北京四中物理试卷(高二第二学期期中)2015.4

物 理 试 卷

（试卷满分为150分，考试时间为100分钟）

Ⅰ卷(共100分)

一．单项选择题（本大题共12小题；每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项。将答案填涂在机读卡上） ．．．．．．．．．．

1．关于电磁场理论及电磁波，下列说法正确的是（ ）

A．电磁波的传播需要介质，在真空中不能传播

B．电磁波可分为横波和纵波两种

C．周期性变化的电场将产生周期性变化的磁场

D．赫兹理论上预言了电磁波的存在并用实验进行了证实

2．电磁波在真空中的传播速度为c,若某电磁波的频率为f，则该电磁波在真空中的波长为（ ）

fA．c B．1 C． D． cf

fcfc 3．如图所示为一正弦交流电电压随时间变化的图像，下列表达式正确的是（ ）

A．e2sin(0.2t)(V) B．e2sin(10t)(V) C．e2sin(10t)(V) D．e2sin(0.2t)(V)

4．如图所示，一个闭合导体圆环固定在水平桌面上，一根条形磁铁沿圆环的轴线运动，使圆环内产生了感应电流。下列四幅图中，产生的感应电流方向与条形磁铁的运动情况相吻合的是（ ）

N N S S N S N e/V 2 0 -2 0.1

0.2 0.3 t/s S I I I I A

B C D

北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 2 5．如图所示，一台理想变压器的原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为5:1．原线圈两端加U1=220 V的正弦交变电压时，n2 U2 U1 n1 副线圈两端的电压U2为（ ） A．44 V B．33 V C．22 V D．11 V

6．当航天飞机在环绕地球的轨道上飞行时，从中释放一颗卫星，卫星与航天飞机保持相对静止，两者用导电缆绳相连，这种卫星称为“绳系卫星”。

现有一颗卫星在地球赤道上空运行，卫星位于航天飞机正上方，卫星所在位置地磁场方向由南向北。下列说法正确的是：（ ）

A．航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中B端电势高 B．航天飞机和卫星从西向东飞行时，图中A端电势高 C．航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中B端电势高 D．航天飞机和卫星从南向北飞行时，图中A端电势高

7．如图所示，两个互连的金属圆环，粗金属环的电阻为细金属环电阻的二分之一。磁场垂直穿过粗金属环所在区域。当磁场的磁感应强度随时间均匀变化时,在粗环内产生的感应电动势为E。则a、b两点间的电压为( )

11A．E B.E

232C. E D.E

3

8．如图1所示，矩形导线框ABCD固定

i B 在匀强磁场中，磁感线垂直于线框所在平面向A

i0 里。规定垂直于线框所在平面向里为磁场的正方向；线框中沿着ABCDA方向为感应电流i2t0 t O t0 的正方向。要在线框中产生如图2所示的感应D C -i0 电流，则磁感应强度B随时间t变化的规律可图2 图1 能为（ ）

B B0 O t0 2t0 t B0 O t0 2t0 t B B0 O -B0 t0 2t0 t B B0 O -B0 t0 2t0 t B A B C D

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9．在电能的输送过程中，若输送的电功率一定、输电线电阻一定时，此时在输电线上损失的电功率为P，若升压变压器副线圈匝数变为原来的n倍，则输电线上损失的功率为（ ）

PPA．nP B．n2P C． D．2

nn

10．物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。某同学另找来器材再探究此实验，他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动，对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（ ） A．线圈接在了直流电源上 B．电源电压过高

C．所选线圈的匝数过多

D．所用套环的材料与老师的不同

i / A 11．如图所示交流电的电流有效值为（ ）

6 A．2A B．3A C．25A D．35A 2 1 2 3 4 t / s

-2

12．图中两条平行虚线之间存在匀强磁场，虚线间的距离为l，磁场方向垂直纸面向里。abc是位于纸面内的等

腰直角三角形线圈，ab边平行于磁场的虚线边界， bc边a 长也为l。t=0时刻，c点位于磁场区域的边界上（如图）。现令线圈以恒定的速度v沿垂直于磁场区域边界的方向穿

过磁场区域。取沿a→b→c的感应电流为正，则在线圈穿b 越磁场区域的过程中，感应电流I随时间t变化的图线可能是（ ）

i i i i l × × × × × × c × × l/v 2l/v t l/v 2l/v t l/v 2l/v t l/v 2l/v t A B C D

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二．多项选择题（每小题4分，共16分，每小题有多个正确选项，部分选对得3分，选错不给分，将答案填涂在机读卡上） ．．．．．．．．．． 13．李辉用多用电表的欧姆档测量一个变压器线圈的电阻，以判定它是否断路。刘伟为了李辉操作方便，用两手分别握住线圈裸露的两端让李辉测量。测量时表针摆过了较大的角度。正当李辉把多用电表的表笔与被测线圈脱离时，刘伟突然惊叫起来，觉得有电击感。二人冷静下来后，分析实验结果和造成“电击感”的原因，以下说法中正确的是（ ）

A．变压器线圈出现断路故障 B．变压器线圈没有出现断路故障

C．有“电击感”的原因是变压器原线圈匝数比副线圈匝数少，是升压变压器

D．有“电击感”的原因是变压器线圈的自感作用

14．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨间距为l，之间接有定值电阻R，质量为m的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触且无摩擦，棒的电阻为r，导轨电阻不计。整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，棒在竖直向上的恒力F作用下先加速上升的一段时间，再达到稳定状态。则下列说法中正确的是（ ）

(Fmg)A．棒达到稳定状态时，通过它的电流为I

Bl(Fmg)RB．棒达到稳定状态时，其速度为v

B2l2C．棒达到稳定状态前，其加速度一直在减小

D．整个过程中，棒所受安培力做功在数值上等于棒上所生的热

15．如图所示，理想变压器的输出端有三组次级线圈，分别接有电阻元件R、电感元件L和电容元件C。若用IR、IL、Ic分别表示通过R、L和C的电流，则下列说法中正确的是（ ） N R A．若M、N接正弦式交流电，则IR≠0、IL≠0、IC=0

L B．若M、N接正弦式交流电，则IR≠0、IL≠0、IC≠0

C．若M、N接恒定电流，则IR≠0、IL≠0、IC=0 C M D．若M、N接恒定电流，则IR=0、IL=0、IC=0

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16．如图所示，接有灯泡L（阻值为R）的平行金属导轨（间距为l，电阻忽略不计）水平放置在磁感应强度为B的匀强磁场中。在外力F的作用下，一电阻可忽略的导体杆与两导轨良好接触并在P、Q两位置间做往复运动。从杆通过O位置，并沿OP方向运动时开始计时，其运动的速度-时间关系为vv0cost，则下列说法中正确的是（ ）

Blv0cost A．杆中电流与时间的关系为i

RB2l2v0sint B．杆所受安培力与时间的关系为FA

R2Blv0cost C．杆克服安培力做功的功率与时间的关系为p

R222Blv0 D．杆运动一个周期，回路中产生的焦耳热为Q

R

三．计算题（本大题共3小题，36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）

17．交流发电机线圈电阻为2Ω，感应电动势瞬时值表达式为 e=52sin100πt（V），给电阻R=8Ω的用电器供电，则

（1）通过用电器的电流有效值为多少？ （2）发电机输出端电压有效值为多少？ （3）发电机发电的总功率为多少？

B / T 18．如图1所示，一

个匝数n=100的圆形线

0.60.a 2

圈，面积S1=0.4m，电阻R B b r=1Ω。在线圈中存在面积0.30.2

S2=0.3m、垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场

0 46图1 2区域，磁感应强度B随时

图2

间t变化的关系如图2所

示。将其两端a、b与一个R=2Ω的电阻相连接，b端接地。试分析求解：

(1)圆形线圈中产生的感应电动势E； (2)电阻R消耗的电功率； (3)a端的电势φa。

t/s/北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 6

19．如图所示，金属棒ab从高为h处自静止起沿光滑的弧形导轨下滑，进入光滑导轨的水平部分。导轨的水平部分处于竖直向上的匀强磁场中，在水平部分导轨上静止有另一根金属棒cd，两根导体棒的质量均为m。整个水平导轨足够长并处于广阔的匀强磁场中，忽略一切阻力，重力加速度g。求： （1）金属棒ab进入磁场前的瞬间， ab棒的速率v0；

（2）假设金属棒ab始终没跟金属棒cd相碰，两棒的最终速度大小； （3） 在上述整个过程中两根金属棒和导轨所组成的回路中产生的焦耳热Q；

（4）若已知导轨宽度为L，匀强磁场的磁感应强度为B，上述整个过程中通过导体棒cd横截面的电量q。

b a B c h

d

II卷（共50分）

四．不定项选择题（每小题4分，共16分，每小题至少有一个正确答案，部分选对得2分，选错不给分，请把答案写在答题纸上） ．．．．．．．．．． 20．已知阿伏伽德罗常数为NA，铜的摩尔质量为M0，密度为（均为国际制单位），则

A．1个铜原子的质量是

M0 NAB． 1个铜原子的体积是

M0 NAC．1kg铜所含原子的数目是NA

D．1m3铜所含原子的数目为

NAM0

21．如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位

于r轴上距原点r3的位置。虚线分别表示分子间斥力f斥 f 和引力f引的变化情况，实线表示分子间的斥力与引力的合力f的变化情况。若把乙分子由静止释放，则乙分子（ ）

A．从r3到r1做加速运动，从r1向O做减速运动 f O B．从r3到r2做加速运动，从r2到r1做减速运动 甲 r1 C．从r3到r1，分子势能先减少后增加 D．从r3到r1，分子势能先增加后减少

f斥 r3 r2 f引 乙 r

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22．下列说法正确的是（ ）

A．气体中大量分子做无规则运动，速率有大有小，分子速率的分布也是没有规律的

B．从微观角度看，气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量

C．温度是分子平均动能的标志

D．理想气体的温度升高，压强一定增大

23．一个带活塞的气缸内封闭有一定量的气体，对气缸内的气体，下列说法正确的是（ ）

A．气体吸收热量，气体温度一定升高 B．压缩气体，气体温度可能降低

C．压缩气体，同时气体向外界放热，气体温度可能不变 D．压缩气体，同时气体从外界吸热，气体温度可能不变

五．简答题（本大题2小题，34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 24．（10分）发电机模型。

M a 如图所示，可视为发电机的模型：固定于水平面上的b 金属框架abcd，处在竖直向下的匀强磁场中。金属棒MNB v 沿框架以速度v向右做匀速运动。框架ab边与dc边平行，bc边与ab、dc边垂直。MN与bc的长度均为l，在d c N 运动过程中MN始终与bc平行，且与框架保持良好接触。

磁场的磁感应强度为B。

（1）请根据法拉第电磁感应定律EΦ，推导金属棒MN中的感应电动势tE。

（2）在上述情景中，金属棒MN相当于一个电源，这时的非静电力与棒中自由电子所受洛伦兹力有关。请根据电动势的定义，推导金属棒MN中的感应电动势E。 提示：“电动势在数值上等于非静电力把１C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。如果移送电荷q时非静电力所做的功为W，那么电动势E表

W示为：E”。

q

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25．（24分）电动机模型。

利用小直流电动机提升质量为m1的物体A，如图1所示，最终物体能以某一速度匀速上升。

小直流电动机可以简化为如图2中的模型。开关S闭合后，金属棒在安培力作用下运动，通过轻绳带动物体A上升。设金属棒与两平行导轨始终垂直，导轨间距为l，磁场方向竖直向上，面积足够大，磁场磁感应强度为B。金属棒质量为m2，电阻为R，电源电动势为E，忽略一切摩擦和电源、导轨内阻。

（1）（8分）物体m1匀速上升时，求：

（i）回路中的电流强度值I； （ii）物体匀速上升的速度vm。

（2）（4分）在图3坐标系中画出回路电流i随时间t变化图像；

（3）（12分）分析物体Ａ速度从0加速到v（v（i）若已知用时为t，求此过程中通过导体棒截面的电量q；

（ii）若已知物体A上升的高度为h，通过导体棒截面的电量为q，求回路中产生的焦耳热Q。

S S i E E A v

0 A

图1

图2

图3

t

北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 9

物理试题答题纸

Ⅰ卷

班级 学号 姓名

一．单项选择题（填答题卡）

二．多项选择题（填答题卡）

三．计算题（本大题共3小题，共35分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，并画出相应的受力图。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 17． 本题扣分： 18． 本题扣分： 图1 R a b 0.60.B 0.30.B / T t/s/0 24图2 6北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 10 19. 本题扣分： 北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 11 a h b B d c Ⅱ卷 班级 学号 姓名

四．不定项选择题

题号 答案 20 21 22 23 北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 12

五．简答题： 24． （1） （2） 本题扣分： b B M v d a c N 图1 25． （1） 本题扣分： 北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 13 （2） （3） i 0 图3 t 参

Ⅰ卷

一、单项选择题 1 2 3 题号 4 5 6 7 8 9 10 11 12 北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 14

C A C D A B C B D D 答案 二、多项选择题 题13 14 15 16 号 答BD AC BD ACD 案 三．计算题 17．（1）0.5A（2）4V（3）2.5W

18．(1)4.5V (2) 4.5W （3）-3.0V

119．（1）mghmv02v02gh 2（2）mv02mvv2gh1gh 22C A 能量守恒：（3） 112Qmgh2mvmgh22对cd杆，动量定理：（4）BILtmv0qItm2gh2BL

Ⅱ卷

四、不定项选择题 21 题号 20 答案 ABD A 22 BC 23 BC 北京四中2014—2015学年度第二学期高二年级期中测验物理学科 共12页 15

五．计算题 24.证明：

设t时间内物体位移为x（1） BlxEN==Blvtt电子受洛伦兹力为ffBqv（2）电动势定义：

EW非静q=flBlvq

25．解答：

mgF安（1）i匀速上升：

mg

F安BIlIBlIEBlvRii．根据闭合电路欧姆定律：

mgBElmgRIvBlB2l2(2)

i

mg/Bl 0 图3

（3）i．对导体棒，动量定理：

t 规定向右为正方向：I安-ITm2v-0

对重物，用动量定理，t时间内：

规定向上为正方向：IT'-mgtm1v-0

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IT'IT，可得：q(m1m2)vmgt

Blii．全电路能量守恒：

1(m1m2)v2m1ghQ2

1可得：Q=Eq-(m1m2)v2-m1gh2Eq