北京市101中学2019-2020学年高二物理上学期期中试题.doc

北京市101中学2019-2020学年高二物理上学期期中试题一、单项选择题：本题共10小题，每题3分，共30分。在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得3分，有选错或不答的得0分。1. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈a、线圈b、电流计及电键如图1连接。下列说法中正确的是（ ）图1a. 电键闭合后，线圈a插入或拔出都会引起电流计指针偏转b. 线圈a插入线圈b中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转c. 电键闭合后，滑动变阻器的滑片p匀速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度d. 电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片p加速滑动，电流计指针才能偏转2. 如图2所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直的转轴自由转动。转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转，观察到铝框会随之转动。对这个实验现象的描述和解释，下列说法中正确的是（ ）图2a. 铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的b. 铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的c. 铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时，铝框中的感应电流最大d. 铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时，铝框两个竖直边受到的磁场力均为零3. 利用所学物理知识，可以初步了解学校ic卡（图3）的工作原理及相关问题。ic卡内部有一个由电感线圈l和电容c构成的lc振荡电路及一个芯片组成，学校的读卡机（刷卡时“嘀”的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，ic卡内的线圈l中产生感应电流，给电容c充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确的是（ ）图3a. ic卡内芯片工作所需要的能量来源于卡内的电池b. 仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，ic卡才能有效工作c. 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈l不会产生感应电流d. ic卡只能接收读卡机发射的电磁波，而不能向读卡机传输自身的数据信息4. 如图4所示，当交流电源的电压为220v，频率为50hz时，三只灯泡l1、l2、l3亮度相同。若保持交流电源的电压不变，只将其频率改变为100hz，则（ ）图4a. l1、l2、l3亮度都比原来亮b. 只有l1的亮度比原来亮c. 只有l2的亮度比原来亮d. 只有l3的亮度比原来亮5. 物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：将1m长的铝管竖直放置，一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出，如图5所示。对于这个实验现象同学们经分析讨论做出相关的判断，你认为正确的是（下落过程中不计空气阻力，磁铁也没有与管壁接触）（ ）图5a. 如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远不落下来b. 如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动时间更长，但一定会落下来c. 磁铁在铝管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒d. 如果将铝管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间6. 如图6所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示山电子运动的径迹。若电子枪垂直磁场方向发射电子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。若只增大电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是（ ）图6a. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变b. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变小c. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变d. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小7. 如图7所示电路中，l是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，d1和d2是两个完全相同的小灯泡。将电键k闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键k断开，则下列说法中正确的是（ ）图7a. k闭合瞬间，两灯同时亮，以后d1变更亮， d2变暗b. k闭合瞬间，d1先亮，d2后亮，最后两灯亮度一样c. k断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭d. k断开时，d2立即熄灭，d1亮一下再慢慢熄灭8. 一矩形线圈位于一随时间t变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面）向里，如图8甲所示。磁感应强度b随t的变化规律如图8乙所示。以i表示线圈中的感应电流，以图8甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则图9的i-t图中正确的是（ ）图8图99. 如图10，理想变压器原副线圈匝数之比为4:1。原线圈接入一电压为u=u0sint的交流电源，副线圈接一个r=27.5的负载电阻。若u0=220v，=100（rad/s），则下述结论正确的是（ ）图10a. 副线圈中电压表的读数为55vb. 副线圈中输出交流电的周期为sc. 原线圈中电流表的读数为0.5ad. 原线圈中的输入功率为110w10. 如图11所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为r的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t=0时，将开关s由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度，下列图象正确的是（ ）图11图12二、多项选择题：本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。11. 如图13所示，已知一质量为m的带电液滴，经电压u加速后，水平进入互相垂直的匀强电场e和匀强磁场b中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，则（ ）图13a. 液滴在空间受四个力作用b. 液滴一定带负电c. 沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针的圆周运动d. 液滴在做匀速圆周运动时机械能守恒12. 物理课上，教师做了一个“电磁阻尼”的实验：如图14甲所示，ab两摆在通过磁场时，a摆很快停下来，b摆摆动了很长的一段时间。图14乙是致远同学另找器材再来探究此实验的装置：a是由摆片和细杆组成的摆，其摆动平面通过电磁铁的两极之间，当绕在电磁铁上的励磁线圈未通电时，摆片可自由摆动，要经过较长时间才会停下来。当线圈通电时，摆动应当迅速停止。图14他连接好电路，经重复试验，均没出现摆动迅速停止的现象。对比老师的演示实验，下列四个选项中，正确的说法是（ ） a. 老师实验中，a摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流b. 老师实验中，b摆很长时间才停下来的原因是摆上没有产生感应电流c. 致远同学没有成功的原因可能是所选线圈的匝数过多d. 致远同学没有成功的原因可能是构成摆的材质是塑料的13. 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15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（ ）图15a. 电刷b的电势高于电刷a的电势b. 若减小电刷a、b之间的距离，灵敏电流计的示数将变大c. 若提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大d. 若将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大14. 如图16所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴oo匀速转动，沿着oo方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为b，线圈匝数为n，边长为l，电阻为r，转动的角速度为。则当线圈转至图示位置时（ ）图16a. 线圈中感应电流的方向为abcdab. 线圈中的感应电流为c. 穿过线圈的磁通量为0d. 穿过某匝线圈磁通量的变化率为bl2三、实验题：本题共4小题，其中（3）小题每空1分，共10分。15. 某同学想测量一个导体的阻值。（1）他先用多用电表进行初步测量，主要的操作过程分以下几个步骤，请将第步操作填写完整：将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“10”；将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零；把红、黑表笔分别与导体的两端相接，发现指针的偏转角度过大。_，重新把红、黑表笔分别与导体的两端相接，读取导体的阻值。（2）采用上述的操作步骤后，多用表的示数如图17所示。则该段导体的电阻测量值为_。图17（3）为了比较精确的测量这个导体的电阻值，他采用伏安法继续进行实验测量，现有实验器材如下：a. 电源e（电动势4.0v，内阻0.5）；b. 电压表（0315v，内阻大于3k ）；c. 电流表（00.63a，内阻小于1）；d. 滑动变阻器r1（050，2.0a）； e. 滑动变阻器r2（01750，0.3a）； f. 开关s和导线若干。为减小测量误差，在实验中，滑动变阻器应选用_（选填“r1”或“r2”）。连接电路时，电压表的量程应选_v，电流表的量程应选_a。实验电路应采用图18中的_（选填“甲”或“乙”）。图18（4）本次测量产生误差的主要原因是_。（选填选项前的字母）a. 电流表测量值小于流经rx的电流值b. 电流表测量值大于流经rx的电流值c. 电压表测量值小于rx两端的电压值d. 电压表测量值大于rx两端的电压值四、计算题、本题共5小题，共48分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。直接写出最后答案的不得分（重力加速度g取10m/s2）16. （9分）如图19，不计电阻的u形导轨水平放置，导轨宽l=0.5m，左端连接阻值为0.4的电阻r，在导轨上垂直于导轨放一电阻为0.1的导体棒mn，并用水平轻绳通过定滑轮吊着质量为m=2.4g的重物，图中l=0.8m，开始重物与水平地面接触并处于静止，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感强度b0=0.5t，并且按=0.1（t/s）的规律增大，不计摩擦阻力，（g=10m/s2）求：（1）回路电流的大小及方向；（2）mn两端的电势差umn；（3）至少经过多长时间才能将重物吊离地面?17. （9分）如图20所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长ll=0.40m、l2=0.25m，其匝数n=100匝，总电阻r=1.0，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环c、d（集流环）焊接在一起，并通过电刷和r=3.0的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀强磁场，磁感应强度b=1.0t，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴o1o2匀速转动，角速度=2.0rad/s。求：图20（1）电阻r两端电压的最大值；（2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期通过电阻r的电荷量；（3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。（本问保留3位有效数字） 18. （9分）如图21所示，长l=1.0m，阻值r=0.3、质量m=0.1kg的金属棒cd垂直跨搁在位于水平面的两条平行光滑金属导轨上。导轨间距也是1.0 m，与金属棒接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有r=0.5的电阻，量程为03.0a的电流表串接在一条导轨上，量程为01.0v的电压表跨接在r两端。垂直导轨平面的匀强磁场竖直向下，现以向右的恒定外力f使cd向右运动，当其以速度v=2m/s匀速滑动时，观察到电路中有一个电表正好满偏，另一个未满偏。问：图21（1）此时满偏的是什么表?为什么?（2）磁感应强度b的大小；（3）拉动金属棒的外力f的大小。 19. （9分）一个小型水力发电站，发电机输出电压u0=250v，内电阻可以忽略不计，最大输出功率为pm=30kw，它通过总电阻r线=2.8的输电线直接向远处的居民区供电。设居民区所有用电器都是额定电压u用=220v的白炽灯，总功率为p用=22kw，忽略灯丝发光后电阻随温度的变化。（1）当居民区的电灯全部使用时，电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多大?（2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为40：l，当全部用户电灯正常发光时，输电线上损耗的功率多大?20. （12分）（1）如图22所示. 固定于水平面的u形导线框处于竖直向下、磁感应强度为b0的匀强磁场中，导线框两平行导轨间距为l，左端接一电动势为e0、内阻不计的电源。一质量为m、电阻为r的导体棒mn垂直导线框放置并接触良好。闭合开关s，导体棒从静止开始运动。忽略摩擦阻力和导线框的电阻，平行轨道足够长。请分析说明导体棒mn的运动情况，在图23中画出速度v随时间t变化的示意图；并推导证明导体棒达到的最大速度为； 图22 图23（2）直流电动机是一种使用直流电的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的原理制成的。如图24所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一对磁极，旋转部分（转子）装设圆柱形铁芯，将abcd矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转子一起绕轴oo转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接。定子与转子之间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，如图25所示（侧面图）。已知ab、cd杆的质量均为m、长度均为l，其它部分质量不计，线框总电阻为r。电源电动势为e，内阻不计。当闭合开关s，线框由静止开始在磁场中转动，线框所处位置的磁感应强度大小均为b。忽略一切阻力