广西壮族自治区河池市宜州中学2022年高二物理期末试卷含解析

广西壮族自治区河池市宜州中学2022年高二物理期末试卷含解析一、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.在如右图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为(

)A．A灯和B灯都变亮

B．A灯、B灯都变暗C．A灯变亮，B灯变暗

D．A灯变暗，B灯变亮参考答案：B2.将一段导线绕成图甲所示的闭合电路，并固定在水平面（纸面）内，回路的ab边置于垂直纸面向里的匀强磁场Ⅰ中．回路的圆形区域内有垂直纸面的磁场Ⅱ，以向里为磁场Ⅱ的正方向，其磁感应强度B随时间t变化的图象如图乙所示．用F表示ab边受到的安培力，以水平向右为F的正方向，能正确反映F随时间t变化的图象是（）A． B． C． D．参考答案：B【考点】楞次定律；安培力；左手定则．【分析】当线圈的磁通量发生变化时，线圈中才会产生感应电动势，从而形成感应电流；当线圈的磁通量不变时，则线圈中没有感应电动势，所以不会有感应电流产生．由楞次定律可知电流的方向，由左手定则判断安培力的方向．【解答】解：分析一个周期内的情况：在前半个周期内，磁感应强度均匀变化，磁感应强度B的变化度一定，由法拉第电磁感应定律得知，圆形线圈中产生恒定的感应电动势恒定不变，则感应电流恒定不变，ab边在磁场中所受的安培力也恒定不变，由楞次定律可知，圆形线圈中产生的感应电流方向为顺时针方向，通过ab的电流方向从b→a，由左手定则判断得知，ab所受的安培力方向水平向左，为负值；同理可知，在后半个周期内，安培力大小恒定不变，方向水平向右．故B正确．故选B3.质子(H)、氘核(H)以同样速度垂直射入同一匀强磁场中，它们都作匀速圆周运动，设r1、r2为这两个粒子的运动轨道半径，T1、T2是它们的运动周期，则下列关系式正确的是A．r1＝r2，T1＝T2

B．r1＜r2，T1＜T2C．r1＞r2，T1＞T2

D．r1＜r2，T1＝T2参考答案：B4.探测放射线的计数管工作时,因为射线使内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达阳极，则计数器中的电流I为（

）A.4ne/t

B.3ne/t

C.2ne/t

D.ne/t参考答案：A5.（单选）如图所示线框ABCD从有界的匀强磁场区域穿过，下列说法中正确的是()A．进入匀强磁场区域的过程中，ABCD中有感应电流B．在匀强磁场中加速运动时，ABCD中有感应电流C．在匀强磁场中匀速运动时，ABCD中有感应电流D．离开匀强磁场区域的过程中，ABCD中没有感应电流参考答案：A二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.在验证机械能守恒定律实验中，打点计时器用的是

（选填“直流”或“交流”）电源，某同学通过实验得到如图所示的纸带，其中A、B、C为纸带上连续的三个打印点，为相邻两个打印点间的时间，为AC之间的距离，则在打B点时重物下落的速度为

。参考答案：交流、7.如图，匀强电场的场强为103V/m，a、b两点间的距离为0.1m，ab连线与电场方向的夹角为60o，则a、b两点间的电势差为

V，若将电量为+的点电荷从a点移到b点，电场力做功为

J．参考答案：8.如图所示，在点电荷Q形成的电场中有A、B、C三点，若Q为负电荷，则________点电势最低，

点的场强最大，

点和

点场强相同。参考答案：A

；

A

；

A；

B9.一只电流表的满偏电流为Ig=3mA，内阻为Rg=100Ω，若改装成量程为I=30mA的电流表应

联一个阻值为

Ω的电阻；若改装成量程为U=15V的电压表，应

联一个阻值为

Ω的电阻。参考答案：并，11.1Ω

串，4900Ω10.(2分)用摩擦和感应的方法都可以使物体带电。无论那种方法都不能

电荷，也不能消灭电荷，只能使电荷在物体上或物体间发生转移，在此过程中，电荷的总量

，这就是电荷守恒定律。参考答案：创造、不变11.有一个电压表的量程为3V，内阻为900Ω，由于没有电流表，需要将其改装成一个量程为0.6A的电流表，则应该

联一个阻值为

Ω的电阻。参考答案：并

512.如图所示，有一磁感应强度B＝9.1×10－4T的匀强磁场，C、D为垂直于磁场方向的一平面内的两点，今有一电子在此磁场中运动，它经过C点时速度v的方向和磁场垂直，且与CD之间的夹角θ＝30°，电子在运动中后来又经过D点，则电子从C点第一次到D点所用的时间是________s．(me＝9.1×10－31kg，e＝1.6×10－19C)参考答案：电子从C点第一次到D点所用的时间是6.5×10－9s．13.（2分）一定质量的理想气体发生了状态变化，在这个过程中外界对它做了450J的功，它放出了100J的热量，则气体内能的增量是

。参考答案：

350J三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在“用单分子油膜估测单分子的大小”的实验中，按照酒精与油酸体积比为m：n配制油酸酒精溶液，现用滴管滴取油酸酒精溶液，N滴溶液的总体积为V．（1）用滴管将一滴油酸酒精溶液滴入浅盘，待稳定后将油酸薄膜轮廓描绘在坐标纸上，如图所示．已知坐标纸上每个小方格面积为S，则油膜面积为-------------------（2）估算油酸分子直径的表达式为---------------．（用题目中物理量的字母表示）参考答案：(1)10S

(2)15.在研究电磁感应现象的实验中所用的器材如图所示。它们是：①电流计、②直流电源、③带铁芯的线圈A、④线圈B、⑤电键、⑥滑动变阻器（用来控制电流以改变磁场强弱）。（1）试按实验的要求在实物图上连线（图中已连好一根导线）。（2）若连接滑动变阻器的两根导线接在接线柱C和D上，而在电键刚闭合时电流表指针右偏，则电键闭合后滑动变阻器的滑动触头向接线柱C移动时，电流计指针将__________（填“左偏”、“右偏”、“不偏”）。参考答案：(1)(2)左偏四、计算题：本题共3小题，共计47分16.图所示，在匀强电场中，电量q=5.0×10－10C的正电荷，分别在平行于电场方向的平面内由A点运动到B点和由A点运动到C点，电场力做的功都为3.0×10－8J．已知△ABC中，∠A=37°，∠C=90°，AB=20cm．(cos37°=0.8，sin37°=0.6)求⑴A、B两点间的电势差Uab；⑵匀强电场场强E的大小和方向．参考答案：（1）60v（2）375v/m，沿AC方向17.如图甲所示，热电子由阴极飞出时的初速度忽略不计，电子发射装置的加速电压为U0，偏转电场板间距离L=8cm，极板长为2L，下极板接地，偏转电场极板右端到荧光屏的距离也是2L，在两极板间接有一交变电压，电压变化周期T=4s，上极板的电势随时间变化的图象如图乙所示，大量电子从偏转电场中央持续射入，穿过平行板的时间都极短，可以认为电子穿过平行板的过程中电压是不变的．（1）求电子进入偏转电场时的速度v0（用电子比荷、加速电压U0表示）；（2）在电势变化的每个周期内荧光屏会出现“黑屏”现象，即无电子击中屏幕，求每个周期内的“黑屏”时间有多长；（3）求荧光屏上有电子打到的区间的长度．参考答案：解：（1）根据题意可知，电子进入偏转电场时的速度即为电子出加速电场时的速度，根据动能定理有：解得电子进入偏转电场时的速度：v0=（2）电子射出偏转电场后做匀速直线运动至荧光屏，由图甲可知，只要电子能射出偏转电场，即可达到荧光屏上，因此当电子在偏转电场中侧移量大于时，电子将打在偏转电场的极板上，致使出现“黑屏”现象，设电子刚好能射出电场时的偏转电压为Um，则有：=解得：Um=0.5U0结合图乙可知，在偏转电压U=0.8U0﹣0.5U0之间变化时，进入偏转电场的电子无法射出偏转电场打到荧光屏上，因此每个周期时间内荧光屏出现“黑屏”的时间为：t==1s；（3）设电子射出偏转电场时的侧移量为y，打在荧光屏上的位置到O的距离为Y，如图所示：由几何关系可得：当电子向上偏转时，在屏上出现的最大距离为：=12cm，当电子向下偏转时，在屏上出现的最大距离为：Y2==9.6cm所以荧光屏上有电子打到的区间的长度为：l=Y1+Y2=21.6cm答：（1）电子进入偏转电场时的速度为；（2）每个周期内的“黑屏”时间为1s；（3）荧光屏上有电子打到的区间的长度为21.6cm18.（25分）地球赤道表面附近处的重力加速度为，磁场的磁感应强度的大小，方向沿经线向北。赤道上空的磁感应强度的大小与成反比（r为考察点到地心的距离），方向与赤道附近的磁场方向平行。假设在赤道上空离地心的距离（为地球半径）处，存在厚度为10km的由等数量的质子和电子的等离子层（层内磁场可视为匀强磁场），每种粒子的数密度非常低，带电粒子的相互作用可以忽略不计。已知电子的质量，质子的质量，电子电荷量为，地球的半径。1.所考察的等离子层中的电子和质子一方面作无规则运动，另一方面因受地球引力和磁场的共同作用会形成位于赤道平面内的绕地心的环行电流，试求此环行电流的电流密度。2.现设想等离子层中所有电子和质子，它们初速度的方向都指向地心，电子初速度的大小，质子初速度的大小。试通过计算说明这些电子和质子都不可能到到达地球表面。参考答案：解法一：1.由于等离子层的厚度远小于地球的半径，故在所考察的等离子区域内的引力场和磁场都可视为匀强场.在该区域内磁场的磁感应强度

（1）引力加速度

（2）考察等离子层中的某一质量为m、电荷量为q、初速度为u的粒子，取粒子所在处为坐标原点O，作一直角坐标系Oxyz，Ox轴指向地球中心，Oz沿磁场方向，如图1所示.该粒子的初速度在坐标系中的三个分量分别为ux、uy和uz.因作用于粒子的引力沿x轴正方向，作用于粒子的洛伦兹力与z轴垂直，故粒子在z轴方向不受力作用，沿z轴的分速度保持不变.现设想在开始时刻，附加给粒子一沿y轴正方向大小为v0的速度，同时附加给粒子一沿y轴负方向大小为v0的速度，要求与其中一个v0相联系的洛伦兹力正好与粒子所受的地球引力相平衡，即

得

（3）用v表示ux与沿y轴的速度的合速度（对质子取正号，对电子取负号），有

（4）这样，所考察的粒子的速度可分为三部分：沿z轴的分速度．其大小和方向都保持不变，但对不同的粒子是不同的，属于等离子层中粒子的无规则运动的速度分量．沿y轴的速度．对带正电的粒子，速度的方向沿y轴的负方向，对带负电的粒子，速度的方向沿y轴的正方向．与这速度联系的洛伦兹力正好和引力抵消，故粒子将以速率沿y轴运动．由（3）式可知，的大小是恒定的，与粒子的初速度无关，且对同种的粒子相同．在平面内的速度．与这速度联系的洛伦兹力使粒子在平面内作速率为的匀速率圆周运动，若以R表示圆周的半径，则有得

（5）由（4）、（5）式可知，轨道半径不仅与粒子的质量有关，而且与粒子的初速度的x分量和y分量有关．圆周运动的速度方向是随时间变化的，在圆周运动的一个周期内的平均速度等于0．由此可见，等离子层内电子和质子的运动虽然相当复杂，但每个粒子都具有由（3）式给出的速度，其方向垂直于粒子所在处的地球引力方向，对电子，方向向西，对质子，方向向东．电子、质子这种运动称为漂移运动，对应的速度称为漂移速度．漂移运动是粒子的定向运动，电子、质子的定向运动就形成了环绕地球中心的环形电流．由（3）式和（1）、（2）两式以及有关数据可得电子和质子的漂移速度分别为

（6）

（7）由于电子、质子漂移速度的方向相反，电荷异号，它们产生的电流方向相同，均为沿纬度向东.根据电流密度的定义有

（8）代入有关数据得

（9）电流密度的方向沿纬度向东.2．上一小题的讨论表明，粒子在平面内作圆周运动，运动的速率由（4）式给出，它与粒子的初速度有关．对初速度方向指向地心的粒子，圆周运动的速率为

（10）由（1）、（2）、（3）、（5）、（10）各式并代入题给的有关数据可得电子、质子的轨道半径分别为

（11）

（12）以上的计算表明，虽然粒子具有沿引力方向的初速度，但由于粒子还受到磁场的作用，电子和质子在地球半径方向的最大下降距离分别为和，都远小于等离子层的厚度，所考察的电子和质子仍在等离子层内运动，不会落到地面上.解法二：1.由于等离子层的厚度远小于地球半径，故在所考察等离子区域内的引力场和磁场都可视为匀强场.在该区域内磁场的磁感应强度

（1）引力加速度

（2）考察等离子层中的某一质量为m，电荷量为q、初速度为u的粒子，取粒子所在处为坐标原点O，作一直角坐标系Oxyz，Ox轴指向地球中心，Oz沿磁场方向，如图1所示.该粒子的初速度在坐标系中的三个分量分别为ux、uy和uz.若以、、表示粒子在任意时刻t的速度在x方向、y方向和z方向的分速度，则带电粒子在引力和洛伦兹力的共同作用下的运动方程为

（3）

（4）

（5）（5）式表明，所考察粒子的速度在z轴上的分量保持不变，即

（6）作变量代换，令

（7）

其中

（8）把（7）、（8）式代入（3）、（4）式得

（9）

（10）由（9）、(10)两式可知，作用于粒子的力在x和y方向的分量分别为若用表示的方向与x轴的夹角，表示的方向与x轴的夹角，而，则有可见，表明的方向与的方向垂直，粒子将在的作用下在平面内作速率为的匀速圆周运动．若以R表示圆周的半径，则有

（11）在匀速圆周运动中，V的大小是不变的，任何时刻V的值也就是时刻V的值，由（7）式和已知条件在时刻有故有

（12）以上讨论表明，粒子的运动可分成三部分：根据（6）式，可知粒子沿z轴的分速度大小和方向都保持不变，但对不同的粒子是不同的，属于等离子层中粒子的无规则运动的速度分量．根据（7）式可得，，表明粒子在平面内以速率作圆周运动的同时，又以速度沿y轴运动．、是圆周运动速度的x分量和y分量．圆周运动的轨道半径不仅与粒子的质量有关，而且与粒子的初速度的x分量和y分量有关．圆周运动的速度方向是随时间变化的，在圆周运动的一个周期内的平均速度等于0．沿y轴的速度由（8）式给出，其大小是恒定的，与粒子的初速度无关，同种粒子相同，但对带正电的粒子，其方向沿y轴的