山东省临沂市蒙阳新星学校2021年高二物理下学期期末试卷含解析

山东省临沂市蒙阳新星学校2021年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.在下列情况中，汽车对凸形桥顶部的压力最小的是(

)A．以较小的速度驶过半径较大的桥；B．以较小的速度驶过半径较小的桥；C．以较大的速度驶过半径较大的桥：D．以较大的速度驶过半径较小的桥．参考答案：D2.（多选）下列说法正确的是（

）A、若氢原子核外电子从激发态n=3跃迁到基态发出的光子刚好能使某金属发生光电效应，则从激发态n=2跃迁到基态发出的光子一定能使该金属发电效应B、英籍物理学家卢瑟福用а粒子打击金箔得出了原子的核式结构模型，在1919年用а粒子轰击氮核打出了两种粒子，测出了它们的质量和电量，证明了原子核内部是由质子和中子组成的C、任何原子核在衰变过程中质量数和电荷数都守恒D、光子除了具有能量外还具有动量参考答案：CD3.一个带电粒子，沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场，粒子的一段径迹如图所示，径迹上的每一小段都可近似看成圆弧，由于带电粒子使沿途的空气电离，粒子的动能逐渐减小（带电量不变）从图中情况可以确定：

A．粒子从a到b，带负电

B．粒子从b到a，带正电

C．粒子从a到b，运动周期变大

D．粒子从b到a，运动周期变小

参考答案：B4.(多选)如图2所示,两个质量均为m,带电荷量均为+q的小球A、B,一个固定在O点的正下方L处,另一个用长为L的细线悬挂在O点,静止时,细线与竖直方向的夹角为60°,以下说法正确的是()参考答案：ABD5.（单选）下面有关静电现象的解释，说法错误的是（

）A．接触起电的实质是一个物体的电子转移到另一个物体上B．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分C．摩擦起电时，一个物体失去电子而带正电，另一个物体得到电子而带负电D．摩擦起电是在摩擦的过程中分别创造了正电荷与负电荷参考答案：D二、填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分6.质子和α粒子的质量比为m1：m2=1：4，带电量之比为q1：q2=1：2，当它们从静止开始由同一匀强电场加速，通过相同的位移，则它们的速度之比v1：v2=

，动能比Ek1：Ek2=

．参考答案：：1；1：2【考点】匀变速直线运动的位移与时间的关系；动能．【分析】两个粒子在加速电场中，只有电场力对它们做功，由动能定理求出粒子的动能与速度，然后求出受到之比与动能之比．【解答】解：电场力对粒子做正功，由动能定理得：qEx=mv2﹣0，解得：v=，动能EK=mv2=qEx，粒子的速度之比：====，动能之比：==；故答案为：：1；1：27.如图所示，条形磁铁从h高处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，K断开时，落地时间为t1，落地速度为V1；K闭合时，落地时间为t2，落地速度为V2，则：t1t2，V1

V2．（填＞或＜号）参考答案：＜，＞【考点】楞次定律．【分析】开关K断开时，条形磁铁自由下落，加速度为g；K闭合时，由于产生感应电流，磁铁受到向上的安培力，加速度减小，时间延长，落地速度减小．【解答】解：开关K断开时，线圈中没有感应电流产生，不受安培力，则条形磁铁也不受安培力，所以磁铁自由下落，加速度为g；K闭合时，穿过线圈的磁通量在变化，将产生感应电流，根据楞次定律“来拒去留”可知，磁铁受到向上的安培力，合力小于重力，加速度小于g，所以下落时间延长，落地速度减小，即有：t1＜t2，v1＞v2．故答案为：＜，＞8.（2分）如图所示，质量为m，带电量为q的微粒，以初速度v0，从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中，微粒通过电场中B点时的速率vB=2v0，方向与电场的方向一致，则A、B两点的电势差为

。参考答案：2mv02/q

9.如图,在两根平行长直导线M、N中,通入相同方向、相同大小的电流,导线框abcd和两导线在同一平面内,线框沿着与两导线垂直的方向,自右向左在两导线间匀速移动,在移动过程中,线框中感应电流的方向为

，线框所受安培力合力的方向

。参考答案：adcba（逆时针），

向右10.高压输送的交变电压为2.2×104V，输送功率为2.2×106W，在用户处安装一降压变压器，用户得到的电压为220V，输电导线总电阻为22Ω．输电导线上损失的电功率为2.2×105W，降压变压器原、副线圈匝数之比n1：n2=90：1．参考答案：解：根据P=U1I1得，输电线上的电流，则输电线上损失的功率W．输电线上损失的电压△U=I1R=100×22V=2200V，则降压变压器的输入电压V=19800V，则．故答案为：2.2×105，90：1．11.如右图所示，一个边长为d的正方形导线框，沿图示平面向右穿越一宽度为L（L＞d）的匀强磁场，当导线框移入磁场时，框中的感应电流方向是

；当导线框移出磁场时，框中的感应电流方向是

。（填“顺时针”或“逆时针”）

参考答案：12.（4分）把电流表改装成电压表的实验中，已知电流表的量程为100A，内阻为1000，要把它改装成量程为0-3V的电压表，则改装的方法中是给电流表__________(填“串联”或“并联”)一个阻值为___________的电阻。参考答案：串联

2.9×10-413.在“验证机械能守恒定律”的实验中，当地重力加速度的值为9.80m/s2，所用重物的质量为1.00kg．若按实验要求正确地选出纸带进行测量，量得连续三点A、B、C到第一个点的距离如图所示（相邻计数点时间间隔为0.02s），那么：（1）打点计时器打下计数点B时，物体的速度vB=

；（2）从起点O到打下计数点B的过程中重力势能减少量是△Ep=

，此过程中物体动能的增加量△Ek=

（取g=9.8m/s2）；（3）通过计算，数值上△Ep

△Ek（填“＞”、“=”或“＜”），这是因为

；（4）实验的结论是

．参考答案：（1）0.98m/s，（2）0.49J，0.48J，（3）＞，存在摩擦阻力，（4）在误差范围内物体下落机械能守恒．【考点】验证机械能守恒定律．【分析】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度．根据B点的速度求出O到B过程动能的增加量，结合下降的高度求出重力势能的减小量，从而进行比较．【解答】解：（1）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度有：vB=m/s=0.98m/s（2）根据功能关系可知，当打点计时器打在B点时，重锤的重力势能的减少量为：△EP=mgh=1.0×9.8×0.05J=0.49J△Ek=mvB2=0.48J（3）通过计算可知，在数值上△Ep＞△Ek．这是因为物体下落过程中存在摩擦阻力．（4）由此得出实验的结论是在误差范围内物体下落机械能守恒．故答案为：（1）0.98m/s，（2）0.49J，0.48J，（3）＞，存在摩擦阻力，（4）在误差范围内物体下落机械能守恒．三、简答题：本题共2小题，每小题11分，共计22分14.很多轿车中设有安全气囊以保障驾乘人员的安全，轿车在发生一定强度的碰撞时，利叠氮化纳（NaN3）爆炸产生气体（假设都是N2）充入气囊．若氮气充入后安全气囊的容积V=56L，囊中氮气密度ρ=2.5kg/m3，已知氮气的摩尔质最M=0.028kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1，试估算：（1）囊中氮气分子的总个数N；（2）囊中氮气分子间的平均距离．参考答案：解：（1）设N2的物质的量为n，则n=氮气的分子总数N=NA代入数据得N=3×1024．（2）气体分子间距较大，因此建立每个分子占据一个立方体，则分子间的平均距离，即为立方体的边长，所以一个气体的分子体积为：而设边长为a，则有a3=V0解得：分子平均间距为a=3×10﹣9m答：（1）囊中氮气分子的总个数3×1024；（2）囊中氮气分子间的平均距离3×10﹣9m．【考点】阿伏加德罗常数．【分析】先求出N2的物质量，再根据阿伏加德罗常数求出分子的总个数．根据总体积与分子个数，从而求出一个分子的体积，建立每个分子占据一个立方体，则分子间的平均距离，即为立方体的边长，15.在1731年，一名英国商人发现，雷电过后，他的一箱新刀叉竟显示出磁性．请应用奥斯特的实验结果，解释这种现象．参考答案：闪电产生的强电流产生磁场会使刀叉磁化．四、计算题：本题共3小题，共计47分16.在倾角30°的斜面上，沿斜面方向固定一对平行的金属导轨，两导轨距离l＝0.25m，接入电动势E＝12V、内阻不计的电池及滑动变阻器，如图17所示。垂直导轨放有一根质量m＝0.2kg的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为，整个装置放在磁感应强度B＝0.8T的垂直斜面向上的匀强磁场中。当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时，可使金属棒静止在框架上？（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，框架与棒的电阻不计，g＝10m/s2）参考答案：解：金属棒静止在导轨上时，摩擦力Ff的方向可能沿斜面向上，也可能向下，需分两种情况考虑。当变阻器R取值较大时，I较小，安培力F较小，在金属棒重力分力mgsin???作用下使棒有沿导轨下滑趋势，导轨对棒的摩擦力沿斜面向上（如图a）。金属棒刚好不下滑时满足平衡条件：Bl＋mgcos－mgsin＝0得R＝＝＝4.8（Ω）当变阻器R取值较小时，I较大，安培力F较大，会使金属棒产生沿导轨上滑趋势。因此，导轨对棒的摩擦力沿框面向下（如图b）。金属棒刚好不上滑时满足平衡条件：Bl－mgcos－mgsin＝0

得R＝R＝1.6Ω所以滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω17.（12分）如图所示，在y轴的右方有一磁感应强度为B的方向垂直纸面向外的匀强磁场，在x轴的下方有一场强为E的方向平行x轴向右的匀强电场。有一铅板放置在y轴处，且与纸面垂直。现有一质量为m、电荷量为q的粒子（粒子重力不计）由静止经过加速电压为U的电场加速，然后以垂直于铅板的方向从A处沿直线穿过铅板，而后从x轴上的D处以与x轴正向夹角为60°的方向进入电场和磁场叠加的区域，最后到达y轴上的C点。已知OD长为l，求：

（1）粒子经过铅板时损失了多少动能？

（2）粒子到达C点时的速度多大？

参考答案：解析：⑴由动能定理可知此带电粒子穿过铅板前的动能，（1分）根据，得，（2分）又由几何知识可得（如图）即，

故

（2分）由于洛伦兹力不做功，带电粒子穿过铅板后的动能，（1分）因此粒子穿过铅板后动能的损失为

（1分）（2）从D到C只有电场力对粒子做功，电场力做功与路径无关，根据动能定理，有，（3分）解得

（2分）18.图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的OO′轴转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕OO′转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈）（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．（其它电阻均不计）参考答案：考点：交流的峰值、有效值以及它们的关系；闭合电路的欧姆定律；电功、电功率．专题：压轴题；交流电专题．分析：（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，先求出转动线速度，根据E=BLv，求出导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势，从而写出瞬时表达式；（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，则在（1）中的瞬时表达式中加个相位即可；（3）先求出平均电动势，根据欧姆定律求出平均电流，根据Q=I2RT即可求解．解答：解：（1）矩形线圈abcd转动过程中，只有ab和cd切割磁感线，设ab和cd的转动速度为v，则在t时刻，导线ab