河南省洛阳市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题.doc

河南省洛阳市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题

河南省洛阳市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题

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河南省洛阳市2020-2021学年高二物理上学期期末考试试题
全卷共6页，共100分，考试时间为90分钟。
注意事项：
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考号填写在答题卡上。
2.考试结束，将答题卡交回。
一、选择题(本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1－10小题只有一项符合题目要求，第11－14题多选，至少有两个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全者得2分，有选错或不答的得0分)
1.沈括在《梦溪笔谈》中记载了“方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也”。下列与地磁场有关说法正确的是
A.地理南、北极与地磁场的南、北极重合
B.垂直地面射向赤道的负粒子受到向西的洛伦兹力
C.地球表面赤道附近的地磁场最强
D.地磁场南极在地理南极附近稍偏东
2.楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现
A.电阻定律 B.库仑定律 C.能量守恒定律 D.欧姆定律
3.有一种磁悬浮地球仪，通电时，地球仪会悬浮起来(如图甲)，其原理如图乙所示，底座是线圈，地球仪是磁铁，通电时能让地球仪悬浮起来，则下列叙述中正确的是

A.增大线圈中的电流，地球仪静止时受到的磁力变大
B.线圈电路中的电源必须是交流电源
C.线圈的a端应连接直流电源的正极
D.线圈的a端应连接直流电源的负极
4.如图所示，一正方形线圈的匝数为n，边长为a，线圈平面与匀强磁场垂直，且一半处在磁场中。在△t时间内，磁感应强度的方向不变，大小由B均匀地增大到3B。在此过程中，线圈中产生的感应电动势为

A. B. C. D.
5.如图是电子感应加速器内部结构原理简图：电子感应加速器主要由上、下电磁铁磁极和环形真空室组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时，产生变化的磁场，穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化，这时真空盒空间内就感应出涡旋电场，电子将在涡旋电场作用下得到加速。(图中：上图为侧视图、下图为真空室的俯视图)。电子被约束在半径为R的圆周上运动。若电磁铁绕组通有正弦式交变电流i，下列说法中正确的是

A.电子做圆周运动的周期与交变电流的变化周期相同
B.在交变电流按图示方向增大的过程中，电子做逆时针方向的加速运动
C.在交变电流变化的任何时段，电子都将被加速
D.涡旋电场的方向保持逆时针方向不变
6.在如图所示的电路中，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源电动势，r为电源内阻(r<R1，r<R2)。则以下说法中正确的是

A.当R2＝R1＋r时，R1上获得最大功率 B.当R1＝R2＋r时，R1上获得最大功率
C.当R2＝0时，电源的输出功率最大 D.当R2＝0时，电源的效率最大
7.如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为5：1，R1、R2、R3为三只阻值均为10Ω的相同电阻，C为电容器，输入端接入如图乙所示的交变电压。以下说法中正确的是

A.通过R1的电流最大值为2A
B.副线圈输出电压的瞬时值表达式为u＝20sin50πt(V)
C.电阻R3的电功率为20W
D.通过R2的电流始终为零
8.如图所示，由粗细均匀的金属导线围成的一个边长为L的正方形线框abcd，线框的四个顶点均位于一个的圆形区域的边界上，ac为圆形区域的一条直径，ac上方和下方分别存在大小均为B且方向相反的匀强磁场。现给线框接入从a点流入，d点流出的大小为I的恒定电流，则金属线框受到的安培力F的大小为

A.F＝BLI B.F＝BLI C.F＝BLI D.F＝0
9.如图所示，有两个同种材料制成的金属柱体，横截面为正方形，柱体高均为h，大柱体横截面边长为a，小柱体横截面边长为b，当通有图示方向相同大小的电流时，以下说法正确的是

A.从图示电流方向看，大柱体与小柱体的电阻之比为a：b
B.从图示电流方向看，大柱体与小柱体的电阻之比为b2：a2
C.若加上竖直向下的磁场，大柱体与小柱体的前后表面产生的电势差之比为a：b
D.若加上竖直向下的磁场，大柱体与小柱体的前后表面产生的电势差之比为1：1
10.如图所示，在以水平线段AD为直径的半圆形区域内有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场。现有一个闭合导线框ACD(由细软弹性电阻丝制成)，端点A、D固定，将导线与圆周的接触点C以恒定角速度ω(相对圆心O)从A点沿圆弧移动至D点。设导线框的电阻恒为r，圆的半径为R，从A点开始计时，下列说法正确的是

A.导线框中感应电流的方向始终为逆时针
B.导线框中感应电流的方向先顺时针，后逆时针
C.在C从A点移动到D的过程中，穿过ACD回路的磁通量与时间的关系为Φ＝BR2cosωt
D.在C从A移动到图中∠CAD＝60°位置的过程中，通过导线截面的电荷量为
11.如图所示，L是一带铁芯的理想电感线圈，其直流电阻为零。电路中A和B是二个相同的灯泡，A灯泡串接一个理想二极管D，则下列判断正确的是

A.开关S闭合瞬间，A灯立即亮 B.开关S闭合瞬间，B灯泡立即亮
C.开关S断开瞬间，A灯泡闪亮一下后熄灭 D.开关S断开瞬间，a点电势低于b点电势
12.如图所示为洛伦兹力演示仪的结构图，励磁线圈产生的匀强磁场方向垂直纸面向外，电子束由电子枪产生，其速度方向与磁场方向垂直。电子速度的大小和磁场强弱可分别由通过电子枪的加速电压和励磁线圈的电流来调节。下列操作中电子束径迹的半径一定增大的是

A.仅提高电子枪加速电压
B.仅增大励磁线圈中电流
C.提高电子枪的加速电压同时减小励磁线圈中的电流
D.提高电子枪的加速电压同时增大励磁线圈中的电流
13.如图所示，两条足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN倾斜放置，导轨间距为L，与水平面的夹角为0，其上P、M间接有固定电阻R，一根阻值不计的金属棒垂直导轨放置(图中未画出)，并与导轨接触良好。整个空间存在垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B。现将金属棒从位置ab处由静止释放，到达位置ef处时恰好匀速运动，速度大小为v。已知ab、cd间的距离等于cd、ef间的距离，导轨的电阻忽略不计，重力加速度为g，下列说法中正确的是

A.当金属棒速度达到时，加速度大小为sinθ
B.金属棒下滑过程中通过电阻R的电流方向由M到P
C.金属棒在ab→cd过程中与在cd→ef过程中，电阻R产生的热量相等
D.金属棒在ab→cd过程中与在cd→ef过程中重力做功的平均功率相同
14.两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面。质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为µ，回路的总电阻为2R，导轨电阻不计。整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中。当ab杆在平行于水平导轨的拉力作用下沿水平方向的导轨匀速运动时，cd杆恰好以某一速度沿竖直方向的导轨向下匀速运动，重力加速度为g。则以下说法正确的是

A.ab杆的运动方向向左
B.ab杆所受拉力的大小为
C.ad杆的速度大小为
D.ab杆水平运动位移为s的过程中，整个回路产生的焦耳热为
二、实验题(本题共2小题，共14分)
15.(6分)如图所示，某同学利用光敏电阻R(光照越强电阻越小)和继电器设计了一个简单的自动照明系统，天黑时灯泡自动开启，天亮时灯泡自动熄灭。继电器线圈的电阻为50Ω，当线圈中的电流大于10mA时，继电器的衔铁被吸合。为继电器供电的电池电动势E＝1.5V，内阻可忽略不计，图中的“电源”是为灯泡供电的电源。

(1)应该把灯泡接在 (填“A、B端”或“C、D端”)。
(2)已知滑动变阻器R'的最大阻值为50Ω，下面两种规格的光敏电阻应该选择 (填“甲”或“乙”)。
光敏电阻甲：白天正午时电阻最小值为5Ω，完全没有光照时电阻最大值为300Ω；
光敏电阻乙：白天正午时电阻最小值为2Ω，完全没有光照时电阻最大值为50Ω。
(3)若第(2)问中所选光敏电阻在下午7点钟时的阻值为其最大阻值的，如果要使此时灯泡刚好自动开启，滑动变阻器R'的接入电阻应该为 Ω；若想让灯泡开启时间提前，应将滑动变阻器R'的接入电阻调 (填“大”或“小”)。
16.(8分)某物理课外兴趣小组在研究测定某导电溶液的电阻率课题中，提出测导电溶液电阻率的主要困难在于它不像金属丝一样有固定形状，继而讨论解决的办法。学生一致认为把导电溶液装入直玻璃管，使之成为液体柱，即可解决问题。如图甲所示，把导电溶液装进内径均匀的长直圆柱形玻璃管(玻璃管的管壁很薄，其外径可认为等于圆柱形导电溶液的直径)，玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内导电溶液的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：电源(电动势约为3V，内阻可忽略)，电压表V1(量程为3V，内阻很大)，电压表V2(量程为3V，内阻很大)，定值电阻R1(阻值12kΩ)，定值电阻R2(阻值8kΩ)，电阻箱R(最大阻值9999Ω)，单刀双掷开关S，导线若干，游标卡尺，刻度尺。
实验步骤如下：

①用螺旋测微器测圆柱形玻璃管的直径d，用游标卡尺测玻璃管总的长度L0；
②向玻璃管内注满导电溶液，并用刻度尺测量导电溶液长度L；
③把S拨到1位置，记录电压表V1示数；
④把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；
⑤改变玻璃管内导电溶液的长度，重复实验步骤③④，记录每一次导电溶液的长度L和电阻箱阻值R；
⑥断开S，整理好器材。
(1)用螺旋测微器测圆柱形玻璃管的直径d如图所示，d＝ mm，用游标卡尺测玻璃管总的长度L0如图所示，L0＝ mm。
(2)玻璃管内导电溶液的电阻Rx的表达式为：Rx＝ (用R1、R2、R表示)。
(3)利用记录的多组导电溶液长度L和对应的电阻箱阻值R的数据，绘制出如图丙所示的R－关系图象。导电溶液的电阻率ρ＝ Ω·m(保留两位有效数字)。
三、解答题(本题共4小题，共44分。解答时请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给分，有数值计算的题目，答案中必须明确写出数值和单位)
17.(10分)如图甲所示，电阻r＝5Ω、匝数n＝100匝的线圈(图中只画了2匝)两端A、B与阻值R＝95Ω的电阻相连。线圈内有方向垂直于纸面向里的磁场，线圈中的磁通量按图乙所示规律变化。求：

(1)感应电流的大小；
(2)0.1s时间内电阻R产生的电热；
(3)0.1s时间内非静电力所做的功。
18.(10分)小明同学设计了一个“电磁天平”，等臂天平的左臂挂秤盘，右臂挂有矩形线圈，两臂水平平衡。线圈的水平边长L＝0.1m，竖直边长H＝0.3m，线圈的下边处于匀强磁场内，磁感应强度B0＝1.0T，方向垂直线圈平面向里。线圈中通有可在0～2.0A范围内调节的电流I。秤盘内放上待测物体后，如图所示，调节线圈中电流使天平水平平衡，测出电流即可测得物体的质量。(重力加速度取g＝10m/s2)

(1)为使“电磁天平”的量程达到0.5kg，线圈的匝数N1至少为多少？
(2)若线圈是匝数N2＝100匝的闭合线圈，总电阻R＝10Ω，保持B。不变，在线圈上部另加垂直纸面向外的匀强磁场，磁场区域宽度d＝0.1m，如图所示，磁感应强度B随时间均匀变大。当秤盘中放质量为0.01kg的物体时，天平水平平衡，求此时上部所加磁场磁感应强度的变化率。
19.(12分)已知某个小型发电机的输出功率为90kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器升高电压后向远处输电，输电线总电阻为5Ω，在用户端用一降压变压器把电压降为220V，要求在输电线上损耗的功率控制为2kW(即用户得到的功率为88kW)。求：
(1)升压变压器输出的电压；
(2)两个变压器各自原、副线圈的匝数比。
20.(12分)如图所示，水平面内有一光滑金属导轨，其MN、PQ边的电阻不计，MP边的电阻阻值R＝1.5Ω，MN与MP的夹角为135°，PQ与MP垂直，MP边长度小于1m。将质量m＝2kg，电阻不计的足够长直导体棒搁在导轨上，并与MP平行。棒与MN、PQ交点G、H间的距离L＝4m。空间存在垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5T。在外力作用下，棒由GH处以一定的初速度向左做直线运动，运动时回路中的电流强度始终与初始时的电流强度相等。

(1)若初速度v1＝3m/s，求棒在GH处所受的安培力大小FA。
(2)若初速度v2＝1.5m/s，求棒向左移动距离2m到达EF所需时间△t。
(3)在棒由GH处向左移动2m到达EF处的过程中，外力做功W＝7J，求初速度v3。