河北省衡水市衡水中学2013—2014学年高二上物理期中考试试题及答

免费下载：河北省衡水市衡水中学2013—2014学年高二上物理期中考试试题及答案
河北省衡水市衡水中学2013—2014学年高二上物理期中考试试题及答案
一、选择题（每小题4分，部分得分2分，共56分。下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上）
1．自然界中某个量D的变化量△D，与发生这个变化所用时间△t的比值 ，叫做这个量D的变化率。下列说法正确的是（    ）来源进步网www.szjjedu.com
A．若D表示某质点做匀速直线运动的位移，则 是变化的
B．若D表示某质点做平抛运动的速度，则 是恒定不变的
C．若D表示通入某线圈的电流， 越大，则线圈中的自感电动势越大来源进步网www.szjjedu.com
D．若D表示穿过某线圈的磁通量， 越大，则线圈中的感应电动势不变
2．如右图所示为一种自动跳闸的闸刀开关，O是转动轴，A是绝缘手柄，C是闸刀卡口，M、N接电源线，闸刀处于垂直纸面向里、B＝1 T的匀强磁场中，CO间距离为10 cm，当磁场力为 0.2 N时，闸刀开关会自动跳开．则要使闸刀开关能跳开，CO中通过的电流的大小和方向为(　　)
A．电流方向C→O   B．电流方向O→C     C．电流大小为1 A     D．电流大小为0.5 A
来源进步网www.szjjedu.com
3. 有一只粗细均匀、直径为d、电阻为r的光滑金属圆环水平放置在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，其俯视图如图所示.一根长为d、电阻为r/2的金属棒始终紧贴圆环以速度v匀速平动，当ab棒运动到圆环的直径位置时，说法正确的是（      ）
A.ab棒两端电压为       B.ab棒中的电流为 .
C.ab棒受安培力为      D.外力对ab棒的功率为
4．有一个垂直于纸面的匀强磁场，它的边界MN左侧为无场区，右侧是匀强磁场区域，如图（甲）所示，现让一个金属线框在纸平面内以垂直于MN的恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域，线框中的电流随时间变化的i－t图象如右图（乙）所示，则进入磁场区域的金属线框可能是下图的（ 
5．如图所示的电路中，电键S闭合且电路达到稳定时，流过灯泡L1和灯泡L2的电流分别为I1和I2，在电键S切断的瞬间，为使小灯泡L2能比原来更亮一些，然后逐渐熄灭，应(　　)
A．必须使I2 I1
B．与I1、I2大小无关，但必须使线圈自感系数L足够大
C．自感系数L越大，切断时间越短，则I2也越大
D．不论自感系数L多大，电键S切断瞬间I1只能减小，不会增大
6. 如图所示，边长为L的正方形金属框，匝数为n,质量为m，电阻为R，用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘，金属框的上半部处于磁场内，下半部处于磁场外．磁场随时间变化规律为B＝kt(k>0)，已知细线所能承受的最大拉力为2mg，下列说法正确的是（    ）来源进步网www.szjjedu.com
A.线圈的感应电动势大小为nk• ；
B.细绳拉力最大时，金属框受到的安培力大小为mg  ；
C.从t＝0开始直到细线会被拉断的时间为 。
D.以上说法均不正确
7.光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接有阻值为R的定值电阻。阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其它部分电阻不计。整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向上。从t = 0时刻开始棒受到一个平行于导轨向上的外力F，由静止开始沿导轨向上运动，运动中棒始终与导轨垂直，且接触良好，通过R的感应电流随时间t变化的图象如图2所示。下面分别给出了穿过回路abPM的磁通量 、磁通量的变化率 、棒两端的电势差 和通过棒的电荷量q随时间变化的图象，其中正确的是
8．如图甲所示，为一种调光台灯电路示意图，它通过双向可控硅电子器件（不分得电压）实现了无级调节亮度．给该台灯接220 V的正弦交流电后加在灯管两端的电压如图乙所示，则此时交流电压表的示数为（    ）来源进步网www.szjjedu.com
A．220 V    
B．110 V    
C.2202 V    
D.1102 V
9．如图所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有两根竖直放置的平行金属导轨，顶端用一电阻R相连，两导轨所在的竖直平面与磁场方向垂直．一根金属棒ab以初速度v0沿导轨竖直向上运动，到某一高度后又向下运动返回到原出发点．整个过程中金属棒与导轨保持垂直且接触良好，导轨与棒间的摩擦及它们的电阻均可忽略不计．则在金属棒整个上行与整个下行的两个过程中，下列说法正确的是 （     ）来源进步网www.szjjedu.com
A．回到出发点的速度v等于初速度v0
B．上行过程中通过R的电量等于下行过程中通过R的电量
C．上行过程中安培力做负功，下行过程中安培力做正功
D．上行过程中R上产生的热量大于下行过程中R上产生的热量
10．现将一边长为l、在如图所示的两平行虚线之间存在着垂直纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场，正方形线框abcd的边长为L（L<d）、质量为m、电阻为R。将线框从距离磁场的上边界为h高处由静止释放后，线框的ab边刚进入磁场时的速度为 ，ab边刚离开磁场时的速度也为 ，在线框开始进入到全部离开磁场的过程中（    ）来源进步网www.szjjedu.com
A. 线圈ab边进场阶段一定减速
B. 线圈ab边进场阶段可能匀速
C. 感应电流所做的功为mgd
D. 感应电流所做的功为2mgd
11．如右图所示，在坐标系xOy中，有边长为a的正方形金属线框abcd，其一条对角线ac和y轴重合、顶点a位于坐标原点O处．在y轴的右侧的Ⅰ、Ⅳ象限内有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁场的上边界与线框的ab边刚好完全重合，左边界与y轴重合，右边界与y轴平行．t＝0时刻，线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场上边界的方向穿过磁场区域．取沿a→b→c→d→a的感应电流方向为正，则在线圈穿越磁场区域的过程中，感应电流i随时间t变化的图线是下图中的(　　)

12. 如图甲所示，水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置，间距为L，一端通过导线与阻值为R的电阻连接。导轨上放一质量为m的金属杆，金属杆、导轨的电阻均忽略不计，匀强磁场垂直导轨平面向下。用与导轨平行的恒定拉力F作用在金属杆上，杆最终将做匀速运动。当改变拉力的大小时，相对应的匀速运动速度v也会变化，v和F的关系如图乙所示。下列说法正确的是（   ）
A．金属杆在匀速运动之前做匀加速直线运动
B． a点电势高于b点电势
C．由图像可以得出B、L、R三者的关系式为
D．当恒力F=4N时，电阻R上消耗的最大电功率为24W
13.如图所示，ABCD为固定的水平光滑矩形金属导轨，AB间距离为L，左右两端均接有阻值为R的电阻，处在方向竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，质量为m、长为L的导体棒MN放在导轨上，甲、乙两根相同的轻质弹簧一端均与MN棒中点固定连接，另一端均被固定，MN棒始终与导轨垂直并保持良好接触，导轨与MN棒的电阻均忽略不计.初始时刻，两弹簧恰好处于自然长度，MN棒具有水平向左的初速度v0，经过一段时间，MN棒第一次运动至最右端，这一过程中AB间电阻R上产生的焦耳热为Q，则（    ）来源进步网www.szjjedu.com
A.初始时刻棒受到安培力大小为
B.从初始时刻至棒第一次到达最左端的过程中，整个回路产生焦耳热小于
C.当棒再次回到初始位置时，AB间电阻R的功率小于
D.当棒第一次到达最右端时，甲弹簧具有的弹性势能为 mv20-Q
14.如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。以直径ab为轴匀速转动，转速为n， ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直) ， M和N是两个滑环，负载电阻为R 。线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是（     ）
A．转动过程中电流表的示数为
B．从图示位置起转过1/4圈的时间内产生的平均感应电动势为
C．从图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为
D． 以上说法均不正确
二．填空题（每空2分，共10分）
15．法拉第发现了电磁感应现象之后，又发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机，揭开了人类将机械能转化为电能并进行应用的序幕。法拉第圆盘发电机的原理如图所示，将一个圆形金属盘放置在电磁铁的两个磁极之间，并使盘面与磁感线垂直，盘的边缘附近和中心分别装有与金属盘接触良好的电刷A、B，两电刷与灵敏电流计相连。当金属盘绕中心轴按图示方向转动时，则电刷A的电势       电刷B的电势（填高于、低于或等于）；若仅提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将      ；（填增大、减小或不变）；若仅将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将      （填增大、减小或不变）
16.如图所示，在光滑水平面上方，有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场，如图所示，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大。一个边长为a，质量为m，电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向，以速度v从图示位置向右运动，当线框中心线AB运动到与PQ重合时，线框的速度为 ，此时线框中的电功率为________，此过程回路产生的焦耳热为________。
三．计算题（共44分）
17．(6分)如图所示，一对平行光滑轨道放置在水平面上，两轨道相距l=1m，两轨道之间用R=3Ω的电阻连接，一质量m=0.5kg、电阻r=1Ω的导体杆与两轨道垂直，静止放在轨道上，轨道的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上，现用水平拉力沿轨道方向拉导体杆，当拉力达到最大时，导体杆开始做匀速运动，当位移s=2.5m时撤去拉力，导体杆又滑行了一段距离s' 后停下，在滑行s' 的过程中电阻R上产生的焦耳热为12J。
求：来源进步网www.szjjedu.com
（1）拉力F作用过程中，通过电阻R上电量q；
（2）导体杆运动过程中的最大速度vm；

18．（9分）两根足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ间距为 ,其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成30°角.完全相同的两金属棒ab、cd分别垂直导轨放置，每棒两端都与导轨始终有良好接触，已知两棒质量均为m=0.02 kg,电阻均为R=0.1 Ω,整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2 T,棒ab在平行于导轨向上的力F作用下，沿导轨向上匀速运动，而棒cd恰好能够保持静止.取g=10 m/s2,问：来源进步网www.szjjedu.com

(1)通过棒cd的电流I是多少，方向如何？
(2)棒ab受到的力F多大？
(3)棒cd每产生Q=0.1 J的热量，力F做的功W是多少？


19．（12分）如图所示，固定的光滑金属导轨间距为L，导轨电阻不计，上端a、b间接有阻值为R的电阻，导轨平面与水平面的夹角为θ，且处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。质量为m、电阻为r的导体棒与固定弹簧相连后放在导轨上。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有沿轨道向上的初速度v0。整个运动过程中导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的中心轴线与导轨平行。来源进步网www.szjjedu.com

（1）求初始时刻通过电阻R的电流I的大小和方向；来源进步网www.szjjedu.com
（2）当导体棒第一次回到初始位置时，速度变为v，求此时导体棒的加速度大小a；
（3）导体棒最终静止时弹簧的弹性势能为Ep，求导体棒从开始运动直到停止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q。

20．（13分）如图所示，左右两边分别有两根平行金属导轨相距为L，左导轨与水平面夹30°角，右导轨与水平面夹60°角，左右导轨上端用导线连接。导轨空间内存在匀强磁场，左边的导轨处在方向沿左导轨平面向下，磁感应强度大小为B的磁场中。右边的导轨处在垂直于右导轨斜向上，磁感应强度大小也为B的磁场中。质量均为m的导杆ab和cd垂直导轨分别放于左右两侧导轨上，已知两导杆与两侧导轨间动摩擦因数均为μ= ，回路电阻恒为R，若同时无初速释放两导杆，发现cd沿右导轨下滑 距离时，ab杆才开始运动。（认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。
（1）试求ab杆刚要开始运动时cd棒的速度 来源进步网www.szjjedu.com
（2）以上过程中，回路中共产生多少焦耳热？
（3）cd棒的最终速度为多少？

答案
1.BC 2.B 3.D 4.BC 5.AD 6.AB 7.B 8.B 9.BD 10.AD 11.A 12.B 13.CD 14.AB
15.低于；增大；减小；来源进步网www.szjjedu.com
16.     
17．（6分）
【解析】试题分析：（1）拉力F作用过程中，在时间△t内，磁通量为△Φ，通过电阻R上电量q
                                                                                                      
                    （2分）
（2）撤去F后金属棒滑行过程中动能转化为电能
∵                                    （1分）
由能量守恒定律，得
                    （2分）
∴                         （1分）
18. （9分）
【解析】(1)棒cd受到的安培力为
 
棒cd在共点力作用下平衡，则
Fcd=mgsin30°    (1分)
由①②式代入数值得：
I=1 A    (1分)
根据楞次定律可知，棒cd中电流方向由d至c.  (1分)
(2)棒ab与棒cd受到的安培力大小相等，
Fab=Fcd    
对棒ab，由共点力平衡条件得：
    (1分)
代入数据解得：F=0.2 N   (1分)
(3)设在时间t内棒cd产生Q=0.1 J热量，由焦耳定律知Q=I2Rt  (1分)
设棒ab匀速运动的速度大小为v，其产生的感应电动势 
由闭合电路欧姆定律可知
      (1分)
根据运动学公式可知，在时间t内，棒ab沿导轨的位移
x=vt  则力F做的功W=Fx （1分）
联立以上各式，代入数值解得：
W=0.4 J   （1分）
19.（12分）.
⑴棒产生的感应电动势            1分 
通过 的电流大小          1分
电流方向为b→a                      　1分
⑵棒产生的感应电动势为         1分
感应电流            1分
棒受到的安培力大小 ，方向沿斜面向上          　1分
根据牛顿第二定律 有　     　　　1分
解得　 　　　　　　　　　1分
⑶导体棒最终静止，有　 　　
压缩量            　　　　　1分
设整个过程回路产生的焦耳热为Q0，根据能量守恒定律　有
      　　　　    　1分
              　1分
电阻R上产生的焦耳热
    　　1分

20.  （13分） 【答案】（1）   （2）   （3）
【解析】
试题分析：（1）ab杆刚运动时，有
        
∴F安=        （3分）
由安培力公式F安=BIL得I=        （1分）
由闭合电路欧姆定律得E=        （1分）
对cd杆由法拉第电磁感应定律    
∴      （1分）
（2）由动能定理有：mgssin60°-μmgscos60°-W克安=   （2分）
W克安=Q        （1分）
故：Q=        （1分）
（3）mgsin60°-μmgcos60°=       （2分）