高二物理下期全能竞赛试题

高二物理下期全能竞赛试题
物理试题
说明：本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ 卷（非选择题）两部分，共120分，考试时间100分钟．
注意事项：1.各题的答案或解答过程均写在答题纸内指定处，写在试题卷上的无效． 2.答题前，考生务必将自已的“班级”、“姓名”、“考号”、“座位号”
写在答题纸上指定的位置．答题时，不要把解答内容写在装订线内．
3.答题结束，只交答题纸．
第Ⅰ卷（选择题，共48分）
一、本题共12个小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分
1．根据麦克斯韦电磁场理论，下述说法不正确．．．
的有 A ．在电场周围一定产生磁场，在磁场周围一定产生电场
B ．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场
C ．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场
D ．振荡的电场一定产生同频率的振荡磁场
2．已知水的折射率为1.33，一条光线从水中射向空气，入射角为θ，且θ
sin 1
=1.22，如图所示的四个光路图中，哪个图是正确的
3．如图所示，用黄光做双缝干涉实验时，中央亮纹一侧的第二条亮纹在P 点，则
A ．两个狭缝到P 的路程差为黄光波长的2倍
B ．如果增大屏和缝之间的距离，P 点下移
C ．换用蓝光做实验，P 点下移
D ．若将狭缝S 1改用红光照射，则屏上出现红黄相间的条纹
水
空气 θ θ
水
空气
θ θ
水
空气
θ θ
水
空气
θ
A
C
4．电荷量为1q 的带电粒子在匀强磁场中沿垂直于磁场的方向由A 点开始做半径为1R 的匀速圆周运动，在B 点与另一电荷量为2q 的静止带电粒子碰撞后合为一体做半径为2R 的匀速圆周运动，如图所示，已知1R =22R ，不计粒子的重力，忽略两粒子之间的静电力的影响，则
A.两粒子带同种电荷
B.两粒子带异种电荷
C.1q ∶2q =2∶1
D.1q ∶2q =1∶1
5．在研究材料A 的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法,A 的上表面是一光滑平面，在A 的上方放一个透明的平行板B,B 与A 上表面平行，在它们间形成一个厚度均匀的空气膜，现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A 缓慢加热，在B 上方观察到B 板的亮度发生周期性地变化，当温度为t 1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t 2时，亮度再一次回到最亮，则
A ．出现最亮时，
B 上表面反射光与A 上表面反射光叠加后加强 B ．出现最亮时，B 下表面反射光与A 上表面反射光叠加后相抵消
C ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加
4λ D ．温度从t 1升至t 2过程中，A 的高度增加2
λ 6．如图所示，BC 是竖直放置的长m L 5.0=的平面镜，一小球从某处自由下落，其轨迹跟平面镜相距m d 24.0=，在A 处从平面镜中能看到小球的时间为s 2.0．若已知A 距平面镜m 4.0．
则从小球开始下落到在A 处能从平面镜中看到它所需的时间是（2
/10s m g =）
A ．0.1s
B ．0.2s
C ．0.3s
D ．0.4s
A
·
× × × × × × × ×
× × × × × × × ×
B
7．如图所示，矩形线圈面积为S ，匝数为N ，内阻为r ，绕OO'轴以角速度ω作匀速转动，在它从图示位置转过90°的过程中，下面说法正确的是
A ．通过电阻的电量为)
(22r R NBS +π
B ．通过电阻的电量为
r
R NBS
+ C ．外力所做的功为)
(22
22r R S B N +πω
D ．R 两端电压的有效值为
π
ω
NBS 2
8．某发电厂发电机的输出电压稳定，它发出的电先通过电厂附近的升压变压器升压，然后用输电线路把电能输送到远处居民小区附近的降压变压器，经降低电压后输送到用户。

设升、降变压器都是理想变压器，那么在用电高峰期，白炽灯不够亮，但是电厂输送的总功率增加，这时
A ．升压变压器的副线圈的电压变大
B ．降压变压器的副线圈的电压变小
C ．高压输电线路的电压损失变大
D ．用户的负载增多，高压输电线中的电流增大 9．如图所示，大金属环电阻是小金属环的2倍，两环用相同的导线绕制。

当大金属环中磁感应强度变化率是ΔB/Δt 时，小环中磁通量不变，此时U AB =U ，若小环中磁感应强度变化率也是ΔB/Δt 时，大环中磁通量不变，此时U AB 等于
A ．U
B ．2U
C ．3U
D ．U ／2 10．如右图所示周期性交变电流，1到2秒时间内为正弦式电流，则该交流电有效值为
A ．A 5
B ．A 52
C ．A 15
D ．A 4
11．如图所示，匀强磁场存在于虚线框内，矩形线圈竖直下落。

如果线圈中受到的磁场
力总小于其重力，则它在1、2、3、4位置 时的加速度关系为： A ．a 1＞a 2＞a 3＞a 4 B ．a 1 = a 2 = a 3 = a 4 C ．a 1 = a 3＞a 2＞a 4 D ．a 4 = a 2＞a 3＞a 1
12．如图所示，长方形abcd 长ad =0.6m ，宽ab =0.3m ，o 、e 分别是ad 、bc 的中点，以ad 为直径的半圆内有垂直纸面向里的匀强磁场（边界上无磁场），磁感应强度B =0.25T 。

一群不计重力、质量m =3×10-7kg 、电荷量q =+2×10-3C 的带电粒子以速度v =5×102m/s 沿垂直ad 方向且垂直磁场射入磁场区域。

A ．从od 边射入的粒子，出射点全部分布在oa 边 B ．从ao 边射入的粒子，出射点全部分布在ab 边 C ．从od 边射入的粒子，出射点分布在oa 边和ab 边 D ．从ao 边射入的粒子，出射点分布在ab 边和bc 边
第Ⅱ卷（非选择题，共52分）
二、本题5小题，共20分。

按题目要求作答。

13．如图是用激光束对准前钢珠球心后，在屏上观察到钢球暗影中心有一亮斑，屏上显现的是光的 图样。

14.在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时，则1θ和2θ中为入射角的是 ；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是 ；从图线可知玻璃砖的折射率是
.
15．下图为《研究电磁感应现象》实验中所用器材
激光器 钢珠 屏
a
b
c
d
o e
B
v
的示意图。

试回答下列问题：
（1）在该实验中电流计G 的作用是 。

（2）按实验要求将实物连成电路。

（3）在实验出现的电磁感应现象中，上述器材中哪个相当于电源？ 。

16．血液中含有大量的无机盐离子，一种测量血管中血流速度的仪器原理如图所示，在动脉血管上下两侧分别安装电极并连接电压表，左右两侧的磁极间有水平方向的匀强磁场，设血管直径2.0mm ，磁场的磁感应强度为0.02T ，电压表测出的电压为0.01mv ，则血流速度大小为___________m/s （取两位有效数字） 17．如图所示，Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极，ab 为放在其间的金属棒。

ab 和cd 用导线连成一个闭合回路。

当ab 棒向左运动时，cd 导线受到向下的磁场力。

由此可知竖直放置的下方的磁极Ⅱ是_______极（填N 或S ）a 、b 、c 、d 四点的电势由高到低依次排列的顺序是__________________(考虑金属棒及导线电阻)
A B
_
G D
E
F
三、计算题。

（本题共4小题，共52分。

解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。

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。

）
18．（9分）如图所示，理想变压器原线圈中输入电压Ｕ1＝3300Ｖ，副线圈两端电压Ｕ2为220Ｖ，输出端连有完全相同的两个灯泡Ｌ1和Ｌ2，绕过铁芯的导线所接的电压表Ｖ的示数Ｕ＝2Ｖ，求： （1）原线圈ｎ1等于多少匝?
（2）当开关Ｓ断开时，表Ａ2的示数I 2＝5Ａ，则表Ａ1的示数I 1为多少? （3）当开关Ｓ闭合时，表Ａ1的示数I 1′等于多少?
19．（9分）半径为R 的光滑圆环固定在光滑水平面上，圆环中心安放一电荷量为Q 的正电荷，磁感应强度为B 的匀强磁场向下垂直穿过圆环平面，一质量为m ，带电量为+q 的小球贴着圆环内壁做圆周运动，如图所示，若逐渐增大小球的运动速率，求圆环对小球的弹力的极值。

（静电力常量k 已知）
20．(16分) 如图所示，光滑的平行水平金属导轨MN 、PQ 相距l ，在M 点和P 点间连接一个阻值为R 的电阻，在两导轨间cdfe 矩形区域内有垂直导轨平面竖直向上、宽为d 的匀强磁场，磁感应强度为B 。

一质量为m 、电阻为r 、长度也刚好为l 的导体棒ab 垂直搁在导轨上，与磁场左边界相距d 0。

现用一个水平向右的力F 拉棒ab ，使它由静止开始运动，棒ab 离开磁场前已做匀速直线运动，棒ab 与导轨始终保持良好接触，导轨电阻不计，F 随ab 与初始位置的距离x 变化的情况如图，F 0已知。

求： （1）棒ab 离开磁场右边界时的速度
（2）棒ab 通过磁场区域的过程中整个回路所消耗的电能 （3）d 0满足什么条件时，棒ab 进入磁场后一直做匀速运动
21．（18分）如图所示，K 与虚线MN 之间是加速电场.虚线MN 与PQ 之间是匀强电场，虚线PQ 与荧光屏之间是匀强磁场，且MN 、PQ 与荧光屏三者互相平行.电场和磁场的方向如图所示.图中A 点与O 点的连线垂直于荧光屏.一带正电的粒子从A 点离开加速电场，速度方向垂直于偏转电场方向射入偏转电场，在离开偏转电场后进入匀强磁场，最后恰好垂直地打在荧光屏上.已知电场和磁场区域在竖直方向足够长，加速电场电压与偏转电
O F 2F 0
场的场强关系为U =
2
1
Ed ，式中的d 是偏转电场的宽度，磁场的磁感应强度B 与偏转电场的电场强度E 和带电粒子离开加速电场的速度0υ关系符合表达式0υ=B
E
，若题中只有偏
转电场的宽度d 为已知量，则：
（1）画出带电粒子轨迹示意图； （2）磁场的宽度L 为多少？ （3）带电粒子在电场和磁场中垂直于0υ方向的偏转距离分别是多少？
高二物理竞赛参考答案
一、每题4分，共48分
1．ABC 2．C 3．AC 4．AD 5．D 6．C 7．B 8．BCD 9．D 10．C 11．C 12．D 二、每空2分，共20分
13．衍射 14．θ1； 0.67 ；1.50 15．⑴检验是否产生感应电流 ⑵如图 ⑶ B 16．0.25 17．N ；
acdb 或φa >φc >φd >φb
三、计算题（4小题，共52分）
18．（9分）解⑴伏特表所接线圈匝数为n =1
则1
1
33
U N U N =
n n U U 11= 13300
116502
n =⨯=匝匝---------- 3分 ⑵S 断开 1122U I U I = 22112205
0.333300
U I I A A U ⨯=
=≈ --------------3分 ⑶S 闭合 I 2′=2I 2=10A U 1I 1′=U 2I 2′ I 1′=22122010
0.673300
U I A A U ⨯=≈′……3分
19．（9分）由题意知 R mv R
kqQ F qvB N 2
2=-+ 5分
因此仅当m qvB
v 2=时，F N 有最小值，即m R B q R
kQq F N 4222min -= 4
分
20．（16分）（1）设离开右边界时棒ab 速度为υ，则有 υεBI =
r
R I +=
ε
对棒有：020=-BIl F 解得：2
20)
(2l B r R F +=
υ 6分
（2）在ab 棒运动的整个过程中，根据动能定理： 02
1
22000-=
-+υm W d F d F 安 由功能关系： 安电W E = 解得：4
42
2
000)(2)2(l
B r R mF d d F E +-+=电 6分 （3）设棒刚进入磁场时的速度为0υ，则有 02
12
000-=υm d F 2分
当υυ=0，即4
42
00)(2l B r R m F d +=时，进入磁场后一直匀速运动； 2
分
22．（1）轨迹如图所示 3 分
（2）粒子在加速电场中由动能定理有 201
2
qU mV =
① 1分
粒子在匀强电场中做类平抛运动，设偏转角为θ，有
tan y v v θ=
② 1分 y v at = ③ 1分
qE a m = ④ 1分 0d t v = ⑤ 1分 U =2
1
Ed ⑥
1分
由①②③④⑤⑥解得：θ=45º 1分
由几何关系得：带电粒子离开偏转电场速度为02v 1分
粒子在磁场中运动，由牛顿第二定律有：qvB =m v 2
R
在磁场中偏转的半径为
d qE
mv v qE mv qB mv
R 22/22
000==== 2分
由图可知，磁场宽度L=R sin θ=d 1分
（3）由几何关系可得：带电粒子在偏转电场中距离为d y 5.01=∆ 2分
在磁场中偏转距离为d d y 414.02)2
2
1(=⨯-
=∆ 2分。