北京第一二三中学2021-2022学年高二物理上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. 若带正电荷的粒子只受到电场力的作用，则它在任意一段时间内（    ）

A．一定沿电场线由高电势处向低电势处运动

B．一定沿电场线由低电势处向高电势处运动

C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势处向低电势处运动

D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势处向低电势处运动

参：

D

2. （多选）关于电场和磁场，下列说法中正确的是(　    　)

A．电荷在电场中某处不受电场力的作用，则该处的电场强度一定为零；一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，但该处的磁感应强度不一定为零

B．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱；把一小段通电导线放在磁场中某处，它所受的磁场力与该小段通电导线的长度和电流的乘积的比值表示该处磁场的强弱

C．电场线从正电荷出来到负电荷中止；磁感线从N极出来到S极中止

D．电荷与电荷之间的相互作用是通过电场进行的；磁极与磁极之间的相互作用是通过磁场进行的

参：

AD

3. 下列说法正确的是

A．电流方向就是电荷定向移动的方向

B．电流一定是由自由电子定向移动形成的

C．导体中产生电流的条件是导体两端存在电压

D．电源的作用就是提供自由电子使电路有持续的电流

参：

C

4. 关于变压器，下列说法正确的是（       ）

A．变压器是根据电磁感应的原理制成的   

B．变压器的原线圈匝数一定比副线圈的多

C．变压器只能改变直流电的电压                  

D．变压器只能有一个原线圈和一个副线圈

参：

A

5. 如图所示，波源S从平衡位置y=0开始振动，运动方向竖直向上（y轴的正方向），振动周期T=0.01s，产生的机械波向左、右两个方向传播，波速均为v=80m/s，经过一段时间后，P、Q两点开始振动。已知距离SP=1.2m、SQ=2.6m。若以Q点开始振动的时刻作为计时的零点，则在图所示的四幅振动图象中，能正确描述S、P、Q三点振动情况的是  (      ) 

A．甲为Q点的振动图象

B．乙为振源S点的振动图象

C．丙为P点的振动图象

D．丁为P点的振动图象

参：

AD

二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分

6. （4分）一只平行板电容器的电容为100μF，两板间电压为6V，则该电容器所带的电荷量Q=________。

参：

C 

7. 某同学在研究性学习中，利用所学的知识解决了如下问题：一轻质弹簧竖直悬挂于某一深度为h=30.0cm且开口向下的小筒中（没有外力作用时弹簧的下端位于筒内，用测力计可以同弹簧的下端接触），如图甲所示，若本实验的长度测量工具只能测量露出筒外弹簧的长度l，现要测出弹簧的原长l0和弹簧的劲度系数，该同学通过改变l而测出对应的弹力F，作出F﹣l图象如图乙所示，则弹簧的劲度系数为k=　   　 N/m，弹簧的原长l0=　   　．

参：

200； 20cm

【考点】探究影响摩擦力的大小的因素．

【分析】根据胡克定律写出F与l的关系式，然后结合数学知识求解即可．

【解答】解：根据胡克定律F与l的关系式为：F=k（l+h﹣l0）=kl+k（h﹣l0），从图象中可得直线的斜率为2N/cm，截距为20N，故弹簧的劲度系数为：

k=2N/cm=200N/m

由k（h﹣l0）=20N

于是：l0=20cm

故答案为：200； 20cm

8. 一多用电表的电阻挡有三个倍率,分别是×1、×10、×100．用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确,发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到　　　挡，如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数,那么缺少的步骤是　　　　　，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是　　　   Ω．

参：

     ×100     ；         调零(或重新调零)      ；        2.2×103     Ω。

9. 夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3km的足够大的云团，由于受湿气流影响，两块云团正在以5m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电。设两云团之间电势差保持3×109V不变，已知空气电离的电场强度（即发生放电时的电场强度）为3×106V/m，两云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过________秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500C，闪电历时0.01s，则此过程中的平均电流为________安培．（提示：电流I＝）

参：

  400      ，    50000     

10. （6分）一物体做简谐振动，振幅是10cm，振动频率为2Hz，这个物体的振动周期为_____s，从平衡位置开始计时，2s内物体通过的路程为_________cm，2s时物体的位移大小为________m。

参：

0.5；160；0

11. 一段导体的电阻减小6后，接在原电源上发现电流比原来增大1/4，则该导体原来的电阻为__________。

参：

____30Ω___

12. 质量为1kg的小球从离地面5m高处自由落下，碰地后反弹的高度为0.8m，碰地的时间为0.05s.设竖直向上速度为正方向，则碰撞过程中，小球动量的增量为______kg·m/s，小球对地的平均作用力为______，方向______ （g取10m/s2）

参：

14、290N、竖直向上

13. 如图所示，在点电荷Q形成的电场中有A、B、C三点，若Q为正电荷，则________点电势最高，将正电荷放在________点时电势能最大，将负电荷放在________点时电势能最小。若Q为负电荷，则________点电势最低，将正电荷放在________点时电势能最小，将负电荷放在________点时电势能最大。

参：

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：

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. 现有一种特殊的电池，电动势E约为9V，内阻r约为50Ω，允许输出的最大电流为50 mA，用如图(a)的电路测量它的电动势和内阻，图中电压表的内阻非常大，R为电阻箱，阻值范围0～9999Ω。①R0是定值电阻,规格为150Ω，1.0W 起                                                    的作用。②该同学接入符合要求的R0后，闭合开关，调整电阻箱的阻值，                    。改变电阻箱阻值，得多组数据，作出如图 (b)的图线．则电池的电动势E=            ，内阻r=           。（结果保留两位有效数字）

参：

①防止短路，电流过大，烧坏电源   

 ②读取电压表的示数，10V  ，46±2Ω.（漏写单位，没分）

四、计算题：本题共3小题，共计47分

16. 如图所示，大量质量为m、电荷量为+q的粒子，从静止开始经极板A、B间加速后，沿中心线方向陆续进入平行极板C、D间的偏转电场，飞出偏转电场后进入右侧的有界匀强磁场，最后从磁场左边界飞出．已知A、B间电压为U0；极板C、D长为L，间距为d；磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，磁场的左边界与C、D右端相距L，且与中心线垂直．假设所有粒子都能飞出偏转电场，并进入右侧匀强磁场，不计粒子的重力及相互间的作用．则：

（1）求粒子在偏转电场中运动的时间t；

（2）求能使所有粒子均能进入匀强磁场区域的偏转电压的最大值U；

（3）接第（2）问，当偏转电压为U/2时，求粒子进出磁场位置之间的距离．

参：

解析：解析：（1）粒子在AB间加速，

有                                （2分）

      又粒子在偏转电场中，水平方向：            （2分）

所以：                              （1分）

（2）当粒子擦着偏转极板边缘飞出时，偏转电压最大

即                                        （2分）

又                                       （1分）

  且                                      （1分）

代入第（1）问数据得：                  （2分）

（3）设粒子进入偏转电场时速度为v0，离开偏转电场时速度为v，速度v的偏向角为θ，在磁场中轨道半径为r

粒子离开偏转电场时，                   （1分）

在匀强磁场中：                         （2分）

粒子进出磁场位置之间的距离             （1分）

解得                          （2分）

     说明：该结果与偏转电压U无关

17. 如图甲所示，平行金属板M、N竖直放置，相距L，在水平线与板的交点O、O'处开有两个小孔，两板间分布着变化的匀强磁场，磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示，设B的方向垂直纸面向里为正．在t=0时刻，一个质量为m，带电量为+q的粒子从O点以速度v?射入，v?与OO'的夹角为α=30°，若磁感应强度B的变化周期为T，为使粒子经过时间T恰能从O'出射，试确定

（1）粒子在磁场中的运动轨迹（要求用尺规作图）；

（2）磁感应强度大小B0、粒子的初速度v?分别应该满足的条件（结果用m、q、L、T表示）．

参：

L=2R，R=mv/qB，B=2πm/3qT，v=πL/3T ks5u

18. 如图所示，两带电平行板A、B间的电场为匀强电场，场强E=4.0×102V/m，两板相距d=0.16m，板长L=0.30m。一带电量q=1.0×10-16C、质量m=1.0×10-22㎏的粒子沿平行于板方向从两板的正中间射入电场后向着B板偏转，不计带电粒子所受重力，求：

（1）要使粒子能飞出电场，粒子飞入电场时的速度v0至少为多大；

（2）粒子刚好飞出电场时速度偏转角的正切值．

参：

（1）由类平抛运动的规律可知：

粒子在水平方向做匀速直线运动：    

粒子在竖直方向做匀加速运动：  

且由牛顿第二运动定律知： 

联立以上各式可得：                                       

（2）经分析可知：

，        

得：