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湖北省武汉市第二中学2015-2016学年高二物理上学期期末考试试题


武汉二中 2015—2016 学年上学期高二年级期末考试物理试卷
考试时间:2016 年 1 月 27 日下午 3:00—4:30 试卷满分:110 分 第Ⅰ卷(选择题共 48 分) 一、选择题:本大题共 12 小题,每小题 4 分,共 48 分.其中 1-8 是单项选择题;9-12 是多项选择题, 全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分 ,有选错的得 0 分.

1.下列说法正确的是 A.物体做受迫振动时,驱动力频率越高,受迫振动的物体振幅越大 B.医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应 C.两列波发生干涉,振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大 D.一列波通过小孔发生了衍射,波源频率越大,观察到的衍射现象越明显 2.铝质薄平板的上方和下方分别有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出) ,一带电粒子从紧贴铝板上表面 的 A 点沿图示方向射出,夹角 θ = 30°,从 C 点穿过铝板后到达铝板上的 D 点,粒子的运动轨迹如图 所示。粒子从 A 运动到 C 的时间等于从 C 运动到 D 的时间。粒子穿越铝板 θ 时速度方向不变,粒子电荷量不变,重力不计。则铝板上方与下方的磁感 A D C 铝板 应强度大小之比为
2 D.0. 2 2 3.如图所示, A、B 是两个完全相同的灯泡,D 是理想二极管,L 是带铁芯的

A.5

B.1

C.

线圈,其直流电阻忽略不计。下列说法正确的是 L A.S 闭合瞬间,A 先亮 B B.S 闭合瞬间,A、B 同时亮 D A C.S 断开瞬间,B 逐渐熄灭 S D.S 断开瞬间,A 闪亮一下,然后逐渐熄灭 4.如图所示,完全相同的甲、乙两个环形电流同轴平行放置,甲的圆心为 O1,乙的圆心为 O2,在两环圆 心的连线上有 a、b、c 三点,其中 aO1=O1b=bO2=O2c,此时 a 点的磁感应强度大小为 B1,b 点的磁感应强 度大小为 B2。当把环形电流乙撤去后,c 点的磁感应强度大小为 B A. B2 ? B1 B. B2 ? 1 2

B2 B D. 1 2 3 5.空间有 A 和 B 两点,A 点处有一做简谐振动的波源。当空间充满甲介 质时, A 处波源的振动经过 0.5s 传到 B 点, 此后 A、 B 两点的振动方向始终相反。 当空间充满乙介质时, A 处波源的振动经 0.6 s 传到 B 点,此后 A、B 两点的振动方向始终相同。则该波在甲、乙两种介质中 的传播速度之比和该波源做简谐振动的最小可能频率分别为 A.6: 5,5Hz B.6:5,10Hz C.5:6,5Hz D.5:6,10Hz O 6.如图所示,长为 3a、阻值为 3R/2 的金属杆可绕过 O 点的水平轴在竖直平面内转动, N 在 O 点正下方固定一半径为 a、总电阻为 R 的金属圆环,圆环内有方向垂直于环面的 匀强磁场,磁感应强度大小为 B。当金属杆由水平位置转到竖直位置时,其角速度为 ω ,且金属杆与金属环接触良好,则此时金属杆与圆环的接触点 M、N 之间的电压为 2 2 A.4Bω a B.4Bω a /5 M 2 2 C.16Bω a /5 D.2Bω a 7.边长为 L 的正方形线圈 A,通有逆时针方向的恒定电流 I,用两根轻质绝缘细线静止地悬挂在水平长直 导线 MN 的正下方 h 处,如图所示。当导线 MN 中无电流时,两细绳中张力均 M N 为 T;当通过 MN 的电流为 I1 时,两细绳中张力均减为 α T (0<α <1) ;而当
C. B1 ?
h L 1

A

I

通过 MN 的电流为 I2 时,细绳中张力恰好为零。已知长直通电导线周围磁场的磁感应强度 B 与到导线的 距离 r 成反比(即 B ? k

I ,k 为常数) 。由此可知,MN 中的电流方向和电流大小之比 I1: I2 分别为 r

A.向左,1+α B. 向右,1+α C.向左,1-α D.向右,1-α 8.如图所示,三条平行虚线位于纸面内,中间虚线两侧有方向垂直于纸面的匀强磁场,磁感应强度等大 反向.菱形闭合导线框 ABCD 位于纸面内且对角线 AC 与虚线垂直,磁场宽度与对角线 AC 长均为 d,现 使线框沿 AC 方向匀速穿过磁场,以逆时针方向为感应电流的正方向,则从 C 点进入磁场到 A 点离开磁 场的过程中,线框中电流 i 随时间 t 的变化关系正确 的是

A B C D 9.如图所示, L1 和 L2 是高压输电的两条输电线,现要通过互感器测量 L1 和 L2 之间的电压和流过 L2 的电流。 下列四种电路连接正确的是
L1 L2 L1 L2

L1 L2

L1 L2

V

A

V

A

A

B

C

D 刻的波形图。 若d 表示位置在 a、d 时起点相同。则

10. 图 1 是一列沿 x 轴传播的简谐横波在 t=0.4 s 时 位置的质点比 a 位置的质点晚 0.6s 起振,图 2 之间的某质点 P 的振动图象, 且图 1、 图 2 的计 y/cm A.该波沿 x 轴负方向传播 B.该波的周期为 0.8s O a b c d C.质点 P 位于 b、c 之间 图1 D.质点 P 位于 a、b 之间

y/cm x/m O

t/s 图2

11.如图所示,劲度系数为 k 的轻质弹簧上端悬挂在天花板上,下端连接一个质量为 M 的物体 A,A 下面 用细线悬挂一质量为 m 的物体 B,此时系统处于静止状态。现剪断细线使 B 自由 下落,当物体 A 向上 运动第一次到达最高点时,弹簧对 A 的拉力大小恰好等于 mg,此时 B 尚 未 落地且速度为 v,则 A.物体 A 的质量 M=2m B.A 与弹簧组成的系统振动周期为 4v/g M A C.A 运动到 最高点时加速度为 g m B 2 2 D.A 从最低点运动到最高点的过程中弹簧弹性势能的减少量为 M g /k

2

12.如图,MNPQ 是一个足够长的处于竖直平面内固定的金属框架,框架的宽度为 L,电阻忽略不计。ab 是 一根质量为 m,电阻为 R 的导体棒,能紧贴框架无摩擦下滑,整个框架处于垂直纸面向里、磁感应强 度为 B 的匀强磁场中。导体棒 ab 由静止开始下落至达到最大速度所用时间为 t,下落高度为 h。g 为 重力加速度。则导体棒 ab 在下落过程中 A.最大加速度为 g Q M a B.最大速度小于 2h/t b C.瞬时热功率可能大于

m2 g 2 R B 2 L2

D.由静止开始下落至达到最大速度所用时间 t 大于

mR B 2 L2

B N P

第Ⅱ卷(非选择题共 62 分) 二、实验题:本大题共 2 小题,共 14 分.把答案填写在答题卡题中的横线上. 13. (6 分)在“探究单摆周期与摆长关系”的实验中,下列做法正确的 是____________。 A.应选择伸缩性小、尽量长些的细线做摆线 B.用刻度尺测出细线的长度并记为摆长 l C.在小偏角下让单摆从静止开始摆动 D.当单摆经过平衡位置时开始计时,测量一次全振动的时间作为单摆的周期 T 2 2 E.分析实验数据,若认为周期与摆长的关系为 T ∝l,则可作 T —l 图象;如果图象是一条直线,则 2 关系 T ∝l 成立 14. (8 分)某同学准备利用下列器材测量干电池的电动势和内电阻. A.待测干电池两节,每节电池电动势约为 1.5 V,内阻约几欧姆 B.直流电压表 V1、V2,量程均为 3 V,内阻约为 3 kΩ C.定值电阻 R0 未知 D.滑动变阻器 R,最大阻值为 Rm E.导线和开关 (1)根据如图甲所示的实物连接图,在图乙方框中画出相应的电路图。
R0 V1 R

V2

图甲

图乙

(2)实验之前,需要利用该电路图测出定值电阻 R0,方法是先把滑动变阻器 R 调到最大阻值 Rm,再闭合开关,电压表 V1 和 V2 的读数分别为 U10、U20,则 R0=______________(用 U10、U20、Rm 表示) (3)实验中移动滑动变阻器触头,读出电压表 V1 和 V2 的多组数据 U1、U2,描 绘出 U1-U2 图象如图丙所示,图中直线斜率为 k,与横轴的截距为 a,则两节 干电池的总电动势 E=________,总内阻 r=_________(用 k、a、R0 表示) 。 三、本大题共 4 小题,共 48 分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的

U1

O

a 图丙

U2

3

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. 15. (10 分)如图所示,一列简谐横波向+x 方向传播,波的周期 T=4s,振幅 A=6cm。x 轴上有相距 Δ x=7m 的 P、Q 两质点,当 P 质点的位移为 3cm 时,Q 质点的位移为零,且向-y 方向运动。求此简谐横波的 所有可能波速。

y/cm P a Δx Q b

O b

x/m

16. (12 分)如图所示,光滑的长直金属杆上套两个小金属环 a 和 b,a 和 b 与形状为一个完整正弦曲线的 刚性金属导线焊接,导线的其余部分未与杆接触,且 a 和 b 始终与金属杆接触良好。杆电阻不计,导 线电阻为 R,a、b 间距离为 2L,正弦曲线顶部和底部到杆距离都为 d。有界匀强磁场区域的宽度为 L, 磁场方向垂直于导线所在平面向里,磁感应强度大小为 B。导线在外力 F 作用下沿杆以恒定的速度 v 向右运动,t=0 时刻导线从磁场左边界上的 O 点进入磁场,导线从左边界进入磁场直到全部离开磁场 的过程中 (1)若规定金属杆中通过的电流 i 从 a 到 b 为正方向,写出电流 i 随时间 t 的变化关系,并画出 i-t 图象; v (2)求上述过程中外力 F 所做的功。 B
d b a O

2L

L

17. (12 分)在光滑水平面上,有一个粗细均匀的单匝正方形闭合线框 abcd,在水平外力的作用下,从静 止开始沿垂直磁场边界方向做匀加速直线运动,穿过磁感应强度为 B 的有界匀强磁场,磁场区域的宽 度大于线框边长,如图甲所示。测得线框中产生的感应电流 i 的大小和运动时间 t 的变化关系如图乙 所示。 (1)若图乙中 Δ t1:Δ t2:Δ t3=2:2:1,求线框边长与磁场宽度的比值; (2)若测得 bc 边刚进入磁场时线框的速度为 v,b、c 两点间电压为 U,求 Δ t1(已知)时间内,线框 中的平均感应电动势大小。 i
a d b c O 甲 t Δt1 Δt2 Δt3 乙

18. (14 分)如图所示,△OAC 的三个顶点的坐标分别为 O(0,0) 、A(L,0) 、C(0, 3 L) ,在△OAC 区
4

域内存在垂直于 xOy 平面向里的匀强磁场.在 t=0 时刻,从三角形的 OA 边各处有质量均为 m、电荷量 均为 q 的带正电粒子射入磁场, 所有粒子射入磁场时相同速度且均沿 y 轴正向, 已知在 t=t0 时刻从 OC 边射出磁场的粒子的速度方向垂直于 y 轴.不计粒子的重力和粒子间的相互作用。 (1)求磁场的磁感应强度 B 的大小; (2)若从 OA 边两个不同位置射入磁场的粒子,先后从 OC 边上的同一点 P(图中未标出)射出磁场, 求这两个粒子在磁场中运动的时间 t1、t2 之间应满足的关系; (3)从 OC 边上的同一点 P 射出磁场的两个粒子经过 P 点的时间间隔与 P 点位置有关,若该时间间隔

4 的最大值为 t0 ,求粒子进入磁场时的速度大小。 3
y C

O

A v x

武汉二中 2015—2016 学年上学期高二年级期末考试 物理参考答案 题号 答案 1 B 2 D 3 D 4 C 5 A 6 B 7 C 8 D 9 AD 10 BC 11 AD 12 ABD

13.ACE(6 分) (漏选得 3 分,错选得 0 分) 14. (1)如图所示(2 分) U ? U10 Rm (2 分) (2) 20 U10

R ka (2 分) ; 0 (2 分) k ?1 k ?1 15. (10 分) 若 P 质点运动方向向上,则
(3)

V1

R0 V2

R

1 1 7 12?x ?x ? ? ? ? ? n? ? (n ? )? , ? ? 2 12 12 12n ? 7 ? 12?x 21 ? 波速 v ? ? m/s (n=0、1、2、3?) T (12n ? 7)T (12n ? 7)
若 P 质点运动方向向下,则

(3 分) (2 分)
S E

1 11 12?x ? ? n? ? (n ? )? , ? ? 12 12 12n ? 11 ? 12?x 21 ? 波速 v ? ? m/s (n=0、1、2、3?) T (12n ? 11)T (12n ? 11) ?x ? ? ?
16. (12 分)

(3 分) (2 分)
i
Bdv R

5
L v

2L v

3L v

t

(1)当 0 ? t ? 当 当

L Bdv ?v 时, i ? sin t v R L

(1 分) (1 分)

L 2L 2Bdv ? v 时, i ? ? ?t ? sin t v v R L

2L 3L Bdv ? v 时, i ? (1 分) ?t ? sin t v v R L i-t 图象如图所示。 (3 分) (2)由能量守恒可得:此过程中外力 F 做的功等于回路产生的焦耳热。根据有效值的定义,有:
2R 17. (12 分) WF ? ( Bdv )2 R ? 2 L 2 Bdv 2 L 3B 2 d 2 Lv ?( ) R? ? v v R 2R

(6 分)

(1)设线框边长为 L,磁场宽度为 d,线框运动的加速度为 a,令 Δ t3=t,则 Δ t1=Δ t2=2t,根据 i-t 图和运动学公式可得:

(d ? L) ? L ? a(2t )2

(2 分) (2 分)

L L t ? ? a(3t ? ) t 2t 2
解得:

L 7 (2 分) ? d 18 (2)bc 边刚进入磁场时产生的感应电动势 E ? BLv ,则 3 4U U ? BLv ,所以, L ? 4 3Bv
根据法拉第电磁感应定律,有 E ?
?? BL2 ? ?t ?t1

(2 分)

(2 分)

联立解得: E ?

16U 2 9 Bv 2 ?t1

(2 分)

18. (14 分) (1)在 t=t0 时刻从 OC 边射出磁场的粒子在磁场中运动了四分之一周期,则 2? m T (2 分) t0 ? ,又 T ? qB 4 解得: B ?

?m
2qt0

(1 分)

(2)设这两个粒子在磁场中的轨迹所对的圆心角分别为 α 和 β ,则

? 2? ? 2? T? t0 , t2 ? T? t 2? ? 2? ? 0 又? ? ? ? ?
t1 ?
联立解得: t1 ? t2 ? 2t0

(2 分) (2 分) (1 分)
C y

(3)时间间隔最大时两粒子的运动轨迹如图所示。

? ?? ? ? 2? ? 2t0 ? ? 2t0 ? ? 4 ? ? 2? 4 当 Δ t 最大为 t0 时,有: ? 2t0 ? t0 3 ? 3
?t ? t2 ? t1 ?

(1 分)
α β O A x

6

解得: ? ?

?
6

(1 分)
2 3 r L (2 分) ? L ,解得: r ? 7 cos ?

由几何关系得: r cos ? ? 又 qvB ?

mv mv 2 3? L ,则 r ? ,联立解得: v ? qB r 7t 0

(2 分)

7


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