学年湖北省宜昌市协作体高二下学期期末考试物理试题 解析版.docx
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学年湖北省宜昌市协作体高二下学期期末考试物理试题解析版
湖北省宜昌市协作体2017-2018学年高二下学期期末考试
物理试题
一.选择题
1.下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解,其中正确的是( )
A.根据电场强度的定义式E=
可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
B.根据电容的定义式C=
可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,与两极板间的电压成反比
C.根据真空中点电荷的电场强度公式E=k
可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量无关
D.根据电势差的定义式UAB=
可知,带电荷量为1C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,则UAB=-1V
【答案】D
【解析】电场中某点的电场强度等于试探电荷所受的电场力与试探电荷所带电量的比值,场强大小只由电场本身决定,与试探电荷无关,选项A错误;根据电容的定义式C=
可知,电容器的电容等于所带电荷量与两极板间的电压的比值,电容的大小由电容器本身决定,与其所带的电量以及两板电压无关,选项B错误;根据真空中点电荷的电场强度公式E=k
可知,电场中某点的电场强度与场源电荷所带的电荷量有关,选项C错误;根据电势差的定义式UAB=
可知,带电荷量为1C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,则UAB=
=-1V,选项D正确;故选D.
2.氢原子的能级如图所示,下列说法正确的是( )
A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的光子而跃迁
B.氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时,吸收的光子能量为1.89eV
C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的光
D.处于n=1能级的氢原子可能吸收动能为15eV的电子的能量而电离
【答案】D
【解析】要使n=3能级的氢原子发生跃迁,吸收的光子能量必须等于两能级间的能级差,或大于1.51eV能量的任意频率的光子。
故A错误;氢原子由n=3向n=2能级跃迁时辐射的光子能量为△E=E3-E2=-1.51-(-3.4)=1.89eV.故B错误;根据公式
=6,大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光。
故C错误;处于n=3能级的氢原子能量为-1.51eV,15eV大于1.51eV,则氢原子可吸收动能为15eV的电子的能量而电离,故D正确。
故选D。
点睛:
解决本题的关键知道光电效应的条件以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差.注意氢原子吸收电子时,只需电子的能量大于能级差即可,吸收光子时,光子的能量必须等于能级差.
3.A为“220V 100W”的灯泡,B为“220V 40W”的白炽灯泡.现将两盏灯泡串联接在220V的电源两端,(设灯丝的电阻不随温度改变)两灯实际功率分别为PA、PB,各灯通过的电流为IA、IB,两端电压为UA,UB.则下列正确的为( )
A.IA>IBB.PA<PBC.UA>UB.D.UA=UB
【答案】B
【解析】根据
可知,RA 4.如图所示,真空中有两个等量的正电荷q1和q2,分别固定于A、B两点,DC为AB连线的中垂线,C为A、B两点连线的中点,将一正电荷q3由C点沿着中垂线移至无穷远处的过程中,下列结论正确的有( ) A.q3受到的电场力先减小后增大 B.q3受到的电场力先增大后减小 C.q3具有的电势能先减小后增大 D.q3具有的电势能先增大后减小 【答案】B 【解析】根据电场的叠加可知,C点的场强为零,而无穷远处场强也为零,所以由C点沿CD移至无穷远的过程中,场强先增大,后减小,q3受到的电场力先逐渐增大,后逐渐减小。 故A错误,B正确。 由题,q1、q2是两个等量的正电荷,中垂线CD上电场线由C指向D方向,根据顺着电场线电势降低,可知正电荷q3由C点沿CD移至无穷远的过程中,电势不断降低,电场力做正功,其电势能不断减小。 故CD错误。 故选B。 点睛: 对于等量同种和等量异种电荷电场线、等势面的分布情况要掌握,这是考试的热点.特别是抓住电荷连线的中垂线电场线与等势面的特点. 5.如图所示,实线是电场线,一带电粒子只在电场力的作用下沿虚线由A运动到B的过程中,下列选项正确的是( ) A.带电粒子带正电 B.带电粒子做匀加速运动 C.带电粒子做加速度减小的加速运动 D.带电粒子的动能减少,电势能增加 【答案】D 【解析】粒子由A运动到B的过程中,由轨迹可知,所受的电场力大致向左,可知粒子带负电,选项A错误;由电场线分布可知,电场不是匀强电场,则带电粒子做变加速运动,选项B错误;粒子从A到B,所受电场力减小,加速度减小,则带电粒子做加速度减小的减速运动,选项C错误;带电粒子所受的电场力做负功,则动能减少,电势能增加,选项D正确;故选D. 点睛: 此类问题中根据轨迹弯曲的方向可判断出电场力方向,确定电场力做功正负,判断动能的变化。 由电场线的疏密判断场强大小,可判断电场力和加速度的大小。 6.如图所示,理想变压器原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,原线圈的两端a、b接正弦交流电源,电压表V的示数为220V,,电流表A1的示数为0.2A,电流表A2的示数为1.0A。 下列判断不正确的是( ) A.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1 B.负载电阻消耗的功率是88W C.负载电阻R=44Ω D.负载电阻R两端的电压是44V 【答案】B 【解析】由于原副线圈电流与匝数成反比,所以初级线圈和次级线圈的匝数比 ,故A正确;负载消耗的功率等于变压器的输入功率: ,选项B错误;次级电压: ,即负载电阻R两端的电压是44V,负载电阻 ,选项CD正确;此题选择不正确的选项,故选B. 点睛: 理想变压器是理想化模型,一是不计线圈内阻;二是没有出现漏磁现象.输入电压决定输出电压,而输出功率决定输入功率. 7.如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd,ab边长大于bc边长,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地完全进入磁场,两次速度大小相同,方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场,线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1;第二次bc边平行于MN进入磁场,线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则( ) A.Q1>Q2,q1=q2 B.Q1>Q2,q1>q2 C.Q1=Q2,q1=q2 D.Q1=Q2,q1>q2 【答案】A 在电磁感应题目中,公式 ,常考,要牢记,选择题中可直接应用,计算题中要写出推导过程;对于电磁感应能量问题一般有三种方法求解: ①利用电路中产生的热量等于克服安培力做得功;②利用动能定理;③利用能量守恒;具体哪种方法,要看题目中的已知条件. 视频 8.半径为r的圆形空间内,存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,一个带电粒子(不计重力)从A点以速度v0垂直磁场方向朝着O点射入磁场中,并从B点射出.∠AOB=120°,如图所示,则该带电粒子在磁场中运动的时间为( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】由图根据几何知识可知,粒子轨迹对应的圆心角为α=60°= ;轨迹半径为R=rtan60°= r;粒子运动的时间为 ;故选C. 点睛: 此题求解时间由两个方法,除了用弧长除以线速度外,还可用周期来求解,可尝试一题多解。 9.如图所示是一个由电池、电阻R、开关S与平行板电容器组成的串联电路,开关S闭合.一带电液滴悬浮在两板间P点不动,下列说法正确的是( ) A.带电液滴一定带负电 B.增大两极板间距离,液滴将加速下降 C.断开S,减小两极板正对面积的过程中,液滴将加速下降 D.断开S,减小两极板距离的过程中,液滴静止不动 【答案】ABD 【解析】微粒静止不动,所受的电场力与重力平衡,则知电场力向上,而场强向下,所以微粒带的是负电。 故A正确。 增大电容器两极板间距离,U不变,根据E=U/d可知,E减小,电场力小于重力,则液滴将加速下降,选项B正确;断开S,极板上是电量不变;减小两极板正对面积的过程中,根据电容的决定式 可知电容减小,由C=Q/U分析可知U增大,由公式E=U/d分析可知E增大,电场力大于重力,所以液滴将加速向上运动。 故C错误;断开S,极板上是电量不变;减小两极板两极板距离过程中,根据电容的决定式 、电容的定义式C=Q/U,以及E=U/d分析可知E= 与d无关,即E保持不变,所以液滴静止仍然不动,故D正确。 故选ABD. 点睛: 本题是电容器动态变化分析问题,关键要抓住不变量.当电容器保持与电源相连时,其电压不变,同时掌握电容的定义式与决定式的内容,及其区别,并理解E= 公式的推导过程. 10.如图所示,金属细棒质量为m,用两根相同轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中,弹簧的劲度系数为k,棒ab中通有恒定电流,棒处于平衡状态,并且弹簧的弹力恰好为零。 若电流大小不变而方向反向,则( ) A.每根弹簧弹力的大小为mg B.每根弹簧弹力的大小为2mg C.弹簧形变量为 D.弹簧形变量为 【答案】AC 【解析】试题分析: 金属棒原来在磁场中受到重力、安培力,二力平衡,则安培力大小为F=mg;当电流大小不变,方向相反时,安培力的大小不变,方向相反,平衡时,则有F+mg=2F弹,解得F弹=mg.故A正确,B错误.根据胡克定律得: F弹=kx,得 .故C正确,D错误. 考点: 磁场对通电导线的作用;胡克定律。 11.如图所示电路中,L1、L2、L3、L4是四只相同的电灯,当滑动变阻器的滑片向下滑动时,下列说法正确的是( ) A.L1变亮 B.L2变亮 C.L3变亮 D.L4变亮 【答案】BD 【解析】试题分析: 当滑动变阻器的滑片向下滑动时,电阻减小,则与L4串联再与L3并联的总电阻也减小,电源的路端电阻减小,路端电压减小,则L1的两端电压减小,L1变暗,选项A错误;由于总电阻减小,故电路中的总电流增大,L1中的电流减小,故L2中的电流增大,L2变亮,选项B正确;由于L4与L3、L2的总电压减小,L2两端电压增大,故L3两端电压减小,L3变暗,选项C错误;L3中的电流减小,而L2的电流增大,故L4的电流增大,L4变亮,选项D正确。 考点: 欧姆定律的动态电路。 12.如图所示的电路中,线圈L的自感系数足够大,其直流电阻忽略不计,A、B是两个相同的灯泡,下列说法中正确的是( ) A.S闭合后,A、B同时发光且亮度不变 B.S闭合后,A立即发光,然后又逐渐熄灭 C.S断开的瞬间,A、B同时熄灭 D.S断开的瞬间,A再次发光,然后又逐渐熄灭 【答案】BD 【解析】考点: 电容器和电感器对交变电流的导通和阻碍作用. 专题: 交流电专题. 分析: 电感总是阻碍电流的变化.线圈中的电流增大时,产生自感电流的方向更原电流的方向相反,抑制增大;线圈中的电流减小时,产生自感电流的方向更原电流的方向相同,抑制减小,并与灯泡1构成电路回路. 解答: 解: L是自感系数足够大的线圈,它的电阻可忽略不计,LA、LB是两个完全相同的小灯泡 A、B、S闭合瞬间,但由于线圈的电流增加,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的增加,所以两灯同时亮,当电流稳定时,由于电阻可忽略不计,所以以后LA熄灭,LB变亮.故A错误B正确; C、S断开的瞬间,LB立即熄灭,但由于线圈的电流减小,导致线圈中出现感应电动势从而阻碍电流的减小,所以LA亮一下再慢慢熄灭,故C错误D正确; 故选: BD. 点评: 线圈中电流变化时,线圈中产生感应电动势;线圈电流增加,相当于一个瞬间电源接入电路,线圈上端是电源正极.当电流减小时,相当于一个瞬间电源,线圈下端是电源正极. 二.实验题 13.实验室有一只G表,标有参数Ig=10mA,Rg=100Ω,将它改装成一只量程为0.6A的电流表,需________(填“串”或“并”)联_____Ω的电阻。 改装后用它测得某导线中的电流,G表指针正对2mA刻线,那么所测导线中的电流实际是__________A。 (计算结果保留两位有效数字) 【答案】 (1).并 (2).1.7(3).0.12 【解析】将电流计改装成一只量程为0.6A的电流表,需并联分流电阻。 大小为 ;G表指针正对2mA刻线,那么所测导线中的电流实际是 。 14.利用螺旋测微器、米尺和如图所示的器材(其中电流表的内阻为1Ω,电压表的内阻为5kΩ)测量一根粗细均匀的阻值约为5Ω的金属丝的电阻率. (1)用笔画线代替导线,将上图中的器材连接成完整的实物电路,要求连线不能交叉,电流表、电压表应该选择合适的量程______(已知电源的电动势为6V,滑动变阻器的阻值为0~20Ω). (2)实验时,用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图11所示,金属丝的长度l=__________cm,直径d=________mm,图电压表的读数______V,.则金属丝的电阻_______Ω,(计算结果保留两位有效数字) (3)该金属丝的电阻率是_____.(计算结果保留两位有效数字)这种电路测得的金属丝的电阻值偏_____(填“大”或“小”). 【答案】 (1). (1)连线见图; (2). (2) 30.50(30.49cm-30.51cm)(3).1.850(1.849mm---1.851mm)(4).2.20(2.19V---2.21V)(5).5.0Ω(6).(3)4.4×10-5Ω·m(7).偏小 【解析】 (1)由于电源电动势为6V,所以电压表应选3V量程,由 ,所以电流表应选0.6A量程,由于金属丝的电阻比电压表的内阻小得多,因此采用电流表外接法;由于金属丝的电阻比滑动变阻器的总电阻要小,因此采用限流式接法,为了保证滑动变阻器起限流作用,滑动变阻器应该连接“A、B、C”或“A、B、D”几个接线柱;由上图可以看出电流表应该连接“+”接线柱和“0.6”接线柱,电压表应该连接“+”接线柱和“3”接线柱.实物线线图如下图所示. (2)金属丝的长度l=30.50cm,直径d=1.5mm+0.01mm×35.0=1.850mm,电压表的读数2.20V,电流表读数为0.44A,则金属丝的电阻 (3)根据 ,则 带入数据解得ρ=4.4×10-5Ω·m;电流表外接,则电流的测量值偏大,则根据 可知,电阻的测量值偏小. 点睛: 应掌握电学实验中,要通过估算来选择仪器,注意伏安法时电流表内外接法的选择方法,以及滑动变阻器采用分压和限流接法的要求.应掌握电压表与电流表读数方法以及“十分之一”、“五分之一”、“二分之一”估读的含义. 三、计算题 15.如图所示,电源电动势E=10V,内阻r=0.5Ω,闭合S,标有“8V,16W”的灯泡L恰好能正常发光,电动机M绕线的电阻R0=1Ω,求: (1)电源的总功率; (2)电动机的输出功率. 【答案】 (1)40W (2)12W. 【解析】 (1)灯泡正常发光,U=U额=8V,则电源内阻的电压U内=E-U=2V 由欧姆定律得流过电源的电流I=U内/r=2/0.5A=4A 电源的总功率P总=EI=10×4=40W. (2)灯泡的电流I灯=P额/U额=2A 电动机的电流IM=I-I灯=2A 电动机消耗的电功率PM=UIM=8×2=16W 电动机发热功率P热=IM2R0=22×1=4W 所以电动机的输出功率.P输出=PM-P热=16-4=12W 16.如图所示,电阻r=0.3Ω、质量m=0.1kg的金属棒CD静止在位于水平面上的两条平行光滑的金属导轨上,棒与导轨垂直且接触良好,导轨的电阻不计,导轨的左端接有阻值为R=0.5Ω的电阻,有一个理想电压表接在电阻R的两端,垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过导轨平面.现给金属棒加一个水平向右的恒定外力F,观察到电压表的示数逐渐变大,最后稳定在1.0V,此时金属棒的速度为2m/s. (1)求拉动金属棒的外力F的大小. (2)当电压表读数稳定后某一时刻,撤去外力F,求此后电阻R上产生的热量. 【答案】 (1)1.6N. (2)0.125J. 【解析】 (1)金属棒切割磁感线产生的感应电动势E=BLv 电路中的感应电流I= , 金属棒受到的安培力F安=BIL, 金属棒匀速运动有F=F安 由题意可知E= ·(R+r), 联立以上各式解得F=1.6N. (2)金属棒的动能转化为内能,则 mv2=Q, 电阻R上产生的热量QR= Q, 解得QR=0.125J. 点睛: 本题是电磁感应与电路、力学知识的综合应用。 关键掌握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,同时要区别回路产生热量与电阻R的热量的区别。 17.如图所示,一个质量为m,带电量为q的正离子,从D点以某一初速度垂直进入匀强磁场.磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B.离子的初速度方向在纸面内,与直线AB的夹角为60°.结果离子正好穿过AB的垂线上离A点距离为L的小孔C,垂直AC的方向进入AC右边的匀强电场中.电场的方向与AC平行.离子最后打在AB直线上的B点.B到A的距离为2L.不计离子重力,离子运动轨迹始终在纸面内,求: (1)离子从D点入射的速度v0的大小; (2)匀强电场的电场强度E的大小. 【答案】 (1) (2) 【解析】试题分析: (1)离子在磁场中做圆周运动,轨迹如图所示。 由几何关系可知,离子圆周运动半径r满足: ① 离子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力 由牛顿第二定律: ② 由①②解得入射速度 ③ (2)离子进入电场后做类平抛运动,轨迹如图所示。 水平方向 ④ 竖直方向 ⑤ 由③④⑤解得匀强电场的电场强度 ⑥ 考点: 带电粒子在复合场中的运动 【选考题】: 18.如图,一个导热汽缸竖直放置,汽缸内封闭有一定质量的气体,活塞与汽缸壁紧密接触,可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。 若大气压保持不变,而环境温度缓慢升高,在这个过程中________。 A.汽缸内每个分子的动能都增大 B.封闭气体对外做功 C.汽缸内单位体积内的分子数增多 D.封闭气体吸收热量 E.汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少 【答案】BDE 【解析】大气压不变,气缸内气体压强不变,气体发生等压变化;由于气缸是导热的,外界温度逐渐升高,缸内气体温度升高,分子平均动能增大,不一定每个分子的动能都增大,故A错误;气体温度升高,内能增加,气体体积变大,对外做功,由热力学第一定律可知,气体要吸收热量,故BD正确;气体温度升高,体积变大,汽缸内单位体积内的分子数减少,单位时间内撞击活塞的分子数减少,故C错误,E正确;故选BDE. 点睛: 知道气体发生等压变化、知道理想气体内能由温度决定,熟练应用热力学第一定律即可正确解题. 19.某同学用一端封闭的U形管,研究一定质量封闭气体的压强,如图所示,U形管竖直放置,当封闭气柱长为L0时,两侧水银面的高度差为h,大气压强为p0。 ①求封闭气体的压强(用cmHg作单位); ②若L0=20cm,h=8.7cm,该同学用与U形管口径相同的量筒往U形管内继续缓慢注入水银,当再注入13.3cm水银柱时,右侧水银面恰好与管口相平齐。 设环境温度不变,求大气压强是多少cmHg。 【答案】 (1)(p0+h)cmHg (2)75cmHg 【解析】试题分析: ①封闭气体的压强为 P=P0+ρgh 解得P=(P0+h)cmHg ②此时封闭气柱长 由波意尔定律 (P0+h)L0=(P0+L1)L1 解得P0="75"cmHg 考点: 理想气体状态方程 20.如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=4m/s,则振动周期是_____s,x=1.0m处质点此时的振动方向______填“向上”或“向下”) 【答案】 (1).0.5 (2).向上 【解析】由图知,该波的波长为λ=2m,则周期为 ;简谐横波沿x轴正方向传播,波形向右平移,得知x=1.0m处质点沿y轴正方向向上振动; 21.一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆的直径,O为圆心,如图所示。 玻璃的折射率为n= ,光在真空中的传播速度为c。 ①一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少? ②第一问中最边界的入射光束在射出玻璃砖时经历的时间。 【答案】 (1) (2) 【解析】在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图,由全反射条件有 由几何关系有OE=Rsinθ 由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为l=2OE 联立各式,代入已知数据得l= R (2)路程 或者s=Rcosθ 速度 得
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