湖南省张家界市高二上学期期末物理试题

张家界市2020年普通高中二年级第一学期期末联考物理试题卷考生注意：本试卷由选择题、实验题、计算题三部分组成，共8页，考试时量90分钟，满分100分。考生必须在答题卡上答题，在草稿纸、试题卷上答题无效。一、选择题（本题包括14小题，共46分。其中1—10题为单选，每小题3分，11—14题为多选，全对得4分，部分对得2分，错选得0分）1.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用。下列叙述不符合史实的是（）A.奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电和磁之间存在联系B.安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说C.库仑最早用扭称实验精确测出了电子电荷量的精确值D.楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化【答案】C【解析】【详解】A．1820年，丹麦物理学家奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应揭示了电现象可以产生磁现象，故A正确，不符合题意；B．安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说，很好地解释了磁化现象，故B正确，不符合题意；C．密立根用油滴实验精确测出了电子电荷量的精确值，故C错误，符合题意；D．楞次在分析了许多实验事实后提出楞次定律，即感应电流应具有这样的方向，感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故D正确，不符合题意。故选C。2.关于磁感应强度B，下列说法中正确的是（）A.根据磁感应强度定义B=，磁感应强度与F成正比，与IL成反比B.磁感应强度B是标量，没有方向C.磁感应强度B是矢量，方向与F的方向相反D.在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的【答案】D【解析】【详解】A．磁感应强度定义是比值定义法，磁场中某点的磁感应强度B与F和IL均无关，选项A错误；B．磁感应强度B是矢量，有方向，选项B错误；C．磁感应强度B是矢量，方向与F的方向垂直，选项C错误；D．在确定的磁场中，同一点的磁感应强度B是确定的，不同点的磁感应强度B可能不同，选项D正确；故选D。3.太阳能路灯以太阳光为能源，白天太阳能电池板给蓄电池充电，晚上蓄电池给灯源供电．安全节能无污染，已被广泛采用．如图所示，是某地使用的太阳能路灯和它的电池板铭牌，则该电池板的内阻约为()A.7.58Ω B.6.03ΩC.6.23Ω D.7.35Ω【答案】D【解析】【详解】电池板的开路电压等于电池板的电动势，则该电池板的电动势为，由图知，短路电流为，根据闭合电路欧姆定律得电池板的内阻，D正确．4.如图所示把柔软的铝箔条折成天桥状并用胶纸粘牢两端固定在桌面上，使蹄形磁铁横跨过“天桥”，当电池与铝箔接通时（）A.铝箔条中部向下方运动B.铝箔条中部向上方运动C.蹄形磁铁对桌面的压力不变D.蹄形磁铁对桌面的压力减小【答案】B【解析】【详解】由题意，可知，通过天桥的电流方向由外向内，而磁场方向由N到S极，根据左手定则，则可知，箔条中部受到的安培力向上，铝箔条中部向上方运动，根据相互作用力，知磁铁受力方向向下，对桌子的压力增大，故B正确，ACD错误。故选B。5.中央电视台某节目多次报道某些边远落后农村电价过高，农民负担过重，不利于国家扶贫政策的展开，为减少远距离输电的损耗，某发电站采用高压向外输送电能。若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电导线的总电阻为R。则下列说法正确的是（）A.输电线上的电流B.输电线上的电流C.输电线上损失的功率D.输电电压提高一倍，损失的功率也减小为原来的一半【答案】B【解析】【详解】AB．根据可得，输电线上电流为设损失电压为，则输电电流可表示为此式中的不是输电电压U，故A错误，B正确；C．输电线上的损失功率为故C错误；D．根据可知，输电电压U提高一倍，损失的功率也减小为原来的四分之一，故D错误；故选B。6.磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区，刷卡器中有检测线圈．当以速度v0刷卡时，在线圈中产生感应电动势，其E－t关系如图所示．如果只将刷卡速度改为，线圈中的E－t关系图可能是()A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】根据感应电动势公式0可知，其他条件不变时，感应电动势与导体的切割速度成正比，只将刷卡速度改为，则线圈中产生的感应电动势的最大值将变为原来，故D可能，符合题意；ABC不可能，不符合题意。故选D．7.如图甲为及无线充电板。图乙为充电原理示意图。为方便研究，现将问题做如下简化：设受电线圈的匝数为n，面积为S，该区域的磁场可视为匀强磁场；若在t1到t2时间内，匀强磁场的磁感线垂直于受电线圈平面向上穿过线圈，其磁感应强度由B1均匀增加到B2，下列说法正确的是（）A.c点的电势高于d点的电势B.受电线圈中感应电流方向由d到cC.受电线圈中产生的感应电动势为D.若想增加c、d之间的电势差，可以仅均匀增加送电线圈中的电流【答案】C【解析】【分析】【详解】AB．受电线圈内部磁场向上且增强，由楞次定律可知，产生的感应电流方向俯视为顺时针，即受电线圈中感应电流方向由c到d，电源内部电流由电势较低的负极流向电势较高的正极，故c点的电势低于d点的电势，AB错误；C．根据法拉第电磁感应定律可得，受电线圈中产生的感应电动势为C正确；D．若想增加c、d之间的电势差，可以增加送电线圈中电流的变化率，而仅均匀增加送电线圈中的电流不能达到此目的，D错误。故选C。8.如图所示，虚线a、b、c代表电场中的三个等差等势面，实线为一带电的粒子仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，M、N为轨迹上的两个点，由此可知（）A.粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力大B.粒子在M、N两点间的运动过程中，电场力一定做正功C.粒子在N点的电势能一定比在M点的电势能大D.三个等势面中，a的电势最高【答案】C【解析】【详解】A．等差等势线越密的地方电场线越密，电场越强，则电场力越大，故粒子在M点受到的电场力比在N点受到的电场力小，故A错误；BC．如果粒子从N点运动到M点，则画出电场线、速度方向、电场力方向如下由于速度与电场力方向的夹角为锐角，电场力对粒子做正功，电势能减小，有如果粒子从M点运动到N点，则画出电场线、速度方向、电场力方向如下由于速度与电场力方向的夹角为钝角，电场力对粒子做负功，电势能增大，有综上所述，故B错误，C正确；D．由于不知道电荷电性，无法判断a、b、c中哪一个电势最高，故D错误。故选C。9.如图甲是录音机的录音电路原理图，乙是研究自感现象的实验电路图，丙是光电传感的火灾报警器的部分电路图，丁是电容式话筒的电路原理图，下列说法正确的是（）A.甲图中录音机录音时，线圈中恒定的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场B.乙图电路开关断开瞬间，灯泡会立即熄灭C.丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，表现出电阻的变化D.丁图电路中，声波的振动会在电路中产生恒定的电流【答案】BC【解析】【详解】A．甲图中录音机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场，故A项错误；B．乙图电路开关断开瞬间，虽然L中产生自感电动势，但是不能构成通路，所以灯泡会立即熄灭，故B项正确；C．光电三极管是一种晶体管，有三个电极，当光照强度变化时，电极之间的电阻也会变化，因此丙图电路中，当有烟雾进入罩内时，光电三极管上就会因烟雾的散射而有光的照射，变现出电阻的变化，故C项正确；D．丁图电路中，声波的振动会在电路中产生变化的电流，故D项错误。故选BC。10.如图所示，匝数为10匝、面积为0.3m2的矩形线圈，在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴以100rad/s的角速度匀速转动，线框电阻不计，线框通过滑环与一理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只相同灯泡L1和L2（不考虑电阻随温度的变化）。已知变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，开关断开时L1正常发光，且理想电流表示数为0.02A，则下列说法中正确的是（）A.若从图示位置开始计时，线框的感应电动势e=120sin(100t)VB.从图示位置转过90°的过程中磁通量变化率逐渐增大C.S断开时，灯泡L1的额定功率为2.4WD.若开关S闭合，同时将线圈的转速提高一倍，则电流表示数将变为4倍【答案】D【解析】【详解】A．线框产生的最大电动势为从垂直中性面位置开始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为e=Emcosωt=120cos(100t)V故A错误；B．从图示位置转过90°的过程中瞬时电动势逐渐减小，则磁通量变化率逐渐减小，故B错误；C．变压器的输入电压的最大值为变压器输入电压的有效值为开关断开时L1正常发光，且电流表示数为I1=0.02A，根据理想变压器的规律可知，灯泡L1的额定功率等于此时变压器的输入功率为故C错误；D．若开关S闭合同时将线圈的转速提高一倍，则变压器的输入电压有效值变为原来的2倍，输出电压变为原来的二倍，灯泡L2并联L1，电阻变为原来的二分之一，则副线圈的总电流变为原来的四倍，由变压器两端的电流比等于匝数的反比可知原线圈的电流变为原来的4倍，即电流表的示数将变为4倍，故D正确；故选D。11.在如图所示的四种电场中，分别标记有a、b两点．下列说法正确的是()A.甲图中与点电荷等距的a、b两点电势相等B.乙图中两等量异种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b两点场强和电势都相等C.丙图中两等量同种电荷连线的中垂线上与连线等距的a、b电势和场强都相等D.丁图中匀强电场中的a、b两点电势和场强都相等【答案】AB【解析】【详解】A.甲图为正点电荷的电场，图中、两点在同一个圆上，所以、两点的电势相同，故A正确；B.乙图为等量的异种电荷的电场，在中垂线上所有点的电势相等，并且场强的方向均为水平的指向负电荷，所以、两点的电势相等，电场强度大小相等、方向也相同，即场强相同，故B正确；C.丙图为等量的同种正电荷的电场，在中垂线上所有关于中点对称的点的电势相等，并且场强的大小相等，方向相反，故C错误；D.丁图是匀强电场，、点的场强的大小和方向都相同，但是根据沿电场线的方向电势降低可知，点的电势要比点的电势高，故D错误．12.甲、乙、丙、丁四幅图分别是回旋加速器、磁流体发电机、速度选择器、磁电式电流表的结构示意图，下列说法中正确的是（）A.图甲中增大电压U可增大粒子的最大动能B.图乙中可以判断出B极板为发电机的正极C.图丙中粒子沿直线PQ运动的条件是D.图丁中线圈在极靴产生的匀强磁场中转动【答案】BC【解析】【详解】A．在磁场中，由洛伦兹力提供向心力，则有解得故最大动能为要想粒子获得的最大动能增大，可增加D形盒的半径，故A错误；B．由左手定则知正离子向下偏转，所以下极板带正电，A板是电源的负极，B板是发电机的正极，故B正确；C．电场的方向与B的方向垂直，带电粒子进入复合场，受电场力和安培力，且二力是平衡力，即Eq=qvB粒子沿直线PQ运动的条件是故C正确；D．磁电式电流表中磁场是均匀地辐向分布，磁感线始终与线圈平面平行，通电线圈所在的磁场是非匀强磁场，故D错误。故选BC。13.在如图所示的电路中，当闭合开关S后，若将滑动变阻器的滑片P向下调节，不考虑灯泡电阻的变化，电压表和电流表均为理想电表，则下列说法正确的是（）A.电路再次稳定时，电源效率减小B.灯变暗，电流表的示数增大，电容器极板的带电量减少C.灯变亮，电压表的示数减小，电源输出功率减小D.变小【答案】AB【解析】【详解】A．由题可知，滑片P向下调节，滑动变阻器的阻值R减小，即电路中的总电阻R总减小，由部分电路欧姆定律可得，电路中的总电流I总增大，电路内压U内增大，路端电压U外减小，由电源的效率得即电源效率减小，所以A正确；B．灯L1的电流增大，所以L1的电压U1增大，又路端电压U外减小，所以灯L2和电容器两端的电压U2都减小，所以灯L2变暗，L2的电流I2也减小。又总电流增大，所以电流表的示数增大。对于电容器来说，两端电压U2减小，由可得，电容器极板的带电量减小，所以B正确；C．由B选项分析可知，灯L1的电流增大，所以L1变亮，电压表测的是电路的路端电压，所以电压表示数减小，电源的输出功率为路端电压U外减小，总电流I总增大，所以无法判断电源的输出功率变化，所以C错误；D．根据全电路的欧姆定律可知因不考虑灯泡电阻的变化，则滑片P向下调节时，不变，所以D错误；故选AB。14.如图所示，绝缘水平面上O处放质量为m、电荷量为q的带负电荷的小物体．劲度系数为k的绝缘轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与小物体接触（未固定），弹簧水平且无形变．O点左侧有竖直向下的匀强电场，电场强度为．用水平力F缓慢向右推动物体，在弹性限度内弹簧被压缩了x0，此时物体静止．撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0，物体与水平面间的动摩擦因数为µ，重力加速度为g．则（）A.撤去F后，物体回到O点时速度最大B.撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为C.物体离开弹簧时速率为D.撤去F后系统产生的内能为4µmgx0【答案】BC【解析】【详解】A.撤去F后，物体回到O之前水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，滑动摩擦力不变，而弹簧的弹力随着压缩量的减小而减小，加速度先减小后增大，物体先做变加速运动，再做变减速运动，当弹簧的弹力与滑动摩擦力的合力大小相等、方向相反时，加速度为零，速度最大．故A错误．B.撤去F后，物体水平方向上受到弹簧的弹力和滑动摩擦力，由牛顿第二定律得：物体的加速度为故B正确．C.物块进入电场区域后，受到的电场力：所以在竖直方向上，物块受到的支持力：此时物体受到的摩擦力：物块此时的加速度：物块进入电场的区域后竖直方向的摩擦力不变，物块做匀减速直线运动，位移为：x=4x0x0=3x0由运动学的公式：可得物体离开弹簧时速率为：故C正确．D.物块进入电场前受到的摩擦力：，物块进入电场区域后受到的摩擦力：，所以撤去F后系统产生的内能为：故D错误．二、实验题（每空2分，共20分）15.图甲、乙和丙所示均为教材中的演示实验实物图。在电路连接正确的情况下，回答下列问题则在下列说法不正确的是（）A.在甲图中线圈将条形磁铁N极插入线圈和将B线圈时从N极抽出，灵敏电流计指针偏转方向相反B.在图乙中将导体棒不沿着与磁感线垂直的方向的方向移动时，电流计的指针一定不偏转C.在图丙中保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片快速移动比缓慢移动时，电流计的指针偏转幅度大些D.在图丙中开关断开瞬间，在B线圈中也有感应电动势产生【答案】B【解析】【详解】A．将条形磁铁N极插入线圈和将B线圈时从N极抽出，线圈中原磁场方向相同，拔出和插入时磁通量变化正好相反，根据楞次定律可知，产生感应电流方向相反，故A正确，A项不符题意；B．在图乙中将导体棒不沿着与磁感线垂直的方向的方向移动时，只要有垂直磁场切割的速度分量，就能产生动生电动势，从而在闭合回路上产生感应电流，则灵敏电流计指针可以偏转，故B错误，B项符合题意；C．在图丙中保持开关闭合，将滑动变阻器的滑片快速移动比缓慢移动时，磁通量的变化率较大，产生的感应电动势较大，感应电流较大，电流计的指针偏转幅度大些，故C正确，C项不符题意；D．在图丙中开关断开瞬间，穿过线圈B中磁通量要减小，在B线圈中也有感应电动势产生，故D正确，D项不符题意；故选B。16.在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成。硅钢片应平行于______。A.平面abcd B.平面abfe C.平面abgh D.平面aehd【答案】D【解析】【分析】【详解】变压器的正视图如图：所以要减小涡流在铁芯中产生的热量，硅钢片应平行于平面aehd。故选D。17.某小组测量一金属丝电阻率，除多用电表、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线外，还有电压表（量程12V、内阻约为1000Ω），电流表（量程100μA、内阻约为5Ω），滑动变阻器（10Ω、1A），电池组（电动势为12V，内阻不计）。(1)在实验中，用螺旋测微器测量金属丝的直径，其示数如图所示，则该金属丝直径的测量值d=______mm。(2)使用多用电表欧姆挡粗测金属丝的电阻，倍率选择“×10”挡，发现指针偏转角度太大了，下列说法不正确的是（）A.为使测量更精确一些，应换“×1”挡B.换挡后需欧姆调零C.为使测量时表笔与金属丝接触更好，应用手捏紧表笔的金属杆和金属丝接触的地方D.若串在欧姆表内的电流表满偏电流为100mA，正确换挡且进行了欧姆调零后（表盘如图），欧姆表内部等效电源的电动势约为1.5V(3)采用伏安法测电阻时，为了使测量尽量准确，且要尽量测出多组U、I数据，则应选的电路图是（）A.B.C.D.【答案】①.0.383(0.382~0.386)②.C③.D【解析】【详解】(1)[1]螺旋测微器的精度为0.01mm，转动刻度对齐的格数估读一位，金属丝的直径为(0.382mm~0.386mm)(2)[2]A．倍率选择“×10”挡指针偏转角度太大说明在此倍率下的电阻时小电阻，为了让指针在中央附近，即数字变大，则倍率要变小，即为使测量更精确一些应换“×1”挡，故A正确，不符合题意；B．欧姆表测电阻换挡后需要重新欧姆调零，故B正确，不符合题意；C．手捏紧表笔的金属杆和金属丝接触的地方，会使人体电阻并联在待测电阻上，导致测量值偏小，故手捏的位置不能接触金属杆和金属丝，故C错误，符合题意；D．若串在欧姆表内的电流表满偏电流为100mA，正确换挡且进行了欧姆调零后，根据全电路的欧姆定律有解得即欧姆表内部等效电源的电动势约为1.5V，故D正确，不符合题意。故选C。(3)[3]采用伏安法测电阻时，要尽量测出多组U、I数据则滑动变阻器采用分压式接法，而待测电阻为小电阻为了使测量尽量准确电流表采用外接法，故选D。18.为测定一节干电池电动势和内阻，提供的实验器材有：A.干电池2节，每节干电池电动势1.5V左右，内阻较小；B.电流表A（量程为0~0.6A，RA≈0.5Ω）；C.滑动变阻器R1（阻值范围0~20Ω，额定电流10A）；D.滑动变阻器R2（阻值范围0~1000Ω，额定电流1A）；E.电流表G（量程为0~3.0mA，RG=10Ω）；F.定值电阻R3=990Ω；G.定值电阻R4=90Ω；H.开关、导线若干（1）由于两节干电池的内阻较小，现将定值电阻R0=3.0Ω与两节干电池串联后作为一个整体进行测量。在进行实验时，滑动变阻器应选用______，定值电阻应选用______。（均填写实验器材前面的字母编号）（2）在虚线框中画出电路图______。（3）根据实验测得数据作出I2—I1的图线如图，其中I2为通过电流表G的电流，I1为通过电流表A的电流。根据该图线可知每节干电池的电动势为______V，内阻为______Ω。（结果保留两位有效数字）【答案】①.C②.F③.见解析④.1.5⑤.1.0【解析】【详解】(1)[1]因为电源的电动势较小，并且电流表A的电流为0.2A时，电路中需要的电阻的阻值为所滑动变阻器选用C就可以，如果选用D阻值太大调节不方便。[2]器材没有电压表，明显要考虑电压的改装，电流表G（量程为0~3.0mA，RG=10Ω）改装为0~3.0V的电压表时，需要串联的电阻为所以定值电阻应选用R3=990Ω，故选F。(2)[3]在虚线框中画出电路图如下图(3)[4][5]根据闭合电路欧姆定律可得解得由图像可得，解得，三、计算题：（本题共4小题，18题8分，19题8分，20题9分，21题9分，共34分）19.以蓄电池为驱动能源的环保汽车总质量m=3×103kg，当它在水平路面上以某速率匀速行驶时，驱动电机的输入电流I=50A，电压U=300V。在此行驶状态下，驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，汽车所受阻力是车重的0.045倍，g取10m/s2，求：(1)驱动电机的输入功率P电；(2)驱动电机的内阻r；(3)汽车运行的速率。【答案】(1)1.5×104W；(2)0.6Ω；(3)10m/s【解析】【详解】(1)驱动电机的输入功率P电=IU=1.5×104W(2)内阻的功率为Pr=0.1P电Pr=I2r解得r=0.6Ω(3)输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，有P机=0.9P电匀速行驶时，有P机=FfvFf=0.045mg解得v=10m/s20.某种电荷控制式喷墨打印机的打印头的结构简图如图所示。其中墨盒可以喷出极小的墨汁微粒（忽略墨汁微粒的重力），此微粒经过带电室的加速电场后以一定的初速度垂直射入偏转电场，再经偏转电场后打到纸上，显示出字符。设墨汁微粒质量为m，电荷量为q（q>0），加速电场的电压为U0，偏转电场可看做匀强电场，极板间电压为U，极板长度为L1，板间距为d，偏转电场右端到纸的水平距离为L2。(1)墨汁微粒进入偏转电场的初速度；(2)墨汁微粒打在纸上时偏离入射方向的距离y；(3)为了使打在纸上的字迹缩小，有哪些可行措施。（说出一种即可）【答案】(1)；(2)；(3)见解析【解析】【详解】(1)墨汁微粒直线加速，由动能定理有解得(2)墨汁微粒做类平抛运动解得(3)字迹缩小，即y变小，故适当减小偏转电压U或适当增大加速电压U0都可以。21.如图所示，xOy平面内半径为R的圆O'与y轴相切于原点O。在该圆形区域内，有与y轴平行的匀强电场和垂直于圆面的匀强磁场。一质量为