2014-2015学年湖北武汉华中师大第一中学高二上期期末考试物理卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：简单

关于科学家在电磁学中的贡献，下列说法错误的是(   )

A. 密立根测出了元电荷e的数值

B. 法拉第提出了法拉第电磁感应定律

C. 奥斯特发现了电流的磁效应

D. 安培提出了分子电流假说

2. 难度：简单

如图所示，几位同学在做“摇绳发电”实验：把一条长导线的两端连在一个灵敏电流计的两个接线柱上，形成闭合回路。两个同学迅速摇动AB这段“绳”。假设图中情景发生在赤道，地磁场方向与地面平行，由南指向北。图中摇“绳”同学是沿东西站立的，甲同学站在西边，手握导线的A点，乙同学站在东边，手握导线的B点。则下列说法正确的是

A．当“绳”摇到最高点时，“绳”中电流最大

B．当“绳”摇到最低点时，“绳”受到的安培力最大

C．当“绳”向下运动时，“绳”中电流从A流向B

D．在摇“绳”过程中，A点电势总是比B点电势高

3. 难度：简单

1931年英国物理学家狄拉克从理论上预言：存在只有一个磁极的粒子，即“磁单极子”。1982年，美国物理学家卡布莱设计了一个寻找磁单极子的实验：他设想，如果一个只有N极的磁单极子从上向下穿过如图所示的闭合超导线圈，那么，从上向下看，这个线圈中将出现（  ）

A.先是逆时针方向，然后是顺时针方向的感应电流

B.先是顺时针方向，然后是逆时针方向的感应电流

C.顺时针方向的持续流动的感应电流

D.逆时针方向的持续流动的感应电流

4. 难度：中等

质谱仪主要由加速电场和偏转磁场组成，其原理图如图甲。设想有一个静止的带电粒子P（不计重力），经电压为U的电场加速后，垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到底片上的D点，设OD=x，则图乙中能正确反映x²与U之间函数关系的是

 

5. 难度：简单

如图所示，直角三角形导线框abc以速度v匀速进入匀强磁场区域，则此过程中导线框内感应电流随时间变化的规律为下列四个图像中的哪一个？ （   ）

6. 难度：简单

如图所示，圆形区域内有垂直于纸面向里的匀强磁场，一个带电粒子以速度v从A点沿直径AOB方向射入磁场，经过Δt时间从C点射出磁场，OC与OB成60°角。现将带电粒子的速度变为v/3，仍从A点沿原方向射入磁场，不计重力，则粒子在磁场中的运动时间变为（   ）

A．    B.     C.     D.

7. 难度：简单

下列说法正确的是（   ）

A. 机械波的传播速度由介质本身的性质决定

B. 机械波的振幅与波源无关

C. 两列振动方向相同、振幅分别为A₁和A₂的相干简谐横波相遇。波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移

D. 当波源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高

8. 难度：中等

如图所示，光滑平行金属导轨MN、PQ所在平面与水平面成θ角，M、P两端接一阻值为R的定值电阻，阻值为r的金属棒ab垂直导轨放置，其他部分电阻不计．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下．t＝0时对金属棒施一平行于导轨的外力F，金属棒由静止开始沿导轨向上做匀加速运动．下列关于穿过回路abPMa的磁通量Φ、磁通量的瞬时变化率 、通过金属棒的电荷量q以及a、b两端的电势差U随时间t变化的图象中，正确的是（  ）

9. 难度：简单

如图所示，某理想变压器的原副线圈的匝数均可调节，原线圈两端的电压为一最大值不变的正弦交流电，在其他条件不变的情况下，为了使变压器输入功率增大，可使  （   ）

A．原线圈匝数增加      B．负载电阻的阻值增大

C．副线圈匝数增加      D．负载电阻的阻值减小

10. 难度：中等

如图所示，导电物质为正电荷的霍尔元件位于两串联线圈之间，线圈中电流为I，线圈间产生匀强磁场，磁感应强度大小B与I成正比，方向垂直于霍尔元件的两侧面，此时通过霍尔元件的电流为I_H，与其前后表面相连的电压表测出的霍尔电压U_H。电阻R远大于R_L，霍尔元件的电阻可以忽略，则（    ）

A．霍尔元件前表面的电势低于后表面

B．网I_H与I成正比

C．电压表的示数与R_L消耗的电功率成正比

D．若电源的正负极对调，电压表指针将反偏

二、实验题

11. 难度：中等

（6分）在“研究电磁感应现象”的实验中，首先按右上图接线，当闭合S时观察到电流表指针向左偏，不通电时电流表指针停在正中央.然后按右下图所示将电流表与线圈B连成一个闭合回路，将线圈A、电池、滑动变阻器和电键S串联成另一个闭合电路．

（1）上图电路中串联定值电阻的主要作用是        

（2）下图电路S闭合后，将线圈A插入线圈B的过程中，电流表的指针将          （填：左偏、右偏或者不偏）．

（3）下图电路S闭合后，线圈A放在B中不动时，在突然断开S时，指针将        （填：左偏、右偏或者不偏）

（4）下图电路S闭合后，线圈A放在B中不动时，在滑动变阻器滑片向左滑动过程中，指针将            （填：左偏、右偏或者不偏）

三、填空题

12. 难度：中等

（4分）通常情况下，电阻的阻值会随温度的变化而改变，利用电阻的这种特性可以制成电阻温度计，从而用来测量较高的温度。如图所示，电流表量程为0～25mA，电源电动势为3V，内阻不计。R为滑动变阻器，电阻R_t作为温度计的测温传感器。当t≥0℃时，R_t的阻值随温度t的变化关系为R_t=20+0.5t（单位为Ω）。先把R_t放入0℃环境中，闭合电键S，调节滑动变阻器R，使电流表指针恰好满偏，然后把测温探头R_t放到某待测温度环境中，发现电流表的示数为15mA，该环境的温度为__________℃；当把测温探头R_t放到460℃温度环境中，电路消耗的电功率为__________W。

四、计算题

13. 难度：中等

（10分）某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中实线所示。

（1）若波向右传播。零时刻刚好传到B点，且再经过0.6s，P点也开始起振。

求：该列波的周期T；从t=0时刻起到P点第一次达到波谷的过程中，O点对平衡位置的位移y₀及其所经过的路程s₀各为多少？

（2）若此列波的传播速度大小为20m/s，且波形由实线变为虚线需要经历0.575s时间，则该列波的传播方向如何？

 

14. 难度：中等

（12分） 图1是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为的匀强磁场中，有一矩形线图可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引出的导线和分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接，金属圈环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电阻形成闭合电路。图2是线圈的正视图，导线和分别用它们的横截面来表示。已知长度为, 长度为,线圈以恒定角速度逆时针转动。（共N匝线圈）

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时，推导t时刻整个线圈中的感应电动势 表达式；

(2)线圈平面处于与中性面成夹角位置时开始计时，如图3所示，写出t时刻整个线圈中的感应电动势的表达式；

(3)若线圈电阻为r，求电阻R两端测得的电压，线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热。（其它电阻均不计）

15. 难度：中等

（12分）如图甲，MN、PQ两条平行的光滑金属轨道与水平面成θ = 37°角固定，M、P之间接电阻箱R，导轨所在空间存在匀强磁场，磁场方向垂直于轨道平面向上，磁感应强度为B = 0.5T。质量为m的金属杆a b水平放置在轨道上，其接入电路的电阻值为r。现从静止释放杆a b，测得最大速度为v_m。改变电阻箱的阻值R，得到v_m与R的关系如图乙所示。已知轨距为L = 2m，重力加速度g取l0m/s²，轨道足够长且电阻不计。求：

（1）杆a b下滑过程中感应电流的方向及R=0时最大感应电动势E的大小；

（2）金属杆的质量m和阻值r；

（3）当R = 4Ω时，求回路瞬时电功率每增加1W的过程中合外力对杆做的功W。

16. 难度：中等

（16分） 如图，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L。一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好。轨道和导体棒的电阻均不计。

（1）如图1，若轨道左端接一电动势为E、内阻为r的电源和一阻值未知的电阻。闭合开关S，导体棒从静止开始运动，经过一段时间后，导体棒达到稳定最大速度v_m，求此时电源的输出功率。

（2）如图2，若轨道左端接一电容器，电容器的电容为C，导体棒在水平恒定拉力的作用下从静止(t=0)开始向右运动。已知t_c时刻电容器两极板间的电势差为U_c。求导体棒运动过程中受到的水平拉力大小。