湖北省2013届高二期末考试物理卷

一、选择题

1. 难度：中等

某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴匀速转动，产生交变电流的图像如图所示，由图中的信息可以判定（　　）

A. A和C时刻线圈处于中性面位置

B.B和D时刻穿过线圈的磁通量为零

C.从A到D时刻线圈转过的角度为2π

D.若从O到D时刻历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变100次

2. 难度：中等

在图所示的闭合铁芯上绕有一组线圈，与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合金属圆环，假定线圈产生的磁场全部集中在铁芯内，则当滑动变阻器的滑片左、右滑动时，能产生感应电流的金属圆环是 (　　)

A．a、b两个环　　　　　　　    B．b、c两个环

C．a、c两个环                   D．a、b、c三个环

3. 难度：中等

为了减少输电线路中电力损失，发电厂发出的电通常是经过升压变电站升压后通过远距离输送，再经过降压变电站将高压变为低压．某降压变电站将电压U₀＝11000sin100πt(V)的交流电降为220 V供居民小区用电，则降压变电站变压器(　　)

A．原、副线圈匝数比为50∶1 

B．副线圈中电流的频率是50 Hz

C．副线圈中电流的频率是1 Hz

D．输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和

4. 难度：中等

如图所示，图中所标的导体棒的长度为L，处于磁感应强度为B的匀强磁场中，棒运动的速度均为v，产生的电动势为BLv的是（       ）

 

图3

5. 难度：中等

如图所示，圆形线圈P静止在水平桌面上，其正上方悬挂另一个线圈Q，P与Q共轴，Q中通有变化电流，电流随时间变化的规律如图4b所示，P所受的重力为G，桌面对P的支持力为N，则（    ）

A. t₁时刻N＞G                  B. t₂时刻N＞G

C. t₃时刻N<G              D. t₄时刻N＝G

6. 难度：中等

如图所示，有两根和水平面成α角的光滑平行的金属轨道，上端有可变电阻R，下端足够长，空间有垂直于轨道平面的匀强磁场，磁感应强度为B.一质量为m的金属杆从轨道上由静止滑下，经过足够长的时间后，金属杆的速度会趋于一个最大速度v_m，则(　　)

A．如果B增大，v_m将变大      B．如果α增大，v_m将变大

C．如果R增大，v_m将变大      D．如果m变小，v_m将变大

7. 难度：中等

如图所示，固定在水平绝缘平面上足够长的金属导轨不计电阻，但表面粗糙，导轨左端连接一个电阻R，质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上，并与导轨垂直，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直．用水平恒力F把ab棒从静止起向右拉动的过程中，以下结论正确的有(　　)

A．恒力F做的功等于电路产生的电能

B．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能

C．克服安培力做的功等于电路中产生的电能

D．恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和

8. 难度：中等

如图所示是粒子速度选择器的原理示意图，如果粒子所具有的速率v＝，那么(　　)

A．带正电粒子必须沿ab方向从左侧进入场区，才能沿直线通过

B．带负电粒子必须沿ba方向从右侧进入场区，才能沿直线通过

C．不论粒子电性如何，沿ab方向从左侧进入场区，都能沿直线通过

D．不论粒子电性如何，沿ba方向从右侧进入场区，都能沿直线通过

9. 难度：中等

如图所示，MN为两个匀强磁场的分界面，两磁场的磁感应强度大小的关系为B₁＝2B₂，一带电荷量为＋q、质量为m的粒子从O点垂直MN进入磁感应强度为B₁的磁场，不计粒子的重力，则经过多长时间它将向下再一次通过O点(　　)

A.       B.         C.     D.

10. 难度：中等

如图所示，两平行的虚线间的区域内存在着有界匀强磁场，有一较小的三角形线框abc的ab边与磁场边界平行，现使此线框向右匀速穿过磁场区域，运动过程中始终保持速度方向与ab边垂直．则下列图10中哪一个可以定性地表示线框在上述过程中感应电流随时间变化的规律？（　　）

图10

11. 难度：中等

三根电阻丝和不计电阻的导线如图11连接，虚线框内存在大小随时间均匀变化的匀强磁场，三个电阻的电阻大小之比R₁∶R₂∶R₃＝1∶2∶3，当S₁、S₂闭合，S₃断开时，闭合的回路中感应电流为I，当S₂、S₃闭合，S₁断开时，闭合的回路中感应电流为5I，当S₁、S₃闭合，S₂断开时，闭合的回路中感应电流是(　　)

A．0　　　　　　　B．3I         C．6I           D．7I

12. 难度：中等

.如图所示，有一个正方形的匀强磁场区域abcd，e是ad的中点，f是cd的中点，如果在a点沿对角线方向以速度v射入一带负电的带电粒子，恰好从e点射出，不计粒子重力，则（     ）

A．如果粒子的速度增大为原来的二倍，将从d点射出

B．如果粒子的速度增大为原来的三倍，将从f点射出

C．如果粒子的速度不变，磁场的磁感应强度变为原来的二倍，将从d点射出

D．只改变粒子的速度使其分别从e、d、f点射出时，从f点射出所用时间最短

13. 难度：中等

（6分）关于传感器的应用，下列说法中正确的是(  )

A．电饭锅中的敏感元件是光敏电阻

B．测温仪中测温元件可以是热敏电阻

C．用传感器探究作用力和反作用力的关系的实验，所用的测力装置是力传感器

D．火灾报警器中的光传感器在没有烟雾时呈现高电阻状态，有烟雾时呈现低电阻状态

14. 难度：中等

（10分）在“测定金属丝的电阻率”的实验中：

（1）如图13所示，用螺旋测微器测量的金属丝直径为__________mm．

 

（2）在用伏安法测量金属丝的电阻（约为10Ω）时，备有下列器材：

A．量程为0～0.6A，内阻为0.5Ω的电流表；

 

B．量程为0～3A，内阻为0.1Ω的电流表；

C．量程为0～3V，内阻为6kΩ的电压表；

D．量程为0～15V，内阻为30kΩ的电压表；

E．阻值为0～1kΩ，额定电流为0.5A的滑动变阻器；

F．阻值为0～10Ω，额定电流为2A的滑动变阻器；

G．蓄电池6V；

H．开关一个，导线若干．

 

为了尽可能提高测量精度，且要求测量多组实验数据，电流表应选用________；电压表应选用________；滑动变阻器

 

应选用__________．（只填字母代号）

（3）在答题卡的方框内画出符合要求的实验电路图．

15. 难度：中等

（10分）矩形线圈在一匀强磁场中绕垂直于磁场方向的中心轴匀速转动，产生的交变电动势表达式为（V），试求：

(1)电动势的有效值和频率；

(2)若矩形线圈是100匝，线圈平面面积为0.02m²，匀强磁场的磁感应强度B是多少？

(3)当线圈平面从中性面开始转过时，电动势的瞬时值是多大？

16. 难度：中等

（10分）如图所示，平面直角坐标系第一象限内存在着垂直纸面向外的匀强磁场，一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a，0)点以速度v，沿与x轴正方向成60º的方向射入第一象限内的匀强磁场中，恰好从S点垂直于y轴射出第一象限。不计粒子的重力。求

（1）匀强磁场的磁感应强度B

（2）粒子射出点S的坐标。

17. 难度：中等

（13分）在如图所示的平面直角坐标系中，存在一个半径R＝0.2 m的圆形匀强磁场区域，磁感应强度B＝1.0 T，方向垂直纸面向外，该磁场区域的右边缘与y坐标轴相切于原点O点．y轴右侧存在电场强度大小为E＝1.0×10⁴ N/C的匀强电场，方向沿y轴正方向，电场区域宽度l＝0.1 m．现从坐标为(－0.2 m，－0.2 m)的P点发射出质量m＝2.0×10^{－9 kg}、带电荷量q＝5.0×10^{－5 C}的带正电粒子，沿y轴正方向射入匀强磁场，速度大小v₀＝5.0×10³ m/s. （粒子重力不计）．

(1)求该带电粒子射出电场时的位置坐标；

(2)为了使该带电粒子能从坐标为(0.1 m，－0.05 m)的点回到电场，可在紧邻电场的右侧一正方形区域内加匀强磁场，试求所加匀强磁场的磁感应强度大小和正方形区域的最小面积．

18. 难度：中等

（13分）如图所示，光滑的平行金属导轨水平放置，电阻不计，导轨间距为l，左侧接一阻值为R的电阻．区域cdef内存在垂直轨道平面向下的有界匀强磁场，磁场宽度为s．一质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上，与导轨垂直且接触良好，受到F＝0.5v＋0.4(N)(v为金属棒速度)的水平外力作用，从磁场的左边界由静止开始向右运动，测得电阻两端电压随时间均匀增大．(已知：l＝1 m，m＝1 kg，R＝0.3 Ω，r＝0.2 Ω，s＝1 m)

(1)求磁感应强度B的大小；

(2)若撤去外力后棒的速度v随位移x的变化规律满足v＝v₀－x   (v₀是撤去外力时，金属棒速度)，且棒在运动到ef处时恰好静止，则外力F作用的时间为多少？

(3)若在棒未出磁场区域时撤出外力，画出棒在整个运动过程中速度随位移变化所对应的各种可能的图线．