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高二物理下册期末复习试题及答案

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理科综合能力测试
物理试题

二、选择题(本题共8小题。在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
14.一定质量的气体(不考虑分子势能),在压强不变的条件下体积增大,则下列判断正确的是        AD     
A.气体分子平均动能一定增大 
B.气体可能向外界放热,也可能从外界吸热
 C.气体从外界吸收的热量等于气体内能的减少 
D.气体分子单位时间单位面积上对容器内壁碰撞的次数减少

15.人类在对光的本性认识的过程中先后进行了一系列实验,下面四个示意图所表示的实验不能说明具有波动性的是    C
16..已知氢原子的部分能量值为E1=-13.6 eV、E2=-3.4 eV、E3=-1.51 eV、 E4=-0.85eV、E5=-0.54eV. 现用光子能量介于11.0 eV~12.9eV范围内的光去照射一大群处于基态的氢原子,则下列说法中正确的是      AD
A.照射光中可能被基态氢原于吸收的光子只有2种 
B.照射光中可能被基态氢原子吸收的光子有无数种
C.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有9种
D.激发后的氢原子发射的不同能量的光子最多有6种
某光电管的阴极是用金属钾制成的,它的逸出功为2.21eV,用波长为2.5×10-7m的紫外线照射阴极,已知真空中光速为3.0×108m/s,元电荷电量为1.6×10-19C,普朗克常量为6.63×10-34Js,求得钾的极限频率和该光电管发射的光电子的最大动能应分别是   C
A.5.3×1014Hz,2.2J                 B.3.3×1033Hz,2.2J
 C.5.3×1014Hz,4.4×10-19J            D.3.3×1033Hz,4.4×10-19J

原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时,有可能不发射光子。例如在某种条件下,铬原子的n=2能级上的电子跃迁到n=1能级上时并不发射光子,而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子,使之能脱离原子,这一现象叫做俄歇效应。以这种方式脱离了的电子叫做俄歇电子,已知铬原子的能级公式可简化表示为En=-A/n2,式中n=1,2,3…。表示不同能级,A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是   C
   A.3 A /16      B.7 A /16      C.11 A /16      D.13 A / 16

如图所示,一理想变压器原线圈匝数为n1=1000匝,副线圈匝数为n2=200匝,将线圈接在 的交流电压上,电阻 ,电流表○A为理想电表。下列推断正确的是   (  D  )
    A.交流电的频率为50Hz
 B.穿过铁芯的磁通量的最大变化率为0.2Wb/s
 C.○A的示数为0.4 A
 D.变压器的输入功率是16W


一理想变压器原、副线圈匝数比n1:n2=11:5,
原线圈与正弦交流电源连接,输入电压u如
图7所示,副线圈仅接入一个10 的电阻,
则                          (  D  )
 A.流过电阻的电流是0.2A
 B.与电阻并联的电压表示数是
 C.经过1分钟电阻发出的热量是6×103J
 D.变压器的输入功率是1×103W

 

有界的水平方向匀强磁场,上下两个界面MN和PQ间的距离为 ,一个边长为 的正方形线框从高处自由落下,进入MN界面的过程中,线框的两个边始终与MN平行,线框中的感应电流 随时间 变化的图象如图(1)所示.从线框的下边从PQ界面穿出时开始计时,线框从磁场中穿出时感应电流随时间变化的图象可能是图(2)中的     C
 

氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时辐射的光子,恰能使某金属发生光电效应。大量处于量子数n=4能级状态的氢原子,在向各较低的能级状态跃迁的过程中,则( BCD   )
 A.在跃迁的过程中,只能发出三种不同频率的光
 B.除自n=3的能级跃迁到n=2的能级辐射的光子外,还有四种不同频率的光子可使该金属发生光电效应
 C.从N=4的能级跃迁到n=1的能级辐射的光子照射该金属,产生的光电子的最大初动能最大
 D.从n=4的能级跃迁到n=3的能级辐射的光子的波长最长

下列说法正确的是(  D  )
A.所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动
 B.光电子的最大初动能与入射光的强度成正比
 C.卢瑟福根据天然放射性现象提出了原子的核式结构模型
  D.玻尔关于氢原子结构及发光的理论,是从氢原子光谱的
特征谱线猜测推出的

如图所示,回旋加速器是用来加速带电粒子使它获得很大动
能的装置,其核心部分是两个D型金属盒,置于匀强磁场中,
两盒分别与高频电源相连。则带电粒子加速所获得的最大动
能与下列因素有关的是                         (  CD  )
 A.加速的次数  
 B.加速电压的大小
 C.金属盒的半径     
 D.匀强磁场的磁感强度

如图所示,在场强大小为E的匀强电场中,一根不可伸长的
绝缘细线一端拴一个质量为m电荷量为q的带负电小球,另
一端固定在O点。把小球拉到使细线水平的位置A,然后将
小球由静止释放,小球沿弧线运动到细线与水平成θ=60°的
位置B时速度为零。以下说法正确的是          (  BC  )
 A.小球重力与电场力的关系是mg= Eq
 B.小球重力与电场力的关系是Eq= mg
 C.球在B点时,细线拉力为T= mg
 D.球在B点时,细线拉力为T=2Eq

如图甲所示,正三角形导线框abc放在匀强磁场中静止不动,磁场方向与线框平面垂直,磁感应强度B随时间t的变化关系如图乙所示,t=0时刻,磁感应强度的方向垂直纸面向里为正.图丙中能表示线框的ab边受到的磁场力F随时间t的变化关系的是 (力的方向规定以向左为正方向)   (  A  )

美国费米国家加速器实验室于2008年8月宣布,在对撞实验中发现一种新型粒子——欧米伽b重子,这是迄今为止物理学界发现的质量最大的重子.这一发现也证实夸克模型是成功的. 1961年,理论物理学家提出夸克模型,指出重子是由3个夸克组成的亚原子粒子.现代物理学认为,夸克共分6种3类:上夸克、下夸克;粲夸克、奇异夸克;顶夸克、底夸克(如下表).质子由两个上夸克加一个下夸克组成,而中子的构成是两个下夸克加一个上夸克,因此人类目前所接触的物质都是由第一类夸克组成的.此次对撞实验发现的新型粒子是由2个奇异夸克和1个底夸克组成.这是物理学界首次发现由后两类夸克混合组成的重子.庄:1G=109
符号 中文名称 英文名称 带电量(e) 质量(GeV/c2)
u 上夸克 up +2/3 0.004
d 下夸克 down 1/3 0.008
c 粲夸克 charm +2/3 1.5
s 奇异夸克 strange 1/3 0.15
t 项夸克 top +2/3 176
b 底夸克 bottom 1.1/3 4.7

根据以上信息可以判定   ( ACD   )
   A.欧米伽b重子的带电量为一e
   B.欧米伽b重子的质量是质子质量的250倍
   C.欧米伽b重子的质量是中子质量的250倍
   D.质量单位GeV/c2可由质能方程E=mc2得知1 GeV/c2=1.78×10-27kg

我国广东大亚湾核电站是我国首座大型商用核电站,年发电量近150亿千瓦时。核电站是利用核裂变化产生的核能来发电的。下列四个核反应方程属于核裂变反应的是
     ( B   )
 A.  B.
 C.  D.

铀239( )经过衰变可产生钚239( )。关于铀239的衰变,下列说法正确的是    ( C   )
    A. 与 的核内具有相同的中子数和不同的核子数
    B.放射性物质 发生 衰变时所释放的电子来源于核外电子
    C. 经过2次 衰变产生
    D.温度升高, 的半衰期减小

用图6所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种
频率的单色光 照射光电管阴极K,电流计G的指针
发生偏转。而用另一频率的单色光b照射光电管阴极
K时,电流计G的指针不发生偏转,那么( D   )
A.a光的波长一定大于b光的波长
   B.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
 C.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c
 D.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

如图10甲所示,ab、cd以为两根放置在同一水平面内且相互平行的金属轨道,相距L,右端连接一个阻值为R的定值电阻,轨道上放有一根导体棒MN,垂直两轨道且与两轨道接触良好,导体棒MN及轨道的电阻均可忽略不计。整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度大小为B。导体棒MN在外办作用下以图中虚线所示范围的中心位置为平衡位置做简谐运动,振动周期为T,振幅为A,在t=0时刻恰好通过平衡位置,速度大小为v0,其简谐运动的速度V随时间t按余弦规律变化,如图10乙所示。则下列说法正确的是  ( B   )
    A.回路中电动势的瞬时值为
    B.导体棒MN中产生交流电的功率为
    C.通过导体棒MN的电流的有效值为
    D.在0 等内通过导体棒MN的电荷量为
两块水平放置的金属板问的距离为d,用导线与一个多匝线圈
相连,线圈电阻为r,线圈中有竖直方向均匀变化的磁场,其
磁通量的变化率为k,电阻R与金属板连接,如图11所示。
两板问有一个质量为m,电荷量为+q的油滴恰好处于静止状
态,重力加速度为g,则线圈中的磁感应强度B的变化情
况和线圈的匝数n分别为 ( D   )
    A.磁感应强度B竖直向上且正在增强,
    B.磁感应强度B竖直向下且正在增强,
    C.磁感应强度B竖直向上且正在减弱, 
   D.磁感应强度B竖直向下且正在减弱,

阿伏加德罗常数为NA,铜的摩尔质量为M,铜的密度为 ,则下列说法正确的是( B  )
 ①1kg铜所含原子数为  ②1m3铜所含原子数为
 ③1个铜原子的质量为  ④1个铜原子所占的体积为
 A.①② B.②③④ C.①②④ D.③④

如图中的虚线为某电场的等势面,今有两个带电粒
子(重力不计),以不同的速率方向,从A点飞入
电场后,沿不同的径迹1和2运动,由轨迹可以断
定                                 ( AB   )
    A.两粒子的电性一定不同
    B.粒子1的动能先减小后增大
    C.粒子2的电势能先增大后减小
    D.经过B、C两点两粒子的速率可能相等

M和N是绕在一个环形铁心上的两个线圈,绕法和线路
如图所示。现将开关S从a处断开,然后合上b处。在
此过程中,通过电阻R2的电流方向是        (  A  )
 A.先由c流向d,后又由c流向d
 B.先由c流向d,后由d流向c
 C.先由d流向c,后又由d流向c
 D.先由c流向d,后由c流向d

如图所示,a、b两个带电小球,质量分别为ma和mb用绝缘细线悬挂,两球静止时,它们距水平地面的高度均为h(h足够大),绳与竖
直方向的夹角分别为α和β(α<β=,若剪断
细线OC,空气阻力不计,两球电量不变,重力
加速度取g,则                   (  B  )
A.a球先落地,b球后落地
B.落地时,a的水平速度比b的水平速度小
C.整个运动过程中,a、b系统的电势能增加
D.落地时,a、b两球的动能和为(ma+mb)gh


如图所示,一个质量为m、带电量为q的物体处于场强按E=E0—kt(E0、k均为大于零的常数,取水平向左为正方向)变化的电场中,物体与竖直墙壁间的动摩擦因数为μ,当t=0时刻物体处于静止状态。若物体所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且电场空间和墙面均足够大,下列说法正确的是( BC   )
A.物体开始运动后加速度先增加、后保持不变
B.物体开始运动后加速度不断增加
C.经过时间 ,物体在竖直墙壁上的位移达最大值
D.经过时间 ,物体运动速度达最大值

 

如图所示,长为L、倾角为θ的光滑斜面处于水平向右的匀强电场中。一电荷量为+q、质量为m的小球,以初速度v0由斜面底端
的M点沿斜面向上滑,到达斜面底端N的
速度仍为v0,则                ( AC   )
 A.小球在N点的电势能小于在M点的电势能
 B.M、N两点的电势差为mgL/q
 C.电场强度等于mgtanθ/q
 D.小球不一定是做匀速直线运动

 介子衰变的方程为 ,其中 介子和 介子带负的元电荷e,π0介子不带电.如图所示,两匀强磁场方向相同,以虚线MN为理想边界,磁感应强度分别为B1、B2.今有一个 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中,其轨迹为圆弧AP,P在MN上, 在P点时的速度为v,方向与MN垂直.在P点该介子发生了上述衰变.衰变后产生的 介子沿v反方向射出,其运动轨迹为如图虚线所示的“心”形图线.则以下说法正确的是                (  BD  )
A. 介子的运行轨迹为PENCMDP  
 B. 介子运行一周回到P用时为
 C.B1=4B2
 D.π0介子作匀速直线运

在真空中的光滑水平绝缘面上有一带电小滑块,开始时滑块处于静止状态。若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1,持续一段时间后立即换成与E1相反方向的匀强电场E2,又持续相等的时间后滑块恰好回到初始位置,且具有动能Ek,在上述过程中,E1对滑块的电场力做功为W1,冲量大小为I1;E2对滑块的电场力做功为W2,冲量大小为I2,则
     ( CD   )
 A.  B.I2=2I1
 C.  D.I2=3I1


如图所示,实线为点电荷形成电场中的三条电场
线,某一带电粒子运动轨迹如图虚线所示。则
下面判断正确的是                    ( A  )
A.该带电粒子带负电 B.a点的电场强度比b点的大
C.a点的电势比b点的高 D.该粒子在b点的电势能比在a点大

一个质量为m、电荷量为+q的小球以初速度v0水平抛出,在小球经过的竖直平面内,存在着若干个如图所示的无电场区和有理想上下边界的匀强电场区,两区域相互间隔、竖直高度相等,电场区水平方向无限长,已知每一电场区的场强大小相等、方向均竖直向上,不计空气阻力,下列说法正确的是               (   BC )
A.若场强大小等于 ,则小球经过每一电场区的时间均相同
B.若场强大小等于 ,则小球经过每一电场区都做直线运动
C.若场强大小等于 ,则小球经过每一无电场区的时间均相同
D.无论场强大小如何,小球通过所有无电场区的时间均相同

如图所示,O点是等量异种点电荷A、B连线的中点,
PQ是AB连线的中垂线,CD、MN是圆O的直径,
下列说法中正确的是                 ( BD   )
 A.M、N两点的电势相等 
 B.C、D两点的电势相等
 C.负点电荷在M点的电势能大于它在N点的电势能
 D.将正点电荷从M点移到N点的过程中,电场力做
正功 

.如图所示的电路中,各个电键均闭合,且k2接a,现要使静止在平行板电容器两极板之间的带电微粒向下运动,则应该   (  C  )
①将k1断开 
②将k2掷在b
③将k2掷在c
④将k3断开
 A.①②       B.②③    
 C.①③       D.③④     

如图所示为圆柱形区域的横截面,内有垂直纸面的匀强磁场,磁感应强度为B ,一带电粒子(不计重力)以某一初速度沿截面直径方向射入时,穿过此区域的时间为t,粒子飞出此区域时,速度方向偏转60°角,如图所示,根据上述条件可求下列物理量中的      ( AC   )
A.带电粒子的荷质比    
 B.带电粒子的初速度
 C.带电粒子在磁场中运动的周期 
 D.带电粒子在磁场中运动的半径

14.下列说法正确的是    ( A   )
  A.一定质量的气体,保持温度不变,压强随体积增大而减小的微观原因是:单位体积内的分子数减小
 B.用活塞压缩气缸里的空气,对空气做功2.0×105J,同时空气的内能增加了1.5×105J,则空气从外界吸收热量0.5×105J
  C.物体的温度为0℃时,物体分子的平均动能为零
  D.根据热力学第二定律可知热量能够从高温物体传到低温物体,但不可能从低温物体传到高温物体
15.原子核A发生 衰变后变为原子核 X,原子核B发生 衰变后变为原子核 Y,已知原子核A和原子核B的中子数相同,则核X和Y的中子数以及a、b、c、d的关系可能是
     (  AC  )
 A.X的中子数比Y少1          
 B.X的中子数比Y少3
 C.如果 ,则         
 D.如果 ,则

如图所示,A、B、C为等腰棱镜,a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜,两束光在AB面上入射点到D的距离相等,两束光折射后相交于图中的P点,以下判断正确的是    (  C  )
A.在真空中,a光光速大于b光光速
 B.在真空中,a光波长大于b光波长
 C.a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间
 D.a、b两束光从同一介质射入真空过程中,a光发生全
反射临界角大于b光发生全反射临界角

如图甲所示,空间中存在一个变化的电场和一个变化的磁场,电场的方向水平向右(图甲中由B到C),电场强度的大小随时间变化情况如图乙所示;磁感应强度方向垂直于纸面,磁感应强度的大小随时间变化情况如图丙所示,在t=1 s时,从A点沿AB方向(垂直于BC)以初速度v0射出第一个粒子,并在此之后,每隔2 s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出,射出的粒子均能击中C点,若AB=BC=l,粒子由A运动到C的时间均小于1 s. 不计粒子重力、空气阻力及电磁场变化带来的影响. 则以下说法正确的是     ( BC   )
 
 A.磁场方向垂直纸面向里
 B.电场强度E0和磁感应强度B0大小的比值为E0/B0=2v0
 C.第一个粒子由A运动到C所经历的时间
 D.第二个粒子到达C点的动能等于第一个粒子到达C点的动能


如图所示,MN是一正点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带负电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示。下列结论正确的是 ( CD   )
 A.带电粒子从a到b过程中动能逐渐减小
 B.正点电荷一定位于M点左侧
 C.带电粒子在a点时具有的电势能大于在b点时
       具有的电势能
 D.带电粒子在a点的加速度小于在b点的加速度

如图所示,竖直放置的两个平行金属板间有匀强电场,在两板之间等高处有两个质量相同的带电小球,P小球从紧靠左极板处由静止开始释放,Q小球从两板正中央由静止开始释放,两小球最后都能打在右极板上的同一点。则从开始释放到打到右极板的过程中     (  B  )
A.它们的运行时间
 B.它们的电荷量之比
 C.它们的动能增加量之比
 D.它们的电势能减少量之比

21.一正电荷在电场中只受电场力作用下,从A点运动到B点,
速度随时间变化的图象如图所示,tA、tB分别对应电荷在A、
B两点的时刻,则下列说法中正确的有 ( ABD   )
    A.A处的场强一定大于B处的场强
    B.A处的电势一定低于B处的电势
    C.正电荷在A处的电势能一定大于B处的电势能
    D.由A至B的过程中,电场力一定对正电荷做负功
22.水平面上的光滑平行导轨MN、PQ上放着光滑导体棒ab、cd,两棒用绝缘细线系住,开始时匀强磁场的方向如图甲所示,而磁感应强度B随时间t的变化如图乙所示,不计ab、cd间电流的相互作用,则细线中张力        (BD    )
 A.由O到to时间内细线中的张力逐渐增大
 B.由O到to时间内细线中的张力逐渐减小
 C.由O到to时间内细线中张力不变
 D.由to到t1时间内两杆靠近,细线中的张力消失


18.如图所示,匀强磁场的方向垂直于电路所在平面,导体棒与
电路接触良好.当导体棒ab在外力F作用下从左向右做匀加速直线运动时,若不计摩擦和导线的电阻,整个过程中,灯泡L未被烧毁,电容器C未被击穿,则该过程中  ( AD   )
   A.感应电动势将变大                   
 B.电容器C的上极板带负电
   C.电容器两极板间的电场强度将减小    
  D.灯泡的亮度变大
 
如图所示电路,L为自感线圈,电阻很小可忽略不计,A1和A2为相  同的电灯,下列说法正确的是( C   )
A.闭合电键S时,电灯A1先亮,A2逐渐变亮
B.闭合电键S以后,电路稳定时,A1、A2一样亮
C.断开S时,A1立即熄灭,A2亮一下后熄灭
D.闭合S时与断开S时,通过A2的电流方向相同
第II卷
I.(7分)现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件,要把它们放在图所示的光具座上组装成双缝干涉装置,用以测量红光的波长.
 

   (1)将白光光源C放在光具座最左端,依次放置其他光学元件,从左至右,表示各光学元件的字母排列顺序应为C        A. 
   (2)本实验的步骤有:①取下遮光筒右侧的元件,调节光源高度,使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮;②按合理顺序在光具座上放置各光学元件,并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上;③用米尺测量双缝到屏的距离;④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离.在操作步骤②时还应注意               
和               .

   (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐,将该亮纹定为第1条亮纹,此时手轮上的示数如图甲所示.然后同方向转动测量头,使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐,记下此时图乙手轮上的示数         mm,求得相邻亮纹的间距△x为        
      mm. 
   (4)已知双缝间距d为2.0×10-4m,测得双缝到屏的距离L为0.700m,由计算式λ=        ,求得所测红光波长为       nm.


I. (1)E、D、B  (2)单缝和双缝间距5cm~10cm,使单缝与双缝相互平行 
   (3) 13.870     2.310      (4)         

)一额定功率为0.01W的电阻,其阻值不详。用欧姆表粗测其阻值结果如图所示(档位在×1K)。现有下列器材,试设计适当的电路,选择合适的器材,较精确地测定其阻值(滑动变阻器的调节要方便)。
A.电流表,量程0~400uA,内阻150
B.电流表,量程0~10mA,内阻45
C.电压表,量程0~3V,内阻约6K
D.电压表,量程0~15V,内阻约30K
E.干电池两节,每节电动势为1.5V
F.直流稳压电源,输出电压6V,额定电流3A
G.直流稳压电源,输出电压24V,额定电流0.5A
H.滑动变阻器,0~50 ,1A
I.滑动变阻器,0~4K ,0.1A
J.电键一只,导线若干
①欧姆表测得的电阻值约为             :
②电流表应该选择           ,电压表应该选择           ,电源应该选择           ,滑动变器最好选择           (填字母代号);
        ③在方框中画出电路原理图。
 

①40K(或40×103) ②A,D,G,H ③


22.某电流表的内阻在0.1Ω~0.2Ω之间,现要测量其内阻,可选用的器材如下:
A.待测电流表A(量程0.6A); 
B.电压表V1(量程3V,内阻约2kΩ)
C.电压表V2(量程15V,内阻约10kΩ);
D.滑动变阻器R1(最大电阻10Ω)
E.定值电阻R2(阻值5Ω)        
F.电源E(电动势约4V)
G.开关S及导线若干
   ⑴电压表应选用_____________;
   ⑵画出实验电路图;(要求电路中各器材用题中给定的符号标出)
   ⑶如测得电压表的读数为U,电流表的读数为I,则电流表A内阻的表达式为:
RA = ______________。

①V1;                                   (2分)
②设计电路图如图所示;                   (4分)
③电流表A内阻的表达式为: (4分) 

在测一节干电池的电动势和内阻的实验中,备有下列器材:
 A.待测干电池(电动势约为1.5V,内阻约为4Ω)
 B.电压表V1(量程0~2V,内阻约为2000Ω)
 C.电压表V2(量程0~6V,内阻约为6000Ω)
 D.电阻箱R1(最大电阻99.9Ω,额定电流1A)
 E.滑动变阻器R2(最大电阻20Ω,额定电流2A)
 F.滑动变阻器R3(最大电阻200Ω,额定电流1A)
 G.电键一个,导线若干
   (1)为方便且能较准确地进行测量,电压表应选择          ,电阻箱或滑动变阻器应选择               (填写器材前面的字母)。
   (2)请在下面所给方框内,画出利用所选器材测干电池的电动势和内阻的实验电路图。


   (3)某同学在实验中得到了多组路端电压和外电阻的数据,对所得数据进行处理后,在坐标纸上做出了如右上图线:
        由图线得出:干电池的电动势E=     V,内阻r=     Ω(结果保留两位有效数字)。

II(1)B;D(每空2分)
   (2)如右图(4分)
   (3)1.4; 3.3 (每空2分)

 

在“测定金属导体的电阻率”的实验中,待测金属导线的电阻Rx约为5,实验室备有下列实验器材
A.电流表A1(量程6mA,内阻Rg=10)
B.电流表A2(量程0.6A,内阻约为1)
C.变阻器R1(0~50,0.6A)
D.变阻器R2(0~1000,0.1A)
E.定值电阻R3=1490Ω
F.定值电阻R4=490Ω
G.电池E(电动势为3V,内阻约为0.3)
H.开关S,导线若干
①为了能方便而且较准确地进行测量,其中应选用的滑动变阻器是(写R1或R2)_____________________,应选用的定值电阻是(写R3或R4)_____________________。
②为了准确进行测量,请在方框中画出你所设计的电路图,并在图中标上你所选的器 材的符号。
③若用螺旋测微器测得导线的直径及两电表的示数分别如下图所示,则导线的直径为_________mm,电阻值为___________ 。

Ⅱ、①R1,R4;(2分)
②(4分)
 

③0.621~0.624mm,4.8Ω;(4分)


从下表中选出适当的实验器材,设计一电路来测量“金属丝的电阻率”。要求方法简捷,有尽可能高的测量精度,并能得到多组数据。

金属丝(L) 长度为Lo、直径为D
电流表(A1) 量程10mA、内阻r1=40Ω
电流表(A2) 量程500μA、内阻r2=750Ω
电压表(V) 量程10V、内阻10kΩ
电阻(R1) 阻值为100Ω、起保护作用
滑动变阻器(R2) 总阻值约20Ω
电池(E) 电动势1.5V、内阻很小
开关(S)导线若干 
   (1)在下列方框中画出电路图,并标明所用器材的代号。
   (2)若选测量数据中的一组数据计算电阻率ρ,则所用的表达式ρ=__________,式中各符号(表中已有的除外)的意义是______________。
 
(1)电路图如图1或2所示(6分)
 

   (2) 或 (4分)
式中I1、I2分别为电流表A1和A2的读数(2分)。

23. 
如图所示,一矩形线圈在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动,磁场方向与转轴垂直。线圈的长l1=0.50m,宽l2=0.40m,匝数N=20匝,线圈总电阻r=0.10 。磁场的磁感强度B=0.10T。线圈绕OO′轴以 的角速度转动。线圈两端外接一个R=9.9 的电阻和一块内阻不计的交流电流表。求:
(1)线圈中产生的感应电动势的最大值;
(2)电流表的读数;
(3)线圈转过一周的过程中,整个回路中产生的焦耳热。


(1)(5分)由   (4分)
解得E=20(V)   (1分)
   (2)(6分)由   (2分)
解得    (1分)
由     (2分)
解得I=1.4(A)  (1分)
   (3)(5分)由    (2分)
      (2分)
解得Q=2.5J    (1分)

 

24.(17)如图所示,一根电阻为R=12Ω的电阻丝做成一个半径为r=1m的圆形导线框,竖直放置在水平匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,磁感强度为B=0.2T,现有一根质量为m=0.1kg、电阻不计的导体棒,自圆形线框最高点静止起沿线框下落,在下落过程中始终与线框良好接触,已知下落距离为 r/2时,棒的速度大小为v1= m/s,下落到经过圆心时棒的速度大小为v2 = m/s,(取g=10m/s2)
试求:
   (1)下落距离为r/2时棒的加速度,
   (2)从开始下落到经过圆心的过程中线框中产生的热量.
 

24.(17分)解答:
   (1)R1= R3 ´ 2R3 R = 2R9 = 83 W        ①  (4分)
F = BIL = B2(3 r) 2v1R1 =0.12 N ②  (4分)
由mg - F = ma  ③  (1分)
a =g - Fm = 8.8(m / s2) ④  (2分)
   (2)mgr - Q = 12 mv22 – 0   ⑤  (4分) 
Q = mgr - 12 mv22 = 0.44 J     ⑥  (2分) 

如图18甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D,板上分别开有正对的小孔O1和O2,两板接在交流电源上,两板间的电压uCD随时间t变化的图线如图18乙所示。T=0时刻开始,从C板小孔O1处连续不断飘入质量m=3.2×10-25kg、电荷量q=1.6×10-19¬C的带正电的粒子(飘入速度很小,可忽略不计)。在D板上方有以MN为水平上边界的匀强磁场,MN与D板的距离d=10cm,匀强磁场的磁感应强度B=0.10T,方向垂直纸面向里,粒子受到的重力及粒子间的相互作用力均可忽略不计,平行金属板C、D之间距离足够小,粒子在两板间的运动时间可忽略不计。求:(保留两位有效数字)
   (1)在C、D两板间电压U0=9.0V时飘入小孔O1的带电粒子进入磁场后的运动半径;
   (2)从t=0到t=4.0×10-2s时间内飘入小孔O1的粒子能飞出磁场边界MN的飘入时间范围;
   (3)磁场边界MN上有粒子射出的范围的长度。

(18分)
   (1)设C、D两板间电压U0=9.0V时带电粒子飘入电场从小孔O2进入磁场的速度为 ,粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为R0,根据动能定理和牛顿第二定律有
     ………2分     ………2分    解得R0=6.0cm………2分
   (2)如答图2所示,带电粒子轨迹与MN相切时,恰好飞出磁场,此时粒子运动半径R1=d…………1分
设恰能飞出磁场边界MN的带电粒子在电场中运动时CD两板间的电压为U1,从从小孔O2进入磁场时的速度为v1,根据牛顿第二定律与动能定理有
 …………1分
 …………1分
解得U1=25V
由于粒子带正电,因此只有在C板电势高于D板(uCD为正值)时才能被加速进入磁场,根据图象可得UCD=25V的对应时刻分别为 …………1分
 …………1分
则粒子在0到 内飞出磁场边界的飘入时间范围为 ~ …1分
   (3)设粒子在磁场中运动的最大速度为vm,对应的运
动半径为Rm,粒子运动轨迹如答图3所示,依据动能
定理和牛顿第二定律有
 …………1分
 …………1分
粒子飞出磁场边界时相对小孔向左偏移的最小距离 …………1分
粒子射出磁场区域的最左端是粒子运动轨迹与MN相切处,即粒子向左偏移距离x2=d
则磁场边界MN有粒子射出的长度范围△x=x2-x1=d-x1…………1分

如图所示,在足够大的空间范围内,同时存在着竖直向上的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场,电场强度为E,磁感应强度为B。足够长的光滑斜面固定在水平面上,斜面倾角为30°. 有一带电的物体P静止于斜面顶端且P对斜面无压力,若给物体P一瞬时冲量,使其获得水平方向的初速度向右抛出,同时另有一不带电的物体Q从A处由静止开始沿斜面滑下(P、Q均可视为质点),P、Q二物体运动轨迹在同一竖直平面内. 一段时间后,物体P恰好与斜面上的物体Q相遇,且相遇时物体P的速度方向与其水平初速度方向的夹角为60°. 已知重力加速度为 ,求:
(1)P、Q相遇所需的时间;
(2)物体P在斜面顶端受到瞬时冲量后所获得的初速度的大小。
解:(1)物体P静止时对斜面无压力      ①
P获得水平分速度后做匀速圆周运动     ②
     ③                  ④
(2)在时间t内,Q物体在斜面上做匀加速直线运动
 
             ⑤
P做匀速圆周运动    ⑥
由几何关系知R=S          ⑦
由①④⑤⑥⑦可解得

25.(21分)如图所示,在以O为圆心,半径为R的圆形区域内,有一个水平方向的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.竖直平行正对放置的两金属板A、K连在电压可调的电路中.S1、S2为A、K板上的两个小孔,且S1、S2和O在同一直线上,另有一水平放置的足够大的荧光屏D,O点与荧光屏的距离为h.比荷(电荷量与质量之比)为k的带正电的粒子由S1进入电场后,通过S2射入磁场中心,通过磁场后打在荧光屏D上.粒子进人电场的初速度及其所受重力均可忽略不计.
   (1)请分段描述粒子自S1到荧光屏D的运动情况;
   (2)求粒子垂直打在荧光屏上P点时速度的大小;
   (3)移动变阻器滑片,使粒子打在荧光屏上的Q点,PQ=  (如图所示),求此时A、K两极板间的电压.

25.【解析】
(1)粒子在电场中自S1至S2做匀速直线运动;自S2至进入磁场前做匀速直线运动;进入磁场后做匀速圆周运动;离开磁场至荧光屏做匀速直线运动.                   (4分)
(2)设粒子的质量为m,电荷量为q,垂直打在荧光屏上的P点时的速度为 ,粒子垂直打在荧光屏上,说明粒子在磁场中的运动是四分之一圆周,运动半径r1=R,如图所示     (2分)
根据牛顿第二定律     (2分)
依题意     (1分)
解得      (2分)
(3)设粒子在磁场中运动轨道半径为r2,偏转角为2 ,粒子射出磁场时的方向与竖直方向夹角为 ,粒子打到 Q点时的轨迹如图所示,由几何关系可知              (2分)
           (2分)
设此时A、K两极板间的电压为U,粒子离开S2时的速度为 ,根据牛顿第二定律                (2分)
  (2分)     (2分)

位于绝缘水平面上的宽度为L=1m的U形金属导轨,左端串接一电阻R=7.5Ω,金属导轨在外力控制下始终以速度v1=2m/s向右匀速运动,导轨电阻不计。如图所示,虚线PQ右侧区域有重直水平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1T。由于导轨足够长,电阻R始终未进入磁场区域。一质量为m=0.1kg,电阻r=0.5Ω,长度也是L的金属棒,自PQ处以水平向右的初速度v2=4m/s滑上金属导轨,金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.2,且运动过程中始终与导轨垂直接触。金属棒滑上导轨后,经t=0.2s,速度恰好与导轨速度相同,此过程中因摩擦产生热量Q=0.08J。之后,金属棒继续运动,当其速度刚好稳定时,金属棒的总位移s=1.74m。重力加速度g=10m/s2,求:
   (1)金属棒最终稳定时速度的大小;
   (2)当金属棒速度v=3.2m/s时加速度的大小;
   (3)自金属棒滑上导轨至刚好稳定时整个电路中消耗的电能。

(1)金属棒最后匀速运动,设速度为v3
        ①
       ②
        ③
金属棒做匀速运动           ④
可得v3=1.6m/s        ⑤
   (2)当金属棒速度v=3.2m/s时,可推出
         ⑥
由牛顿第二定律
         ⑦
a=6m/s2       ⑧
   (3)设金属棒从滑上导轨到与导轨速度相同的过程中,导轨的位移为s1,棒的位移为s2,
摩擦生热           ⑨
导轨位移         ⑩
金属棒速度由v1减小到v3的过程中位移为s3=s—s2       (11)
由动能定理
        (12)
由功能关系
E=—W安
可得:E电=0.7J        (14分)
评分标准:①②③⑤⑧⑨⑩(11)(13)(14)各1分,④⑥⑦(12)各2分。其他方法正确也给分。

(19分)
如图所示,两根电阻不计,间距为l的水平放置的平行金属导轨,一端接有阻值为R的电阻,导轨上垂直搁置一根质量为m、电阻为r的金属棒,整个装置处于竖直向上磁感强度为B的匀强磁场中。现给金属棒放一冲量,使它以初速v0向左滑行.设棒与导轨间的动摩擦因数为 ,金属棒从开始运动到停止的整个过程中,通过电阻R的电量为q.(导轨足够长)
求:(1)金属棒沿导轨滑行的距离;
   (2)在运动的整个过程中消耗的电能.
 

24.(19分)解:(1)设滑行的距离为L
由法拉第电磁感应有
     ①  …………3分
而由电流定义有       ②  ………………3分
由闭合电路的欧姆定律得       ③  …………3分
由①②③解得    ………………3分
   (2)由功能原理得
      ④………………3分
而    ⑤  ………………3分
所以:    ………………1分
 
25.(20分)
    如图(甲)所示为电视机中显像管的原理示意图,电子枪中的灯丝加热阴极而逸出电子,这些电子再经加速电场加速后,从O点进入偏转磁场中,经过偏转磁场后打到荧光屏MN上,使荧光屏发出荧光形成图象,不计逸出电子的初速度和重力。已知电子的质量为m、电荷量为e,加速电场的电压为U。偏转线圈产生的磁场场分布在边长为l的正方形abcd区域内,磁场方向垂直纸面,且磁感应强度随时间的变化规律如图16乙所示。在每个周期内磁感应强度都是从-B0均匀变化到B0。磁场区域的左边界的中点与O点重合,ab边与OO′平行,右边 界bc与荧光屏之间的距离为s。由于磁场区域较小,且电子运动的速度很大,所以在每个电子通过磁场区域的过程中,可认为磁感应强度不变,即为匀强磁场,不计电子之间的相互作用。
(1)求电子射出电场时的速度大小。
(2)为使所有的电子都能从磁场的bc边射出,求偏转线圈产生磁场的磁感应强度的最大值。
(3)荧光屏上亮线的最大长度是多少?

25.(20分)
   (1)设电子射出电场的速度为v,则根据动能定理,对电子的加速过程有
      ………………4分
解得    ………………3分
   (2)当磁感应强度为B0或-B0时(垂直于纸面向外为正方向),
电子刚好从b点或c点射出,设此时圆周的半径为R1。
如图所示,根据几何关系有:
 
解得R=    ………………4分
电子在磁场中运动,洛仑兹力提供向心力,因此有:
 
解得    ………………4分
   (3)根据几何关系可知,  …………3分
设电子打在荧光屏上离O′点的最大距离为d,
则    …………3分
由于偏转磁场的方向随时间变化,根据对称性可知,荧光屏上的亮线最大长度为
    ………………1分

如图所示,一边长L=0.2 m,质量m1=0.5 kg,电阻R=0.1 Ω的正方形导体线框abcd,与一质量为m2=2kg的物块通过轻质细线跨过两定滑轮相连。起初ad边距磁场下边界为d1=0.8 m,磁感应强度B=2.5 T,磁场宽度d2=0.3 m。物块放在倾角θ=53°的斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数μ=0.5。现将物块由静止释放,经一段时间后发现,当ad边从磁场上边缘穿出时,线框恰好做匀速运动。(g=10 m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)求:
   (1)线框ad边从磁场上边缘穿出时速度的大小;
   (2)线框全部进入磁场时的动能;
   (3)整个运动过程中线框产生的焦耳热。


(22分)
   (1)由于线框匀速出磁场,则
     (2分)
对m1有    T-m1g-BIL=0        (2分)
又因为             (2分)
由以上各式联立可得     2 m/s     (2分)
   (2)设线框全部进入磁场时的动能为Ek1,此时物块m2的动能为Ek2,从线框全部进入磁场到线框ad边刚要离开磁场,由能量守恒得
   (4分)
由于线框和物块速度大小时刻相等,所以         (2分)
联立解得      Ek1=0.9 J     (2分)
   (3)从初状态到线框全部穿出磁场,由能的转化与守恒定律得
  (4分)
解得          Q=1.5 J      (2分)

 


24.有一边长为L的正方形线框abcd,匝数为n,总质量为m,总电阻为R,由某一高度处自由下落,如图所示,其下边ab刚进入匀强磁场区域时,线框开始作匀速运动,此匀强磁场的磁感应强度为B,宽度也为L,(重力加速度为g)。 求:
    ⑴物体开始下落的高度H
    ⑵线框从进入磁场到离开磁场的过程中产生的焦耳热Q。
 


(1)正方形线框下落H时:mgH=mv02/2--------①3分
在匀强磁场区域中匀速运动时:mg=FB     -------------②2分
E=nBLv0                       ------------③2分
I=E/R                -------------④2分
FB=nBIL=n2B2L2v0/R -------------3分
可得H=(m2gH2R2)/(2n4B4L4)
(2)Q=FB。×2L=2mgL                              -----------⑤6分

 


25.(20分)如图所示,真空中两平行金属板A、B长L1=0.10m,间距d= /30m,两极板接在电压UAB=200sinl00πt(V)的交流电源上,与AB板相距L2=0.20m的PS右侧区间有一个范围足够大的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度为B= ×l0-2T。一束带正电的粒子以Vo= ×105m/s的速度沿着A,B两极板的中央飞入电场,粒子的比荷q/m=1×l08C/kg,不计粒子的重力和粒子间的相互作用力,不考虑相对论效应。问:
(1)通过计算说明,带电粒子经过平行金属板期间,加在两板间的电压几乎不变;
(2)在t=0时刻进入电场的粒子,飞离磁场时离O点的距离;
(3)何时进入电场的粒子,从进入电场到离开磁场所经历的时间最长?并计算最长时间。


(1)粒子飞越电场的时间
     (2分)
   T=0.02s    (1分)
    因t0≤T,所以每个粒子飞越金属板的过程中,可以认为
两板问电压不变。    (2分)
(2)当t=0时,uAB=0粒子傲匀速直线运动,从O点进入磁场  
    洛仑兹力提供向心力,有     (2分)
        (2分)
    飞离磁场时与0点的距离h=2R=0.2m    (1分)
(3)设AB板问电压为%时,粒子从板边缘飞出,
侧移量为
     
 (2分)
   解得:U0=100V<200V
说明从进入电场到出磁场的时间最长的粒子,就是电压为100V时从B板边缘飞出的粒子。
将U0代人UAB=200sin100 t(V)
得  n=0、1、2……  (2分)
粒子在进入磁场前的飞行时间
      (2分)
离开电场时速度偏角
             (1分)
粒子在磁场中运动的周期
飞行时间      (2分)
总时间为     (2分)


如图所示,在真空中,半径为b的虚线所围的圆形区域内存在匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外.在磁场右侧有一对平行金属板M和N,两板间距离也为b,板长为2b,两板的中心线O1O2与磁场区域的圆心O在同一直线上,两板左端与O1也在同一直线上.有一电荷量为q、质量为m的带正电的粒子,以速率v0从圆周上的P点沿垂直于半径OO1并指向圆心O的方向进人磁场,当从圆周上的O1点飞出磁场时,给M、N板加上如右边图所示电压u.最后粒子刚好以平行于N板的速度,从N板的边缘飞出.不计平行金属板两端的边缘效应及粒子所受的重力.
(1)求磁场的磁感应强度B的大小;
(2)求交变电压的周期T和电压U0的值;
(3)若t=T2时,将该粒子从MN板右侧沿板的中心线O2O1,仍以速率v0射人M、N之间,求粒子从磁场中射出的点到P点的距离.
 


解析:(1)粒子自P点进入磁场,从O1点水平飞出磁场,运动的半径必为b,则
                                          
解得                                             
(2)粒子自O1点进入磁场,最后恰好从N板的边缘平行飞出,设运动时间为t,则
2b=v0t                                                  
                                      
t=nT(n=1,2,…)                                     
解得     (n=1,2,…)                          
  (n=1,2,…)                       
(3)当t=T2粒子以速度v0沿O2O1射入电场时,则该粒子恰好从M板边缘以平行于极板的速度射入磁场,且进入磁场的速度仍为v0,运动的轨道半径仍为b.
设进入磁场的点为Q,离开磁场的点为R,圆心为O3,如图所示,四边形OQ O3R是菱形,故O R∥ QO3.                                            
所以P、O、R三点共线,即POR为圆的直径.即PR间的距离为2b.

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