湖北省黄冈中学2016年春季期中联考高二物理试题
试卷满分：110分
第Ⅰ卷（选择题 共40分）
一、选择题．本题共10小题，每小题4分，满分40分．第1～7小题只有一个选项符合题意，第8～10小题有多个选项符合题意，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，错选或不答的得0分．
1、在地球的赤道上置一矩形线圈，线圈平面与赤道平面重合，线圈的上、下边水平，此时穿过线圈平面的磁通量大小为Φ。现使线圈绕其竖直轴线旋转180°，则此过程中穿过线圈的磁通量的变化量的大小为（ ）
A．0 B．
C．Φ D．2Φ
2、如图所示，在光滑的水平地面卜方，有两个磁感应强度大小均为B，方向向反的水平匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个半径为a，质量为m，电阻为R的金属圆环垂直磁场方向，从圆环刚好与边界线PQ相切时开始，在外力作用下以速度v向右匀速运动，到圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时，下列说法正确的是（ ）
A．此时圆环中的电动势大小为2Bav
B．此时圆环中的电流方向为逆时针方向
C．此过程中圆环中的电动势均匀增大
D．此过程中通过圆环截面的电量为
3、规定垂直纸面向里的方向为磁场的正方向，顺时针方向为电流的正方向。在处于磁场中的纸面内放置一个金属圆环，如图甲所示。现令磁感应强度B按图乙随时间t变化，则能正确表示对应时间内金属圆环中电流i随时间t变化情况的i－t图像是（ ）
4、图甲是一台小型发电机的构造示意图。线圈逆时针匀速转动，产生的正弦式交变电动势e随时间t变化的图像如图乙所示。发电机线圈的匝数为100匝，电阻为3Ω，外接灯泡的电阻为12Ω，电压表和电流表都为理想电表。则（ ）
A．电压表的示数为18V
B．电流表的示数为1.7A
C．穿过线圈磁通量的最大值为8.1×10－4Wb
D．若仅将线圈的转速提高一倍，则线圈电动势的表达式为
5、现代汽车在制动时，有一种ABS系统，它能阻止制动时车轮抱死变为纯滑动。这种滑动不但制动效果不好，而且易使车辆失去控制。为此需要一种测定车轮是否还在转动的装置。如果检测出车辆不再转动，就会自动放松制动机构，让轮子仍保持缓慢转动状态。这种检测装置称为电磁脉冲传感器，如图甲，B是一根永久磁铁，外面绕有线圈，它的左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的。图乙是车轮转动时线圈输出电流随时间变化的图象。若车轮转速减慢了，则图乙所示的电流（ ）
A．周期减小 B．周期增大
C．峰值不变 D．峰值变大
6、如图甲所示的电路中，输入电压u随时间t变化规律如图乙所示。电路中电阻的阻值R＝484Ω，C为电容器，L为直流电阻不计的自感线圈，电流表为理想电表，开关S断开。下列说法正确的是（ ）
A．电阻R消耗的功率为100W
B．电流表的示数为0.46A
C．S闭合后，电流表的示数增大
D．S闭合后，增大输入电压的频率，电流表的示数一定增大
7、如图所示的电路中，A和B是两个完全相同的小灯泡，L是一个自感系数很大、直流电阻很小的电感线圈。当S闭合与断开的瞬时，对A、B的发光情况判断正确的是（ ）
A．S闭合的瞬时，A、B同时发光，且一样亮
B．S闭合的瞬时，B发光，A逐渐变亮
C．S闭合足够长时间后再断开，A、B立即熄灭
D．S闭合足够长时间后再断开，B闪亮一下再熄灭
8、某同学设计了一个在光照或温度升高时排气扇都能启动的自动控制装置，该同学用到的两个传感器可能是（ ）
A．力传感器 B．光电传感器
C．温度传感器 D．电容式传感器
9、如图所示，固定在同一水平面内的两根光滑平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触。现杆受到水平向左、垂直于杆的恒力F作用，从静止开始沿导轨运动，当运动距离L时，速度恰好达到最大。杆的质量分布均匀，接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，运动过程中杆始终与导轨保持垂直，重力加速度大小为g。对于此过程，下列说法中正确的是（ ）
A．杆的速度最大值为
B．流过电阻R的电量为
C．恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量
D．安培力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热
10、图甲为某恒温装置的电路原埋图。图中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，电压表和电流表均为理想电表。副线圈所在电路中，R0为定值电阻，R为半导体热敏电阻（其阻值随温度的升高而减小），D为理想二极管，R1为电阻恒定的电热丝，AB间电压变化情况如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．AB间电压的有效值为44V
B．原线圈两端电压的有效值为220V
C．R处温度升高时，R1消耗的电功率减小
D．理想变压器原、副线圈中的电流之比为1∶5
第Ⅱ卷（非选择题 共70分）
二、实验题、填空题：（15分，第11题6分，第12题9分．）
11、（6分）加速度传感器如图甲所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与电阻器任一端间的电阻值都与它到这端的距离成正比。工作时将框架固定在被测物体上，使弹簧及电阻R均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时，滑块将在弹簧的作用下，以同样的加速度运动。通过电路中电压表的读数，可以得知加速度的大小。电压表为指针式直流电压表（可视为理想电压表）。
（1）电压表零刻度在表盘中央（即可显示正负电压），当P端的电势高于Q端时，指针向零点左侧偏转。当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向零点__________（填“左”、“右”）侧偏转。
（2）若将电压表的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，则表盘的刻度__________（填“均匀”、“非均匀”）分布。
（3）电压表是由灵敏电流计改装而成的，灵敏电流计表盘如图乙所示。当被测物体具有图示方向大小为1m/s2的加速度时，滑动片4从MN的中央向某侧平移的距离为MN总长的且滑动片4在M或N端时，灵敏电流计示数最大。若将灵敏电流计的表盘换成直接表示加速度大小及方向的刻度盘，则灵敏电流计表盘上－30刻线处对应的加速度为__________。
12、（9分）图甲为《探究电磁感应现象》实验中所用器材的示意图。现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈A、B，电流计及开关连接成如图所示的电路。
（1）电键闭合后，下列说法中正确的是（ ）
A．只要将线圈A放在线圈B中就会引起电流计指针偏转
B．线圈A插入或拔出线圈B的速度越大，电流计指针偏转的角度越大
C．滑动变阻器的滑片P滑动越快，电流计指针偏转的角度越大
D．滑动变阻器的滑片P匀速滑动时，电流计指针不会发生偏转
（2）在实验中，如果线圈A置于线圈B中不动，因某种原因，电流计指针发生了偏转。这时，线圈B相当于产生感应电流的“电源”。这个“电源”内的非静电力是__________。如果是因为线圈A插入或拔出线圈B，导致电流计指针发生了偏转。这时，是__________转化为电能。
（3）上述实验中，线圈A、B可等效为一个条形磁铁，将线圈B和灵敏电流计简化如图乙所示。当电流从正接线柱流入灵敏电流计时，指针向正接线柱一侧偏转。则乙图中灵敏电流计指针向__________其接线柱方向偏转（填：正、负）。
三、计算题：本题共3小题，共计41分．解答时请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．
13、（13分）为全面建成小康社会，现计划为某偏远山村修建一座发电站。特发电站发电机输出的电功率为5×104W，输出电压为240V，输电线总电阻r＝30Ω，损失功率为输出功率的6%，用户用电器的额定电压均为220V。
（1）画出输电电路图；
（2）该输电线路所使用的理想的升压、降压变压器原、副线圈的匝数比各是多少？
14、（13分）如图甲所示，光滑平行长直金属导轨水平放置，间距L＝0.4m，导轨左右两端接有阻值R＝1Ω的电阻，导体棒垂直放置在导轨上，且接触良好，导体棒的电阻r＝0.5Ω，导轨的电阻均不计。导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场，bd连线与导轨垂直，长度也为L，从0时刻开始，磁感应强度B的大小随时间t变化，规律如图乙所示；同一时刻，棒从导轨左端开始向右匀速运动，1s后刚好进入磁场，若使棒在导轨上始终以速度v＝1m/s做直线运动，求：
（1）棒进入磁场前，回路中的电动势E。
（2）棒在运动过程中，为维持棒的运动所需的最大外力F。
15、（15分）在导体棒围成的矩形线框的两条长边中央焊接导体棒，将矩形分成两个正方形，组成一个“日”字形线框。每个正方形的边长都为L＝0.5 m，“日”字形相框质量m＝0.5kg，每根导体棒质量分布均匀。现将该线框静止放在倾角α＝37°的粗糙绝缘斜面上，线框与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，线框的ef边与斜面底边重合，如图所示。ab、cd、ef三段的阻值相等且均为R＝0.4Ω，其余部分电阻不计。斜面所在空间存在一有界矩形匀强磁场区域GIJH，其宽度GI＝HJ＝L，长度IJ＞L，IJ∥ef，磁场垂直斜面向上，磁感应强度B＝1T．现用一大小F＝5 N、方向沿斜面向上且垂直于ab的恒力作用在ab中点，使线框沿斜面向上运动，ab进入磁场时线框恰好做匀速运动．若不计导线粗细，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．求：
（1）ab进入磁场前线框运动的加速度a的大小；
（2）cd在磁场中运动时，外力克服安培力做功的功率P；
（3）线框从开始运动到ef恰好穿出磁场的过程中，线框中产生的焦耳热与外力F做功的比值。
四、选考题：共14分。请考生从给出的3道物理题任选一题做答，并用2B铅笔在答题卡上把所选题目题号后的方框涂黑。注意所做题目的题号必须与所涂题目的题号一致。在答题卡选答区域指定位置答题。如果多做，则按所做的第一题计分。
16、【物理——选修3—3】（14分）
（1）（4分）下列说法正确的是__________（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分。错选1个得0分）
A．分子间距离增大时，分子力一定做负功
B．扩散运动表明组成物质的分子是运动的
C．食盐晶体中的钠、氯离子按一定规律分布，具有空间上的周期性
D．第二类永动机不违背能量守恒定律，科技发展到一定程度就能制成
（2）（10分）一气缸导热性能良好、内壁光滑，顶部装有卡环。质量m＝2kg厚度不计的活塞与气缸底部之间密闭了一定质量的理想气体。气缶工竖直放置时，活塞与气缸底部之间的距离l0＝20cm，如图（a）所示。己知气缸横截面积S＝1×10－3m2、卡环到气缸底部的距离L＝30cm，环境温度T0＝300K，大气压强P0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。现将气缸水平放置，如图（b）所示。此时，活塞向卡环处移动，问：
（I）活塞最终静止在距离气缸底部多远处？
（II）若活塞最终没有到达气缸顶部卡环处，为使活塞到达卡环，需将气缸内气体的温度缓缓升高到多少开？若活塞最终已经到达气缸顶部卡环处，活塞刚好到达卡环时气缸内气体压强多大？
17、【物理——选修3－4】（14分）
（1）（4分）一列简谐横波沿x轴传播，波传到x＝1m处的P点时，P点开始向上振动，以此时为计时起点。已知在t＝0.4s时OM间第一次形成的波形如图所示，此时x＝4m处的M点正好在波谷，O点第一次到达波谷。下列说法中正确的是__________（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分。错选1个得0分）
A．该简谐横波沿－x方向传播
B．M点开始振动的方向沿－y方向
C．P点的振动周期一定为0.4s
D．在从计时开始的0.4s内，质点P通过的路程为30cm
（2）（10分）一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。一束足够宽的平行光垂直射向玻璃砖的下表面，光线到达上表面后，从该表面射出的光线在玻璃砖横截面上平行AB的宽度只有R。
（Ⅰ）玻璃的折射率n为多少？
（Ⅱ）一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，不考虑AB面的反射光，求此光线从玻璃砖射出点的位置。
18、【物理——选修3－5】（14分）
（1）（4分）下列说法正确的是__________（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分。错选1个得0分）
A．光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性
B．原子核发生β衰变释放电子，说明电子是原子核的组成部分
C．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
D．重核的裂变向外界放出核能，有质量亏损，而轻核聚变外界要提供能量，所以聚变后质量增大
（2）（10分）如图所示，光滑水平面上有一质量为m＝1kg的小车，小车右端固定一水平轻质弹簧，弹簧左端连接一质量为m0＝1kg的物块，物块与上表面光滑的小车一起以v0＝5m/s的速度向右匀速运动，与静止在光滑水平面上、质量为M＝4kg的小球发生弹性正碰，若碰撞时间极短，弹簧始终在弹性限度内。求：
（Ⅰ）碰撞结束时，小车与小球的速度；
（Ⅱ）从碰后瞬间到弹簧最短的过程，弹簧弹力对小车的冲量大小。
答案与解析：
1、D 根据地磁场的分布，赤道处地磁场为水平方向，故线圈转过180°时磁通量由Φ变成－Φ，故变化量的大小为2Φ，选D。
2、D 当圆环直径与边界PQ重合时，圆环中电动势的大小为E＝4BaV，故A错；根据楞次定律可以判断圆环中电流方向为顺时针，故B错；此过程中圆环的电动势增大，但增大得越来越慢，由电荷量知，△Φ＝BS＝Bπa2，故选D。
3、B 由法拉第电磁感应定律得，又由可知，I的大小即B—t图像的斜率大小，再由楞次定律判断感应电流的方向可知答案B正确。
4、C 由图乙可知，电动势的有效值为18V，由于线圈有内阻，故电压表的示数为等效电路的路端电压，比电动势小，再由求得电流表的示数为1.2A，由交变电流的最大值Em＝NBSω＝NΦmω可求得Φm＝Em/Nω≈8.1×10－4Wb，故C对，当线圈的转速提高一倍电动势的表达式为。
5、B 图甲的原理为：当齿轮的突出端靠近B时，铁质齿轮被磁化而使B的磁性变强（相当于通电螺线管中插入铁芯后磁性变强），当转速减慢后，感应电流的周期变大，同时由Em＝NBSω＝NBS·2πn可得Em变小。
6、C 注意在交变电路中电感和电容具有感抗XL和容抗XC，可以将它们等效为电阻处理，故A、B错，C对。当电压频率增大时，感抗增大而容抗变小，不能确定电流表的变化情况，故D错。
7、B 当S闭合时，电路产生通电自感，会使A灯逐渐变亮而B灯立即亮，稳定后AB电流相等，当S断开时，会产生断电自感，此时A、B会逐渐熄灭，但不会闪亮。
8、BC 由于该自动控制装置会受光照和温度影响，故应该有光电传感器和温度传感器。
9、ACD 对导体棒受力分析可知，棒受恒力F和安培力F安，当二者相等时杆的速度最大，则，故A对；此时流过R的电荷量，故B错；导体棒克服安培力做功等于产生的电能，并转化为回路的焦耳热，D对；对棒由动能定理知C对。
10、BC 由于二极管的单向导电性，AB间的电压有效值为，且原副线圈的电压之比不再等于匝数之比，故A、D错；当温度升高时，R减小，I2增大，故R0分压变大而R1分压减小，功率也减小，故选BC。
11、（1）右 （2）均匀 （3）－3m/s^2 （每空2分）
12、（1）BC（3分）
（2）感应电场的电场力（2分） 机械能（2分） （3）负（2分）
13、（13分）（i）输电电路图如图所示（3分）
（2）线路损耗的电功率：△P＝I22r （1分）
输电线中的电流： （1分）
代入已知数据得：I2＝10A （1分）
输电电压 （1分）
代入己知数据得：U2＝5×103V （1分）
升压变压比：n1∶n2＝U1∶U2 （1分）
代入已知数据得：n1∶n2＝6∶125 （1分）
输电线损失电压：△U＝I2r
代入已知数据得：△U＝300V （1分）
降压变压器输入电压：U3＝U2－△U （1分）
降压变压比：n3∶n4＝U3∶U4
代入己知数据得：n3∶n4＝235∶11 （1分）
14、（13分）（1）在棒进入磁场前，由于正方形区域abcd内磁场磁感应强度B的变化，使回路中产生感应电动势和感应电流，根据法拉第电磁感应定律可知，在棒进入磁场前回路中的电动势为：，代入已知数据得：E＝0.08V （3分）
（2）当棒进入磁场时，磁场磁感应强度B＝1.0T恒定不变，此时由于导体棒做切割磁感线运动，使回路中产生感应电动势和感应电流，当棒与bd重合时，切割有效长度l＝L，达到最大，根据法拉第电磁感应定律可知，感应电动势也达到最大Em＝BLv （2分）
代入已知数据得：Em＝0.4V＞E＝0.04V（1分）
此时棒中电流最大，由欧姆定律知：。（2分）
式中外电路电阻：R′＝R/2 （1分）
受到的安培力最大，为：Fm＝BImL （2分）
联立以上等式，代入已知数据得：Fm＝0.16N （1分）
由平衡条件知，棒在运动过程中，为维持棒的运动所需的最大外力F＝0.16N。（1分）
15、（15分）（1）ab进入磁场前线框做匀加速运动，由牛顿第二定律有：
F－mgsinα－μmgcosα＝ma（1分）
代入数据得：a＝2m/s2。（1分）
（2）线框穿过磁场的过程总是一边切割磁感线，电路组成也没变，所以一直做速度为v的匀速运动。
由平衡条件有：F＝mgsinα＋μmgcosα＋FA （1分）
代入数据得安培力：FA＝1N （1分）
又：FA＝BIL I＝E/R总 E＝BLv R总＝R＋R/2（4分）
联立以上等式，代入已知数据得：v＝2.4m/s （1分）
所以：P＝FAv＝2.4W （2分）
（3）设ab进入磁场前线框发生的位移为x
则（1分）
则Q＝F安·3L＝1.5J（1分）
W＝F（x＋3L）＝14.7J（1分）
（1分）
16、（1）BC （2）（Ⅰ）24cm （Ⅱ）375K
（2）（Ⅰ）气缸竖直放置时，封闭气体的压强：（1分）
解得：p1＝1.2×105Pa（1分）
气缸水平放置时，假设活塞最终静止在距离气缸底部l处，此时封闭气体的压强：
P2＝p0＝1.0×105Pa （1分）
根据理想气体状态方程有：（2分）
将p1＝1.2×105Pa、T1＝300K、V1＝l0S，p2＝1.0×105Pa、T2＝T1＝300K、V2＝xS代入得：l＝1.2l0＝24cm＜L＝30cm（1分）
（Ⅱ）活塞最终没有到达气缸顶部卡环处。为使活塞到达卡环，设需将气缸内气体的温度缓缓升高到T3。气缸内气体的温度缓缓升高的过程为等压过程，由盖·吕萨克定律有：
（2分）
将V2＝xS、T2＝300K、V3＝LS代入得：T3＝375K（2分）
17、（1）AC （2）（Ⅰ） （Ⅱ）O点右侧
（2）（Ⅰ）设在O点左侧从E点射入的光线，进入玻璃砖后在上表而的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE区域的入射光线经上表而折射后都能从玻璃砖射出，如图，由全反射条件有
① （2分）
由几何关系有OE＝Rsinθ ② （1分）
由对称性可知， ③ （1分）
联立①②③式，代入已知数据得：n＝ ④ （1分）
（Ⅱ）设光线在距O点的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得：
α＝60°＞θ ⑤ （2分）
光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图，由反射定律和几何关系得：
⑥ （2分）
射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出。（1分）
18、（1）AC
（2）（Ⅰ）设碰撞后瞬间小车的速度大小为v1，小球的速度大小为v，由动量守恒及动能守恒有：
mv0＝Mv＋Mv1 （1分）
（1分）
解得，小车速度方向向左。（2分）
，小球速度方向向右。（2分）
（Ⅱ）当弹簧被压缩到最短时，设小车的速度大小为v2，根据动量守恒定律有：
m0v0＋mv1＝（m0＋m）v2 （1分）
解得v2＝1m/s（1分）
设碰撞后瞬间到弹簧最短的过程，弹簧弹力对小车的冲量大小为I，根据动量定理有
I＝mv2－mv1（1分）
解得I＝4N·s（1分）
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