重庆万州国本中学高二物理上学期期末试题含解析

重庆万州国本中学高二物理上学期期末试题含解析
一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意
1. （多选题）如图所示，边长为L、匝数为N，电阻不计的正方形线圈abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕转轴OO′转动，轴OO′垂直于磁感线，在线圈外接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数分别为n1和n2．保持线圈以恒定角速度ω转动，下列判断正确的（）
A．在图示位置时线框中磁通量为零，感应电动势最大
B．当可变电阻R的滑片P向上滑动时，电压表V2的示数变大
C．电压表V1示数等于NBωL2
D．变压器的输入与输出功率之比为1：1
参考答案：
AD
【考点】变压器的构造和原理；电功、电功率；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率．
【分析】正弦式交流发电机从垂直中性面位置开始计时，其电动势表达式为：e=NBSωcosωt；电压表和电流表读数为有效值；输入功率等于输出功率．
【解答】解：A、从垂直于中性面时开始时，矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
e=NBSωcosωt，磁通量为零，电动势最大，故A正确；
B、当P位置向上移动，R增大，根据理想变压器的变压原理知输出电压即电压表V2的示数不变，故B错误；
C、交流电压的最大值等于NBωL2，电压表V1示数为有效值，C错误；
D、变压器的输入与输出功率之比为1：1，故D正确；
故选：AD．
2. 如图所示，电子沿Y轴方向向正Y方向流动，在图中Z轴上一点P产生的磁场方向是
A．+X方向 B．-X方向
C．+Z方向 D．-Z方向
参考答案：
A
3. 将长度为0.2m、通有1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示。

已知磁感应强度为1T，试求下列各图中导线所受安培力的大小。

（1）F1 = N （2）F2 = N （3）F3 = N （4）F4 = N
参考答案：
(1)0 (2)0.2 (3)0.1 (4)0.2
4. 春节期间孩子们玩“冲天炮”。

一只被点燃的“冲天炮”向下喷气体，在一段时间内竖直向上做匀速直线运动，在这段时间内“冲天炮”()
A．受到的合外力方向竖直向上B．受到的合外力的冲量为零
C．动量不断增大D．动能不断增大
参考答案：
B
5. （多选）如图所示，两个半径相同的半圆形光滑轨道置于竖直平面内，左右两端点等高，分别处于沿水平方向的匀强电场和匀强磁场中.两个相同的带正电小球同时从两轨道左端最高点由静止释放.M、N为轨道的最低点，则下列说法中正确的是（）
A.两个小球到达轨道最低点的速度vM<vN
B.两个小球第一次经过轨道最低点时对轨道的压力FM>FN
C.小球第一次到达M点的时间大于小球第一次到达N点的时间
D.在磁场中小球能到达轨道的另一端最高处，在电场中小球不能到达轨道另一端最高处
参考答案：
BD
A、对左图，根据动能定理得，，解得，
对右图，根据动能定理得，，解得，
所以vM＞vN，故A错误；
B、在最低点，对左图有：，
对右图有：，知FM＞FN，故B正确；
C、左图在运动的过程中，只有重力做功，右图在运动的过程中，除重力做功外，还有电场力做负功，起阻碍作用，所以小球第一次到达M点的时间小于小球第一次到达N点的时间，故C错误；
D、若在磁场中小球能运动到另一端的最高处，则根据动能定理知，在电场中，电场力始终做负功，小球不能到达最高点，故D正确。

二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 一灵敏电流计，允许通过的最大电流（满刻度电流）为Ig=50μA，表头电
阻 Rg=1kΩ，若改装成量程为Im=1mA的电流表，应并联的电阻阻值为Ω。

若将改装后的电流表再改装成量程为Um=10V的电压表，应再串联一个阻值为Ω的电阻。

参考答案：
52.63 9950
7. 在如图甲所示的电路中，电阻R的阻值为50Ω，在ab间加上图乙所示的正弦交流电，则
（1）电流表的示数为_______ ；
（2）如果如果产生该交流电的线圈转速提高一倍，则电流表的示数变为_______ 。

参考答案：
8. 已知水分子直径为4×10-10m，由此估算阿伏伽德罗常数为__________。

参考答案：9. 磁性材料分为硬磁材料和软磁材料，当离开磁场后磁性消失的材料称为＿＿材料。

参考答案：
软磁
10. 有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右) .一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：他将船平行码头自由停泊，在岸上记下船尾的位置，然后轻轻从船尾上船走到船头后下船，用卷尺测出哪几个距离，他还需知道自身的质量m，才能测出渔船的质量M．请你回答下列问题：
（1）该同学是根据定律来估测小船质量的；
（2）要求该同学测出的距离有：.（先用文字说明，再给每一个距离赋予一个字母）（3）所测渔船的质量（表达式）.
参考答案：
（1）动量守恒(2分) （2）船长L和船后退距离d (2分)（3）M=
11. 两列波源振动情况完全相同的相干波在同一水平面上传播，两列波的振幅均为A，某时刻它们的波峰、波谷位置如图所示。

回答下列问题：
①在图中标出的M、N、P、Q四点中，振动增强的点是；
②由图中时刻经1/4周期时，质点M相对平衡位置的位移
是。

参考答案：
M、P 零
12. 如图是某正弦式电流的图象，则此正弦式电流的周期为___s,电流的峰值为____A。

参考答案：
0.02,0.5
13. 一定质量的理想气体，由初始状态A开始，按图中箭头所示的方向进行了一系列状态变化，最后又回到初始状态A ，即A→B→C→A（其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行），这一过程称为一个循环，则：
A．由A→B，气体分子的平均动能（填“增大”、“减小”或“不变”）
B．由B→C，气体的内能（填“增大”、“减小”或“不变”）
C．由C→A，气体热量（填“吸收”或“放出”）
参考答案：
（1）A．增大（2分）；B．减小（2分）；C．放出（2分）。

三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 某同学用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻，实验采用的电路如图1所示．
（1）下列给出的器材中，应该选用ACDFH（填代号）
A、待测干电池（2节串联，电动势约3V）
B、电流表（量程0～3A，内阻0.025Ω）
C、电流表（0～0.6A，内阻0.125Ω）
D、电压表（0～3V，内阻3kΩ）
E、电压表（量程0～15V，内阻15kΩ）
F、滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）
G、滑动变阻器（0～2000Ω，额定电流0.3A）H、开关、导线
（2）如图2给出了做实验所需的各种仪器，请你按电路图把它们连成实验电路．
（3）该同学记录了5组数据，并根据这些数据在坐标图中画出U﹣I图线，如图3所示，根据图线求出两节干电池串联的电动势E= 2.75V，内阻r= 1.92Ω．（结果均保留两位小数）
参考答案：
解答：解：（1）滑动变阻器允许的最大电流为1A，量程为3A的电流表读数误差会比较大，所以应选择量程为0.6A的电流表（C）；电源的电动势是3V，所以适合选择量程为3V的电压表
（D）；滑动变阻器要选择额定电流较大的（F）；另外，要选择电源A和导线与电键
（H）．所以要选择的项目共有：ACDFH．
（2）对照电路图，按顺序连接电路如图：
（3）由闭合电路的欧姆定律：E=U+Ir；当电路中的电流接近0时，路端电压接近电源的电动势，所以在U﹣I图象中，图线与纵坐标的交点表示电源的电动势，根据图3可以读出电源的电动势为2.75V；
又因为图象的斜率表示电源的内电阻，所以：r==Ω=1.92Ω
故答案为：（1）ACDFH；（2）连线如图；（3）2.75，1.92；
15. 利用双缝干涉测光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图10所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也由图中所给出，则：
(1) 在双缝干涉实验中发现条纹太密，难以测量，可以采用的改善办法是（）
A．改用波长较长的光(例如红光)作为入射光
B．减小双缝到屏的距离l
C．增大双缝间距d
D．任何办法都不能改善
(2)分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝________mm，xB＝________mm，相邻两条纹间距Δx＝________mm；
(3)该单色光的波长λ＝________m；
参考答案：
（1）A （2）11.1 15.6 0.75 （3）6×10-7
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （9分）两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为,其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F 作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问：
(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？
(2)棒ab受到的力F多大？
(3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量，力F做的功W是多少？参考答案：
(1)棒cd受到的安培力为
棒cd在共点力作用下平衡，则
Fcd=mgsin30° (1分)
由①②式代入数值得：
I=1 A (1分)
根据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c. (1分)
(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，
Fab=Fcd
对棒ab，由共点力平衡条件得：
(1分)
代入数据解得：F=0.2 N (1分)
(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1 J热量，由焦耳定律知Q=I2Rt (1分)
设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势
由闭合电路欧姆定律可知
(1分)
根据运动学公式可知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移
x=vt 则力F做的功W=Fx （1分）
联立以上各式，代入数值解得：
W=0.4 J （1分）
17. 如图所示，一个质量为m=2.0×10-11kg，电荷量q=+1.0×10-5C的带电微粒（重力忽略不计），从静止开始经U=100V
电压加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中。

金属板长
L=20cm，两板间距d=10cm。

求：
⑴微粒进入偏转电场时的速度v是多大？
⑵若微粒射出电场过程的偏转角为θ=30°，则两金属板间的电压U2是多大？
参考答案：
（1）带电微粒经加速电场加速后速度为v，根据动能定理
（2分）
=1.0×104m/s （2分）
（2）带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。

水平方向：（1分）
18. (14分)如图所示，质量为m，边长为l的正方形平板与弹簧相连，弹簧的劲度系数为k，另一端固定于地面，平板处于平衡状态。

质量为m的第一个小球从平台以一定速度垂直于平板的左边缘水平抛出，并与平板发生完全非弹性碰撞(设平台与板间高度差为h，抛出点在平板的左边缘正上方)。

隔一段时间后，以相同速度抛出第二个小球。

(假定在任何情况下平板
始终保持水平，忽略平板在水平方向上的运动，且为方便计算起见，设h=3)
（1）求第一个小球落到平台上形成的振子系统的周期和频率；
（2）为了使第二个小球与平板不发生碰撞，其抛出速度的最小
值为多少？
（3）在（2）的情况下，两小球抛出的时间差是多少？
参考答案：
解析：
（1）碰撞前后小球与平板，总质量为2m一起在新的平衡位置上下做简谐振动，如图中虚线所示
系统的周期为
系统的频率为（式中ω为角频率）
（2）碰撞前，第一个小球在竖直方向的速度为
发生完全弹性碰撞，竖直方向有近似动量守恒
则碰撞后平板运动的速度为
振子振幅为
旋转参考矢量与y轴负方向的夹角满足
，则
设析运动到最低点位置时第二个小球正好下落到这一高度，则第二个小球下落用时
由此可以求出两者不发生碰撞时，第二个小球的最小抛出速度为
（3）第一个小球下落到平板用时
碰撞后平板从原平衡位置压缩到最低位置用时
设两球抛出的时间相差，则
考虑到板往复一次用时，第二个小球抛出时间可以是振子系统运动时间大于一个周期后，则两小球抛出的时间差为（n取非负整数）。