四川省德阳市南华中学2021年高二物理上学期期末试题含解析

四川省德阳市南华中学2021年高二物理上学期期末试题含解析一、选择题：本题共5小题，每小题3分，共计15分．每小题只有一个选项符合题意1.（单选）一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻(t=0)其波形如图所示，a、b、c、d是四个质元，振幅为A。下列说法中正确的是（

）A．该时刻以后，质元a比质元b先到达平衡位置B．该时刻以后的周期内，质元a通过的路程为AC．该时刻以后的周期内，质元c通过的路程等于AD．该时刻以后的周期内，质元b通过的路程比质元c通过的路程大参考答案：D2.如图4所示两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同，方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为

（

）A、F2

B、F1-F2

C、F1+F2

D、2F1-F2参考答案：A3.如图7所示，两光滑硬杆OA、OB成角，在两杆上套上轻环P、Q，两环用轻绳相连，现用恒力F沿OB方向拉环Q，当两环稳定时，轻绳的拉力大小为

A．Fsin

B．

C．Fcos

D．

参考答案：A4.（多选）把一根通电的硬直导线ab放在磁场中，导线所在区域的磁感线呈弧线，如上图所示，导线可以在空中自由移动和转动，导线中的电流方向由a到b.以下说法正确的是：A．a端垂直纸面向外旋转，b端垂直纸面向内旋转，当导线转到跟纸面垂直后再向下平移B．a端垂直纸面向外旋转，b端垂直纸面向内旋转的同时向下平移C．要产生以上弧形磁感线的磁场源，虚线框内只可能是蹄形磁铁D．要产生以上弧形磁感线的磁场源，虚线框内可能是蹄形磁铁、条形磁铁、通电螺线管甚至是直线电流

参考答案：BD5.（多选题）如图所示，在一绝缘、粗糙且足够长的水平管道中有一带正电的小球，管道半径略大于球体半径，整个管道处于方向与管道垂直的水平匀强磁场中；现给环施以一个水平初速度v0，以后小球的速度随时间变化的图像可能正确的是

参考答案：ACD考点：牛顿第二定律；洛伦兹力【名师点睛】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及会根据物体受力的三种情况来判断物体的运动情况，然后决定运动图像的形状。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.第一个从理论上预言电磁波在真空中的传播速度的人是

，等于

m/s，第一个用试验证实了电磁波存在的科学是

。参考答案：麦克斯韦，3108m/s，赫兹7.红光在真空中的传播速度为c,波长为λ,当它从真空中射入折射率为n的介质中后,速度为

,波长为

.

参考答案：c/n,λ/n(每空2分)8.如图所示是使用光电管的原理图，当用某种可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过：（1）当变阻器的滑动端P向______滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会减小，当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为______________（已知电子电荷量为e，普朗克常量为h，可见光的频率为）。（2）如果保持变阻器的滑动端P的位置不变，也不改变入射光的频率，而增大入射光的强度，则光电子的最大初动能将______（填“增大”、“减小”或“不变”），通过电流表的电流将会________（填“增大”、“减小”或“不变”）。（3）如果将电源的正负极对调，将变阻器的滑动端P从A端逐渐向B端移动的过程中，通过电流表的电流先______________后____________（填“增大”、“减小”或“不变”）(电源电压足够大）参考答案：

(1).右

(2).hv-eU

(3).不变

(4).增大

(5).增大

(6).保持不变（1）电流表中的电流减小，则两极上的反向电压增大，所以滑动变阻器应向右滑动，因为反向电压为U时，电流表读数为零，根据动能定理得：光电子的最大初动能，根据光电效应方程可得，故（2）根据爱因斯坦光电效应方程，可知如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，但光电子的最大初动能不变，由于光照强度越大，光子数目多，那么通过电流表的电量增大，则电流表示数将增大．（3）对调后反向电压变为正向电压，光电子受到的电场力是动力，滑动变阻器从A到B过程中两极间的电压增大，使得更多的光电子到达另一极，即电流增大，因为光电子数目由限，所以当所有光电子都到达另一极时，随着电压的增大，光电流不再增大，故先增大后保持不变9.用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法。如所用电压表内阻为5000Ω，电流表内阻为0.5Ω。（1）当测量100Ω左右的电阻时,宜采用

电路；（2）现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、0.5A,则此电阻的真实值为

Ω。（结果保留三位有效数字）参考答案：（1）甲

（2）20.110.如图9所示，单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中，线框面积为S，电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度匀速转动，线框中感应电流的有效值I=

。线框从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量q=

。参考答案：

11.如图所示，粗细均匀的细U形管竖直放置，左右两侧管中各有一段水银柱长度如下图所示，水平管中封闭10cm长的空气，设大气压强为76cmHg，环境温度为，此时管中气体的压强等于_________cmHg，温度升到______，左侧水银柱刚好全部进入竖直管．参考答案：

(1).80

(2).294【详解】第一空.加热前封闭气体压强为：P1=P0+4cmHg=80cmHg。第二空.初态：体积为：V1=10S，温度为：T1=27+273K=300K，P1=80cmHg；末态：P2=P0+8cmHg=84cmHg、体积为：V2=（10+4+4）S=18S；由理想气体状态方程得：代入数据解得：T2=567K，即：。12.如图所示，两条电阻忽略不计的光滑平行金属导轨、置于匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，两导轨间的距离L=0.6m.电阻r=0.1金属杆MN在水平向右的拉力作用下沿两条导轨向右匀速滑动，速度=10m/s，产生的感应电动势为3V，电阻R=0.9.由此可知，磁场的磁感应强度B=______T，MN受到的水平拉力F=

N.参考答案：0.5T，0.9N13.某发电厂输出的功率为200kW，输出电压为11kV。若采用220kV的高压输电，那么，升压变压器(不计变压器能量损失)的原线圈和副线圈的匝数比为____；输电电流为______A。参考答案：三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.如图9所示是双缝干涉实验装置，使用波长为6.0×10－7m的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处(到双缝的距离相等)观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为4.0×10－7m的紫色光照射单缝时，问：(1)屏上P处将出现什么条纹？(2)屏上P1处将出现什么条纹？参考答案：(1)亮条纹(2)暗条纹15.关于电磁场的理论，下列说法正确的是（

）A．在电场周围一定产生磁场，磁场周围一定产生电场B．在变化的电场周围一定产生变化的磁场，变化的磁场周围一定产生变化的电场C．均匀变化的电场周围一定产生均匀变化的磁场D．周期性变化的电场周围一定产生周期性变化的磁场参考答案：B四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（18分）近代的材料生长和微加工技术，可制造出一种使电子的运动限制在半导体的一个平面内（二维）的微结构器件，且可做到电子在器件中像子弹一样飞行，不受杂质原子射散的影响，这种特点可望有新的应用价值。图l所示为四端十字形。二维电子气半导体，当电流从l端进人时，通过控制磁场的作用，可使电流从2，3或4端流出。对下面摸拟结构的研究，有助于理解电流在上述四端十字形导体中的流动。在图2中，a、b、c、d为四根半径都为R的圆柱体的横截面，彼此靠得很近，形成四个宽度极窄的狭缝1、2、3、4，在这些狭缝和四个圆柱所包围的空间（设为真空）存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面指向纸里。以B表示磁感应强度的大小。一个质量为m、电荷量为q的带正电的粒子，在纸面内以速度v0沿与a、b都相切的方向由缝1射人磁场内，设粒子与圆柱表面只发生一次碰撞，碰撞是弹性的，碰撞时间极短，且碰撞不改变粒子的电荷量，也不受摩擦力作用。试求B为何值时，该粒子能从缝2处且沿与b、c都相切的方向射出。

参考答案：解析：解法一在图中纸面内取Oxy坐标（如图），原点在狭缝l处，x轴过缝1和缝3。粒子从缝1进入磁场，在洛仑兹力作用下作圆周运动，圆轨道在原点与x轴相切，故其圆心必在y轴上．若以r表示此圆的半径，则圆方程为

x2+(y－r)2=r2

（1）根据题的要求和对称性可知，粒子在磁场中作圆周运动时应与d的柱面相碰于缝3、4间的圆弧中点处，碰撞处的坐标为

x=2R－Rsin450

（2）

y=R－Rcos450

（3）由（l）、（2）、（3）式得

r=3R

（4）由洛仑兹力和牛顿定律有

（5）由（4）、（5）式得

（6）评分标准：本题18分。（1）、（2）、（3）式各4分，（4）、（5）、（6）式各2分。解法二如图所示，A为a、b两圆圆心的连线与缝l的交点，F为c、d两圆圆心的连线与缝3的交点．从1缝中射人的粒子在磁场作用下与圆柱d的表面发生弹性碰撞后，反弹进人缝2，这个过程一定对连结b、d两圆圆心的直线OP对称，故直线OP与d圆的交点C必是碰度点。由于粒子在磁场中做圆运动过A点，因此这个轨道的圆心必在过A点并垂直于AF的直线AE上；同时这个轨道经过C点，所以轨道的圆心也一定在AC的垂直平分线DE上。这样AE与DE的交点E就是轨道的圆心，AE就是轨道的半径r。过C点作AF的垂线与AF交于H点，则 有

（1）由图可知

（2）

（3）

（4）

（5）由以上各式得

r=3R

（6）由洛仑兹力和牛顿定律有

（7）得到

（8）评分标准：本题18分。（1）式8分，（2）、（3）（4）、（5）式各1分，（6）、（7）、（8）式各1分。17.如图所示，在xOy平面内存在B=2T的匀强磁场，OA与OCA为置于竖直平面内的光滑金属导轨，OCA导轨形状满足曲线方程x=0.5siny(m)，C为导轨的最右端，导轨OA与OCA相交处的O点和A点分别接有体积可忽略的定值电阻R1=6Ω和R2=12Ω．现有一长lm，质量为0.1kg的金属棒在竖直向上的外力F作用下以v=2m/s速度向上匀速运动，设棒与两导轨始终接触良好，除电阻R1、R2外其余电阻不计，求：(1)金属棒在导轨上运动时R2上消耗的最大功率；(2)外力F的最大值；(3)金属棒滑过导轨OCA过程中，整个回路产生的热量？参考答案：18.如图所示，一个质量为m，带电量为+q的粒子以速度v0从O点沿y轴正方向射入磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，粒子飞出磁场区域后，从点b处穿过x轴，速度方向与x轴正方向的夹角为300.粒子的重力不计，试求:(1)圆形匀强磁场区域的最小面积.(2)粒子在磁场中运动的时间.(3)b到O的距离.参考答案：(1)