1、2012-2013学年江苏省南通市海安县高二上学期期末考试物理试卷与答案（带解析） 选择题 街道旁的路灯利用半导体的电学特性制成了白天自动熄灭，夜晚自动点亮的装置，该装置的工作原理是应用了半导体的（ ） A光敏性 B压敏性 C热敏性 D三个特性同时应用 答案： A 试题分析：白天自动熄灭说明电信号与光有关，故选 A 考点：考查传感器原理 点评：本题难度较小，掌握常见传感器的工作性质和原理是关键 如图所示，带电平行板中匀强电场方向竖直向下，匀强磁场方向水平向里，一带电小球从光滑绝缘轨道上的 a点自由滑下，经过轨道端点 P进入板间恰好沿水平方向做直线运动现使小球从轨道上较低的 b点开始滑下，经 P
2、点进入板间之后运动的一小段时间内，下列说法正确的是 ( ) A小球动能可能减小 B小球的重力势能可能会减小 C小球的机械能可能不变 D小球的电势能一定会减少 答案： BD 试题分析：小球从 a点滑下，进入复合场中，如果小球带正电，所受电场力方向竖直向下，所受洛伦兹力方向竖直向上，重力竖直向下，有 ，如果从 b 点滑下，进入复合场中的速度减小，洛伦兹力减小，小球将向下偏转，动能增大、重力势能减小，电场力做正功，机械能增大，电势能减小， C对；如果小球带负电，则所受电场力向上，洛伦兹力向下 ，从 b点释放，速度减小，合力向上，小球将向上偏转，电场力做正功，电势能减小，由此可知 D对；机械能增大，
3、C错；故选 BD 考点：考查带电粒子在复合场中的运动 点评：本题难度较小，注意到题目中没有明确小球所带电荷的电性，要分情况讨论是关键 如图所示，水平放置的光滑平行金属导轨上有一质量为 m的金属棒 ab，导轨的一端连接电阻 R，其它电阻均不计 ，磁感应强度为 B的匀强磁场垂直于导轨平面向下，金属棒 ab在水平恒力 F作用下由静止开始向右运动，则（ ） A随着 ab运动速度的增大，其加速度也增大 B外力 F对 ab做的功等于电路中产生的电能 C当 ab做匀速运动时，外力 F做功的功率等于电路中的电功率 D ab克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能 答案： CD 试题分析：随着 ab运动速度的增
4、大，安培力增大，由 F-BIL=ma可知加速度减小， A错；如果导体棒速度增大，外力 F对 ab做的功等于电路中产生的电能与动能变化量之和， B错；当 ab做匀速运动时 ，由动能定理可知外力 F做功的功率等于电路中的电功率， C对；同理由功能关系可知无论 ab做何种运动，它克服安培力做的功一定等于电路中产生的电能， D对，故选 CD 考点：考查电磁感应与能量 点评：本题难度较小，巧妙应用动能定理和功能关系，克服安培力做了多少功就有多少电能产生 利用霍尔效应测量磁感应强度的原理如图所示，元件中通以正 x方向的电流 I，置于沿 z轴方向的磁场中，其前、后表明垂直于 z轴，在元件上、下表面之间产生电
5、势差 U若磁感应强度 B=B0+kz（ B0、 k均为常数），由于沿 z轴方向位置不同，电势差 U也不同，则（ ） A若该元件的载流子是电子，则下表面电势高 B电势差 U越大，该处磁感应强度 B越大 C在某一位置处，电流 I越大，电势差 U越大 D k越大，在 z轴上两不同位置上测得的电势差 U的差值越大 答案： BCD 试题分析：若该元件的载流子是电子，由电流的方向规律可知电子定向移动的方向向左，电子所受洛伦兹力方向向下，电子向下偏转，下极板带负电， A 错；由洛伦兹力与电场力平衡可知 ，由于洛伦兹力与电场力不做功，因此 v不变，由此可知 U越大，说明此处磁感强度越大， B对；由电流 I的微
6、观表达 ，电流 I越大说明此处电 子的速度越大，电势差越大，C对；由 B=B0+kz可知， k越大，在 z轴上两不同位置上测得的磁感强度变化率越大， U的差值越大， D对；故选 BCD 考点：考查霍尔效应 点评：本题难度较小，注意电子定向移动方向与电流方向相反，利用左手定则判断安培力方向时，四指指向的是正电荷定向移动方向 如图所示，用理想变压器给电灯 L供电，如果只增加副线圈匝数，其它条件不变，则（ ） A电压表示数增加 B电流表示数增加 C电灯 L亮度减小 D变压器输入功率不变 答案： AB 试题分析：增加副线圈匝数，其它条件不变，则 L两端的电压升高， L的电流增大， L的功率变大，亮度增
7、大， C错 ;A对 ;由输入功率由输出功率决定的关系可知变压器输入的功率也相应增大 ,由 P=UI可知输入电流增大 ,电流表示数增大 ,B对 ;D错 ;故选 AB 考点：考查变压器的动态变化 点评：本题难度较小，掌握三个决定关系：输入电压决定输出电压、输出电流决定输入电流、输出功率决定输入功率 如图所示的电路中，灯泡 A、 B电阻相同，自感线圈 L的电阻跟灯泡阻值相近，先接通 S，使电路达到稳定，再断开 S下列电流随时间变化图像正确的是（ ） 答案： BC 试题分析：当开关 S由断开变 为闭合时，电流瞬间从零到有，电流增加， L要产生阻碍电流增加的反方向感应电流，稳定后 L中的反方向感应电流消
8、失，所以处于干路中的传感器 2的电流经过一短时间才电流增加到最大，当开关由闭合变为断开时， L中的电流瞬间减小，所以会产生电流减小的同方向的感应电流， L与与其并联的电阻形成回路，所以传感器 2中的电流逐渐减小，通过电阻的电流方向和原来的电流方向相反，故选 BC 考点：考查自感现象 点评：本题难度较小 ,注意自感线圈在断开和接通开关时感应电流方向与原电流方向的关系 如图所示，圆形区域内有垂直于纸面方向的匀强磁场，一束 质量和带电量都相同的带电粒子，以不同的速率，沿着相同的方向，对准圆心 O射入匀强磁场，并从该磁场中射出若带电粒子在磁场中只受磁场力的作用，下列说法中正确的是 ( ) A运动时间较
9、长的，其速率一定较大 B运动时间较长的，在磁场中通过的路程较长 C运动时间较长的，在磁场中偏转的角度较大 D运动时间较长的，射出磁场时侧向偏移量较大 答案： C 试题分析：由 ，得速率较大的粒子运动半径大， 周期相同，通过的路程较长，圆心角小，所以时间短。而速度小的在磁场中运动半径小，通过的路程较短，圆心角大，所以时间长。故选 C 考点：考查带电粒子在磁场中的运动 点评：本题难度较小，熟练掌握带电粒子在磁场中偏转的半径和周期公式，并能灵活应用判断问题 如图所示，一载流长直导线和一矩形导线框固定在同一平面内，线框在长直导线右侧，且其长边与长直导线平行已知在 0到 t1的时间内，直导线中电流 i发
10、生某种变化，而线框中感应电流总是沿顺时针方向，线框受到的安培力的合力先水平向左，后水平向右设电流 i正方向与图中箭头方向相同，则 i随时间 t变化的图线可能是（ ） 答案： C 试题分析：使线框中感应电流总是沿顺时针方向，原因有两个，一个是垂直向里的磁通量减小，一个是垂直向外的磁通量增加， C中电流先正向减小，根据右手螺旋定则可得导线在线圈中产生的磁通量在垂直向里减小，然后电流向下增大，根据右手螺旋定则可得导线在线圈中产生的磁通量在垂直向外增大，过程中安培力先向左后向右，符合题意， C正确， D中电流先向下减小后向上增大，即线圈的磁通量垂直向外减小后向里增大，不符合题意， D错误， A中电流向
11、上一直减小，在线圈中产生的 感应电流为顺时针，但是安培力方向不变，不符合题意， A错误， B中电流一直向下减小，即线圈中的磁通量垂直向外减小，产生逆时针电流，不符合题意， B错误，故选 C 考点：考查电磁感应与图像 点评：本题难度较小，做此类题目需要先根据电流方向判断磁通量方向，根据电流变化，判断感应电流方向，然后根据条件判断 如图所示，老师把一个带铁芯的线圈 L、开关 S 和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈 L上，且使铁芯穿过套环，闭合开关 S的瞬间，套环立刻跳起某同学另外找来器材再做此实验，他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动， 对比老师演示的实验，导致套环未动的原因可能
12、是（ ） A电源电压过高 B线圈接在了直流电源上 C所选套环太轻 D所用套环的材料与老师的不同 答案： D 试题分析：根据电磁感应现象，只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流，套环就会受到磁场的安培力，就会跳起来。即使接到直流电源上，在闭合开关 的瞬间，线圈中的磁通量也会变化， B 错；电源电压越高，线圈匝数越多，现象会越明显， A错；套环未动，一定是套环中没有产生感应电流，可能套环不是金属材料的，故选 D 考点：考查法拉第电磁感应定律 点评 ：本题难度较小，明确感应电流的条件：只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，回路中就会产生感应电流 如图所示，一圆柱形铁芯上沿轴线方向绕有矩
13、形线圈，铁芯与磁极的缝隙间形成了辐向均匀磁场，磁场的中心与铁芯的轴线重合当铁芯绕轴线以角速度 沿顺时针方向匀速转动时，下列线圈中电流随时间变化的图象，正确的是（从图位置开始计时， NS极间缝隙的宽度不计，以 a边的电流进入纸面， b边的电流出纸面为正方向）（ ） 答案： 试题分析：由于磁场是均匀的伏向分布 ,因此 a、 b边切割磁感线的有效长度不变，产生的是直流电， AB错； a边向右切 割磁感线，由右手定则可知感应电流垂直纸面向外，为负方向， b边产生的感应电流垂直纸面向外，为负方向， D对； C错；故选 D 考点：考查交流电的产生 点评：本题难度较小，注意磁场的分布特点是关键，在任何一个位
14、置，穿过线圈的磁通量不发生变化，只是两个边在做切割磁感线运动 一台理想降压变压器，原线圈电压为 10kV，副线圈的负载电流为200A已知两个线圈的匝数比为 40 1，则变压器的原线圈电流、输出电压及输出功率分别是（ ） A 5A， 10kV， 50kW B 5A， 250V， 50kW C 200A， 250V， 50 kW D 200A， 10kV， 2103kW 答案： B 试题分析：设原线圈输入电压、电流、功率分别为 U1、 I1、 P1，副线圈输出电压、电流、功率分别为 U2、 I2、 P2，原、副线圈匝数分别为 n1、 n2. 由 知 I1 200 A 5 A. 由 知 U2 U1
15、10103 V 250 V 输出功率 P 出 U2I2 250200 W 50 kWJ 考点：考查变压器 点评：本题难度较小，掌握变压器的三个决定关系：输入电压决定输出电压、输出电流决定输入电流、输出功率决定输入功率 实验题 （ 10分）为了节能和环保，一些公共场使用光控开关控制照明系统光控开关采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为 lx）某光敏电阻 RP在不同照度下的阻值如下表 照度 /lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻 /k 75 40 28 23 20 18 （ 1）根据表中数据，在图（甲）的
16、坐标系中描绘出阻值随照度变化的曲线，光敏电阻 RP的阻值随照度变化的特点为 ； （ 2）如图（乙）所示，当 1、 2两端所加电压上升至 2V时，控制开关自动启动照明系统，请利用下列器材设计一个简单电路，给 1、 2两端提高电压，要求当天色渐暗照度降低至 1.0lx时启动照明系统（不考虑控制开关对所设计电路的影响） 提供的器材如下： A光敏电阻 RP（阻值见上表） B直流电源 E(电动势 3V，内阻不计 ) C定值电阻： ， ， （限选其中之一） D开关 S及导线若干 在虚线框中完成电路原理图，所选定值电阻为 (写出对应电阻的阻值符合 ) 答案：（ 1）电阻 -照度变化曲线如图（甲）（ 3分）；
17、 阻值随照度变化的特点： 阻值随光照强度的增大非线性减小（ 2分） （ 2）电路原理图如图（乙）（ 3分），所选定值电阻为 R1 （ 2分） 试题分析：（ 1）通过描点连线 ,可知阻值随光照强度的增大非线性减小（ 2）根据题目所给条件 ,设计电路中 ,光敏电阻与 R1为串联关系，由于电源电动势为 3V，当光敏电阻两端电压为 2V时，串联电阻电压为 1V，当照度为 1.0x时，光敏电阻为 20k，所以串联电阻阻值为 10k，选择 R1 考点：考查串并联关系 点评：本题难度较小，应重点观察光敏电阻的阻值随着照度的变化关系，设计电路时，只需考虑电压或电流关系，控制电路不用考虑 （ 14分）在 “测定
18、 金属丝的电阻率 ”实验中，待测金属丝接入电路部分的长度约为 50cm （ 1）用螺旋测微器测量金属丝的直径，其中某一次测量结果如图所示，其读数为 _mm（ 2）用伏安法测金属丝的电阻 Rx实验所用器材为：电池组 (电动势为 3V，内阻约 1)、电流表 (内阻约 0.1)、电压表 (内阻约 3k)、滑动变阻器 R(020，额定电流 2A)、开关、导线若干某小组同学利用以上器材正确连接好电路，进行实验测量，记录数据如下： 次数 1 2 3 4 5 6 7 U/V 0.10 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30 I/A 0.020 0.060 0.160 0.220 0.34
19、0 0.460 0.520 由以上数据可知，他们测量 Rx是采用图中的 _图 (选填 “甲 ”或 “乙 ”) （ 3）图是测量 Rx的实验器材实物图，图中已连接了部分导线，滑动变阻器的滑片 P置于变阻器的左端请根据图所选的电路图，在图中补充完成该组同学实验时实物间的连线，并使闭合开关时，电压表或电流表不至于被烧坏 （ 4）该组同学在坐标纸上建立 UI 坐标系，如图所示，图中已标出了测量数据对应的 4个坐标点请在图中标出第 2、 4、 6次测量数据坐标点，并描绘出UI图线由图线得到金属丝的阻值 Rx=_(保留两位有效数字 ) （ 5）根据以上数据可以估算出金属丝的电阻率约为 _(填选项前的符号
20、) A 110-2 m B 110-3 m C 110-6 m D 110-8 m 答案：（ 14分）（ 1）（ 0.3950.399）（ 2分） （ 2）甲 （ 2分） （ 3）如图（ 3分） （ 4）如图 4（ 3分）；（ 4.34.7） （ 2分） （ 5） C （ 2分） 试题分析：（ 1）主尺读数为 0mm，可动刻度读数为 39.8 mm，读数为0mm+39.8 mm=0.398mm（ 2）由于待测电阻阻值大约为 5，如果采用乙图，当把划片滑到最左端时，电路中的总电阻约为 6，最大电流为 0.5A，由表格中的数据可知最大电流为 0.52A，可知采用的甲图（ 3）电流表外接，滑动变阻器
21、分压，按电流流向连线即可（ 4）由图线的斜率表示电阻可知待测电阻阻值（ 5）由电阻定律 110-6 m，故选 C 考点：考查伏安法测电阻 点评：本题难度较小，如果需要多测量几组数据，滑动变阻器需要用分压连接，因 为分压连接时电压和电流的取值范围比较大 计算题 （ 12分）如图所示，宽度为 L的金属框架竖直固定在绝缘地面上，框架的上端接有一个压敏电阻元件，其阻值与其两端所加电压成正比，即 R=kU，式中 k为已知的常数框架上有一质量为 m，离地高为 h的金属棒，金属棒与框架始终接触良好无摩擦，且保持水平，磁感应强度为 B的匀强磁场，方向垂直于框架平面向里今将金属棒由静止释放，棒沿框架向下运动，不
22、计金属棒电阻，重力加速度为 g试求： （ 1）金属棒运动过程中，流过棒的电流大小和方向； （ 2）金属棒落到地面时的速度大小； （ 3）金属棒从释放到落地过程中通过电子元件的电量 答案：（ 1） （从 ab ）（ 2） （ 3）试题分析：（ 1）流过电阻 R的电流大小为 （ 2分） 电流方向水平向右（从 ab ） （ 1分） （ 2）在运动过程中金属棒受到的安培力为 （ 1分） 对金属棒运用牛顿第二定律， （ 1分） 得： 恒定，金属棒作匀加速直线运动 （ 2分） 由 ，得： （ 1分） （ 3）设金属棒经过时间 t落地，由： 得： （ 2分） 所求电量： （ 2分） 考点：考查电磁感应与牛顿
23、定律 点评：本题难度中等，特别注意的是压敏电阻的阻值是变化的，由电压与电阻的关系可知流过电阻 R的电流恒定不变，因此导体棒的加速度不变，与常规题思路刚好相反 （ 15分）如图所示，匀强磁场的方向竖直向上，磁感应强度大小为 B0电阻为 R、边长为 L的正方形线框 水平放置， OO为过 ad、 bc两边中点的直线，线框全部位于磁场中现将线框右半部固定不动，而将线框左半部以角速度 绕 OO为轴向上匀速转动，如图中虚线所示，要求： （ 1）写出转动过程中线框中产生的感应电动势的表达式； （ 2）若线框左半部分绕 OO向上转动 90，求此过程中线框中产生的焦耳热； （ 3）若线框左半部分转动 60后固定
24、不动，此时磁感应强度随时间按变化， k为常量，写出磁场对线框 边的作用力随时间变化的关系式 答案： (1) （ 2）（ 3） 试题分析： (1)线框在转动过程中， ab边的线速度： （ 2分） 产生的感应电动势： (2分 ) (2) 在转过 90过程中产生的是正弦交流电，电动势的最大值： (1分 ) 电动势的有效值 (2分 ) 在转过 90过程中产生的焦耳热： (2分 ) (3)若转动后磁感应强度随时间按 B=B0+kt变化，在线框中产生的感 应电动势大小 (2分 ) 在线框中产生的感应电流： (2分 ) 线框 ab边所受安培力的大小： (2分 ) 考点：考查交变电流的形成 点评：本题难度较大
25、，熟记交变电流瞬时值的公式，峰值与有效值的关系，在求解焦耳热时利用的是有效值，由于磁感强度的变化，对本题增大了难度，要能熟练掌握法拉第感应定律才能顺利求解此题 （ 15分）如图甲所示，一正方形单匝线框 abcd放在光滑绝缘水平面上，线框边长为 L，质量为 m，电阻为 R该处空间存在一方向竖直向下的匀强磁场，其右边界 MN 平行于 ab，磁感应强度 B随时间 t变化的规律如图乙所示，要求： （ 1）若线框保持静止，求在时间 t0内产生的焦耳热； （ 2）若线框从零时刻起，在一水平拉力作用下由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为 a，经过时间 t0线框 cd边刚要离开边界 MN求在此过程中拉力所
26、做的功； （ 3）在（ 2）的情形下，为使线框在离开磁场的过程中，仍以加速度 a做匀加速直线运动，试求线框在离开磁场的过程中水平拉力 F随时间 t的变化关系 答案：（ 1） （ 2） （ 3） 试题分析：（ 1）线框中产生的感应电动势： (2分 ) 在时间 t0内产生的焦耳热： (2分 ) （ 2） t0时刻线框的速度： (2分 ) 在此过程中拉力做的功： (2分 ) （ 3）设线框离开磁场过程的时间为 ，则有： (1分 ) 解得： (1分 )（另一解不合符题意，舍去） 线框在离开磁场的过程中运动的速度： (1分 ) 产生的感应电流： (1分 ) 由牛顿第二定律得： (1分 ) 解得： （ 1
27、分） （ ） (1分 ) 考点：考查电磁感应与能量 点评：本题难度较大，熟练掌握法拉第电磁感应定律，线框在磁场中运动时，虽然面积没有发生变化，但由于磁感强度的变化，导致磁通量发生变化，由此产生了感应电动势，结合应用牛顿第二定律求解此题 （ 16分）如图甲所示，两水平放置的平行金属板 A、 B的板长 ，板间距离 d=0.10m，在金属板右侧有一范围足够大，方向垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度 B=1.010-2T，其左边界为 y轴在 t=0时刻，两金属板间加如图乙所示的正弦交变电压现从 t=0开始，位于极板左侧的粒子源沿 x轴向右以 1000个 /秒的数量连续均匀发射带正 电的粒子，粒子均以
28、 的初速度沿 x轴进入电场，经电场后部分粒子射入磁场已知带电粒子的比荷，粒子通过电场区域的极短时间内，极板间的电压可以看作不变，不计粒子重力，不考虑极板边缘及粒子间相互影响试求： （ 1） t 0时刻进入的粒子，经边界 y轴射入磁场和射出磁场时两点间的距离； （ 2）每秒钟有多少个粒子进入磁场； （ 3）何时刻由粒子源进入的带电粒子在磁场中运动时间最长，求最长时间 tm（ 3） 答案：（ 1） 1.38m（ 2）每秒钟有 500个粒子进入磁场（ 3） tm=3.2 10-5s 试题分析：（ 1） t 0时， UAB=0，带电粒子在极板间不偏转，水平射入磁场， 由： (1分 ) 得： (1分 )
29、 射入和射出磁场时，两点间的距离为 (1分 ) （ 2）假设两极板电压为 u时，由 O点射入的粒子刚好从板的边缘进入磁场，则有 (1分 ) ； (1分 )； (1分 )； (1分 )； 解得： (1分 ) 由乙图可知，在每个周期内，只有 ， ， 时间段内由 O射入的粒子才能通过电场进入磁场，即只有半个周期内有粒子能进入磁场，所以每秒钟有 500个粒子进入磁场（ 2分） （ 3）只有当 A板电势高于 B板电势，且沿 B板右侧边缘进入磁场的粒子，由于在电场中的偏转角最大，使得其在磁场中做圆周运动对应的圆心角最大，故在磁场中运动的时间最长，如图所示即： ,（ ） (1分 ) 或： ,（ ） (1分 ) 这些时刻入射的粒子在磁场中运动的时间最长 由带电粒子在电场中做类平抛运动的特点可得： ， =30（ 1分） 设粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 T，所求的最长 时间为 tm，则有：（ 1分） 由几何关系得粒子在磁场中运动的圆心角为 ， 则： （ 1分） 解得： tm=3.2 10-5s（ 1分 考点：考查带电粒子在复合 场中的运动 点评：本题难度较大，如果粒子以垂直磁场边界射入，必垂直磁场边界射出，处理带电粒子在匀强磁场中的偏转问题，首先要先画出大概的运动轨迹，先找圆心后求半径，处理边界磁场问题时，应巧妙应用对称性是解题的技巧
