2016-2017学年河北省石家庄市高二上学期期末考试物理试卷（解析版）

一、选择题

1. 难度：中等

如图，P是固定的点电荷，虚线是以P为圆心的两个圆。带电粒子Q在P的电场中运动，运动轨迹与两圆在同一平面内，a、b、c为轨迹上的三个点。若Q仅受P的电场力作用，其在a、b、c点的加速度大小分别为a_a、a_b、a_c，速度大小分别为v_a、v_b、v_c，则

A. a_a>a_b>a_c，v_a>v_c>v_b

B. a_a>a_b>a_c，v_b>v_c>v_a

C. a_b>a_c>a_a，v_a>v_c>v_b

D. a_b>a_c>a_a，v_b>v_c>v_a

2. 难度：中等

如图所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一固定在P点的点电荷，以E表示两板间的电场强度，E_p表示点电荷在P点的电势能，θ表示静电计指针的偏角。若保持下极板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置(过程中平行板电容器电量不变)，则

A. θ增大，E增大

B. θ减小，E不变

C. θ减小，E_p增大

D. θ增大，E_p不变

3. 难度：中等

如图所示，物体A和B用轻绳相连，挂在轻弹簧下静止不动，A的质量为m，B的质量为M，弹簧的劲度系数为k。当连接A、B的绳突然断开后，物体A将在竖直方向上做简谐运动，则A振动的振幅为

A.

B.

C.

D.

4. 难度：中等

如图所示为某弹簧振子在0～5 s内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是

A. 振动周期为5 s，振幅为8 cm

B. 第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值

C. 第3 s末振子的速度为正向的最大值

D. 从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动

5. 难度：中等

如图所示，螺线管与电阻R相连，磁铁从螺线管的正上方由静止释放，到N极运动至螺线管上方管口的过程中，下列说法正确的是

A. a的电势高于b的电势

B. 通过电阻的电流由b到a

C. 磁铁减少的重力势能等于回路产生的热量

D. 磁铁运动的加速度小于重力加速度

6. 难度：中等

回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示.设D形盒半径为R．若用回旋加速器加速质子时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电频率为f.则下列说法正确的是

A. 质子的回旋频率等于2f

B. 质子被电场加速的次数与加速电压无关

C. 质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR

D. 不改变B和f，该回旋加速器也能用于加速电子

7. 难度：中等

在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大而电阻不能忽略的线圈，E为电源，S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的情况下列说法正确的是

A. 合上开关，b先亮，a后亮；稳定后b比a更亮一些

B. 合上开关，a先亮，b后亮；稳定后a、b一样亮

C. 断开开关，a逐渐熄灭，b先变得更亮后再与a同时熄灭

D. 断开开关，b逐渐熄灭，a先变得更亮后再与b同时熄灭

8. 难度：困难

如图所示，为三个有界匀强磁场，磁感应强度大小均为B，方向分别垂直纸面向外、向里和向外，磁场宽度均为L，在磁场区域的左侧边界处，有一边长为L的正方形导体线框，总电阻为R，且线框平面与磁场方向垂直，现用外力F使线框以速度v匀速穿过磁场区域，以初始位置为计时起点，规定电流沿逆时针方向时的电动势E为正，磁感线垂直纸面向里时的磁通量Φ为正值，外力F向右为正。则以下反映线框中的磁通量Φ、感应电动势E、外力F和电功率P随时间变化规律图象错误的是

A.     B.

C.     D.

9. 难度：中等

如图所示，某种带电粒子由静止开始经电压为U₁的电场加速后，射入水平放置、电势差为U₂的两块导体板间的匀强电场中，带电粒子沿平行于两板的方向从两板正中间射入，穿过两板后又垂直于磁场方向射入边界线竖直的匀强磁场中，则粒子射入磁场和射出磁场的M、N两点间的距离d随着U₁或U₂的变化情况为(不计重力，不考虑边缘效应)

A. 仅增大U₂，d将增大

B. 仅增大U₁，d将减小

C. 仅增大U₁，d将增大

D. 仅增大U₂，d将减小

10. 难度：中等

某小型发电站发电机输出的交流电压为500 V,输出的电功率为50 kW,用电阻为3Ω的输电线向远处送电,要求输电线上损失功率为输电功率的0.6%,则发电站要安装一升压变压器,到达用户再用降压变压器变为220 V供用户使用(两个变压器均为理想变压器)。对整个送电过程,下列说法正确的是

A. 升压变压器的匝数比为1∶100

B. 输电线上损失的功率为300 W

C. 输电线上的电流为100 A

D. 降压变压器的输入电压为4700 V

二、不定项选择题

11. 难度：中等

如图所示，在真空中A、B两块平行金属板竖直放置并接入电路．调节滑动变阻器，使A、B两板间的电压为U时，一质量为m、电荷量为－q的带电粒子，以初速度v₀从A板上的中心小孔沿垂直两板的方向射入电场中，恰从A、B两板的中点处沿原路返回(不计重力)，则下列说法正确的是

A. 使初速度变为2v₀时，带电粒子将从B板中心小孔射出

B. 使初速度变为2v₀时，带电粒子恰能到达B板

C. 使初速度v₀和电压U都增加为原来的2倍时，带电粒子恰能到达B板

D. 使初速度v₀和电压U都增加为原来的2倍时，带电粒子将从B板中心小孔射出

12. 难度：中等

图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为交流电流表．线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示．以下判断正确的是

A. 线圈转动的角速度为50π rad/s

B. 电流表的示数为10 A

C. t＝0.01 s时，线圈平面与磁场方向平行

D. t＝0.02 s时，电阻R中电流的方向自右向左

13. 难度：中等

如图所示，理想变压器原线圈与电阻R₀连接，原、副线圈的匝数比为20∶1，b是原线圈的中心抽头，副线圈连接滑动变阻器，电压表和电流表均为理想交流电表。已知交流电源电压瞬时值表达式为u₁=220sin 100πt(V)。下列说法中正确的是

A. 通过滑动变阻器R的交变电流的频率为100 Hz

B. 单刀双掷开关K扳向a时，电压表的示数小于11 V

C. 单刀双掷开关K由a扳向b，滑动变阻器滑片不动，电压表的示数不变，电流表示数变小

D. 保持K的位置不变，滑动变阻器滑片向下移，电压表的示数变小，电阻R₀功率变大

14. 难度：中等

在如图所示的电路中，输入电压U恒为8 V，灯泡L标有“3 V，6 W”字样，电动机线圈的电阻R_M＝1 Ω.若灯泡恰能正常发光，下列说法正确的是

A. 电动机的输入电压是5 V    B. 电动机的效率是80%

C. 流过电动机的电流是2 A    D. 整个电路消耗的电功率是10 W

15. 难度：中等

如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示(图示磁感应强度方向为正)，MN始终保持静止，则0～t₂时间（    ）

A. MN所受安培力的大小始终没变

B. 电容器C的a板先带正电后带负电

C. 电容器C的电荷量大小始终没变

D. MN所受安培力的方向先向右后向左

16. 难度：中等

如图所示，在纸面内半径为R的圆形区域中充满了垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场。一点电荷从图中A点以速度v₀垂直磁场射入，速度方向与半径方向的夹角为30°。当该电荷离开磁场时，速度方向刚好改变了180°。不计电荷的重力，下列说法正确的是

A. 该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点

B. 该点电荷的比荷为

C. 该点电荷在磁场中的运动时间为

D. 该点电荷在磁场中的运动时间为

三、实验题

17. 难度：中等

在实验室，某同学用多用电表粗测一段样品的电阻。经正确操作后，用“×100Ω”档时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用______档(填“×10Ω”档或“×1kΩ”)重新测量。换档后，在测量前应_______________

18. 难度：中等

热敏电阻包括正温度系数电阻器(PTC)和负温度系数电阻器(NTC)。正温度系数电阻器(PTC)在温度升高时电阻值增大，负温度系数电阻器(NTC)在温度升高时电阻值减小，热敏电阻的这种特性，常常应用在控制电路中。某实验小组选用下列器材探究通过热敏电阻Rx(常温下阻值约为10.0 Ω)的电流随其两端电压变化的特点。

A．电流表A(量程0.6 A，内阻约0.3 Ω)   

B．电压表V(量程15.0 V，内阻约10 kΩ)

C．滑动变阻器R(最大阻值为10 Ω)      

D．滑动变阻器R′(最大阻值为500 Ω)

E．电源E(电动势15 V，内阻忽略)       

F．电键、导线若干

①实验中改变滑动变阻器滑片的位置，使加在热敏电阻两端的电压从零开始逐渐增大，请在所提供的器材中选择必需的器材，应选择的滑动变阻器是________。(只需填写器材前面的字母即可)

②该小组测出热敏电阻R₁的U－I图线如图甲中曲线Ⅰ所示。请分析说明该热敏电阻是_______________热敏电阻(填PTC或NTC)。

③该小组又通过查阅资料得出了热敏电阻R₂的U－I图线如图甲中曲线Ⅱ所示。然后又将热敏电阻R₁、R₂分别与某电池组连成如图乙所示电路。接通对应电路后，测得通过R₁和R₂的电流分别为0.30 A和0.60 A，则该电池组的电动势为___________V，内阻为____________Ω。(结果均保留三位有效数字)

四、简答题

19. 难度：中等

如图所示，水平导轨间距为L=0.5m，导轨电阻忽略不计；导体棒ab的质量m=l kg，电阻R₀=0.9Ω，与导轨接触良好；电源电动势E=10V，内阻r=0.1Ω，电阻R=4Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B=5T，方向垂直于ab，与导轨平面成α=53°角；ab与导轨间动摩擦因数为μ=0.5（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，重力加速度g=10m/s²，ab处于静止状态．已知sin53°=0.8，cos53°=0.6．求：

（1）通过ab的电流大小和方向．

（2）ab受到的安培力大小和方向．

（3）重物重力G的取值范围．

20. 难度：困难

如图，在x<0的空间中，存在沿x轴负方向的匀强电场，电场强度E＝10 N/C；在x>0的空间中，存在垂直xy平面方向向外的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T。一带负电的粒子(比荷q/m＝160 C/kg)，在距O点左边x＝0.06 m处的d点以v₀＝8 m/s的初速度沿y轴正方向开始运动，不计带电粒子的重力。求：

(1)带电粒子开始运动后第一次通过y轴时的速度大小和方向；

(2)带电粒子进入磁场后经多长时间返回电场；

21. 难度：困难

甲是半径为a的圆形导线框，电阻为R，虚线是圆的一条弦，虚线左右两侧导线框内磁场的磁感应强度随时间变化如图乙所示，设垂直线框向里的磁场方向为正，求：

(1)线框中0～t₀时间内的感应电流大小和方向；

(2)线框中0～t₀时间内产生的热量．

22. 难度：困难

如图所示，两条平行导轨MN、PQ的间距为L，粗糙的水平轨道的左侧为半径为的光滑圆轨道，其最低点与右侧水平直导轨相切，水平导轨的右端连接一阻值为R的定值电阻；同时，在水平导轨左边宽度为的区域内存在磁感应强度大小为B、方向竖直向上的匀强磁场。现将一金属杆从圆轨道的最高点PM处由静止释放，金属杆滑到磁场右边界时恰好停止。已知金属杆的质量为、接入电路部分的电阻为R，且与水平导轨间的动摩擦因数为，金属杆在运动过程中始终与导轨垂直并接触良好，导轨的电阻不计，重力加速度大小为，求：

（1）金属杆刚到达水平轨道时对导轨的压力大小N；

（2）整个过程中通过金属杆横截面的电荷量；

（3）整个过程中定值电阻R上产生的焦耳热Q。