山西省山大附中高二物理下学期期中试题（含解析）新人教版(1).docVIP

山西大学附中20132014第二学期高二4月期中考试卷物理试题 考试时间：90分钟 满分：100分 一单项选择题：（本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项正确， 选对的，得4分； 选错的，得0分）11.如图所示，在载流直导线近旁固定有两平行光滑导轨a、b，导轨与直导线平行且在同一水平面内，在导轨上有两可自由滑动的导体ab和cd.当载流直导线中的电流逐渐增强时，导体ab和cd的运动情况是( )a.一起向左运动 b.一起向右运动c.ab和cd相向运动，相互靠近 d.ab和cd相背运动，相互远离【答案】c【解析】根据右手螺旋定则知，直线电流下方的磁场方向垂直纸面向里，电流增强时，磁场增强，根据楞次定律得，回路中的感应电流为abdc，根据左手定则知，ab所受安培力方向向右，cd所受安培力向左，即ab和cd相向运动，相互靠近，故c正确。故选c。【考点】安培力；右手螺旋定则2如图中各图面积均为s的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场b中以角速度开始匀速转动，能产生正弦交变电动势ebssint的图是()【答案】a【解析】abd、由题意可知，只有a图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e=bssint，而bd图均没有导致磁通量变化，故a正确bd错误；c、此图产生的交变电流的瞬时值表达式是ebscost，故c错误。故选a。【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理3一根劲度系数为k的轻弹簧，上端固定，下端挂一质量为m的物体，让其上下振动，物体偏离平衡位置的最大位移为a，当物体运动到最高点时，其回复力大小为()amgka bmgkacka dkamg【答案】c【解析】当物体运动最高点时，物体偏离平衡位置的位移为x=a，根据简谐运动的特征f=-kx，得知，回复力的大小f=ka。故选c。【考点】简谐运动的回复力和能量4一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅a与驱动力频率f的关系)如图所示，则()a此单摆的固有周期约为0.5 sb此单摆的摆长约为1 mc若摆长增大，单摆的固有频率增大d若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动【答案】b【解析】a、由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，故a错误；b、由图可知，此单摆的振动频率与固有频率相等，则周期为2s，由公式，可得l1m，故b正确；c、若摆长增大，单摆的固有周期增大，则固有频率减小，故c错误；d、若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故d错误。故选b。【考点】共振现象；受迫振动5如图a所示，在光滑水平面上用恒力f拉质量为m的单匝均匀正方形铜线框，边长为a，在1位置以速度v0进入磁感应强度为b的匀强磁场并开始计时t0，若磁场的宽度为b(b3a)，在3t0时刻线框到达2位置速度又为v0并开始离开匀强磁场此过程中vt图象如图b所示，则（ ）at0时，线框右侧边mn的两端电压为bav0b在t0时刻线框的速度为v0c线框完全离开磁场的瞬间(位置3)的速度一定比t0时刻线框的速度大d线框从进入磁场(位置1)到完全离开磁场(位置3)的过程中产生的电热为2fb【答案】d【解析】at=0时，线框右侧边mn的两端电压为外电压，总的感应电动势为：，外电压，故a错误；b根据图象可知在t03t0时间内，线框做匀加速直线运动，合力等于f，则在t0时刻线框的速度为，故b错误；c线框离开磁场的过程，做减速运动，位置3速度不一定比t0时刻线框的速度大，故c错误；d因为t=0时刻和时刻线框的速度相等，进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同，故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等，进入磁场克服安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多，线框在位置1和位置3时的速度相等，根据动能定理，外力做的功等于克服安培力做的功，即有fb=q，所以线框穿过磁场的整个过程中，产生的电热为2fb，故d正确。故选d。【考点】闭合电路的欧姆定律；法拉第电磁感应定律6如图所示，一带铁芯线圈置于竖直悬挂的闭合铝框右侧，与线圈相连的导线abcd内有水平向里变化的磁场。下列哪种变化磁场可使铝框向左偏离( )【答案】a【解析】由楞次定律的运动学描述“来拒去留”可知，要使铝框向左远离，则螺线管中应产生增大的磁场；而螺线管中的磁场是由abcd区域内的磁场变化引起的，故abcd中的磁场变化率应增大，故a正确。故选a。【考点】楞次定律7电吉他是利用电磁感应原理工作的一种乐器。如图甲为电吉他的拾音器的原理图，在金属弦的下方放置有一个连接到放大器的螺线管。一条形磁铁固定在管内，当拨动金属弦后，螺线管内就会产生感应电流，经一系列转化后可将电信号转为声音信号。若由于金属弦的振动，螺线管内的磁通量随时间的变化如图乙所示，则对应感应电流的变化为()【答案】b【解析】设在时间内产生的感应电流为正，则根据楞次定律得知：在时间内，感应电流为负；时间内感应电流为正；螺线管内的磁通量大小随时间按正弦规律，由数学知识知道：其切线的斜率按余弦规律变化，根据法拉电磁感应定律分析可知，螺线管内产生的感应电动势将按余弦规律变化，则感应电流也按余弦规律变化，故b正确。故选b。【考点】法拉第电磁感应定律；磁通量二、多项选择题：（本题共8小题，每小题4分，共32分在每小题给出的四个选项中，至少两项正确，全部选对的，得4分；选对但不全的，得2分：有选错的，得0分）8.远距离输电装置如图所示，升压变压器和降压变压器均是理想变压器，当k由2改接为1时，下列说法正确的是()a电压表读数变大 b电流表读数变大c电流表读数变小 d输电线损失的功率减小【答案】ab【解析】a、k接到1后，升压变压器副线圈匝数增多，所以输电电压u2升高，所以输电线电压增大，所以最终降压变压器的输出电压变大，电压表测路端电压，示数变大，故a正确；bc、电压表示数增大，电流增大，电流与匝数成反比，所以电流表的示数增大，故b正确c错误；d、电流表示数增大，输电线损失功率增大，故d错误。故选ab。【考点】远距离输电；电功、电功率；变压器9.电容式传感器是用来将各种非电信号转变为电信号的装置。由于电容器的电容c取决于极板正对面积s、极板间距离d以及极板间的电介质这几个因素，当某一物理量发生变化时就能引起上述某个因素的变化，从而又可推出另一个物理量的值的变化，如图所示是四种电容式传感器的示意图，关于这四个传感器的作用下列说法正确的是()a甲图的传感器可以用来测量角度 b乙图的传感器可以用来测量液面的高度c丙图的传感器可以用来测量压力 d丁图的传感器可以用来测量速度【答案】abc【解析】a、图示电容器为可变电容器，通过转动动片改变正对面积，改变电容，可以用来测量角度，故a正确；b、图示电容器的一个极板时金属芯线，另一个极板是导电液，故是通过改变电容器两极间正对面积而引起电容变化的，可以用来测量液面的高度，故b正确；c、丙图是通过改变极板间的距离，改变电容器的，可以用来测量压力，故c正确；d、可变电容器，通过改变电介质，改变电容，可以用来测量位移，不能测量速度，故d错误。故选abc。【考点】电容器的动态分析；传感器在生产、生活中的应用10. 如图所示，两条平行金属导轨竖直放置，其间有与导轨平面垂直的匀强磁场，金属棒ab沿导轨下滑，下滑过程中与导轨接触良好.金属棒、导轨、电流表a1和理想变压器原线圈构成闭合回路.金属棒ab在沿导轨下滑的过程中，电流表a1一直有示数，而电流表a2在某时刻之后示数变成了零，以下说法正确的是（ ）a.电流表a2示数等于零之前，金属棒必是变速运动b.电流表a2示数等于零之后，金属棒必是变速运动c.电流表a2示数等于零之前，金属棒必是匀速运动d.电流表a2示数等于零之后，金属棒必是匀速运动【答案】ad【解析】ac、电流表a1一直有示数，而电流表a2在某时刻之后示数变成了零，则说明之前棒产生是变化的电流，所以之前棒做变速运动，故a正确c错误；bd、电流表a1一直有示数，而电流表a2在某时刻之后示数变成了零，则说明现在棒产生是恒定直流，只好棒做匀速运动，故b错误d正确。故选ad。【考点】变压器的构造和原理11如图，在竖直向下的y轴两侧分布有垂直纸面向外和向里的磁场，磁感应强度均随位置坐标按b= bo+ ky（k为正常数）的规律变化两个完全相同的正方形线框甲和乙的上边均与y轴垂直，甲的初始位置高于乙的初始位置，两线框平面均与磁场垂直现同时分别给两个线框一个竖直向下的初速度vl和v2，设磁场的范围足够大，且仅考虑线框完全在磁场中的运动，则下列说法正确的是 （ ）a运动中两线框所受磁场的作用力方向一定相同b若，则开始时甲线框的感应电流一定大于乙线框的感应电流c若，则开始时甲线框所受磁场的作用力小于乙线框所受磁场的作用力d若，则最终达到各自稳定状态时甲线框的速度可能大于乙线框的速度【答案】ab【解析】a、根据楞次定律，甲线框中产生顺时针方向的电流，乙线框中产生逆时针方向的电流，因为线框下边产生的磁场比上边的磁场强，下边所受的安培力大于上边所受的安培力，则安培力的方向与下边所受的安培力方向相同，根据左手定则，甲线框所受的安培力方向向上，乙线框所受的安培力方向向上，故a正确；b、线框产生的电动势，与速度有关，若v1v2，则开始时甲线框产生的电动势大于乙线框产生的电动势，则开始时甲线框的感应电流一定大于乙线框的感应电流，故b正确；c、线框产生的电动势，开始时，两线框产生的感应电流大小相等线框所受的安培力，知两线框所受的安培力相等，故c错误；d、线框达到稳定状态时，重力与安培力平衡，有：，又，所以，知稳定时，两线框的速度相等，故d错误。故选ab。【考点】闭合电路的欧姆定律；安培力；法拉第电磁感应定律12如图所示是单摆做阻尼运动的位移时间图线，下列说法中正确的是()a摆球在p与n时刻的势能相等b摆球在p与n时刻的动能相等c摆球在p与n时刻的机械能相等d摆球在p时刻的机械能大于n时刻的机械能【答案】ad【解析】a、摆球在p与n时刻位移相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，故a正确；bcd、由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故n时刻的机械能小于p时刻的机械能，而两点重力势能相等，则n时刻的动能小于p时刻的动能，bc错误d正确。故选ad。【考点】简谐运动的振动图象13弹簧振子做简谐运动，t1时刻速度为v，t2时刻速度也为v，且方向相同已知(t2t1)小于周期t，则(t2t1)(v0) ()a可能大于 b可能小于 c一定小于 d可能等于【答案】ab【解析】t1时刻速度为v，t2时刻也为v，且方向相同则有这两位置关于平衡位置对称由于（t2-t1）小于周期t；a、当这两个位置靠近最大位移处时，且t1时刻速度方向指向平衡位置时，则有（t2-t1）可以大于，故a正确；b、当这两个位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向平衡位置时，则有（t2-t1）可以小于，故b正确；cd、当这位置靠近平衡位置附近，且t1时刻速度方向指向最大位置时，则有（t2-t1）大于，由于两个时刻的速度相同，（t2-t1）不可能等于，故cd错误。故选ab。【考点】简谐运动的振幅、周期和频率14如图所示，物体放在轻弹簧上，沿竖直方向在p、q之间做简谐运动在物体沿dc方向由d点运动到c点的过程中 (d、c两点在图上没有标出)，弹簧的弹性势能减少了3.0 j，物体的重力势能增加了1.0 j则在这段过程中 ()a物体经过d点时运动方向是指向平衡位置的b物体的动能增加了4.0 jcd点的位置一定在平衡位置以下d物体经过d点时的加速度正在增大【答案】ac【解析】a、根据物体和弹簧组成的系统机械能守恒得知：由弹簧的弹性势能减少了3.0j，重力势能增加了1.0j，物体的动能增加2j，由于动能增加，物体的运动方向向上，物体经过d点时的运动方向指向平衡位置，故a正确；b、物体的动能增加2j，根据动能定理得知：合外力对物体做的功为-2j，故b错误；c、由于动能增加，物体正靠近平衡位置，c比d更靠近平衡位置，物体又是向上运动的，所以d点一定在平衡位置以下，故c正确；d、物体经过d点时位移在减小，所以根据知，其加速度在减小，故d错误。故选ac。【考点】机械能守恒定律；胡克定律；牛顿第二定律15.在如图所示的倾角为的光滑斜面上，存在着两个磁感应强度大小为b的匀强磁场，区域i的磁场方向垂直斜面向上，区域的磁场方向垂直斜面向下，磁场的宽度均为l，一个质量为m、电阻为r、边长也为l的正方形导线框，由静止开始沿斜面下滑，当ab边刚越过gh进入磁场区时，恰好以速度 v1做匀速直线运动；当ab边下滑到jp与mn的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，线框的动能变化量为ek，重力对线框做功大小为w1，安培力对线框做功大小为w2，下列说法中正确的有 ( )a在下滑过程中，由于重力做正功，所以有v2v1b从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，机械能守恒c从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程，有（w1ek）机械能转化为电能d从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，线框动能的变化量大小为ek= w1w2【答案】cd【解析】a、当ab边刚越过gh进入磁场区时，恰好以速度v1做匀速直线运动，由平衡条件得：；当ab边下滑到jp与mn的中间位置时，线框又恰好以速度v2做匀速直线运动，回路中总电动势为，ab和cd两边都受到安培力，则有，则有，在下滑过程中，重力做正功，安培力做的是负功，故a错误；bc、从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，安培力做负功，机械能减小转化为电能根据功能关系得知，机械能减小量是（w1+ek）转化为电能，故b错误c正确；d、从ab进入gh到mn与jp的中间位置的过程中，外力对金属框做的总功是w2-w1，根据动能定理得到：线框动能的变化量大小为ek=w1-w2，故d正确。故选cd。【考点】机械能守恒定律；电磁感应中的能量转化；法拉第电磁感应定律三计算题（共4个小题，总计40分）16（8分）如图所示，有一个摆长为l的单摆，现将摆球a拉离平衡位置一个很小的角度，然后由静止释放，a摆至平衡位置p时，恰与静止在p处的b球发生正碰，碰后a继续向右摆动，b球以速度v沿光滑水平面向右运动，与右侧的墙壁碰撞后以原速率返回，当b球重新回到位置p时恰与a再次相遇，求位置p与墙壁间的距离d.(两球可看做质点）【答案】【解析】摆球a做简谐运动，当其与b球发生碰撞后速度改变，但是摆动的周期不变而b球做匀速直线运动，再次相遇的条件为b球来回所需要的时间为单摆半周期的整数倍b球运动时间（n=1，2，3）又，联立解得【考点】简谐运动的振幅、周期和频率；匀速直线运动及其公式、图像17（8分）如图所示，质量均为m的木块a、b用轻弹簧相连，竖直放置在水平面上，静止时弹簧的压缩量为l。现用竖直向下的力f缓慢将弹簧再向下压缩一段距离后，系统再次处于静止。此时突然撤去压力f，当a上升到最高点时，b对水平面的压力恰好为零。求：f向下压缩弹簧的距离x；压力f在压缩弹簧过程中做的功w。【答案】x=2l w=2mgl【解析】如图、分别表示未放a，弹簧处于原长的状态、弹簧和a相连后的静止状态、撤去压力f前的静止状态和撤去压力后a上升到最高点的状态。撤去f后，a做简谐运动，状态a处于平衡位置。状态弹簧被压缩，弹力等于a的重力；状态弹簧被拉长，弹力等于b的重力；由于a、b质量相等，因此、状态弹簧的形变量都是l。由简谐运动的对称性，、状态a到平衡位置的距离都等于振幅，因此x=2l到过程压力做的功w等于系统机械能的增加，由于是“缓慢”压缩，机械能中的动能不变，重力势能减少，因此该过程弹性势能的增加量e1=w+2mgl；到过程系统机械能守恒，初、末状态动能都为零，因此弹性势能减少量等于重力势能增加量，即e2=4mgl。由于、状态弹簧的形变量相同，系统的弹性势能相同，即e1=e2，因此w=2mgl。【考点】功能关系；胡克定律18（12分）.如图甲所示，光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框abcd，线框的边长为m、总电阻为。在直角坐标系中，有界匀强磁场区域的下边界与轴重合，上边界满足曲线方程（m），场强大小。线框在沿轴正方向的拉力作用下，以速度水平向右做匀速直线运动，恰好拉出磁场。（1）求线框中ad两端的最大电压；（2）在图乙中画出运动过程中线框的i-t图象 （3）求线框在穿越整个磁场的过程中，拉力所做的功。 【答案】 如图所示 【解析】（1）当导线框运动到磁场中心线时，有两种情况，一是bc边，二是ad边，当ad边运动到磁场中心时，ad边上的电压最大则线框中ad两端的最大电压是（2）bc边切割磁场的时间为此后，经t2时间，线框中无感应电流ad边切割时间在整个切割过程中，i-t图象如图所示。（3）在t1和t3时间内，通过线框的电流按正弦规律变化，电流的有效值为由于线框做匀速运动，则根据功能关系得【考点】法拉第电磁感应定律19. （12分）如图所示，两根与水平面成30角的足够长光滑金属导轨平行放置，导轨间距为l1m，导轨底端接有阻值为0.5的电阻r，导轨的电阻忽略不计。整个装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度b1t。现有一质量为m0.2 kg、电阻为0.5的金属棒用细绳通过光滑滑轮与质量为m0.5 kg的物体相连，细绳与导轨平面平行。将金属棒与m由静止释放，棒沿导轨运动了2 m后开始做匀速运动。运动过程中，棒与导轨始终保持垂直接触。（取重力加速度g=10m/s2）求：（1）金属棒匀速运动时的速度；（2）棒从释放到开始匀速运动的过程中，电阻r上产生的焦耳热；（3）若保持某一大小的磁感应强度b1不变，取不同质量m的物块拉动金属棒，测出金属棒相应的做匀速运动的v值，得到实验图像如图所示，请根据图中的数据计算出此时的b1；（4）改变磁感应强度的大小为b2，b22b1，其他条件不变，请在坐标图上画出相应的vm图线，并请说明图线与m轴的交点的物理意义。【答案】 图像如图，图线与m轴的交点的物理意义为msin【解析】（1）金属棒匀速运动时，受力平衡，所以解得：（2）对系统，由能量守恒有：则电阻r上产生的焦耳热为：（3）由上式变换成速度与质量的函数关系为：由数学知识知，v-m图象的斜率等于再由图象可得：，代入解得，。（4）由上式的函数关系可知，当b2=2b1时，图线的斜率减小为原来的，与m轴的交点不变，与m轴的交点为msin在坐标图上画出相应的v-m图线，如图红线所示。【考点】力的合成与分解；共点力平衡；能量守恒定律；法拉第电磁感应定律山西大学附中20132014第二学期高二4月期中考试卷物理试题 （答案）考试时间：90分钟 满分：100分 12345678c