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河南省三門峽市2017-2018學年高二上學期期末考試物理試題 ―、選擇題（本題共12小題，每題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1-7題 只有一項符合題目要求，第8-12通有多項符合題目要求，全部選對的得4分，選對但不全的2分，有錯選的得0分） 1. 下列關于靜電場中電場強度、電勢能等的說法中，正確的是 A. 電荷在電場強度大的地方，電勢能一定大 B. 電荷在電場強度為零的地方，電勢能一定為零 C. 負電荷從電勢高處運動到電勢低處，電勢能增加 D. 只在靜電力的作用下運動，電荷的電勢能一定減少 【答案】C 【解析】A：電場強度大的地方電勢不一定高，電荷在該處具有的電勢能不一定大。故A項錯誤、 B：電場強度為零的地方電勢不一定為零，電荷在該處具有的電勢能不一定為零。故B項錯誤。 D：不知電荷的初速，只在靜電力的作用下運動，電荷運動的各種可能均有，電荷的電勢能不一定減少。故D項錯誤。 2. 如圖所示，實線是電場線，一帶電粒子只在電場力的作用下沿虛線由A運動到B的過程中. 其速率-時間圖象可能是選項中的 A. A B. B C. C D. D 【答案】B 【解析】試題分析：電場線的疏密程度表示場強大小，A點電場線密集，故電場強度大，電場力大，故加速度大，所以粒子的加速度一直減小，由粒子的運動軌跡彎曲方向可知，帶電粒子受電場力的方向大致斜向左下方，與電場強度方向相反，故粒子帶負電，電場力做負功，速度慢慢減小，所以粒子做加速度減小的減速運動，故B正確． 考點：考查了電場線，速度時間圖像 【名師點睛】根據帶電粒子運動軌跡判定電場力方向，再結合電場強度方向判斷電性，然后根據電場線的疏密程度判斷加速度的大小，從而判斷粒子的運動情況選擇速度圖象． 3. 如圖所示為一交流電隨時間變化的圖象，其中電流的正值為正弦曲線的正半周（兩段各半個周期）， 則該交變電流的有效值約為 A. 2.1A B. 3.1A C. 4.1A D. 5.1A 【答案】C ............... 故C項正確。 點睛：求交流電的有效值，要根據電流在一個周期內的熱效應，由有效值的定義求解。 4. 煤礦礦井中用于監(jiān)測瓦斯?jié)舛鹊膫鞲衅鳎碾娮桦S瓦斯?jié)舛鹊淖兓兓?，在如圖所示的電路中，不同的瓦斯?jié)舛葘鴤鞲衅鞯牟煌娮?，這樣，顯示儀表的指針就與瓦斯?jié)舛扔辛藢P系，觀察儀表指針就能判斷瓦斯是否超標。有一種瓦斯傳感器，其電阻的倒數與瓦斯的濃度成正比，那么，電壓表示數U與瓦斯?jié)舛菴之間的對應關系正確的 是 A. U越大，表示C越大，C與U成正比 B. U越大，表示C越小，C與U成反比 C. U越大，表示C越大，但是C與U不成正比 D. U越大，表示C越小，但是C與U不成反比 【答案】C 【解析】由題意可得,所以U越大，c越大，但c與U不成正比。所以選C。 5. 如圖所示，在平行帶電金屬板間有垂直紙而向里的勻強磁場，質子、氘核、氚核（質子、 氘核、氚核電量相同，質量不同，不計重力）沿平行金屬板方向以相同動能射入兩板間， 其中氘核沿直線運動不發(fā)生偏轉，質子和氚核發(fā)生偏轉后射出，則 A. 偏向正極板的是氚核 B. 偏向正極板的是質子 . C. 射出時動能最大的是質子 D. 射出時動能最小的是氚核 【答案】B 【解析】質子、 氘核、氚核以相同動能射入兩板間，根據公式可得質子的質量最小，速度最大；氚核的質量最大，速度最小。 三粒子在豎直方向受豎直向下的電場力和向上的洛侖茲力（不計重力），氘核沿直線運動不發(fā)生偏轉，氘核所受電場力與洛侖茲力抵消；質子、 氘核、氚核電量相同，所受電場力相同。 質子的速度最大，所受洛侖茲力最大，質子所受合力向上，向上運動偏向正極板，電場力做負功，洛侖茲力不做功，質子動能減小。 氚核的速度最小，所受洛侖茲力最小，氚核所受合力向下，向下運動偏向負極板，電場力做正功，洛侖茲力不做功，氚核動能增大。 綜上，偏向正極板的是質子；射出時動能最大的是氚核；射出時動能最小的是質子。 故B項正確，ACD三項錯誤。 6. 如圖所示，一根長為L重力可忽略不計的細鋁棒用兩個勁度系數為k的彈簧水平地懸吊在勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面向里，當棒中通以向右的電流I時，彈簧縮短?y,若通以向左的電流，大小也等于I時，彈簧伸長?y，則磁感應強度B為： A. B. C. D. 【答案】B 【解析】重力可忽略不計的細鋁棒，棒中通以向右的電流I時，兩根彈簧均縮短?y，則，解得：。故B項正確。 7. 在豎直方向的勻強磁場中，水平放置一圓形導體環(huán)。規(guī)定導體環(huán)中電流的正方向如圖1所示，磁場方向豎直向上為正。當磁感應強度B隨時間t按圖2變化時，下列能正確表示導體環(huán)中感應電流變化情況的是 A. A B. B C. C D. D 【答案】C 【解析】試題分析：由法拉第電磁感應定律，在0~2s內，產生的感應電動勢恒定，感應電流恒定；由楞次定律可知，感應電流為正，能正確表示導體環(huán)中感應電流變化情況的是圖C，故選C 考點：考查法拉第電磁感應定律；楞次定律 點評：本題難度較小，正確理解感應電動勢與磁通量、磁通量的變化量、磁通量的變化率等之間的關系，可以類比加速度、速度變化量、速度變化率進行學習 8. 如圖所示，線圈L的電阻不計，則 A. S閉合瞬間，A板帶正電,B板帶負電 B. S保持閉合，A板帶正電，B板帶負電 C. S斷開瞬間，B板帶正電，A板帶負電 D. 由于線圈電阻不計，電容器被短路，上述三種情況下兩板都不帶電 【答案】AC 【解析】S閉合瞬間，通過線圈的電流增加，線圈產生自感電動勢阻礙電流的增加，因此此時電容器被充電，A板帶正電，B板帶負電；S保持閉合，線圈L的電阻不計，電容器被短路，電容器不帶電；S斷開瞬間，通過線圈的電流減小，線圈產生自感電動勢阻礙電流的減小，電容器反向充電，B板帶正電，A板帶負電。 故AC兩項正確，BD兩項錯誤。 9. 如圖甲為理想變壓器的示意圖，其原、副線圈的匝數比為5:1，電壓表和電流表均為理想交流電表，Rt為阻值隨溫度升高而變大的熱敏電阻，R1為定值電阻。若發(fā)電機向原線圈輸入如圖乙所示的正弦交流電，則下列說法中正確的是 A. 輸入變壓器原線圈的交流電壓的表達式為μ= 36sin50πt B. t=0.01s時，線圈平面與磁場方向垂直，穿過線圈的磁通量最大 C. 變壓器原、副線圈中的電流之比為1:5 D. Rt溫度升高時，電流表的示數變小，電壓表的讀數不變 【答案】BCD 【解析】A：由圖乙可知，輸入變壓器原線圈的交流電壓的最大值，周期，則表達式。故A項錯誤。 B：t=0.01s時，，線圈處于中性面，線圈平面與磁場方向垂直，穿過線圈的磁通量最大。故B項正確。 C：變壓器原、副線圈中的電流之比，故C項正確。 D：輸入電壓不變，電壓表的讀數不變，原線圈兩端電壓不變，副線圈兩端電壓不變，Rt溫度升高時，阻值變大，流過副線圈的電流減小，電流表的示數變小。故D項正確。 點睛：涉及變壓器動態(tài)分析類問題時要注意原線圈兩端的電壓和原副線圈匝數比決定副線圈兩端電壓；副線圈的電流和原副線圈匝數比決定原線圈中電流。 10. 如圖，寬度為d的有界勻強磁場，磁感應強度為B，MM′和NN是它的兩條邊界線，現(xiàn)有質量為m、電荷量為q的帶電粒子沿圖示方向垂直磁場射入，要使粒子不能從邊界NN射出，粒子入射速率v的最大值可能是 A. qBd/m B. (2+)qBd/m C. qBd/2m D. (2-)qBd/m 【答案】BD 【解析】設帶電粒子在磁場中運動的軌道半徑為R，粒子在磁場中做圓周運動時由洛侖茲力提供向心力，由牛頓第二定律可得：，解得 帶電粒子速率越大，軌道半徑越大，當軌跡恰好與邊界NN相切時，粒子恰好不能從邊界NN射出，對應的速率最大。 若粒子帶負電，臨界軌跡如左圖，由幾何知識得：，解得：，對應的速率 若粒子帶正電，臨界軌跡如右圖，由幾何知識得：，解得：，對應的速率 故BD兩項正確。 點睛：本題是帶電粒子在有界磁場中圓周運動問題，畫出軌跡，由幾何知識求半徑是關鍵。要注意電荷的電性不清楚，要考慮正負電荷都有可能，切不可漏解。 11. 如圖(a)所示，—個電阻值為R匝數為n的圓形金屬線圈與阻值為2R的電阻R1連接成閉合回路。線圈的半徑為r1，在線圈中半徑為r2的圓形區(qū)域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場，磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖(b)所示。圖線與橫、縱軸的交點坐標分別為t0和B0，導線的電阻不計。在0至t1時間內，下列說法正確的是 A. R1中電流的方向由a到b通過R1 B. 電流大小為 C. 線圈兩端的電壓大小為 D. 通過電阻R1的電荷量為 【答案】BD 【解析】試題分析：由B-t圖象可知，磁感應強度的變化率為：；根據法拉第電磁感應定律，感應電動勢：；根據閉合電路的歐姆定律，感應電流為：；聯(lián)立以上三式，解得：，根據楞次定律可知通過R1上的電流方向：從b到a，選項A錯誤，B正確；線圈兩端的電壓大小為，選項B錯誤；通過R1的電荷量q=I1t1得：，選項D正確；故選BD． 考點：法拉第電磁感應定律、歐姆定律 【名師點睛】本題是法拉第電磁感應定律、歐姆定律的綜合應用，應用法拉第定律時要注意s是有效面積，并不等于線圈的面積． 12. 如圖所示，空間有一垂直紙面向外的磁感應強度為0.5T的勻強磁場，一質量為0.2kg,且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板的左端無初速放置一質量為0.1kg,電荷q=+0.2C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數為0.5,滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑動摩擦力，現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為0.6N的恒力，g取10m/s2則以下說法中錯誤的是 A. 木板和滑塊一直做加速度為2m/s2勻加速運動 B. 滑塊開始做勻加速運動，然后做加速度減小的加速運動，最后做勻速直線運動 C. 最終木板做加速度為2m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為10m/s的勻速運動 D. 最終木板做加速度為3m/s2的勻速運動，滑塊做速度為10m/s的勻速運動 【答案】AC 【解析】由于動摩擦因數為0.5，靜摩擦力能提供的最大加速度為5m/s2，當0.6N的恒力作用于木板時，系統(tǒng)一起以 的加速度一起運動；當滑塊獲得向左運動的速度以后又產生一個方向向上的洛倫茲力，當洛倫茲力等于重力時滑塊與木板之間的彈力為零，此時Bqv=mg，代入數據解得：v=10m/s，此時摩擦力消失，滑塊做勻速運動，而木板在恒力作用下做勻加速運動， ，故AC錯誤，D正確．由A的分析可知，開始滑塊做勻加速直線運動，滑塊獲得速度后，受到洛倫茲力作用，受到的合外力減小，加速度減小，做加速度減小的加速運動，最后滑塊做勻速直線運動，故B正確；故選：BD. 二、實驗題（本題共2個小題，共15分） 13. 某同學要測量一個由均勻新材料制成的圓柱體的電阻率。步驟如下: (1)游標卡尺測量其長度如圖甲所示，可知其長度為______mm; (2)用螺旋測微器測量其直徑如圖乙所示，可知其直徑為______mm; (3)選用多用電表的電阻“ 1”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數如圖所示，則該電阻的阻值約為_________Ω； (4)為更精確地測量其電阻，可供選擇的器材如下： 電流表A1 (量程300mA.內阻約為2Ω) 電流表A2(量程150mA,內阻約為10Ω); 電壓表V1(量程IV,內阻r=1000Ω); 電壓表V2(量程15V,內阻約為3000Ω); 定值電阻R0=1000Ω 滑動變阻器R2(最大阻值1000Ω); 電源E(電動勢約為3V,內阻r約為1Ω); 開關，導線若干 為了使測量盡量準確，電壓表應選_____。電流表應選_____滑動變阻器應選_____（均填器材代號）根據你選擇的器材，請在答題卡線框內畫出實驗電路圖______； 【答案】 (1). 50.15 (2). 4.700 (3). 22 (4). V1 (5). A2 (6). R1 (7). 【解析】（1）由圖甲所示可知，游標卡尺主尺示數為50mm，游標尺示數為30.05mm=0.15mm，游標卡尺示數為50mm+0.15mm=50.15mm； （2）由圖乙所示可知，螺旋測微器固定刻度示數為4.5mm，游標尺示數為20.00.01mm=0.200mm，螺旋測微器示數為4.5mm+0.200mm=4.700mm； （3）用多用電表的電阻“1”擋，由圖丙所示可知，電阻阻值為221=22Ω； （4）由于電源電壓為4 V，顯然電壓表選V2時不滿足讀數不得小于其量程的的要求，因此只能選V1，而V1讀數又太小，而題目中給了一個定值電阻，將定值電阻與電壓表串聯(lián)，改裝成一個新電壓表，量程為4 V，滿足要求，這樣由于電阻值約22 Ω，因此回路電流最大約120 mA左右，因此電流表選A2，為了測量精確，滑動變阻器采分壓式接法，為了便于調節(jié)，滑動變阻器選用R1，電路圖電流表采用外接法，實驗電路圖如圖。 點睛：應掌握游標卡尺與螺旋測微器的讀數方法．通過估算電路中的最大電流來選擇電流表的量程；若有“測得多組數據”要求或要求電流從零調時，變阻器應用分壓式接法，選擇阻值小的變阻器時方便調節(jié). 14. 某研究性學習小組利用圖中所示電路測量電池組的電動勢E和內阻r，根據實驗數據繪出如圖實乙所示的R-1/I圖線，其中R為電阻箱讀數，I為電流表讀數，由此可以得 到：E=___ V. r=____ Ω。 【答案】 (1). 2.4 (2). 1 【解析】試題分析：根據閉合電路歐姆定律I=，進行數學變形，得到R與的關系式，根據數學知識研究R﹣圖象的斜率和截距的意義，求解電源的電動勢和內阻． 解：根據閉合電路歐姆定律I=， 解得：R=E﹣r， 由數學知識得知，R﹣圖象的斜率等于E，縱軸截距的絕對值等于r， 則由圖得到，電源的電動勢為E==3.0V， 內阻r=1Ω 故答案為：（1）3（2）1． 【點評】物理圖象關鍵要根據物理規(guī)律得到解析式，運用數學知識分析圖象的物理意義．本題采用的是轉換法，本來I﹣R是非線性關系，轉換成R﹣是線性關系，圖象直觀，一目了然． 三、計算題（本題共4個小題，共37分，解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步 驟，只寫出最后答案的不能得分，有數值計算的題，答案中必須明確寫出數值和單位） 15. 如圖所示，R1=14Ω，R2=9Ω，當開關處于位置1時，電流表讀數I1=0.1A;當開關處于位置2時，電流表讀數I2=0.15A,求： (1)電源的電動勢E和內電阻r; (2)開關處于位置1時，電源的效率。 【答案】（1）E=1.5V，r=1Ω（2）93.3% 【解析】本題考查閉合電路歐姆定律，電源的效率等知識。 (1)設電源的電動勢為E、內阻為r，由閉合電路的歐姆定律得： 開關處于1時： 開關處于2時： 代入數據得：， 解得：， (2) 開關處于1時，電源的路端電壓 電源的效率 16. 如圖所示，光滑斜面傾角為370，一帶有正電的小物塊質量為m，電荷量為q， 置于斜面上，當沿水平方向加有如圖所示的勻強電場時，帶電小物塊恰好靜止在斜面上。從某時刻開始，電場強度方向不變，大小變化為原來的1/2.(g取 10m/s2, sin370= 0.6, cos370= 0.8 )求： (1)原來的電場強度大??； (2)沿斜而下滑距離為L時，物塊的速度大??； (3)沿斜而下滑距離為L的過程中，物塊電勢能的變化量。 【答案】 【解析】本題考查帶電粒子在電場中的平衡、加速、電場力做功與電勢能變化間關系等知識。 （1）平衡時，物塊受重力mg、電場力qE、斜面的支持力N的作用，如圖所示 有：，解得 (2) 電場強度方向不變，大小變化為原來的1/2，將滑塊受力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，如圖： 沿斜面方向有：，解得： 物塊沿斜面做勻加速直線運動，初速度為0，加速度為a，位移為L 由得： (3) 物塊沿斜面下滑距離為L的過程中，電場力做功 物塊電勢能增加 17. 如圖所示，兩根平行的光滑金屬導軌水平放置在豎直向下的勻強磁場中，導軌的左端串接—個電阻R,在導軌上有一個質量為m的金屬棒MN，它的電阻為r，與導軌接觸良好，導軌的電阻忽略不計。金屬棒MN在水平向右的恒力作用下由靜止開始向右運動的過程中，恒力做功的最大功率為P，金屬棒MN的最大加速度為a，求： (1)金屬棒MN的最大速度； (2)當金屬棒的加速度是a/3時，電阻R上的電熱功率。 【答案】 【解析】本題考查單個導體棒在磁場中切割磁感線對應的電磁感應問題。 （1）開始時，金屬棒MN中沒有感應電流，不受安培力，由牛頓第二定律得：恒力 當金屬棒MN勻速運動時速度最大，設為vm，由得 （2）當金屬棒速度最大時， 根據閉合電路歐姆定律有 恒力做功的功率 當金屬棒的加速度是a/3時，根據牛頓第二定律有： 根據閉合電路歐姆定律有 電阻R上的電熱功率，解得 18. 如圖所示，一帶電微粒質量為m=2.010-11kg、電荷量q=+l.0 10-5C，從靜止開始經電壓為U1=100V的電場加速后，水平進人兩平行金屬板間的偏轉電場中，微粒射出電場時的偏轉角θ=60，并接著沿半徑方向進入一個垂直紙面向外的圓形勻強磁場區(qū)域，微粒射出磁場時的偏轉角也為θ=60。已知偏轉電場中金屬板長L=2cm,圓形勻強磁場的半徑R=10cm,微粒重力忽略不計。求： (1)帶電微粒經U1=100V的電場加速后的速率; (2)兩金屬板間偏轉電場的電場強度E; (3)勻強磁場的磁感應強度的大小。 【答案】 【解析】（1）帶電微粒經加速電場加速后速度為v1，根據動能定理：qU1= 得：v1==1.0104m/s （2）帶電微粒在偏轉電場中只受電場力作用，做類平拋運動．在水平方向微粒做勻速直線運動． 水平方向：v1= 帶電微粒在豎直方向做勻加速直線運動，加速度為a，出電場時豎直方向速度為v2 豎直方向： v2=at 由幾何關系：tanθ=，聯(lián)立得 tanθ= 由題θ=60 解得：E=10000V/m． （3）設帶電粒子進磁場時的速度大小為v，則：=2104m/s 由粒子運動的對稱性可知，入射速度方向過磁場區(qū)域圓心，則出射速度反向延長線過磁場區(qū)域圓心，粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示， 則軌跡半徑為：r=Rtan60=0.3m 由：qvB=m 得：B==0.13T