江西师大附中2016年高二物理下学期期末试题(附答案)

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江西师大附中2016年高二物理下学期期末试题(附答案)

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源莲 山课件 w ww.5 Y
K J.cOm

江西师大附中高二年级物理期末考试卷
命题人:刘鸿   审题人:胡纪明 2016.6
一、选择题(1—8题单选,9—12多选,每题4分,漏选得2分,共48分)
1.下列叙述中,不正确的是( B )
A.在不需要考虑物体本身的大小和形状时,用质点来代替实际物体采用了理想模型的方法
B.根据速度定义式 ,当△t非常非常小时, 就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义采用了等效替代法
C.伽利略的物理思想方法的研究顺序是提出假说,数学推理,实验验证,合理外推
D.在推导匀变速运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法
2.用绝缘细线悬挂一个质量为m,带电荷量为+q的小球,让它处于右图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中.由于磁场的运动,小球静止在图中位置,这时悬线与竖直方向夹角为α,并被拉紧,则磁场的运动速度和方向是(C  )
A. ,水平向左        B. ,竖直向下
C. ,竖直向上 D. ,水平向右
3.某同学在实验室做了如图所示的实验,铁质小球被电磁铁吸附,断开电磁铁的电源,小球自由下落,已知小球的直径为0.5cm,该同学从计时器上读出小球通过光电门的时间为1.00×10﹣3s,g取10m/s2,则小球开始下落的位置距光电门的距离为(B  )
 
A.1m B.1.25m C.0.4m D.1.5m
4.如图所示,固定于水平面上的金属架abcd处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动.t=0时,磁感应强度为B0,此时MN到达的位置恰好使MbcN构成一个边长为l的正方形.为使MN棒中不产生感应电流,从t=0开始,磁感应强度B随时间t变化的示意图为(C  )

A.  B.  C.  D.
5.如图所示,一物块从一光滑且足够长的固定斜面顶端O点无初速释放后,先后通过P、Q、N三点,已知物块从P点运动到Q点与从Q点运动到N点所用的时间相等,且PQ长度为3m,QN长度为4m,则由上述数据可以求出OP的长度为(C  )
A.2m B. m C. m D.3m
6.如图所示,矩形线圈abcd,面积为S,匝数为N,线圈电阻为R,在匀强磁场中可以分别绕垂直于磁场方向的轴P1和P2以相同的角速度ω匀速转动(P1以ab边为轴,P2以ad边中点与bc边中点的连线为轴),当从线圈平面与磁场方向平行开始计时,线圈绕过90°的过程中,绕P1和P2轴转动产生的交流电的电流大小、电荷量及焦耳热分别为I1、q1、Q1及I2、q2、Q2,则下列判断正确的是( C )
A.线圈绕P1和P2轴转动时电流的方向相同,都是a→b→c→d
B.q1>q2=
C.I1=I2=
D.Q1<Q2=
7.某同学在学习了动力学知识后,绘出了一个沿直线运动的物体的加速度a、速度v、位移x随时间变化的图象如图所示,若该物体在t=0时刻,初速度均为零,则下列图象中表示该物体沿单一方向运动的图象是(C  )
A.  B.  
C. D.
8如图所示,垂直纸面向里的匀强磁场分布在正方形abcd区域内,O点是cd边的中点,一个带正电的粒子仅在磁场力的作用下,从O点沿纸面以垂直于cd边的速度射入正方形内,经过时间t0刚好从c点射出磁场,现设法使该带电粒子从O点沿纸面以与Od成300的方向,以大小不同的速率射入正方形内,那么下列说法中正确的是(A  )
A.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 ,则它一定从cd边射出磁场
B.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 ,则它一定从ad边射出磁场
C.若该带电粒子在磁场中经历的时间是 ,则它不一定从bc边射出磁场
D.若该带电粒子在磁场中经历的时间是t0,则它一定从ab边射出磁场
9.甲、乙两辆汽车在同一水平直道上运动,其运动的位移﹣时间图象(x﹣t图象)如图所示,则下列关于两车运动情况的说法中正确的是(BCD  )
A.甲车先做匀减速直线运动,后做匀速直线运动
B.乙车在1﹣10s内的平均速度大小为0.8m/s
C.在0﹣10s内,甲、乙两车相遇两次
D.若乙车做匀变速直线运动,则图线上P所对应的瞬时速度大小一定大于0.8m/s
10.把一根不计重力的、通电的硬直导线ab放在磁场中,导线所在区域的磁感线呈弧形,如图所示.导线可以在空中自由移动和转动,导线中的电流方向由a向b,关于导线的受力和运动情况下述说法正确的是(AC  )
A.硬直导线先转动,然后边转动边下移
B.硬直导线只能转动,不会向下移动
C.硬直导线各段所受安培力的方向都与导线垂直
D.在图示位置,a端受力垂直纸面向内,b端受力垂直纸面向外
11.用如图所示的装置可以测定导体中单位体积内的自由电子数n.现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽度为l,厚为d,与侧面垂直的匀强磁场磁感应强度为B.当通以图示方向电流I时,在导体c、f表面间用电压表可测得电压U.已知自由电子的电荷量为e,则下列判断正确的是(AD  )
A.c表面电势高
B.f表面电势高
C.该导体单位体积内的自由电子数为
D.该导体单位体积内的自由电子数为
12.如图所示,在光滑水平面上方,有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大。一个共n匝,边长为a ,总质量为m,总电阻为R的正方形金属线框垂直磁场方向,以速度v从图示位置向右运动,当线框中心线AB运动到PQ重合时,线框的速度为  ,则(AB   )
A.此时线框中的电功率为     B.此时线框的加速度为 
 C.此过程通过线框截面的电量为   D.此过程回路产生的电能为 
二、填空题(每空2分,共10分)
13.(1)如图所示是甲同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带.
 
已知打点计时器电源频率为50Hz,A、B、C、D是纸带上四个计数点,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,从图中读出A、B两点间距x= 0.70 cm,C点对应的速度是vc= 0.100 m/s,纸带的加速度是a= 0.200 m/s2 (计算结果保留三位有效数字)
(2)乙同学在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度如下:为了计算加速度,最合理的方法是 C .
 
计数点序号 1 2 3 4 5 6
计数点对应的时刻(s) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
通过计数点的速度(m/s) 44.0 62.0 81.0 100.0 110.0 168.0
A、根据任意两计数点的加速度公式a= 算出加速度
B、根据实验数据画出v﹣t图象,量出其倾角,由公式a=tanα求出加速度
C、根据实验数据画出v﹣t图象,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a= 算出加速度
D、依次算出通过连续两计数点的加速度,算出平均值作为小车的加速度
(3)丙同学用打点计时器测定物体的加速度.当电源频率低于50Hz时,如果仍按频率为50Hz的时间间隔打一次点计算,则测出的加速度数值___大于_____频率为50Hz时测出的加速度的数值.(后一空格填写大于、小于或等于)

三、计算题(计算题5题,需要写出必要的解题步骤,共42分)
14.(8分)春节放假期间,全国高速公路免费通行,小轿车可以不停车通过收费站,但要求小轿车通过收费站窗口前x0=9m区间的速度不超过v0=6m/s.现有甲、乙两小轿车在收费站前平直公路上分别以v甲=20m/s和v乙=34m/s的速度匀速行驶,甲车在前,乙车在后.甲车司机发现正前方收费站,开始以大小为a甲=2m/s2的加速度匀减速刹车.
(1)甲车司机需在离收费站窗口至少多远处开始刹车才不违章;
(2)若甲车司机经刹车到达离收费站窗口前9m处的速度恰好为6m/s,乙车司机在发现甲车刹车时经t0=0.5s的反应时间后开始以大小为a乙=4m/s2的加速度匀减速刹车.为避免两车相撞,且乙车在收费站窗口前9m区不超速,则在甲车司机开始刹车时,甲、乙两车至少相距多远?
【解答】解:(1)对甲车速度由20m/s减速至6m/s的位移为:x1= = m=91m   
x2=x0+x1=100m                                            
即:甲车司机需在离收费站窗口至少100m处开始刹车
(2)设甲、乙两车速度相同时的时间为t,由运动学公式得:v乙﹣a乙(t﹣t0)=v甲﹣a甲t
代入数据解得:t=8s                       
相同速度v=v甲﹣a甲t=4m/s<6m/s,即v=6m/s的共同速度为不相撞的临界条件 
乙车从开始以34m/s减速至6m/s的位移为:
代入数据解得:x3=157m
所以要满足条件甲、乙的距离为:x=x3﹣x1=157﹣91m=66m                      
答:
(1)甲车司机需在离收费站窗口至少100m处开始刹车才不违章.
(2)甲、乙两车至少相距66m.
15.(8分)如图甲所示是一种速度传感器的工作原理图,在这个系统中B为一个能发射超声波的固定小盒子,工作时小盒子B向被测物体发出短暂的超声波脉冲,脉冲被运动的物体反射后又被B盒接收,从B盒发射超声波开始计时,经时间△t0=1s再次发射超声波脉冲,图乙是连续两次发射的超声波的位移﹣时间图象,已知图中t1=0.4s x1=66m x2=99m  求:
 
(1)超声波的速度v
(2)图中t2大小
(3)物体的平均速度为多少.
【解答】解:(1)由图超声波在 t1时间内通过位移为x1,
则超声波的速度为v声= =330m/s
(2)由图可知:超声波通过位移为x2时,所用时间为 = ,
解得:t2=1.6s
(3)物体通过的位移为x2﹣x1时,所用时间为t′= ﹣ t1+△t0,
物体的平均速度 = =30m/s.
16.(8分)如图甲,间距L=1.0m的平行长直导轨MN、PQ水平放置,两导轨左端MP之间接有一阻值为R=0.1Ω的定值电阻,导轨电阻忽略不计.一导体棒ab垂直于导轨放在距离导轨左端d=1.0m,其质量m=0.1kg,接入电路的电阻为r=0.1Ω,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.1,整个装置处在范围足够大的竖直方向的匀强磁场中.选竖直向下为正方向,从t=0时刻开始,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,导体棒ab一直处于静止状态.不计感应电流磁场的影响,当t=3s时,突然使ab棒获得向右的速度v0=10m/s,同时在棒上施加一方向水平、大小可变化的外力F,保持ab棒具有大小恒为a=5m/s2方向向左的加速度,取g=10m/s2.
 
(1)求前3s内电路中感应电流的大小和方向.
(2)求ab棒向右运动且位移x1=6.4m时的外力F.
(3)从t=0时刻开始,当通过电阻R的电量q=5.7C时,ab棒正在向右运动,此时撤去外力F,且磁场的磁感应强度大小也开始变化(图乙中未画出),ab棒又运动了x2=3m后停止.求撤去外力F后电阻R上产生的热量Q.
【解答】解:(1)前3s内,根据图象可知, ,
I= ,E= ,S=Ld,
联立解得:I=0.5A,
根据楞次定律可知,电路中的电流方向为a→b→P→M→a,
(2)设ab棒向右运动且位移x1=6.4m时,速度为v1,外力F方向水平向左,则
F+F安+μmg=ma,
F安=BIL,
E=BLv1,

联立解得:F=0.1N,方向水平向左,
(3)前3s内通过电阻R的电量为:q1=I△t,
撤去外力前,棒发生位移x过程中通过电阻R的电量为q2,棒的速度为v2,则q2=q﹣q1,
△∅=BLx,
 ﹣v22=2ax,
由能量守恒可得:
 
联立各式并带入数据得:
QR=0.25J
17.(9分)某直角坐标系中,在第四象限有一平行与X轴正方向相同的匀强电场,其余的所有区域也存在同样大小的匀强电场,但方向与Y轴正方向相同,同时在X轴的正半轴有垂直纸面向里的匀强磁场.现一质量m、电量q的电荷以速度v,45°夹角进入该直角坐标系中,如图所示,先做直线运动,后做曲线运动与X轴垂直相交于B点.
(1)判断电荷的电性,
(2)电场强度和磁场强度的大小分别是多少
(3)AB间的距离是多少
(4)为了让电荷能做周期性的运动,在X轴的负半轴设计了一个有界的匀强磁场即可,试求此磁场的面积.
 
【解答】解:(1)电荷在开始阶段做直线运动,受到重力、电场力和洛伦兹力,重力、电场力是恒力,电荷只有做匀速直线运动,说明电荷带正电.
    (2)根据平衡条件得
        qE=mg,得E=
        由qvB= mg
        得B=
      (3)在第一象限中,由于重力和电场力平衡,电荷做匀速圆周运动,其半径为r=
        电荷运动的轨迹如图,根据几何知识得,
         AB间距离为S=(1+ )r=
      (4)在X轴的负半轴,电荷先沿水平做匀速直线运动,再做匀速圆周运动.轨迹如图.
     设匀速圆周运动半径为R,则(1+ )R2=S
              解得   R2=
       所以有界的匀强磁场的面积为SAB=R2+(1+ )R2=

 
18.(9分)磁悬浮列车是一种高速交通工具,它具有两个重要系统:一个是悬浮系统,另一个是驱动系统.驱动系统的简化模型如下:左图是实验车与轨道示意图,右图是固定在实验车底部的金属框与轨道间的运动磁场的示意图.水平地面上有两根很长的平行直导轨,导轨间有垂直于水平面的等间距的匀强磁场(每个磁场的宽度与金属框的宽度相同),磁感应强度B1、B2大小相同,相邻磁场的方向相反,所有磁场同时以恒定速度v0沿导轨方向向右运动,这时实验车底部的金属框将会受到向右的磁场力,带动实验车沿导轨运动.
 
设金属框总电阻R=1.6Ω,垂直于导轨的边长L=0.20m,实验车与金属框的总质量m=2.0kg,磁感应强度B1=B2=B=1.0T,磁场运动速度v0=10m/s.回答下列问题:
(1)t=0时刻,实验车的速度为零,求此时金属框受到的磁场力的大小和方向;
(2)已知磁悬浮状态下,实验车运动时受到的阻力恒为f1=0.20N,求实验车的最大速率vm;
(3)若将该实验车A与另外一辆质量相等但没有驱动装置的磁悬浮实验车P挂接,设A与P挂接后共同运动所受阻力恒为f2=0.50N.A与P挂接并经过足够长时间后已达到了最大速度,这时撤去驱动磁场,保留磁悬浮状态,A与P所受阻力f2保持不变,那么撤去驱动磁场后A和P还能滑行多远?
 
【解答】解:(1)t=0时刻,实验车的速度为零,线框相对于磁场的速度大小为v0,线框中产生的感应电动势为E=2BLv0、
感应电流为I=
金属框受到的磁场力的大小为F0=2BIL
联立得,F0=
代入解得,F0=1N
根据楞次定律判断得知,磁场力阻碍相对运动,则磁场力方向水平向右.
(2)实验车的最大速率为vm时相对磁场的切割速率为v0﹣vm,则此时线框所受的磁场力大小为F=
此时线框所受的磁场力与阻力平衡,由平衡条件得:F=f1,
联立解得,vm=8.0 m/s
(3)设A与P挂接后达到的最大速度为vm′,则有
 =f2,
代入解得,vm′=5m/s
对于撤去驱动磁场,两车滑行过程,根据动能定理得
﹣f2s=0﹣
解得,s=100m

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