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北京市东城区(南片)2013-2014学年高二下学期期末考试物理试题 Word版含答案


北京市东城区(南片)2013-2014 学年下学期高二年级期末考试物理试卷
考生须知:本试卷共四道大题,21 道小题,满分 100 分。考试时间 100 分钟。 一、单项选择题(下列各小题中只有一个选项符合题意。每小题 3 分,共 30 分) 1. 下列说法中正确的是 A. 布朗运动就是液体分子的热运动 B. 一定质量的气体吸收热量,其内能一定增加 C. 分子间的引力与

斥力同时存在,斥力总是小于引力 D. 物体的温度越高,分子热运动越剧烈,分子的平均动能越大 2. 一束单色光由玻璃斜射向空气,下列说法正确的是 A. 波长一定变长 C. 传播速度一定变小 B. 频率一定变小 D. 一定发生全反射现象

3. 如图所示,一理想变压器原线圈匝数 n1=1000 匝,副线圈匝数 n2=200 匝,原线圈所接 交流电源的电动势瞬时值表达式 e=311sin100πtV,副线圈所接电阻 R=88Ω,电流表、电压表 对电路影响可忽略不计。则

A. A1 的示数约为 0.10A B. V1 的示数约为 311 V C. V2 的示数约为 62.2V D. A2 的示数约为 0.75A 4. 如图所示, 是一列沿着 x 轴正方向传播的横波在 t=0 时刻的波形图, 已知这列波的周期 T=2.0s。下列说法正确的是

A. 这列波的波速 v=2.0 m/s B. 在 t=0 时,x=0.5m 处的质点速度为零 C. 经过 2.0s,这列波沿 x 轴正方向传播 0.8m D. 在 t=0.3s 时,x=0.5m 处的质点的运动方向为 y 轴正方向 5. 如图所示,在竖直向上的匀强磁场中,水平放置着一根长直导线,电流方向垂直纸面

向外,a、b、c、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点,在这四点中

A. a 点磁感应强度最大 B. b 点磁感应强度最大 C. a、b 两点磁感应强度相同 D. c、d 两点磁感应强度相同 6. 如图甲所示是用沙摆演示振动图像的实验装置,此装置可视为摆长为 L 的单摆,沙摆 的运动可看作简谐运动,实验时在木板上留下图甲所示的结果。若用手拉木板做匀速运动, 速度大小是 v。图乙所示的一段木板的长度是 s。下列说法正确的是

A. 可估算出这次实验所用沙摆对应的摆长 B. 若增大手拉木板的速度,则沙摆的周期将变大 C. 若减小沙摆摆动时的最大摆角,则沙摆的周期将变小 D. 若增大沙摆的摆长,保持拉动木板的速度不变,则仍将得到与图乙完全相同的图样 7. 下列关于光学现象的说法中正确的是 A. 用光导纤维束传送图像信息,这是光的衍射的应用 B. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱,这是光的干涉的结果 C. 在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时的景物,可使景象更清晰 D. 透过平行于日光灯的窄缝观察正常发光的日光灯时能看到彩色条纹,这是光的色散 现象 8. 如图所示, 半圆形玻璃砖置于光屏 PQ 的左下方。 一束白光沿半径方向从 A 点射入玻璃 砖,在 O 点发生反射和折射,折射光在光屏上呈现七色光带。若入射点由 A 向 B 缓慢移动, 并保持白光沿半径方向入射到 O 点,观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失 之前,反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是

A. 减弱,紫光

B. 减弱,红光

C. 增强,紫光

D. 增强,红光

9. 回旋加速器是用来加速带电粒子的装置,如图所示,它的核心部分是两个 D 形金属盒, 两盒相距很近,分别和高频交流电源相连接,在两盒间的窄缝中形成交变电场,使带电粒子 每次通过窄缝都得到加速。两盒放在匀强磁场中,磁场方向垂直于盒底面,带电粒子在磁场 中做匀速圆周运动, 通过两盒间的窄缝时反复被加速, 直到达到最大圆周半径时通过特殊装 置被引出,如果用同一回旋加速器分别加速氚核( 1 H)和 ? 粒子( 2 He) ,比较它们所加的
3 4

高频交流电源的周期和获得的最大动能的大小,可知

A. 加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能较小 B. 加速氚核的交流电源的周期较大,氚核获得的最大动能也较大 C. 加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能也较小 D. 加速氚核的交流电源的周期较小,氚核获得的最大动能较大 10. 用同一光电管研究 a、 b 两种单色光产生的光电效应, 得到光电流 I 与光电管两极间所 加电压 U 的关系如图。则这两种光

A. 照射该光电管时 a 光使其逸出的光电子最大初动能大

B. 从同种玻璃射入空气发生全反射时,a 光的临界角大 C. 通过同一装置发生双缝干涉,b 光的相邻条纹间距大 D. 通过同一玻璃三棱镜时,a 光的偏折程度大

二、多项选择题(下列各小题中符合题意的选项均多于一个。本大题共 16 分,每小题 4 分。 每小题全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,有错选的不得分) 11. 下面的几个图显示了磁场对通电直导线的作用力,其中正确的是

12. 关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生的干涉现象,下列说法正确的是 A. 干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两个表面反射,形成的两列光波叠加的结果 B. 若出现明暗相间条纹相互平行,说明肥皂膜的厚度是均匀的 C. 用紫色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比红光照射时的间距小 D. 薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的 13. 已知能使某金属产生光电效应的极限频率为 v0,则 A. 当用频率为 2v0 的单色光照射该金属时,一定能产生光电子 B. 当用频率为 2v0 的单色光照射该金属时,所产生的光电子的最大初动能为 hv0 C. 当照射光的频率 v 大于 v0 时,若 v 增大,则逸出功增大 D. 当照射光的频率 v 大于 v0 时,若 v 增大一倍,则光电子的最大初动能也增大一倍 14. 如图所示,在边界 PQ 上方有垂直纸面向里的匀强磁场,一对正、负电子同时从边界 上的 O 点沿与 PQ 成θ 角的方向以相同的速度 v 射入磁场中,则关于正、负电子,下列说法 不正确的是

A. 在磁场中运动的时间相同 B. 在磁场中运动的轨道半径相同 C. 出边界时两者的速度相同 D. 出边界点到 O 点处的距离相等

三、实验题(每空两分,共 16 分) 15. 某同学用单摆测量重力加速度,测得的结果比当地重力加速度的真实值偏大,可能的 原因是 A. 测量悬线长度作为摆长,没有加上摆球的半径 B. 选用摆球的质量偏大 C. 把在时间 t 内的 n 次全振动误记为 n+1 次 D. 把在时间 t 内的 n 次全振动误记为 n-1 次 16. 在做“用油膜法估测分子大小”的实验中,已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度 为 A,N 滴溶液的总体积为 V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉,将一滴溶液滴在水面上, 待油膜稳定后,在带有边长为 a 的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓(如图所示) ,测 得油膜占有的正方形小格个数为 X。

①用以上字母表示油酸分子的大小 d= ②从图中数得 x= 。



17. “用双缝干涉测量光的波长”的实验装置如图甲所示。测量头由分划板、目镜、手轮 等构成,已知双缝与屏的距离为 L,双缝间距为 d。

①如图乙所示,移动测量头上的手轮,使分划板的中心刻线对准第 1 条亮纹的中心,记 下此时手轮上螺旋测微器的读数 x1。转动测量头,使分划板的中心刻线向右移动对准第 4 条亮纹的中心,此时手轮上螺旋测微器的读数 x2 如图丙所示,则读数 x2=__________mm。

②已知双缝与屏的距离为 L,双缝间距为 d。计算波长的公式 ? =__________(用题目中 给出的字母表示) ;若 L=1.000m , d=2.00mm , x1=0.800mm ,则计算得该单色光的波长为

? =_________m(结果保留 2 位有效数字) ;
③对于某种单色光, 为增加相邻亮纹间的距离, 可采取___________或___________的方 法。

四、计算题(共 38 分) 18. (8 分)如图所示,MN、PQ 是两根足够长的光滑平行金属导轨,导轨间距为 d,导 轨所在平面与水平面成θ 角,M、P 间接阻值为 R 的电阻。匀强磁场的方向与导轨所在平面 垂直,磁感应强度大小为 B。质量为 m、阻值为 r 的金属棒放在两导轨上,在平行于导轨的 拉力作用下,以速度 v 匀速向上运动。已知金属棒与导轨始终垂直并且保持良好接触,重力 加速度为 g,求:

(1)金属棒产生的感应电动势 E; (2)通过电阻 R 电流 I; (3)拉力 F 的大小。 19. (9 分)图 1 是交流发电机模型示意图。在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,有一矩形 线圈 abcd 可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴 OO'转动。 由线圈引出的导线 ae 和 df 分别与两 个跟线圈一起绕 OO'转动的金属圆环相连接, 金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接 触, 这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻 R 形成闭合电路. 图 2 是线圈的主视图, 导线 ab 和 cd 分别用它们的横截面来表示。已知 ab 长度为 L1,bc 长度为 L2,线圈以恒定角 速度 ? 逆时针转动。 (只考虑单匝线圈)

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导 t 时刻整个线圈中的感应电动势 e1 的表达式; (2)线圈平面处于与中性面成 ? 0 夹角位置时开始计时,如图 3 所示,试写出 t 时刻整 个线圈中的感应电动势 e2 的表达式; (3)若线圈电阻为 r,求线圈每转动一周电阻 R 上产生的焦耳热。 (其他电阻均不计) 20. (9 分) 如图所示, 在 x 轴上方有一竖直向下的匀强电场区域, 电场强度为 E=500V/m。 x 轴下方分布有很多磁感应强度为 B=1T 的条形匀强磁场区域,其宽度均为 d1=3cm,相邻两 磁场区域的间距为 d2=4cm。现将一质量为 m=5×10-13kg、电荷量为 g=1×10-8C 的带正电的 粒子(不计重力)从 y 轴上的某处静止释放,则:

(1)若粒子从坐标(0,h1)点由静止释放,要使它经过 x 轴下方时,不会进入第二磁 场区,h1 应满足什么条件? (2)若粒子从坐标(0,5cm)点由静止释放,求自释放到第二次过 x 轴的时间(π 取 3.14) 。 21. (12 分)如图(a)为一研究电磁感应的实验装置示意图,其中电流传感器(电阻不 计) 能将各时刻的电流数据实时通过数据采集器传输给计算机, 经计算机处理后在屏幕上同 步显示出 I-t 图像。平行且足够长的光滑金属轨道的电阻忽略不计,导轨平面与水平方向夹 角 θ=30°。 轨道上端连接一阻值 R=1.0Ω 的定值电阻, 金属杆 MN 的电阻 r=0.5Ω, 质量 m=0.2kg, 杆长 L=1m 跨接在两导轨上。在轨道区域加一垂直轨道平面向下的匀强磁场,闭合开关 s, 让金属杆 MN 从图示位置由静止开始释放, 其始终与轨道垂直且接触良好。 此后计算机屏幕 上显示出如图(b)所示的,I-t 图像(g 取 10m/s2) ,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度 B 的大小和在 t=0.5s 时电阻 R 的热功率; (2)估算 0~1.2s 内通过电阻 R 的电荷量及在 R 上产生的焦耳热; (3)若在 2.0s 时刻断开开关 S,请定性分析金属杆 MN 0~4.0s 末的运动情况;并在图 (c)中定性画出金属杆 MN 0~4.0s 末的速度随时间的变化图像。

参考答案 一、单项选择题(每题 3 分,共 30 分。错选、多选不得分) 题号 答案 1 D 2 A 3 A 4 D 5 B 6 A 7 C 8 C 9 A 10 B

二、多项选择题(每题 4 分,共 16 分。选对但不全者得 2 分,错选,不选者不得分) 题号 答案 11 BC 12 AC 13 AB 14 BCD

三、实验题: (共 16 分,每空 2 分) 15. C 16. ① d ?

VA NXa 2

②X=62(60~65 均给分)

17. ①1.700

②? ?

( x 2 ? x1 )d 6.0×10-7③减小双缝间距离,增大双缝到屏的距离 3L

四、计算题: (共 38 分) 18. (8 分)解: (1)根据法拉第电磁感应定律 E=Bdv (2)根据闭合电路欧姆定律

I?

E Bdv ? R?r R?r

(3)导体棒的受力情况如图所示,根据牛顿第二定律有

F ? F安 ? mgsin ? ? 0
B 2d 2v 又因为 F安 ? BId ? R?r

B 2d 2v 所以 F ? m g sin ? ? R?r
19. (9 分)解: (1)矩形线圈 abcd 转动过程中,只有 ab 和 cd 切割磁感线,设 ab 和 cd 的转动速率为 v,则

v ???

L2 ① 2
② ③

在 t 时刻,导线 ab 和 cd 因切割磁感线而产生的感应电动势均为 E1=BL1vy 由图可知 vy=vsin ? t e1=2E1=BL1L2 ? sin ? t。

则整个线圈的感应电动势为 ④

(2)当线圈由图 3 位置开始运动时,在 t 时刻整个线圈的感应电动势为 e2=BL1L2 ? sin( ? t+ ? 0) 。 (3)由闭合电路欧姆定律可知 ⑤

I?

E ⑥ R?r

E?

Em 2

?

BL1 L2? 3




则线圈转动一周在 R 上产生的焦耳热为 QR=I2RT 其中 T ?

2?

?



于是 QR ? ?R? ( 20. (9 分)解:

RL1 L2 2 ) 。 R?r



(1)粒子经电场加速,经过 x 轴时速度大小为 v1,满足:

Eqh1 ?

1 mv 12 2

之后进入下方磁场区,依据题意可知运动半径应满足: R1<d1 又 R1 ?

m v1 qB
qB2 d12 ? 1.8 ? 10?2 m 2 Em

由以上三式可得: h1 ?

(2)当粒子从 h2=5cm 的位置无初速度释放后,先在电场中加速度,加速时间为 t1 满 足 h2 ?

1Eq 2 t1 2m

解得 t1 ?

2h2 m ? 1? 10?4 s Eq
1 2 mv 2 2

Eqh 2 ?

解得 v2 ?

2Eqh2 ? 1? 103 m / s m

进入磁场的速度大小为 v2,圆周运动半径为 R2

R2 ?

m v2 ? 5cm qB

根据粒子在空间运动的轨迹可知, 它最低能进入第二个磁场区它在磁场区运动的总时间 为半个周期

t2 ?

?m
qB

? 1.57 ? 10?4 s

它经过第一无磁场区运动方向与 x 轴正方向的夹角θ 满足:

cos? ?

d1 ? 0.6 R2
2d 2 ? 0.1m sin ?

所以它在无磁场区的路程 s ? 无磁场区运动时间 t 3 ?

s ? 1 ? 10?4 s v2

总时间 t ? t1 ? t 2 ? t3 ? 3.57 ?10?4 s 21. (共 12 分)解: (1)由 I-t 图像可知,当金属杆达到稳定运动时的电流为 1.60A,

杆受力平衡:mgsinθ =BIL 解得 B ?

(1 分)

mg sin ? 0.2 ? 10 ? 0.5 ? T ? 0.625T (1 分) IL 1.60 ? 1
(1 分)

由图可知,当 t=0.5s 时,I=1.10A; P=I2R=1.102×1.0W=1.21W

(2)1.2s 内通过电阻的电量为图线与 t 轴包围的面积,由图知: 总格数为 129 格(126~135 格均正确) g=129×0.1×0.1C=1.29C(1.26C~1.35C 格均正确) 由图知:1.2s 末杆的电流 I=1.50A ∵I ? ∴v ? ∵q ? ∴x ? (1 分) (1 分)

E BLv ? R?r R?r I ( R ? r ) 1.50 ? (1.0 ? 0.5) ? m / s ? 3.6m / s (1 分) BL 0.625 ? 1 E ?? ?t ?? BLx ?t ? ? ? ? R?r ?t R ? r R ? r R ? r q( R ? r ) 1.29 ? (1.0 ? 0.5) ? m ? 3.096 m (3.024m~3.24m 均正确) (1 分) BL 0.625 ? 1 1 mv 2 ? Q (1 分) 2 1 2 mv 2 1 ? 0.2 ? 3.6 2 ) J ? 1.8 J (1.728J~1.944J 均正确) (1 分) 2

∵ mgx sin ? ?

∴ Q ? mgx sin ? ?

= (0.2 ? 10 ? 3.096 ? 0.5 ?

QR ?

R 1.0 Q? ? 1.8 J ? 1.2 J (1.152J~1.296J 均正确) (1 分) R?r 1.0 ? 0.5

(3)由图像分析,金属杆在 1.6s 内随着位移的变大,做加速度逐渐变小的速度变大的 直线运动;1.6s~2.0s 内随着位移的变大,做匀速直线运动;2.0s 时刻断开电键,2.0s~4.0s 金属杆做匀加速直线运动,其加速度为 a=5m/s2。 (1 分) 图像(1 分)


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