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2019年秋季湖南长沙长郡中学高二物理期末考试试卷(答案)

长郡中学2019-2020学年度高二第一学期期末考试
物理
时量:90分钟 满分:100分
得分________
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分,第1~8小题每小题只有一个选项符合题目的要求;第9~12小题有多个选项符合题目的要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,错选或不选得0分)
1.下列设备或电器中,利用电磁感应原理工作的是( )
A.发电机 B.白炽灯 C.电动机 D.电吹风
2.如图所示为某时刻振荡电路所处的状态,则该时刻( )

A.振荡电流在增大 B.电容器正在放电
C.磁场能正在向电场能转化 D.电场能正在向磁场能转化
3.光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是( )
A.用透明的标准平面样板检查光学平面的平坦程度是利用光的偏振现象
B.用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C.在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D.光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
4.如图所示,一束单色光射入一玻璃球体,入射角为已知光线在玻璃球内经一次反射后,再次折射回到空气中时与入射光线平行,此玻璃的折射率为( )

A. B.1.5 C. D.2
5.如图所示,在温度自动报警器的工作原理图中,1是电磁铁、2是衔铁、3是触点、4是水银温度计(水银导电),则下列说法正确的是( )

A.温度高于警戒温度时,电铃不报警、指示灯亮 B.温度低于警戒温度时,电铃报警、指示灯熄灭
C.温度高于警戒温度时,指示灯亮、电铃报警 D.温度低于警戒温度时,指示灯亮、电铃不响
6.如图所示,灯泡与固定电阻的阻值均为是自感系数很大的线圈.当闭合,断开且电路稳定时,亮度相同,再闭合,待电路稳定后将断开,下列说法中正确的是( )

A.灯马上熄灭 B.灯将比原来更亮一下后再熄灭
C.有电流通过灯,方向为 D.有电流通过灯,方向为
7.如图所示是一交变电流的图象,则该交变电流的有效值为( )

A. B. C. D.
8.如图所示,带异种电荷的粒子、以相同的动能同时从点射入宽度为的有界匀强磁场,两粒子的人射方向与磁场边界的夹角分别为和,且同时到达点,、两粒子的质量之比为( )

A. 1:2 B. C. D.
9.在均匀介质中,各质点的平衡位置在同一直线上,相邻两质点的距离均为,如图甲所示,振动从质点1开始向右传播,质点1开始运动时的速度方向向上,经过时间,前13个质点第一次形成如图乙所示的波形,关于这列波的周期和波速下列说法正确的是( )

A.这列波的周期为 B.列波的周期为
C.这列波的传播速度 D.这列波的传播速度
10.如图所示为某小型发电站高压输电示意图,变压器均为理想变压器,发电机输出功率恒定为,在输电线路上接入一个电流互感器,其原、副线圈的匝数比为,电流表的示数为,输电线的总电阻为,下列说法正确的是( )

A.用户端的功率为
B.升压变压器的输出电压
C.降压变压器的输入电压
D.如果用户电压为,则降压变压器的原副线圈匝数比为
11.如图甲所示,两固定平行且光滑的金属轨道、与水平面成,、之间接电阻箱,电阻箱的阻值范围为,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.质量为的金属杆水平放置在轨道上,其接入电路的电阻值为.现从静止释放杆,测得最大速度为.改变电阻箱的阻值,得到与的关系如图乙所示,已知轨道间距为,重力加速度取,轨道足够长且电阻不计().则( )

A.金属杆滑动时产生的感应电流方向是 B.金属杆的质量为
C.金属杆的接入电阻 D.当时,杆匀速下滑过程中两端电压为
12.如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图,此质谱仪由以下几部分构成:离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器.静电分析器通道中心线半径为,通道内有均匀辐射电场,在中心线处的电场强度大小为;磁分析器中分布着方向垂直于纸面,磁感应强度为的匀强磁场,其左边界与静电分析器的右边界平行,由离子源发出一个质量为、电荷量为的正离子(初速度为零,重力不计),经加速电场加速后进入静电分析器,沿中心线做匀速圆周运动,而后由点进入磁分析器中,最终经过点进入收集器,下列说法中正确的是( )

A.磁分析器中匀强磁场方向垂直于纸面向外 B.加速电场中的加速电压
C.磁分析器中圆心到点的距离 D.任何离子若能到达点,则一定能进入收集器
二、实验题(每空2分,共18分)
13.某同学为了测量一均匀金属圆柱体的电阻率,完成下列步骤:

(1)用游标卡尺测量其长度,如图甲所示,其长度为______.
(2)用螺旋测微器测量其直径,为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应旋紧图乙中的部件______(填“”“”“”“或”),从图乙中可知其直径为______.
(3)若用伏安法测得流经圆柱体的电流为,圆柱体两端的电压为,圆柱体的直径和长度分别用和表示,则该圆柱体的电阻率______(用,,和表示).
14.图一是某实验小组设计的欧姆表电路,图二是其中毫安表的表盘,该实验小组通过调控开关和调节电阻箱可使欧姆表具有“”和“”两种倍率,所用器材参数如下:电源电动势,内阻,毫安表满偏电流,内阻,电阻箱,最大阻值为.


图一 图二
(1)该实验小组按图一正确连接好电路,其中表笔应为______(填“红表笔”或“黑表笔”),断开开关,此时欧姆表的倍率为“×10”.将红、黑表笔短接,调节电阻箱,使毫安表达到满偏,此时闭合电路的总电阻叫做这个倍率下欧姆表的内阻,则_____.
(2)闭合开关,此时欧姆表的倍率为“”,再次将红、黑表笔短接,重新调节电阻箱,使毫安表再次达到满偏,在此倍率下=______,______.
(3)完成步骤(2)后,在红、黑表笔间接入待测电阻,当毫安表指针指向图二所示的位置时,待测电阻______.
三、解答题(34分=6分+6分+10分+12分,请写出必要的方程、步骤和文字说明)
15.(6分)一矩形线圈,在匀强磁场中绕垂直磁感线的对称轴转动,形成如图所示的交变电动势图象,试根据图象求出:

(1)线圈转动的角速度;
(2)电动势的有效值;
(3)时,线圈平面和磁场方向的夹角.
16.(6分)如图所示,图甲是一列简谐横波在时刻的波形图,点是此时处在平衡位置的一个质点,图乙是质点的振动图象.

甲 乙
(1)推断这列波的传播方向;
(2)经过时间,质点通过的路程s;
(3)经过,波向前传播的距离.
17.(10分)半径分别为和的同心圆形导轨固定在同一水平面上,一长为、质量为且质量分布均匀的直导体棒置于圆导轨上面,的延长线通过圆导轨的中心,装置的俯视图如图所示;整个装置位于一匀强磁场中,磁感应强度的大小为,方向竖直向下;在内圆导轨的点和外圆导轨的点之间接有一阻值为的电阻(图中未画出),直导体棒在水平外力作用下以角速度绕逆时针匀速转动,在转动过程中始终与导轨保持良好接触,设导体棒与导轨之间的动摩擦因数为,导体棒和导轨的电阻均可忽略,重力加速度大小为,求:

(1)通过电阻的感应电流的方向和大小;
(2)外力的功率.
18.(12分)如图所示,在轴右侧平面内存在方向垂直面向里的匀强磁场,磁感应强度大小,坐标原点有一放射源,可以向轴右侧平面沿各个方向6放射比荷为的正离子,这些离子速率分别在从0到最大值的范围内,不计离子之间的相互作用.

(1)求离子打到轴上的范围;
(2)若在某时刻沿方向放射各种速率的离子,求经过时这些离子所在位置构成的曲线方程;
(3)若从某时刻开始向轴右侧各个方向放射各种速率的离子,求经过时已进入磁场的离子可能出现的区域面积.
长郡中学2019-2020学年度高二第一学期期末考试
物理参考答案
一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分,第1~8小题每小题只有一个选项符合题目的要求;第9~12小题有多个选项符合题目的要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,错选或不选得0分)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案 A C D C D A D C BD ABD AC AB
7.D 【解析】设交流电电流的有效值为,周期为,电阻为,则有:
.
代入数据解得:
故ABC错误,D正确;故选D.
9.BD 【解析】波源的起振方向向上,各质点起振方向均向上,根据振动的周期性和波的传播特点可知,质点13此时的振动方向向下,而波源的起振方向向上,所以从质点13算起,需要再经该点振动的方向才能向上,设周期为,则,即.由题意知,,结合,可得,故选BD.
二、实验题(每空2分,共18分)
13.(1)42.35 (2)B 0.410 (3)
【解析】(1)由图甲所示可知,游标卡尺主尺示数为,游标尺示数为,游标卡尺示数为;
(2)读数前应先旋紧,使读数固定不变,由图乙所示可知,螺旋测微器固定刻度示数为,游标尺示数为,螺旋测微器示数为;
(3)由电阻定义式得圆柱体的电阻为: ①
由电阻定律得: ②
又 ③
①②③联立解得:.
14.(1)黑表笔 3 000
(2)296.3 3
(3)75
【解析】(1)根据欧姆表的内部结构可知,黑表笔连接欧姆表内部电源的正极,即表笔为黑表笔;
根据欧姆表的工作原理可知,欧姆表内阻为:.
(2)根据欧姆表内部结构可知,中值电阻等于内阻,此时倍率为“×1”,则内阻为.干路电流为:,根据欧姆定律可知:


联立解得:
(3)在红、黑表笔间接入待测电阻,当毫安表指针指向图二所示的位置时,示数为,则干路电流为,根据闭合电路欧姆定律可知:

解得:
三、解答题(34分=6分+6分+10分+12分,请写出必要的方程、步骤和文字说明)
15.【解析】(1)或 2分
(2)或 2分
(3)或 2分
16.【解析】(1)由图乙知,时刻质点正向上振动,所以根据波形平移法知,该波沿轴正方向传播
(2)从图乙可知振动周期为,一个周期内质点通过的路程为,则经过时间,质点通过的路程为: 2分
(3)波速为
,波向前传播的距离 2分
17.【解析】 (1)中感应电动势的大小为,
感应电流大小: 2分
由右手定则推断可知,感应电流的方向是从端流向端,所以通过电阻的电流方向为:
2分
(2)设导体棒克服摩擦力做功的功率为,
在竖直方向有:,
由于质量分布均匀,内、外圆导轨对导体棒的正压力相等,故两导轨对导体棒的摩擦力均为
所以 2分
电功率: 2分
由能量守恒定律得:,
解得: 2分
18.【解析】(1)离子进入磁场中做圆周运动的最大半径为
由牛顿第二定律得:
解得: 2分
由几何关系知,离子打到轴上的范围为0到 1分
(2)离子在磁场中运动的周期为,
则 1分
经过时间这些离子轨迹所对应的圆心角为
则 1分
这些离子构成的曲线如图1所示,并令某一离子在此时刻的坐标为
则,

代入数据并化简得: 3分(其中取值范围占1分)

甲 乙
(3)将第(2)问中图1的段从沿轴方向顺时针方向旋转,在轴上找一点,以为半径作圆弧,相交于,则两圆弧及轴所围成的面积即为在向轴右侧各个方向不断放射各种速度的离子在时已进入磁场的离子所在区域,如图2所示.
由几何关系可求得此面积为:,

则: 4分

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