武汉二中2016——2017学年上学期
高二年级期中考试
物理试卷
命题教师： 审题教师：
试卷满分：110分
一、选择题：本题共10小题，每小题5分。共50分；在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1．下列叙述正确的是（ ）
A．感应电动势属于用比值法定义物理量
B．法拉第提出了场的概念，还第一次采用了画电场线的方法描述电场，并且总结出了法拉第电磁感应定律
C．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕
D．由T（特斯拉）、m（米）、Ω（欧姆）、s（秒）组合成的单位与电流的单位A（安培）等效
2．如图所示，E为电池，L是电阻可忽略不计、自感系数足够大的线圈，D1、D2是两个规格相同且额定电压足够大的灯泡，S是控制电路的开关。对于这个电路，下列说法中错误的是（ ）
A．刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小相等
B． 刚闭合开关S的瞬间，通过D1、D2的电流大小不相等
C. 闭合开关S待电路达到稳定，D1熄灭，D2比原来更亮
D. 闭合开关S待电路达到稳定，再将S断开瞬间，D2立即熄灭，D1闪亮一下再熄灭
3． 一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1=0和x2=1 m处两质点a、b的振动图象如图a、b所示，该波的波长λ>1 m。则下列说法中正确的是（ ）
A．该波的频率为0.04 Hz
B．该波的周期为4 s
C．该波的波长一定为4 m
D．该波的传播速度可能为100 m/s
4．如图甲所示，一匝数N=10、总电阻R=7.5Ω、长L1=0.4m、宽L2=0.2m的匀质矩形金属线框静止在粗糙水平面上，线框的bc边正好过半径r =0.1m的圆形磁场的竖直直径，线框的左半部分在垂直线框平面向上的匀强磁场区域内，磁感应强度B0 =1T，圆形磁场的磁感应强度B垂直线框平面向下，大小随时间均匀增大，如图乙所示，已知线框与水平面间的最大静摩擦力f=1.2N，取π≈3，则（ ）
A．t=0时刻穿过线框的磁通量大小为0.07Wb
B．线框静止时，线框中的感应电流为0.2A
C．线框静止时，ad边所受安培力水平向左，大小为0.8N
D．经时间t=0.4s，线框开始滑动
5．如图所示,等腰直角区域EFG内有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场,直角边CF长度为2L.现有一电阻为R的闭合直角梯形导线框ABCD以恒定速度v水平向右匀速通过磁场. t=0时刻恰好位于图示位置(即BC与EF在一条直线上，且C与E重合)，规定导线框中感应电流沿逆时针方向时为正，则感应电流i与时间t的关系图线正确的是（ ）
6． 理想变压器原线圈接恒压交流电源，副线圈接如图所示电路，定值电阻R1、R3的阻值均为R，滑动变阻器R2总阻值为2R，在滑动变阻器的滑片P从a点滑到b点过程中，下列说法正确的是（ ）
A．变压器输出电压先增大后减小
B．电阻R1上电压先增大后减小
C．变压器输入功率先增大后减小
D．电阻R3上电流一直减小
7．（多选）如图所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连的物体A和B，它们的质量均为m，弹簧的劲度系数为k，C为一固定的挡板. 现让一质量为m的物体D从距A为L的位置由静止释放，D和A相碰后立即粘为一体，之后在斜面上做简谐运动，在简谐运动过程中，物体B对C的最小弹力为，则（ ）
A．简谐运动的振幅为 B．简谐运动的振幅为
C．B对C的最大弹力为 D．B对C的最大弹力为
8．（多选）如图所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，线框转过/ 6时的感应电流为I，下列说法正确的是（ ）
A．线框中感应电流的有效值为2I
B．线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为2IR/ω
C．从中性面开始转过/2的过程中，通过导线横截面的电荷量为2I/ω
D．线框转一周的过程中，产生的热量为8RI2/ω
9．（多选）空间中有一磁感应强度大小为B、竖直向下的匀强磁场，等腰直角三角形OAC在水平面内，∠AOC=90°，OA=L，D为AC中点，如图所示。粒子a以沿AO方向的速度v0从A点射入磁场，恰好能经过C点，粒子b以沿OC方向的速度从O点射入磁场，恰好能经过D点。已知两粒子的质量均为m、电荷量均为q，粒子重力及粒子间的相互作用均忽略，则下列说法中正确的是（ ）
A．粒子a带负电，粒子b带正电
B．粒子a从A点运动到C点的时间为
C．粒子b的速度大小为2v0
D．要使粒子b从O点射入后的运动轨迹能与AC相切，只需将其速度大小变为（－1）v0
10．(多选)如图xoy平面为光滑水平面，现有一长为d宽为L的线框MNPQ在外力F作用下，沿正x轴方向以速度v做匀速直线运动，空间存在竖直方向的磁场，磁感应强度B=B0cos( x)（式中B0为已知量），规定竖直向下方向为磁感应强度正方向，线框电阻为R。t=0时刻MN边恰好在y轴处，则下列说法正确的是（
）
A．外力F为恒力
B．t=0时，外力大小
C．通过线圈的瞬时电流
D．经过t= ，线圈中产生的电热Q=
二、 实验题（本题共2小题，共14分）
11．（6分）某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中，已知单摆在摆动过程中的摆角小于10°，在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d(读数如图)。
(1)该单摆在摆动过程中的周期表达式为T＝________；
(2)从图可知，摆球的直径为d＝________mm；
(3)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g＝________；
(4)实验结束后，某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的________。
A. 单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了
B. 把n次摆动的时间误记为(n＋1)次摆动的时间
C. 以摆线长做为摆长来计算
D. 以摆线长与摆球的直径之和做为摆长来计算
12． (8分)某实验小组测定水果电池的电动势和内电阻，所用的器材有：
水果电池E：电动势约为1V； 电流表A：量程10mA，内阻约为几欧；
电压表V：量程1V，内阻RV=3kΩ； 滑动变阻器Rp：最大阻值200Ω；
电阻箱R：最大阻值9999Ω； 开关S，导线若干。
（1）该实验小组设计了如图1所示的电路，实验中无论怎样移动滑动变阻器的滑片，发现电流表的示数及变化均很小，且电压表的示数变化很小，分析其原因是 。
（2）该实验小组经过分析设计了如图2所示的电路，实验步骤如下：
第一步：闭合开关S，多次调节电阻箱，记下电压表的示数U和电阻箱相应的阻值R，并计算出对应的 与 的值。
第二步：以为纵坐标，为横坐标，作出 － 图线（用直线拟合）。
第三步：求出直线的斜率k和在纵轴上的截距b。
请回答下列问题：
ⅰ、实验得到的部分数据如下表所示，其中当电阻箱的电阻R= 2000Ω时电压表的示数如图3所示。读出数据，完成下表。答：① ，② 。
R/Ω
9000
6000
5000
4000
3000
2000
R-1/10－4Ω-1
1.11
1.67
2.00
2.50
3.33
5.00
U/V
0.53
0.50
0.48
0.46
0.43
①
U-1/V-1
1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
②
ⅱ、若根据－ 图线求得直线的斜率k=2.0×103Ω/V，截距，则该水果电池的电动势E= V，内阻r= Ω。
三、分析计算题（本题共4小题，共46分。分析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得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. (8分)如图所示，“”型框置于匀强磁场中，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，“”型框的三条边的长度均为L，电阻均为r，a、b两端连接阻值为R的电阻。“”型框绕轴ab以角速度ω逆时针（从上往下看）匀速转动，t=0时刻经过图示位置。规定回路中方向为电流的正方向，求：
（1）通过电阻R的感应电流的表达式；
（2）当时，通过电阻R的感应电流的大小和方向。
A
B
14. (12分)劲度系数为k的轻弹簧上端固定，下端拴小物块A和B，A的质量为m，某时刻剪断AB间的细绳，A开始做简谐运动。运动到最高点时，弹簧的弹力大小为0.4mg（g为重力加速度，A做简谐运动时周期为）。求：
⑴A做简谐运动的振幅大小；
⑵当A运动到最低点时，A对弹簧弹力F的大小和方向；
⑶若当A运动到最低点时B恰好落到地面，求B开始下落时距地面的高度。
15. （12分）如图甲所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长度和板间距均为l，第一四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于Oxy平面向里。在极板P上方沿y轴方向放置一荧光屏。位于极板左侧的粒子源沿x轴向右连接发射质量为m、电量为+q、速度相同、重力不计的带电粒子，在0~8t0时间内两板间加上如图乙所示的电压（不考虑极边缘的影响）。已知t=0时刻进入两板间的带电粒子恰好在2t0时刻经极板边缘射入磁场。上述m、q、l、t0、B为已知量。（不考虑粒子间相互影响及返回板间的情况）
（1）求粒子的初速度v0及电压U0的大小。
（2）求t0/2时刻进入两板间的带电粒子在磁场中做圆周运动的半径及时间。
（3）何时进入两板间的带电粒子打在荧光屏的位置最高，求此位置距上极板P的距离。
图甲
O
y
x
P
Q
l
l
荧光屏
B
O
UPQ
t
U0
-U0
t0
2t0
4t0
3t0
5t0
6t0
7t0
8t0
图乙
v0
16．(14分)如图所示，足够长的U型金属框架放置在绝缘斜面上，斜面倾角30°，框架的宽度
l＝1.0m、质量M=1.0kg。导体棒垂直放在框架上，且可以无摩擦的运动。设不同质量的导体棒放置时，框架与斜面间的最大静摩擦力均为。导体棒电阻R＝0.02Ω，其余电阻一切不计。边界相距的两个范围足够大的磁场Ⅰ、Ⅱ，方向相反且均垂直于金属框架，磁感应强度均为。导体棒从静止开始释放沿框架向下运动，当导体棒运动到即将离开Ⅰ区域时，框架与斜面间摩擦力第一次达到最大值；导体棒继续运动，当它刚刚进入Ⅱ区域时，框架与斜面间摩擦力第二次达到最大值。()。求：
（1）磁场Ⅰ、Ⅱ边界间的距离；
（2）欲使框架一直静止不动，导体棒的质量应该满足的条件；
（3）质量为1.6kg的导体棒在运动的全过程中，金属框架受到的最小摩擦力。
武汉二中2016——2017学年上学期
高二年级期末考试
物理参考答案及评分标准
一、选择题：本题共10小题，每小题5分。共50分，在每小题给出的四个选项中，第1～6题只有一项符合题目要求，第7～10题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D
B
D
D
C
D
BD
BC
BD
BCD
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11．（共6分）(1) （1分） (2)5.980（１分）
(3) （2分） (4)BD(2分)
12．（共8分）（1）电池的内阻很大 ( 2分)
（2）ⅰ、①0.37 ( 1分) ②2.7 (1分)
ⅱ、1.0 ( 2分) 2000 ( 2分)
三、分析计算题（本题共4小题，共46分。分析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得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．(8分)
解：（1）回路感应电动势的最大值： 1分
回路电流的最大值： 1分
回路电流的瞬时值： 1分
联立解得： 2分
（2）当时， 2分
电流沿逆时针方向（正方向或） 1分
14． （12分）
解： (1)在最高点弹簧形变量为： 1分
在平衡位置有： 1分
若在最高点弹簧处于压缩状态时，振幅为： 1分
若在最高点弹簧处于拉伸状态时，振幅为： 1分
(2)第一种情况下： 1分
则： 1分
第二种情况下： 1分
则： 1分
（3）B物体下落的时间：t=（n+）T （n=0,1,2…） 1分
B物体离地的高度： 1分
又： 1分
解得：（n=0,1,2…） 1分
15．(12分)
解:（1）在t=0时该进入极板间的粒子，在极板间x轴方向做匀速直线运动；垂直极板方向，在0－t0时间内向下做匀加速直线运动，t0－2t0时间内做匀速直线运动
粒子的初速度 1分
令粒子刚出极板间时沿y轴方向的速度大小为vy
1分
所以在0－t0时间内向下偏移
另有： 1分
可解得： 1分
（2） t0/2时刻进入两板间的带电粒子，在5t0/2时刻离开极板，
其沿y轴方向的速度为vy=at0/2－at0/2=0
故该粒子以速度v0垂直于y轴方向进入磁场 1分
设带电粒子离开电场进入磁场做匀速圆周运动的半径为R，
则有： 1分
可解得： 1分
运动时间为 1分
（3）与x轴方向成α角进入磁场中的带电粒子的速度为v=v0/cosα 1分
其轨道半径为 1分
经过磁场偏转后再次经过y轴时向上偏移量为 1分
可解得：
可见其沿y轴向上的偏移量与进入磁场时的方向无关，
再据对称性，可知在t=2t0时刻进入极板间的粒子，在t=4t0时刻经上极板边缘射入磁场，进荧光屏上的位置最高，距上极板P的距离为 1分
16．（14分）
解：（1）导体棒即将离开Ⅰ时，金属框受到的安培力沿斜面向下，对金属框由平衡条件得: 求得 1分
导体棒受安培力： 求得 1分
导体棒刚进入Ⅱ时，金属框受到的安培力沿斜面向上，对金属框由平衡条件得
求得 1分
导体棒受安培力： 求得 1分
导体棒在两磁场边界之间运动时，，求得
（1分）
（2）导体棒离开Ⅰ之前，速度至少要达到。设此时在磁场Ⅰ中已经达到最大速度做匀速运动，由平衡条件得：
，求得 1分
欲使金属框架不动，导体棒刚进入Ⅱ后电流不再增大，做匀速运动。由平衡条件得：
，求得 1分
即导体棒的质量应为： 1分
（3）导体棒在磁场Ⅰ中运动时，由牛顿第二定律得：
导体棒做加速度减小的加速运动，最大速度为1m/s。安培力在逐渐增大，最小值是0最大值为2N。
此过程中对金属棒，由平衡条件得
可知金属框与斜面的摩擦力范围为：。 2分
导体棒在无场区时，金属框与斜面的摩擦力恒为。 1分
导体棒在磁场Ⅱ中运动时，由牛顿第二定律得：
导体棒做加速度减小的减速运动，最大速度为。当时，速度最小，以后做匀速运动，此时速度为。安培力在逐渐减小，最小值是，最大值为。
此过程中对金属棒，由平衡条件得：
可知金属框与斜面的摩擦力范围为：。 2分
综上所述，金属框受到的最小摩擦力为。 1分
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