高中江西省南昌市安义中学高二上学期期末物理试题答案解析.docx
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高中江西省南昌市安义中学高二上学期期末物理试题答案解析
江西省南昌市安义中学【精品】高二上学期期末物理试题
学校:
___________姓名:
___________班级:
___________考号:
___________
一、单选题
1.法拉第是英国物理学家、化学家,也是著名的自学成才的科学家,在物理学领域,法拉第有“电学之父”的美誉.下列陈述不符合历史事实的是( )
A.法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象
B.法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场
C.法拉第首先发现电磁感应现象
D.法拉第首先发现电流的磁效应
2.如图所示,真空中同一平面内固定两点电荷+2Q和-Q,以点电荷+2Q为圆心的圆上有a,b,c,d四点,其中b点为两点电荷连线与圆的交点,a,c两点关于连线对称,ad为圆的直径,且d距-Q较远.关于a,b,c,d四点,下列说法正确的是
A.b处电场场强最小B.d处电场场强最大
C.b处电场强度最大D.a,c两处电场强度相同
3.一带电粒子在如图所示的点电荷的电场中,在电场力作用下沿虚线所示轨迹从A点运动到B点,电荷的加速度、动能、电势能的变化情况是
A.加速度的大小增大,动能、电势能都增加
B.加速度的大小减小,动能、电势能都减少
C.加速度增大,动能增加,电势能减少
D.加速度增大,动能减少,电势能增加
4.如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路,在增大电容器两板间距离的过程中()
A.电阻R中没有电流B.电容器的电容变大
C.电阻R中有从a流向b的电流D.电阻R中有从b流向a的电流
5.如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135º.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力
A.方向沿纸面向上,大小为(
+1)ILB
B.方向沿纸面向上,大小为(
-1)ILB
C.方向沿纸面向下,大小为(
+1)ILB
D.方向沿纸面向下,大小为(
-1)ILB
6.下图是磁流体发电机原理示意图,A、B极板间的磁场方向垂直于纸面向里,等离子束从左向右进入板间,下述正确的是( )
A.A板电势高于B板,负载R中电流向上
B.B板电势高于A板,负载R中电流向上
C.A板电势高于B板,负载R中电流向下
D.B板电势高于A板,负载R中电流向下
7.在水平面上有一固定的U形金属框架,框架上放置一金属杆ab,如图所示(纸面即水平面).在垂直纸面方向有一匀强磁场,下列判断正确的是
A.若磁场方向垂直纸面向外并增大时,杆ab将向右移动
B.若磁场方向垂直纸面向外并减少时,杆ab将向左移动
C.若磁场方向垂直纸面向里并增大时,杆ab将向右移动
D.若磁场方向垂直纸面向里并减少时,杆ab将向右移动
8.如图所示,一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内,有垂直纸面向里的匀强磁场,其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd,线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域,设电流逆时针方向为正。
则在线框通过磁场的过程中,线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是
A.
B.
C.
D.
二、多选题
9.如图所示,通电导线旁边同一平面有矩形线圈abcd.则
A.若线圈向右平动,其中感应电流方向是a→b→c→d
B.若线圈竖直向下平动,无感应电流产生
C.当线圈以ab边为轴转动时(小于90°),其中感应电流方向是a→b→c→d
D.当线圈向导线靠近时,其中感应电流方向是a→b→c→d
10.在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(设E、r是定值)向变化的外电阻供电时,关于电源的输出功率P随外电阻R变化的规律如图所示。
下列判断中正确的是()
A.电源内阻消耗的功率随外电阻R的增大而增大
B.当R=r时,电源有最大的输出功率
C.电源的功率P总随外电阻R的增大而增大
D.电源的效率η随外电阻R的增大而增大
11.如图所示的
图象中,直线
表示某电源路端电压与电流的关系,直线
为某一电阻
的伏安特性曲线。
用该电源直接与电阻
连接成闭合电路,由图象可知
A.
的阻值为
B.电源电动势为
,内阻为
C.电源的输出功率为
D.电源内部消耗功率为
12.如图甲所示,一个圆形线圈的匝数n=100,线圈面积S=200cm2,线圈的电阻r=1Ω,线圈外接一个阻值R=4Ω的阻值,把线圈放入一方向垂直线圈平面的匀强磁场中,磁感应强度随时间变化规律如图乙所示.下列说法中正确的是( )
A.线圈中的感应电流方向为顺时针方向
B.电阻R两端的电压随时间均匀增大
C.线圈电阻r消耗的功率为4×10-4W
D.前4s内通过R的电荷量为8×10-2C
三、实验题
13.如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。
图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是最大阻值为20kΩ的可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω。
虚线方框内为换挡开关。
A端和B端分别与两表笔相连。
该多用电表有5个挡位。
5个挡位为:
直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆×1kΩ挡。
(1)图中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用,下列说法正确的是____(填正确答案标号)。
A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)要想使用直流电压1V挡,选择开关B应与______相连(填选择开关对应的数字)。
(4)根据题给条件可得R1+R2=________Ω。
14.某探究小组准备用图甲所示电路测量某电源的电动势和内阻,实验器材如下:
待测电源(电动势约2V),电阻箱R(最大阻值为99.99Ω),定值电阻R0(阻值为2.0Ω),定值电阻R1(阻值为4.5kΩ),电流表G(量程为400μA,内阻Rg=500Ω),开关S,导线若干.
(1)图甲中将定值电阻R1和电流表G串联,相当于把电流表G改装成了一个量程为_______V的电压表.
(2)闭合开关,多次调节电阻箱,并记下电阻箱的阻值R和电流表G的示数I;
(3)分别用E和r表示电源的电动势和内阻,则
和
的关系式为________________(用题中字母表示);
(4)以
为纵坐标,
为横坐标,探究小组作出
-
的图象如图乙所示.根据该图象求得电源的内阻r=0.50Ω,则其电动势E=_______V(计算结果保留两位小数).
四、解答题
15.在一个水平面上建立x轴,在过原点O垂直于x轴的平面的右侧空间有一个匀强电场,场强大小E=6.0×105N/C,方向与x轴正方向相同.在O处放一个电荷量q=-5.0×10-8C,质量m=1.0×10-2kg的绝缘物块.物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.20,沿x轴正方向给物块一个初速度v0=2.0m/s,如图所示.(g取10m/s2)试求:
(1)物块向右运动的最大距离;
(2)物块最终停止的位置.
16.燃油车退出已提上日程,不久的将来,新能源车将全面替代燃油车.某景区电动车载满游客时总质量m=1.75×103kg,以4m/s的速度在水面路面匀速行驶,驱动电机的输入电流I=20A,输入电压U=400V,电动车行驶时所受阻力位车重的0.1倍,g取10m/s2,不计电机内部摩擦,只考虑驱动电机的内阻发热损耗能量,求:
(1)驱动电机的输入功率。
(2)电动车行驶时输出的机械功率。
(3)驱动电机的内阻。
17.如图所示的三角形区域内存在方向垂直三角形平面向外的匀强磁场,磁感应强度B=0.2T,三角形的边长分别为AB=20cm,BC=
cm,CA=10cm.质量为
、电荷量为q=+3.2×10-16C的粒子,在三角形平面内,从BC边的中点垂直射入磁场,不计粒子重力.
(1)若粒子速度大小v1=10m/s,求粒子在磁场中运动的半径r;
(2)若粒子速度大小v2=5m/s,求粒子在磁场中运动的时间t;
(3)若粒子速度大小不确定,则粒子可能从AB边上什么范围内穿出?
18.如图甲所示,足够长的“U”型金属导轨固定在水平面上,金属导轨宽度L=1.0m,导轨上放有垂直导轨的金属杆P,金属杆质量为m=0.1kg,空间存在磁感应强度B=0.5T,竖直向下的匀强磁场.连接在导轨两端的电阻R=3.0Ω,金属杆的电阻r=1.0Ω,其余部分电阻不计.某时刻给金属杆一个水平向右的恒力F,金属杆P由静止开始运动,图乙是金属杆P运动过程的v-t图象,导轨与金属杆间的动摩擦因数μ=0.5.在金属杆P运动的过程中,第一个2s内通过金属杆P的电荷量与第二个2s内通过P的电荷量之比为3:
5.g取10m/s2.求:
(1)水平恒力F的大小;
(2)求前2s内金属杆P运动的位移大小x1;
(3)前4s内电阻R上产生的热量.
参考答案
1.D
【详解】
法拉第首先引入“场”的概念来研究电和磁的现象,选项A正确;法拉第首先引入电场线和磁感线来描述电场和磁场,选项B正确;法拉第首先发现电磁感应现象,选项C正确;奥斯特首先发现电流的磁效应,选项D错误;此题选择不符合历史事实的选项,故选D.
2.C
【详解】
ABC.因为a、b、c、d四点在以点电荷+2Q为圆心的圆上,所以a、b、c、d四点的电场强度的大小是相等的.b点离负电荷最近,而且b点的两个点电荷产生的电场的方向相同,所以b点的合场强最大,C正确,AB错误;
D.根据库仑定律,故2Q和-Q在a点的电场强度大小等于b点产生的电场前度大小,但是a点的合场强的方向是向右偏上;同理,两个点电荷在c点产生的合场强的方向向右偏下,所以电子在a、c两点受到的电场力的方向是不同的,故D错误.所以C选项是正确的.
3.C
【详解】
由图可知,电荷在A点电场线比B点疏,所以A点的电场力小于B点的电场力,则A点的加速度小于B点的加速度;从A到B,电场力做正功,根据动能定理,动能增加;电场力做正功,电势能减小,故C正确,ABD错误.
4.C
【详解】
ACD.电容器与电源相连,电压不变,增大电容器两板间距离的过程中,由公式
可知,电容减小,根据电容定义式
可知,电量减小,电容器放电,原来电容器上极板带正电,电路中放电电流方向为顺时针方向,则电阻R中有从a流向b的电流,故AD错误,C正确;
B.由电容的决定式
可知,增大电容器两板间距离的过程中,电容减小,故B错误.
5.A
【详解】
导线段abcd在磁场中的等效长度为ad两点连线的长度
,则
;等效电流方向由a→d,据左手定则,安培力方向沿纸面向上,A正确.
【点睛】
本题也可求出ab、bc和cd所受安培力的大小和方向,然后合成.
6.C
【解析】
【详解】
根据左手定则,正电荷所受洛伦兹力向上,负电荷所受洛伦兹力向下,所以A板带正电,为电源正极,B板带负电,为电源负极;所以电流方向从上到下,故C正确,ABD错误。
故选C。
7.D
【详解】
A.若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度增大时,根据楞次定律,ab中感应电流方向a→b,由左手定则,ab受到的安培力向左,故杆ab将向左移动。
故A错误。
B.若磁场方向垂直纸面向外,并且磁感应强度减小时,根据楞次定律,ab中感应电流方向b→a,由左手定则,ab受到的安培力向右,杆ab将向右移动。
故B错误。
C.若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度增大时,根据楞次定律,ab中感应电流方向b→a,由左手定则,ab受到的安培力向左,杆ab将向左移动。
故C错误。
D.若磁场方向垂直纸面向里,并且磁感应强度减小时,根据楞次定律,ab中感应电流方向a→b,左手定则,ab受到的安培力向右,杆ab将向右移动。
故D正确。
故选D。
8.B
【详解】
线框开始进入磁场运动L的过程中,只有边bd切割,感应电流不变,前进L后,边bd开始出磁场,边ac开始进入磁场,回路中的感应电动势为ac边产生的电动势减去bd边在磁场中的部分产生的电动势,随着线框的运动回路中电动势逐渐增大,电流逐渐增大,方向为负方向;当再前进L时,边bd完全出磁场,ac边也开始出磁场,有效切割长度逐渐减小,电流方向不变。
A.该图与结论不相符,选项A错误;
B.该图与结论相符,选项B正确;
C.该图与结论不相符,选项C错误;
D.该图与结论不相符,选项D错误;
故选B。
9.BD
【详解】
A.若线圈向右平动,穿过线圈的磁通量向里减少,根据楞次定律可知,感应电流方向是a→d→c→b→a.故A错误。
B.若线圈竖直向下平动,穿过线圈的磁通量不变,无感应电流产生。
故B正确。
C.当线圈从图示位置以ab边为轴转动瞬时,穿过线圈的磁通量减少,根据楞次定律可知,感应电流方向为a→d→c→b→a.故C错误。
D.当线圈向导线靠近时,穿过线圈的磁通量向里增大,根据楞次定律可知,产生感应电流为a→b→c→d,故D正确。
故选BD。
10.BD
【解析】
【详解】
A.电源内阻消耗的功率
,所以外电阻R的增大,电源内阻消耗的功率减小,故A错误;
B.该图象反映了电源的输出功率P随外电阻R变化的规律,由图看出,电源的输出功率随着外电阻的增大先增大后减小,当R=r时,电源有最大的输出功率,故B正确;
C.电源的功率
,则当外电阻R的增大时,.电源的功率
减小,故C错误;
D.电源的效率
,则知R增大时,电源的效率增大,故D正确;
11.AD
【详解】
A.由欧姆定律得
故A正确;
B.根据闭合电路欧姆定律得
U=E-Ir
当I=0时
U=E
由读出电源的电动势E=3V,内阻等于图线的斜率大小,则
故B错误;
C.两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态,由图读出电压U=1.5V,电流I=1.0A,则电源的输出功率为
P=UI=1.5W
故C错误;
D.电源内部消耗功率为
故D正确。
12.CD
【详解】
A.根据楞次定律可知,穿过线圈的磁通量增大,则线圈中的感应电流方向为逆时针方向,故A错误;
B.由法拉第电磁感应定律:
可得:
感应电动势:
平均电流:
电阻R两端的电压
U=0.02×4=0.08V
即电阻R两端的电压不变,故B错误;
C.线圈电阻消耗的功率:
P=I2r=0.022×1=4×10-4W
故C正确;
D.前4s内通过的电荷量为:
q=It=0.02×4=0.08C
故D正确;
故选CD。
13.红B4200Ω
【详解】
(1)[1].欧姆表内置电源正极与黑表笔相连,负极与红表笔相连,由图示电路图可知,A端与红色表笔相连。
(2)[2].由电路图可知,R6只在测量电阻时才接入电路,故其作用只能进行欧姆调零,不能进行机械调零,同时在使用电流档时也不需要进行调节,故B正确,AC错误;故选B。
(3)[3].由图示电路图可知,开关B与4相连时表头与分压电阻串且串联电阻阻值较小,此时多用电表测电压,电压表量程较小为1V。
(4)[4].直流电流档分为1mA和2.5mA,由图可知,当接1时应为2.5mA;当接2时应为1mA,根据串并联电路规律可知:
14.2
2.08(2.07-2.09)
【详解】
(1)图甲中将定值电阻R1和电流表G串联,相当于把电流表G改装成了一个量程为
的电压表.
(2)由电路图可知,R1与G串联后与电阻箱并联,然后再与R0串联,由闭合电路欧姆定律可知:
变形可得:
由对应的图象可知,
解得:
E=2.08V;
【点睛】本题考查测量电动势和内电阻的实验,要注意明确实验原理,重点分析实验电路图,同时能正确利用闭合电路欧姆定律列式,注意本题中一定要考虑电表的内阻,同时在分析图象时要认真分析坐标轴的起点值.
15.
(1)0.4m
(2)0.2m
【分析】
先求出滑动摩擦力和电场力,通过比较,判断出物体的运动规律;然后对向右的减速过程和向左的总过程运用动能定理列式求解,得出物体的运动轨迹最终停止的位置.
【详解】
(1)物体受到的电场力为:
F=Eq=6×105×5×10-8=0.03N,方向水平向左.物体受到的摩擦力为:
f=μmg=0.2×0.01×10=0.02N;F>f;物块先向右减速运动,再向左加速运动,越过O点进入无电场区域后,再减速运动直到停止.设物块到达最右端的坐标为x1m,对O→x1m处,由动能定理得:
-F•x1-f•x1=0-
mv02
即:
0.03x1+0.02x1=
×0.01×4
解得:
x1=0.4m
(2)设物块最终停止的位置坐标为-x2m,对O→-x2m处,由动能定理得:
-2f•x1-f•x2=0-
mv02
即:
2×0.02×0.4+0.02x2=
×0.01×4
得:
x2=0.2m
即物块停在0.2m处.
16.
(1)8kW
(2)7kW(3)2.5Ω
【详解】
(1)驱动电动机的输入功率:
P入=UI=400V×20A=8000W;
(2)电动机行驶时所受阻力:
f=0.1mg=1.75×103N;
电动机匀速行驶时F=f,电动机行驶时输出的机械功率:
P出=Fv=1.75×103×4=7×103W;
(3)驱动电机内阻的发热功率:
P热=P入-P出=8000-7000=1000W
根据P热=I2r,有:
17.
(1)r=5
cm
(2)t=
s(3)DE=5cm
【详解】
(1)粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动
解得
(2)粒子在磁场中运动的周期
T=
粒子在磁场中运动轨迹为半圆,故粒子在磁场运动时间为周期的一半
t=
解得
t=
s(或
s,2.72×10-2s)
(3)粒子的速度越大,轨道半径越大,越可能从AB边穿出.速度很大时,非常接近AB的中点D穿出当粒子运动轨迹与AB相切时,对应能从AB边穿出的最小速度切点E到D之间是所求的范围,由几何关系得
DE=5cm
18.
(1)0.75N;
(2)4.8m;(3)1.8J.
【详解】
(1)由图乙可知金属杆P先作加速度减小的加速运动,2s后做匀速直线运动.
当t=2s时,v=4m/s,此时感应电动势
E=Blv
感应电流
安培力
根据牛顿运动定律有
F-F'-μmg=0
解得
F=0.75 N
(2)通过金属杆P的电荷量
其中
所以
(x为P的位移)
设第一个2s内金属杆P的位移为x1,第二个2s内P的位移为x2
则
△Φ1=BLx1
△Φ2=BLx=BLvt
由于
q1:
q2=3:
5
联立解得
x2=8m,x1=4.8m.
(3)前4s内由能量守恒得
其中Qr:
QR=r:
R=1:
3
解得:
QR=1.8J.
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