1、 - 1 - 北京北京 101 中学中学 2019-2020 学年上学期高二年级期中考试物理试卷学年上学期高二年级期中考试物理试卷 一、单项选择题：本题共 10 小题，每题 3 分，共 30 分。在每小题给出的 4 个选项中，只有 一项是符合题意的，选对的得 3 分，有选错或不答的得 0 分。 1. 现将电池组、滑动变阻器、带铁芯的线圈 A、线圈 B、电流计及电键如图 1 连接。下列 说法中正确的是（ ） 图 1 A. 电键闭合后，线圈 A 插入或拔出都会引起电流计指针偏转 B. 线圈 A 插入线圈 B 中后，电键闭合和断开的瞬间电流计指针均不会偏转 C. 电键闭合后，滑动变阻器的滑片 P 匀
2、速滑动，会使电流计指针静止在中央零刻度 D. 电键闭合后，只有滑动变阻器的滑片 P 加速滑动，电流计指针才能偏转 2. 如图 2 所示，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极之间，铝框可以绕竖直的转轴自由转动。 转动手柄使磁铁绕竖直的转轴旋转，观察到铝框会随之转动。对这个实验现象的描述和解释， 下列说法中正确的是（ ） 图 2 A. 铝框的转动方向与蹄形磁铁的转动方向一定是相同的 B. 铝框的转动快慢与蹄形磁铁的转动快慢总是一致的 - 2 - C. 铝框转动到其平面与磁场方向垂直的位置时，铝框中的感应电流最大 D. 铝框转动到其平面与磁场方向平行的位置时，铝框两个竖直边受到的磁场力均为零 3. 利用所
3、学物理知识，可以初步了解学校 IC 卡（图 3）的工作原理及相关问题。IC 卡内部 有一个由电感线圈L和电容C构成的LC振荡电路及一个芯片组成， 学校的读卡机 （刷卡时“嘀” 的响一声的机器）向外发射某一特定频率的电磁波。刷卡时，IC 卡内的线圈 L 中产生感应电 流，给电容 C 充电，达到一定的电压后，驱动卡内芯片进行数据处理和传输。下列说法正确 的是（ ） 图 3 A. IC 卡内芯片工作所需要的能量来源于卡内的电池 B. 仅当读卡机发射该特定频率的电磁波时，IC 卡才能有效工作 C. 若读卡机发射的电磁波偏离该特定频率，则线圈 L 不会产生感应电流 D. IC 卡只能接收读卡机发射的电磁
4、波，而不能向读卡机传输自身的数据信息 4. 如图 4 所示，当交流电源的电压为 220V，频率为 50Hz 时，三只灯泡 L1、L2、L3亮度相 同。若保持交流电源的电压不变，只将其频率改变为 100Hz，则（ ） 图 4 A. L1、L2、L3亮度都比原来亮 B. 只有 L1的亮度比原来亮 C. 只有 L2的亮度比原来亮 - 3 - D. 只有 L3的亮度比原来亮 5. 物理课上，老师做了一个“神奇”的实验：将 1m 长的铝管竖直放置，一磁性很强的磁铁从 上管口由静止释放，观察到磁铁用较长时间才从下管口落出，如图 5 所示。对于这个实验现 象同学们经分析讨论做出相关的判断，你认为正确的是（下
5、落过程中不计空气阻力，磁铁也 没有与管壁接触） （ ） 图 5 A. 如果磁铁的磁性足够强，磁铁会停留在铝管中，永远不落下来 B. 如果磁铁的磁性足够强，磁铁在铝管中运动时间更长，但一定会落下来 C. 磁铁在铝管中运动的过程中，由于不计空气阻力，所以机械能守恒 D. 如果将铝管换成塑料管，磁铁从塑料管中出来也会用较长时间 6. 如图 6 所示，洛伦兹力演示仪由励磁线圈、玻璃泡、电子枪等部分组成。励磁线圈是一 对彼此平行的共轴的圆形线圈，它能够在两线圈之间产生匀强磁场。玻璃泡内充有稀薄的气 体，电子枪在加速电压下发射电子，电子束通过泡内气体时能够显示山电子运动的径迹。若 电子枪垂直磁场方向发射电
6、子，给励磁线圈通电后，能看到电子束的径迹呈圆形。若只增大 电子枪的加速电压或励磁线圈中的电流，下列说法正确的是（ ） 图 6 A. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径不变 - 4 - B. 增大电子枪的加速电压，电子束的轨道半径变小 C. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径不变 D. 增大励磁线圈中的电流，电子束的轨道半径变小 7. 如图 7 所示电路中，L 是自感系数足够大的线圈，它的电阻可忽略不计，D1和 D2是两个 完全相同的小灯泡。将电键 K 闭合，待灯泡亮度稳定后，再将电键 K 断开，则下列说法中正 确的是（ ） 图 7 A. K 闭合瞬间，两灯同时亮，以后 D1变更亮， D
7、2变暗 B. K 闭合瞬间，D1先亮，D2后亮，最后两灯亮度一样 C. K 断开时，两灯都亮一下再慢慢熄灭 D. K 断开时，D2立即熄灭，D1亮一下再慢慢熄灭 8. 一矩形线圈位于一随时间 t 变化的匀强磁场内，磁场方向垂直线圈所在的平面（纸面） 向里，如图 8 甲所示。磁感应强度 B 随 t 的变化规律如图 8 乙所示。以 I 表示线圈中的感应电 流，以图 8 甲中线圈上箭头所示方向的电流为正，则图 9 的 I-t 图中正确的是（ ） 图 8 - 5 - 图 9 9. 如图 10，理想变压器原副线圈匝数之比为 4:1。原线圈接入一电压为 u=U0sint 的交流 电源，副线圈接一个 R=2
8、7.5的负载电阻。若 U0=2202V，=100（rad/s） ，则下述结 论正确的是（ ） 图 10 A. 副线圈中电压表的读数为 552V B. 副线圈中输出交流电的周期为 100 1 s C. 原线圈中电流表的读数为 0.5A D. 原线圈中的输入功率为 1102W 10. 如图 11 所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平 面垂直。阻值为 R 的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触良好。t=0 时，将开关 S 由 1 掷到 2。q、i、v 和 a 分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度，下列 图象正确的是（ ） 图 11 - 6 - 图
9、 12 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中，至少 有两个选项正确，全部选对的得 3 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分。 11. 如图 13 所示，已知一质量为 m 的带电液滴，经电压 U 加速后，水平进入互相垂直的 匀强电场 E 和匀强磁场 B 中，液滴在此空间的竖直平面内做匀速圆周运动，则（ ） 图 13 A. 液滴在空间受四个力作用 B. 液滴一定带负电 C. 沿垂直纸面向里看，液滴做顺时针的圆周运动 D. 液滴在做匀速圆周运动时机械能守恒 12. 物理课上，教师做了一个“电磁阻尼”的实验：如图 14 甲所示，AB 两摆
10、在通过磁场时， A 摆很快停下来，B 摆摆动了很长的一段时间。图 14 乙是致远同学另找器材再来探究此实验 的装置：A 是由摆片和细杆组成的摆，其摆动平面通过电磁铁的两极之间，当绕在电磁铁上的 励磁线圈未通电时，摆片可自由摆动，要经过较长时间才会停下来。当线圈通电时，摆动应 当迅速停止。 图 14 - 7 - 他连接好电路，经重复试验，均没出现摆动迅速停止的现象。对比老师的演示实验，下 列四个选项中，正确的说法是（ ） A. 老师实验中，A 摆很快停下来的原因是摆上产生了感应电流 B. 老师实验中，B 摆很长时间才停下来的原因是摆上没有产生感应电流 C. 致远同学没有成功的原因可能是所选线圈的
11、匝数过多 D. 致远同学没有成功的原因可能是构成摆的材质是塑料的 13. 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 15 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（ ） 图 15 A. 电刷 B 的电势高于电刷 A 的电势 B. 若减小电刷 A、B 之间的距离，灵敏电流计的示数将变大 C. 若提高金属盘转速，灵敏电流计的示数将变大 D
12、. 若将滑动变阻器滑动头向左滑，灵敏电流计的示数将变大 14. 如图 16 所示， 一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO匀速转动， 沿着 OO方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数为 n， 边长为 l，电阻为 R，转动的角速度为。则当线圈转至图示位置时（ ） - 8 - 图 16 A. 线圈中感应电流的方向为 abcda B. 线圈中的感应电流为 R nBl 2 C. 穿过线圈的磁通量为 0 D. 穿过某匝线圈磁通量的变化率为 Bl2 三、实验题：本题共 4 小题，其中（3）小题每空 1 分，共 10 分。 15. 某同学想测量一个
13、导体的阻值。 （1）他先用多用电表进行初步测量，主要的操作过程分以下几个步骤，请将第步操作 填写完整： 将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“10”； 将红、黑表笔短接，调整调零旋钮调零； 把红、黑表笔分别与导体的两端相接，发现指针的偏转角度过大。 _，重新把红、黑表笔分别与导体的两端相接，读取导体 的阻值。 （2）采用上述的操作步骤后，多用表的示数如图 17 所示。则该段导体的电阻测量值为 _。 - 9 - 图 17 （3）为了比较精确的测量这个导体的电阻值，他采用伏安法继续进行实验测量，现有实 验器材如下： A. 电源 E（电动势 4.0V，内阻 0.5） ； B.
14、 电压表（0315V，内阻大于 3k ） ； C. 电流表（00.63A，内阻小于 1） ； D. 滑动变阻器 R1（050，2.0A） ； E. 滑动变阻器 R2（01750，0.3A） ； F. 开关 S 和导线若干。 为减小测量误差，在实验中，滑动变阻器应选用_（选填“R1”或“R2”） 。连接电路 时，电压表的量程应选_V，电流表的量程应选_A。实验电路应采用图 18 中的_（选填“甲”或“乙”） 。 图 18 （4）本次测量产生误差的主要原因是_。 （选填选项前的字母） - 10 - A. 电流表测量值小于流经 Rx 的电流值 B. 电流表测量值大于流经 Rx 的电流值 C. 电压表
15、测量值小于 Rx 两端的电压值 D. 电压表测量值大于 Rx 两端的电压值 四、计算题、本题共 5 小题，共 48 分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步 骤。直接写出最后答案的不得分（重力加速度 g 取 10m/s2） 16. （9 分） 如图 19， 不计电阻的 U 形导轨水平放置， 导轨宽 l=0.5m， 左端连接阻值为 0.4 的电阻 R，在导轨上垂直于导轨放一电阻为 0.1的导体棒 MN，并用水平轻绳通过定滑轮吊 着质量为 m=2.4g 的重物，图中 L=0.8m，开始重物与水平地面接触并处于静止，整个装置处 于竖直向上的匀强磁场中，磁感强度 B0=0.5T，并且按 t
16、B =0.1（T/s）的规律增大，不计摩擦 阻力， （g=10m/s2）求： （1）回路电流的大小及方向； （2）MN 两端的电势差 UMN； （3）至少经过多长时间才能将重物吊离地面? 17. （9 分）如图 20 所示，位于竖直平面内的矩形金属线圈，边长 Ll=0.40m、L2=0.25m， 其匝数 n=100 匝，总电阻 r=1.0，线圈的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环 C、D（集流 环）焊接在一起，并通过电刷和 R=3.0的定值电阻相连接。线圈所在空间存在水平向右的匀 强磁场，磁感应强度 B=1.0T，在外力驱动下线圈绕竖直固定中心轴 O1O2匀速转动，角速度 =2.0rad/s。求
17、： - 11 - 图 20 （1）电阻 R 两端电压的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过 4 1 周期通 过电阻 R 的电荷量； （3）在线圈转动一周的过程中，整个电路产生的焦耳热。 （本问保留 3 位有效数字） 18. （9 分）如图 21 所示，长 L=1.0m，阻值 r=0.3、质量 m=0.1kg 的金属棒 CD 垂直跨 搁在位于水平面的两条平行光滑金属导轨上。导轨间距也是 1.0 m，与金属棒接触良好，导轨 电阻不计，导轨左端接有 R=0.5的电阻，量程为 03.0A 的电流表串接在一条导轨上，量程 为 01.0V 的电压表跨接在 R 两
18、端。垂直导轨平面的匀强磁场竖直向下，现以向右的恒定外 力 F 使 CD 向右运动，当其以速度 v=2m/s 匀速滑动时，观察到电路中有一个电表正好满偏， 另一个未满偏。问： 图 21 （1）此时满偏的是什么表?为什么? （2）磁感应强度 B 的大小； - 12 - （3）拉动金属棒的外力 F 的大小。 19. （9 分）一个小型水力发电站，发电机输出电压 U0=250V，内电阻可以忽略不计，最大 输出功率为 Pm=30kW，它通过总电阻 R线=2.8的输电线直接向远处的居民区供电。设居民 区所有用电器都是额定电压 U用=220V 的白炽灯，总功率为 P用=22kW，忽略灯丝发光后电阻 随温度的
19、变化。 （1） 当居民区的电灯全部使用时， 电灯两端的电压是多少伏?发电机实际输出的电功率多 大? （2）若采用高压输电，在发电机端用升压变压器，在用户端用降压变压器，且不计变压 器和用户线路的损耗。已知用户变压器的降压比为 40：l，当全部用户电灯正常发光时，输电 线上损耗的功率多大? 20. （12 分） （1）如图 22 所示. 固定于水平面的 U 形导线框处于竖直向下、磁感应强度为 B0的匀强 磁场中，导线框两平行导轨间距为 l，左端接一电动势为 E0、内阻不计的电源。一质量为 m、 电阻为 r 的导体棒 MN 垂直导线框放置并接触良好。闭合开关 S，导体棒从静止开始运动。忽 略摩擦阻
20、力和导线框的电阻，平行轨道足够长。请分析说明导体棒 MN 的运动情况，在图 23 中画出速度 v 随时间 t 变化的示意图；并推导证明导体棒达到的最大速度为 lB E vm 0 0 ； 图 22 图 23 （2）直流电动机是一种使用直流电的动力装置，是根据通电线圈在磁场中受到安培力的 原理制成的。如图 24 所示是一台最简单的直流电动机模型示意图，固定部分（定子）装了一 对磁极，旋转部分（转子）装设圆柱形铁芯，将 abcd 矩形导线框固定在转子铁芯上，能与转 子一起绕轴 OO转动。线框与铁芯是绝缘的，线框通过换向器与直流电源连接。定子与转子之 间的空隙很小，可认为磁场沿径向分布，线框无论转到什
21、么位置，它的平面都跟磁感线平行， 如图 25 所示（侧面图） 。已知 ab、cd 杆的质量均为 M、长度均为 L，其它部分质量不计，线 - 13 - 框总电阻为 R。电源电动势为 E，内阻不计。当闭合开关 S，线框由静止开始在磁场中转动， 线框所处位置的磁感应强度大小均为 B。忽略一切阻力与摩擦。 a. 求：闭合开关后，线框转动达到稳定时的速率； b. 当电动机接上负载后，相当于线框受到恒定的阻力，阻力不同电动机的转动速率也不 相同。求：ab、cd 两根杆的转动速率 v 多大时，电动机的输出功率 P 最大。 图 24 图 25 参考答案参考答案 一、单项选择题：本题共 10 小题，每题 3 分
22、，共 30 分。在每小题给出的 4 个选项中，只有 一项是符合题意的，选对的得 3 分，有选错或不答的得 0 分。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A A B B B D D A C D 二、多项选择题：本题共 4 小题，每小题 3 分，共 12 分。在每小题给出的四个选项中，至少 有两个选项正确，全部选对的得 3 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得 0 分。 11 12 13 14 BC AD AC BCD 三、实验题：本题共 4 小题，其中（3）小题每空 1 分，共 10 分。 15. （1）将电阻调为“1”档 （2）8 （3）R1 3v 0.6A 甲 - 14 - （4）
23、B 四、计算题、本题共 5 小题，共 48 分。解答要写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步 骤。直接写出最后答案的不得分（重力加速度 g 取 10m/s2） 16. （1）从上向下看顺时针 vS t B t 04. 0 A R I08. 0 （2）vIRUMN032. 04 . 008. 0 （3）Ilt t B BBIlFmg)( 0 安 st1 17. （1）vnBS20225. 04 . 01100 v rR R UR15 c R nq5 . 2 3 125. 04 . 0 100 由v20 v a a U210 2 有 50 /2 2 13 )210( 2 2 srad t rR
24、U ）（ 有 （焦耳） 18. （1）V满偏 A未满偏 （2）由vUR1 得A R U I R 2 vrRI6 . 18 . 02)( Blv 得T smm v v B8 . 0 /21 6 . 1 1 （3）由棒匀速运动故NBILFF6 . 1128 . 0 安 19. （1）2 . 2 22000 220 2 2 v P U R 用 用 用 A v RR U I50 282 . 2 250 0 线用 干 故vRIU1102 . 250 用干用 wIUP1250050250 0 干输出 - 15 - （2）灯正常发光A U R I100 220 22000 用 用 由AI I A I I n
25、 n 5 . 2 40 100100 1 11 2 2 1 wRIP5 .17285 . 2 22 1 线耗 20. （1）S 闭合后，MN 有电流因此受 安 F（右） 而L r BlvE BBILF 0 安 （其中Blv 反 ） 当 v时 安 F在减少，一直减为 0 后 MN 匀速直线运动，此时为最大速度，故 max0 BLvE Bl E v 0 max （2）a. BlvE2 BL E U 2 b. 框匀速率转动 l R BlvE BfF 2 22 安 )2( 2 )2( 2 2 EvBlv R Bl vBlvE R Bl fvFvP 当 Bl E v 4 时 R E Bl E lB BlE R Bl P 4 ) 416 2 ( 2 22 22 2 max
