河北省枣强中学学年学年高二物理上学期期中试题.docx
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河北省枣强中学学年学年高二物理上学期期中试题
2015—2016学年高二第一学期期中考试
物理试卷
本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)
总分110分,考试时间90分钟
一.选择题(共15小题,每小题4分,选不全得2分,其中1-7为单选,其余为多选)
1.如图所示,无限长直导线M、N均通有大小为I的恒定电流,其中M在纸面内水平放置,电流方向水平向右,N垂直于纸面放置,电流方向垂直纸面向里,两导线在纸面连线的中点A处产生的磁感应强度大小均为B。
则A点的磁感应强度大小为( )
A.0 B.B
C.
BD.2B
图1
2.弹簧测力计下挂一条形磁铁,其N极一端位于一通电螺线管的正上方,如图所示,下列说法正确的是( )
A.若将a接电源正极,b接电源负极,弹簧测力计示数不变
B.若将a接电源正极,b接电源负极,弹簧测力计示数将增大
C.若将b接电源正极,a接电源负极,弹簧测力计示数将减小
D.若将b接电源正极,a接电源负极、弹簧测力计示数将增大
图2
3.如图所示,有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b,a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上,b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置,且a、b平行,它们之间的距离为x,当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止,则下列关于b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法不正确的是( )
A.方向向上
B.大小为
C.要使a仍能保持静止,而减小b在a处的磁感应强度,可使b上移
D.若使b下移,a将不能保持静止
图3
4.如图所示,由均匀导线制成的半径为R的圆环,以速度v匀速进入一磁感应强度大小为B的匀强磁场。
当圆环运动到图示位置(∠aOb=90°)时,a、b两点的电势差为( )
A.
BRv B.
BRv
C.
BRv D.
BRv
图4
5.如图所示,足够长的光滑金属导轨MN、PQ平行放置,且都倾斜着与水平面成θ角,在导轨的最上端M、P之间接有电阻R,不计其他电阻,导体棒ab从导轨的最底端冲上导轨,当没有磁场时,ab上升的最大高度为H;若存在垂直导轨平面的匀强磁场,ab上升的最大高度为h.在两次运动过程中ab都与导轨保持垂直,且初速度都相等.关于上述情景,下列说法正确的是( )
A.两次上升的最大高度相比较有H<h
B.有磁场时导体棒所受合力做的功大于无磁场时合力做的功
C.有磁场时,电阻R产生的热量为
mv
D.有磁场时,ab上升过程的最小加速度为gsinθ
图5
6.面积为S的矩形线圈共有N匝,内阻为r,绕OO′轴以角速度ω匀速转动,当从图示位置转过90°的过程中,下列说法正确的是( )
A.电压表的读数是
B.通过电阻R的电荷量是
C.外力做功是
D.电阻R上产生的焦耳热是
7.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1,电阻R=20Ω,L1、L2为规格相同的两只小灯泡,S1为单刀双掷开关。
原线圈接正弦交流电源,输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。
现将S1接1、S2闭合,此时L2正常发光。
下列说法正确的是( )
图7
A.输入电压u的表达式u=20sin(50πt)V
B.只断开S2后,L1、L2均正常发光
C.只断开S2后,原线圈的输入功率增大
D.若S1换接到2后,R消耗的电功率为0.8W
8.在电磁学发展过程中,许多科学家做出了贡献.下列说法正确的是( )
A.奥斯特发现了电流磁效应;法拉第发现了电磁感应现象
B.麦克斯韦预言了电磁波;楞次用实验证实了电磁波的存在
C.库仑发现了点电荷的相互作用规律;密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值
D.安培发现了磁场对运动电荷的作用规律;洛伦兹发现了磁场对电流的作用规律
9.图中装置可演示磁场对通电导线的作用。
电磁铁上下两磁极之间某一水平面内固定两条平行金属导轨,L是置于导轨上并与导线垂直的金属杆。
当电磁铁线圈两端a、b,导轨两端e、f,分别接到两个不同的直流电源上时,L便在导轨上滑动。
下列说法正确的是( )
A.若a接正极,b接负极,e接正极,f接负极,则L向右滑动
B.若a接正极,b接负极,e接负极,f接正极,则L向右滑动
C.若a接负极,b接正极,e接正极,f接负极,则L向左滑动
D.若a接负极,b接正极,e接负极,f接正极,则L向左滑动
图8
10.如图是在有匀强磁场的云室中观察到的带电粒子的运动轨迹图,M、N是轨迹上两点,匀强磁场B垂直纸面向里.该粒子在运动时,其质量和电量不变,而动能逐渐减少,下列说法正确的是( )
A.粒子在M点动能大,在N点动能小
B.粒子先经过N点,后经过M点
C.粒子带正电
D.粒子在M点受到的洛伦兹力大于在N点受到的洛伦兹力
图9
11.如图甲所示,线圈的匝数n=100匝,横截面积S=50cm2,线圈总电阻r=10Ω,沿轴向有匀强磁场,设图示磁场方向为正方向,磁场的磁感应强度随时间的变化图像如图乙所示,则在开始的0.1s内( )
图10
A.磁通量的变化量为0.25Wb
B.磁通量的变化率为2.5×10-2Wb/s
C.a、b间电压为0
D.在a、b间接一个理想电流表时,电流表的示数为0.25A
20080812
12.两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨的电阻可忽略不计。
斜面处在以匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。
质量为m、电阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,并上升h高度。
如图所示,在这过程中()
A.作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零
B.作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh
与电阻R上发出的焦耳热之和
C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零图11
D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上发出的焦耳热
13.两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻。
将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示。
除电阻R外其余电阻不计。
现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则( )
A.释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g
B.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为a→b
C.金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为F=
D.电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少
图12
14.如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合开关S,下列说法正确的是( )
A.P向下滑动时,灯L变亮
B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变
C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小
D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大图13
15.如图所示,理想变压器原线圈接有交流电源,当副线圈上的滑片P处于图示位置时,灯泡L能发光。
要使灯泡变亮,可以采取的方法有( )
A.向下滑动P
B.增大交流电源的电压
C.增大交流电源的频率
D.减小电容器C的电容图14
二.填空题(共10分,16题6分,17题4分)
16.(6分)如图所示,质量为m的带正电小球能沿着竖直的绝缘墙竖直下滑,磁感应强度为B的匀强磁场方向水平,并与小球运动方向垂直.若小球电荷量为q,球与墙间的动摩擦因数为μ.则小球下滑的最大速度为________,最大加速度为________.
图15
17.(4分)在“研究电磁感应现象”的实验中,首先按甲图接线,以查明电流表指针的偏转方向与电流方向之间的关系。
当闭合S时观察到电流表指针向左偏,不通电时电流表指针停在正中央。
然后按乙图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路,将线圈A、电池、滑动变阻器和开关S串联成另一个闭合电路。
(1)S闭合后,将线圈A插入线圈B的过程中,电流表的指针将 (选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。
(2)线圈A放在B中不动时,指针将 (选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。
(3)线圈A放在B中不动,将滑动变阻器的滑动片P向左滑动时,电流表指针将 (选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。
(4)线圈A放在B中不动,突然断开S,电流表指针将 (选填“左偏”“右偏”或“不偏”)。
三.计算题(共3题,共40分,18题15分,19题15分,20题10分)
18.(15分)如图所示空间分为Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ三个足够长的区域,各边界面相互平行,其中Ⅰ、Ⅱ区域存在匀强电场E1=1.0×104V/m,方向垂直边界竖直向上,E2=
×105V/m,方向水平向右;Ⅲ区域存在匀强磁场,磁感应强度B=5.0T,方向垂直纸面向里,三个区域宽度分别为d1=5.0m,d2=4.0m,d3=10
m,一质量m=1.0×10-8kg、电荷量q=1.6×10-6C的粒子从O点由静止释放,粒子重力忽略不计。
求:
图16
(1)粒子离开区域Ⅰ时的速度大小;
(2)粒子从区域Ⅱ进入区域Ⅲ时的速度方向与边界面的夹角;
(3)粒子从O点开始到离开Ⅲ区域时所用的时间。
19.(15分)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上有一匀强磁场区域,该区域的上、下边界AA′、CC′与水平面平行,间距为d,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于斜面向上.用粗细均匀的导线绕制的矩形线框abcd位于斜面上,其质量为m,电阻为R,ab边长为2l,bc边长为l(l<d).现令线框由静止开始沿斜面下滑,恰好匀速进入磁场区域,线框下滑过程中cd边始终与磁场边界平行.重力加速度为g.求:
(1)线框释放时ab边与磁场上边界AA′的距离L;
(2)ab边穿出边界CC′瞬间,a、b两点间的电势差Uab;
(3)从开始释放线框到ab边与CC′重合的过程中,线框中产生的热量Q.
图17
20.(10分)我国为了减少因火电站中煤的燃烧对大气的污染而大力发展水电站。
某一水电站发电机组设计为:
水以
的速度流入水轮机后,以
的速度流出,流出水位比流入的水位低10m,水流量为Q=10m3/s,水轮机效率为75%,发电机效率为80%。
试问:
(1)发电机组的输出电功率是多少?
(2)如果发电机输出电压为240V,用户需电压220V,输电线路中能量损失为5%,输电线电阻为
,那么所需升、降压变压器的原、副线圈匝数比分别是多少
2015—2016学年高二第一学期期中考试
物理试卷答案
一.选择题(共15小题,每小题4分,选不全得2分,其中1-7为单选,其余为多选)
1-5CDBDD6-10CDACBDBC
11-15BDADACBDBC
二.填空题(共10分,16题6分,17题4分)
16.(6分)答案
(3分) g(3分)
解析 当小球刚开始下滑时,有最大加速度,即a=g
当小球的加速度为零时,有最大速度,即mg=μf
f=qvB
解得v=
17.(4分)答案:
(1)右偏(1分)
(2)不偏(1分) (3)右偏(1分)(4)左偏(1分)
三.计算题(共3题,共40分,18题15分,19题15分,20题10分)
18.(15分)
答案:
(1)v1=4×103m/s(5分)
(2)θ=30°(5分) (3)t=6.12×10-3s(5分)
解析:
(1)由动能定理得:
mv
=qE1d1
得:
v1=4×103m/s
(2)粒子在区域Ⅱ做类平抛运动,设水平向右为y轴,竖直向上为x轴,粒子进入区域Ⅲ时速度与边界的夹角为θ
tanθ=
①
vx=v1 vy=at2②
a=
③
t2=
④
由①②③④式解得θ=30°
(3)粒子进入磁场时的速度v2=2v1
粒子在磁场中运动的半径R=
=10m
所以粒子在磁场中运动所对的圆心角为120°,因此t3=
×
=
×10-3s;粒子在电场Ⅰ中,qE1=ma1,v1=a1t1得t1=2.5×10-3s
由④得t2=10-3s
t=t1+t2+t3=(3.5+
)×10-3s=6.12×10-3s
19.(15分)
(1)
(5分)
(2)
(5分) (3)Q=mglsinθ(5分)
[解析]
(1)线框匀速进入磁场,有mgsinθ=IB·2l,而I=
,
线框进入磁场前由机械能守恒定律,得mgLsinθ=
mv2,
联立解得L=
.
(2)线框完全进入磁场后,匀加速下滑的距离为(d-l)时ab边穿出边界CC',设此时线框的速度为v2,此过程机械能守恒,有mg(d-l)sinθ+
mv2=
mv
,
此时cd边切割磁感线,电动势E=B·2l·v2,
电流方向为a→b→c→d→a,Uab>0,且Uab=
,
联立解得Uab=
.
(3)由能量守恒定律得Q=mglsinθ.
20.(10分)
(1)624kW(4分)
(2)433:
26000(3分)26945:
433(3分)
解:
(1)水轮机获得的机械能为
×75﹪=
×75﹪,
代入数据,得
t
则发电机的输出电能:
80﹪=
发电机的输出功率:
KW
(2)发电机的输出电流为
A
输电线路损失
×5﹪=
W
输电电流由焦耳定律得,
,得
A
则升压变压器原副线圈匝数比
用户端降压变压器的输出功率等于降压变压器的输入功率
W
输出电流
A
所以用户降压变压器原副线圈匝数比
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