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河南省三門峽市2017-2018學(xué)年高二上學(xué)期期末考試物理試題 ―、選擇題（本題共12小題，每題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-7題 只有一項符合題目要求，第8-12通有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的2分，有錯選的得0分） 1. 下列關(guān)于靜電場中電場強度、電勢能等的說法中，正確的是 A. 電荷在電場強度大的地方，電勢能一定大 B. 電荷在電場強度為零的地方，電勢能一定為零 C. 負(fù)電荷從電勢高處運動到電勢低處，電勢能增加 D. 只在靜電力的作用下運動，電荷的電勢能一定減少 【答案】C 【解析】A：電場強度大的地方電勢不一定高，電荷在該處具有的電勢能不一定大。故A項錯誤、 B：電場強度為零的地方電勢不一定為零，電荷在該處具有的電勢能不一定為零。故B項錯誤。 D：不知電荷的初速，只在靜電力的作用下運動，電荷運動的各種可能均有，電荷的電勢能不一定減少。故D項錯誤。 2. 如圖所示，實線是電場線，一帶電粒子只在電場力的作用下沿虛線由A運動到B的過程中. 其速率-時間圖象可能是選項中的 A. A B. B C. C D. D 【答案】B 【解析】試題分析：電場線的疏密程度表示場強大小，A點電場線密集，故電場強度大，電場力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直減小，由粒子的運動軌跡彎曲方向可知，帶電粒子受電場力的方向大致斜向左下方，與電場強度方向相反，故粒子帶負(fù)電，電場力做負(fù)功，速度慢慢減小，所以粒子做加速度減小的減速運動，故B正確． 考點：考查了電場線，速度時間圖像 【名師點睛】根據(jù)帶電粒子運動軌跡判定電場力方向，再結(jié)合電場強度方向判斷電性，然后根據(jù)電場線的疏密程度判斷加速度的大小，從而判斷粒子的運動情況選擇速度圖象． 3. 如圖所示為一交流電隨時間變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周（兩段各半個周期）， 則該交變電流的有效值約為 A. 2.1A B. 3.1A C. 4.1A D. 5.1A 【答案】C ............... 故C項正確。 點睛：求交流電的有效值，要根據(jù)電流在一個周期內(nèi)的熱效應(yīng)，由有效值的定義求解。 4. 煤礦礦井中用于監(jiān)測瓦斯?jié)舛鹊膫鞲衅?，它的電阻隨瓦斯?jié)舛鹊淖兓兓?，在如圖所示的電路中，不同的瓦斯?jié)舛葘?yīng)著傳感器的不同電阻，這樣，顯示儀表的指針就與瓦斯?jié)舛扔辛藢?yīng)關(guān)系，觀察儀表指針就能判斷瓦斯是否超標(biāo)。有一種瓦斯傳感器，其電阻的倒數(shù)與瓦斯的濃度成正比，那么，電壓表示數(shù)U與瓦斯?jié)舛菴之間的對應(yīng)關(guān)系正確的 是 A. U越大，表示C越大，C與U成正比 B. U越大，表示C越小，C與U成反比 C. U越大，表示C越大，但是C與U不成正比 D. U越大，表示C越小，但是C與U不成反比 【答案】C 【解析】由題意可得,所以U越大，c越大，但c與U不成正比。所以選C。 5. 如圖所示，在平行帶電金屬板間有垂直紙而向里的勻強磁場，質(zhì)子、氘核、氚核（質(zhì)子、 氘核、氚核電量相同，質(zhì)量不同，不計重力）沿平行金屬板方向以相同動能射入兩板間， 其中氘核沿直線運動不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，質(zhì)子和氚核發(fā)生偏轉(zhuǎn)后射出，則 A. 偏向正極板的是氚核 B. 偏向正極板的是質(zhì)子 . C. 射出時動能最大的是質(zhì)子 D. 射出時動能最小的是氚核 【答案】B 【解析】質(zhì)子、 氘核、氚核以相同動能射入兩板間，根據(jù)公式可得質(zhì)子的質(zhì)量最小，速度最大；氚核的質(zhì)量最大，速度最小。 三粒子在豎直方向受豎直向下的電場力和向上的洛侖茲力（不計重力），氘核沿直線運動不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，氘核所受電場力與洛侖茲力抵消；質(zhì)子、 氘核、氚核電量相同，所受電場力相同。 質(zhì)子的速度最大，所受洛侖茲力最大，質(zhì)子所受合力向上，向上運動偏向正極板，電場力做負(fù)功，洛侖茲力不做功，質(zhì)子動能減小。 氚核的速度最小，所受洛侖茲力最小，氚核所受合力向下，向下運動偏向負(fù)極板，電場力做正功，洛侖茲力不做功，氚核動能增大。 綜上，偏向正極板的是質(zhì)子；射出時動能最大的是氚核；射出時動能最小的是質(zhì)子。 故B項正確，ACD三項錯誤。 6. 如圖所示，一根長為L重力可忽略不計的細(xì)鋁棒用兩個勁度系數(shù)為k的彈簧水平地懸吊在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，當(dāng)棒中通以向右的電流I時，彈簧縮短?y,若通以向左的電流，大小也等于I時，彈簧伸長?y，則磁感應(yīng)強度B為： A. B. C. D. 【答案】B 【解析】重力可忽略不計的細(xì)鋁棒，棒中通以向右的電流I時，兩根彈簧均縮短?y，則，解得：。故B項正確。 7. 在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導(dǎo)體環(huán)。規(guī)定導(dǎo)體環(huán)中電流的正方向如圖1所示，磁場方向豎直向上為正。當(dāng)磁感應(yīng)強度B隨時間t按圖2變化時，下列能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是 A. A B. B C. C D. D 【答案】C 【解析】試題分析：由法拉第電磁感應(yīng)定律，在0~2s內(nèi)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢恒定，感應(yīng)電流恒定；由楞次定律可知，感應(yīng)電流為正，能正確表示導(dǎo)體環(huán)中感應(yīng)電流變化情況的是圖C，故選C 考點：考查法拉第電磁感應(yīng)定律；楞次定律 點評：本題難度較小，正確理解感應(yīng)電動勢與磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率等之間的關(guān)系，可以類比加速度、速度變化量、速度變化率進行學(xué)習(xí) 8. 如圖所示，線圈L的電阻不計，則 A. S閉合瞬間，A板帶正電,B板帶負(fù)電 B. S保持閉合，A板帶正電，B板帶負(fù)電 C. S斷開瞬間，B板帶正電，A板帶負(fù)電 D. 由于線圈電阻不計，電容器被短路，上述三種情況下兩板都不帶電 【答案】AC 【解析】S閉合瞬間，通過線圈的電流增加，線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的增加，因此此時電容器被充電，A板帶正電，B板帶負(fù)電；S保持閉合，線圈L的電阻不計，電容器被短路，電容器不帶電；S斷開瞬間，通過線圈的電流減小，線圈產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的減小，電容器反向充電，B板帶正電，A板帶負(fù)電。 故AC兩項正確，BD兩項錯誤。 9. 如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數(shù)比為5:1，電壓表和電流表均為理想交流電表，Rt為阻值隨溫度升高而變大的熱敏電阻，R1為定值電阻。若發(fā)電機向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電，則下列說法中正確的是 A. 輸入變壓器原線圈的交流電壓的表達式為μ= 36sin50πt B. t=0.01s時，線圈平面與磁場方向垂直，穿過線圈的磁通量最大 C. 變壓器原、副線圈中的電流之比為1:5 D. Rt溫度升高時，電流表的示數(shù)變小，電壓表的讀數(shù)不變 【答案】BCD 【解析】A：由圖乙可知，輸入變壓器原線圈的交流電壓的最大值，周期，則表達式。故A項錯誤。 B：t=0.01s時，，線圈處于中性面，線圈平面與磁場方向垂直，穿過線圈的磁通量最大。故B項正確。 C：變壓器原、副線圈中的電流之比，故C項正確。 D：輸入電壓不變，電壓表的讀數(shù)不變，原線圈兩端電壓不變，副線圈兩端電壓不變，Rt溫度升高時，阻值變大，流過副線圈的電流減小，電流表的示數(shù)變小。故D項正確。 點睛：涉及變壓器動態(tài)分析類問題時要注意原線圈兩端的電壓和原副線圈匝數(shù)比決定副線圈兩端電壓；副線圈的電流和原副線圈匝數(shù)比決定原線圈中電流。 10. 如圖，寬度為d的有界勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，MM′和NN是它的兩條邊界線，現(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為q的帶電粒子沿圖示方向垂直磁場射入，要使粒子不能從邊界NN射出，粒子入射速率v的最大值可能是 A. qBd/m B. (2+)qBd/m C. qBd/2m D. (2-)qBd/m 【答案】BD 【解析】設(shè)帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑為R，粒子在磁場中做圓周運動時由洛侖茲力提供向心力，由牛頓第二定律可得：，解得 帶電粒子速率越大，軌道半徑越大，當(dāng)軌跡恰好與邊界NN相切時，粒子恰好不能從邊界NN射出，對應(yīng)的速率最大。 若粒子帶負(fù)電，臨界軌跡如左圖，由幾何知識得：，解得：，對應(yīng)的速率 若粒子帶正電，臨界軌跡如右圖，由幾何知識得：，解得：，對應(yīng)的速率 故BD兩項正確。 點睛：本題是帶電粒子在有界磁場中圓周運動問題，畫出軌跡，由幾何知識求半徑是關(guān)鍵。要注意電荷的電性不清楚，要考慮正負(fù)電荷都有可能，切不可漏解。 11. 如圖(a)所示，—個電阻值為R匝數(shù)為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內(nèi)存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t變化的關(guān)系圖線如圖(b)所示。圖線與橫、縱軸的交點坐標(biāo)分別為t0和B0，導(dǎo)線的電阻不計。在0至t1時間內(nèi)，下列說法正確的是 A. R1中電流的方向由a到b通過R1 B. 電流大小為 C. 線圈兩端的電壓大小為 D. 通過電阻R1的電荷量為 【答案】BD 【解析】試題分析：由B-t圖象可知，磁感應(yīng)強度的變化率為：；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電動勢：；根據(jù)閉合電路的歐姆定律，感應(yīng)電流為：；聯(lián)立以上三式，解得：，根據(jù)楞次定律可知通過R1上的電流方向：從b到a，選項A錯誤，B正確；線圈兩端的電壓大小為，選項B錯誤；通過R1的電荷量q=I1t1得：，選項D正確；故選BD． 考點：法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律 【名師點睛】本題是法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律的綜合應(yīng)用，應(yīng)用法拉第定律時要注意s是有效面積，并不等于線圈的面積． 12. 如圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應(yīng)強度為0.5T的勻強磁場，一質(zhì)量為0.2kg,且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板的左端無初速放置一質(zhì)量為0.1kg,電荷q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù)為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認(rèn)為等于滑動摩擦力，現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為0.6N的恒力，g取10m/s2則以下說法中錯誤的是 A. 木板和滑塊一直做加速度為2m/s2勻加速運動 B. 滑塊開始做勻加速運動，然后做加速度減小的加速運動，最后做勻速直線運動 C. 最終木板做加速度為2m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為10m/s的勻速運動 D. 最終木板做加速度為3m/s2的勻速運動，滑塊做速度為10m/s的勻速運動 【答案】AC 【解析】由于動摩擦因數(shù)為0.5，靜摩擦力能提供的最大加速度為5m/s2，當(dāng)0.6N的恒力作用于木板時，系統(tǒng)一起以 的加速度一起運動；當(dāng)滑塊獲得向左運動的速度以后又產(chǎn)生一個方向向上的洛倫茲力，當(dāng)洛倫茲力等于重力時滑塊與木板之間的彈力為零，此時Bqv=mg，代入數(shù)據(jù)解得：v=10m/s，此時摩擦力消失，滑塊做勻速運動，而木板在恒力作用下做勻加速運動， ，故AC錯誤，D正確．由A的分析可知，開始滑塊做勻加速直線運動，滑塊獲得速度后，受到洛倫茲力作用，受到的合外力減小，加速度減小，做加速度減小的加速運動，最后滑塊做勻速直線運動，故B正確；故選：BD. 二、實驗題（本題共2個小題，共15分） 13. 某同學(xué)要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率。步驟如下: (1)游標(biāo)卡尺測量其長度如圖甲所示，可知其長度為______mm; (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為______mm; (3)選用多用電表的電阻“ 1”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖所示，則該電阻的阻值約為_________Ω； (4)為更精確地測量其電阻，可供選擇的器材如下： 電流表A1 (量程300mA.內(nèi)阻約為2Ω) 電流表A2(量程150mA,內(nèi)阻約為10Ω); 電壓表V1(量程IV,內(nèi)阻r=1000Ω); 電壓表V2(量程15V,內(nèi)阻約為3000Ω); 定值電阻R0=1000Ω 滑動變阻器R2(最大阻值1000Ω); 電源E(電動勢約為3V,內(nèi)阻r約為1Ω); 開關(guān)，導(dǎo)線若干 為了使測量盡量準(zhǔn)確，電壓表應(yīng)選_____。電流表應(yīng)選_____滑動變阻器應(yīng)選_____（均填器材代號）根據(jù)你選擇的器材，請在答題卡線框內(nèi)畫出實驗電路圖______； 【答案】 (1). 50.15 (2). 4.700 (3). 22 (4). V1 (5). A2 (6). R1 (7). 【解析】（1）由圖甲所示可知，游標(biāo)卡尺主尺示數(shù)為50mm，游標(biāo)尺示數(shù)為30.05mm=0.15mm，游標(biāo)卡尺示數(shù)為50mm+0.15mm=50.15mm； （2）由圖乙所示可知，螺旋測微器固定刻度示數(shù)為4.5mm，游標(biāo)尺示數(shù)為20.00.01mm=0.200mm，螺旋測微器示數(shù)為4.5mm+0.200mm=4.700mm； （3）用多用電表的電阻“1”擋，由圖丙所示可知，電阻阻值為221=22Ω； （4）由于電源電壓為4 V，顯然電壓表選V2時不滿足讀數(shù)不得小于其量程的的要求，因此只能選V1，而V1讀數(shù)又太小，而題目中給了一個定值電阻，將定值電阻與電壓表串聯(lián)，改裝成一個新電壓表，量程為4 V，滿足要求，這樣由于電阻值約22 Ω，因此回路電流最大約120 mA左右，因此電流表選A2，為了測量精確，滑動變阻器采分壓式接法，為了便于調(diào)節(jié)，滑動變阻器選用R1，電路圖電流表采用外接法，實驗電路圖如圖。 點睛：應(yīng)掌握游標(biāo)卡尺與螺旋測微器的讀數(shù)方法．通過估算電路中的最大電流來選擇電流表的量程；若有“測得多組數(shù)據(jù)”要求或要求電流從零調(diào)時，變阻器應(yīng)用分壓式接法，選擇阻值小的變阻器時方便調(diào)節(jié). 14. 某研究性學(xué)習(xí)小組利用圖中所示電路測量電池組的電動勢E和內(nèi)阻r，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出如圖實乙所示的R-1/I圖線，其中R為電阻箱讀數(shù)，I為電流表讀數(shù)，由此可以得 到：E=___ V. r=____ Ω。 【答案】 (1). 2.4 (2). 1 【解析】試題分析：根據(jù)閉合電路歐姆定律I=，進行數(shù)學(xué)變形，得到R與的關(guān)系式，根據(jù)數(shù)學(xué)知識研究R﹣圖象的斜率和截距的意義，求解電源的電動勢和內(nèi)阻． 解：根據(jù)閉合電路歐姆定律I=， 解得：R=E﹣r， 由數(shù)學(xué)知識得知，R﹣圖象的斜率等于E，縱軸截距的絕對值等于r， 則由圖得到，電源的電動勢為E==3.0V， 內(nèi)阻r=1Ω 故答案為：（1）3（2）1． 【點評】物理圖象關(guān)鍵要根據(jù)物理規(guī)律得到解析式，運用數(shù)學(xué)知識分析圖象的物理意義．本題采用的是轉(zhuǎn)換法，本來I﹣R是非線性關(guān)系，轉(zhuǎn)換成R﹣是線性關(guān)系，圖象直觀，一目了然． 三、計算題（本題共4個小題，共37分，解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步 驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位） 15. 如圖所示，R1=14Ω，R2=9Ω，當(dāng)開關(guān)處于位置1時，電流表讀數(shù)I1=0.1A;當(dāng)開關(guān)處于位置2時，電流表讀數(shù)I2=0.15A,求： (1)電源的電動勢E和內(nèi)電阻r; (2)開關(guān)處于位置1時，電源的效率。 【答案】（1）E=1.5V，r=1Ω（2）93.3% 【解析】本題考查閉合電路歐姆定律，電源的效率等知識。 (1)設(shè)電源的電動勢為E、內(nèi)阻為r，由閉合電路的歐姆定律得： 開關(guān)處于1時： 開關(guān)處于2時： 代入數(shù)據(jù)得：， 解得：， (2) 開關(guān)處于1時，電源的路端電壓 電源的效率 16. 如圖所示，光滑斜面傾角為370，一帶有正電的小物塊質(zhì)量為m，電荷量為q， 置于斜面上，當(dāng)沿水平方向加有如圖所示的勻強電場時，帶電小物塊恰好靜止在斜面上。從某時刻開始，電場強度方向不變，大小變化為原來的1/2.(g取 10m/s2, sin370= 0.6, cos370= 0.8 )求： (1)原來的電場強度大小； (2)沿斜而下滑距離為L時，物塊的速度大?。? (3)沿斜而下滑距離為L的過程中，物塊電勢能的變化量。 【答案】 【解析】本題考查帶電粒子在電場中的平衡、加速、電場力做功與電勢能變化間關(guān)系等知識。 （1）平衡時，物塊受重力mg、電場力qE、斜面的支持力N的作用，如圖所示 有：，解得 (2) 電場強度方向不變，大小變化為原來的1/2，將滑塊受力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，如圖： 沿斜面方向有：，解得： 物塊沿斜面做勻加速直線運動，初速度為0，加速度為a，位移為L 由得： (3) 物塊沿斜面下滑距離為L的過程中，電場力做功 物塊電勢能增加 17. 如圖所示，兩根平行的光滑金屬導(dǎo)軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，導(dǎo)軌的左端串接—個電阻R,在導(dǎo)軌上有一個質(zhì)量為m的金屬棒MN，它的電阻為r，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌的電阻忽略不計。金屬棒MN在水平向右的恒力作用下由靜止開始向右運動的過程中，恒力做功的最大功率為P，金屬棒MN的最大加速度為a，求： (1)金屬棒MN的最大速度； (2)當(dāng)金屬棒的加速度是a/3時，電阻R上的電熱功率。 【答案】 【解析】本題考查單個導(dǎo)體棒在磁場中切割磁感線對應(yīng)的電磁感應(yīng)問題。 （1）開始時，金屬棒MN中沒有感應(yīng)電流，不受安培力，由牛頓第二定律得：恒力 當(dāng)金屬棒MN勻速運動時速度最大，設(shè)為vm，由得 （2）當(dāng)金屬棒速度最大時， 根據(jù)閉合電路歐姆定律有 恒力做功的功率 當(dāng)金屬棒的加速度是a/3時，根據(jù)牛頓第二定律有： 根據(jù)閉合電路歐姆定律有 電阻R上的電熱功率，解得 18. 如圖所示，一帶電微粒質(zhì)量為m=2.010-11kg、電荷量q=+l.0 10-5C，從靜止開始經(jīng)電壓為U1=100V的電場加速后，水平進人兩平行金屬板間的偏轉(zhuǎn)電場中，微粒射出電場時的偏轉(zhuǎn)角θ=60，并接著沿半徑方向進入一個垂直紙面向外的圓形勻強磁場區(qū)域，微粒射出磁場時的偏轉(zhuǎn)角也為θ=60。已知偏轉(zhuǎn)電場中金屬板長L=2cm,圓形勻強磁場的半徑R=10cm,微粒重力忽略不計。求： (1)帶電微粒經(jīng)U1=100V的電場加速后的速率; (2)兩金屬板間偏轉(zhuǎn)電場的電場強度E; (3)勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小。 【答案】 【解析】（1）帶電微粒經(jīng)加速電場加速后速度為v1，根據(jù)動能定理：qU1= 得：v1==1.0104m/s （2）帶電微粒在偏轉(zhuǎn)電場中只受電場力作用，做類平拋運動．在水平方向微粒做勻速直線運動． 水平方向：v1= 帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運動，加速度為a，出電場時豎直方向速度為v2 豎直方向： v2=at 由幾何關(guān)系：tanθ=，聯(lián)立得 tanθ= 由題θ=60 解得：E=10000V/m． （3）設(shè)帶電粒子進磁場時的速度大小為v，則：=2104m/s 由粒子運動的對稱性可知，入射速度方向過磁場區(qū)域圓心，則出射速度反向延長線過磁場區(qū)域圓心，粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示， 則軌跡半徑為：r=Rtan60=0.3m 由：qvB=m 得：B==0.13T