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～第二學期高二年級期中考試
物 理
本試卷共4頁，全卷滿分100分，考試時間90分鐘。
考生注意：
1．答卷前，考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。
2．回答選擇題時，選出每小題答案后，用鉛筆把答題卡上對應題目的答案標號涂黑。如需改動，用橡皮擦干凈后，再選涂其它答案標號?；卮鸱沁x擇題時，將答案寫在答題卡上。寫在本試卷上無效。
3．考試結束后，將本試卷和答題卡一并交回。
一、選擇題：本題共12小題，每小題4分，共48分。在每小題給出的四個選項中，第1～8題只有一項符合題目要求，第9～12題有多項符合題目要求。全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。
1. 如圖所示，下列圖中從圖示位置開始計時，面積為的單匝線圈均繞其對稱軸或中心軸在磁感應強度為的勻強磁場中以角速度勻速轉(zhuǎn)動，能產(chǎn)生正弦交變電動勢的是（　?。?br /> A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【詳解】AD．由圖中可知，線圈轉(zhuǎn)動時磁通量始終等于零，線圈不會產(chǎn)生感應電動勢，AD錯誤；
B．由圖中可知，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸從中性面開始勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生了正弦式的交變電動勢為

B正確；
C．由圖中可知，線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸從垂直于中性面位置開始勻速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生了正弦式的交變電動勢為

C錯誤。
故選B。
2. 如圖所示，無限長直導線M、N均通有大小為I的恒定電流，其中M在紙面內(nèi)水平放置，電流方向水平向右，N垂直于紙面放置，電流方向垂直紙面向里，兩導線在紙面連線的中點A處產(chǎn)生的磁感應強度大小均為B。則A點的磁感應強度大小為(　　)

A. 0 B. B C. D. 2B
【答案】C
【解析】
【詳解】根據(jù)安培定則判斷得知，通電導線M在A處產(chǎn)生的磁場方向垂直于紙面向上，N在A處產(chǎn)生的磁場的沿紙面方向向左，由于兩個磁場的方向相互垂直，所以合磁場

故選C。
3. 圖示電路中，燈泡L1和L2完全相同，線圈L的自感系數(shù)很大，直流電阻忽略不計，下列說法正確的是（　?。?br />
A. 閉合開關S時，燈泡L1、L2同時亮
B. 閉合開關S時，燈泡L2先亮，燈泡L1后亮
C. 斷開開關S時，燈泡L2立刻熄滅，燈泡L1過一會兒熄滅
D 斷開開關S時，燈泡L1立刻熄滅，燈泡L2過一會兒熄滅
【答案】B
【解析】
【詳解】AB．當開關S閉合時，燈L2立即發(fā)光。通過線圈L的電流增大，穿過線圈的磁通量增大，產(chǎn)生自感電動勢，根據(jù)楞次定律線圈產(chǎn)生的感應電動勢與原來電流方向相反，阻礙電流的增大，所以電路的電流只能逐漸增大，L1逐漸亮起來。所以L2先亮，L1后亮，A錯誤B正確；
CD．斷開開關S時，線圈產(chǎn)生自感電動勢，相當于電源，與兩燈構成閉合回路，根據(jù)楞次定律線圈產(chǎn)生的感應電動勢與原來電流方向相同，通過回路中的電流只能慢慢減小，因此兩燈都過一會兒熄滅，CD錯誤。
故選B。
4. 如圖1所示，絕緣水平面上導體環(huán)甲、乙同心放置，導體環(huán)丙位于乙的右側(cè)，乙中通有逆時針方向的電流且電流值按如圖2所示的規(guī)律變化，下列說法正確的是（　?。?br />
A. 甲中感應電流方向順時針，有收縮趨勢
B. 甲中感應電流方向為逆時針，有擴張趨勢
C. 丙中感應電流方向為順時針，有收縮趨勢
D. 丙中感應電流方向為逆時針，有擴張趨勢
【答案】B
【解析】
【詳解】AB．根據(jù)右手定則可知，乙環(huán)在甲環(huán)中產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向外，且磁感應強度不斷減弱，根據(jù)楞次定律可知甲中感應電流方向為逆時針，有擴張趨勢，故A錯誤，B正確；
CD．乙環(huán)在丙環(huán)中產(chǎn)生的磁場方向為垂直紙面向里，且磁感應強度不斷減弱，根據(jù)楞次定律可知丙中感應電流方向為順時針，有擴張的趨勢，故CD錯誤。
故選B。
5. 如圖所示的交流電，在0-T內(nèi)為正弦規(guī)律變化，則該交流電壓的有效值為（　?。?br />
A. 10V B. 5V C. D.
【答案】C
【解析】
【詳解】取一個周期進行分段，在前是正弦式電流，則電壓的有效值等于，后是恒定電流，則有效值等于5V，所以根據(jù)有效值定義，可得

解得

故選C。
6. 如圖所示，在磁感應強度為B的勻強磁場中，有半徑為r的光滑半圓形導體框，OC為一能繞O在框架上滑動的導體棒，Ob之間連一個電阻R，導體框架與導體棒電阻均不計，若要使OC能以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則外力做功的功率是（ ）

A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【詳解】因為OC是勻速轉(zhuǎn)動的，根據(jù)能量守恒定律可得

又因為

聯(lián)立解得

故選C。
7. 如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為、，定值電阻R=27.5Ω，理想電流表的示數(shù)為0.5A，a、b兩端接正弦交流電源。下列判斷正確的是（　?。?br />
A.
B. 理想電壓表V的示數(shù)
C. 理想電流表的示數(shù)
D. 定值電阻R中電流變化的頻率為100Hz
【答案】C
【解析】
【詳解】ABC．根據(jù)題意可知交流電的最大值為

則理想電壓表示數(shù)等于交流電有效值，為

理想變壓器兩端功率相等，所以有

解得

由變壓器的電流關系

可得

故A、B錯誤，C正確；
D．定值電阻R中電流變化的頻率為

故D錯誤。
故選C。
8. 如圖所示，圖線a是線圈在勻強磁場中勻速轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生正弦式電流的圖像，當調(diào)整線圈轉(zhuǎn)速后，所產(chǎn)生正弦式電流的圖像如圖線b所示，以下關于這兩個正弦式電流的說法正確的是（　?。?br />
A. a和b的轉(zhuǎn)速之比為
B. 兩種情況在0.3s時通過線圈的磁通量相同
C. a和b在相等時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比為
D. a和b的有效值之比為
【答案】D
【解析】
【詳解】A．由圖可知，周期


則線圈先后兩次轉(zhuǎn)速之比

故A錯誤；
B．在0.3s時感應電流最大，線圈垂直于中性面，在0.3s時感應電流為零，平行于中性面，a在0.3s時通過線圈的磁通量為0，b在0.3s時通過線圈的磁通量不為0，故B錯誤；
CD．電流的最大值

則

則電流有效值之比

根據(jù)焦耳定律可知

則相同時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱之比為電流平方之比，為，故C錯誤，D正確。
故選D。
9. 傳感器是一種采集信息的重要器件，如圖所示，是一種測定壓力的電容式傳感器，當待測壓力F作用在可動膜片電極上時，可使膜片產(chǎn)生形變，引起電容的變化，將電容器、靈敏電流表和電源串接成閉合電路，則（　?。?br />
A. 當電容減小時，可知壓力F向上 B. 當電容增大時，可知壓力F向上
C. 若電流計有讀數(shù)，則壓力發(fā)生變化 D. 若電流計有讀數(shù)，則壓力不發(fā)生變化
【答案】BC
【解析】
【詳解】AB．當F向上壓膜片電極時，膜片電極向上彎曲，使電容器兩極之間距離減小，則電容會增大，A錯誤，B正確；
CD．當壓力發(fā)生變化時，電容器的電容會發(fā)生變化，電容器會不斷地充放電，所以電流計會有示數(shù)；當壓力不變時，因電壓恒定，電容器帶電量不會發(fā)生變化，電流計沒有示數(shù)，C正確，D錯誤。
故選BC。
10. 如圖所示，閉合線圈上方有一豎直放置的條形磁鐵，磁鐵的N極朝下，當磁鐵向下運動時（但未插入線圈內(nèi)部），下列判斷正確的是（　?。?br />
A. 磁鐵與線圈相互排斥
B. 磁鐵與線圈相互吸引
C. 通過R的感應電流方向為從a到b
D. 通過R的感應電流方向為從b到a
【答案】AC
【解析】
【詳解】AB．由“來拒去留”可知，磁鐵靠近線圈，則磁鐵與線圈相互排斥，故A正確，B錯誤；
CD．由圖可知，當磁鐵豎直向下運動時，穿過線圈的磁場方向向下增大，由楞次定律可知感應電流的磁場應向上，則由右手螺旋定則可知電流方向從a經(jīng)過R到b，故C正確，D錯誤。
故選AC。
11. 1922 年英國物理學家阿斯頓因質(zhì)譜儀的發(fā)明、同位素的研究榮獲了諾貝爾化學獎。若一束粒子由左端射入質(zhì)譜儀后的運動軌跡如圖所示，則下列說法中正確的是（　?。?br />
A. 該束帶電粒子帶正電
B. 速度選擇器的P1極板帶正電
C. 能通過狹縫S0帶電粒子的速率等于
D. 在B2磁場中運動半徑越大的粒子，比荷越大
【答案】AB
【解析】
【詳解】A．根據(jù)粒子圓周運動軌跡，結合左手定則可以判斷粒子帶正電，A正確；
B．在速度選擇器中，粒子做勻速直線運動，合力為0，粒子帶正電，則洛倫茲力向上，電場力必向下，即上板P1帶正電，B正確；
C．帶電粒子在復合場中做直線運動，電場力與洛倫茲力平衡

則

C錯誤；
D．進入磁場中的粒子速度大小是一定的，根據(jù)

得

知在B2磁場中運動半徑越大，比荷越小。D錯誤。
故選AB。
12. 如圖所示，邊長為、電阻為的正方形導線框沿軸正方向運動。在外力作用下以速度勻速穿過三個寬度均為的勻強磁場區(qū)域Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，已知三個區(qū)域中磁場的磁感應強度大小均為，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(qū)域中的磁場方向分別為垂直紙面向里、向外和向里。若以磁感線垂直紙面向里時穿過線框的磁通量為正，產(chǎn)生的電流沿順時針方向的電動勢為正，外力向右為正，從線框剛進入磁場時開始計時，則下列反映線框中的磁通量、感應電動勢、外力和線框的電功率隨時間變化的圖象正確的是（　?。?。

A. B.
C D.
【答案】BC
【解析】
【分析】
【詳解】在線框進入磁場區(qū)域Ⅰ的過程中，穿過線框的磁通量

所以在時間內(nèi)，磁通量隨時間均勻增加，由

可知在時間內(nèi)電動勢為定值，電流方向為逆時針，所以電動勢為負值，因感應電流

故

在此段時間內(nèi)也為定值，且方向向右，故為正，功率

同樣為定值。
同理，在時間內(nèi)，先逐漸減小到零再反向增大，電動勢、電流為正值且均變成原來的兩倍，外力、功率變?yōu)樵瓉淼乃谋丁?br /> 在時間內(nèi)，從負的最大逐漸減小到零再變?yōu)檎淖畲?，電動勢為負值且是時間內(nèi)電動勢的兩倍，外力和功率仍與時間內(nèi)大小相同。
在時間內(nèi)，磁通量逐漸減小，外力、功率與時間內(nèi)大小相同，電動勢與時間內(nèi)大小相同但方向相反。
故選BC。
二、非選擇題：共52分。
13. 某同學要測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率，步驟如下：

（1）用游標為20分度的卡尺測量其長度如圖，由圖可知其長度為____cm；
（2）用螺旋測微器測量其直徑如圖，由圖可知其直徑為______mm；

（3）用多用電表的電阻“×10”擋，按正確的操作步驟測此圓柱體的電阻，表盤的示數(shù)如圖，則該電阻的阻值約為_____Ω。
【答案】 ①. ②. ③.
【解析】
【詳解】(1)[1]游標卡尺的讀數(shù)為

(2)[2]螺旋測微器的讀數(shù)為

(3)[3]歐姆表的讀數(shù)為

14. 小明利用熱敏電阻設計了一個“過熱自動報警電路”，如圖甲所示（虛線框內(nèi)的連接沒有畫出）。將熱敏電阻R安裝在需要探測溫度的地方，當環(huán)境溫度正常時，繼電器的上觸點接觸，下觸點分離，指示燈亮；當環(huán)境溫度超過某一值時，繼電器的下觸點接觸，上觸點分離，警鈴響。圖甲中繼電器的供電電壓，繼電器線圈用漆包線繞成，其電阻。當線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響。圖乙是熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖像。

（1）由圖乙可知，當環(huán)境溫度為40℃時，熱敏電阻阻值為___________。
（2）由圖乙可知，當環(huán)境溫度升高時，熱敏電阻阻值將___________，繼電器的磁性將___________（均選填“增大”、“減小”或“不變”）。
（3）圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱___________相連。（均選填“A”或“B”）。
（4）請計算說明，環(huán)境溫度在___________范圍內(nèi)時，警鈴報警。
【答案】 ①. 70 ②. 減小 ③. 增大 ④. B ⑤. 大于等于80℃
【解析】
【詳解】（1）[1]由圖乙可知，當環(huán)境溫度為40℃時，熱敏電阻阻值為。
（2）[2][3]由圖乙可知，當環(huán)境溫度升高時，熱敏電阻阻值將減小，則繼電器電流增大，磁性增大。
（3）[4]由于繼電器的下觸點接觸，上觸點分離，警鈴響。所以圖甲中警鈴的接線柱C應與接線柱B相連。
（4）[5]當線圈中的電流大于等于50mA時，繼電器的銜鐵將被吸合，警鈴響。根據(jù)歐姆定律

得

此時溫度為80℃，則環(huán)境溫度大于等于80℃時，警鈴報警。
15. 如圖甲所示，n=100匝的閉合圓形線圈固定，且有一半位于磁場中，其半徑r=20cm。電阻R=10Ω，磁感應強度隨時間變化如圖乙所示，（π=3.1，結果保留兩位有效數(shù)字），求：
（1）線圈中的電流大??；
（2）線圈在2s時受到的安培力大小。

【答案】（1）0.062A；（2）0.50N
【解析】
【詳解】（1）回路中的感應電動勢

因此回路的電流大小

（2）2s時磁感強度的大小為0.2T，因此線圈所受安培力的大小

16. 如圖所示，某小型水電站發(fā)電機的輸出功率P=100kW，發(fā)電機的電壓U1=250V，經(jīng)變壓器升壓后向遠處輸電，輸電線總電阻R線=8Ω，在用戶端用降壓變壓器把電壓降為U4=220V。已知輸電線上損失的功率P線=5kW，假設兩個變壓器均是理想變壓器，求：
（1）輸電線上的電流I線；
（2）降壓變壓器的匝數(shù)比n3︰n4。

【答案】（1）25A；（2）
【解析】
【分析】
【詳解】（1）輸電線上損失功率5kW，由

可得

（2）降壓變壓器原副線圈得到的功率為

降壓變壓器副線圈電流

根據(jù)理想變壓器電流與線圈匝數(shù)成反比關系，可得

17. 如圖所示，在第Ⅰ象限內(nèi)存在垂直紙面向外的勻強磁場，在第Ⅱ象限內(nèi)有水平向右的勻強電場。在該平面有一個質(zhì)量為、電荷量為的粒子以垂直軸的初速度，從軸上的點進入勻強電場，恰好與軸成角從點射出電場，再經(jīng)過一段時間恰好垂直于軸飛出，已知之間的距離為。（不計粒子重力）求：
（1）軸上點坐標；
（2）勻強磁場的磁感應強度大小。
（3）粒子在勻強磁場運動的時間。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）根據(jù)題意可知，粒子在第Ⅱ象限內(nèi)做類平拋運動，垂直電場方向上有

沿電場方向，做勻加速直線運動，設加速度為，則有

恰好與軸成角從點射出電場，則有

聯(lián)立解得

則軸上點坐標為。
（2）根據(jù)題意，畫出粒子的運動軌跡，如圖所示

由幾何關系可知，粒子進入磁場時的速度為


由牛頓第二定律有

解得

（3）根據(jù)題意，由幾何關系可知，粒子在磁場中運動的弧長為

則粒子的運動時間為

18. 如圖所示，兩根足夠長的平行金屬導軌固定在傾角θ=37°的斜面上，兩導軌垂直于斜面與水平面的交線ef，間距L=0.6m，導軌電阻不計。導軌所在空間被分成區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為虛線MN。虛線MN與兩導軌垂直，區(qū)域Ⅰ中的勻強磁場方向豎直向下，區(qū)域Ⅱ中的勻強磁場方向豎直向上，兩磁場的磁感應強度大小均為B=1T。在區(qū)域Ⅰ中，將質(zhì)量m1=0.21kg、電阻R1=0.1Ω的金屬棒ab放在導軌上，金屬棒ab剛好不下滑。然后，在區(qū)域Ⅱ中將質(zhì)量m2=0.4kg、電阻R2=0.1Ω的光滑金屬棒cd置于導軌上使其由靜止開始下滑。金屬棒cd在滑動過程中始終處于區(qū)域Ⅱ的磁場中，兩金屬棒長度均為L且始終與導軌垂直且與導軌保持良好接觸。（最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，取，sin37°=0.6，cos37°=0.8）
（1）求金屬棒ab剛要向上滑動時，金屬棒cd的速度大小v；
（2）從金屬棒cd開始下滑到金屬棒ab剛要向上滑動的過程中，金屬棒cd滑動的距離x=3.5m，求此過程中金屬棒ab上產(chǎn)生的熱量Q；
（3）求金屬棒cd滑動距離3.5m的過程中流過金屬棒ab某一橫截面的電荷量q。

【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【詳解】（1）開始時，金屬棒ab剛好不下滑，故受力平衡

得

當金屬棒ab剛要向上滑動時，ab棒受力分析如圖

由受力平衡


代入解得

又由，解得此時金屬棒中的感應電流為

此時金屬棒cd的感應電動勢為

再由閉合電路歐姆定律

解得此時金屬棒cd的速度為

（2）設此運動過程中電路產(chǎn)生的總熱量為，由能量守恒定律

金屬棒ab上產(chǎn)生的熱量Q與的關系有

所以

（3）此運動過程的平均感應電動勢為

則平均感應電流

則流過金屬棒ab某一橫截面的電荷量q為

聯(lián)立解得


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