2022年辽宁省本溪市四平乡中学高二物理下学期期末试卷含解析

2022年辽宁省本溪市四平乡中学高二物理下学期期末试卷含解析一、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.如图所示，物体A静止在斜面B上，下列说法正确的是()A.斜面B对物块A的弹力方向是竖直向上的B.物块A对斜面B的弹力方向是竖直向下的C.斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的D.物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相反的参考答案：C【分析】按重力、弹力和摩擦力的顺序分析物体的受力情况．可结合弹力、摩擦力概念、产生的条件分析是否受到摩擦力即方向判断．【详解】放在斜面上的物体必定受到重力、斜面的支持力，物体有沿向下滑动的趋势，所以斜面对物体有静摩擦力，所以物体受重力和斜面对物体的支持力、静摩擦力三个力作用.A、C、斜面B对物块A的弹力方向是垂直斜面向上的，故A错误，C正确；B、D、弹力的方向垂直接触面，指向恢复形变的方向，物块A对斜面B的弹力方向跟物块A恢复形变的方向是相同的，故B、D错误；故选C.【点睛】分析受力情况一般按重力、弹力和摩擦力的顺序进行，只分析物体实际受到的力，不分析合力和分力．要防止漏力，对于每个接触面都要分析是否有弹力和摩擦力．2.（多选）根据欧姆定律，下列说法中正确的是()A．从关系式U＝IR可知，导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B．从关系式R＝U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C．从关系式I＝U/R可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D．从关系式R＝U/I可知，对一个确定的导体来说，温度不变时，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值参考答案：CD解：A、由可知，U=IR，对于一个确定的导体来说，如果通过的电流越大，则导体两端的电压也越大，但是，不能说导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定．故A错误；B、关系式是定义式，导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，故B错误；C、由可知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，故C正确；D、导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，导体电阻在数值上等于它两端的电压与通过它的电流之比，由可知，对于一个确定的导体来说，所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值，故D正确；故选：CD．3.下列关于电磁波的叙述，正确的是A．电磁场理论是由麦克斯韦提出的B．电磁场由发生的区域向远处传播就是电磁波C．赫兹利用实验验证了电磁波的存在D．电磁波在真空中的传播速度最大参考答案：ABCD4.如图所示，两虚线之间的空间内存在着正交或平行的匀强电场E和匀强磁场B，有一个带正电的小球(电荷量为＋q，质量为m)从电磁复合场上方的某一高度处自由落下，那么，带电小球可能沿直线通过的电磁复合场是参考答案：CD5.（单选）如图所示，一闭合直角三角形线框以速度v匀速穿过匀强磁场区域．从BC边进入磁场区开始计时，到A点离开磁场区止的过程中，线框内感应电流的情况（以逆时针方向为电流的正方向）是如图所示中的（）参考答案：解：根据感应电流产生的条件可知，线框进入或离开磁场时，穿过线框的磁通量发生变化，线框中有感应电流产生，当线框完全进入磁场时，磁通量不变，没有感应电流产生，故C错误；感应电流I==，线框进入磁场时，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小；线框离开磁场时，导体棒切割磁感线的有效长度L减小，感应电流逐渐减小；故A正确，BD错误；故选A．二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.丹麦物理学家奥斯特首先发现了通电导线周围存在_____________。在国际单位中，磁感应强度的单位是_____________。参考答案：磁场

特斯拉7.如图所示，是某电阻的I-U图线．由图可知，该电阻的阻值为

Ω．如果在这个电阻两端加上4V的电压，则在20s内通过电阻横截面的电荷量为

C．参考答案：4

208.右图为“电流天平”示意图，它可用于测定磁感应强度B。在天平的右端挂有一矩形线圈，设其匝数为5匝，底边cd长20cm，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直。设磁场方向垂直于纸面向里，当线圈中通入如图方向的电流I=100mA时，两盘均不放砝码，天平平衡。若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡。则cd边所受的安培力大小为__4.02×10-2N，磁感应强度B的大小为__0.402__T．参考答案：9.（4分）一台交流发电机，矩形线框长L1、宽L2，共N匝，磁感强度为B，转动角速度，线框平面从通过中性面开始计时，则感应电动势的表达式为e＝

、有效值为：

。参考答案：，10.如图所示，线圈ABCO面积为0.4m2，匀强磁场的磁感应强度B=0.1T，方向为x轴正方向，通过线圈的磁通量为_________Wb。在线圈由图示位置绕z轴向下转过60°的过程中，通过线圈的磁通量改变了_________Wb。(可以用根式表示)参考答案：0

或3.46×10-2

11.如图所示为水平放置的两个弹簧振子A和B的振动图像，已知两个振子质量之比为mA:mB=2:3，弹簧的劲度系数之比为kA:kB=3:2，则它们的周期之比TA：TB＝

；它们的最大加速度之比为aA:aB＝

.参考答案：12.如图所示，在x轴上方有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，x轴的下方有沿-y方向的匀强电场，场强大小为E。有一质量为m，带电量为q的粒子（不计重力），从y轴上的M点（图中未标出）静止释放，最后恰好沿y的负方向进入放在N（a,0）点的粒子收集器中，由上述条件可以判定该粒子带

电荷，磁场的方向为

，M点的纵坐标是

。参考答案：负

向里

n=1、2、313.将一个电荷量为q的试探电荷放入电场中某处，受到的电场力为F，则该点的电场强度为

，若在该位置放一个电荷量为q/2的试探电荷，则该电荷所受电场力为

，沿着电场线方向电势逐渐

（选填“升高”或“降低”）参考答案：三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（3分）密立根油滴实验进一步证实了电子的存在，揭示了电荷的非连续性。如图所示是密立根实验的原理示意图，设小油滴质量为m，调节两板间电势差为U，当小油滴悬浮不动时，测出两板间距离为d。可求出小油滴的电荷量q=_______。

参考答案：15.关于“用DIS描绘电场等势线”的实验（1）下列关于该实验的叙述①本实验是用电流场来模拟静电场进行操作的②在木板上依次铺放白纸、导电纸和复写纸③实验中圆柱形电极与导电纸应有良好的接触④放置导电纸时有导电物质的一面向下上述中错误的有（写序号）（2）如图为实验的示意图，在a、b、c、d、e五个基准点中，电势最低的点是点。若将电压传感器的两个探针分别接触图中的b、f两点（b、f连线和A、B连线垂直），显示出b、f两点的电势差大于零，则传感器的“+”接线柱接在点；此时若要采集到电势差为零，则应将接f的探针（填“向左”或“向右”）移动。参考答案：（1）2、4

（2）e

b

向左四、计算题：本题共3小题，共计47分16.（10分）如图所示，MN、PQ是两根平行且间距L=0.5m的金属导轨，它们与水平地面的夹角均为=370，在M、P两点间连接一个电源，电动势E=10V,内阻r=0.1，一质量为m=1kg的导体棒ab横放在两导轨上，其电阻R=0.9，导轨及连接电源的导线电阻不计，导体棒与金属导轨的摩擦因数为=0.1，整个装置处在垂直水平面向上的匀强磁场中，求要使导体棒静止在导轨上，磁感应强度的最大值和最小值各是多少？（，，结论可以用分数表示）参考答案：17.在高h=1.25m的光滑水平桌面上，静止放着一个质量为M=0.98kg的木块，一质量m=20g子弹以水平速度v0射入木块，但没有射出木块，木块的落点距桌边的水平位移s=4m。(取g=10m/s2)1）子弹和木块在空中的飞行时间？2）子弹和木块离开桌面的速度大小？3）求子弹射入木块前的速度v0多大？参考答案：1）

2)3)

18.（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轴的负方向，对带负电的粒子，其方