2021南昌二中高二上学期期末考试物理试题含答案

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南昌二中2020—2021年学年度上学期期末考试高二物理试卷命题人：一、选择题（本题共12小题。每小题4分，共48分，其中1-8为单选题，9-12题为多选题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答得得0分）1．下列关于电磁感应现象的说法正确的是（　　）A．穿过闭合电路的磁通量越大，闭合电路中的感应电动势越大B．穿过闭合电路的磁通量为零时，感应电动势不一定为零C．穿过闭合电路的磁通量变化越多，闭合电路中的感应电动势越大D．只要穿过闭合电路的磁通量不为零，闭合电路中就一定有感应电流2．如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细绳挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过匀强磁场区域，则（　 　）A．圆环向右穿过磁场后，可能会摆至原高度B．在进入和离开磁场时，圆环中感应电流方向相反C．圆环进入磁场后，感应电流方向不变D．圆环最终停止在最低点3．国庆阅兵时，我国的“飞豹FBC-1”型歼击轰炸机在天安门上空沿水平方向自东向西呼啸而过，该机的翼展为12 m，北京地区地磁场为,其竖直分量为，该机飞过天安门的速度大小为300 m/s，已知北京位于北半球，则下列说法正确的是（ ）A．该机两翼尖间的电势差为0.144V，右端电势高 B．该机两翼尖间的电势差为0.216 V，右端电势高C．该机两翼尖间的电势差为0.144V，左端电势高 D．该机两翼尖间的电势差为0.216V，左端电势高4．如图所示L为自感线圈，闭合开关S，灯立即变亮，另一个相同灯逐渐变亮，最终比亮。则（　　）A．滑动变阻器R的阻值大于自感线圈L的直流电阻阻值B．滑动变阻器R的阻值大于自感线圈L的直流电阻阻值C．断开S，灯闪亮后逐渐熄灭，且电流方向与闭合S时一样D．断开S，灯遂渐熄灭，且电流方向与闭合S时相反5．手摇式发电机是我们教学中常用的演示工具，如图甲所示，可以简化为图乙。一个小型旋转电枢式交流发电机的矩形线圈面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r，在磁感应强度为B的匀强磁场中以矩形线圈中轴线为轴以角速度ω匀速转动，产生的交流电通过M、N与外电路连接，如图所示，外电路电灯电阻为R，电压表为理想交流电表。在线圈由平行于磁场方向位置转过90°的过程中，下面说法正确的是（　　）A．电压表V的示数为B．通过灯泡的电荷量为C．当线圈由平行于磁场方向位置转过90°时，流过线圈的电流为D．电灯中产生的焦耳热为6．如图所示变压器的n1∶n2=3∶1，次级接3个相同的灯泡均能正常发光，初级线圈串有一个相同灯泡那么（　　）A．灯L也正常发光 B．灯L比另3个暗C．灯L将会烧毁 D．不能确定7．如图所示，边长为L的正方形线框，从图示位置开始沿光滑斜面向下滑动，中途穿越垂直纸面向里、有理想边界的匀强磁场区域，磁场的宽度大于L，以i表示导线框中的感应电流，以v表示线框运动速度。从线框刚进入磁场开始计时，电流取逆时针方向为正方向，速度方向取沿斜面向下为正方向，以下图象可能正确的是（　　）A． B． C． D．8. 两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置，它们各有一部分在同一水平面内，另一部分垂直于水平面。质量均为m，电阻均为R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，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F作用下以速度v1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度v2向下匀速运动。重力加速度为g。下列说法中正确的是（　　）A．ab杆所受拉力F的大小为 B．cd杆所受摩擦力为零C．μ与v1大小的关系为 μ= D．回路中的电流强度为9．随着新能源轿车的普及，无线充电技术得到进一步开发和应用。一般给大功率电动汽车充电时利用的是电磁感应原理。如图所示，由地面供电装置（主要装置有线圈和电源）将电能传送至电动车底部的感应装置（主要装置是线圈），该装置使用接收到的电能对车载电池进行充电，供电装置与车身接收装置之间通过磁场传送能量，由于电磁辐射等因素，其能量传输效率只能达到90%左右。无线充电桩一般采用平铺式放置，用户无需下车、无需插电即可对电动车进行充电。目前，无线充电桩可以允许的充电有效距离一般为15～25cm，允许的错位误差一般为15cm左右。下列说法正确的是（　　）A．无线充电桩的优越性之一是在百米开外也可以对电车快速充电B．车身感应线圈中感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化C．车身感应线圈中感应电流的磁场总是与地面发射线圈中电流的磁场方向相反D．地面供电装置中的电源输出的不可能是恒定电压10．某50Hz的钳形电流表的工作原理如图所示。当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2=1000匝，当用该表测50Hz交流电时（　　）A．若导线中通过的是10A直流电，G中通过的电流是10mAB．若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为50AC．若导线在钳形口多绕几圈，则钳形电流表的示数变大D．若导线在钳形口多绕几圈，则钳形电流表的示数变小11．如图所示，宽为的两固定足够长光滑金属导轨水平放置，空间存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为.质量均为、电阻值均为的两导体棒和静止置于导轨上，其间距也为，现给一向右的初速度，对它们之后的整个运动过程说法正确的是(　　)A．的加速度越来越大，的加速度越来越小 B．通过的电荷量为 C．两导体棒间的距离最终变为D．整个过程中克服安培力所做的功大于整个回路中产生的焦耳热12．如图甲所示，在倾角为θ的光滑斜面内分布着垂直于斜面的匀强磁场，其磁感应强度B随时间变化的规律如图乙所示。质量为m的矩形金属框从t=0时刻静止释放，t3时刻的速度为v，移动的距离为L，重力加速度为g。在金属框下滑的过程中，下列说法正确的是( )Btt1t2t3A．0～t3时间内金属框做匀加速直线运动B．0～t3时间内金属框做加速度变化的直线运动C．t1～t2时间内金属框中的电流方向不变D．0～t3时间内金属框中产生的焦耳热为二、填空题（每空2分，共14分）13．为了测定某圆柱型导体的电阻率，某同学进行了以下操作：(1)用20分度的游标卡尺测出通电部分长度L=______ mm；(2)用螺旋测微器测此导体直径d= ______mm；(3)用欧姆表粗测此导体电阻Rx=______Ω(×10倍率挡)；(4)用下列所有器材设计一个伏安法测电阻的电路，要求精确测量阻值。在方框中画出测量电路图，并标明各元件符号______。待测电阻Rx电压表V：量程3V，内阻为30kΩ 电流表A：量程50mA,内阻约为10Ω定值电阻R0=50kΩ 滑动变阻器R：0~20Ω电源E=10V，内阻很小 开关一个，导线若干 14．某同学分别根据图1甲和图1乙的电路图来设计测量同一节干电池的电动势和内阻（约为1Ω），其中电流表的内阻约为0.1Ω，电压表的内阻约为3kΩ。(1)利用图1中乙图实验电路测电源的电动势和内电阻，所测量的实际是图2中虚线框所示“等效电源”的电动势和内电阻。若电流表内电阻用表示，则______；（用、表示）(2)该同学利用图像分析甲、乙两种电路中由电表内电阻引起的实验误差。在下图中，实线是根据实验数据描点作图得到的图像；虚线是该电源的路端电压随电流变化的图像（没有电表内电阻影响的理想情况）。在图中，对应图乙电路分析的图像是：______；A．B．C．D．(3)综合上述分析，为了减小由电表内电阻引起的实验误差，本实验应选择图1中的______（选填“甲”或“乙”）。 三、计算题:( 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后的答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．（10分）如图甲所示，绝缘轻杆将一个N=100匝的矩形线圈固定在竖直平面内，悬点P为AB边中点。矩形线圈水平边AB=CD=5cm，竖直边AD=BC=4cm，E、F分别为AD和BC边的中点，在EF上方有一个垂直纸面的匀强磁场。矩形线圈的质量m=0.1kg、电阻为R=1Ω，取如图所示的磁场方向为正方向，磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示。（已知g=10m/s2）(1)求在t=0.1s时轻杆对线圈的作用力大小；(2)求线圈中感应电流的有效值。（10分）如图1所示，在倾角a=37°的光滑平行导轨上，有一长度恰等于导轨宽度的均匀导体棒MN，平行于斜面底边由静止释放．导轨宽度，其下端接有一只电阻为灯泡（设其电阻不随温度变化）．在MN下方某一距离处矩形区域存在一垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁场沿导轨方向的长度d=5 m，磁感应强度随时间变化的规律如图2所示，导体棒MN在时恰好进入磁场区域，并恰好做匀速直线运动，已知导体棒MN的电阻，导轨足够长，重力加速度，，．则（1）导体棒MN进入磁场之前沿导轨下滑的距离；（2导体棒MN从开始运动到出磁场过程中，灯泡上产生的热量Q。17．（14分）电磁轨道炮利用电流和磁场的作用使炮弹获得超高速度，其原理可用来研制新武器和航天运载器．电磁轨道炮模型示意如图，假设图中直流电源电动势为E=35V，电容器的电容为C=2F．两根固定于水平面内的光滑平行金属导轨间距为l=1m，电阻不计．炮弹可视为一质量为m=2kg、电阻为R=5的金属棒MN，垂直放在两导轨间处于静止状态，并与导轨良好接触．首先开关S接1，使电容器完全充电．然后将S接至2，导轨间存在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B=2T的匀强磁场（图中未画出），MN开始向右加速运动，经过一段时间后回路中电流为零，MN达到最大速度，之后离开导轨．问：（1）MN刚开始运动时加速度a的大小；（2）MN离开导轨时的最大速度的大小；（3）如已知电容器储藏的电场能为,那导体棒从开始运动到离开轨道的过程中，导体棒上产生的焦耳热的大小。18．（14分）如图甲所示，MN、PQ为间距L=1m足够长的平行导轨，NQ⊥MN，导轨的电阻均不计。导轨平面与水平面间的夹角θ=37°，NQ间连接有一个R=2Ω的电阻。有一匀强磁场垂直于导轨平面且方向向上，磁感应强度为B0=2T。将一根质量为m=1kg的金属棒ab紧靠NQ放置在导轨上，且与导轨接触良好。现由静止释放金属棒，当金属棒滑行至cd处时达到稳定速度，已知在此过程中通过金属棒截面的电量q=2C，且金属棒的加速度a与速度v的关系如图乙所示，设金属棒沿导轨向下运动过程中始终与NQ平行。（取g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）。求：(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数μ和导体棒的电阻r；(2)金属棒滑行至cd处的过程中，电阻R上产生的热量；(3)若将金属棒滑行至cd处的时刻记作t=0，从此时刻起，让磁感应强度逐渐减小，为使金属棒中不产生感应电流，则磁感应强度B应怎样随时间t变化（写出B与t的关系式）。高二期末考试物理试卷参考答案一、选择题（本题共12小题。每小题4分，共48分，其中1-8为单选题，9-12题为多选题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答得得0分）1．B 2．B 3．C 4．D 5．D 6．A 7．B 8.C 9．BD 10．BC 11．BCD 12．AC二、填空题（每空2分，共14分）13．【答案】102.35 8.470 160 14．【答案】 C 甲 三、计算题:( 解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后的答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．（10分）(1)6N；(2)(1)当t=0.1s时线圈AB边所受到的安培力为方向竖直向下。则此时轻杆对线圈的作用力大小为F=5+mg=6N由乙图还可求出在0.2~0.5s时间内感应电流的大小则在一个周期之内代入数据解得线圈中感应电流的有效值为16.（10分）【答案】（1）x=3 m （2）Q=0.85J【详解】（1）对导体棒MN由牛顿第二定律得：mgsin37°=maa=6 m/s2 （1分） （1分） x=3 m （2分）（2）由（1）知MN进入磁场前， （1分） （1分）导体棒MN与灯泡串联，所以流经导体棒MN的电流大小 （2分）在0~1 s内，IL=IMN=0.5A，回路中产生的焦耳热 （1分）同理，由（1）知MN进入磁场后，速度 （1分）=0.2 A （1分）MN在磁场内匀速运动时间 （1分） （1分）Q总=Q1+Q2=1.7J （1分）（1分）17．（14分）【答案】（1）7（2）14（3）245J炮弹受到的安培力：根据牛顿第二定律：解得加速度=7（2）电容器放电前所带的电荷量开关S接2后，MN开始向右加速运动，速度达到最大值vm时，MN上的感应电动势：最终电容器所带电荷量设在此过程中MN的平均电流为，MN上受到的平均安培力：由动量定理，有：又：Vm=14（3）18．（14分）【答案】(1)0.5和2 (2)3J； (3)【详解】(1)当v=0时，a=2m/s2，由牛顿第二定律得mgsinθ﹣μmgcosθ=ma解得μ=0.5由图像可知：vm=2m/s当金属棒达到稳定速度时，有FA=B0IL且B0IL+μmgcosθ=mgsinθ解得切割产生的感应电动势E=B0Lv因解得r=2Ω（2）而△φ=B×L×s即有s=4m由能量关系产生热量WF=Q总=6J(3)当回路中的总磁通量不变时，金属棒中不产生感应电流。此时金属棒将沿导轨做匀加速运动。牛顿第二定律mgsinθ﹣μmgcosθ=maa=g（sinθ﹣μcosθ)=10×（0.6﹣0.5×0.8）m/s2=2m/s2则磁感应强度与时间变化关系