2022-2023学年山西省晋城市第十中学高二物理上学期期末试题含解析

2022-2023学年山西省晋城市第十中学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.如图所示.水平方向有磁感应强度大小为0.5T的匀强磁场，匝数为5的矩形线框ab边长为0.5m。ad边长为0.4m，线框绕垂直磁场方向的转轴OO′匀速转动，转动的角速度为20rad/s，线框通过金属滑环与阻值为10Ω的电阻R构成闭合回路。t=0时刻线圈平面与磁场方向平行。不计线框及导线电阻，下列说法正确的是

A.线圈中的最大感应电动势为10VB.电阻R两端电压的瞬时值表达式u=10sin20t(V)C.电阻R中电流方向每秒变化20次D.电阻R消耗的电功率为5W参考答案：C【详解】A.线圈中产生的感应电动势的最大值为Em=NBSω=5×0.5×2.5×0.4×20V=50V；故A错误.B.不计线框及导线电阻，则电阻R两端电压的最大值Um=Em=50V，则电阻R两端电压的瞬时值表达式u=Umcosωt=50cos20t（V）；故B错误.C.交流电的频率为，周期T=0.1s，电流在一个周期内方向变化2次，所以电阻R中电流方向每秒变化20次；故C正确.D.R两端电压的有效值为，R消耗的电功率，解得P=125W；故D错误.2.一物体M放在水平面上，在一个水平力F的作用下处于静止．现增大此力的大小，物体仍然静止，如图所示，则此时一定增大的力有A.物体受到的合力B.水平面对物体的摩擦力C.水平面对物体的支持力D.水平面对物体的合力参考答案：BD3.如图所示，闭合金属环从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速为零，摩擦不计，则（

）A、若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB、若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC、若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD、若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h参考答案：BD4.下列关于质点说法正确的是A．质量大的物体一定不能看成质点

B．体积小的物体一定可以看成质点C．研究地球自转时，可以把地球看成质点

D．确定一列火车从北京行驶到上海的时间时，此火车可以当作质点参考答案：D5.某带活塞的汽缸里装有一定质量的理想气体，气体经历如图所示的，、，四个变化过程，已知状态A的温度为，则下列说法正确的是(

)A.B态的温度 B.过程气体对外做功100JC.过程气体对外做功140J D.从A态又回到A态的过程气体吸热参考答案：D【详解】AB.是等压变化，，所以B态的温度，气体对外做功，AB错误。C.过程气体体积被压缩，外界对气体做功，C错误。D.图像面积代表做功，所以对外做功大于外界对气体做功，而整个过程内能不变，根据热力学第一定律，从A态又回到A态的过程气体吸热，D正确。二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.400年前，一位德国天文学家提出了行星运动的三大定律，揭开了行星运动的奥秘。这位天文学家是

。参考答案：开普勒

7.导体杆放于点电荷+Q附近达到静电平衡后，杆中a点距Q为r，求杆上感应电荷在a点产生的电场强度大小为 。参考答案：8.一跳伞运动员的质量是65kg，伞的质量是5kg，当跳伞运动员打开伞在空中匀速直线下落时，人和伞受到的空气阻力是

N参考答案：686分析：跳伞运动员和伞在空中做匀速直线运动，受到力是平衡力，二者大小相等，方向相反．解答：解：人和伞的总重力：G=mg=（65kg+5kg）×9.8N/kg=686N；

由于跳伞运动员和伞在空中匀速直线下降，处于匀速直线运动状态，所以人和伞受到的阻力与人和伞的总重力是一对平衡力，大小相等，方向相反，因此阻力大小为686N，方向为竖直向上9.电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率在半径为的轨道上运动，用表示电子的电荷量，则其等效电流的大小为

参考答案：10.（6分）正电子发射计算机断层显像（PET）：它的基本原理是将放射性同位素15O注入人体，参与人体的代谢过程．15O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象．根据PET原理，回答下列问题：①写出15O的衰变的方程式______________________。②设电子质量为m，电荷量为q，光速为c，普朗克常数为h，则探测到的正负电子湮灭后生成的光子的波长λ=

。参考答案：①ON+e(3分)；②=

(3分)11.如图所示，在E=400V/m的匀强电场中，a、b两点相距d=4cm，它们的连线跟场强方向的夹角是60°，则Uba=8V．参考答案：考点：匀强电场中电势差和电场强度的关系．专题：电场力与电势的性质专题．分析：根据顺着电场线方向电势降低，判断出a、b两点电势的高低，由U=Ed求解电势差Uba的大小．解答：解：根据顺着电场线方向电势降低，判断得知a点的电势低于b点的电势，则Uab＞0．则得：Uba=Ecos60°=400×0.04×0.5V=8V故答案为：8．12.如图所示，一质量为m，电荷量为q的粒子以一定的初速度沿中线进入水平放置的平行金属板内，恰好没下板的边缘飞出，已知板间的电压为U，粒子通过平行金属板的时间为t，不计粒子的重力，则平行金属板间的距离d=

，粒子在前和后时间内电场力做功之比为

．参考答案：t；1：3考点：带电粒子在匀强电场中的运动．专题：带电粒子在电场中的运动专题．分析：带正电的粒子进入水平放置的平行金属板内，做类平抛运动，竖直方向做初速度为0的匀加速运动，由推论可求出在前时间内和在后时间内竖直位移之比，由功的定义求出电场力做功之比．解答：解：带电粒子在电场中做的是类平抛运动，竖直方向粒子做初速度为0的匀加速直线运动，位移电场力为根据牛顿第二定律a=所以故d=根据类平抛运动规律可知，竖直方向粒子做初速度为0的匀加速直线运动，根据结论y1：y2：y3=1：3：5可知，前时间内，电场力做功为W1=qEy1，后时间内，电场力做功为W2=qEy2，所以故答案为：t；1：3．点评：本题是类平抛运动，要熟练掌握其研究方法：运动的合成与分解，并要抓住竖直方向初速度为零的匀加速运动的一些推论，研究位移和时间关系．13.14．氢原子的能级如图所示，当氢原子从n=4向n=2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为

eV。现有一群处于n=4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有

种。参考答案：2.55

4三、实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.在测定金属丝电阻率的实验中，如图所示，用螺旋测微器测得金属丝的直径d＝

mm。若用多用电表测得金属丝阻值为R，实验中测出金属丝的长度为L，则该金属丝电阻率的表达式＝

（用以上符号表示）。（6分）参考答案：15.利用双缝干涉测定光的波长实验中，双缝间距为d＝0.4mm，双缝到光屏的距离为l＝0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数图中已给出，则：(1)分划板在图中B位置时游标卡尺读数为xB＝

▲

mm，相邻两亮条纹的间距Δx＝

▲

mm；(2)波长的表达式λ＝

▲

(用Δx、l、d表示)，该单色光的波长λ＝

▲

m。（以上计算结果均保留两位有效数字）参考答案：（1）15.5，0.63．（2），5.0×10-7．解析解：（1）A位置游标卡尺的主尺读数为11mm，游标读数为0.1×1mm=0.1mm，所以最终读数为11.1mm．B位置游标卡尺的主尺读数为15.mm，游标读数为0.1×5mm=0.5mm，所以最终读数为15.5mm．mm＝0.63mm．

（2）根据双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ得，λ＝．代入数据得，λ=5.0×10-7m．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.如图为交流发电机的示意图．正方形线框处于匀强磁场中，已知边长L=10cm，磁感应强度B=1T，线圈匝数n=100，线圈电阻r=5，外电路负载电阻R=5，线圈以10r/s的转速匀速转动．从图示位置开始计时，两块电表均为理想电表。（无理数一律保留原形，不必求值！）(1)写出该发电机产生的电动势的瞬时值e的表达式；(2)求电流表示数I和电压表示数U．参考答案：1）ω=20πrad/s

e=Nbl2ωsinωt=20πsin20πtV

17.如图所示，一质量为m=1kg、长为L=1m的直棒上附有倒刺，物体顺着直棒倒刺下滑，其阻力只为物体重力的1/5，逆着倒刺而上时，将立即被倒刺卡住.现该直棒直立在地面上静止，一环状弹性环自直棒的顶端由静止开始滑下，设弹性环与地面碰撞不损失机械能，弹性环的质量M=3kg，重力加速度g=10m/s2.求直棒在以后的运动过程中底部离开地面的最大高度.参考答案：弹性环下落到地面时，速度大小为v1,由动能定理得Mgl-fl=Mv12/2

解得v1=4m/s

弹性环反弹后被直棒刺卡住时，与直棒速度相同，设为v2,由动量守恒定律得Mv1=(M+m)v2

解得v2=3m/s

直棒能上升的最大高度为H=v22/2g=0.45m

s18.（15分）如图所示，极板A、B、K、P连入电路，极板P、K，A