2015年2月9日高二上学期期末考试物理试题及答案

下列说法，正确的是（）A．电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小C．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功D．电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大解析：A、电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越差，故A错误；B、各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而增大，故B错误；C、电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功，故C正确；D、电源电动势由电源自身结构决定，与外电路无关，故D错误；故选C．关于带电粒子在磁场中的运动，下列说法正确的是[]A、带电粒子飞入匀强磁场后，一定做匀速圆周运动B、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，速度一定不变C、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，洛仑兹力的方向总和运动方向垂直D、带电粒子飞入匀强磁场后做匀速圆周运动时，动能一定保持不变答案：CD如图所示的电路中，电源的内阻不为零，A为小灯泡，R1为定值电阻，R0为滑动变阻器．若将滑动触头P向b端滑动，则（）A．A灯变亮，R1消耗的功率变小B．A灯变亮，R1消耗的功率变大C．A灯亮度不变，R1消耗的功率变大D．A灯变暗，R1消耗的功率变大当将滑动触头P向b端滑动时，滑动变阻器的阻值变小，电路的总电阻都会变小，据闭合电路欧姆定律知总电流变大，内电压增大，所以路端电压减小，可知灯A的电流减小，则A灯变暗；再据干路电流变大，灯A的电流减小，所以电阻R1上的电流变大，R1消耗的功率变大．故D正确．故选：D．11．回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示.设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是()A．质子的回旋频率等于2fB．质子被电场加速的次数与加速电压有关C．质子被加速后的最大速度不可能超过2πfRD．不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速α粒子如图所示的电路中，4个电阻的阻值均为R，E为直流电源电动势，其内阻可以不计，平行板电容器两极板间的距离为d.在平行极板电容器的两个平行极板之间有一个质量为m的带电小球.当电键K闭合时，带电小球静止在两极板间的中点O上.（1）求小球所带的电荷的极性和电量（2）现把电键打开，带电小球便往平行极板电容器的某个极板运动，并与此极板碰撞，设在碰撞时没有机械能损失，但带电小球的电荷量发生变化.碰后小球带有与该极板相同性质的电荷，而且所带的电荷量恰好刚能使它运动到平行极板电容器的另一极板.求小球与电容器某个极板碰撞后所带的电荷量.，带正电（2）由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3，当K闭合时，设此两极板间电压为U，电源的电动势为E，由分压关系可得U＝U3＝E①（2分）小球处于静止，由平衡条件得＝mg②（1分）所以，带正电（2分）（2）当K断开，由R1和R3串联可得电容两极板间电压为U′＝③（1分）由①③式得U′＝U④（1分）U′＜U表明K断开后小球将向下极板运动，重力对小球做正功，电场力对小球做负功，由功能关系可知mg＝mv2－0⑤（2分）因小球与下极板碰撞时无机械能损失，设小球碰后电荷量变为q′，由功能关系得q′U′－mgd＝0－mv2⑥（2分）联立上述各式解得（1分）即小球与下极板碰后电荷符号未变，电荷量变为（1分）本题考查含容电路的分析，由电路图可以看出，因R4支路上无电流，电容器两极板间电压，无论K是否闭合始终等于电阻R3上的电压U3，当K闭合时，设此两极板间电压为U，电源的电动势为E，由分压关系可得U＝U3＝E，再以小球为研究对象，当小球静止时所受重力与电场力平衡，由此可求得小球电荷量大小和电性，当K断开后，由串联分压可求得电容器两端电压，同理求得电场力，再由动能定理可求得电场力做功，从而求得电荷电量用图a的电路测定一节蓄电池的电动势和内阻．为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中连接了一个保护电阻R0．除蓄电池、开关、导线外，可供使用的实验器材还有：A．电流表（量程0.6A、内阻约0.5Ω）B．电压表（量程3V，内阻约6kΩ）C．电压表（量程15V，内阻约30kΩ）D．定值电阻（阻值1Ω；额定功率5W）E．定值电阻（阻值10Ω、额定功率10W）F．滑动变阻器（阻值范围0～10Ω、额定电流2A）G．滑动变阻器（阻值范围0～200Ω、额定电流lA）在实验中，电压表应选B，定值电阻应选D，滑动变阻器应选F．（填相应仪器的序号）考点：测定电源的电动势和内阻．菁优网版权所有专题：实验题．分析：根据蓄电池的电动势选择电压表，定值电阻保护电路，阻值不变太大，为方便实验操作，滑动变阻器阻值不能太大．解答：解：电流表只能选择A；蓄电池电动势约为2V，因此电压表应选B电压表（量程3V，内阻约6kΩ）；为了保护电路，定值电阻取1Ω即可；为方便实验操作，滑动变阻器略大于内阻的，故选：F；故选：B，D，F．点评：在闭合电路欧姆定律实验中，要注意实验中的数据分析方法；根据闭合电路欧姆定律及图象求电动势和内电阻，是实验的常考问题．12分)如图所示电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电动机的电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω。电动机正常工作时，电压表的示数U1=3.0V，求:(1)电源总功率?(2)电动机消耗的电功率?(3)电源的输出功率?(1)20W(2)12W(3)18W试题分析：通过R1的电流I==2A(2分)得P总=EI=20W(2分)(2)设电动机电压为U0，U0=E-I(r+R)=6V(2分)由此得电动机消耗电功率P0=U0I=12W(2分)(3)电源的输出功率P=P总-I2r(2分)由此得P=18W(2分)如图所示，原线圈所加交流电压u1=10002sin100πt（V），通过一台降压变压器给照明电路供电，照明电路连接导线的总电阻R=0.5Ω，若用户端能使55盏“220V40W”的电灯正常发光．求：（1）原线圈所加交流电压的有效值及周期（2）副线圈两端的电压U2（3）变压器的原、副线圈匝数比．（1）原线圈所加交流电压u1=10002sin100πt（V），可知Um=10002V所以原线圈所加交流电压的有效值U=2mU=1000V周期T=2=0.02s（2）每盏灯泡正常发光时的电流I0=AUP11222040灯泡正常发光时，副线圈电流I2=NI0=10A副线圈两端电压U2=U0+I2R=225V（3）根据电压与匝数成正比得U1：U2=n1：n2由U1=1000V，U2=225V解得：n1：n2=40：9答：（1）原线圈所加交流电压的有效值是1000V，周期是0.02s．（2）副线圈两端的电压U2=225V．（3）变压器的原、副线圈匝数比是40：9．质谱仪是一种能够把具有不同荷质比（带电粒子的电荷和质量之比）的带电粒子分离开来的仪器，它的工作原理如图所示．其中A部分为粒子速度选择器，C部分是偏转分离器．如果速度选择器的两极板间匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感强度为B1．偏转分离器区域匀强磁场的磁感强度为B2，某种带电粒子由O点沿直线穿过速度选择器区域后进入偏转分离器．求：（1）粒子由孔O′进入偏转分离器时的速度为多大？（2）粒子进入偏转分离器后在洛伦兹力作用下做圆周运动，在照相底片MN上的D点形成感光条纹，测得D点到O′点的距离为d，则该种带电粒子的荷质比q/m为多大？考点：带电粒子在匀强磁场中的运动；牛顿第二定律；向心力．菁优网版权所有专题：带电粒子在磁场中的运动专题．分析：（1）粒子做匀速直线运动，根据受力平衡求出速度；（2）在磁场中，洛伦兹力提供向心力，结合牛顿运动定律求出比荷．解答：解：（1）粒子在OO′间做匀速直线运动，所以粒子受电场力和磁场力大小相等，方向相反，即qvB1=qE②由此解出粒子进入偏转分离器时的速度为：①（2）粒子进入偏转分离器的磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即：由此解出粒子运动的圆周半径为②将（1）中求出的v代入上式，并由题意d=2R解出③点评：解决本题的关键理解粒子速度选择器的工作原理，掌握偏转磁场中粒子的运动规律．如图所示，长度为L=0.2m、电阻r=0.3Ω、质量m=0.1kg的金属棒CD，垂直跨搁在位于水平面上的两条平行光滑的金属导轨上，导轨间距离也为L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计．导轨左端接有R=0.5Ω的电阻，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面，磁感强度B=4T．现以水平向右的恒定外力F使金属棒右移，当金属棒以v=2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时，求：（1）电路中理想电流表和与理想电压表的示数；（2）拉动金属棒的外力F的大小；（3）若此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上．求撤去外力到金属棒停止运动的过程中，在电阻R上产生的电热．考点：导体切割磁感线时的感应电动势；闭合电路的欧姆定律；安培力；电磁感应中的能量转化．菁优网版权所有专题：电磁感应——功能问题．分析：（1）根据感应电动势与闭合电路欧姆定律，即可求解；（2）由安培力与外力平衡，与安培力大小相结合，即可求解；（3）由能量守恒定律，及电热与电阻成正比，即可求解．解答：解：（1）CD杆产生的电动势为E，电流表的示数为I，电压表示数为U感应电动势，E=BLv闭合电路欧姆定律，I=解得：I=2AU=IR=1.0V（2）设CD杆受到的拉力为F安培力大小，FA=BIL则有F=FA=1.6N（3）由能量守恒，回路中产生的电热Q等于CD棒动能的减少量Q=mv2=0.2J电阻R上产生的电热QR==0.125J答：（1）电路中理想电流表和与理想电压表的示数1V（2）拉动金属棒的外力F的大小1.6N；（3）若此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上．求撤去外力到金属棒停止运动的过程中，在电阻R上产生的电热0.125J．点评：考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律与能量守恒定律，掌握E=BLV与F=BIL的公式的应用，同时区别产生热量与电阻的热量的区别．1．1831年10月28日，人类历史上第一台发电机问世了，它是利用电磁感应的原理制成的，其发明者是（）A．安培B．法拉第C．韦伯D．亨利考点：物理学史．菁优网版权所有分析：发电机的工作原理是利用电磁感应现象．解答：解：发电机是利用线圈在磁场中转动从而产生电．奥斯特发现电流周围存在磁场，法拉第则发现磁能产生电．故选：B．点评：电生磁，没有磁生电条件苛刻．只要通电周围就产生磁场，然而磁生电呢．只有变化的磁场才能在闭合电路中产生电流．2．用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法，下面四个物理量都是用比值法定义的．以下公式不属于定义式的是（）A．电流强度B．磁感应强度C．电场强度D．电阻考点：电流、电压概念；电场强度；磁感应强度．菁优网版权所有专题：恒定电流专题．分析：所谓比值定义法，就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法．比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变．解答：解：A、电流强度与流过截面的电量和时间无无直接关系，所以属于比值定义法．故A正确．B、磁感应强度与放入磁场中的电流元无关．所以属于比值定义法．故B正确．C、电场强度与场源电荷量成正比，与距离的平方成反比，所以不属于比值定义法．故C错误．D、电阻R与电压、电流无关，是其本身的属性，属于比值定义法，故D正确．故选C．点评：解决本题的关键理解比值定义法的特点：被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变．3．远距离输送交流电都采用高压输电，我国正在研究用比330kv高得多的电压进行输电．采用高压输电的优点是（）A．可增加输电导线的电流B．可增加交流