2015-2016学年高二第一学期期末考试

物理试题

一、选择题（本题共14个小题，每题4分，共56分，其中1-10题为单项选择题，11-14为不定项选择题，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不选的得0分）

1．关于物理学史，下列说法正确的是（ ）

A．奥斯特首先发现了电磁感应现象

B．楞次发现了电流的磁效应，拉开了研究电与磁相互关系的序幕

C．法拉第研究了电磁感应现象，并总结出法拉第电磁感应定律

D．纽曼和韦伯总结出法拉第电磁感应定律

2．如图所示为通电螺线管的纵剖面图，“”和“”分别表示导线中的电流垂直纸面流进和流出，图中四个小磁针(涂黑的一端为N极)静止时的指向一定画错了的是( )

A．a B．b C．c D．d

3．下列有关分子动理论的相关内容，说法正确的是（ ）

A．布朗运动是液体分子的运动，所以它能说明分子在做永不停息的无规则运动。

B．两个分子间的距离由无穷远靠近到r=r0时，分子间作用力的合力先增大后减小。

C．温度是物体内能大小的标志，温度越高的物体，内能越大。

D．已知某物体的质量、密度和该物质分子的体积，可求得阿伏伽德罗常数。

4．如图所示，在通电长直导线AB的一侧悬挂一可以自由摆动的闭合矩形金属线圈P，AB在线圈平面内．当发现闭合线圈向右摆动时（ ）

A．AB中的电流减小，线圈中产生逆时针方向的电流

B．AB中的电流不变，线圈中产生逆时针方向的电流

C．AB中的电流增大，线圈中产生逆时针方向的电流

D．AB中的电流增大，线圈中产生顺时针方向的电流

5．如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中有固定的金属框架ABC，已知∠B＝θ，导体棒DE在框架上从B点开始在外力作用下，沿垂直DE方向从静止开始匀加速向右平移，使导体棒和框架构成等腰三角形回路。设框架和导体棒材料相同，其单位长度的电阻均为R，框架和导体棒均足够长，不计摩擦及接触电阻。关于回路中的电流I随时间t变化的下列四个图像中可能正确的是（ ）

6．如图为远距离输电示意图，发电机的输出电压U1和输电线的电阻、理想变压器匝数均不变，且n1：n2=n4：n3。与日常相比，当处于用电高峰期时，下列表述正确的是（ ）

A．用户的电压U4增加 B．恒有U1：U2=U4：U3

C．输电线上损耗的功率减小 D．发电机的输出功率不变

7．如图所示，A1、A2是完全相同的灯泡，线圈L的电阻可以忽略，下列说法中正确的是（ ）

A．开关S接通时，A2灯立即亮、A1灯逐渐亮，最后A1、A2一样亮

B．开关S接通时，A1、A2两灯始终一样亮

C．断开S的瞬间，流过A2的电流方向与断开S前电流方向相反

D．断开S的瞬间，流过A1的电流方向与断开S前电流方向相反

8．如图所示，水平向右、磁感应强度为B的匀强磁场中，一边长为L的正方形单匝线圈abcd绕水平中轴OO’沿逆时针方向以角速度
匀速转动，OO’与磁场方向垂直。线圈的两端与磁场外的电阻相连组成闭合电路，电路总电阻为R，则（ ）

A．线圈平面垂直于磁场方向时，穿过线圈平面的磁通量最小

B．线圈平面垂直于磁场方向时，线圈中的感应电流最大

C．线圈旋转一周，电路中电流方向改变
次

D．线圈旋转一周通过线圈某一横截面的电荷量为0

9．空间存在如图所示的水平向右的匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B，下面关于带电粒子在其中运动情况的判断正确的是(　 　)

A．若不计重力，粒子做匀速运动的方向可沿y轴正方向，也可沿y轴负方向

B．若不计重力，粒子可沿x轴正方向做匀加速直线运动

C．若重力不能忽略，粒子可能做匀速圆周运动

D．若重力不能忽略，粒子可能做匀速直线运动

10．如图所示为质谱仪原理图，未知性质的带电粒子（不计重力）垂直于匀强磁场B、匀强电场E匀速穿过速度选择器，垂直进入匀强磁场B′中做半径为R的圆周运动，若测得B、E、B′、R，则可以计算出（　 　）

A．粒子在偏转磁场中的向心力 B．粒子的质量 C．粒子的电量 D．粒子的比荷

11．将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图所示，则下列说法正确的是（ ）

A．图线b表示电源内部的发热功率Pr随电流I的变化关系

B．M点对应的功率为最大输出功率

C．在图线上A、B、C三点的纵坐标一定满足关系PA

D．两个图线上交点M与N的横坐标之比一定为1:4，纵坐标之比一定为1:2

12．如图所示为某住宅区的应急供电系统，由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成．发电机中矩形线圈所围的面积为S，匝数为N，电阻不计，它可绕水平轴OO'在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度ω匀速转动．矩形线圈通过滑环连接降压变压器，滑动触头P上下移动时可改变输出电压，R0表示输电线的电阻．以线圈平面与磁场平行时为计时起点，下列判断正确的是（ ）

A．若发电机线圈某时刻处于图示位置，变压器原线圈的电流瞬时值为零

B．发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBSωcosωt

C．当滑动触头P向下移动时，变压器原线圈两端的电压将升高

D．当用户数目增多时，为使用户电压保持不变，滑动触头P应向上滑动

13．在圆形区域的匀强磁场的磁感应强度为B，一群速率不同的质子自A点沿半径方向射入磁场区域，如图所示，已知该质子束中在磁场中发生偏转的最大角度为120°，圆形磁场的区域的半径为R，质子的质量为m，电量为e，不计重力，则该质子束的速率可能是（ ）

A．
B．

C．
D．

14．如图所示，竖直面内有一个闭合导线框ACDE（由细软导线制成）挂在两固定点A.D上，水平线段AD为半圆的直径，在导线框的E处有一个动滑轮，动滑轮下面挂一重物，使导线处于绷紧状态。在半圆形区域内，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。设导线框的电阻为r，圆的半径为R，在将导线上的C点以恒定角速度ω（相对圆心O）从A点沿圆弧移动的过程中，若不考虑导线中电流间的相互作用，则下列说法正确的是（ ）

A．在C从A点到D点的过程中，导线框中感应电流的方向先逆时针,后顺时针

B．在C从A点到图中 ∠ADC=30°位置的过程中，通过导线上C点的电量为

C．当C沿圆弧移动到圆心O的正上方时，导线框中的感应电动势最大

D．在C从A点沿圆弧移动到D点的过程中，导线框中产生的电热为

二、实验题（本题共两个小题，15题6分，16题12分，共18分）

15．（6分）“用油膜法估测分子的大小”实验的方法及步骤如下：

①向体积V油＝1mL的油酸中加酒精，直至总量达到V总＝500mL；

②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入n＝100滴时，测得其体积恰好是V0＝1mL；

③先往浅盘里倒入2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；

④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；

⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如图所示，数出轮廓范围内小方格的个数N，小方格的边长l＝20mm.

根据以上信息，回答下列问题：

(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V′是________mL（计算结果保留两位有效数字）

(2)油膜轮廓的总面积为_______________m2（计算结果保留两位有效数字）

(3)油酸分子直径是________m.（计算结果保留两位有效数字）

16．（12分）某学习小组探究一小灯泡在不同电压下的功率大小，实验器材如图甲所示，现已完成部分导线的连接.

（1）实验要求滑动变阻器的滑片从左向右移动过程中，电流表的示数从零开始逐渐增大，请按此要求用笔划线代替导线在图中完成余下导线的连接；



实验测得的数据如下表记录：

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



电压U（V）

0

0.30

0.60

0.90

1.20

1.50

1.80

2.10

2.40

2.70



电流I（A）

0

0.10

0.20

0.28

0.35

0.40

0.45

0.48

0.50

0.51



请将剩余两个点描在图乙的坐标图中，并画出小灯泡的伏安特性曲线；

（3）根据所画伏安特性曲线判断：

①将该灯泡直接接在一电动势为3V、内阻为1Ω的电源两端，小灯泡的功率为 W；（结果保留两位小数）

②将 只相同的小灯泡并联后，与①中电源、以及一定值电阻R0=0.25Ω串联成闭合回路，可使灯泡消耗的总功率最大，最大值约为 W.（结果保留两位小数）

三、计算题（本题共3个小题，17题10分，18题12分，19题14分，共36分。请写出必要的说明文字和解题步骤，只写出最后结果的不给分。）

17．如图所示是用金属导线制成一矩形框架abcd，其中ab=cd=2ad=2bc=2m，框架放在水平面上，磁感强度为B=1T的匀强磁场垂直于框架平面竖直向下，用同样的金属导线MN垂直于ab和cd，从ad处开始以v0=0.5m/s的速度匀速向右运动，已知该金属导线每米电阻为0.1Ω，求在MN从ad向bc运动的过程中：

（1）MN两点间最大的电势差．

（2）MN运动过程中框架消耗的最大电功率Pm．

18．如图所示，倾角θ＝30°、宽为L＝1m的足够长的U形光滑金属导轨固定在磁感应强度B＝1T、范围足够大的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面斜向上。现用一平行于导轨的F牵引一根质量m＝0.2kg、电阻R＝1Ω的导体棒ab由静止开始沿导轨向上滑动；牵引力的功率恒定为P=90W，经过t=2s导体棒刚达到稳定速度v时棒上滑的距离s=11.9m。导体棒ab始终垂直导轨且与导轨接触良好，不计导轨电阻及一切摩擦，取g=10m/s2。求：

（1）从开始运动到达到稳定速度过程中导体棒产生的焦耳热Q1；

（2）若在导体棒沿导轨上滑达到稳定速度前某时刻撤去牵引力，从撤去牵引力到棒的速度减为零的过程中通过导体棒的电荷量为q=0.5C，导体棒产生的焦耳热为Q2=2.0J，则撤去牵引力时棒的速度v′多大？

19．如图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场。A板电势高于B板，电场强度为E；磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度为B1。平行金属板右侧有一挡板M，中间有一小孔O′，OO′是平行于两金属板的中心线。挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁场感应强度为B2。CD为磁场B2边界上的一绝缘板，它与M板的夹角θ＝45°，
＝a，现有大量质量均为m，含有各种不同电荷量、不同速度的带正负电粒子（不计重力），自O点沿OO′方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO′方向运动，并进入匀强磁场B2中，求：

（1）沿直线进入匀强磁场B2的带电粒子的速度；

（2）能击中绝缘板CD的粒子中，所带电荷量的最大值；

（3）绝缘板CD上被带电粒子击中区域的长度。

高二第一学期期末考试 · 物理试题 参考答案

1．D 2．B 3. B 4．C 5．B 6．B 7．D 8．D 9．D 10．D 11．AB 12．BD 13．ABC 14．ABD

15．(1)1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积

V′＝＝× mL＝2.0×10－5 mL.

(2)根据大于半个方格的算一个，小于半个方格的舍去，油膜形状占据的方格数大约为115个，故面积S＝115×20×20 mm2＝4.6×104 mm2

（3）油酸分子直径d＝＝mm＝4.3×10－10 m.

16．【解析】

试题分析：（1）探究小灯泡在不同电压下的功率大小，电压与电流应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，实物电路图如图所示：

（2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后作出图象如图所示：

（3）①在灯泡U-I图象中作出电源的U-I图象如图所示：由图示图象可知，灯泡两端电压U=2.5V，通过灯泡的电流I=0.5A，灯泡功率：P=UI=2.5×0.5=1.25W.

②电源与电阻R整体可以看做等效电源，等效电源内阻为1+0.25=1.25Ω，当灯泡并联电阻为1.25Ω时灯泡总功率最大，此时路端电压为1.5V，由灯泡U-I图象可知，此时通过灯泡的电流为:0.4A，灯泡的电阻:
，则三只灯泡并联电阻为1.25Ω，三只灯泡并联时灯泡总功率最大，
.

17．【解析】

（1）由于MN切割磁感线的速度是一定的，长度一定，故产生的电动势不变，当外电路的电阻最大时，MN两点间的电势差是最大的；而当MN滑到ab的中点时，外电路的电阻是最大的。

运动到ab的中点时，MN产生的感应电动势：E=BLv=1×1×0.5V=0.5V

MN的电阻：r=0.1×1Ω=0.1Ω，外电路总电阻：R=
=0.15Ω；

则MN两点间的电势差：Um=
=
=0.3V；

（2）框架消耗的最大电功率就是当外电路的电阻与MN的电阻相等时所消耗的；

此时电路的总电阻为0.1Ω+0.1Ω=0.2Ω，

电路中的电流为
=2.5A

则框架消耗的最大电功率Pm=（2.5A）2×0.1Ω=0.625W．

18．【解析】

（1）导体棒达到稳定时，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、瞬时功率公式和物体平衡条件有：
......................2分

......................1分

由能量守恒有：
.....................2分

联解以上各式并代入数据得：Q1=160J......................1分

（2）设棒从撤去拉力到速度为零的过程沿导轨上滑距离为x，则有：

......................1分

.....................2分

由能量守恒有：
.....................2分

联解以上各式并代入数据得：v′=5m/s.....................1分

19．【解析】

试题分析：（1）沿直线OO′ 运动的带电粒子,设进入匀强磁场B2的带电粒子的速度为v，

根据
--------------------------------------2分

解得：
------------------------------------1分

（2）粒子进入匀强磁场B2中做匀速圆周运动，根据
-------------2分

解得：
-------------------------------------1分

因此，电荷量最大的带电粒子运动的轨道半径最小．设最小半径为r1，此带电粒子运动轨迹与CD板相切，如图所示，

则有：
， 解得：
（2分）

电荷量最大值
------------------------- 2分

带负电的粒子在磁场B2中向上偏转，某带负电粒子轨迹与CD相切，如图所示，设半径为r2，依题意
，解得：
-----------------2分

则CD板上被带电粒子击中区域的长度为
----------------2分

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