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湖北省仙桃中学、麻城、新洲一中、武汉二中 2012—2013学年高二上学期期末联考物理(附答案)



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麻城一中 武汉二中

2012——2013 学年上学期期末联考 高二年级期末考试

物理试卷
命题学校: 麻城一中 命题教师: 刘立初 审题教师: 詹正桥 唐胜元 考试时间:2013 年 1 月 27

日 下午 16:00—17:30 试卷满分:110 分

第Ⅰ 卷(选择题 共 50 分 把答案写在答题卡中指定的答题处)

一、选择题:本大题共 10 小题,每小题 5 分,共 50 分,在每小题给出的四个选项中,有的
只有一项符合题目要求,有的有多项符合题目要求。全部选对的得 5 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。 1.物理学中物理概念有定义式,还有决定式. 下列公式中是决定式的是 A. I ? ( )

Q t

B. R ? ?

L S

C. R ?

U I

D. B ?

F IL

2. 一个 T 型电路如图所示,电路中的电阻 R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=40 Ω.另有一测试电源, 电动势为 100 V,内阻忽略不计.则 ( )

A. 当 cd 端短路时,ab 之间的等效电阻是 10 Ω B. 当 ab 端短路时,cd 之间的等效电阻是 40 Ω C. 当 ab 两端接通测试电源时, cd 两端的电压为 80 V D. 当 cd 两端接通测试电源时, ab 两端的电压为 80 V 3.如图所示,等腰直角三角形 OPQ 区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,它的 OP 边在 x 轴上且长为 L。 纸面内一边长为 L 的正方形导线框的一条边 在 x 轴上,且线框沿 x 轴正方向以恒定的速度 v 穿过磁场区 域, t =0 时该线框恰好位于图甲中所示的位置。 在 现规定以 逆时针方向为导线框中感应电流的正方向,在图乙所示的四 幅图中, 能正确表示感应电流随线框位移关系的是: ( )

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4.如图所示的电路中, R1 、 R2 均为定值电阻, R3 为可变电阻, 电源的电动势为 E,内阻为 r。设理想电流表 A 的读数为 I, 理想电压表 V 的读数为 U。 R3 滑动触头向图中 a 端移动时 当 ( ) B.I 变大,U 变大 D.I 变小,U 变小

A.I 变大,U 变小 C.I 变小,U 变大

5.如图所示的电路,L 为自感线圈, L1 是一个灯泡,E 是电源,L、L1 电 阻相等。则下列说法中正确的是( A.当 S 闭合瞬间, L1 立即发光 B.当 S 切断时, L1 闪一下再熄灭 C.当 S 切断瞬间,通过灯泡的电流方向是 A→B D.当 S 切断瞬间,通过灯泡的电流方向是 B→A 6. 如图所示, 金属棒 ab 置于水平放置的金属导轨 cdef 上, ab 与导轨相互垂直并接触良好, 棒 导轨间接有电源。现用两种方式在空间加匀强磁场,ab 棒均处于静止。第一次匀强磁场方 向竖直向上;第二次匀强磁场方向斜向左上与 金属导轨平面成 ? ? 30 角, 两次匀强磁场的磁
0

)

感应强度大小相等。 下列说法中正确的是( A.两次金属棒 ab 所受的安培力大小不变 B.第二次金属棒 ab 所受的安培力大 C.第二次金属棒 ab 受的摩擦力不变 D.第二次金属棒 ab 受的摩擦力大

)

7.某厂研制的一种节能冰箱,一天的能耗只相当 于一个 25W 的灯泡一天工作的能耗,如图所 示为该冰箱内的温度随时间变化的图象,则该 冰箱工作时的功率为 ( )
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A.25 W C.75 W

B.50 W D.100 W

8.如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后,进入速度选择器。速 度选择器内相互正交的匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度分别为 B 和 E,平板 S 上有可让粒子通过的狭缝 P 和记录粒子位置的胶片 A1A2。平板 S 下方有磁感应强度为 B0 的匀强磁场。下列表述中正确的是( A.质谱仪是分析同位素的重要工具 B.速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C.能通过狭缝 P 的带电粒子的速率等于 )

E B

D.粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝 P,粒子的比荷越小 9.光滑平行的金属导轨 MN 和 PQ,间距为 L,导轨平面与水平 面之间的夹角为 α,匀强磁场磁感应强度为 B,方向垂直于导轨 平面向上,MP 间接有阻值为 R 的电阻,其他电阻不计,质量为 m 的金属杆 ab 垂直导轨放 置并与导轨接触良好,如图甲所示。现用恒力 F 沿导轨平面向上拉金属杆 ab,ab 由静止开 始运动,v- 图象如图乙所示。设导轨足够长,题中 L、α、B、R、m 及重力加速度 g 均为己 t 知,则下列说法中正确的是( )

A.可以求出恒力 F 的大小 B.不能求出金属杆速度为 2.0 m/s 时的加速度大小 .. C.不能估算 3.0s 内电阻上通过的电量 .. D . 可以估算 3.0s 内电阻上产生的热量 10. 地球是一个带负电的导体,大地表面附近的电场可认为是匀强 电场,其方向竖直向下;同时地球又是一个磁体,其磁场的分布 如图所示,设地球赤道附近的磁场为是匀强磁场,方向沿水平方 向由南向北。已知在赤道上空 M 点(距地面较近)有一带负电 的微粒 P,当 P 有自东向西的速度时,在重力、电场力、磁场力

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作用下恰好能做匀速直线运动,则下列说法中正确的是( A.若在 M 点 P 有自西向东相同的速率,则 P 做匀速直线运动



B.若在 M 点 P 有向西南方向的相同速率,则 P 一定不做匀速直线运动 C.若让 P 电量加倍,且在 M 点 P 仍有自东向西的相同速率,则 P 仍做匀速直线运动 D.若 P 在 M 点有竖直向下的相同速率,且 P 运动到地面,则到地面时与 M 点相比,P 动 能增大,机械能减少

第Ⅱ 卷(非选择题 共 60 分

请在答题卡中指定的位置答题)

二、实验题 ,本题共 2 小题,共 15 分,把答案填在题中的横线上或按题目的要求作答. 11.(6 分)如图甲所示,为某一热敏电阻的 I-U 关系图线,在如图乙所示的电路中,电源电压 恒为 8V,理想电流表读数为 70mA,定值电阻 R1=200 Ω ,由热敏电阻的 I-U 关系曲线可知, 热敏电阻两端的电压约为 V,电阻 R2 的阻值约为

Ω。

12.(9 分)某同学为了精确测量电阻 Rx(阻值约为 80Ω)的阻值,实验室提供了下列可选用 的器材: A.电流表 A(量程为 50mA,内阻约为 50Ω) B.电压表 V1 (量程为 3V,内阻约为 10 kΩ) C.电压表 V2 (量程为 15V,内阻约为 20kΩ) D.滑动变阻器 R1 (最大阻值为 10Ω,额定电流 1A) E.滑动变阻器 R2(阻值范围 0~2kΩ,允许通过的最大电流 0.5A) F.低压直流电源 E (电动势 4.5 V,内阻较小) G.电键 S,导线若干 (1)为提高实验结果的准确程度,电压表应选 用 ,滑动变阻器应选

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。 (填器材代号)

(2)为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实 验电路原理图,并标明所用器材的代号。 三、计算题.本大题有 4 个小题,共 45 分.解答应有必要的文字说明、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,答案中必须写出数值和单位 13. (9 分)如图所示,电源的电动势为 6V,电阻 R1=8Ω,电动机 绕组电阻 R0=2Ω,当电键 S 断开时,电阻 R1 消耗的电功率是 2.88W;当电键 S 闭合时,电阻 R1 消耗的电功率是 2W。求电 键闭合时电动机输出的机械功率。

14. (10 分)轻质细线吊着一质量为 m=0.32kg,边长为 L=0.8m、匝数 n=10、总电阻为 r=1Ω 的正方形线圈。边长为

L 的正方形磁场区域对称分布在线圈下边的两侧,如图甲所示,磁 2
B/T
4

场方向垂直纸面向里,大小随时间变化如图乙所示, 从 t=0 开始经 t0 时间细线开始松驰,g=10m/s2。 求:
1

(1)在前 t0 时间内线圈中产生的电动势; (2)在前 t0 时间内线圈的电功率; (3)求 t0 的值。

B 甲

0

t/s 2 4 乙 6

15.(12 分)如图所示,竖直面内水平放置的两平行金属导轨 MN、PQ 足够长,间距 L=1 m, 导轨电阻不计。两导轨间存在垂直于纸面向里 B=1 T 的匀强磁场,导轨右端 N、Q 连接一 电路,电阻 R=20 Ω。间距 d=0.2 m 的两平行金属板水平放置,板间分布有与导轨间完全 相同的匀强磁场。细金属棒 ab 垂直放置在导轨 MN、PQ 上,并与导轨接触良好。金属棒 的电阻 r0=1 Ω,使金属棒以恒定速度 v0=15 m/s 沿导轨向左匀速运动,闭合开关 S,板间 电场视为匀强电场,将一带正电的小球以初速度 v=0.1 m/s 沿两板间中线水平射入板间。 设滑动变阻器接入电路的阻值为 Rx,忽略空 气对小球的作用,取 g=10 m/s2。 (1)当 Rx=29 Ω 时,电阻 R 两端的电压是多少? (2)若小球进入板间做匀速圆周运动并与板 相碰,碰时速度方向与初速度方向间的夹角为 60° ,则 Rx 是多少?

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16.(14 分)如图所示,在以坐标原点 O 为圆心,半径为 R 的半圆形区域内,有一磁场方向垂 直于 xOy 坐标平面、磁感应强度为 B 的匀强磁场。一带正电的粒子(不计重力)以速度为 v0 从原点 O 沿 x 轴正向进入磁场,带电粒子恰好不能飞出磁场。求: (1)磁场的方向和粒子的比荷。 (2) 若将上述粒子的入射点上移至 y 轴上的 A 点, 将粒子仍以速度 v0 平行 x 轴正向射入磁 场,若要粒子射出磁场区域后不能通过 y 轴,则 OA 的距离至少为多少?

(3)若将上述粒子的入射点上移至 y 轴
上的 M 点,仍将粒子以速度 v0 平 行 x 轴正向射入磁场,已知带电粒 子通过了磁场边界上的 P 点,且 P 点的 x 值为+

R ,后来粒子轨迹与 4

y 轴交于 N 点, 则粒子自 M 至 N 运 动的时间为多少?

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2012——2013 学年上学期期末联考

高二年级期末考试物理试卷 参考答案及评分细则
一、选择题(每小题 5 分,选对但不全的得 3 分,错选得 0 分,共 50 分) 题号 答案 1 B 2 C 3 C 4 A 5 AD 6 A 7 C 8 ABC 9 AD 10 BD

11. 分) 4.9 : 5.0 V (6

100.0 ~ 103.3 Ω (每空 3 分)

12.(9 分) (1) V1 (2 分) , R1 (3 分) , (2)如图所示(4 分) 13. (9 分) 解析:s 断开时通过 R1 的电流 I1 ?

P ? 0.6A ①……………………1 分 R1

电源内阻 r ?

E ? R1=2? ② …………………………………1 分 I1

s 闭合时,路端电压 U ? ?

P?R1 ? 4V ③……………………1 分

R1 中的电流 I1' ?
总电流 I 总 ?

U' ? 0.5A ④………………………………1 分 R1

E ? U? = ⑤………………………………1 分 1A r
⑥………………1 分

通过电动机的电流 I D ? I总 ? I1' ? 0.5A

电动机消耗的总功率 P =I DU ' ? 2W ⑦⑧…………………1 分 D
2 电动机的热功率 P =I D R0 ? 0.5W …………………………1 分 热

电动机的机械功率 P =P ? P = …………………1 分 D 热 1.5W 机

14. (10 分)
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解析: (1)由法拉第电磁感应定律得:

?? 1 L ?B 1 0.8 ? n ( )2 ? 10 ? ( ) 2 ? 0.5 ? 0.4V ①…………3 分 ?t 2 2 ?t 2 2 E (2) I ? ? 0.4A ②……………………………1 分 r E?n
P ? I 2 r ③………………………………………1 分
解①③得: P ? 0.16W ……………………1 分 ② (3)分析线圈受力可知,当细线松弛时有: F安 ? nBt 0 I 由图像知: Bt0 ? 1 ? 0.5t0 ⑤…………………1 分 解②④⑤得: t0 ? 2s …………………………1 分

L ? mg ④……………2 分 2

15. (12 分) 解析:金属棒 ab 产生的感应电动势

E0 ? BLv0 =15 V①……………………2 分
(1)设 R 两端的电压为 U ,U= E0R ②……………………2 分 r0+R+Rx

当 Rx=29 Ω 时,联立①②式,代入数据, 解得:U=6V……………………1 分 (2)设小球质量为 m,电荷量为 q,小球做匀速圆周运动时,有: qE=mg③……………………2 分 U E= d ④……………………1 分 v2 设小球做圆周运动的半径为 r,有:qvB=m r ⑤……………………1 分 由几何关系有:r=d⑥……………………2 分 联立①②③④⑤⑥式,代入数据,解得:Rx=54 Ω……………………1 分

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16.(14 分) 解析: (1)由左手定则可知:匀强磁场的磁感应强度的方向垂直于纸面向里(1 分) 设粒子在磁场区域做匀速圆周运动的半径为 r 由题意有: R ? 2 r ① ………1 分

qBv0 ? m
解①得: ②

v0 2 ② ……………………1 分 r
q 2v0 ? ③ ……………………1 分 m BR

(2) 若要粒子射出磁场区域后不能通过 y 轴, 则在磁场区域粒子最多运动四分之一周

R 1 0 期。则由图乙有: sin ? ? 2 ? , ? ? 30 ④ ……………………1 分 R 2 则 OA ? R cos ? ? r ⑤ ……………………1 分
解④⑤得:

OA ?

3 ?1 R ……………………2 分 2

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(3) 设粒子在磁场区域做匀速圆周运动的圆心 为 O ' ,过 P 作 y 轴垂线得垂足为 Q 由图 丙有:

R 1 sin ? ? 4 ? , R 2 2 ? ?? ⑥ ……………………1 分 6
设粒子在磁场区域做匀速圆周运动的周期和运动时间分别为 T, t1 则

T?
t1 ?

2? m ⑦ ……………………1 分 qB

? ?? T ⑧……………………1 分 2?

设粒子出磁场后从 P 至 N 做匀速运动时间为 t 2 则

tan ? ?

PN ⑨…………………… r

t2 ?

PN ⑩……………………1 分 v0

粒子自 M 至 N 运动的时间 t ? t1 ? t2 ○……………………1 分 11 解⑥⑧⑨⑩○得: t ? ⑦ 11

(5? ? 2 3) R ……………………1 分 12 v0

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