河北省石家庄市正定中学高二物理上学期期末考试试题

2014-2015学年第一学期高二期末考试
物理试题
（考试时间90分钟，满分110分）
一、单项选择题（共８小题，每小题４分，共32分。

每小题只有一个选项符合题目要求。

） １、科学家探索自然界的奥秘，要付出艰辛的努力。

19世纪，英国科学家法拉第经过10年坚持不懈的努力，发现了电磁感应现象。

下图中可用于研究电磁感应现象的实验是（ ）
２、电场中某区域的电场线分布如图所示，A 、B 是电场中的两点。

用EA 和EB 分别表示A 、B 两点电场强度的大小；FA 和FB 分别表示某一个点电荷先后放在A 、B 两点，它所受的电场力的大小，则下列关系正确的是（ ）
A ．EA ＞E
B ，FA ＞FB B ．EA ＞EB ，FA ＜FB
C ．EA ＜EB ，FA ＞FB
D ．EA ＜EB ，FA ＜FB
３、如图所示，在阴极射线管正下方平行放置一根通有
足够强直流电流的长直导线，且导线中电流方向水平向
右，则阴极射线将会（ ）
A ．向上偏转
B ．向下偏转
C ．向纸内偏转
D ．向纸外偏转
4、平行板电容器的电容为C ， 带电量为Q ， 极板间的距离为d ，在两极板间的中间放一电量很小的点电荷q ，它所受的电场力的大小等于 （ ）
A
．28d kQq B ．2
4d kQq C ．Cd Qq 2 D ．Cd Qq
5、一矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的感应电动势e 随时间t 的变化规律如图所示，下列说法正确的有（ ） A ．t1时刻线圈平面与磁场方向平行 B ．t2时刻通过线圈的磁通量最大
C ．电动势的有效值为2m
E
D ．一个周期内交变电流的方向改变一次
6、如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为m 的金属棒ab ，导轨的一端连接电阻R ，其它电阻均不计，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒ab 在水平恒力F 作用下由静止开始向右运动，则下列说法不正确的是（ ） A ．随着ab 运动速度的增大，其加速度在减小 B ．外力F 对ab 做的功等于电路中产生的电能
C ．当ab 做匀速运动时，外力F 做功的功率等于电路中的电功率
D ．ab 克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能
电子束 － ＋ 阴极射线管
A B E
7、如图所示，在垂直纸面向里的匀强磁场的边界上，有两个质量和电量均相同的正、负离子（不计重力），从点O 以相同的速度先后射入磁场中，入射方向与边界成θ角，则正、负离子在磁场中运动不正确的是（ ） A ．运动时间相同 B ．运动轨迹的半径相同
C ．重新回到边界时速度的大小和方向相同
D ．重新回到边界的位置与O 点距离相等
8、如图所示，图中两条平行虚线间存有匀强磁场，虚线间的距离为2L ，磁场方向垂直纸面向里。

abcd 是位于纸面内的梯形线圈，ad 与bc 间的距离为2L 且均与ab 相互垂直，ad 边长为2L ，bc 边长为3L ，t ＝0时刻，c 点与磁场区域左边界重合。

现使线圈以恒定的速度v 沿垂直于磁场区域边界的方向穿过磁场区域。

取沿a→b→c→d→a 方向的感应电流为正，则在线圈穿过磁场区域的过程中，感应电流I 随时间t 变化的关系图线可能是( )
B v
二、不定项选择题（共4小题，每小题４分，共16分。

每小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得４分，选不全的得２分，有选错或不答的得0分。

) 9、如图所示，金属线圈平面正对着条形磁铁的S 极，现将条形磁铁迅速地靠近线圈，则（ ） A ．线圈中电流的方向是逆时针的(从左往右看) B ．线圈中电流的方向是顺时针的(从左往右看) C ．线圈向右摆动 D ．线圈向左摆动
10、如图所示，a 、b 灯分别标有“3.6V 4.0W”和“3.6V 2.5W”，闭合开关，调节R ，能使a 、b 都正常发光。

断开开关后重做实验，则（ ）
A ．闭合开关，a 将慢慢亮起来，b 立即发光
B ．闭合开关，a 、b 同时发光
C ．闭合开关稳定时，a 、b 亮度相同
D ．断开开关，a 逐渐熄灭，b 灯闪亮一下再熄灭
11、图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压
器T1和降压变压器T2向用户供电。

已知输电线的总电阻R ＝10 Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4∶1，副线圈与纯电阻用电器组成闭合电路，用电器电阻R0＝11 Ω。

若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压表达式为u ＝2202sin 100πt V ．下列说法正确的是( )
N S a
b R
A ．发电机中的电流变化频率为100 Hz
B ．通过用电器的电流有效值为20 A
C ．升压变压器的输入功率为4 650 W
D ．当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
12、如图所示，平行金属导轨ab 、cd 与水平面成θ角，间距为L ，导轨与固定电阻R1和R2相连，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过导轨平面。

有一导体棒MN ，质量为m ，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均为R ，导体棒以速度v 沿导轨匀速下滑，忽略感应电流之间的作用及导轨的电阻，则( )
A ．导体棒两端电压为BL mgR 2)
cos (sin 3θμθ- B ．电阻R1消耗的热功率为)
cos (sin 41
θμθ-mgv C ．t 时间内通过导体棒的电荷量为BL mgt )
cos (sin θμθ-
D ．导体棒所受重力与安培力的合力方向与竖直方向夹角小于
θ
三、选做题（不定项选择题。

共8分。

本题分别给出了选修3－4和选修3－5的两个选择题，请从两个选修模块中任选一个模块作答。

）
【选修3－4模块】
13、如图所示，实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t ＝0.1s 时刻的波形图。

已知该波的波速是v ＝1.0m/s ，则下列说法正确的是( ) A ．这列波的振幅为20cm
B ．这列波沿x 轴正方向传播的
C ．在t ＝0.1s 时，x ＝2cm 处的质点P 速度沿y 轴负方向
D ．经过0.18s ，x ＝2cm 处的质点P 通过的路程为0.6m
14、一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2 Hz ，现在长绳两端分别有一振源P 、Q 同时开始以相同振幅A 上下振动了一段时间，某时刻两个振源在长绳上形成波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了共振现象，则( )
A ．由P 振源产生的波先到达弹簧处
B ．两列波可能形成干涉
C ．由Q 振源产生的波的波速较接近4 m/s
D ．绳上不会出现振动位移大小为2A 的点
【选修3－5模块】
13、质量为m 的小球A 在光滑的水平面上以初速度v0与质量为2m 的静止的小球B 发生正
碰，碰后A 球的动能恰好变为原来的91
，则B 球的速度大小可能是( )
A ．9v0/8
B ．2v0/3
C ．4v0/9
D ．v0/3
14、两个完全相同、质量均为m 的滑块A 和B ，放在光滑水平面上，滑块A 与轻弹簧相连，弹簧另一端固定在墙上，当滑块B 以
v 的初速度向滑块A 运动，如图所示，碰到A 后不再
分开，下述说法中正确的是（ ）
A ．两滑块相碰和以后一起运动的整个过程中，系统动量不守恒
B ．两滑块相碰和以后一起运动的整个过程中，系统机械能守恒
C ．弹簧最大弹性势能为2041mv
D ．弹簧最大弹性势能为2021mv
四、实验题(本大题共2小题，共16分)
15、（8分）如图所示，用该实验研究闭合电路的欧姆定律，开关闭合前滑动变阻器R 的滑片滑到 （填“左侧”或“右侧”），根据实验测得的几组I 、U 数据作出U-I 图象如图所示，由图象可确定：该电源的电动势为 V ，电源的内电阻为 Ω（结果保留到小数点后两位），所得内阻的测量值与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。

16、（8分）发光二极管(LED)是一种节能、环保的元器件，被广泛应用到显示器、照明等各领域．某兴趣小组为探究工作电压是“1.4～4 V”、最大正向直流电源是“5～20 mA”的LED管的I－U曲线，设计了如图①所示的实验电路．实验室备有以下器材：
电流表A1：量程0～50 mA，内阻约为50 Ω
电流表A2：量程0～200 mA，内阻约为10 Ω
电压表V：量程0～5 V，内阻约为10 kΩ
滑动变阻器R1：阻值范围0～15 Ω，允许最大电流1 A
滑动变阻器R2：阻值范围0～1 kΩ，允许最大电流100 mA
直流电源E：输出电压6 V，内阻不计
开关(S)、导线若干
(1)为了提高实验结果的准确性，电流表应选择________；滑动变阻器应选用________(以上填器材代号)．
(2)实验小组根据实验得到的数据描点绘出了如图②所示的I－U图象．而发光二极管(LED)的效率η与通过二极管的电流I的关系曲线如图③所示．其中发光二极管的效率η是指辐射的全部光功率Φ与供给发光二极管的电功率比值．则发光二极管效率达最大时其电阻RL＝________ Ω，辐射的光功率Φ＝W。

保留3位有效数字）
五、计算题(本大题共4小题，38分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。

)
17、（9分）如图所示，一带电粒子质量为m，电量为q（不计重力），以某一速度垂直射入磁感应强度B，宽度为d的有界匀强磁场中，穿过磁场时速度方向与原来入射方向的夹角为300。

求：
（1）带电粒子在匀强磁场中做圆周运动时的速度大小；
（2）带电粒子穿过磁场区域的时间为多少？
18、（9分）如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，与内阻r为0.5Ω的电源相连，导轨平面与水平面成45 o角。

整个装置处在方向竖直向下，磁感应强度B为1T的匀强磁场中，当滑动变阻器调至阻值为零时，在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN，恰好处于静止状态，经测量，导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω。

导轨、导线电阻不计，g取10m/s2
（1）求金属棒所受安培力的大小，并指明金属棒上电流的方向；
（2）计算电源电动势E。

19、（10分）如图所示，空间有一宽为2L的匀强磁场区域，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。

abcd是由均匀电阻丝做成的边长为L的正方形线框，总电阻为R。

线框以垂直磁场边界的速度v匀速通过磁场区域，在运动过程中，线框ab、cd两边始终与磁场边界平行。

设线框刚进入磁场的位置x=0，x轴沿水平方向向右。

求：
(1)cd边刚进入磁场和cd边刚离开磁场时，ab两端的电势差分别是多大？并分别指明a、b 哪端电势高；
(2)线框穿过磁场的整个过程中，线框中产生的焦耳热。

(3)在下面图中，画出ab两端电势差Uab随距离变化的图象，其中U0=BLv。

20、（10分）如图所示，在边长L＝8 cm的正方形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B0＝0.1 T。

距AB、AD边均为d＝1 cm的P点有一粒子源，能在纸面内向各个方向发射出速率不同的带正电的粒子，粒子的质量m＝1.0×10－14 kg，粒子的电荷量q＝1.0×10－5 C，粒子的重力可忽略不计，不考虑带电粒子之间的相互作用。

(计算结果可保留根号)
(1)速率在什么范围内的粒子将不可能射出磁场，被完全约束在正方形内？
(2)速度大小为5.0×106 m/s的粒子将从BC边的什么范围内射出？
2014-2015学年高二上学期 物理试题参考答案
（考试时间90分钟，满分110分） 单项选择题
1.C
2.A
3.A
4.D
5.C
6.B
7.A
8.B 二、不定项选择题
9.BC 10.AD 11.BC 12.CD
三、选做题
【选修3－4模块】 13.BD 14.AC 【选修3－5模块】 13.BD 14.AC
四、实验题(本大题共2小题，共16分) 15．（8分） 左侧； 1.40； 0.57 偏小 16．（8分） (1)A1 R1 (2)267 0.00576 五、计算题 17．（9分）
【答案】（1
（2
【解析】
（1）d r 2= ------------------------ 2分
------------------------ 2分 B
v
------------------------ 2分
（2）
qB m
T π2=
------------------------ 2分
qB m T t 6121π==
------------------------ 1分
18．（9分）
【答案】（1）金属棒电流流向是M 流向N 。

2F N = （2）10V 【解析】（1）如图，金属棒受mg 、N 和F 作用处于静止，依平衡条件，可知F 方向必水平向右，再依左手定则可知金属棒电流流
向是M 流向N 。

------------------------ 1分 对金属棒依平衡条件得：
sin 45N F ︒= ------------------------ 1分
cos 45N mg ︒= ------------------------ 1分
由②③得：0.2102F mg N N ==⨯= ------------------------ 2分 （2）因为F BIL = ------------------------ 1分
()E I R r =+ ------------------------ 1分
由④⑤得:
21010.2F I A A BL =
==⨯ ------------------------ 1分
则V 10=E ------------------------ 1分 19．（10分）
【答案】（1）
4BLv
U =
b 端电势高
43BLv
U =
b 端电势高
（2）
232B L v Q R =
（3）如图 【解析】：
(1)cd 边刚进入磁场时，cd 切割磁感线产生的感应电动势 E=BLv
回路中的感应电流
E
I R =
------------------------ 1分 ab 两端的电势差大小为
44R BLv U I
== ------------------------ 1分
b 端电势高 ------------------------ 1分
cd 边刚离开磁场时，ab 边切割磁感线产生感应电动势大小和回路中电流大小与cd 边刚进入磁场时的相同，所以ab 两端的电势差大小为
3344R BLv U I
== ------------------------ 1分
b端电势高------------------------ 1分
(2)线框进入磁场的过程和离开磁场的过程中产生的感应电流大小相等，设线框能产生感应
电流的时间为t，产生的总焦耳热为Q，则有
2L t
v =
--------------- 1分[来源:学+科+网Z+X+X+K]
Q=I2Rt ------------------------ 1分
联立②⑥⑦式解得
23
2B L v
Q
R
=
------------------------ 1分
（3）如图所示------------------------ 2分
20. （10分）
【答案】（1）m/s
10
55
⨯
≤
v v（2）2 cm≤x≤(1＋21) cm.
【解析】：(1)当粒子运动轨迹为Ⅰ时
粒子运动半径r1＝
1
2d------------------------ 1分
由牛顿第二定律得，qv1B0＝m
v21
r1------------------------ 1分
解得，v1＝5×105 m/s------------------------ 1分
速率小于或等于5×105 m/s的粒子将不可能射出磁场。

------------------------ 1分
(2)速度大小为v2＝5×106 m/s的粒子运动的轨道半径为r2.
由牛顿第二定律，
qv2B0＝m
v22
r2
解得，r2＝5 cm------------------------ 1分
当粒子运动沿轨迹Ⅱ与AB边相切于E点时，粒子将从BC边F点出射，为最低出射点．
由几何关系得，r22＝(r2－d)2＋PH2，解得，PH＝3 cm
所以，FI＝L－d－PH＝4 cm
在三角形O1FI中，r22＝(r2－EI)2＋FI2
解得，EI＝2 cm------------------------ 1分
则出射点F距下边界高BF＝EI＝2 cm------------------------ 1分
当粒子沿轨迹Ⅲ与BC边相切于G点时，粒子将从BC边G点出射，为最高出射点．
由几何关系得，r22＝(L－r2－d)2＋O2J2
解得，O2J＝21 cm------------------------ 1分
则出射点G距下边界高BG＝O2J＋d＝21＋1 cm------------------------ 1分
综上，出射点距B的距离x满足2 cm≤x≤(1＋21) cm. ------------------------ 1分
11。