江西省南昌市第二中学2019-2020高二上学期期末考试物理试题（Word版附答案）.doc

南昌二中 2019—2020 学年度上学期期末考试 高二物理试卷 时间：100 分钟 满分：110 分 一、选择题（本大题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分．其中 1-8 题，在给出的四个选项中， 只有一个选项是正确的，9-12 题有多个选项是正确的，全选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，选错或不答的得 0 分．） 1．在法拉第时代，下列验证“由磁产生电”设想的实验中，能观察到感应电流的是 A．将绕在磁铁上的线圈与电流表组成一闭合回路，然后观察电流表的变化 B．在一通电线圈旁放置一连有电流表的闭合线圈，然后观察电流表的变化 C．将一房间内的线圈两端与相邻房间的电流表连接，往线圈中插入条形磁铁后，再到相 邻房间去观察电流表的变化 D．绕在同一铁环上的两个线圈，分别接电源和电流表，在给线圈通电或断电的瞬间，观 察电流表的变化 2．中国宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中最早记载了地磁偏角:“以磁石磨针锋,则能指南， 然常微偏东，不全南也．”进一步研究表明，地球周围地磁场的磁感线分布示意如图．结 合上述材料，下列说法不正确的是 A．地理南、北极与地磁场的南、北极不重合 B．地球内部也存在磁场，地磁南极在地理北极附近 C．地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 D．地磁场对射向地球赤道的带电宇宙射线粒子有力的作用 3.如图所示，同一平面内的三条平行导线串有两个最阻 R 和 r，导体棒 PQ 与三条导线接触 良好；匀强磁场的方向垂直纸面向里。导体棒的电阻可忽略。当导体棒向左滑动时，下列 说法正确的是 A.流过 R 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 b 到 a B.流过 R 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 b 到 a C.流过 R 的电流为由 d 到 c，流过 r 的电流为由 a 到 b D.流过 R 的电流为由 c 到 d，流过 r 的电流为由 a 到 b 4．如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为 a 和 b，内 有带电量为 q 的某种自由运动电荷．导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为 B.当通以从左到右的稳恒电流 I 时，测得导电材 料上、下表面之间的电压为 U，且上表面的电势比下表面的低．由此可得该导电材料单位 体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为 A. IB |q|aU负　　　　　B. IB |q|aU正 C. IB |q|bU负 D. IB |q|bU正 5．图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，线圈 中 a、b 两条导线的长均为 l，通有方向如图乙所示的电流 I，两条导线所在处的磁感应强 度大小均为 B.则(　　) A．该磁场是匀强磁场 B．线圈平面总与磁场方向垂直 C．线圈将沿逆时针方向转动 D．a、b 导线受到的安培力的大小总为 IlB 6.图甲为列车运行的俯视图，列车首节车厢下面安装一块电磁铁，电磁铁产生垂直于地面的 匀强磁场，列车经过放在铁轨间的线圈时，线圈产生的电脉冲信号传到控制中心，如图乙 所示．则列车的运动情况可能是(　　) A．匀速运动 B．匀加速运动 C．匀减速运动 D．变加速运动 7．如图，在坐标系的第一和第二象限内存在磁感应强度大小分别为B/2和B、方 向均垂直于纸面向外的匀强磁场。一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子垂直 于x轴射入第二象限，随后垂直于y轴进入第一象限，最后经过x轴离开第一象 限。粒子在磁场中运动的时间为 A． B． C． D． 8．我校高二学生吴伟同学，学习完速度选择器后，设计了一款新式速度选择器， 如图所示， OO′为圆柱筒的轴线，磁感应强度大小为 B 的匀强磁场的磁感线平行于轴线方向，在圆筒 壁上有许多小孔，许多比荷为q m的正粒子以不同速度、入射角在垂直于轴线的 平面内射入小孔，且均从与 OO′轴线对称的小孔中射出，入射角为 30°的正粒 5π 6 m qB 7π 6 m qB 11π 6 m qB 13π 6 m qB子的速度大小为 6 km/s，则入射角为 37°的粒子速度大小为 A．1 km/s B．3.75 km/s C．5 km/s D．7.2 km/s 9．如图所示,小灯泡 A1、A2 规格相同，线圈 L 的自感系数很大，现闭合开关 S，通过调 R、 R1，使 A1、A2 正常发光，下列说法正确有 A．若断开 S，A1、A2 并未立即熄灭，A2 闪亮一下再慢慢熄灭，A1 不会闪亮只会慢慢熄 灭 B．若断开 S，A1、A2 均慢慢熄灭 C．S 断开后，再重新闭合 S，A1A2 会立即正常发光 D．S 断开后，再重新闭合 S，A2 会立即正常发光，A1 只能逐渐地亮起来 10．如图 1 所示，两根光滑平行导轨水平放置，间距为 L，其间有竖直向下的匀强磁场，磁 感应强度为 B.垂直于导轨水平对称放置一根均匀金属棒．从 t＝0 时刻起，棒上有如图 2 所示的持续交变电流 I，周期为 T，最大值为 Im，图 1 中 I 所示方向为电流正方向．则金 属棒 图 1 图 2 A．一直向右移动 B．速度随时间周期性变化 C．受到的安培力大小不随时间而变化 D．受到的安培力在一个周期内做正功 11．如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨， 两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上。t=0时，棒ab以初速度v0向右滑动。运动过程 中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表 示。下列图像中可能正确的是 12.速度可以用光电门测量，物理兴趣小组的同学设想了一个通过测量速度来得到磁感应强 度的方法。他们用密度为 d、电阻率为 ρ、横截面积为 A 的薄金属条制成边长为 L 的闭合正方形线框 cbb′c′。如图甲所示，金属方框水平放在磁极的狭缝间，方框平面与磁场方向 平行。设匀强磁场仅存在于相对磁极之间，其他地方的磁场忽略不计。可认为方框的 cc′ 边和 bb′边都处在磁极间。方框从静止开始释放，其平面在下落过程中保持水平（不计空 气阻力）。设磁场区域在竖直方向上足够长，若测得方框下落的最大速度为 vm，则下列说 法正确的是 A．线框切割磁感线产生的最大感应电动势为 2BLvm B．线框下落速度为 时所受的安培力大小为 C．线框下落速度为 时的加速度大小为 D．磁极间磁感应强度 B 的大小为 二、实验题（本题共 2 小题，每空 2 分，共 16 分） 13. （6 分）学校物理兴趣小组为探究多用表 欧 姆档的原理，决定自己动手设计一个可以测量电阻的装置。手边的器材有：干电池组，电流 计 A，电阻箱，待测电阻 Rx . 其中电流计刻度盘刻线清晰，但是读数已经模糊。 （1）小组成员先将电池组与电流计电流计 A 进行串联，电路两端分别接好表笔，如图（1） 所示；将表笔短接，发现电流表指针刚好能够指在刻度盘最右端刻度处。 （2）将两表笔分别与电阻箱两接线柱相连，调节电阻箱，直到电流计指针指在刻度盘正中 央，电阻箱示数如图（2），则电阻箱接入电路的电阻值为_______Ω。 （3）用待测电阻 Rx 代替电阻箱接入两表笔之间，则电流表指针指示如图（3）所示，则可 知待测电阻 Rx=_______Ω。（保留小数点后一位） 此次实验快结束时，有同学拿来一块内阻为 2803Ω 的电压表，将所设计装置的两表笔 正确接在电压表的两接线柱上，电压表示数为 2.8V，可以推知实验中使用的电池组的电动 m 1 2 v 1 2 mg m 1 2 v 1 4 g m 2 gd v ρ势为________V（保留小数点后一位） 14．（10 分）某小组利用图（a）所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压 U 与温度 t 的关系，图中 V1 和 V2 为理想电压表；R 为滑动变阻器，R0 为定值电阻（阻值 200 Ω）；S 为开关，E 为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度 t 由温度计（图 中未画出）测出。图（b）是该小组在恒定电流为 25.0μA 时得到的某硅二极管 U-t 关系曲线。 回答下列问题： （1）实验中，为保证流过二极管的电流为 25.0μA，应调节滑动变阻器 R，使电压表 V1 的示数为 U1= mV；根据图（b）可知，当控温炉内的温度 t 升高时，硅二极管正向电 阻 （填“变大”或“变小”），电压表 V1 示数 （填“增大”或“减小”），此时应将 R 的滑片向 （填“A”或“B”）端移动，以使 V1 示数仍为 U1。 （2）由图（b）可以看出 U 与 t 成线性关系，硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极 管的测温灵敏度为 = ×10-3V/℃（保留 2 位有效数字）。 三、计算题 (共 5 小题，6+8+8+12+12=46 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要 演算步骤，有数值计算的题目，答案中应明确写出数值和单位) 15．(6 分)做磁共振(MRI)检查时，对人体施加的磁场发生变化时会在肌肉组织中产生感应电 流．某同学为了估算该感应电流对肌肉组织的影响，将包裹在骨骼上的一圈肌肉组织等效成 单匝线圈，线圈的半径 r＝5.0 cm，线圈导线的截面积 A ＝0.80 cm2，电阻率 ρ＝1.5 Ω·m.如图所示，匀强磁场方向 与线圈平面垂直，若磁感应强度 B 在 0.3 s 内从 1.5 T 均匀 地减为零，求：(计算结果保留一位有效数字) Δ| |Δ U t(1)该圈肌肉组织的电阻 R； (2)该圈肌肉组织中的感应电动势 E； (3)0.3 s 内该圈肌肉组织中产生的热量 Q. 16．(8 分)半径为 a 的圆形区域内有均匀磁场，磁感应强度为 B=0. 2T，磁场方向垂直纸面向 里，半径为 b 的金属圆环面垂直，其中 a＝0.4m，b＝0.6m.金属环上分别接有灯 L1、L2，两 灯的电阻均为 R＝2Ω，一金属棒 MN 与金属环接触良好，棒与环的电阻均忽略不计. （1）若棒以 v0＝10m/s 的速率在环上向右匀速滑动，求棒滑过圆环直径 的瞬时， （如图），MN 中的电动势和流过灯 L1 的电流. （2）撤去中间的金属棒 MN，将右面的半圆环 以 为轴向上翻转 90o，若此 时磁场随时间均匀变化，其变化率为 ，求 L1 的功率. 17．（8 分）小明同学设计了一个“电磁天平”，如图甲所示，等臂天平的左臂为挂盘，右臂 挂有矩形线圈，两臂平衡．线圈的水平边长 L＝0.1 m，竖直边长 H＝0.3 m，匝数为 N1.线圈 的下边处于匀强磁场内，磁感应强度 B0＝1.0 T，方向垂直线圈平面向里．线圈中通有可在 0～2.0 A 范围内调节的电流 I.挂盘放上待测物体后，调节线圈中电流使天平平衡，测出电流 即可测得物体的质量．(重力加速度取 g＝10 m/s2) (1)为使电磁天平的量程达到 0.5 kg，线圈的匝数 N1 至少为多少？ OO ′ OOL ′2 OO ′ sTt B /2 π=∆ ∆(2)进一步探究电磁感应现象，另选 N2＝100 匝、形状相同的线圈，总电阻 R＝10 Ω，不 接外电流，两臂平衡，如图乙所示，保持 B0 不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁 场，且磁感应强度 B 随时间均匀变大，磁场区域宽度 d＝0.1 m．当挂盘中放质量为 0.01 kg 的物体时，天平平衡，求此时磁感应强度的变 化率ΔB Δt . 18.（12分）如图所示，某一新型发电装置的发电管是横截面为矩形的水平管道，管道的长 为L、宽为d、高为h，上下两面是绝缘板．前后两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导 体板与开关S和定值电阻R相连．整个管道置于磁感应强度大小为B、方向沿z轴正方向的匀 强磁场中．管道内始终充满电阻率为ρ的导电液体(有大量的正、负离子)，且开关闭合前后， 液体在管道进、出口两端压强差的作用下，均以恒定速率v0沿x轴正向流动，液体所受的摩 擦阻力不变． (1)求开关闭合前，M、N 两板间的电势差大小 U0； (2)求开关闭合前后，管道两端压强差的变化 Δp； (3)调整矩形管道的宽和高，但保持其他量和矩形管道的横截面积 S＝dh 不变，求电阻 R 可获得的最大功率 Pm 及相应的宽高比d h的值．19．（12 分）如图所示，在平面直角坐标系 xOy 中，在第二象限内存在沿 x 轴负方向的匀强 电场；在第一象限内某区域存在方向垂直于坐标平面向里的有界圆形匀强磁场(图中未画 出)．一粒子源固定在 x 轴上坐标为(－L,0)的 A 点，粒子源沿 y 轴正方向释放出速度大小为 v 的电子，电子恰好能通过 y 轴上坐标为(0,2L)的 C 点，电子继续前进距离 L 后进入磁场区域， 再次回到 x 轴时与 x 轴正方向成 45°夹角．已知电子的质量为 m，电荷量为 e，有界圆形匀 强磁场的磁感应强度 B＝mv eL，不考虑粒子的重力和粒子之间的相互作 用，求： (1)匀强电场的电场强度 E 的大小； (2)圆形磁场的最小面积 Smin； (3)电子从进入电场到再次回到 x 轴过程的总时间．高二物理期末考试参考答案 一.选择题（本大题共 12 小题，每小题 4 分，共 48 分．其中 1-8 题，在给出的四个选项中， 只有一个选项是正确的，9-12 题有多个选项是正确的，全选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，选错或不答的得 0 分．） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D C B C D C B C BD ABC AC ABD 二.实验题（本题共 2 小题，每空 2 分，共 16 分） 13、（2）97 （3）48.5 2.9 14．（1）5.00 变小 增大 B （2）2.8 三.计算题 (共 5 小题，6+8+8+12+12=46 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演 算步骤，有数值计算的题目，答案中应明确写出数值和单位) 15．(1)6×103 Ω　(2)4×10－ 2 V　(3)8×10－8 J [解析] (1)由电阻定律得 R＝ρ2πr A 代入数据得 R＝6×103 Ω. (2)感应电动势 E＝ΔB·πr2 Δt 代入数据得 E＝4×10－ 2 V. (3)由焦耳定律得 Q＝E2 R Δt 代入数据得 Q＝8×10－8 J. 16 解：（1）棒滑过圆环直径 OO′的瞬时，MN 中的电动势 E1=B2av=1.6V 等效电路如图（1）所示，流过灯 L1 的电流 I1=E1/R=0.8A （2）撤去中间的金属棒 MN，将右面的半圆环 OL2O′ 以 OO′为轴向上翻转 90°，半圆 环 OL1O′中产生感应电动势，相当于电源，灯 L2 为外电路，等效电路 如图（2）所示，感应电动势 E2=ΔФ/Δt=0.5×πa2×ΔB/Δt=0.16V L1 的功率 P1=(E2/2)2/R=3.2×10-3W 17．(1)25 匝　(2)0.1 T/s [解析] (1)线圈受到安培力 F＝N1B0IL① 天平平衡 mg＝N1B0IL② 代入数据得 N1＝25 匝③ (2)由电磁感应定律得 E＝N2 ΔΦ Δt ④ E＝N2 ΔB Δt Ld⑤由欧姆定律得 I′＝E R⑥ 线圈受到安培力 F′＝N2B0I′L⑦ 天平平衡 m′g＝N22B0 ΔB Δt ·dL2 R ⑧ 代入数据可得：ΔB Δt ＝0.1 T/s⑨ 18．(1)Bdv0　(2) Ldv0B2 LhR＋dρ　(3)LSvB2 4ρ 　LR ρ [解析] (1)设带电离子所带的电荷量为 q，当其所受的洛伦兹力与电场力平衡时，U0 保 持恒定，有 qv0B＝qU0 d ① 得 U0＝Bdv0② (2)设开关闭合前后，管道两端压强差分别为 p1、p2，液体所受的摩擦阻力均为 f，开关 闭合后管道内液体受到的安培力为 F 安，有 p1hd＝f③ p2hd＝f＋F 安④ F 安＝BId⑥ 根据欧姆定律，有 I＝ U0 R＋r⑥ 两导体板间液体的电阻 r＝ρ d Lh⑦ 由②③④⑤⑥⑦式得 Δp＝ Ldv0B2 LhR＋dρ⑧ (3)电阻 R 获得的功率为 P＝I2R⑨ P＝( Lv0B LR d ＋ρ h)2 R⑩ 　　　当d h＝LR ρ 时，⑾ 电阻 R 获得的最大功率 Pm＝LSvB2 4ρ .⑿ 19【解析】　(1)电子在从 A 运动到 C 的过程中，做类平抛运动， 在 x 方向上 L＝eE 2mt2 在 y 方向上 2L＝vt 由①②式联立解得：E＝mv2 2eL. (2)电子离开电场时的速度的反向延长线将交于 y 方向位移的中点， 故 tan θ＝1，θ＝45° 电子进入磁场后仅受洛伦兹力 evCB 作用，在磁场中做匀速圆周运动， 由牛顿第二定律 evCB＝mv2C r 根据几何关系可知，vC＝ v cos 45° 根据题意作出电子的运动轨迹示意图如图所示 由图中几何关系可知，电子在磁场中偏转 90°后射 出，当图中 PQ 为圆形磁场的直径时其半径最小，即：Rmin＝rsin 45° 由③④⑤式联立解得：Smin＝πR 2min＝πL2. (3)运动过程经历的总时间为 t＝t1＋t2＋t3＝2L v ＋ πm 2qB＋2 2＋1L 2v ＝(4＋ 2 2 ＋π 2)L v.