2022年福建省泉州市石光中学高二物理期末试题含解析

2022年福建省泉州市石光中学高二物理期末试题含解析一、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.图为氢原子能级图。现有一群处于n=4激发态的氢原子，用这些氢原子辐射出的光照射逸出功为2.13eV的某金属，则（）A.这些氢原子能辐射出三种不同频率的光子B.这些氢原子辐射出光子后，电子的总能量保持不变C.这些氢原子辐射出的所有光都能使该金属发生光电效应D.该金属逸出的所有光电子中，初动能的最大值约为10.62eV参考答案：D【分析】根据数学组合公式，求出氢原子可能辐射光子频率的种数；能级间跃迁时，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；根据库仑力提供向心力分析电子动能的变化。【详解】A．根据=6知，这些氢原子可能辐射出6种不同频率的光子。故A错误；B．这些氢原子辐射出光子后，电子的动能增大，电势能减小，总能量会减小。故B错误；C．氢原子由n=4跃迁到n=3产生的光的能量：E43=E4﹣E3=﹣0.85﹣（﹣1.51）=0.66eV＜2.13eV，所以不能使逸出功为2.13eV的金属能发生光电效应，故C错误；D．氢原子由n=4向n=1能级跃迁时辐射的光子能量最大，频率最大，最大能量为13.6eV﹣0.85eV=12.75eV，根据光电效应方程可知，入射光的能量越高，则电子的动能越大，初动能的最大值为：Ekm=12.75eV﹣2.13eV=10.62eV，故D正确。【点睛】本题主要考查了氢原子的跃迁及其应用，较为简单。2.如图所示，质量m=10kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F＝20N的作用，则物体产生的加速度是（g取为10m/s2）

(

)

A．0

B．4m/s2,水平向右C．2m/s2，水平向左

D．2m/s2，水平向右参考答案：B3.两个相同的金属小球，带电量之比为1：5，当它们相距r时的相互作用力为F1．若把它们互相接触后再放回原处，它们的相互作用力变为F2，则F1：F2可能是（）A.5：1

B.5：9

C.5：4

D.5：8参考答案：BC由库仑定律可得：F=k，带电量之比是1：5，当它们相距r时作用力大小为F1=k；当两相同金属小球带同种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量都变为3q，当它们相距r时作用力大小为F2=k，所以库仑力之比为5：9。当两相同金属小球带异种电荷时，两者相互接触后再放回原来的位置上，它们的电荷量变为2q，当它们相距r时作用力大小为F2′=k，所以库仑力是原来的5：4。故BC正确、AD错误。故选BC。【点睛】本题考查库仑定律的同时，利用了控制变量法．当控制距离不变时，去改变电荷量，从而确定库仑力的变化．当然也可控制电荷量不变，去改变间距，从而得出库仑力的变化．4.下列说法中正确的是：A．磁感线是闭合曲线B．磁感线从条形磁铁的N极出发，终止于S极C．通电直导线在匀强磁场中各处所受安培力大小和方向都相同D．通电直导线受磁场力大的地方磁感强度一定参考答案：

A5.如图所示，若选取地面处的重力势能为零，则图中静止在距地面H高处的物体的机械能等于

A．mgh

B．mgHC．mg(h+H)

D．mg(H-h)参考答案：B二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.（4分）如图所示，匝数为N匝的矩形金属线圈，在磁感应强度为B特的匀强磁场中，以弧度/秒的角速度绕着跟磁场方向垂直的转动轴OO′匀速转动。已知线框的边长米，米，从图示位置开始计时，请写出线圈中感应电动势随时间变化的表达式

。

参考答案：NBL1L2ωcosωt7.我们可以通过以下实验，来探究产生感应电流的条件。（1）给岀的实物图中，请用笔画线代替导线补全实验电路；（2）接好电路，合上开关瞬间，电流表指针

。（填“偏转”或“不偏转”）；（3）电路稳定后，电流表指针

（填“偏转”或“不偏转”）；迅速移动滑动变阻器的滑片，电流表指针

（填“偏转”或“不偏转”）；（4）根据以上实验可得：产生感应电流的条件是

。参考答案：8.（4分）作用在同一点上互成角度的两个力，它们的大小分别是9N和12N，当它们之间的夹角变化时，合力也发生变化，其中合力的最大值是____N，当两个力的夹角为90o时，合力的大小是__________N。参考答案：21；159.有一电容器，带电量为1.0×10-5C，两板间电压为200V，如果使它的带电量再增加1.0×10-6C，这时它的两板间电压是_______V。参考答案：22010.如图11所示，在正的点电荷形成的电场中，A、B两点间的电势差U＝200V．电荷量为6×10-8C的正试探电荷从A点移到B点，电场力对其做的功为___________J，A、B两点中电势较高的点是______________点．参考答案：11.如图1所示为研究光电效应的电路图．（1）对于某金属用紫外线照射时，电流表指针发生偏转．将滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，电流表的示数不可能

（选填“减小”、“增大”）．如果将电源正负极对换，电流表

（选填“一定”、“可能”或“一定没”）有示数．（2）当用光子能量为5eV的光照射时，测得电流计上的示数随电压变化的图象如图2所示．则光电子的最大初动能为

，金属的逸出功为

．参考答案：（1）减小，可能；（2）2eV，3eV．【考点】光电效应．【分析】（1）当滑动变阻器向右移动时，正向电压增大，光电子做加速运动，需讨论光电流是否达到饱和，从而判断电流表示数的变化．发生光电效应的条件是当入射光的频率大于金属的极限频率时，会发生光电效应．（2）该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于﹣2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为2eV，根据光电效应方程EKm=hγ﹣W0，求出逸出功．【解答】解：（1）AK间所加的电压为正向电压，发生光电效应后的光电子在光电管中加速，滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若光电流没达到饱和电流，则电流表示数增大，所以滑动变阻器滑动片向右移动的过程中，电流表的示数不可能减小．紫光的频率小于紫外线，紫外线照射能发生光电效应，但是紫光照射不一定能发生光电效应．所以电流表可能有示数．（2）由图2可知，当该装置所加的电压为反向电压，当电压是﹣2V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为：EKm=2eV，根据光电效应方程有：EKm=hγ﹣W0，W0=3eV．故答案为：（1）减小，可能；（2）2eV，3eV．12.如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，验电器的箔片

（填“张开”或“不张开”），我们把这种现象称之为

。此时，金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，它的场强大小为

，方向为

。参考答案：13.如图所示，匀强电场中a、b两点的距离为0.4m，两点的连线与电场线成37°角，两点间的电势差为32V，则匀强电场的场强大小为

▲

V/m，把电量为10－10C正电荷从a点移到b点电势能将减少

▲

J.参考答案：100,（2分）3.2×10－9J（三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.（5分）如图是研究电磁感应现象的实验装置图，结合图片，请说出能产生感应电流的几种做法(至少三种)。(1)

；(2)

；(3)

。参考答案：(1)

闭合开关瞬间；(2)断开开关瞬间；(3)

闭合开关，移动滑动变阻器滑片。15.（4分）如图是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，由于焊接处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起，我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的。请定性地说明：为什么交变电流的频率越高，焊接处放出的热量越多？参考答案：交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越快。根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大(2分)，而放出的热量与电流的平方成正比，所以交变电流的频率越高，焊接处放出的热餐越多(2分)。四、计算题：本题共3小题，共计47分16.在小车上竖直固定着一个高h=0.05m、总电阻R=10Ω、n=100匝的闭合矩形线圈，且小车与线圈的水平长度l相同．现线圈和小车一起在光滑的水平面上运动，速度为v1=1.0m/s，随后穿过与线圈平面垂直，磁感应强度B=1.0T的水平有界匀强磁场，方向垂直纸面向里，如图甲所示．已知小车运动（包括线圈）的速度v随车的位移x变化的v﹣x图象如图乙所示．求：（1）小车的水平长度l和磁场的宽度d；（2）小车的位移x=10cm时线圈中的电流大小I；（3）小车的位移x=35cm时线圈所受的安培力大小及方向如何？参考答案：解：（1）由题图乙可知，从x=5cm开始，线圈进入磁场，线圈中有感应电流，受安培力作用，小车做减速运动，速度v随位移x减小，当x=15cm时，线圈完全进入磁场，线圈中无感应电流，小车做匀速运动．因此小车的水平长度l=10cm．当x=30cm时，线圈开始离开磁场，则d=（30﹣5）cm=25cm．（2）当x=10cm时，由图象可知线圈右边切割磁感线的速度v2=0.8m/s由闭合电路欧姆定律得线圈中的电动势：E=nBhv2电流I==解得I=A=0.4A．（3）当x=35cm时，切割磁感线的速度v3=0.4m/s．由闭合电路欧姆定律得线圈中的电动势：E=nBhv3线圈中的电流I==则安培力F=nBIh=，代入数据得F=1N由左手定则可知安培力方向水平向左．答：（1）小车的水平长度是10cm，磁场的宽度是25cm；（2）小车的位移x=10cm时线圈中的电流大小是0.4A；（3）小车的位移x=35cm时线圈所受的安培力大小是1N，方向向左．17.如图所示，在光滑绝缘水平面放置一带正电的长直细棒，其周围产生垂直于带电细棒的辐射状电场，场强大小E与距细棒的垂直距离r成反比，即E=，k为未知常量．在带电长直细棒右侧，有一长为l的绝缘细线连接了两个质量均为m的带电小球A和B，小球A、B所带电荷量分别为+2q和+5q，A球距直棒的距离也为l，两个球在外力F=2mg的作用下处于静止状态．不计两小球之间的静电力作用．（1）求k的表达式；（2）若撤去外力F，求撤去外力瞬间A、B小球间绝缘细线上的拉力T．参考答案：解：（1）小球A、B及细线构成的整体受力平衡，有得（2）若撤去外力瞬时，A、B间细线拉力突然变为零，则对A球：得，方向向右对B球：得，方向向右因为aA＜aB，所以在撤去外力瞬时A、B将以相同的加速度a一起向右运动，A、B间绝缘细线张紧，有拉力T因此，对A、B整体，由牛顿第二定律，有由第（1）问可知：对A：解得答：（1）k的表达式为；（2）若撤去外力F，撤去外力瞬间A、B小球间绝缘细线上的拉力T为【考点】牛顿第二定律；力的合成与分解的运用；电场强度．【分析】（1）分析AB系统的受力情况，根据给出的电场强度的表达式求解电场力，再根据平衡条件即可明确k的