重庆市南开中学学年度秋高二物理上学期期末测试试题.docx
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重庆市南开中学学年度秋高二物理上学期期末测试试题
重庆市南开中学高2017级高二(上)期末考试
物理
本试卷分(选择题)和(非选择题)两部分,满分150分,考试用时120分钟。
第I卷(选择题共64分)
一.(48分)单项选择题:
本大题共12小题,每小题4分。
每小题给出的四个答案中,有且只有一个是正确的,把正确答案选出来填写在对应答题卷内。
选对的得4分;选错或不答的得0分。
1.发现电磁感应现象,对人类社会进步做出重大贡献的科学家是()
A.法拉第B.麦克斯韦C.奥斯特D.安培
2.如图所示,电动机M的额定功率P1=8W,内阻r1=2Ω,小灯泡三的额定功率P2=1.5W,额定电压U2=3V,电动机和小灯泡串联后加恒定电压U时电动机和小灯泡恰好正常工作,则此时电路中电流,与两端电压U为()
A.2A19VB.0.5A19V
C.2A16VD.0.5A16V
3.如图为一交变电流随时间变化的图象,图像中每半个周期均为正弦图线,则此交变电流的有效值为()
A.
AB.
AC.
AD.3A
4.如图所示电路:
关S保持闭合状态时,通过灯泡B和线圈三的电流为i2,通过电阻R的电流为i1,且i1>i2:
若在t1时刻将S断开,则S断开前后电流表A示数随时间变化的图象是()
5.如图所示电路中,平行板电容器极板水平放置,板间有一质量为m的带电油滴悬浮在两板间静止不动。
要使油滴向上运动,可采用的方法是()
A.只把电阻R1阻值调小B.只把电阻R2阻值调小
C.只把电阻R3阻值调大D.只把电阻R4阻值调小
6.劳伦斯和利文斯设计出回旋加速器,工作原理示意图如图所示:
置于高真空中的D形金属盒半径为R,两盒间的狭缝很小,带电粒子穿过的时间可忽略。
磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直,高频交流电频率为f,加速电压为U。
若D型盒圆心A处粒子源产生的质子质量为m、电荷量为+q,初速度为零,在加速器中被加速,且加速过程中不考虑重力的影响,则下列说法正确的是()
A.质子第1次和第2次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比为1:
2
B.质子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压U成正比
C.质子被加速后的最大速度不可能超过2πRf
D.不改变磁感应强度B和交流电频率f,该回旋加速器也能用于α粒子(含两个质子,两个中子)加速
7.如图,均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置,当a绕O点在其所在平面内旋转时,b中产生顺时针方向的感应电流,且具有收缩趋势,由此可知,圆环a()
A.顺时针加速旋转B.顺时针减速旋转
C.逆时针加速旋转D.逆时针减速旋转
8.一种半导体材料称为“霍尔材料”,用它制成的元件称为“霍尔元件”。
这种材料有可定向移动的电荷,称为“载流子”,每个载流子的电荷量大小为q=1.6×10﹣19C。
在一次实验中,一块霍尔材料制成的薄片宽ab=1.0×10﹣2m、长6c=L=4.0×10﹣2m、厚h=1×10﹣2m,水平放置在竖直向上的磁感应强度B=1.5T的匀强磁场中,bc方向通有I=3.0A的电流,如图所示,沿ab方向产生1.0×10﹣5V的横电压。
则下列说法正确的是()
A.若载流子是电子,则a端电势比b端电势低
B.薄板中形成电流,的载流子定向运动的速率是6.7×10﹣4m/s
C.薄板中形成电流,的载流子热运动的速率是6.7×10﹣4m/s
D.这块霍尔材料中单位体积内的载流子仑数为3.75×1027个
9.如图,电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r。
将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为△V1、△V2、△V3,理想电流表A示数变化量的绝对值为△I,则下列说法错误的是()
A.A的示数一定增大,V2的示数一定减小
B.△V3与△I的比值,△V1与△I的比值一定都大于r
C.电源输出功率和滑动变阻器消耗的功率一定都增大
D.电源效率一定减小
10.如图所示,正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场。
在外力作用下,一正方形闭合刚性导线框沿ON方向匀速运动,t=0时刻,其四个顶点M’、N’、P’、Q’恰好在磁场边界中点。
下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是()
11.在如图所示的有界磁场区域,磁场方向水平,上、下部分磁感应强度大小均为B,宽度均为L。
现有一竖直平面内的匝数为n,质量为m,边长为L的正方形金属线框,从磁场上方某处由静止释放,当ab边刚进入磁场e1e2时,线框恰好做匀速运动:
经过一段时间后,当ab边到达下方磁场
中距边界O1O2距离为s的f1f2位置时,线框再次做匀速运动。
已知线框总电阻为R,不计空气阻力,若ab边到达位置e1e2时速度大小为v1,到达位置f1f2时,线框的速度为v2,则()
A.
B.
C.
D.
12.在xoy坐标系第一象限(含坐标轴)内有垂直xoy平面随时间周期性变化的匀强磁场,规定垂直xoy平面向里的磁场方向为正。
磁场变化规律如图,磁感应强度的大小为风,变化周期为T0。
某一正粒子质量为m、电量为q,在t=0时从O点沿x轴正向射入磁场中。
若要求粒子在t=T0时距x轴最远,则B0的值为()
A.
B.
C.
D.
二、(16分)多项选择题:
每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上正确选项,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。
13.如图所示,图线a是矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式交流电的图象,当调整线圈转速后,所产生的正弦式交流电的图象如图线b所示,以下关于这两个正弦式交流电的说法正确的是()
A.在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B.线圈前后两次转速之比为3:
2
C.交流电a的瞬时值表达式为u=10sin0.4t(v)
D.交流电b的最大值为
14.空间存在如图所示的水平向右的匀强电场E和垂直向里的匀强磁场B。
下面关于带电粒子在其中运动情况的判断,正确的是()
A.若不计重力,粒子做匀速运动的方向一定沿Y轴正方向
B.若不计重力,粒子可沿x轴正方向做匀加速直线运动
C.若重力不能忽略,粒子可能做匀速圆周运动
D.若重力不能忽略,粒子可能做匀速直线运动
15.如图所示,光滑的水平地面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场;PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。
一个半径为a,质量为m,电阻为R的金属圆环垂直磁场方向,以速度v从如图所示位置向右运动,当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环的速度为v/2,则下列说法正确的是()
A.此时圆环中的电功率为
B.此时圆环的加速度为
C.此过程中通过圆环截面的电量为
D.此过程中回路产生的电能为0.75mv2
16.如图所示,足够长平行金属导轨内有垂直纸面向里的匀强磁场,金属杆ab与导轨垂直且接触良好,导轨右端通过电阻与平行金属板AB连接。
已知导轨相距为L:
磁场磁感应强度为B;R1、R2和ab杆的电阻值均为r,其余电阻不计;平行金属板AB间距为d、板长为4d、重力加速度为g,不计空气阻力。
质量为m、带电量为+q的微粒以v0沿两板中心线水平射入,如果ab杆以某一速度向左匀速运动时,微粒恰能沿两板中心线射出;如果ab杆以同样大小的速度向右匀速运动时,该微粒将射到B板距左端为d的C处,如果以v0沿中心线射入的上述微粒能够从两板间射出,则ab
杆向左匀速运动的速度可能为()
A.
B.
C.
D.
第II卷(非选择题共86分)
三.(18分)实验题:
本大题共两道小题,其中17题6分,18题12分,将答案填写在对应的答题卷内。
17.如图所示为用热敏电阻R和继电器L等组成的一个简单的恒温控制电路,其中热敏电阻的阻值会随温度的升高而减小。
电源甲与继电器、热敏电阻等组成控制电路,电源乙与恒温箱加热器(图中未画出)相连接。
试根据该电路结构分析:
工作时,应该把恒温箱内的加热器接在______(AB或CD)端;若要将恒温箱温度控制在更高的温度,应将滑动变阻器R'调______(大或小);在其他条件不变情况下,由于电池甲的长期使用,会使恒温箱的温度比设定的温度偏______(高或低)。
18.有一根细而均匀的管状导电原件(如图所示),此原件长三约为3cm,电阻约为100Ω,已知这种材料的电阻率为ρ,因该样品的内圆直径太小,无法直接测量,为了测量其内圆直径可先测其电阻Rx,现提供以下实验器材:
A.20分度的游标卡尺
B.螺旋测微器
C.电流表A1(量程50mA,,内阻r1为100Ω)
D.电流表A2(量程100mA,内阻r2约为40Ω)
E.电流表A3(量程1A,内阻r3约为0.1Ω)
F.滑动变阻器R1(0.20Ω,额定电流1A)
G.滑动变阻器R2(0~2kΩ,额定电流0.1A)
H.直流电源E(12V,内阻不计)
I.导电材料样品Rx(长L约为3cm,电阻Rx约为100Ω)
J.开关一只,导线若干
(1)用游标卡尺测得该样品的长度如图甲所示,其示数L=______mm;用螺旋测微器测得该样品的外径如图乙所示,其示数D=______mm.
(2)为了尽可能精确地测量原件电阻Rx,请设计合适电路,选择合适电学仪器,在方框中画出实验电路图,所选器材注意角标区分。
(3)除了需要测量样品长度L、外径D外,还需要测量________________________,
用已知物理量的符号和测量量的符号来表示样品的内径d=________________________。
四.(68分)计算题:
本大题共五小题,其中19题12分,20题12分,21题14分,22题14分,23题16分,解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。
19.在如图甲所示的电路中,螺线管匝数n=1500匝,横截面积S=20cm2。
螺线管导线电阻r=1.0Ω,R1=4.0Ω,R2=5.0Ω。
在一段时间内,穿过螺线管的磁场的磁感应强度B按如图乙所示的规律变化。
求:
(1)螺线管中产生的感应电动势:
(2)闭合S,电路中的电流稳定后,求电阻R1的电功率;
20.人们利用发电机把天然存在的各种形式的能量(水流能、煤等燃料的化学能)转化为电能,为了合理地利用这些能源,发电站要修建在靠近这些资源的地方,但用电的地方却分布很广,因此,需要把电能输送到远方。
若某电站的输送电压为U=5000V,输送功率P=500kW,这时安装在输电线路的起点和终点的电度表一昼夜里读数相差4800kW·h,试求:
(1)输电效率和输电线的电阻;
(2)若要使输电损失的功率降到输送功率的2%,且用户得到电压为220V,求升压变压器和降压变压器原副线圈匝数比各为多少?
21.在如图所示的xoy坐标系中,y>0的区域内存在着沿Y轴正方向的匀强电场,y<0的区域内存在着垂直纸面向里的匀强磁场。
一质量为m,带电量为﹣q的带电粒子从Y轴上的P(0,h)点以初速度v0沿x轴正方向射出,第一次过x轴即通过x轴上的D(2h,0)点。
(h、q均大于0,不计重力的影响)
(1)若粒子恰能回到P点,求电场强度E和磁感应强度B的大小;
(2)若将磁场方向反向,其余条件不变,求粒子第n次过x轴时与O点的距离。
22.如图所示间距为L、光滑足够长的金属导轨(导轨电阻不计)所在斜面倾角为α;两根质量均为m、电阻均为R的金属棒CD、PQ水平且与导轨垂直地放在导轨上;CD棒两端与劲度系数为k的两相同轻质绝缘弹簧相连,两弹簧平行于斜面且另一端与固定墙面相连;整个装置处在垂直斜面向上的匀强磁场中,磁感强度为B。
开始时金属棒CD静止,PQ在外力作用下也静止;现用一恒力沿斜面向上拉金属棒PQ沿斜面向上加速,当金属棒PQ达到稳定时弹簧的形变量与开始时相同。
已知金属棒PQ开始运动到稳定的过程中CD可视为缓慢移动,且通过CD棒的电量为
求此过程中:
(I)CD棒移动的距离:
(2)PQ棒移动的距离;
(3)回路产生的总电热。
23.如图所示:
在x轴上(-a,0)点有一离子源,向x轴上下45°范围内发射质量均为m、电量均为+q、速度大小均为v的带电粒子;所有粒子经过一个Y轴附近、方向垂直于xoy平面、关于y轴对称的连续匀强磁场区域(图中两虚线之间区域,虚线为示意图,并非磁场边界)后都汇聚于(a,0)点,且所有粒子在磁场中的轨迹半径均为
,不计粒子重力,
则:
(1)Y轴正半轴区域和负半轴区域磁感强度的大小和方向如何?
(2)试设计该磁场区域左右边界方程:
(3)这些粒子从(﹣a,0)点到(a,0)点所用的最长和最短时间分别为多少?
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