黄冈市2012年秋季高二期末考试物理试题


黄冈市 2012 年秋季高二年级期末考试 物理试题
黄冈市教育科学研究院命制 考生注意: 2013 年元月 18 日 13∶30~15∶00

1.本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题) ,总分 100 分,考试时间 90 分钟. 2.请将Ⅰ卷答案填写在Ⅱ卷“选择题答题卡”中,考试结束时只交第Ⅱ卷.

第Ⅰ卷 (选择题 共 40 分)
一、本题包括 10 小题.每小题 4 分,共 40 分。每小题给出的四个选项中,有的只有一个选 项正确, 有的有多个选项正确, 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.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献,下列表述正确的是 A.奥斯特通过实验研究,发现电流周围存在磁场 B.麦克斯韦通过实验研究,发现磁铁和电流的磁场都是分子电流产生的 C.法拉第通过实验研究,发现利用变化的磁场可以产生电流 D.安培认为,磁场变化时会在空间中激发产生电场 2.如图所示,电路中三只电流表均为理想电流表,滑动变阻器 R1 和定值电阻 R2 并联,电 源内阻不能忽略。现将滑动变阻器的滑片向右移动到另一位置,发现电流表 A0 的示数减小 了 0.30A,则电流表 A1 和 A2 的示数变化可能是 R1 A1 A.A1 减小 0.50A,A2 增大 0.20A A2 B.A1 减小 0.10A,A2 减小 0.20A R2 A0 C.A1 增大 0.50A,A2 减小 0.20A S D.A1 增大 0.20A,A2 减小 0.50A 3.随着信息技术的发展,我们可以用磁传感器把磁感应强度变成电信号,通过计算机对磁 场进行研究。 图中磁传感器探头对磁场很敏感, 输出 的电信号从右端经过电缆和接口装置进入计算机。 现 磁传感器 用磁传感器探测通电螺线管轴线上的磁感应强度, 将 探头从螺线管右端沿轴线向左端移动时, 测得磁感应 强度 B 的大小随位置 x 的变化关系, 下面最符合实际 接电源 情况的图是( )
B B B B

O

x

O

x

O

x

O

x

A

B

C

D

4.如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的 M、N 两点,且与纸面垂直,导线中通有大 小相等、方向相同的电流。a、O、b 在 M、N 的连线上,c、d 位于 MN 的中垂线上,O 为 ab 和 cd 的中点。关于以上几点处的磁感应强度,下列说 c 法正确的是 A.O 点处的磁感应强度为零 a O b B.a、b 两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 M N C.c、d 两点处的磁感应强度大小相等,方向相同 d D.a、b、c、d 四点处磁感应强度至少有两点方向相同

5.我国第一艘航母“辽宁舰”交接入列后,歼—15 飞机顺利完成了起降飞行训练,图为一 架歼—15 飞机刚着舰时的情景。已知该飞机机身长为 l,机翼两端点 C、D 的距离为 d,某 次在我国近海海域训练中飞机降落时的速度沿水平方向,大小为 v,该空间地磁场磁感应强 度的水平分量为 Bx,竖直分量为 By。C、D 两点间的电势差为 U, 下列分析正确的是( ) A.U=Bxlv,C 点电势低于 D 点电势 C D B.U=Bxdv,C 点电势高于 D 点电势 C.U=Bylv,C 点电势低于 D 点电势 D.U=Bydv,C 点电势高于 D 点电势 6.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 2∶1,两个标有“3V,3W”的小灯泡并联, 当两灯泡都正常工作时,电路中理想电压表和理想电流表的示 A 数分别是( ) A.3V,1A B.6V,1A V C.3V,2A D.6V,2A 8.如图所示,a、b 为两个电源的路端电压与干路电流的变化关系曲线,c 为电阻 R 的 U-I 图线,由图可知( ) U A.电源电动势 Ea>Eb c B.电源内阻 ra>rb C.两个电源分别与电阻 R 构成回路时,电源的输出功率 Pa a >Pb b D.两个电源分别与电阻 R 构成回路时,电源的效率 ηa>ηb
O

I

9.如图所示,边长为 a 的正方形区域内分布有垂直于纸面向里的匀强磁场,正方形的一条 边刚好与 x 轴重合。 纸面内一直角边长为 a 的等腰直 角三角形导线框以恒定速度沿 x 轴正方向穿过磁场区 域,在 t=0 时刻恰好位于图示的位置。以逆时针方向 B 为导线框中电流的正方向, 下列四幅图能够正确表示 O x 导线框中电流-位移关系(i-x)的是( )
i I0 0 -I0 a I0 0 -I0 a i I0 0 -I0 a i I0 0 -I0 a i

2a

x

2a

x

2a

x

2a

x

A

B

C

D

10.如图所示,OP、OQ 为匀强磁场的边界,磁场分布足够广,磁感应强度为 B,方向垂直 纸面向里。 一质量为 m、 电量为 q 的电荷 (重力不计) P 以平行于 OQ 边的速度从 M 点垂直磁场射入, 并从 N B 点垂直 OQ 离开,已知 θ=30°,OM=l,则 M A.该电荷在磁场中运动的轨道半径等于2 B.该电荷在磁场中运动的轨道半径等于 l
O θ N l Q

C.该电荷在磁场中运动的时间为6qB D.该电荷在磁场中运动的时间为2qB 10.如图所示,矩形单匝导线框 abcd 竖直放置,其下方有一磁感应强度为 B 的匀强磁场区 域,该区域的上边界水平,并与线框的 ad 边平行,磁场方向与线框平面垂直。已知线框 ab 边长为 h,ad 边长为 L,线框质量为 m,总电阻为 R。现无初速地释放线框,在下落过程中 线框所在平面始终与磁场垂直,且线框的 ad 边始终保持水 L 平。重力加速度为 g。若线框恰好匀速进入磁场,则下列结 a d 论正确的是( ) h A.bc 边刚进入磁场时,线框所受安培力的大小等于 mg B.bc 边刚进入磁场时,线框的速度大小等于B2L2 C.在线框从开始下落到 ad 边刚进入磁场的过程中,线框中 产生的焦耳热等于 2B4L4 +mgh
m3g2R2 B m3g2R2 mgR b c πm

πm

D.在线框从开始下落到 ad 边刚进入磁场的过程中,重力做功等于 2B4L4 +mgh

黄冈市 2012 年秋季高一年级期末考试 物理试题
第Ⅱ卷 (非选择题 共 60 分)
二.本题包括 2 小题,共 15 分.解答时只需把答案填在答题卡上对应位置,不必写出演算 步骤. 11. (6 分)某同学在测定金属圆柱体电阻率时需要先测量其尺寸,他分别使用游标卡尺和 螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径,某次测量的示数如图 (a)和如图 (b)所示,长度为 ________cm,直径为________mm。
5 6 cm
45 40 35 30 0

0 (a )

10 (b )

25 20

12. (9 分)为测定某电源内阻 r 和一段电阻丝单位长 度的电阻 R0,设计如图所示的电路.ab 是一段粗细均 匀的电阻丝,R 是阻值为 2Ω 的保护电阻,电源电动势 为 6V,电流表内阻不计,示数用 I 表示,滑动片 P 与 电阻丝有良好接触, aP 长度用 L 表示,其它连接导 线电阻不计.实验时闭合电键,调节 P 的位置,将 L 和与之对应的 I 数据记录在下表.

P a A S b R

实验次数 L(m) I(A) 1?I(A ) (1)画出 1/I-L 图像;
-1

1 0.10 1.78 0.56

2 0.20 1.39 0.72

3 0.30 1.14 0.88

4 0.40 0.97 1.03

5 0.50 0.84 1.19

(2)写出 1/I-L 的关系式,式中涉及到 相关物理量用字母表示(E、r、R、R0) ________________________________ (3)从图中根据截距和斜率,求出该 电源内阻 r 为_______Ω; 该电阻丝单位 1.00 长度的电阻 R0 为_________Ω/m. (结果 保留两位小数)
0.80 1.20 1 -1 /A I

0.60

0.40

0.20 L/m 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

0

三.本题包括 4 小题,共 45 分.解答时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。 只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位. 13. (10 分)如图所示,KLMN 是一个竖直放置的单匝矩形导线框,全部处于磁感应强度为 B 的水平方向的匀强磁场中,线框面积为 S、电阻为 R,MN 边水平,线框绕某竖直固定轴 以角速度 ω 匀速转动。求: (已知线框按俯视的逆时针方向转动) ω (1)在线框从图示位置转过 90°时,线框中的电流大小和方向。 M N (2)在线框从图示位置转过 90°的过程中,通过线框截面的电荷量。
B L K

14. (10 分)如图甲所示,用相同导线绕制、半径分别为 r 和 3r 的金属圆环 a、b 放置在纸 面内,半径为 2r 的圆形区域内充满了垂直纸 B 面的匀强磁场,磁场区域和金属圆环的圆心 b 均为 O 点。磁场的磁感应强度 B 随时间 t 变 B0 a O 化如图乙所示,求 0~t0 时间内 a、b 圆环中产 生的热量之比。 O t0 t

15. (11 分)如图所示,两平行金属导轨间距 l=0.5m,导轨与水平面成 θ=37°。导轨上端 连接有 E=6V、r=1Ω 的电源和滑动变阻器。长度也为 l 的金属棒 ab 垂直导轨放置且与导轨 接触良好,金属棒的质量 m=0.2kg、电阻 R0=1Ω,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,金 属棒一直静止在导轨上。当滑动变阻器的阻值 R=1Ω 时金属棒刚好与导轨间无摩擦力。g 取 10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。求: (1)此时电路中的电流 I; (2)当滑动变阻器接入电路的电阻为 4Ω 时金属棒受到的摩擦力。

b

B

R

E,r

θ θ

a

16. (14 分)如图所示,在直角坐标系 xOy 第一象限内有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应 强度为 B,M、N 分别是坐标轴上的两点,已知 OM=a,ON= 3a,纸面内的虚线 PQ 与 y 轴 相距 2 a。一质量为 m、电量为+q 的粒子(重力不计)从 M 点垂直磁场射入并从 N 点离 开。 (1)如果粒子的速度与 MN 成 θ(θ<2)角,求粒子的速度大小; (2)如果粒子在磁场中运动没有通过虚线 PQ,求粒子运动时间最长时的速度大小。 y θ v M O B
π 3+2

N

x

黄冈市 2012 年秋季高二年级期末考试
物理试题答案及评分建议
一、本题包括 10 小题.每小题 4 分,共 40 分。 题号 选项 1 AC 2 A 3 B 4 A 5 D 6 D 7 CD 8 D 9 AD 10 ABD

二.本题包括 2 小题,共 15 分. 1 -1 /A 11. (6 分) I 5.02,4.815±0.002 (每空 3 分) 1.20 12. (9 分) (1)如右图所示。 (2 分) 1.00 (2) I = E + E0L
1 r+R R

(3 分)
0.80

(3) 0.40, 9.30±0.12 (每空 2 分)

0.60

0.40

0.20 L/m 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50

三.本题包括 4 小题,共 45 分. 13. (10 分) 解: (1)以导线框平面与磁场垂直时为计时起点, 导线框的感应电动势 e=BSωsinωt

0

(2 分) (2 分) (2 分)

π π 当导线框转过 90°即 ωt= 时,电动势 e=BSωsin =BSω 2 2 e BSω 因此,此时导线框中的电流 i= = R R

(2)当导线框平面与磁场垂直时,导线框中的磁通量 Φ1= BS;当导线框转过 90°时,导线 框中的磁通量 Φ2=0,故磁通量变化量的绝对值 ΔΦ=Φ1—Φ2=BS (2 分) 通过线框截面的电荷量 q= I Δt = ΔΦ ΔΦ BS Δt = = RΔ t R R (2 分)

14. (10 分) 解:设两圆环单位长度上的电阻为 r0,则两圆环的电阻分别为 Ra=2πrr0,Rb=6πrr0 (2 分) ΔΦa ΔBSa πB0r2 根据法拉第电磁感应定律可得,感应电动势 Ea= = = Δt Δt t0 ΔΦb ΔBSb 4πB0r2 Eb= = = Δt Δt t0 E2 又在 0~t0 时间内圆环中产生的热量 Q= t0 R (2 分) (2 分) (2 分)

Ea2 πB0r2 2 t0 ( ) Rb 2 t0 Q a Ra Ea R b 3 故热量之比 = 2 = 2 = = 2 Q b Eb Eb R a 4πB0r 2 16 t ( ) Ra Rb 0 t0 15. (11 分) 解: (1)根据闭合电路欧姆定律,当滑动变阻器的电阻为 R1=1Ω 时, E 电流 I1= =2A R1+R0+r (3 分) FN

(2 分)

(2)金属棒受重力 mg、安培力 F 和支持力 FN 如图。 (1 分) 根据平衡条件可得,mgsinθ=F1cosθ (1 分) 又 F1=BI1l (1 分) 联立上式,解得磁感应强度 B= mgtanθ =1.5T(1 分) I1l
θ

F mg

E 当滑动变阻器的电阻为 R2=4Ω 时,电流 I2= =1 R2+R0+r 又 F2=BI2l Mgsinθ>F2cosθ,故金属棒受到沿导轨平面向上的摩擦力 Ff 根据平衡条件可得,mgsinθ=F2cosθ+Ff 联立解得 Ff =mgsinθ—F2cosθ=0.6N 16. (14 分) 解: (1)粒子在磁场中做匀速圆周运动,洛仑兹力提供向心力。 设圆心为 O′,半径为 r, (画图 1 分) y v2 由牛顿第二定律得:qvB=m r mv 解得 r = qB π MN 根据几何知识可得,rcos( —θ) = =a 2 2 qBa 联立上式可得 v = msinθ M θ (2 分) (3 分) (1 分) O y v B O′ O′ N P x v B (1 分) (2 分) (1 分)

(2)粒子运动的轨迹刚好与虚线 PQ 相切并最终通过 N M π —α 点时的运动时间最长。 设此时粒子的速度方向与 y 轴正 2 向成 α 角,粒子运动的半径为 r′, (画图 1 分) O π 3+2 根据几何知识可得 r′sin( —α)+ r′= 2 a (3 分) 2 y π MN v r′cos( —α)= =a 6 2 π 解得 α= ,r′=a 6 qBa 则粒子的运动速度 v = m (2 分) (1 分) M O

N Q B O′ N Q x P x


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