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高 二 物 理
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.某款扫地机器人在遇到楼梯或高台边缘时,会自动后退并改变方向,避免跌落。此款扫地机器人实现这一防跌落功能的关键传感器是
A.力传感器 B.热敏电阻 C.红外距离传感器 D.光敏电阻
2.Wi-Fi是一种短程无线传输技术,能够在一定范围内提供无线互联网接入服务。关于Wi-Fi信号,下列说法正确的是
A.是一种电磁波 B.传输需要介质
C.不具有能量 D.在空气中传播的速度大于光速
3.电流天平可以测量微小物体的质量。如图所示,电流天平的右端挂一矩形线圈,匝数为20,底边cd(水平)的长度为40 cm,线圈放在磁感应强度大小为1 T、方向垂直纸面水平向里的匀强磁场中,线圈先不通电流,调节天平平衡,然后在左盘放入微小物体,当线圈中通有顺时针的50 mA电流时,天平再次平衡。取重力加速度大小g=10 m/s2。该微小物体的质量为
A.0.02 kg B.0.04 kg C.0.2 kg D.0.4 kg
4.某品牌笔记本电脑的电源适配器铭牌如图甲所示,其结构如图乙所示,输入端接交流电源,输出端接笔记本电脑充电接口。当该笔记本电脑在220 V交流电压下以最大功率充电时,电源适配器原线圈、副线圈的匝数之比为
A.11∶1 B.1∶11 C.9∶220 D.220∶9
5.光从介质1进入介质2时,入射角θ1的正弦与折射角θ2的正弦之比叫作介质2对介质1的相对折射率,计算公式为n=。如图所示,一光线从界面上的O点由介质甲折射进入介质乙,同时发生反射。若入射光线与界面的夹角为30°,且折射光线与反射光线恰好垂直,则介质乙对介质甲的相对折射率为
A.2 B. C. D.
6.近年来,中国的航天事业取得了显著进展。假设宇航员在火星表面测得一摆长为L的单摆做简谐运动的周期为T,已知火星的半径为R,引力常量为G,将火星视为质量分布均匀的球体,忽略火星的自转,则火星的质量为
A. B. C. D.
7.某次班级趣味活动中,小李在水平地面上用水平恒力将木箱由静止推行了时间t,然后释放木箱,木箱经时间3t停下。地面各处粗糙程度均相同。该恒力大小与木箱所受的摩擦力大小的比值为
A.2 B.3 C.4 D.6
二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.学习物理,要求我们从身边熟悉的生活现象中去探究并认识物理规律,同时还应将学到的物理知识及科学研究方法运用到日常生活和社会实践中去。下列说法正确的是
A.部队过桥时要便步是为了避免共振
B.汽车安全气囊的作用是延长司机的受力时间并减小司机的受力面积
C.高压设备中导体的表面应尽量光滑的原因是防止尖端放电
D.荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由光的干涉形成的
9.如图所示,甲、乙两灯泡的规格相同,线圈L的直流电阻与定值电阻R的阻值相等。若先闭合开关S,待电路稳定后断开开关S,则下列说法正确的是
A.闭合开关S,甲立即亮起 B.闭合开关S,稳定后乙比甲亮
C.断开开关S,甲比乙先熄灭 D.断开开关S,甲、乙逐渐变暗并同时熄灭
10.如图所示,空间存在方向均竖直向上的匀强电场(图中未画出)和匀强磁场,磁感应强度大小为B,一质量为m、电荷量为q的带正电微粒P静止在某一竖直面内的A点。一质量也为m的不带电微粒Q(图中未画出)从该竖直面外紧靠A点处垂直于该竖直面以大小为2v0的速度射向微粒P,两微粒瞬间粘在一起。重力加速度大小为g,不计空气阻力。下列说法正确的是
A.电场的电场强度大小为
B.两微粒刚粘在一起时的速度大小为v0
C.两微粒粘在一起后将做匀速圆周运动
D.两微粒粘在一起后向右运动的最大距离为
三、非选择题:本题共5小题,共54分。
11.(8分)某同学探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系。除如图所示的可拆变压器以及开关导线外,实验室可提供的器材有:
A.学生交流电源; B.干电池; C.多用电表; D.直流电压表。
(1)以上器材中,本实验不需要用到的是　　　　(填器材前的字母)。
(2)用如图所示的可拆变压器进行探究实验,当变压器左侧的输入电压为6 V时,若右侧接线柱选取“0”和“4”,右侧获得3 V的输出电压,将该可拆变压器视为理想变压器,则此时左侧接线柱选取的是“0”和“　　　　”(填“2”“8”或“14”)。
12.(8分)学校物理兴趣小组用如图所示的电路研究电磁感应现象。
(1)用笔画线代替导线将实验电路连接完整。
(2)电路正确连接,闭合开关后,在下列四种实验操作中,能使线圈B中感应电流的磁场方向与线圈A中原磁场方向相反的是　　　　。
A.插入铁芯F B.拔出线圈A
C.断开开关S D.使滑动变阻器接入电路的阻值R变小
(3)某同学第一次将滑动变阻器的滑片P从左端快速滑到右端,第二次将滑动变阻器的滑片P从左端慢慢滑到右端,发现电流计的指针摆动的幅度大小不同,第一次比第二次的幅度　　　　(填“大”或“小”),原因是线圈中的　　　　(填“磁通量”“磁通量的变化”或“磁通量的变化率”)第一次比第二次的大。
13.(9分)水力发电已经成为我国的重要能源之一。某水电站用总电阻R=5 Ω的输电线输电给远处的用户,其输电电压U=500 kV,输出电功率P=2×106 kW。求:
(1)输电线上输送的电流I;
(2)输电线上损失的电压U';
(3)输电线上损失的功率P'。
14.(13分)如图所示,纸面内竖直边界1、2之间有磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,边界1的左侧(紧挨边界1)放置极板垂直边界1的平行板电容器,一电子紧贴下极板水平向右射入电容器,经板间电场偏转后从电容器右上端P点沿与边界1夹角α=53°(斜向上)的方向射入磁场,电子从Q点射出磁场时的速度方向与边界2的夹角β=37°(斜向下)。电子的质量为m、电荷量为e,电容器的极板长度以及磁场的宽度均为L,不计电子所受的重力,取sin 53°=0.8,cos 53°=0.6。求:
(1)电子通过P点时的速度大小v;
(2)电容器两极板间的距离d。
15.(16分)如图所示,两光滑金属导轨竖直固定,水平虚线ab下方存在磁感应强度大小B=1 T、方向垂直导轨平面向外的匀强磁场,两导轨的间距L=0.5 m,电阻不计。一长为L、电阻R=1 Ω的金属棒两端分别套在导轨上,开关S接1时,将金属棒由静止释放,金属棒下落h0=0.2 m恰好到达磁场边界ab处并匀速进入磁场。电源的电动势E=3 V、内阻r=0.5 Ω,定值电阻R1=2.5 Ω、R2=1.5 Ω,取重力加速度大小g=10 m/s2,金属棒始终与导轨垂直且接触良好,不计空气阻力。
(1)求金属棒到达磁场边界ab处时的速度大小v0;
(2)求金属棒的质量m;
(3)若在金属棒到达磁场边界ab时,立即将开关S拨向2,此后金属棒下落高度h到达cd处(金属棒到达cd前已匀速下落),求在金属棒从ab处运动到cd处的过程中,金属棒上产生的焦耳热Q与h的数学函数关系式(各相关物理量均采用国际单位制)。
1.C　【解析】利用红外距离传感器,可以判断扫地机器人到楼梯或高台边缘的距离,选项C正确。
2.A　【解析】Wi-Fi信号是电磁波,可以在真空中传播,且在真空中传播的速度最大,为光速,选项A正确,B、D错误;电磁波均具有能量,选项C错误。
3.B　【解析】根据物体的平衡条件有nBIL=mg,解得m=0.04 kg,选项B正确。
4.A　【解析】根据题图甲可知,当该笔记本电脑以最大功率充电时,电源适配器的输出电压为20 V,因此==11,选项A正确。
5.D　【解析】根据几何关系可知,该光线在O点发生折射的入射角与折射角分别为θ1=60°、θ2=30°,因此介质乙对介质甲的相对折射率n==,选项D正确。
6.D　【解析】设火星表面的重力加速度大小为g0,有T=2π,设火星的质量为M,对火星表面质量为m的物体,有mg0=G,解得M=,选项D正确。
7.C　【解析】根据v=at可知,在小李释放木箱前、后,木箱运动的加速度大小的比值=3,设木箱的质量为m,该恒力的大小为F,木箱所受的摩擦力大小为f,根据牛顿第二定律有F-f=ma1、f=ma2,解得=4,选项C正确。
8.AC　【解析】为了避免共振,部队应便步过桥,选项A正确;汽车安全气囊的作用是延长司机的受力时间并增大司机的受力面积,选项B错误;高压设备中导体的表面应该尽量光滑的原因是避免尖端放电,选项C正确;荷叶上的露珠显得特别“明亮”,这是光线从水中射向空气时,发生了光的全反射,选项D错误。
9.AD　【解析】在闭合开关S的瞬间,甲中立即有电流通过,甲立即亮起,在自感的阻碍下,乙逐渐亮起,稳定后甲、乙的亮度相同,选项A正确、B错误;电路稳定后,甲、乙中通过的电流相同,断开开关S后,线圈中产生自感电动势,灯泡、线圈以及定值电阻形成闭合回路,甲、乙逐渐变暗并同时熄灭,选项C错误、D正确。
10.BD　【解析】对微粒P,根据物体的平衡条件有qE=mg,解得E=,选项A错误;两微粒碰撞过程动量守恒,有m·2v0=2mv,解得v=v0,选项B正确;两微粒粘在一起后在竖直方向上受到重力和竖直向上的电场力,因为重力(大小为2mg)大于电场力(大小为qE),所以两微粒粘在一起后在竖直方向上做初速度为零的匀变速直线运动,选项C错误;微粒竖直方向速度的变化不影响其所受的洛伦兹力,在水平方向上,根据洛伦兹力提供向心力有qvB=2m,解得r=,两微粒粘在一起后向右运动的最大距离xmax=2r=,选项D正确。
11.(1)BD　(4分)
(2)8　(4分)
【解析】(1)变压器能够改变交流电流(电压),不能改变直流电流(电压),显然干电池与直流电压表是不需要的器材。
(2)可拆变压器原、副线圈的匝数之比与其左、右侧接线柱对应数字的差值成正比,即==,设接线柱单位的匝数为n,则当右侧接线柱选取“0”和“4”时,右侧线圈的匝数n2=4n,解得左侧线圈的匝数n1=8n,因此左侧接线柱选取的是“0”和“8”。
【评分细则】本题第(1)问只选一个且正确的得2分。
12.(1)如图所示　(2分)
(2)AD　(2分)
(3)大　(2分)　磁通量的变化率　(2分)
【解析】(2)根据楞次定律可知,要使线圈B中感应电流的磁场方向与线圈A中原磁场的方向相反,需使穿过线圈B的磁通量增大。题述四种实验操作中,满足要求的是插入铁芯F和使滑动变阻器接入电路的阻值R变小。
(3)第一次将滑动变阻器的滑片P从左端快速滑到右端,第二次将滑动变阻器的滑片P从左端慢慢滑到右端,显然第一次电流计的指针摆动的幅度更大。在两次操作过程中,磁通量的变化都相同,快速和缓慢滑动滑片P体现在发生这一变化所用的时间不同,而线圈B中感应电流的大小由这一比值来决定,这一比值就是磁通量的变化率。
【评分细则】本题第(1)问只有一根连线正确的得1分;第(2)问只选一个且正确的得1分。
13.解:(1)经分析可知P=UI　(2分)
解得I=4×103 A。　(1分)
(2)根据欧姆定律有U'=IR　(2分)
解得U'=2×104 V。　(1分)
(3)输电线上损失的功率P'=I2R　(2分)
解得P'=8×107 W。　(1分)
【评分细则】本题其他解法只要正确的,同样给分。
14.解:(1)设电子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r,根据几何关系有
L=rcos α+rcos β　(2分)
解得r=L
又evB=m　(2分)
解得v=。　(2分)
(2)电子射入电容器时的速度大小v0=vsin α　(2分)
解得v0=
电子在电容器中运动的时间t=　(2分)
解得t=
又d=·t　(2分)
解得d=L。　(1分)
【评分细则】本题其他解法只要正确的,同样给分。
15.解:(1)根据自由落体运动的规律有=2gh0　(2分)
解得v0=2 m/s。　(1分)
(2)金属棒进入磁场后做匀速直线运动,金属棒切割磁感线产生的感应电动势
E'=BLv0　(2分)
根据闭合电路的欧姆定律可知,此时通过金属棒的电流I=　(2分)
根据物体的平衡条件有BIL=mg　(1分)
解得m=0.05 kg。　(1分)
(3)设金属棒到达cd处时的速度大小为v,根据物体的平衡条件有
B··L=mg　(2分)
解得v=5 m/s
设金属棒从ab处运动到cd处的过程中回路产生的总焦耳热为Q总,根据能量守恒定律有
Q总=mgh+m-mv2　(2分)
根据焦耳定律有=　(2分)
解得Q=0.2h-0.21。　(1分)
【评分细则】本题其他解法只要正确的,同样给分。

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