2022年遼寧省本溪市四平鄉(xiāng)中學(xué)高二物理下學(xué)期期末試卷含解析

2022年遼寧省本溪市四平鄉(xiāng)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(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.如圖所示，物體A靜止在斜面B上，下列說(shuō)法正確的是()A.斜面B對(duì)物塊A的彈力方向是豎直向上的B.物塊A對(duì)斜面B的彈力方向是豎直向下的C.斜面B對(duì)物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的D.物塊A對(duì)斜面B的彈力方向跟物塊A恢復(fù)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(jié)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(dòng)的趨勢(shì)，所以斜面對(duì)物體有靜摩擦力，所以物體受重力和斜面對(duì)物體的支持力、靜摩擦力三個(gè)力作用.A、C、斜面B對(duì)物塊A的彈力方向是垂直斜面向上的，故A錯(cuò)誤，C正確；B、D、彈力的方向垂直接觸面，指向恢復(fù)形變的方向，物塊A對(duì)斜面B的彈力方向跟物塊A恢復(fù)形變的方向是相同的，故B、D錯(cuò)誤；故選C.【點(diǎn)睛】分析受力情況一般按重力、彈力和摩擦力的順序進(jìn)行，只分析物體實(shí)際受到的力，不分析合力和分力．要防止漏力，對(duì)于每個(gè)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(shuō)法中正確的是()A．從關(guān)系式U＝IR可知，導(dǎo)體兩端的電壓U由通過(guò)它的電流I和它的電阻R共同決定B．從關(guān)系式R＝U/I可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C．從關(guān)系式I＝U/R可知，導(dǎo)體中電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比D．從關(guān)系式R＝U/I可知，對(duì)一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，溫度不變時(shí)，所加的電壓跟通過(guò)導(dǎo)體的電流的比值是一定值參考答案：CD解：A、由可知，U=IR，對(duì)于一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，如果通過(guò)的電流越大，則導(dǎo)體兩端的電壓也越大，但是，不能說(shuō)導(dǎo)體兩端的電壓U由通過(guò)它的電流I和它的電阻R共同決定．故A錯(cuò)誤；B、關(guān)系式是定義式，導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積決定，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C、由可知，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比，故C正確；D、導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積決定，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)，導(dǎo)體電阻在數(shù)值上等于它兩端的電壓與通過(guò)它的電流之比，由可知，對(duì)于一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，所加的電壓跟通過(guò)的電流的比值是一確定值，故D正確；故選：CD．3.下列關(guān)于電磁波的敘述，正確的是A．電磁場(chǎng)理論是由麥克斯韋提出的B．電磁場(chǎng)由發(fā)生的區(qū)域向遠(yuǎn)處傳播就是電磁波C．赫茲利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(nèi)存在著正交或平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)E和勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，有一個(gè)帶正電的小球(電荷量為＋q，質(zhì)量為m)從電磁復(fù)合場(chǎng)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(guò)的電磁復(fù)合場(chǎng)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(guò)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域．從BC邊進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到A點(diǎn)離開(kāi)磁場(chǎng)區(qū)止的過(guò)程中，線框內(nèi)感應(yīng)電流的情況（以逆時(shí)針?lè)较驗(yàn)殡娏鞯恼较颍┦侨鐖D所示中的（）參考答案：解：根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件可知，線框進(jìn)入或離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，穿過(guò)線框的磁通量發(fā)生變化，線框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故C錯(cuò)誤；感應(yīng)電流I==，線框進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度L減小，感應(yīng)電流逐漸減?。痪€框離開(kāi)磁場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體棒切割磁感線的有效長(zhǎng)度L減小，感應(yīng)電流逐漸減?。还蔄正確，BD錯(cuò)誤；故選A．二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特首先發(fā)現(xiàn)了通電導(dǎo)線周圍存在_____________。在國(guó)際單位中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是_____________。參考答案：磁場(chǎng)

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(gè)電阻兩端加上4V的電壓，則在20s內(nèi)通過(guò)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(cè)定磁感應(yīng)強(qiáng)度B。在天平的右端掛有一矩形線圈，設(shè)其匝數(shù)為5匝，底邊cd長(zhǎng)20cm，放在待測(cè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，使線圈平面與磁場(chǎng)垂直。設(shè)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)線圈中通入如圖方向的電流I=100mA時(shí)，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(zhì)量m=8.2g砝碼天平才能平衡。則cd邊所受的安培力大小為_(kāi)_4.02×10-2N，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為_(kāi)_0.402__T．參考答案：9.（4分）一臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，矩形線框長(zhǎng)L1、寬L2，共N匝，磁感強(qiáng)度為B，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，線框平面從通過(guò)中性面開(kāi)始計(jì)時(shí)，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)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(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T，方向?yàn)閤軸正方向，通過(guò)線圈的磁通量為_(kāi)________Wb。在線圈由圖示位置繞z軸向下轉(zhuǎn)過(guò)60°的過(guò)程中，通過(guò)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(gè)彈簧振子A和B的振動(dòng)圖像，已知兩個(gè)振子質(zhì)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(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，x軸的下方有沿-y方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)大小為E。有一質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子（不計(jì)重力），從y軸上的M點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）靜止釋放，最后恰好沿y的負(fù)方向進(jìn)入放在N（a,0）點(diǎn)的粒子收集器中，由上述條件可以判定該粒子帶

電荷，磁場(chǎng)的方向?yàn)?/p>

，M點(diǎn)的縱坐標(biāo)是

。參考答案：負(fù)

向里

n=1、2、313.將一個(gè)電荷量為q的試探電荷放入電場(chǎng)中某處，受到的電場(chǎng)力為F，則該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度為

，若在該位置放一個(gè)電荷量為q/2的試探電荷，則該電荷所受電場(chǎng)力為

，沿著電場(chǎng)線方向電勢(shì)逐漸

（選填“升高”或“降低”）參考答案：三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.（3分）密立根油滴實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)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(shí)驗(yàn)的原理示意圖，設(shè)小油滴質(zhì)量為m，調(diào)節(jié)兩板間電勢(shì)差為U，當(dāng)小油滴懸浮不動(dòng)時(shí)，測(cè)出兩板間距離為d?？汕蟪鲂∮偷蔚碾姾闪縬=_______。

參考答案：15.關(guān)于“用DIS描繪電場(chǎng)等勢(shì)線”的實(shí)驗(yàn)（1）下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的敘述①本實(shí)驗(yàn)是用電流場(chǎng)來(lái)模擬靜電場(chǎng)進(jìn)行操作的②在木板上依次鋪放白紙、導(dǎo)電紙和復(fù)寫紙③實(shí)驗(yàn)中圓柱形電極與導(dǎo)電紙應(yīng)有良好的接觸④放置導(dǎo)電紙時(shí)有導(dǎo)電物質(zhì)的一面向下上述中錯(cuò)誤的有（寫序號(hào)）（2）如圖為實(shí)驗(yàn)的示意圖，在a、b、c、d、e五個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)中，電勢(shì)最低的點(diǎn)是點(diǎn)。若將電壓傳感器的兩個(gè)探針?lè)謩e接觸圖中的b、f兩點(diǎn)（b、f連線和A、B連線垂直），顯示出b、f兩點(diǎn)的電勢(shì)差大于零，則傳感器的“+”接線柱接在點(diǎn)；此時(shí)若要采集到電勢(shì)差為零，則應(yīng)將接f的探針（填“向左”或“向右”）移動(dòng)。參考答案：（1）2、4

（2）e

b

向左四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)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(dǎo)軌，它們與水平地面的夾角均為=370，在M、P兩點(diǎn)間連接一個(gè)電源，電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)阻r=0.1，一質(zhì)量為m=1kg的導(dǎo)體棒ab橫放在兩導(dǎo)軌上，其電阻R=0.9，導(dǎo)軌及連接電源的導(dǎo)線電阻不計(jì)，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)為=0.1，整個(gè)裝置處在垂直水平面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，求要使導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上，磁感應(yīng)強(qiáng)度的最大值和最小值各是多少？（，，結(jié)論可以用分?jǐn)?shù)表示）參考答案：17.在高h(yuǎn)=1.25m的光滑水平桌面上，靜止放著一個(gè)質(zhì)量為M=0.98kg的木塊，一質(zhì)量m=20g子彈以水平速度v0射入木塊，但沒(méi)有射出木塊，木塊的落點(diǎn)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(shí)間？2）子彈和木塊離開(kāi)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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)），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(jì)。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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，另一方面因受地球引力和磁場(chǎng)的共同作用會(huì)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(guò)計(jì)算說(shuō)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(chǎng)和磁場(chǎng)都可視為勻強(qiáng)場(chǎng).在該區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)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(chǎng)方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標(biāo)系中的三個(gè)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(kāi)始時(shí)刻，附加給粒子一沿y軸正方向大小為v0的速度，同時(shí)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(gè)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(duì)質(zhì)子取正號(hào)，對(duì)電子取負(fù)號(hào)），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(duì)不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度分量．沿y軸的速度．對(duì)帶正電的粒子，速度的方向沿y軸的負(fù)方向，對(duì)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(dòng)．由（3）式可知，的大小是恒定的，與粒子的初速度無(wú)關(guān)，且對(duì)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(dòng)，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(dòng)的速度方向是隨時(shí)間變化的，在圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)的平均速度等于0．由此可見(jiàn)，等離子層內(nèi)電子和質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)雖然相當(dāng)復(fù)雜，但每個(gè)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(duì)電子，方向向西，對(duì)質(zhì)子，方向向東．電子、質(zhì)子這種運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的速度稱為漂移速度．漂移運(yùn)動(dòng)是粒子的定向運(yùn)動(dòng)，電子、質(zhì)子的定向運(yùn)動(dòng)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(hào)，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(dòng)，運(yùn)動(dòng)的速率由（4）式給出，它與粒子的初速度有關(guān)．對(duì)初速度方向指向地心的粒子，圓周運(yùn)動(dòng)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(jì)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(chǎng)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(dòng)，不會(huì)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(chǎng)和磁場(chǎng)都可視為勻強(qiáng)場(chǎng).在該區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)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(chǎng)方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標(biāo)系中的三個(gè)分量分別為ux、uy和uz.若以、、表示粒子在任意時(shí)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(dòng)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(jiàn)，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(dòng)．若以R表示圓周的半徑，則有

（11）在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，V的大小是不變的，任何時(shí)刻V的值也就是時(shí)刻V的值，由（7）式和已知條件在時(shí)刻有故有

（12）以上討論表明，粒子的運(yùn)動(dòng)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(duì)不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)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(dòng)的同時(shí)，又以速度沿y軸運(yùn)動(dòng)．、是圓周運(yùn)動(dòng)速度的x分量和y分量．圓周運(yùn)動(dòng)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(dòng)的速度方向是隨時(shí)間變化的，在圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)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(wú)關(guān)，同種粒子相同，但對(duì)帶正電的粒子，其方向沿y軸的負(fù)方向，對(duì)帶負(fù)電的粒子，其方