1、天津市耀华中学2019-2020学年度第一学期期末考试高二年级物理学科试卷一、单项选择题1.2019年1月，我国嫦娥四号探测器成功在月球背面软着陆，在探测器“奔向”月球的过程中，用h表示探测器与地球表面的距离，F表示它所受的地球引力，能够描F随h变化关系的图像是A. B. C. D. 【答案】D【解析】【详解】根据万有引力定律可得： ，h越大，F越小，故选项D符合题意；2.如右图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示由振动图象可以得知( ) A. 振子的振动周期等于t1B. 在t0时刻，振子的位置在a点C. 在tt1时刻，振子
2、速度为零D. 从t1到t2，振子正从O点向b点运动【答案】D【解析】【详解】A中振子振动周期等于2t1，故A不对；B中在t=0时刻，振子的位置在O点，然后向左运动，故B不对；C中在t=t1时刻，振子经过平衡位置，此时它的速度最大，故C不对；D中从t1到t2，振子正从O点向b点运动，故D是正确的3.如图所示为远距离交流输电的简化电路图。发电厂的输出电压是U，用等效总电阻是r的两条输电线输电，输电线路中的电流是I1，其末端间的电压为U1。在输电线与用户间连有一理想变压器，流入用户端的电流为I2。则A. 用户端的电压B. 输电线上的电压降为UC. 输电线路上损失的电功率为D. 输电线路上损失的电功率
3、为I1U【答案】AC【解析】【详解】A根据变压器输入功率等于输出功率相等可得解得用户端的电压选项A正确；B输电线上的电压降为U-U1，选项B错误；C根据焦耳定律可知，输电线路上损失的电功率为，选项C正确； D输电线路上损失的电功率为I1U-I1U1，选项D错误；故选AC.4.图1和图2是教材中演示自感观象的两个电路图，L1和L2为电感线圈，实验时，断开开关S1瞬间，灯A1突然闪亮，随后逐渐变暗；闭合开关S2，灯A2逐渐变亮，而另一个相同的灯A3立即变亮，最终A2与A3的亮度相同，下列说法正确的是（ ）A. 图1中，A1与L1的电阻值相同B. 图1中，闭合S1，电路稳定后，A1中电流大于L1中电
4、流C. 图2中，变阻器R与L2的电阻值相同D. 图2中，闭合S2瞬间，L2中电流与变阻器R中电流相等【答案】C【解析】【详解】AB题图1中，断开开关S1瞬间，L1与灯A1组成闭合回路，L1产生感应电动势阻碍电流的变化，电流逐渐减小，由于灯A1突然闪亮，故断开开关S1之前（闭合S1，电路稳定后），通过L1的电流大于通过灯A1的电流，由欧姆定律知，A1的电阻值大于L1的电阻值，故A、B错误C题图2中，闭合开关S2，电路稳定后A2与A3的亮度相同，又知A2与A3相同，由欧姆定律知，变阻器R与L2的电阻值相同，故C正确D题图2中，闭合S2瞬间，由于L2产生感应电动势阻碍电流的增加，故L2中电流小于变阻
5、器R中电流，故D错误5.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表，下列说法正确的是A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大D. 若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大【答案】B【解析】【详解】滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电阻变大，则干路电流变小，则消耗的功率变小，则A错误；干路电流变小，分压变小，则电压表V的测量的电压变大，示数变大，则B正确；因输出电流变小，则输出功率变小即输入功率变小，电流表A1示数变小，则C错误；
6、闭合开关S并联支路增加，电阻变小，则副线圈即R1的电流变大，分压变大，则R2的分压变小，电流变小，电流表A1示数随副线圈电流的变大而变大，则D错误【点睛】考查电路的动态分析：本题中P的移动与电键的闭合均会引起电阻的变小，再由电路的联接关系可分析各表的示数的变化，可见明确电路的结构是求解的关键6.一圆筒处于磁感应强度大小为的匀强磁场中，磁场方向与筒的轴平行，筒的横截面如图所示图中直径的两端分别开有小孔，筒绕其中心轴以角速度顺时针转动在该截面内，一带电粒子从小孔射入筒内，射入时的运动与成30角当筒转过90时，该粒子恰好从小孔飞出圆筒不计重力若粒子在筒内未与筒壁发生碰撞，则带电粒子的比荷为（ ）A.
7、 B. C. D. 【答案】A【解析】【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动根据几何关系，有MOA=90，OMA=45，CMO=60，所以OMA=75，OAM=75，MOA=30，即轨迹圆弧所对的圆心角为30，粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期，粒子在磁场中匀速圆周运动的时间，圆筒转动90所用时间，粒子匀速圆周运动的时间和圆筒转动时间相等解得 ；则，解得，A正确，BCD错误.7.某空间存在着如图所示的足够大的、沿水平方向的匀强磁场。在磁场中A、B两个物块叠放在一起，置于光滑水平面上，物块A带正电，物块B不带电且表面绝缘。在t1=0时刻，水平恒力F作用在物块B上，物块A、B由静止开始做加速度相同的运动
8、。在A、B一起向左运动的过程中，以下说法正确的是A. 图乙可以反映A所受洛仑兹力大小随时间t变化的关系，图中y表示洛伦兹力大小B. 图乙可以反映A对B的摩擦力大小随时间t变化的关系，图中y表示摩擦力大小C. 图乙可以反映A对B的压力大小随时间t变化的关系，图中y表示压力大小D. 图乙可以反映B对A的摩擦力大小随时间t变化的关系，图中y表示摩擦力大小【答案】C【解析】【详解】A对整体分析，运用牛顿第二定律得出加速度：，水平方向受到的力不变，则整体的加速度不变。物体由静止做匀加速运动，速度v=at；故洛伦兹力：F=qvB=qBat洛伦兹力大小随时间t变化的应过原点，故A错误。BD物块A对物块B的摩
9、擦力大小以及B对A的摩擦力为f=mAa，所以f随时间t的变化保持不变，故不可能是摩擦力的变化图象，故BD错误。CA受的支持力：N=mAg+qvB=mAg+qBat符合图中所示规律，故C正确；故选C。8.一个边长为L的正方形导线框在倾角为的光滑斜面上由静止开始沿斜面下滑，随后进入虚线下方垂直于斜面向上的匀强磁场中如图所示，斜面以及虚线下方的磁场往下方延伸到足够远下列说法正确的是()A. 线框进入磁场的过程，b点的电势比a点高B. 线框进入磁场的过程一定是减速运动C. 线框中产生的焦耳热小于线框减少的机械能D. 线框从不同高度下滑时，进入磁场过程中通过线框导线横截面的电荷量相等【答案】D【解析】【
10、详解】A.线框进入磁场的过程，ab边相当于电源，由右手定则知a点电势高于b点电势，选项A错误；B.若线圈开始进入磁场时所受的安培力小于mgsin，则线圈加速进入磁场；若线圈开始进入磁场时所受的安培力等于mgsin，则线圈匀速进入磁场；若线圈开始进入磁场时所受的安培力大于mgsin，则线圈减速进入磁场，选项B错误；C.由能量守恒知,线框中产生的焦耳热等于线框减少的机械能，选项C错误；D.通过导线横截面电荷量，与下落高度无关，选项D正确二、多项选择题9.嫦娥工程分为三期，简称“绕、落、回”三步走。我国发射的的“嫦娥三号”卫星是嫦娥工程第二阶段的登月探测器，经变轨成功落月。如图所示为其飞行轨道示意图
11、，则下列说法正确的是A. 嫦娥三号的发射速度应该大于11.2 km/sB. 嫦娥三号在环月轨道1上P点的加速度等于在环月轨道2上P点的加速度C. 嫦娥三号在动力下降段中一直处于完全失重状态D. 嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小【答案】BD【解析】【详解】A在地球表面发射卫星的速度大于11.2km/s时，卫星将脱离地球束缚，绕太阳运动，故A错误；B根据万有引力提供向心力，得，由此可知在轨道1上经过P点的加速度等于在轨道2上经过P点的加速度，故B正确；C嫦娥三号在动力下降段中，除了受到重力还受到动力，并不完全失重状态，故C错误；D根据开普勒定律，由此可知，轨道半径越小，周期
12、越小，故嫦娥三号在环月轨道2上运行周期比在环月轨道1上运行周期小，故D正确；故选BD。10.如图，在同一平面内固定有一长直导线PQ和一导线框R，R在PQ的右侧导线PQ中通有正弦交流电i，i的变化如图所示，规定从Q到P为电流正方向导线框R中的感应电动势A. 在时为零B. 在时改变方向C. 在时最大，且沿顺时针方向D. 在时最大，且沿顺时针方向【答案】AC【解析】【详解】本题考查交变电流图象、法拉第电磁感应定律、楞次定律及其相关的知识点解析 由图（b）可知，导线PQ中电流在t=T/4时达到最大值，变化率为零，导线框R中磁通量变化率为零，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/4时导线框中产生的感应电动势
13、为零，选项A正确；在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率方向不变，导致导线框R中磁通量变化率的正负不变，根据楞次定律，所以在t=T/2时，导线框中产生的感应电动势方向不变，选项B错误；由于在t=T/2时，导线PQ中电流图象斜率最大，电流变化率最大，导致导线框R中磁通量变化率最大，根据法拉第电磁感应定律，在t=T/2时导线框中产生的感应电动势最大，由楞次定律可判断出感应电动势的方向为顺时针方向，选项C正确；由楞次定律可判断出在t=T时感应电动势的方向为逆时针方向，选项D错误11.利用霍尔效应制作的霍尔元件，广泛应用于测量和自动控制等领域。如图是霍尔元件的工作原理示意图，一块长为a，宽为c的矩形半
14、导体霍尔元件，元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，通入图示方向的电流I时，电子的定向移动速度为v，当磁感应强度B垂直于霍尔元件的工作面向下时，前后两侧面会形成电势差U，下列说法中正确的是A. 前、后表面间的电压U与v无关B. 前表面的电势比后表面的高C. 自由电子受到的洛伦兹力大小为D. 前、后表面间的电压U与c成正比【答案】BC【解析】【详解】B电流方向向右，电子向左定向移动，根据左手定则判断可知，电子所受的洛伦兹力方向向里，则后表面积累了电子，前表面的电势比后表面的电势高，故B正确。AD由电子受力平衡可得：，解得：U=Bva，所以前、后表面间的电压U与v成正比，前、后表面间的电压U与c
15、无关，故AD错误。C稳定时自由电子受力平衡，受到的洛伦兹力等于电场力，即为：，故C正确。故选BC。12.如图所示，水平面内两光滑平行金属导轨，左端与电阻R相连接，匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于导轨并与导轨接触良好今对金属棒施加一个水平向右的外力F，使金属棒从a位置开始向右做初速度为零的匀加速运动，依次通过位置b和c若导轨与金属棒的电阻不计，ab与bc的距离相等，关于金属棒在运动过程中的有关说法正确的是()A. 金属棒通过b、c两位置时，外力F的大小之比为1B. 金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为12C. 从a到b和从b到c的两个过程中，通过金属棒横
16、截面的电荷量之比为11D. 从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热量之比为11【答案】BC【解析】【详解】由v22ax可知，金属棒通过b、c两位置时，金属棒速度之比为1，产生的感应电流之比为1，所受安培力之比为1，由牛顿第二定律可知，外力F的大小之比不是1，选项A错误；由电功率公式PI2R可知，金属棒通过b、c两位置时，电阻R的电功率之比为12，选项B正确；由法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和电流定义可得，q/R，从a到b和从b到c的两个过程中，相等，所以通过金属棒横截面的电荷量之比为11，选项C正确；由焦耳定律，QI2RtqIR，从a到b和从b到c的两个过程中，电阻R上产生的热
17、量之比为1，选项D错误三、填空题13.某同学利用单摆测量重力加速度（1）为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是 （ ）A组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大（2）下列摆动图像真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin5=0.087，sin15=0.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_。（填字母代号）A.B.C.D.（3）如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。实验时，由于仅有
18、量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺。于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上的两标记点之间的距离L。用上述测量结果，写出重力加速度的表达式_。【答案】 (1). BC (2). A (3). 【解析】【详解】（1）1A组装单摆须选用密度较大、直径较小的摆球，选项A错误；B组装单摆须选用轻且不易伸长的细线，选项B正确；C实验时须使摆球在同一竖直面内摆动，不能成圆锥摆，选项C正确；D摆
19、长一定的情况下，摆的振幅不应过大，否则就不是简谐振动，选项D错误；故选BC.（2）2当摆角小于等于5时，我们认为小球做单摆运动，所以振幅约为：A=lsin5=10.087m=8.7cm，当小球摆到最低点开始计时，误差较小，测量周期时要让小球做30-50次全振动，求平均值，所以A合乎实验要求且误差最小。（3）3由单摆周期公式，根据题意看得：解得：；四、计算题14.如下图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO匀速转动，线圈的匝数n100、电阻r10 ，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R90 ，与R并联的交流电压表为理想电表在t0时刻，线圈平面与
20、磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量随时间t按下图乙所示正弦规律变化求：(1)交流发电机产生的电动势最大值；(2)电路中交流电压表的示数【答案】(1) (2)【解析】【分析】（1）根据求的最大值；（2）电压表测量的为有效值，根据闭合电路的欧姆定律求电压表的示数.【详解】（1）线圈转动的角速度为：产生的最大感应电动势为：（2）产生的感应电动势的有效值为：根据闭合电路的欧姆定律得：电压表的示数为15.如图所示，相距为d的平行金属板M、N间存在匀强电场和垂直纸面向里、磁感应强度为B0的匀强磁场；在xOy直角坐标平面内，第一象限有沿y轴负方向场强为E的匀强电场，第四象限有垂直坐标平面向里、磁感应强度为B
21、的匀强磁场一质量为m、电荷量为q的正离子(不计重力)以初速度v0沿平行于金属板方向射入两板间并做匀速直线运动，从P点垂直y轴进入第一象限，经过x轴上的A点射出电场进入磁场已知离子过A点时的速度方向与x轴成45角求：(1)金属板M、N间的电压U；(2)离子运动到A点时速度v的大小和由P点运动到A点所需时间t；(3)离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C(图中未画出)与坐标原点的距离OC【答案】(1) ；(2) t ；(3) 【解析】【详解】离子的运动轨迹如下图所示（1）设平行金属板M、N间匀强电场的场强为，则有：因离子所受重力不计，所以在平行金属板间只受有电场力和洛伦兹力，又因离子沿平行于金属板
22、方向射入两板间并做匀速直线运动，则由平衡条件得：解得：金属板M、N间的电压（2）在第一象限的电场中离子做类平抛运动，则由运动的合成与分解得：故离子运动到A点时的速度：根据牛顿第二定律：设离子电场中运动时间t ，出电场时在y方向上的速度为，则在y方向上根据运动学公式得且联立以上各式解得，离子在电场E中运动到A点所需时间：（3）在磁场中离子做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，则由牛顿第二定律有：解得：由几何知识可得在电场中，x方向上离子做匀速直线运动，则因此离子第一次离开第四象限磁场区域的位置C与坐标原点的距离为：【点睛】本题考查电场力与洛伦兹力平衡时的匀速直线运动、带电粒子在匀强磁场中的运动的半
23、径与速率关系、带电粒子在匀强电场中的运动、运动的合成与分解、牛顿第二定律、向心力、左手定则等知识，意在考查考生处理类平抛运动及匀速圆周运动问题的能力16.如图所示，固定在水平面上间距为的两条平行光滑金属导轨，垂直于导轨放置的两根金属棒和长度也为、电阻均为，两棒与导轨始终接触良好两端通过开关与电阻为的单匝金属线圈相连，线圈内存在竖直向下均匀增加的磁场，磁通量变化率为常量图中虚线右侧有垂直于导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为的质量为，金属导轨足够长，电阻忽略不计（1）闭合，若使保持静止，需在其上加多大的水平恒力，并指出其方向；（2）断开，在上述恒力作用下，由静止开始到速度大小为的加速过程中流过的电荷量为，求该过程安培力做的功【答案】（1），方向水平向右；（2）【解析】【详解】（1）设线圈中的感应电动势为，由法拉第电磁感应定律，则 设与并联的电阻为，有 闭合时，设线圈中的电流为，根据闭合电路欧姆定律得 设中的电流为，有 设受到的安培力为，有 保持静止，由受力平衡，有 联立式得 方向水平向右（2）设由静止开始到速度大小为的加速过程中，运动的位移为，所用时间为，回路中的磁通量变化为，平均感应电动势为，有 其中 设中的平均电流为，有 根据电流的定义得 由动能定理，有 联立式得