河北衡水中学高二物理上学期期中试题新人教版.doc

20132014学年度第一学期期中考试高二年级 物理试卷 本试卷分第卷（选择题）和第卷(非选择题)两部分。第卷共6页，第卷共4页。共110分。考试时间110分钟。第卷（选择题 共56分）注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号、考试科目用铅笔涂写在答题卡上。2.答卷时，每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案。不能答在试题卷上。一、选择题（每小题4分，部分得分2分，共56分。下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上）1自然界中某个量d的变化量d，与发生这个变化所用时间t的比值，叫做这个量d的变化率。下列说法正确的是（ ）a若d表示某质点做匀速直线运动的位移，则是变化的b若d表示某质点做平抛运动的速度，则是恒定不变的c若d表示通入某线圈的电流，越大，则线圈中的自感电动势越大d若d表示穿过某线圈的磁通量，越大，则线圈中的感应电动势不变【答案】bc【考点】本题考查的是各种物理量的变化率【解析】解：a、若d表示某质点做匀速直线运动的位移，则表示速度，而匀速直线运动速度不变，所以是恒定不变，故a错误；b、若d表示某质点做平抛运动的速度，则表示加速度，而平抛运动加速度为g，不变，所以是恒定不变，故b正确；c、若d表示某线圈的电流，则表示，则线圈中的自感电动势越大，故c正确；d、若d表示通过某线圈的磁通量，而，所以越大，则线圈中的感应电动势就越大，故d正确2如右图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，o是转动轴，a是绝缘手柄，c是闸刀卡口，m、n接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、b1 t的匀强磁场中，co间距离为10 cm，当磁场力为 0.2 n时，闸刀开关会自动跳开则要使闸刀开关能跳开，co中通过的电流的大小和方向为()a电流方向co b电流方向oc c电流大小为1 a d电流大小为0.5 a【答案】b【考点】左手定则；安培力【解析】由得，；由左手定则判断，电流方向oc，所以b正确；3. 有一只粗细均匀、直径为d、电阻为r的光滑金属圆环水平放置在磁感应强度大小为b、方向竖直向下的匀强磁场中，其俯视图如图所示.一根长为d、电阻为r/2的金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动，当ab棒运动到圆环的直径位置时，说法正确的是（ ）a.ab棒两端电压为 b.ab棒中的电流为.c.ab棒受安培力为 d.外力对ab棒的功率为【答案】b【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率【解析】解：ab、金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动，因此产生感应电动势大小为：，由于电阻为的光滑金属半圆环并联后，再与电阻为的金属棒进行串联，根据欧姆定律有：，则ab棒两端电压为为：，故a错误，b正确；c、根据安培力表达式，则有：，故c错误；d、因棒做匀速直线运动，则有安培力等于外力，所以外力对棒的功率等于安培力做的功率，即为：，故d错误；4有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界mn左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图（甲）所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于mn的恒定速度从mn左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的it图象如右图（乙）所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下图的（ ）【答案】bc【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；法拉第电磁感应定律【解析】导体棒切割磁感线产生的感应电动势，设线框总电阻是，则感应电流由图乙所示图象可知，感应电流先变大，然后不变，最后变小，且电流大小与时间成正比，由于b、v、r是定值，则导体棒的有效长度l应先变长，然后不变，最后变短，且l随时间均匀变化，即l与时间t成正比a、闭合圆环匀速进入磁场时，有效长度l先变大，后变小，但l不随时间均匀变化，不符合题意，故a错误；b、正六边形线框进入磁场时，有效长度l先变大，然后不变，最后变小，故b正确；c、梯形线框匀速进入磁场时，有效长度l先均匀增加，后不变，最后均匀减小，故c正确；d、三角形线框匀速进入磁场时，有效长度l先增加，后减小，且随时间均匀变化，故d错误；5如图所示的电路中，电键s闭合且电路达到稳定时，流过灯泡l1和灯泡l2的电流分别为i1和i2，在电键s切断的瞬间，为使小灯泡l2能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，应()a必须使i2i1b与i1、i2大小无关，但必须使线圈自感系数l足够大c自感系数l越大，切断时间越短，则i2也越大d不论自感系数l多大，电键s切断瞬间i1只能减小，不会增大【答案】ad【考点】自感现象的应用【解析】当断开电键，因为线圈阻碍作用，回路电流不会立即消失，因为线圈阻碍电流的减小，所以通过的电流不会立即消失，会从原来的大小慢慢减小，而且和构成回路，通过的电流也流过，所以成反向，且为使小灯泡能比原来更亮一些，必须使选项ad正确6. 如图所示，边长为l的正方形金属框，匝数为n,质量为m，电阻为r，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外磁场随时间变化规律为bkt(k0)，已知细线所能承受的最大拉力为2mg，下列说法正确的是（ ）a.线圈的感应电动势大小为nk；b.细绳拉力最大时，金属框受到的安培力大小为mg ；c.从t0开始直到细线会被拉断的时间为。d.以上说法均不正确【答案】ab【考点】法拉第电磁感应定律；安培力【解析】：（1）由磁场随时间变化规律为b=kt（k0）得：根据法拉第电磁感应定律有：.（2）当细线刚要断时，根据共点力平衡有：解得：（3）根据闭合电路欧姆定律得：,由第（1）问知，当拉力等于安培力时，绳子断裂，则有：解得：7.光滑平行金属导轨mn、pq所在平面与水平面成角，m、p两端接有阻值为r的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为b的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t = 0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力f，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过r的感应电流随时间t变化的图象如图2所示。下面分别给出了穿过回路abpm的磁通量、磁通量的变化率、棒两端的电势差和通过棒的电荷量q随时间变化的图象，其中正确的是【答案】b【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；磁通量；法拉第电磁感应定律【解析】解：回路中的感应电动势为：,感应电流为：,由图可知：,即，故有：，所以图象b正确；由于产生的感应电动势是逐渐增大的，而a图描述磁通量与时间关系中斜率不变，产生的感应电动势不变，故ac错误；通过导体棒的电量为：，故q-t图象为双曲线，并非过原点的直线，故d错误8如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件（不分得电压）实现了无级调节亮度给该台灯接220 v的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为（ ）a220 v b110 v c. v d. v【答案】c【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【解析】设交流电的有效值为u，将交流电与直流电分别通过相同电阻r，分析一个周期内热量： 交流电直流电解得：9如图所示，在磁感应强度为b的水平匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨，顶端用一电阻r相连，两导轨所在的竖直平面与磁场方向垂直一根金属棒ab以初速度v0沿导轨竖直向上运动，到某一高度后又向下运动返回到原出发点整个过程中金属棒与导轨保持垂直且接触良好，导轨与棒间的摩擦及它们的电阻均可忽略不计则在金属棒整个上行与整个下行的两个过程中，下列说法正确的是 （ ）a回到出发点的速度v等于初速度v0b上行过程中通过r的电量等于下行过程中通过r的电量c上行过程中安培力做负功，下行过程中安培力做正功d上行过程中r上产生的热量大于下行过程中r上产生的热量【答案】bd【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化【解析】a、从出发点上升到回到出发点，根据能量守恒得，重力势能不变，内能增加，则动能减小，所以回到出发点的速度小于初速度故a错误b、上升过程中和下落过程中，根据，上升和下落过程中磁通量的变化相等，故b正确c、整个过程中安培力都是做负功，因为整个过程中都有热量放出。d、根据能量守恒得，除最高点外，在任何一个位置，上升到此位置的速度大于下落到此位置的速度，知在任何一个位置，上升到此位置的电流大于下降到此位置的电流，根据得，上升过程中产生的热量大于下降过程中产生的热量故d正确10现将一边长为l、在如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为b的匀强磁场，正方形线框abcd的边长为l（ld）、质量为m、电阻为r。将线框从距离磁场的上边界为h高处由静止释放后，线框的ab边刚进入磁场时的速度为，ab边刚离开磁场时的速度也为，在线框开始进入到全部离开磁场的过程中（ ）a. 线圈ab边进场阶段一定减速b. 线圈ab边进场阶段可能匀速c. 感应电流所做的功为mgdd. 感应电流所做的功为2mgd【答案】ad【考点】导体切割磁感线时的感应电动势【解析】线圈完全进入之后做匀加速直线运动，而且离开磁场时的速度和进入时速度相同，所以进入时线圈做减速运动，故a正确；线框的ab边刚进人磁场到ab边刚离开磁场这段过程中，根据动能定理得：，所以线框的ab边刚进人磁场时的速度和ab边刚离开磁场时的速度相同，可知线框进磁场的过程和出磁场的过程是相同的，所以在线框从进入到全部穿过磁场的过程中，克服安培力做的功为11如右图所示，在坐标系xoy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点o处在y轴的右侧的、象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行t0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域取沿abcda的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是下图中的() 【答案】a【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；右手定则【解析】在d点运动到o点过程中，ab边切割磁感线，根据右手定则可以确定线框中电流方向为逆时针方向，即正方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0；然后cd边开始切割，感应电流的方向为顺时针方向，即负方向，电动势均匀减小到0，则电流均匀减小到0故a正确。12. 如图甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为l，一端通过导线与阻值为r的电阻连接。导轨上放一质量为m的金属杆，金属杆、导轨的电阻均忽略不计，匀强磁场垂直导轨平面向下。用与导轨平行的恒定拉力f作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和f的关系如图乙所示。下列说法正确的是（ ）a金属杆在匀速运动之前做匀加速直线运动b a点电势高于b点电势c由图像可以得出b、l、r三者的关系式为d当恒力f=4n时，电阻r上消耗的最大电功率为24w【答案】b【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电功、电功率【解析】金属杆ab先做加速度减小的变加速运动，后做匀速运动因为金属棒ab在f作用下向右加速运动，切割磁感线产生感应电流，ab将受到向左的安培力，速度增大，感应电流增大，安培力增大，合力减小，加速度减小，当安培力与f平衡时金属棒ab做匀速运动故a错误；根据右手定则可以判断a点电势高于b点电势，所以选项b正确；当外力与安培力大小相等时，ab杆做匀速运动由，得安培力,可以得到所以选项c错误；当f=4n时，外力的功率为24w，但是电阻消耗的功率小于24w。13.如图所示，abcd为固定的水平光滑矩形金属导轨，ab间距离为l，左右两端均接有阻值为r的电阻，处在方向竖直向下、磁感应强度大小为b的匀强磁场中，质量为m、长为l的导体棒mn放在导轨上，甲、乙两根相同的轻质弹簧一端均与mn棒中点固定连接，另一端均被固定，mn棒始终与导轨垂直并保持良好接触，导轨与mn棒的电阻均忽略不计.初始时刻，两弹簧恰好处于自然长度，mn棒具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，mn棒第一次运动至最右端，这一过程中ab间电阻r上产生的焦耳热为q，则（ ）a.初始时刻棒受到安培力大小为b.从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生焦耳热小于c.当棒再次回到初始位置时，ab间电阻r的功率小于d.当棒第一次到达最右端时，甲弹簧具有的弹性势能为mv20-q【答案】cd【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的能量转化【解析】解：a、由及，得安培力大小为,故a正确；b、由题，mn棒第一次运动至最右端的过程中ab间电阻r上产生的焦耳热q，回路中产生的总焦耳热为2q由于安培力始终对mn做负功，产生焦耳热，棒第一次达到最左端的过程中，棒平均速度最大，平均安培力最大，位移也最大，棒克服安培力做功最大，整个回路中产生的焦耳热应大于，故b错误；c、当棒再次回到初始位置时，速度小于，棒产生的感应电动势小于，则ab间电阻r的功率小于，故c正确；d、由能量守恒得知，当棒第一次达到最右端时，物体的机械能全部转化为整个回路中的焦耳热和甲乙弹簧的弹性势能，又甲乙两弹簧的弹性势能相等，所以甲具有的弹性势能为，故d正确；14.如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为b。以直径ab为轴匀速转动，转速为n， ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直) ， m和n是两个滑环，负载电阻为r 。线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是（ ）a转动过程中电流表的示数为b从图示位置起转过1/4圈的时间内产生的平均感应电动势为c从图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻r的电荷量为d 以上说法均不正确【答案】ab【考点】交流发电机及其产生正弦式电流的原理；电功、电功率【解析】：a、因最大感应电动势，则有：，又闭合电路欧姆定律，则有：电流的有效值，因只存在左侧匀强磁场，因此电流表的示数，b、从图示位置起转过圈的时间内，穿过线框平面的磁通量的变化量为：，c、根据焦耳定律，则有，从图示位置起转过圈的时间内负载电阻r上产生的热量为20132014学年度第一学期期中考试高二年级 物理试卷卷（非选择题 共54分）注意事项：1答卷前考生务必将自己的姓名、班级、考号填在答卷纸密封线内规定的地方。2答卷时用兰黑色钢笔或圆珠笔直接填写在答卷纸规定的地方。二填空题（每空2分，共10分）15法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷a、b，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷a的电势 电刷b的电势（填高于、低于或等于）；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将 ；（填增大、减小或不变）；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将 （填增大、减小或不变）【答案】低于；增大；减小；【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律【解析】根据安培定则可知，电磁铁产生的磁场方向向右，由右手定则判断可知，金属盘产生的感应电流方向从a到b，则电刷a的电势低于电刷b的电势；若仅提高金属盘转速，由e=blv知，产生的感应电动势增大，灵敏电流计的示数将变大；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，变阻器接入电路的电阻增大在，而感应电动势不变，则电路中电流减小，灵敏电流计的示数变小故d正确16.如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为b、方向相反的水平匀强磁场，如图所示，pq为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a，质量为m，电阻为r的正方形金属线框垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线ab运动到与pq重合时，线框的速度为，此时线框中的电功率为_，此过程回路产生的焦耳热为_。【答案】 【考点】导体切割磁感线时的感应电动势；牛顿第二定律；电功、电功率【解析】根据能量守恒定律得：回路产生的电能为；此时线框中的电功率为三计算题（共44分）17(6分)如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用r=3的电阻连接，一质量m=0.5kg、电阻r=1的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度b=2t的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s 后停下，在滑行s 的过程中电阻r上产生的焦耳热为12j。求：（1）拉力f作用过程中，通过电阻r上电量q；（2）导体杆运动过程中的最大速度vm； 【答案】，【考点】法拉第电磁感应定律，能量守恒定律【解析】试题分析：（1）拉力f作用过程中，在时间t内，磁通量为，通过电阻r上电量q （2分）（2）撤去f后金属棒滑行过程中动能转化为电能 （1分）由能量守恒定律，得 （2分） （1分） 18（9分）两根足够长的光滑平行金属导轨mn、pq间距为,其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为r=0.1 ,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度b=0.2 t,棒ab在平行于导轨向上的力f作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问：(1)通过棒cd的电流i是多少，方向如何？(2)棒ab受到的力f多大？(3)棒cd每产生q=0.1 j的热量，力f做的功w是多少？【答案】,【考点】安培力，平衡条件，闭合电路欧姆定律【解析】 (1)棒cd受到的安培力为棒cd在共点力作用下平衡，则 (1分)由式代入数值得： (1分)根据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c. (1分)(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，对棒ab，由共点力平衡条件得： (1分)代入数据解得： (1分)(3)设在时间t内棒cd产生q=0.1 j热量，由焦耳定律知 (1分)设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势由闭合电路欧姆定律可知 (1分)根据运动学公式可知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移则力f做的功（1分）联立以上各式，代入数值解得： （1分）19（12分）如图所示，固定的光滑金属导轨间距为l，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为r的电阻，导轨平面与水平面的夹角为，且处在磁感应强度大小为b、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导