2010-2011学年湖北省武汉市部分重点中学高二（上）期末物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是（ ）
A．库仑用他发明的扭秤研究带电体间的相互作用，建立了库仑定律
B．奥斯特发现了电流的磁效应，总结出了电磁感应定律
C．密立根通过油滴实验测定了元电荷的数值；法拉第提出了分子电流假说
D．安培发现了磁场对运动电荷的作用规律；洛仑兹发现了磁场对电流的作用规律

2. 难度：中等

下列说法正确的是（ ）
A．带电粒子只受电场力，由静止开始运动，其运动轨迹一定与电场线重合
B．电场强度的方向就是放入电场中电荷所受电场力的方向，且其大小E=
C．由B=知，通电直导线垂直于磁场放置，B与通电直导线所受安培力成正比，与I、L的乘积成反比
D．洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直，磁场方向不一定与电荷运动方向垂直

3. 难度：中等

某小型水电站的电能输送示意图如图所示，发电机通过升压变压器T₁和降压变压器T₂向用户供电．已知输电线的总电阻为R，降压变压器T₂的原、副线圈匝数之比为4：1，降压变压器副线圈两端交变电压u=220sin100πt V，降压变压器的副线圈与阻值R=11Ω的电阻组成闭合电路．若将变压器视为理想变压器，则下列说法中正确的是（ ）
A．通过R电流的有效值是20A
B．降压变压器T₂原、副线圈的电压之比为1：4
C．升压变压器T₁的输出电压等于降压变压器T₂的输入电压
D．升压变压器T₁的输出功率等于降压变压器T₂的输入功率

4. 难度：中等

如图所示，图线a是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生正弦交流电的图象，当调整线圈转速后，所产生正弦交流电的图象如图线b所示，以下关于这两个正弦交流电的说法正确的是（ ）

A．交流电a的瞬时值为u=10sin5πtV
B．线圈先后两次转速之比为2：3
C．在图中t=0时刻穿过线圈的磁通量均为零
D．交流电b电压的有效值为V

5. 难度：中等

已知某地的地磁场的水平分量为B=3×10 ^-5T，该地一高层建筑安装了高l00m的金属杆作为避雷针，如图所示．在某次雷雨天气中，某一时刻的放电电流为2×10⁵ A，此时金属杆所受磁场力（ ）

A．大小为300N
B．大小为600N
C．方向由东向西
D．方向由西向东

6. 难度：中等

如图所示，电源的电动势为E，内阻r不能忽略．A、B是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈．关于这个电路的以下说法正确的是（ ）
A．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，A灯立刻亮，而后逐渐变暗，最后亮度稳定
B．开关闭合到电路中电流稳定的时间内，B灯立刻亮，而后逐渐变/暗，最后亮度稳定
C．开关处于闭合状态，在断开瞬间，A灯闪亮一下再熄灭
D．开关处于闭合状态，在断开瞬间，电流自左向右通过A灯

7. 难度：中等

驾驶员酒后驾车已成为安全行驶的重大隐患，为此全国各地掀起了一场严查酒后驾驶的安全检查行动．某市交通警察在执行任务过程中，要使用一种酒精测试仪用于检测驾驶员是否属于酒后驾驶，其内部结构如图所示．如果酒精气体传感器的电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，关于酒精测试仪，下列说法正确的是（ ）

A．电压表的示数越小，表示酒精气体浓度越大
B．电压表的示数越大，表示酒精气体浓度越大
C．电压表的示数与酒精气体浓度成正比
D．电压表的示数与酒精气体浓度不成正比

8. 难度：中等

如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R₁和R₂相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R₁和R₂的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为μ，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F．此时（ ）
A．电阻R₁消耗的热功率为
B．电阻R₁消耗的热功率为
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ
D．整个装置消耗的机械功率为（F+μmgcosθ）v

9. 难度：中等

如图所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路．导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计．在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场．开始时，导体棒处于静止状态．剪断细线后，导体棒在运动过程中（ ）

A．回路中有感应电动势
B．两根导体棒所受安培力的方向相同
C．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒
D．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒

10. 难度：中等

如图甲所示，一闭合金属圆环处在垂直圆环平面的匀强磁场中．若磁感应强度B随时间t按图乙所示的规律变化，设图中磁感应强度垂直纸面向里为正方向，环中感应电流沿顺时针方向为正方向，则环中电流随时间变化的图象是（ ）
A．
B．
C．
D．

11. 难度：中等

如图所示，边长为L的等边三角形abc为两个匀强磁场的理想边界，三角形内的磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小为B，三角形外的磁场范围足够大，方向垂直纸面向里，磁感应强度也为B．把一粒子源放在顶点a处，它将沿∠a的角平分线发射质量为m、电荷量为q、初速度为的带负电粒子（粒子重力不计）．在下列说法中正确的是（ ）

A．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是
B．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是
C．带电粒子第一次返回a点所用的时间是
D．带电粒子第一次到达c点所用的时间是

12. 难度：中等

如图所示，在水平面内的直角坐标系xoy中有一光滑金属导轨AOC，其中曲线导轨OA 满足方程y=Lsinkx，长度为的直导轨OC与x 轴重合，整个导轨处于竖直向上的匀强磁场中．现有一长为L的金属棒从图示位置开始沿x轴正方向做匀速直线运动，已知金属棒单位长度的电阻为R，除金属棒的电阻外其余电阻均不计，棒与两导轨始终接触良好，则在金属棒运动的过程中，它与导轨组成的闭合回路（ ）

A．消耗的电功率逐渐减小
B．消耗的电功率逐渐增大
C．电流逐渐减小
D．电流逐渐增大

二、解答题

13. 难度：中等

一块多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100．用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很大，如图中虚线位置．为了较准确地进行测量，应换到______挡，换挡后需要先进行______的操作，再进行测量．若正确操作后进行测量时表盘的示数如图，则该电阻的阻值是______Ω．

14. 难度：中等

有一只小灯泡，额定电压为6V，额定功率约为3W，请用下列器材测定小灯泡的额定功率：
电流表A：量程0～0.6A、内阻约为0.5Ω
电压表V：量程0～3V、内阻R_V=5kΩ
滑动变阻器R：阻值范围0～20Ω、额定电流为1A
定值电阻R：阻值R=10kΩ
电源E：电动势约为10V、内阻很小
开关S一个，导线若干
（1）请在虚线框内画出利用本题提供的器材所设计的实验电路图（标注所用器材的符号）；
（2）实验中，电压表的示数应调为______V，若此时电流表示数为 0.48A，则小灯泡的额定功率为______W．

15. 难度：中等

如图所示，一小型发电机内有n=100匝矩形线圈，线圈面积S=0.10m²，线圈电阻可忽略不计．在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中，以恒定的角速度ω=100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，发电机线圈两端与R=100Ω的电阻构成闭合回路．求：
（1）线圈转动时产生感应电动势的最大值；
（2）从线圈平面通过中性面时开始，线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量；
（3）线圈匀速转动10s，电流通过电阻R产生的焦耳热．（计算结果保留二位有效数字）

16. 难度：中等

如图所示，在空间有一坐标系xoy，直线OP与x轴正方向的夹角为30°，第一象限内有两个方向都垂直纸面向外的匀强磁场区域I和II，直线OP是他们的边界，OP上方区域I中磁场的磁感应强度为B．一质量为m，电荷量为q的质子（不计重力）以速度v从O点沿与OP成30°角的方向垂直磁场进入区域I，质子先后通过磁场区域I和II后，恰好垂直打在x轴上的Q点（图中未画出），试求：
（1）区域II中磁场的磁感应强度大小；
（2）Q点的坐标．

17. 难度：中等

如图甲所示，空间存在B=0.5T、方向竖直向下的匀强磁场，MN、PQ是处于同一水平面内相互平行的粗糙长直导轨，间距L=0.2m，R是连接在导轨一端的电阻，ab是跨接在导轨上质量为m=0.1kg的导体棒．从零时刻开始，通过一小型电动机对ab棒施加一个牵引力，方向水平向左，使其从静止开始沿导轨做加速运动，此过程中棒始终保持与导轨垂直且接触良好．图乙是棒的v-t图象，其中OA段是直线，AC段是曲线，CE段是平行于t轴的直线，小型电动机在12s末达到额定功率P=4.5W，此后保持功率不变，在t=17s时，导体棒达到最大速度10m/s．除R外，其余部分电阻均不计，g=10m/s²．
（1）求导体棒ab在0-12s内的加速度大小；
（2）求导体棒与导轨间的动摩擦因数μ及电阻R的阻值；
（3）若导体棒ab从0-17s内共发生位移102m，试求12-17s内，R上产生的焦耳热量是多少．

18. 难度：中等

竖直放置的平行金属板M、N相距d=0.2m，板长L=5m，板间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，极板按如图所示的方式接入电路．足够长的、间距为L=1m的光滑平行金属导轨CD、EF水平放置，导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度也为B．电阻为r=1Ω的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好．已知滑动变阻器的总阻值为R=4Ω，滑片P的位置位于变阻器的中点．有一个质量为m=1.0×10^-8kg、电荷量为q=+2.0×10^-5C的带电粒子，从两板中间左端沿中心线水平射入场区．不计粒子重力．
（1）若金属棒ab静止，求粒子初速度v多大时，可以垂直打在金属板上？
（2）当金属棒ab以速度v匀速运动时，让粒子仍以相同初速度v射入，且从两板间沿直线穿过，求金属棒ab运动速度v的大小和方向．
（3）若将极板M、N间的磁场撤掉，其他条件不变，仍让粒子以相同初速度v射入，要使粒子能打在极板上，则金属棒ab匀速运动的速度v至少多大？