2022年遼寧省本溪市四平鄉(xiāng)中學高二物理下學期期末試卷含解析

2022年遼寧省本溪市四平鄉(xiāng)中學高二物理下學期期末試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.如圖所示，物體A靜止在斜面B上，下列說法正確的是()A.斜面B對物塊A的彈力方向是豎直向上的B.物塊A對斜面B的彈力方向是豎直向下的C.斜面B對物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的D.物塊A對斜面B的彈力方向跟物塊A恢復形變的方向是相反的參考答案：C【分析】按重力、彈力和摩擦力的順序分析物體的受力情況．可結合彈力、摩擦力概念、產(chǎn)生的條件分析是否受到摩擦力即方向判斷．【詳解】放在斜面上的物體必定受到重力、斜面的支持力，物體有沿向下滑動的趨勢，所以斜面對物體有靜摩擦力，所以物體受重力和斜面對物體的支持力、靜摩擦力三個力作用.A、C、斜面B對物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的，故A錯誤，C正確；B、D、彈力的方向垂直接觸面，指向恢復形變的方向，物塊A對斜面B的彈力方向跟物塊A恢復形變的方向是相同的，故B、D錯誤；故選C.【點睛】分析受力情況一般按重力、彈力和摩擦力的順序進行，只分析物體實際受到的力，不分析合力和分力．要防止漏力，對于每個接觸面都要分析是否有彈力和摩擦力．2.（多選）根據(jù)歐姆定律，下列說法中正確的是()A．從關系式U＝IR可知，導體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定B．從關系式R＝U/I可知，導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比C．從關系式I＝U/R可知，導體中電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比D．從關系式R＝U/I可知，對一個確定的導體來說，溫度不變時，所加的電壓跟通過導體的電流的比值是一定值參考答案：CD解：A、由可知，U=IR，對于一個確定的導體來說，如果通過的電流越大，則導體兩端的電壓也越大，但是，不能說導體兩端的電壓U由通過它的電流I和它的電阻R共同決定．故A錯誤；B、關系式是定義式，導體電阻由導體材料、長度、橫截面積決定，與導體兩端的電壓和通過導體的電流無關，故B錯誤；C、由可知，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比，故C正確；D、導體電阻由導體材料、長度、橫截面積決定，與導體兩端的電壓和通過導體的電流無關，導體電阻在數(shù)值上等于它兩端的電壓與通過它的電流之比，由可知，對于一個確定的導體來說，所加的電壓跟通過的電流的比值是一確定值，故D正確；故選：CD．3.下列關于電磁波的敘述，正確的是A．電磁場理論是由麥克斯韋提出的B．電磁場由發(fā)生的區(qū)域向遠處傳播就是電磁波C．赫茲利用實驗驗證了電磁波的存在D．電磁波在真空中的傳播速度最大參考答案：ABCD4.如圖所示，兩虛線之間的空間內存在著正交或平行的勻強電場E和勻強磁場B，有一個帶正電的小球(電荷量為＋q，質量為m)從電磁復合場上方的某一高度處自由落下，那么，帶電小球可能沿直線通過的電磁復合場是參考答案：CD5.（單選）如圖所示，一閉合直角三角形線框以速度v勻速穿過勻強磁場區(qū)域．從BC邊進入磁場區(qū)開始計時，到A點離開磁場區(qū)止的過程中，線框內感應電流的情況（以逆時針方向為電流的正方向）是如圖所示中的（）參考答案：解：根據(jù)感應電流產(chǎn)生的條件可知，線框進入或離開磁場時，穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中有感應電流產(chǎn)生，當線框完全進入磁場時，磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生，故C錯誤；感應電流I==，線框進入磁場時，導體棒切割磁感線的有效長度L減小，感應電流逐漸減??；線框離開磁場時，導體棒切割磁感線的有效長度L減小，感應電流逐漸減??；故A正確，BD錯誤；故選A．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.丹麥物理學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)了通電導線周圍存在_____________。在國際單位中，磁感應強度的單位是_____________。參考答案：磁場

特斯拉7.如圖所示，是某電阻的I-U圖線．由圖可知，該電阻的阻值為

Ω．如果在這個電阻兩端加上4V的電壓，則在20s內通過電阻橫截面的電荷量為

C．參考答案：4

208.右圖為“電流天平”示意圖，它可用于測定磁感應強度B。在天平的右端掛有一矩形線圈，設其匝數(shù)為5匝，底邊cd長20cm，放在待測勻強磁場中，使線圈平面與磁場垂直。設磁場方向垂直于紙面向里，當線圈中通入如圖方向的電流I=100mA時，兩盤均不放砝碼，天平平衡。若保持電流大小不變，使電流方向反向，則要在天平左盤加質量m=8.2g砝碼天平才能平衡。則cd邊所受的安培力大小為__4.02×10-2N，磁感應強度B的大小為__0.402__T．參考答案：9.（4分）一臺交流發(fā)電機，矩形線框長L1、寬L2，共N匝，磁感強度為B，轉動角速度，線框平面從通過中性面開始計時，則感應電動勢的表達式為e＝

、有效值為：

。參考答案：，10.如圖所示，線圈ABCO面積為0.4m2，勻強磁場的磁感應強度B=0.1T，方向為x軸正方向，通過線圈的磁通量為_________Wb。在線圈由圖示位置繞z軸向下轉過60°的過程中，通過線圈的磁通量改變了_________Wb。(可以用根式表示)參考答案：0

或3.46×10-2

11.如圖所示為水平放置的兩個彈簧振子A和B的振動圖像，已知兩個振子質量之比為mA:mB=2:3，彈簧的勁度系數(shù)之比為kA:kB=3:2，則它們的周期之比TA：TB＝

；它們的最大加速度之比為aA:aB＝

.參考答案：12.如圖所示，在x軸上方有垂直紙面的勻強磁場，磁感應強度大小為B，x軸的下方有沿-y方向的勻強電場，場強大小為E。有一質量為m，帶電量為q的粒子（不計重力），從y軸上的M點（圖中未標出）靜止釋放，最后恰好沿y的負方向進入放在N（a,0）點的粒子收集器中，由上述條件可以判定該粒子帶

電荷，磁場的方向為

，M點的縱坐標是

。參考答案：負

向里

n=1、2、313.將一個電荷量為q的試探電荷放入電場中某處，受到的電場力為F，則該點的電場強度為

，若在該位置放一個電荷量為q/2的試探電荷，則該電荷所受電場力為

，沿著電場線方向電勢逐漸

（選填“升高”或“降低”）參考答案：三、實驗題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.（3分）密立根油滴實驗進一步證實了電子的存在，揭示了電荷的非連續(xù)性。如圖所示是密立根實驗的原理示意圖，設小油滴質量為m，調節(jié)兩板間電勢差為U，當小油滴懸浮不動時，測出兩板間距離為d?？汕蟪鲂∮偷蔚碾姾闪縬=_______。

參考答案：15.關于“用DIS描繪電場等勢線”的實驗（1）下列關于該實驗的敘述①本實驗是用電流場來模擬靜電場進行操作的②在木板上依次鋪放白紙、導電紙和復寫紙③實驗中圓柱形電極與導電紙應有良好的接觸④放置導電紙時有導電物質的一面向下上述中錯誤的有（寫序號）（2）如圖為實驗的示意圖，在a、b、c、d、e五個基準點中，電勢最低的點是點。若將電壓傳感器的兩個探針分別接觸圖中的b、f兩點（b、f連線和A、B連線垂直），顯示出b、f兩點的電勢差大于零，則傳感器的“+”接線柱接在點；此時若要采集到電勢差為零，則應將接f的探針（填“向左”或“向右”）移動。參考答案：（1）2、4

（2）e

b

向左四、計算題：本題共3小題，共計47分16.（10分）如圖所示，MN、PQ是兩根平行且間距L=0.5m的金屬導軌，它們與水平地面的夾角均為=370，在M、P兩點間連接一個電源，電動勢E=10V,內阻r=0.1，一質量為m=1kg的導體棒ab橫放在兩導軌上，其電阻R=0.9，導軌及連接電源的導線電阻不計，導體棒與金屬導軌的摩擦因數(shù)為=0.1，整個裝置處在垂直水平面向上的勻強磁場中，求要使導體棒靜止在導軌上，磁感應強度的最大值和最小值各是多少？（，，結論可以用分數(shù)表示）參考答案：17.在高h=1.25m的光滑水平桌面上，靜止放著一個質量為M=0.98kg的木塊，一質量m=20g子彈以水平速度v0射入木塊，但沒有射出木塊，木塊的落點距桌邊的水平位移s=4m。(取g=10m/s2)1）子彈和木塊在空中的飛行時間？2）子彈和木塊離開桌面的速度大小？3）求子彈射入木塊前的速度v0多大？參考答案：1）

2)3)

18.（25分）地球赤道表面附近處的重力加速度為，磁場的磁感應強度的大小，方向沿經(jīng)線向北。赤道上空的磁感應強度的大小與成反比（r為考察點到地心的距離），方向與赤道附近的磁場方向平行。假設在赤道上空離地心的距離（為地球半徑）處，存在厚度為10km的由等數(shù)量的質子和電子的等離子層（層內磁場可視為勻強磁場），每種粒子的數(shù)密度非常低，帶電粒子的相互作用可以忽略不計。已知電子的質量，質子的質量，電子電荷量為，地球的半徑。1.所考察的等離子層中的電子和質子一方面作無規(guī)則運動，另一方面因受地球引力和磁場的共同作用會形成位于赤道平面內的繞地心的環(huán)行電流，試求此環(huán)行電流的電流密度。2.現(xiàn)設想等離子層中所有電子和質子，它們初速度的方向都指向地心，電子初速度的大小，質子初速度的大小。試通過計算說明這些電子和質子都不可能到到達地球表面。參考答案：解法一：1.由于等離子層的厚度遠小于地球的半徑，故在所考察的等離子區(qū)域內的引力場和磁場都可視為勻強場.在該區(qū)域內磁場的磁感應強度

（1）引力加速度

（2）考察等離子層中的某一質量為m、電荷量為q、初速度為u的粒子，取粒子所在處為坐標原點O，作一直角坐標系Oxyz，Ox軸指向地球中心，Oz沿磁場方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標系中的三個分量分別為ux、uy和uz.因作用于粒子的引力沿x軸正方向，作用于粒子的洛倫茲力與z軸垂直，故粒子在z軸方向不受力作用，沿z軸的分速度保持不變.現(xiàn)設想在開始時刻，附加給粒子一沿y軸正方向大小為v0的速度，同時附加給粒子一沿y軸負方向大小為v0的速度，要求與其中一個v0相聯(lián)系的洛倫茲力正好與粒子所受的地球引力相平衡，即

得

（3）用v表示ux與沿y軸的速度的合速度（對質子取正號，對電子取負號），有

（4）這樣，所考察的粒子的速度可分為三部分：沿z軸的分速度．其大小和方向都保持不變，但對不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無規(guī)則運動的速度分量．沿y軸的速度．對帶正電的粒子，速度的方向沿y軸的負方向，對帶負電的粒子，速度的方向沿y軸的正方向．與這速度聯(lián)系的洛倫茲力正好和引力抵消，故粒子將以速率沿y軸運動．由（3）式可知，的大小是恒定的，與粒子的初速度無關，且對同種的粒子相同．在平面內的速度．與這速度聯(lián)系的洛倫茲力使粒子在平面內作速率為的勻速率圓周運動，若以R表示圓周的半徑，則有得

（5）由（4）、（5）式可知，軌道半徑不僅與粒子的質量有關，而且與粒子的初速度的x分量和y分量有關．圓周運動的速度方向是隨時間變化的，在圓周運動的一個周期內的平均速度等于0．由此可見，等離子層內電子和質子的運動雖然相當復雜，但每個粒子都具有由（3）式給出的速度，其方向垂直于粒子所在處的地球引力方向，對電子，方向向西，對質子，方向向東．電子、質子這種運動稱為漂移運動，對應的速度稱為漂移速度．漂移運動是粒子的定向運動，電子、質子的定向運動就形成了環(huán)繞地球中心的環(huán)形電流．由（3）式和（1）、（2）兩式以及有關數(shù)據(jù)可得電子和質子的漂移速度分別為

（6）

（7）由于電子、質子漂移速度的方向相反，電荷異號，它們產(chǎn)生的電流方向相同，均為沿緯度向東.根據(jù)電流密度的定義有

（8）代入有關數(shù)據(jù)得

（9）電流密度的方向沿緯度向東.2．上一小題的討論表明，粒子在平面內作圓周運動，運動的速率由（4）式給出，它與粒子的初速度有關．對初速度方向指向地心的粒子，圓周運動的速率為

（10）由（1）、（2）、（3）、（5）、（10）各式并代入題給的有關數(shù)據(jù)可得電子、質子的軌道半徑分別為

（11）

（12）以上的計算表明，雖然粒子具有沿引力方向的初速度，但由于粒子還受到磁場的作用，電子和質子在地球半徑方向的最大下降距離分別為和，都遠小于等離子層的厚度，所考察的電子和質子仍在等離子層內運動，不會落到地面上.解法二：1.由于等離子層的厚度遠小于地球半徑，故在所考察等離子區(qū)域內的引力場和磁場都可視為勻強場.在該區(qū)域內磁場的磁感應強度

（1）引力加速度

（2）考察等離子層中的某一質量為m，電荷量為q、初速度為u的粒子，取粒子所在處為坐標原點O，作一直角坐標系Oxyz，Ox軸指向地球中心，Oz沿磁場方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標系中的三個分量分別為ux、uy和uz.若以、、表示粒子在任意時刻t的速度在x方向、y方向和z方向的分速度，則帶電粒子在引力和洛倫茲力的共同作用下的運動方程為

（3）

（4）

（5）（5）式表明，所考察粒子的速度在z軸上的分量保持不變，即

（6）作變量代換，令

（7）

其中

（8）把（7）、（8）式代入（3）、（4）式得

（9）

（10）由（9）、(10)兩式可知，作用于粒子的力在x和y方向的分量分別為若用表示的方向與x軸的夾角，表示的方向與x軸的夾角，而，則有可見，表明的方向與的方向垂直，粒子將在的作用下在平面內作速率為的勻速圓周運動．若以R表示圓周的半徑，則有

（11）在勻速圓周運動中，V的大小是不變的，任何時刻V的值也就是時刻V的值，由（7）式和已知條件在時刻有故有

（12）以上討論表明，粒子的運動可分成三部分：根據(jù)（6）式，可知粒子沿z軸的分速度大小和方向都保持不變，但對不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無規(guī)則運動的速度分量．根據(jù)（7）式可得，，表明粒子在平面內以速率作圓周運動的同時，又以速度沿y軸運動．、是圓周運動速度的x分量和y分量．圓周運動的軌道半徑不僅與粒子的質量有關，而且與粒子的初速度的x分量和y分量有關．圓周運動的速度方向是隨時間變化的，在圓周運動的一個周期內的平均速度等于0．沿y軸的速度由（8）式給出，其大小是恒定的，與粒子的初速度無關，同種粒子相同，但對帶正電的粒子，其方向沿y軸的負方向，對帶負電的粒子，其方