黄冈市2017年秋季高二物理试题及答案.docx
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黄冈市2017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2018年2月2日上午10:
30~12:
00
考生注意:
1.本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷,第I卷为选择题,第II卷为非选择题.
2.本试卷满分110分,考试时间90分钟.
3.请将各题答案填到答题卷相应位置,考试结束,考生只交答题卷.
第Ⅰ卷(选择题共50分)
一、本题共10小题,每小题5分.在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求.全部选对的得5分,选对但不全的得2分,有错选或不选的得0分.
1.下列说法不正确的是:
A.静止的电荷周围存在电场B.运动的电荷周围存在磁场
C.电场对放入其中的电荷一定有力的作用D.磁场对在其中运动的电荷一定有力的作用
O
A
B
M
N
P
Q
2.如图,将两个等量异种点电荷分别固定于A、B两处,O点为AB连线的中点,QN垂直于AB,M、N、P、Q四点与O点的距离相等,下列说法正确的是
A.M、N、P、Q四点的电势一定相等
B.M、N、P、Q四点的电场方向一定相同
C.M、N、P、Q四点的电场强度大小一定相等
D.N点的电场强度大小一定大于M点电场强度大小
3.如图,一半径为r带电量为Q的空心球放在绝缘支架上,现将一电荷量也为Q的正点电荷放置其右侧,点电荷到空心球表面的最近距离为2r,静电力常量为k,下列对它们间的电场力F的分析,其中正确的是
r
2r
Q
A.若空心球为带正电的金属球,则F=kQ24r2
B.若空心球为带正电的金属球,则F=kQ29r2
C.若空心球为均匀带电的绝缘球,则F=kQ24r2
D.若空心球为均匀带电的绝缘球,则F=kQ29r2
2U
a
b
R
c
d
4.如图所示的电路常称为分压电路,a、b间接入恒定电压2U,滑动变阻器R的滑片移至中点,下列说法正确的是
A.若在c、d间接电容器,c、d间电压等于U
B.若在c、d间接电容器,c、d间电压大于U
C.若在c、d间接定值电阻,c、d间电压等于U
D.若在c、d间接定值电阻,c、d间电压大于U
5.如图所示,一根长为L、横截面积为S的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单位体积自由电子数为n,电子的质量为m、电荷量为e.在棒两端加上恒定的电压U时,则
A.导体棒的电阻为ρSL
B.通过导体棒的电流为neLS
C.棒内自由电子定向运动的平均速率为UρLne
D.棒内电场强度大小为UL
6.如图,在xOy坐标平面的第一象限内分布着磁感应强度大小为B、方向垂直坐标平面的匀强磁场,一半径长为L的半圆形导体框,绕过圆心O、垂直于xOy坐标平面的轴,以角速度ω沿逆时针方向匀速转动。
已知导体框圆弧段、AO段、OB段的电阻均为r。
当导体框的直径AB从图示位置转过θ角时,AB两端电压UAB为
ω
A
B
O
x
y
A.当θ=60°时,UAB=12BωL2
B.当θ=120°时,UAB=16BωL2
C.当θ=240°时,UAB=-12BωL2
D.当θ=240°时,UAB=-16BωL2
7.某手摇交流发电机,其线圈绕垂直于匀强磁场方向的轴(位于线圈平面内)匀速转动,产生的交变电流i随时间t变化的图象如图,由图象可知
A.该交变电流频率是50Hz
B.该交变电流有效值是10A
C.该交变电流瞬时值表达式是i=102sin(100πt)A
D.在t=2×10-2s时穿过线圈平面的磁通量最大
8.图中理想变压器原、副线圈的匝数比为3:
1,分别接有额定电压均为36V的灯泡a和b.当MN端输入电压为U时,两灯泡均正常发光,已知灯泡b的额定功率为18W.下列说法正确的是
A.输入电压U=108V
B.流经灯泡a的电流为1.5A
C.灯泡a的额定功率为6W
D.MN端的输入功率为24W
a
b
c
O
9.如图,三根固定于等腰直角三角形abc三个顶点的长直导线均通有电流I,其中a、b处的导线中电流方向垂直纸面向里,c处导线中电流方向垂直纸面向外,O是三角形斜边的中点,下列说法正确的是
A.O点磁感应强度为零
B.c点的磁感应强度方向与ab连线平行
C.b点的磁感应强度方向与ab连线垂直
D.a处的导线受到的安培力方向与ab连线夹角大于67.5°
10.水平地面上方空间存在匀强电场和匀强磁场,在该空间将带正电的小球以某一速度水平抛出,在随后的运动中小球速度大小保持不变,下列说法正确的是
A.若电场方向和磁场方向垂直,小球的运动轨迹可能为直线
B.若电场方向和磁场方向平行,小球的运动轨迹可能为直线
C.若小球做圆周运动,电场方向一定竖直向上
D.若小球做圆周运动,其运动轨迹一定在竖直平面内
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卷中的相应位置或按题目要求作图,不必写出演算步骤.
11.(6分)某同学在测量粗细均匀的圆柱形导体的电阻率时,部分测量步骤如下,请按要求读取测量值。
图(b)
图(a)
图(c)
(1)用20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示,由图可知其长度为 cm;
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示,由图可知其直径为 mm;
(3)用多用电表的电阻“×1”挡,测此圆柱形导体的电阻,表盘的示数如图丙所示,读得该电阻的阻值为 Ω.
2.0
U/V
2.5
1.5
I/A
1.0
0
0.5
1.0
图(c)
12.(9分)某同学用图(a)所示电路一节蓄电池的电动势和内阻。
所用的实验器材有:
蓄电池、电流表(量程0.6A、3A)、电压表(量程3V、15V)、定值电阻R0=2Ω、滑动变阻器以及开关和导线。
R
R0
S
E
图(a)
V
A
图(b)
E
R
S
R0
(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)中用笔画线代替导线将实物图的电路连接完整;
(2)闭合开关S,多次调节滑动变阻器,记下电压表的示数U和电流表的示数I,根据测得的数据作出U-I图线如图(c)所示。
至此可得电源电动势E=________V,电源内阻r=________Ω;(结果保留3位有效数字)
(3)本实验的系统误差主要来源于_________________________________________。
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,真空中平行正对的金属板A、B,板长L=10cm、板间距d=4cm,板间存在着匀强电场.一电子从A板左端贴着A板以v0=2×106m/s的速度垂直于电场方向进入电场,恰好从B板右端射出电场.已知电子的质量m=0.91×10-30kg,电荷量e=1.6×10-19C,电子所受的重力可忽略不计.求金属板A、B间的电压U.
B板
A板
v0
O
Q
P
入口
M
N
加速电场
磁场
14.(11分)如图为质谱仪原理示意图,直线MN左侧是加速电压为U的加速电场,右侧是磁感应强度为B的匀强磁场,一个电荷量为q的正离子从加速电场的入口O点由静止开始被加速,然后垂直MN从Q点进入磁场,最后从MN上的P点离开磁场,测得QP之间的距离为L,离子重力不计。
求:
(1)正离子的质量;
(2)正离子在磁场中的运动时间。
15.(12分)如图,两条相距d的光滑平行金属导轨位于同一水平面内,其左端接一阻值为R的电阻;与导轨垂直的虚线MN两侧都有垂直纸面向外的匀强磁场,其中左侧的磁场分布在面积为S的区域内,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1=kt(k为常量),右侧磁场磁感应强度大小恒为B0,质量为m的金属棒受到沿导轨方向的恒定拉力作用而静止。
金属棒与导轨相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。
(1)求拉力F的大小;
(2)若撤去MN左侧磁场(其他条件不变),从撤去磁场至电阻R的电功率刚开始稳定,金属棒的位移为L,求该过程中电阻R的总电热量Q。
R
M
N
F
B0
B1
金属棒
d
x
y
O
P
θ
v
M
N
16.(12分)如图所示,在直角坐标平面xOy内的第一象限里有垂直于该平面向内的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B;在第四象限中分布着沿-y方向、电场强度大小为E的匀强电场。
质量为m、电量为q的带负电粒子从O点以不同的速度沿垂直磁场方向射入磁场,最终粒子都能从P点进入电场,已知O、P两点间的距离为L,粒子的重力不计。
(1)求粒子的速度大小v与θ(速度与+y方向的夹角)的函数关系式;
(2)当粒子入射磁场时速度与+y方向的夹角分别为θ1=30°、θ2=60°时,粒子在第四象限内第一次离x轴的最远点分别为M、N(图中未标出),求M、N两点间的距离s。
黄冈市2017年秋季高二年级期末考试
物理试题参考答案及评分建议
一、选择题(每小题5分,选对但不全的得3分,错选得0分,共50分)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
B
D
A
C
D
AB
CD
BD
ABC
二、实验题(共15分)
11.(6分)
(1)2.120
(2)3.750~3.755(3)16.0(每空各2分)
12.(9分)
(1)电路连图如图所示(共3分,错画一条导线扣1分,本小题3分扣完为止)
(2)2.36~2.400.720~0.800(每空各2分)
(3)电压表的分流作用(2分)
三、计算题(共45分)
13.(10分)
解:
电子在A、B极板间做类平抛运动,设电场强度为E,电子运动的加速度为a,
在极板长度方向:
L=v0t ①(2分)
沿电场方向:
d=12at2 ②(2分)
由牛顿第二定律有:
eE=ma ③(2分)
由匀强电场的规律有:
U=Ed ④(2分)
由①~④式可得:
U=7.28V (2分)
14.(11分)
解:
(1)设正离子进入磁场时的速度大小为v,在加速电场中,对正离子由动能定理有:
qU=12mv2 ①(2分)
正离子进入磁场后做匀速圆周运动,设圆周运动的半径为r,有:
qvB=mv2r ②(2分)
由几何关系知:
2r=L ③(1分)
由①②③式得 m=qB2L28U (2分)
(2)设正离子在磁场中做匀速圆周运动的时间t有:
t=πrv ④(2分)
由①~④式可得:
t=πBL28U (2分)
15.(12分)
解:
(1)MN左侧磁场在回路中产生的感应电动势:
E1=ΔB1SΔt ①(1分)
通过金属棒的电流 I=E1R ②(1分)
由金属棒静止可知:
F=B0Id ③(1分)
由①~③式及已知条件可得:
F=kB0SdR ④(2分)
(2)当电阻R的电功率最大时,金属棒的速度达到最大值设为vm,此时感应电动势
E2=B0dvm ⑤(1分)
由功率关系有:
Fvm=E22R ⑥(2分)
在该过程中对系统由能量关系有:
FL=12mvm2+Q ⑦(2分)
由④~⑦式可得:
Q=kB0SdLR-mk2s22B02d2 (2分)
16.(12分)
解:
(1)粒子进入磁场后做匀速圆周运动,设圆周运动的半径为r,有:
qvB=mv2r ①(1分)
由几何关系知:
2rcosθ=L ②(2分)
由①②式得 v=qBL2mcosθ ③(2分)
(2)将粒子刚进入电场时的速度沿x、y方向分解,可得:
x轴方向速度大小:
vx=qBL2mtanθ ④(1分)
y轴方向速度大小:
vy=qBL2m ⑤(1分)
设粒子进入电场后第一次运动至距离x轴的最远点所用时间为t,有:
-qEt=-mvy ⑥(1分)
M、N两点间的距离s即为粒子在两种情况下x方向的位移差的绝对值,既有:
s=(qBL2mtanθ1-qBL2mtanθ2)t ⑦(2分)
由③~⑥式及已知得:
s=3qB2L26mE (2分)
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