2022-2023學(xué)年四川省成都市都江堰石羊鎮(zhèn)中學(xué)高二物理下學(xué)期期末試卷含解析

2022-2023學(xué)年四川省成都市都江堰石羊鎮(zhèn)中學(xué)高二物理下學(xué)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(xiàng)符合題意15.如圖所示，繩長為，小球質(zhì)量為m，小車質(zhì)量為M，將m拉至水平右端后放手，則(水平面光滑)

（

）A．系統(tǒng)的動量守恒B．水平方向任意時刻m與M的動量等大反向

C．m不能向左擺到原高度D．M向右移動的最大距離為參考答案：2.關(guān)于速度和加速度的關(guān)系，下列說法中正確的是A．物體加速度的方向?yàn)樨?fù)方向時，則速度一定變小B．物體的速度變化越快，則加速度就越大C．物體加速度的方向保持不變，則速度方向也保持不變D．物體加速度的大小不斷變小，則速度大小也不斷變小參考答案：B3.（多選題）如圖所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動圖象，下列說法中正確的是（）A．甲、乙兩單擺的擺長相等B．甲擺的振幅比乙擺大C．甲擺的機(jī)械能比乙擺大D．在t=0.5s時有正向最大加速度的是乙擺E．由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葏⒖即鸢福篈BD【考點(diǎn)】單擺周期公式．【分析】由圖讀出兩單擺的周期，由單擺的周期公式分析擺長關(guān)系；由位移的最大值讀出振幅；由于兩擺的質(zhì)量未知，無法比較機(jī)械能的大??；根據(jù)加速度與位移方向相反，確定加速度的方向．【解答】解：A、由圖看出，兩單擺的周期相同，同一地點(diǎn)g相同，由單擺的周期公式T=2π得知，甲、乙兩單擺的擺長L相等．故A正確．B、甲擺的振幅為10cm，乙擺的振幅為7cm，則甲擺的振幅比乙擺大．故B正確．C、盡管甲擺的振幅比乙擺大，兩擺的擺長也相等，但由于兩擺的質(zhì)量未知，無法比較機(jī)械能的大?。蔆錯誤．D、在t=0.5s時，甲擺經(jīng)過平衡位置，振動的加速度為零，而乙擺的位移為負(fù)的最大，則乙擺具有正向最大加速度．故D正確．E、由單擺的周期公式T=2π得，由于單擺的擺長不知道，所以不能求得重力加速度．故E錯誤故選：ABD．4.下列說法中正確的是()A.溫度低的物體內(nèi)能小B.溫度低的物體分子運(yùn)動的平均速率小C.做加速運(yùn)動的物體，由于速度越來越大，因此物體分子的平均動能越來越大D.溫度低的銅塊與溫度高的鐵塊相比，分子平均動能小參考答案：D5.如圖所示，線圈ABCD在勻強(qiáng)磁場中，沿導(dǎo)線框架向右勻速運(yùn)動，除電阻R以外，其余電阻不計，則：A．因穿過ABCD的磁通量不變，所以AB和CD中無感應(yīng)電流B．因穿過回路EFGH的磁通量變化，所以AB和CD中有感應(yīng)電流C．磁場方向改變，則AB和CD中無感應(yīng)電流D．磁場方向改變?yōu)榕c線圈平面平行，則AB和CD中有感應(yīng)電流參考答案：B

二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.原子核放出一個α粒子(He)后，核的電荷數(shù)將____．(選填“增加”或“減少”)____(填數(shù)字)．原子核放出一個β粒子(e)后，核的電荷數(shù)將______(選填“增加”或“減少”)______(填數(shù)字)．參考答案：減少，2；增加；17.（4分）一只平行板電容器的電容為100μF，兩板間電壓為6V，則該電容器所帶的電荷量Q=________。參考答案：C8.（4分）固定的帶同種電荷的兩個點(diǎn)電荷A和B，相距8mm，今將第三個點(diǎn)電荷C放在A、B之間的連線上與A相距2mm處，則C恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，那么A、B的電荷量之比為。參考答案：1：99.（6分）如圖所示是一個雙量程電壓表，量程分別為10V和100V，表頭是一個內(nèi)阻為

=500，滿偏電流為lmA的毫安表則所串聯(lián)的電阻=

，=

。

參考答案：9500，（3分）90000（3分）10.如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，波傳到x=1m的P點(diǎn)時，P點(diǎn)開始向下振動，此時為計時起點(diǎn)，已知在t=0.4s時PM間第一次形成圖示波形，此時x=4m的M點(diǎn)正好在波谷。當(dāng)M點(diǎn)開始振動時，P點(diǎn)正好在______，這列波的傳播速度是______。參考答案：

(1).波峰

(2).10m/s由題意，簡諧橫波沿x軸正向傳播，在時PM間第一次形成圖示波形，由于P振動時間是半個周期的整數(shù)倍，則知時間內(nèi)振動傳播了一個波長，故波的周期為根據(jù)圖像可知PM之間距離為，根據(jù)波形可知，當(dāng)M點(diǎn)開始振動時，由波形可知，P點(diǎn)在波峰，由圖知，波長，則波速。11.在研究彈簧的形變與外力的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，將彈簧水平放置測出其自然長度，然后豎直懸掛讓其自然下垂，在其下端豎直向下施加外力F，實(shí)驗(yàn)過程是在彈簧的彈性限度內(nèi)進(jìn)行的．用記錄的外力F與彈簧的形變量x作出的F－x圖線如圖所示，由圖可知彈簧的勁度系數(shù)為

．圖線不過原點(diǎn)的原因是由于

。參考答案：200

自身重力12.在如圖下所示的電路中，電流表、電壓表的讀數(shù)如圖所示，則通過R的電流是____A，加在電阻R兩端的電壓是______V。

參考答案：2.40

；

12.0

13.（填空）如圖4，為用直流電源給蓄電池充電的電路。若蓄電池的內(nèi)阻為r，電流表和電壓表的示數(shù)分別為I和U，則輸入蓄電池的功率為______，蓄電池的發(fā)熱功率為______，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的功率為______。參考答案：IU；I2r；IU-I2r三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，其中某一次測量結(jié)果如圖所示，其讀數(shù)應(yīng)為________mm。參考答案：0.398mm

15.(1).研究小車的勻變速運(yùn)動，記錄紙帶如圖所示，圖中兩計數(shù)點(diǎn)間有四個點(diǎn)未畫出。已知打點(diǎn)計時器所用電源的頻率為50Hz，則小車運(yùn)動的加速度a=

m/s2，打P點(diǎn)時小車運(yùn)動的速度v=

m/s。(2)打點(diǎn)計時器原來工作電壓的頻率是50Hz，如果用它來測定勻變速直線運(yùn)動的加速度時，實(shí)驗(yàn)者不知工作電壓的頻率變?yōu)?0Hz，這樣計算出的加速度值與真實(shí)值相比是______（填“偏大”“不變”或“偏小”）．參考答案：(1)0.8

0.25

(2)偏小四、計算題：本題共3小題，共計47分16.曉明站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，當(dāng)球某次運(yùn)動到最低點(diǎn)時，繩突然斷掉。球飛離水平距離d后落地，如題24圖所示，已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長為，重力加速度為g忽略手的運(yùn)動半徑和空氣阻力。（1）求繩斷時球的速度大小v1，和球落地時的速度大小v2（2）

問繩能承受的最大拉力多大？（3）

改變繩長，使球重復(fù)上述運(yùn)動。若繩仍在球運(yùn)動到最低點(diǎn)時斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長應(yīng)為多少？最大水平距離為多少？參考答案：解：（1）v1=v2=(2)T=mg(3)當(dāng)l＝時，x有極大值xmax＝d試題分析：(1)設(shè)繩斷后球飛行時間為t，由平拋運(yùn)動規(guī)律，有：，所以。根據(jù)機(jī)械能守恒定律則：，所以(2)設(shè)繩能承受的最大拉力大小為F，這也是球受到繩的最大拉力大?。蜃鰣A周運(yùn)動的半徑為，根據(jù)圓周運(yùn)動向心力公式，解得。(3)設(shè)繩長為l，繩斷時球的速度大小為v3，繩承受的最大拉力不變，有得繩斷后球做平拋運(yùn)動，豎直位移為,水平位移為x，時間為，有得，根據(jù)一元二次方程的特點(diǎn)，當(dāng)時，x有極大值，考點(diǎn)：圓周運(yùn)動、機(jī)械能守恒定律、平拋運(yùn)動17.如圖所示，質(zhì)量為m，電荷量為e的粒子從A點(diǎn)以v0的速度沿垂直電場線方向的直線AO方向射入勻強(qiáng)電場，由B點(diǎn)飛出電場是速度方向與AO方向成45°，已知AO的水平距離為d。（不計重力）求：（1）從A點(diǎn)到B點(diǎn)用的時間（2）勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大?。?）AB兩點(diǎn)間電勢差參考答案：粒子在水平方向做勻速直線運(yùn)動，豎直方向做勻加速直線運(yùn)動（1）粒子從A到B的時間t=d/v0

(2)，得E=mv02/ed(3)粒子從A到B過程中，根據(jù)動能定理得，其中，得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(yīng)強(qiáng)度的大小，方向沿經(jīng)線向北。赤道上空的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與成反比（r為考察點(diǎn)到地心的距離），方向與赤道附近的磁場方向平行。假設(shè)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(zhì)子和電子的等離子層（層內(nèi)磁場可視為勻強(qiáng)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(zhì)量，質(zhì)子的質(zhì)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(zhì)子一方面作無規(guī)則運(yùn)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(nèi)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(shè)想等離子層中所有電子和質(zhì)子，它們初速度的方向都指向地心，電子初速度的大小，質(zhì)子初速度的大小。試通過計算說明這些電子和質(zhì)子都不可能到到達(dá)地球表面。參考答案：解法一：1.由于等離子層的厚度遠(yuǎn)小于地球的半徑，故在所考察的等離子區(qū)域內(nèi)的引力場和磁場都可視為勻強(qiáng)場.在該區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

（1）引力加速度

（2）考察等離子層中的某一質(zhì)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(biāo)原點(diǎn)O，作一直角坐標(biāo)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(biāo)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(shè)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(fù)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(zhì)子取正號，對電子取負(fù)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(yùn)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(fù)方向，對帶負(fù)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(yùn)動．由（3）式可知，的大小是恒定的，與粒子的初速度無關(guān)，且對同種的粒子相同．在平面內(nèi)的速度．與這速度聯(lián)系的洛倫茲力使粒子在平面內(nèi)作速率為的勻速率圓周運(yùn)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(zhì)量有關(guān)，而且與粒子的初速度的x分量和y分量有關(guān)．圓周運(yùn)動的速度方向是隨時間變化的，在圓周運(yùn)動的一個周期內(nèi)的平均速度等于0．由此可見，等離子層內(nèi)電子和質(zhì)子的運(yùn)動雖然相當(dāng)復(fù)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(zhì)子，方向向東．電子、質(zhì)子這種運(yùn)動稱為漂移運(yùn)動，對應(yīng)的速度稱為漂移速度．漂移運(yùn)動是粒子的定向運(yùn)動，電子、質(zhì)子的定向運(yùn)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(guān)數(shù)據(jù)可得電子和質(zhì)子的漂移速度分別為

（6）

（7）由于電子、質(zhì)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(guān)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(nèi)作圓周運(yùn)動，運(yùn)動的速率由（4）式給出，它與粒子的初速度有關(guān)．對初速度方向指向地心的粒子，圓周運(yùn)動的速率為

（10）由（1）、（2）、（3）、（5）、（10）各式并代入題給的有關(guān)數(shù)據(jù)可得電子、質(zhì)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(zhì)子在地球半徑方向的最大下降距離分別為和，都遠(yuǎn)小于等離子層的厚度，所考察的電子和質(zhì)子仍在等離子層內(nèi)運(yùn)動，不會落到地面上.解法二：1.由于等離子層的厚度遠(yuǎn)小于地球半徑，故在所考察等離子區(qū)域內(nèi)的引力場和磁場都可視為勻強(qiáng)場.在該區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度

（1）引力加速度

（2）考察等離子層中的某一質(zhì)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(biāo)原點(diǎn)O，作一直角坐標(biāo)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(biāo)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(yùn)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(nèi)作速率為的勻速圓周運(yùn)動．若以R表示圓周的半徑，則有

（11）在勻速圓周運(yùn)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(yùn)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(yùn)動的速度分量．根據(jù)（7）式可得，，表明粒子在平面內(nèi)以速率作圓周運(yùn)動的同時，又以速度沿y軸運(yùn)動．、是圓周運(yùn)動速度的x分量和y分量．圓周運(yùn)動的軌道半徑不僅與粒子的質(zhì)量有關(guān)，而且與粒子的初速度的x分量和y分量有關(guān)．圓周運(yùn)動的速度方向是隨時間變化的，在圓周運(yùn)動的一個周期內(nèi)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(guān)，同種粒子相同，但對帶正電的粒子，其方向沿y軸的負(fù)方向，對帶負(fù)電的粒子，其方向沿y軸的正方向．由此可見，等離子層內(nèi)電子和質(zhì)子