吉林省长春市十一高中、白城一中2016-2017学年高二上学期期末考试联考试卷物理

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长春十一高 白城一中 2016-2017学年上学期期末联合考试

高二物理试卷

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在1～8题给出的四个选项中只有一

项符合题目要求；在9～12题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

1．风力发电机为一种新能源产品，广泛应用于分散住户．若风力发电机的矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，当线圈通过中性面（线圈平面与磁场垂直）时，下列说法正确的是( )

A ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大

B ．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大

C ．穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零

D ．穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零

2．如图1所示，电源的电动势为E ，内阻r 不能忽略．A 、B 是两个相同的小灯泡，L 是一个自感系数相当大的线圈．关于这个电路的以下说法正确的是( )

A ．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

B ．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B 灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定

C ．开关由闭合到断开瞬间，A 灯闪亮一下再熄灭

D ．开关由闭合到断开瞬间，电流自左向右通过A 灯

3．如图2所示，将闭合导线框从图示位置匀速拉出匀强磁场．若第一次用0.3s 时间拉出，克服安培力所做的功为W 1，通过导线截面的电荷量为q 1；第二次用0.9s 时间拉出，克服安培力所做的功为W 2，通过导线截面的电荷量为q 2,则( )

A ．W 1<W 2，q 1<q 2

B ．W 1<W 2，q 1=q 2

C ．W 1>W 2，q 1>q 2

D ．W 1>W 2，q 1=q 2

4．如图3所示，三个灯泡是相同的，而且耐压足够，电源内阻忽略．当单刀双掷开关S 接A 稳定时，三个灯亮度相同，那么S 接B 稳定时( )

A ．三个灯亮度相同

B ．只有丙灯不亮，乙灯最亮

C ．甲灯和乙灯亮度相同，丙灯不亮

D ．甲灯最亮，丙灯不亮

图1 图2 图3

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5．如图4所示，一理想变压器的原线圈匝数n 1＝1000匝，副线圈匝数n 2＝200匝，交流电源的电动势e ＝311sin100πt V(不考虑其内阻)，电阻R =88Ω，电

压表和电流表对电路的影响可忽略不计，则( )

A ．电压表的示数为62.2 V

B ．电流表的示数为2.5 A

C ．变压器的输入电功率为22 W

D ．通过R 的电流最大值为0.5 A

6．如图5所示，平行金属导轨竖直放置，仅在虚线MN 下面的空间存在着

匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，导轨上端跨接一定值电阻R ，质量

为m 、电阻r 的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动，导

轨的电阻不计，将金属棒从图示位置由静止释放，则进入磁场后( )

A ．a 点的电势高于b 点的电势

B ．金属棒刚进入磁场过程中可能做匀减速运动

C ．金属棒受到的最大安培力大小为mg

D ．金属棒中产生的电热小于金属棒机械能的减少量

7．如图6-1所示，甲是一个带正电的小物块，乙是一个不带

电的足够长的绝缘板，甲、乙叠放在一起置于光滑的水平

地板上，地板上方有水平方向的匀强磁场．现用水平恒力

F 拉乙使之开始运动，观察到甲、乙间发生了相对滑动，

则在观察较长时间内，在图6-2中能较准确反映二者运动情况的v-t 图像是( )

8．如图7-1，一正三角形导线框ABC （高度为a ）从图示位置沿x 轴正向匀速穿过两匀强磁场区域．两磁场区域磁感应强度大小均为B 、方向相反、垂直于平面、宽度均为a ．图7-2反映感应电流i 与线框移动距离x 的关系，以逆时针方向为电流的正方向，其中正确的是( )

9．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是(

) 图5 图

6-1 图6-2 图7-1 图

7-2 图4

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A ．库仑最早引入了电场概念，并提出用电场线表示电场

B ．丹麦物理学家奥斯特首先发现电流可以使周围的小磁针发生偏转

C ．法拉第发现了电磁感应现象，并发明了世界上第一台发电机

D ．安培发现了电流的热效应，定量得出了电能和热能之间的转换关系

10．如图，圆环形导体线圈a 平放在水平桌面上，在a 的正上方固定一竖直螺线管b ，二者轴线重合，螺线管与电源和滑动变阻器连接成如图所示的电路．若将滑动变阻器的滑片P 向下滑动，下列表述正确的是( )

A ．线圈a 中将产生俯视顺时针方向的感应电流

B ．穿过线圈a 的磁通量变小

C ．线圈a 有缩小的趋势

D ．线圈a 对水平桌面的压力F N 将增大

11．据悉长白快速铁路项目将于2017年5月竣工，项目建成后长春至白城的运行时长将压缩

在2小时以内．电力机车供电系统如图9所示，发电厂利用升压变压器将低压交流电升至110kV ，牵引变电所利用降压变压器将电力系统输送来的高压交流电变换为27.5kV ，升压变压器和降压变压器均为理想变压器，发电厂的输出电压不变，输电线的电阻不能忽略．若机车功率的增大，则( )

A ．升压变压器的输出电压增大

B ．降压变压器的输出电压增大

C ．输电线上损耗的功率增大

D ．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大

12．1932年，劳伦斯和利文斯设计出了回旋加速器．回旋加速器的工作原理如图10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以忽略不计．磁感应强度为B 的匀强磁场与盒面垂直.A 处粒子源产生的粒子，质量为m 、电荷量为+q ，在加速器中被加速，加速电压为U ．实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制.若某一加速器磁感应强度和加速电场频率的最大值分别为B m 、f m ，加速过程中不考虑相对论效应和重力作用，则( )

A ．粒子第2次和第1次经过两D 形盒间狭缝后轨道半径之比2：1

B ．粒子从静止开始加速到出口处所需的时间U BR 22π

C ．如果f m ＜m

qB m 2π，粒子能获得的最大动能为2222m f R m π D ．如果f m ＞m qB m 2π，粒子能获得的最大动能为2222m f R m π

二、实验题（本题共2小题，共14分）

13．（6分）图11所示的天平可用来测定磁感应强度B ．在天平的右端图8 图9

图10

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挂有一个用一根较粗导线制成的矩形线框，底边cd 长l =20cm ，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直．设磁场方向垂直于纸面向里，当线框中通入电流I =500mA 时，两盘均不放砝码，天平平衡．若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平左盘加质量m =8.2g 砝码天平才能平衡．取g =10m/s 2，则：

（1）cd 边的电流在改变方向之后的方向为 （填“向左”或“向右”）

（2）计算磁感应强度大小的表达式为B = （用题中所给的物理量的字母表

示）；磁感应强度B 的大小为_________ T ．(结果)

14．（8分）某同学用伏安法测量“水果电池”的电动势和内电阻：将一铜片和一锌片分别插入

一只苹果内，就构成了简单的“水果电池”，两只“苹果电池”串联后其电动势应1.4V 以上，可是这种电池并不能点亮额定电压为1.3V 、额定电流为0.3A 的小灯泡，原因可能是流过小灯泡的电流太小了，经实验测得还不足3mA ．现有如下器材：

A ．滑动变阻器(0~20Ω)

B ．滑动变阻器(0~1700Ω)

C ．电压表量程为2V ，内阻约为1kΩ

D ．电流表量程3mA ，内阻约为20Ω

E ．开关、导线等

(1) 在实验中应用最佳实验电路图，根据电压表的示数U 与电流表的示数I 的值，经描点

连线得到U -I 图象如图12所示，根据图中所给数据可知两只“苹果电池”串联后的电动势为E = V ，串联后的内电阻r = Ω．

(2) 本实验中应该选用的滑动变阻器是：____（填“A”或“B”）．

(3) 为了减小电表内阻引起的系统误差，请设计最佳实验电路图，在方框中将电路图补画完整．

图11

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三、计算题（本题共4小题，共38分）

15.（7分）如图13甲所示，一个圆形线圈的匝数n ＝1000匝，线圈面积S ＝0.02m 2，线圈的

电阻r =1Ω，线圈外接一个阻值R ＝4Ω的电阻，把线圈放入一方向垂直线圈平面向里的匀强磁场中，磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示．求

（1）线圈产生的感应电动势的大小E ；

（2）电阻R 消耗的功率P ．

16．（9分）如图14所示，一矩形区域abcd 内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B 的

匀强磁场，在ad 边中点O 以某一初速度，垂直磁场向里射入一带正电的粒子．已知粒子质量为m ，电量为q ，ad 边长为L ，ab 边足够长，粒子重力不计．

（1）若粒子垂直ad 边射入恰好能从a 点离开磁场，求初速度v 1；

（2）若此正粒子方向如图与ad 边夹角为θ = 30°射入磁场（v 2大小未知），恰好在磁场内

经过下边界cd 边缘，最终从ab 边上某点射出磁场，求这种情况下粒子在磁场中运动的时间t ．

图13 图14

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17．(10分)如图15，MN、PQ为足够长的平行金属导轨，间距L=0.5m，导轨平面与水平面间夹角θ=370，N、Q间连接一个电阻R=5Ω，匀强磁场垂直于导轨平面向上，磁感应强度B=1T．将一根质量m=0.05kg的金属棒放在导轨的ab位置，金属棒及导轨的电阻不计．现由静止释放金属棒，金属棒沿导轨向下运动过程中始终与导轨垂直，且与导轨接触良好．已知金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，当金属棒滑行至cd处时，其速度大小开始保持不变，位置cd与ab之间的距离s=2m．已知g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8．求：

(1)金属棒沿导轨下滑过程中电阻R中电流的方向；

(2)金属棒达到cd处速度v的大小；

(3)金属棒由位置ab运动到cd的过程中，电阻R产生的热量Q．

图15

18．（12分）如图16所示的环状轨道处于竖直面内，它由半径分别为R和2R的两个半圆轨道、半径为R的两个四分之一圆轨道和两根长度分别为2R和4R的直轨道平滑连接而成．以水平线MN和PQ为界，空间分为三个区域，区域I和区域Ⅲ有磁感应强度为B的水平向里的匀强磁场，区域I和Ⅱ有竖直向上的匀强电场．一质量为m、电荷量为+q的带电小环穿在轨道内，它与两根直轨道间的动摩擦因数为μ（0<μ<1），而轨道的圆弧形部分均光滑．在电场中靠近C点的地方将小环无初速释放，设小环电量保持不变（已知区域I和II的匀强电场强大小为2mg

E

=，重力加速度为g）．求：

q

（1）小环在第一次通过轨道最高点A时的速度v A的大小；

（2）小环在第一次通过轨道最高点A时受到轨道的压力N的大小；

（3）若从C点释放小环的同时，在区域II再另加一垂直于轨道平面向里的水平匀强电场，其场强大小为mg

'=，讨论小环在两根直轨道上通过的总路程多大？

E

q

长春十一高白城一中2016-2017学年上学期期末联合考试

高二物理试卷答案及评分标准命题人：张学金

一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．1～8题单选；9～12多选，全部选对的

图16

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得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）

二、实验题（共14分） 13．(1)向左 ··········································· (2分)

(2)

IL

mg

2 ·········································· (2分) (3)0.41 ············································ (2分) 14．(1) 1.50 ··········································· (2分)

500 ············································ (2分) (2) B············································· (2分) (3) 右图 ·········································· (2分) 三、计算题（共38分） 15．（7分）

(1)由图可知：05.0=∆∆t

B T/s ······························································· (1分)

由法拉第电磁感应定律可知产生的感应电动势为E ＝nS ΔB

Δt ···················· (2分)

解得：E ＝1V ·············································································· (1分) (2)回路中电流I ＝E R ＋r ····································································· (1分)

电阻R 消耗的功率为P ＝I 2R ··························································· (1分) 解得：P ＝0.16 W ········································································· (1分)

16．（9分）

(1)若从a 处穿出，由几何关系可知4

1L R = ············································ (1分)

根据牛顿第二定律1

2

1R mv qvB = ························································ (2分)

得：m

qBL

v 41= ············································································· (1分) (2)由v R T π2=

得qB

m

T π2= ······························································· (2分) 圆弧与cd 边相切，由几何关系R 2－R 2sin θ =2L ··································· (1分)

得：R 2=L ，可知圆心在ab 上，圆心φ=1500 ······································· (1分) 在磁场中运动的时间 qB

m T t 65125π== ·····················

·························· (1分)

17．（10分）

（1）N →Q ······················································································· (2分) （2）当金属棒滑行至cd 处时，由平衡条件：

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mg sin θ=μmg cos θ+BIL ··································································· (2分) 又I =R BLv ················································································ (2分) 解得：v=2m/s ············································································· (1分)

(3) 金属棒由位置ab 运动到cd 的过程中由能量守恒

Q mgs mv mgs +⋅+=⋅θμθcos 2

1sin 2 ··········································· (2分) 得Q =0.1J ··················································································· (1分)

18．（12分）

(1) 从C 到A ，洛伦兹力不做功，小环对轨道无压力，也就不受轨道的摩擦

力，由动能定理，有：

2A 2

155mv R mg R qE =⋅-⋅ ·························································· (2分) 可得：gR v A 10= ··································································· (1分)

(2) 过A 点时对小环，由牛顿第二定律，有：

R

v m qE B qv mg F A A N 2=--+ ····················································· (2分) 解得

gR qB mg F N 1011+= ······················································ (1分)

(3)由于0<μ<1，小环必能通过A 点，以后有三种可能：

①可能第一次过了A 点后，恰好停在K 点。 ······································· (1分) 在直轨道上通过的总路程为： R s 4=总 ········································· (1分) ②可能在水平线PQ 上方的轨道上往复若干次后，最后一次从A 点下来恰好停在K 点对整个运动过程，由动能定理：

033='-⋅-⋅总s E q R mg R qE μ ··················································· (1分) 得：s 总=μR

3 ············································································· (1分)

③还可能最终在D 或D '点速度为零（即在D 与D '点之间往复运动）。由动能定理：044='-⋅-⋅总s E q R mg R qE μ ··································· (1分) 解得：

s 总=

μR 4 ········································································· (1分)

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