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湖北省黄冈中学2011年秋季高二物理期末考试试题命题人：丰正东 校对：陈武斌图1一、选择题（本题共12小题。每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）1.某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图1所示，由图中的信息可以判定（）A. A和C时刻线圈处于中性面位置B.B和D时刻穿过线圈的磁通量为零C.从A到D时刻线圈转过的角度为2图2D.若从O到D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次2在图2所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是 ()Aa、b两个环 Bb、c两个环Ca、c两个环 Da、b、c三个环3为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压某降压变电站将电压U011000sin100t(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则降压变电站变压器()A原、副线圈匝数比为501B副线圈中电流的频率是50 HzC副线圈中电流的频率是1 HzD输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和4.如图3所示，图中所标的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，产生的电动势为BLv的是（ ）)30vBBL)30vCBL)30vDBL)30vABL图3 图45. 如图4a所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂另一个线圈Q，P与Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图4b所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则（ ）A. t1时刻NGB. t2时刻NG图5C. t3时刻N<G D. t4时刻NG6如图5所示，有两根和水平面成角的光滑平行的金属轨道，上端有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度vm，则()A如果B增大，vm将变大 B如果增大，vm将变大图6C如果R增大，vm将变大 D如果m变小，vm将变大7如图6所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，以下结论正确的有()A恒力F做的功等于电路产生的电能B恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能C克服安培力做的功等于电路中产生的电能D恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和图78如图7所示是粒子速度选择器的原理示意图，如果粒子所具有的速率v，那么()A带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过B带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过图8C不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过D不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过9如图8所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B12B2，一带电荷量为q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入磁感应强度为B1的磁场，不计粒子的重力，则经过多长时间它将向下再一次通过O点()A. B. C. D.图910如图9所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直则下列图10中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律？（）图10图1111三根电阻丝和不计电阻的导线如图11连接，虚线框内存在大小随时间均匀变化的匀强磁场，三个电阻的电阻大小之比R1R2R3123，当S1、S2闭合，S3断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合的回路中感应电流为5I，当S1、S3闭合，S2断开时，闭合的回路中感应电流是()A0B3IC6I D7I12.如图12所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，不计粒子重力，则（ ）图12 A如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出B如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出C如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，将从d点射出D只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最短二、实验题（本题共2小题，第13题6分，第14题10分，共16分）13（6分）关于传感器的应用，下列说法中正确的是( )A电饭锅中的敏感元件是光敏电阻B测温仪中测温元件可以是热敏电阻C用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，所用的测力装置是力传感器D火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态14（10分）在“测定金属丝的电阻率”的实验中：（1）如图13所示，用螺旋测微器测量的金属丝直径为_mm（2）在用伏安法测量金属丝的电阻（约为10）时，备有下列器材：01520510202515图13A量程为00.6A，内阻为0.5的电流表；B量程为03A，内阻为0.1的电流表；C量程为03V，内阻为6k的电压表；D量程为015V，内阻为30k的电压表；E阻值为01k，额定电流为0.5A的滑动变阻器；F阻值为010，额定电流为2A的滑动变阻器；G蓄电池6V；H开关一个，导线若干为了尽可能提高测量精度，且要求测量多组实验数据，电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_（只填字母代号）（3）在答题卡的方框内画出符合要求的实验电路图三、计算题：本题共4小题，共46分. 解答应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.15（10分）矩形线圈在一匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，产生的交变电动势表达式为（V），试求：(1)电动势的有效值和频率；(2)若矩形线圈是100匝，线圈平面面积为0.02m2，匀强磁场的磁感应强度B是多少？(3)当线圈平面从中性面开始转过时，电动势的瞬时值是多大？ yxvPBO图1416（10分）如图14所示，平面直角坐标系第一象限内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a，0)点以速度v，沿与x轴正方向成60的方向射入第一象限内的匀强磁场中，恰好从S点垂直于y轴射出第一象限。不计粒子的重力。求（1）匀强磁场的磁感应强度B（2）粒子射出点S的坐标。图1517. （13分）在如15图所示的平面直角坐标系中，存在一个半径R0.2 m的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B1.0 T，方向垂直纸面向外，该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点y轴右侧存在电场强度大小为E1.0104 N/C的匀强电场，方向沿y轴正方向，电场区域宽度l0.1 m现从坐标为(0.2 m，0.2 m)的P点发射出质量m2.0109 kg、带电荷量q5.0105 C的带正电粒子，沿y轴正方向射入匀强磁场，速度大小v05.0103 m/s. （粒子重力不计）(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标； (2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m，0.05 m)的点回到电场，可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积图1618（13分）如图16所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F0.5v0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场的左边界由静止开始向右运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大(已知：l1 m，m1 kg，R0.3 ，r0.2 ，s1 m)(1)求磁感应强度B的大小；(2)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足vv0x(v0是撤去外力时，金属棒速度)，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？(3)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线湖北省黄冈中学2011年秋季高二物理期末考试答题卡题号123456789101112答案1314题答题位置（3）符合要求的实验电路图13. （1）接在 端（2） 14. （1）直径为_mm（2）电流表应选用_；电压表应选用_；滑动变阻器应选用_15题题答题位置16题题答题位置 yxvPBO17题题答题位置18题题答题位置作图区域参 考 答 案RAV1D2A3AB4 D5AD6BC7 CD8 AC9B 10D 11D12 AD13BCD14（1）_0.700_（2）_A_、_C_、_F_15解析：（1）将（V）跟对应比较，可知V有效值：V220V频率： Hz50Hz（2）由得T0.5T（3）线圈从中性面转过，即 V3110.707V220V16. 解：根据已知画出粒子在磁场中的运动轨迹，其圆心一定在y轴上，半径是，由得，因此。射出点S到原点O的距离是1.5r，因此坐标为（0，）。 17.解析：（1）带正电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有解得r=0.20m=R根据几何关系可知，带点粒子恰从O点沿x轴进入电场，带电粒子做类平抛运动。设粒子到达电场边缘时，竖直方向的位移为y，有，联立解得y=0.05m，所以粒子射出电场时的位置坐标为（0.1m，0.05m）。（2）粒子飞离电场时，沿电场方向速度，粒子射出电场时速度，由几何关系可知，粒子在正方形区域磁场中做圆周运动半径，由解得B/=4T。正方形区域最小面积18解析：(1)R两端电压UIEv，U随时间均匀增大，即v随时间均匀增大所以加速度为恒量Fvma，将F0.5v0.4代入得：(0.5)v0.4a因为加速度为恒量，与v无关，所以a0.4 m/s2050代入数据得：B0.5 T.(2)设外力F作用时间为t.x1at2v0x2atx1x2s，所以at2ats代入数据得0.2t20.8t10，解方程得t1 s或t5 s(舍去)(3)可能图线如下：答案：(1)见解析(2)0.5 T(3)1 s(4)见解析9