2020-2021学年湖北省武汉市部分重点中考高二(上)期末物理试卷(Word+答案)

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1．（4分）下列关于传感器说法中不正确的是（　　）

A．电子秤所使用的测力装置是力传感器，它将压力大小转化为可变电阻，进而转化为电压信号    

B．话筒是一种常用的声传感器，其作用是将电信号转换为声信号    

C．电熨斗能自动控制温度的原因是它装有双金属片，这种双金属片的作用是控制电路的通断    

D．光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换为电阻这个电学量

2．（4分）如图所示，甲是法拉第发明的圆盘发电机，图乙是这个圆盘发电机的示意图，铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘良好接触，使铜盘转动，电阻R中就有电流通过。若所加磁场为匀强磁场，方向水平向右，回路的总电阻恒定，从左往右看，铜盘沿顺时针方向匀速转动，下列说法正确的是（　　）

A．铜盘转动过程中，穿过铜盘和线圈构成的回路中磁通量为零    

B．通过电阻R的电流在周期性变化    

C．若铜盘转动过程中不计一切阻力，铜盘会一直运动    

D．铜片C的电势比铜片D的电势低

3．（4分）如图所示，竖直长直导线通有向下的恒定电流，位于导线右侧的矩形线圈abcd可绕其竖直对称轴O1O2转动。线圈绕轴沿逆时针（沿轴线从上往下看）方向匀速转动，转动周期为T。从图示位置开始计时，下列说法正确的是（　　）

A．线圈中产生正弦式交流电    

B．0～T时间内，线圈中感应电流方向为abcda    

C．t＝0时，线圈的磁通量最大，感应电动势也最大    

D．线圈每转动一周，电流方向改变一次

4．（4分）两根足够长的光滑导轨竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，如图所示。除电阻R外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　　）

A．金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为a→b    

B．金属棒的最大速度为v＝    

C．金属棒从某位置向下运动到最低点过程与从最低点回到该位置过程，流过电阻R的电荷量相等    

D．金属棒向下和上升运动经过同一位置时，速度大小相等

5．（4分）钳形电流表是利用自感和互感的原理，当通有交流电的导线从环形铁芯的中间穿过时，与绕在铁芯上的线圈相连的电表指针会发生偏转。不考虑铁芯的漏磁及各种能量损耗，已知n2＝500匝，下列说法正确的是（　　）

A．电流表G中显示交变电流的最大值    

B．匝数n2越大，G表示数越大    

C．若G中通过的电流为50mA，则导线中的被测电流为25A    

D．导线中交流电的频率越大，G表中测量误差越大

6．（4分）大电流发生器是电力、电气行业在调试中需要大电流场所的必需设备，一般采用调压器输出端接升流器输入端、升流器输出端接试验回路的方法进行电流升流，原理如图所示。T1为自耦调压器，P为调压滑动触头；T2为升流器，与触头1连接时原、副线圈匝数的比值为k，R为试验回路的等效电阻，忽略其他电阻与感抗等因素的影响，调压器与升流器均视为理想变压器。当ab端接入电压为u＝Umsinωt的交变电流时，以下说法正确的是（　　）

A．大电流发生器不仅可以提高试验回路的电流还可以提高试验回路中电流的频率    

B．保持与触头2连接，仅把滑动触头P向下滑动，R可以获得更大的电流    

C．保持滑动触头P位置不变，仅将触头2转换至触头1，R可以获得更大的电流    

D．将滑动触头P置于中间位置且与触头1连接，试验回路的电流为调压器输入端的2k倍

7．（4分）两列简谐横波在同一根绳上沿x轴相向传播，如图所示是两列波在t＝0时刻的各自波形图，实线波A向右传播，虚线波B向左传播。已知实线波的振幅为20cm，虚线波的振幅为10cm，两列波沿绳传播的速度为0.04m/s。则下列说法正确的是（　　）

A．两列波在相遇区域内会发生干涉现象    

B．t＝0时刻实线波A中振幅最大的点，再经过1s向右移动4cm    

C．t＝0时刻虚线波B中振幅最大的点，再经过1.5s发生的路程为20cm    

D．实线波和虚线波的频率之比为3：2

二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8．（5分）热敏电阻是电学中常用的电学元件。R2为热敏电阻，其阻值R2随温度t变化的图线如图甲所示。图乙中电源电动势为E、内阻为r，带电油滴P原来静止在平行板电容器中间，所有的电表都是理想电表，且R1＝r。当温度升高时，则（　　）

A．电压表的示数减小，电流表的示数增大    

B．电源对外的输出功率随着温度的升高而逐渐增大    

C．带电油滴P向上运动    

D．R4两端电压的增大量△U4比R2两端电压的减小量△U2小

9．（5分）如图所示，有一边界为等腰直角三角形区域，该区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，两直角边的边长为L。有边长也为L的正方形均匀铜线框abcd，以恒定的速度v沿垂直于磁场左边界的方向穿过磁场区域，且磁场的下边界与线框的ad边处于同一水平面上。设ab刚进入磁场为t＝0时刻，在线圈穿越磁场区域的过程中，cd间的电势差记为Ucd，从c到d流过cd的电流记为Icd，则Ucd、Icd随时间t变化的图线是图中的（　　）

A．    B．    

C．    D．

10．（5分）如图所示，两条相距为L的光滑平行金属导轨位于水平面（纸面）内，其左端接一阻值为R的电阻，导轨平面与磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直，导轨电阻不计。金属棒ab垂直导轨放置并接触良好，接入电路的电阻也为R。若给棒以平行导轨向右的初速度v0，当流过棒截面的电荷量为q时，棒的速度减为零，此过程中棒发生的位移为x。则在这一过程中（　　）

A．当流过棒的电荷量为时，棒的速度为v0    

B．当棒发生位移为时，棒的速度为v0    

C．定值电阻R释放的热量为BqLv0    

D．定值电阻R释放的热量为BqLv0

三、非选择题：本题共5小题，共57分。

11．（6分）我国《道路交通安全法》规定驾驶员的血液酒精含量达到20mg/m3（含20mg/m3）属于酒驾，达到80mg/m3（含80mg/m3）属于醉驾。只要酒驾就属于违法行为，可能被处以行政拘留或者罚款。半导体型呼气酒精测试仪采用氧化锡半导体作为传感器。如图甲所示是该测试仪的原理图，图中电源电动势为4.8V，内阻可忽略不计；电压表V，量程为5V，内阻很大；定值电阻R1的阻值为60Ω；实验测得酒精气体传感器R2的电阻值随酒精气体浓度变化的关系曲线如图乙所示。

（1）醉驾时R2的阻值小于等于　   　Ω；

（2）按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为　   　V处；刚好醉驾时应刻在电压刻度线为　   　V处（计算结果取三位有效位数）。

12．（9分）伽利略曾经提出和解决了这样一个问题：一根细绳悬挂在黑暗的城堡中，人们看不到它的上端，只能摸到它的下端。为了测出细绳的长度，在细绳的下端系一个金属球，使之在竖直平面内做小角度的摆动。主要实验步骤如下：

①将一小球系于细绳的下端制成单摆，让单摆在竖直平面内做小角度摆动；

②当小球通过平衡位置时启动秒表（记为第1次），在小球第n1次通过平衡位置时止动秒表，读出秒表时间为t1；

③将细绳截去一段，重复实验步骤①②，测出小球n2次通过平衡位置的时间为t2。

回答下列问题：

（1）要达到测出细绳长度的目的，首先要测量当地的重力加速度。测量重力加速度还需要测量的物理量是

　   　（填序号字母）。

A．小球的质量m

B．细绳摆动的角度θ

C．截去的细绳长度△l

D．小球的直径d

（2）测得的当地重力加速度g＝　   　。

（3）细绳截去一段前，细绳的长度l＝　   　（当地重力加速度用g表示，小球的直径用d表示）。

13．（12分）如图所示，矩形线圈面积为0.2m2，匝数为100匝，绕OO′轴磁感应强度为T的匀强磁场中以角速度10πrad/s匀速转动。理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2，两电表均为理想电表，电阻R＝50Ω，其它电阻不计。

（1）线圈转到与磁场垂直时开始计时，求从计时开始线圈转过30°时感应电动势的瞬时值e；

（2）若＝，求变压器的输入功率及电流表的示数。

14．（14分）细长轻绳拴一质量为m的小球构成单摆，摆长为L。将单摆拉开一个小角度，然后无初速地释放，小球在竖直平面内做简谐运动，其振动图象如图所示，图中A、T为已知量，重力加速度为g。（提示：cosθ＝1﹣2sin2；当θ趋近于0时，sin≈）

（1）写出小球做简谐运动的位移x与运动时间t的函数表达式；

（2）求小球运动过程中的最大速度；

（3）求小球运动过程中轻绳的最大拉力。

15．（16分）如图所示，两条相距d的光滑平行金属导轨位于同一竖直平面（纸面）内，其上端接一阻值为R的电阻，一与导轨垂直电阻为r的金属棒固定在导轨上。在电阻、导轨和金属棒中间有一半径为a的圆形区域，区域中存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为B1＝kt（式中k为大于零的常数）；在金属棒的下方还有一匀强磁场区域，金属棒与磁场区域上边界MN（虚线）的距离为h，MN与导轨垂直，磁场的磁感应强度大小为B0，方向也垂直于纸面向里。在t＝0时刻，释放金属棒，当越过MN后立即做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好，导轨电阻忽略不计，重力加速度为g。求：

（1）从金属棒释放到刚好到达MN的过程中，电阻R产生的焦耳热；

（2）金属棒的质量；

（3）金属棒越过MN后，金属棒产生电功率。

2020-2021学年湖北省武汉市部分重点中考高二（上）期末物理试卷

试题解析

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1．解：A、电子秤所使用的测力装置是力传感器，利用通过应力片的电流一定，压力越大，电阻越大，应力片两端的电压差越大，将力信号变成电信号，故A正确；

B、话筒是一种常用的声波传感器，其作用是声信号转换为电信号，故B错误；

C、电熨斗通过温度传感器，由于双金属片上下层膨胀系数不同，在同一温度下的伸缩不一，从而实现温度的自动控制，从而实现控制电路的通断，故C正确；

D、光敏电阻是由半导体材料制成的；其电阻值随光照的强弱发生变化，能够把光照强弱变化转换为电阻大小变化；阻值随光照的增强而减小，故D正确；

因选不正确的

故选：B。

2．解：A、磁场与铜盘垂直，铜盘转动过程中，穿过铜盘的磁通量不为零，故A错误；

B、铜盘转动过程铜盘半径切割磁感线产生感应电动势，铜盘做匀速圆周运动，感应电动势不变，感应电流不变，故B错误；

C、圆盘转动过程切割磁感线产生感应电流，电流流过电路产生焦耳热，铜盘的机械能转化为电能（焦耳热），铜盘最终会停下来，故C错误；

D、根据右手定则可知，电流从由C流向D，铜盘相当于电源，在电源内部电流从低电势点流向高电势点，因此铜片C的电势比铜片D的电势低，故D正确；

故选：D。

3．解：A、磁场并非匀强电场，线圈中产生的交流电不是正弦交流电，故A错误；

B、0～T时间内线圈转过90°，穿过线圈的磁通量向外减小，产生感应电流的磁场阻碍原磁通量的变化，根据楞次定律可知，此时线圈中感应电流方向为abcda，故B正确；

C、由右手定则可知，直导线右侧的磁场方向垂直纸面向外，则t＝0时，线圈内的磁通量最大，磁通量的变化率最小，产生的感应电动势最小，故C错误；

D、线圈每转动一周，电流方向改变两次，故D错误；

故选：B。

4．解：A、金属棒向下运动时，根据右手定则可知金属棒的电流方向向右，则流过电阻R的电流方向为b→a，故A错误；

B、金属棒受力平衡时速度最大，根据左手定则可知安培力方向向上，根据平衡条件可得：F安+F弹＝mg，即，解得金属棒的最大速度为：v＝，故B错误；

C、根据电荷量的经验公式q＝＝可知，金属棒从某位置向下运动到最低点过程与从最低点回到该位置过程中位移x大小相等，流过电阻R的电荷量相等，故C正确；

D、金属棒运动过程中电阻R上会产生焦耳热，系统的机械能转化为电能，机械能逐渐减小，所以金属棒向下运动到某一位置的速度大小比上升过程中运动经过同一位置时速度大，故D错误。

故选：C。

5．解：A、电流表只能显示交流电的有效值，故A错误。

B、根据，匝数n2越大，I2越小，电流表示数会变小，故B错误。

C、根据，由于n1＝1，n2＝500，当I2＝50mA时，I1＝25A，故C正确。

D、根据法拉第电磁感应定律和变压器互感原理，改变交流电的频率，不影响测量值的准确性，故D错误。

故选：C。

6．解：A.理想变压器原副线圈中的电流频率是相等的，所以大电流发生器不可以提高试验回路中电流的频率，故A错误；

B.保持与触头2连接，仅把滑动触头P向下滑动，试验回路获得的电压变小，电流变小，故B错误；

C.保持滑动触头P位置不变，则升流器的输入端电压不变，根据变压器变压规律可知，当仅将触头2转换至1，升流器原、副线圈匝数比变大，cd端的电压变小，电流变小，故C错误；

D.保持滑动触头P置于中间位置，由调压器原副线圈的电流比等于匝数的反比可知经过了调压器，电流为调压器输入端电流的2倍，而与触头1连接，经过升流器，电流又为升流器输入端电流的k倍，故试验回路的电流为调压器输入端电流的2k倍，故D正确；

故选：D。

7．解：AD、两列简谐横波在同一根绳上沿x轴相向传播，则波速大小相等。实线波的波长为λA＝4cm，虚线波的波长为λB＝6cm，由波速公式v＝λf得实线波和虚线波的频率之比为3：2，由于两列波的频率不等，所以，两列波在相遇区域内不会发生干涉现象，故A错误，D正确；

B、在简谐横波在传播的过程中，实线波A中振幅最大的点只上下振动，不会向右移动，故B错误；

C、虚线波B的周期TB＝＝s＝1.5s。t＝0时刻起再经过1.5s两波传播的距离为x＝vt＝0.04×1.5m＝0.06m＝6cm，则再经过1.5s实线波已经传到x＝11cm处，故t＝0时刻虚线波B中振幅最大的点，再经过1.5s发生的路程s＞4AB＝4×10cm＝40cm，故C错误。

故选：D。

二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

8．解：A、当温度升高时，热敏电阻R2的阻值减小，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知干路电流I增大，R3两端电压U3＝E﹣I（R1+r），其他量不变，则U3减小，流过R3的电流I3减小，根据流过电流表的电流IA＝I﹣I3，I增大，I3减小，知电流表的示数IA增大，R4两端电压U4增大，根据电压表的示数UV＝U3﹣U4，U3减小，U4增大，则电压表的示数UV减小，故A正确；

B、因为R1＝r，则外电路总电阻大于电源的内阻，因为外电路总电阻减小，逐渐接近电源的内阻，结合推论：当电源的内外电阻相等时，电源的输出功率最大，可知，电源对外的输出功率随着温度的升高而逐渐增大，故B正确；

C、电容器板间电压等于R3两端电压，所以电容器板间电压减小，板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则带电油滴P向下运动，故C错误；

D、因为R4与R2串电压等于R3两端电压，则R4与R2串电压减小，而R4两端电压U4增大，则R2两端电压减小，而且R4两端电压的增大量△U4比R2两端电压的减小量△U2小，故D正确。

故选：ABD。

9．解：CD、线框进入磁场过程，即在0﹣时间内，线框切割磁感线的有效长度L均匀减小，感应电动势E＝BLv均匀减小，设线框电阻为R，感应电流I＝均匀减小，由右手定则可知电流由c流向d；在﹣时间内，线框切割磁感线的有效长度L均匀减小，感应电动势E＝BLv均匀减小，感应电流I＝均匀减小，由右手定则可知电流由d流向c，故C正确，D错误；

AB、0﹣时间内，电流由c流向d，Ucd＞0，Ucd＝IRcd，由于I均匀减小，则Ucd均匀减小；在﹣时间内，cd边切割磁感线相当于电源，电流由d流向c，则Ucd＞0，Ucd是路端电压，Ucd＝IR外＝IRcbad，I均匀减小，Ucd均匀减小，故A正确，B错误。

故选：AC。

10．解：AB、金属棒的速度减为零时，流过金属棒截面的电荷量为q＝＝＝，

流过棒的电荷为＝时，棒发生的位移为x1＝，

设当流过棒的电荷量为时，即当棒发生位移为时，金属棒的速度为v，对金属棒，由动量定理得：

整个过程：﹣BLt＝0﹣mv0，

当流过棒的电荷量为时：﹣BLt1＝mv﹣mv0，

其中：t＝q，t1＝

解得：v＝v0，v0＝，故A错误，B正确；

CD、设整个过程回路产生的热量为Q，棒的速度减为零的过程中，由能量守恒定律得：＝Q，

定值电阻R释放的热量为QR＝Q，

解得：QR＝BqLv0，故C正确，D错误。

故选：BC。

三、非选择题：本题共5小题，共57分。

11．解：（1）醉驾时酒精浓度达到80mg/m3，根据图乙可知醉驾时R2的阻值小于等于30Ω；

（2）酒精气体浓度为0时R2的阻值为R2＝60Ω，根据闭合电路的欧姆定律可得电路的电流为：

I＝＝A＝0.04A

此时电压表的读数为U＝IR1＝0.04×60V＝2.40V，

所以按图甲所示电路图把电压表改装成酒精浓度表，则酒精气体浓度为0的刻度线应刻在电压刻度线为2.40V处；

刚好醉驾时R2的阻值为R′2＝30Ω，根据闭合电路的欧姆定律可得电路的电流为：

I′＝＝A＝0.053A

此时电压表的读数为U＝I′R1＝0.053×60V＝3.20V，

所以刚好醉驾时应刻在电压刻度线为3.20V处。

故答案为：（1）30；（2）2.40；（3）3.20。

12．解：（1）设截去的绳长为△l，总的绳长为l，小球的直径为d；

将细绳截去一段前构成的单摆的周期为T1＝，将细绳截去一段后构成的单摆的周期为T2＝，

根据单摆的周期公式可得：T＝2π

解得：T12＝①

T22＝②

①②联立可得：T12﹣T22＝

解得重力加速度为：g＝；

要测量重力加速度还需要测量的物理量是截去的细绳长度△l，故C正确、ABD错误；

（2）将T1和T2代入g＝可得：g＝；

（3）根据①式可得细绳的长度l＝。

故答案为：（1）C；（2）；（3）。

13．解：（1）交流电的最大值：em＝NBSω＝100××0.2×10π＝40V

线圈转30°时感应电动势的瞬时值：

e＝emsin30°＝40V＝20V

（2）根据正弦交流电最大值与有效值的关系，可知变压器原线圈输入电压为U1：

U1＝V＝40V；

变压器副线圈输入电压为U2：

变压器的输入功率P：P＝

 得：P＝800W

副线圈的电流为I2：I2＝

电流表的示数为I1：

  得：I1＝20A

答：（1）线圈转到与磁场垂直时开始计时，从计时开始线圈转过30°时感应电动势的瞬时值e等于20V；

（2）若＝，变压器的输入功率为800W以及电流表的示数为20A。

14．解：（1）简谐运动的角速度为：

位移x与运动时间t的函数表达式：x＝Asin（t+π）或x＝Asin（t﹣π）

（2）小球在最低点的速度最大记为vm，

从最高点运动到最低点，由机械能守恒定律得：

mgL（1﹣cosθ）＝

解得小球运动过程中的最大速度为：vm＝2sin

当θ趋近于0时，sin≈，

解得：vm＝A

（3）摆动到最低点时拉力最大，最大拉力为Tmax，

由牛顿第二定律得：Tmax﹣mg＝m

解得：Tmax＝mg（1+）

答：（1）小球做简谐运动的位移x与运动时间t的函数表达式为x＝Asin（t+π）或x＝Asin（t﹣π）；

（2）小球运动过程中的最大速度为A；

（3）小球运动过程中轻绳的最大拉力为为mg（1+）。

15．解：（1）从释放金属棒到金属棒到达MN过程金属棒做自由落体运动，

设金属棒运动到MN处的时间为t1，有h＝

由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E1＝＝k×πa2＝kπa2，

由闭合电路的欧姆定律可知，通过电阻R的电流I1＝

电阻R产生的焦耳热QR＝I2Rt1

解得：QR＝

（2）金属棒进入磁场前做自由落体运动，金属棒进入磁场时的速度v＝

金属棒切割磁感线产生的感应电动势：E2＝B0dv＝B0d

由闭合电路的欧姆定律可知，感应电流：I＝＝

金属棒受到的安培力：F安培＝B0Id

金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得：

B0Id＝mg

解得：m＝+

（3）金属棒受到的安培力F安培＝B0Id，

金属棒做匀速直线运动，由平衡条件得：B0Id＝mg

金属棒做匀速直线运动，金属棒克服安培力做功转化为电能，

金属棒产生的电功率：P＝F安培v＝B0Idv＝mgv

解得：P＝+

答：（1）从金属棒释放到刚好到达MN的过程中，电阻R产生的焦耳热是；

（2）金属棒的质量是+；

（3）金属棒越过MN后，金属棒产生电功率是+。