1、2012-2013学年湖南省师大附中高二上期期末考试物理试卷与答案（带解析） 选择题 在电磁学史上，有关下列物理学家的说法错误的是：（ ） A库仑通过实验研究确定了点电荷之间的作用规律 B奥斯特发现通电导线周围存在磁场 C法拉第在实验中发现了电磁感应现象 D安培总结出电磁感应现象中感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化 答案： D 试题分析：楞次总结出电磁感应现象中感应电流的磁场总是阻碍磁通量的变化，D错；其它说法均正确 考点：物理史实 点评：本题难度较小，对高中物理各章涉及到的物理史实问题要了解和熟记 如图所示，一个边长为 l、总电阻为 R的单匝等边三角形金属线框 , 在外力的作用下以速度 v匀
2、速穿过宽度均为 l的两个有界匀强磁场，磁场的磁感应强度大小均为 B，方向相反线框运动方向始终与底边平行且与磁场边界垂直。取顺时针方向的电流为正，从图示位置开始，线框中的感应电流 i与线框沿运动方向的位移 x之间的函数图象是 ( ) 答案： A 试题分析：本题研究电流随位移的变化规律，涉及到有效长度问题 .线框进入第一个磁场时，切割磁感线的有效长度在均匀 变化 .在位移由 0到 l/2过程中，切割有效长度由 0增到 ；在位移由 a/2到 a的过程中，切割有效长度由减到 0在 x=a/2时， I= ，电流为正线框穿越两磁场边界时，线框在两磁场中切割磁感线产生的感应电动势相等且同向，切割的有效长度也
3、在均匀变化在位移由 a到 3a/2 过程中，切割有效长度由 O 增到 。；在位移由3a/2到 2a过程中，切割有效长度由 减到 0.在 x=3a/2时， I= 电流为负线框移出第二个磁场时的情况与进入第一个磁场相似，所以正确答案：选择 A； 考点：考查电磁感应与图像的结合 点评：本题难度较 大，能够判断出电流的变化决定于切割磁感线的有效长度，所以有效长度的变化规律即为电流的变化规律 如图所示为小型电磁继电器的构造示意图，其中 L为含铁芯的线圈， P为可绕 O 点转动的铁片， K 为弹簧， S为一对触头， A、 B、 C、 D为四个接线柱断电器与传感器配合，可完成自动控制的要求，其工作方式是（
4、） A A、 B间接控制电路， C、 D间接被控电路 B A、 B间接被控电路， C、 D间接控制电路 C流过 L的电流减小时， C、 D间电路断开 D流过 L的电流增大时， C、 D间电路断开 答案： AC 试题分析：当 A、 B间导通时，通电螺线管把衔铁 P吸引，此时 CD间电路接通，所以 A、 B间接控制电路， C、 D间接被控电路， A对； B错；流过 L的电流减小时，通电螺线管减弱，把衔铁 P弹开， CD间电路断开， C对； D错； 考点：考查电磁继电器的构造 点评：本题难度较小，从结构图入手，根据通电螺线管吸引磁性物质的特点进行判断 如图所示， M是理想变压器，电表均为理想电表。将
5、 a、 b 接在电压t （ V）的正弦交流电源上。变压器右侧为一火警报警系统原理图，其中 RT为用半导体热敏材料制成的传感器（其电阻随温度升高而减小），电流表 A2为值班室的显示器，显示通过 R1的电流，电压表 V2显示加在报警器上的电压 (报警器未画出 )， R2为定值电阻。当传感器 RT所在处出现火警时，以下说法中正确的是（ ） A电流表 A2的示数不变，电流表 A1的示数不变 B电流表 A2的示数增大，电流表 A1的示数增大 C电压表 V1的示数不变，电压表 V2的示数减小 D电压表 V2的示数增大，电压表 V1的示数增大 答案： B 试题分析：电压表 V1和 V2的示数不随负载的变化而
6、变化， CD错误；当传感器R2所在处出现火情时，电阻 R2阻值变小，总电流变大， A2变大，由变 压器规律可知输入电流增大， B对； A错； 考点：考查变压器的动态分析 点评：本题难度中等，在判断此类问题时要搞清楚三个决定关系：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 实验室里的交流发电机可简化为如图所示的模型，正方形线圈在水平匀强磁场中，绕垂直于磁感线的 OO轴匀速转动今在发电机的输出端接一个电阻R和理想电压表，并让线圈每秒转 25圈，读出电压表的示数为 10 V已知 R10 ，线圈电阻忽略不计，下列说法正确的是 ( ) A线圈平面与磁场平行时刻，线圈中的瞬时电流为零
7、 B从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流瞬时值表达式为 i sin 100t （ A） C流过电阻 R的电流最大值为 A D电阻 R上的热功率等于 5 W 答案： C 试题分析：线圈平面与磁场平行时刻，左右两边切割磁感线的有效速度最大，感应电流最大， A错；从线圈平面与磁场平行开始计时，线圈中感应电流为正弦图像，电压表测量的是电动势的有效值，所以最大的感应电动势为，感应电流最大值为 ，角速度为 ，所以线圈中感应电流瞬时值表达式为 ， B错；同理 C对；电阻 R上的热功率为 ， D错； 考点：考查有效值和峰值 点评：本题难度中等，在交变电流中要能够区分和理解有效值、瞬时值、峰值和平均值，
8、并能加以应用，在计算热功率时用的是有效值 如图的电路（ a）、（ b）中，自感线圈 L的电阻小于灯泡电阻。接通 S，使电路达到稳定，灯泡 A发光。则（ ） A在电路（ a）中，断开 S， A将渐渐变暗 B在电路（ a）中，断开 S， A将先变得更亮，然后渐渐变暗 C在电路（ b）中，断开 S， A将渐渐变暗 D在电路（ b）中，断开 S， A将先变得更亮，然后渐渐变暗 答案： AD 试题分析：在电路 a中，电路稳定后流过 A的电流水平向右，当断开开关时，由于自感作用，电感线圈上产生感应电流向左流过 R，流过 A的电流在原电流的基础上逐渐减小，所以灯泡 A逐渐熄灭， A对； B错；在电路 b当中
9、，闭合开关 S，稳定后 L把灯泡所在支路短路，当断开 S瞬间，自感线圈产生的自感电流水平向左流过灯泡 A，所以灯泡 A闪以下再逐渐熄灭， D对； C错； 考点：考查自感现象 点评：本题难度中等，对于自感现象要理解闪与不闪的判断方法，就是根据电路稳定时两支路电流大小判断 两块水平放置的金属板间的距离为 d，用导线与一个 n匝线圈相连，线圈中有竖直方向的磁场，如图所示，两 板间有一个质量为 m、电荷量为 q的油滴恰好处于静止状态，则线圈中的磁感应强度 B的变化情况和磁通量的变化率分别是 ( ) A磁感应强度 B向上增大 B磁感应强度 B向下减小 C D 答案： C 试题分析：带电液滴静止不动，可知
10、所受电场力竖直向上， C对；如果原磁场方向竖直向上，磁感强度 B 增大，由楞次定律和右手定则可知，两极板间电场方向竖直向下， A 错；同理 B错； 考点：考查法拉第电磁感应定律的应用 点评：本题难度中等，根据带电液滴的运动状态判断受力情况是解决本题的关键，注意在判断原磁场方向和变化情况时采用假设法比较方便 关于感应电流，下列说法中正确的是 （ ） A只要穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中就一定有感应电流 B当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，闭合电路中一定有感应电流 C若闭合电路的一部分导体在磁场中运动，闭合电路中一定有感应电流 D只要导线做切割磁感线运动，导线中就一定有感应电流 答案： B 试题
11、分析：只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，线圈中就才有感应电流的产生， A错； B对；若闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，闭合电路中才有感应电流， C错；同理只有闭合电路中才有可能产生感应电流， D错； 考点：考查感应电流产生的条件 点评：本题难度较小，要熟记并理解切割和磁通量变化产生感应电流的条件 如图所示，在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，电荷量为 q的液滴在竖直面内做以速率为 v、半径为 R的匀速圆周运动，已知电场强度为 E，磁感应强度为 B，则油滴的质量 ( ) A B C D B 答案： C 试题分析：由于带电液滴在复合场中做的是匀速圆周运动，重力平衡电场力，只有洛仑兹力
12、提供向心力，由此可知 mg=qE, ，由以上可知液滴的质量 考点：考查带电液滴在复合场中的运动 点评：本题难度较小，在粒子处于重力场、电场、磁场中做匀速圆周运动时，肯定是由重力与电场力平衡，洛仑兹力提供向心力 关于洛伦兹力，以下说法正确的是（ ） A带电粒子在磁场中一定会受到洛伦兹力的作用 B若带电粒子在某点受到洛伦兹力的作用，则该点的磁感应强度一定不为零 C洛伦兹力不会改变运动电荷的速度方向 D仅受洛伦兹力作用的运动电荷的动能一定不改变 答案： BD 试题分析：静止的电荷在磁场中不会受到洛伦兹力的作用， A错；由洛仑兹力f=qvB可知 B对；洛伦兹力始终与速度方向垂直，只改变速度方向，不改变
13、速度大小， C错；洛仑兹力永远不做功， D对； 考点：考查对洛仑兹力的理解 点评：本题考查概念问题，难度较小，对洛仑兹力始终与速度方向垂直要深刻理解，只有运动的电荷在磁场中才有可能受到洛仑兹力的作用 如图所示，竖直方向的平行线表示电场线，但未标明方向一个带电量为 q 10-6 C的微粒，仅受电场力的作用，从 M 点运动到 N 点时，动能增加了 10-4 J，则 ( ) A该电荷运动的轨迹是 b B该电荷从 M点运动到 N 点时电势能增加 C MN 两点间的电势差为 100 V D该电荷从 M点由静止开始运动 答案： C 试题分析：曲线运动中带电粒子所受合外力指向曲线的凹侧，如果带电粒子沿着曲线
14、 b运动到 N 点，所受电场力方向竖直向上，电场力做负功，动能减小，与题干不符，所以粒子沿着曲线 a运动到 N 点， A错；电荷能量不变，动能增大电势能必然减小， B错；由电场力做功 W=qU，可知， C对；如果该电荷从 M点由静止开始运动，电荷肯定沿着 直线运动， D错； 考点：考查带电粒子在电场中的偏转 点评：本题难度较小，首先根据粒子轨迹判断电场力方向，这是本题的突破口 关于电磁学中的相互作用力，下列说法正确的是：（ ） A同种电荷相互吸引，异种电荷相互排斥 B同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引 C两条平行导线中电流同向时相互吸引 D两条平行导线中电流反向时相互吸引 答案： BC 试题分
15、析：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引， A 错；同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引， B对；两条平行导线中电流同向时相互吸引， C对；两条平行导线中电流反向时相互排斥， D错； 考点：考查电流的磁效应 点评：对两条平行导线的相互作用力要理解和熟记，磁极间的作用力也要了解 实验题 （每空 2分，共 10分）如图所示，图线 AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线 . OM是某固定电阻 R1的电流随两端电压变化的图线，点 C为两图线的交点，由图象可知：电源电动势 E V，电源的内阻 r ， R1的阻值为 . ，若将 R1接到电源两端，则在 R1上消耗的功率为 W。若在电源两端接入另一电阻 R2
16、，使得电源输出功率最大，则最大输出功率为 W。答案：， 1， 2， 8， 9 试题分析：由闭合电路欧姆定律可知，图像中与纵坐标的交点为电源电动势，图线的斜率表示电源内阻，当路端电压为 4V时，内电压为 2V，此时电流为2V/1欧姆 =2A，所以外电阻为 2，在 R1上消耗的功率为 UI=42W=8W，当外电阻等于内电阻时电源输出功率最大，为 考点：考查闭合电路欧姆定律的应用 点评：本题难度中等，要理解路端电压与电流的图像中，截距、斜率的物理意义，在闭合电路中当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大 (8分 )某同学进行测量电阻 R的阻值的实验他先用多用电表进行粗测，电表示数如图所示 然后用伏安法
17、进行较精确的测量，现已选定滑动变阻器（阻值 0 200 ），开关一只，导线若干，另有如下备选器材： A电源 (电动势 E 16 V，内阻 r 2 ) B电压表 (量程 0 15 V，内阻约 50 k) C电压表 (量程 0 3 V，内阻约 10 k) D电流表 (量程 0 500 A，内阻约 500 ) E电流表 (量程 0 1 mA，内阻约 250 ) 请回答如下问题： 多用电表的读数 _；（ 3分） 用伏安法测量应再选用的器材为 _； (请填写器材前的符号 )（ 3分） 请在下边的虚线框中画出实验电路原理图（ 2分）答案： 30 k ABD 实验电路原理图 试题分析： 多用电表的档位选择的
18、是 1K，所以读数为 301K=30 k 由于电源电动势为 15V，所以电压表选择 B，电路中的最大电流为 ，所以电流表选择 D测量误差比较小 考点：考查电学实验 点评：本题难度较小，对万用表的原理和使用规范要熟悉，电流表和电压表的选择主要是从量程入手，算出电路中的最大电压和电流即可 计算题 竖直放置的两块足够长的平行金属板间有匀强电场。其 电场强度为 E，在该匀强电场中，用轻质绝缘丝线悬挂质量为 m的带电小球，丝线跟竖直方向成角时小球恰好平衡，此时小球离右板距离为 b，如图所示，问： (1)小球所带电荷的电性如何？电荷量多少？ (2)若剪断丝线，小球碰到金属板需多长时间？ 答案：（ 1）小球
19、所带电荷为正 （ 2） 试题分析：（ 1）小球所带电荷为正 （ 2分） 小球受到水平向右的电场力、竖直向下的重力和丝线拉力三力平衡： （ 4分） （ 2）小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动 （ 4分） 考点：考查带电粒子在复合场中的运动 点评：本题难度较小，粒子能够做直线运动的条件是合外力的方向与速度方向在同一条直线上 (12分 )如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距 L 0.5m，与水平面夹角为 30，导轨电阻不计，整个导轨处在垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度 B 0.4T，垂直导轨放置两金属棒 ab和 cd，电阻均为 R0.1， ab棒质量为 m 0.1 kg，两
20、金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动现 ab棒在恒定外力 F作用下，以恒定速度 v 3 m/s沿着平行导轨向上滑动， cd棒则保持静止，试求： (取 g 10m s2) （ 1）金属棒 ab产生的感应电动势大小及线圈中的感应电流大小； （ 2）拉力 F的大小； （ 3） cd棒消耗的功率。 答案：（ 1） 3A（ 2） 1.1N（ 3） 0.9W 试题分析：（ 1） 由法拉第电磁感应定律可知，导体棒切割磁感线产生的感应电动势为 E=BLv=0.40.53V=0.6V （ 2分） 由欧姆定律可知 （ 2分） （ 2） 对 ab棒： （ 4分） （ 3） cd棒上的电热： （ 4分） 考点：
21、考查导轨类问题 点评：本题难度中等，对于电磁感应与力学的结合一直是高考的重点问题，当导体棒匀速运动时导体棒受力平衡 (12分 )如图所示，在平面直角坐标系 xOy内，第 象限的等腰直角三角形MNP区域内存在垂直于坐标平面向外的匀强磁场， y0的区域内存在着沿 y轴正方向的匀强电场一质量为 m、电荷量为 q的带正电粒子从电场中 Q(-2h， -h)点以速度 v0水平向右射出，经坐标原点 O 处射入第 象限，最后以垂直于 PN的方向射出磁场已知 MN 平行于 x轴， N 点的坐标为 (2h， 2h)，不计粒子的重力，求： (1 ) 电场强度 E的大小； （ 2）带电粒子从 O 点射出电场时与水平方
22、向夹角 的正切值 (3 ) 磁感应强度 B的大小 答案：（ 1） （ 2） (3) 由 试题分析：（ 1）粒子在电场中运动过程中 ，由平抛运动规律及牛顿运动定律得 （ 2分） 得 （ 2分） （ 2）粒子到达 O 点时，沿 +y方向的分速度 速度与 x正方向的夹角 满足 （ 4分） (3)粒子从 MP的中点垂直于 MP进入磁场，垂直于 NP射出磁场， 粒子在磁场中的速度 （ 1分） 轨道半径 （ 1分） 由 （ 2分） 考点：考查带电粒子在复合场中的运动 点评：本天体难度较大，对于粒子在交替复合场中的运动，一定要先把粒子的各个分运动过程理清，画出大致的运动轨迹，把整个的运动过程拆成独立的分运动，利用相关知识分别求解
