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湖北省荆州市向群中学2022-2023学年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. (单选)如图所示,平行线PQ、MN之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场,电子从P沿平行于PQ且垂直于磁场方向射入磁场,其中速率υ1的电子与MN成60°角、速率为υ2的电子与MN成45°角射出磁场,υ1/υ2等于( )
A.(2-)/1 B.(-1)/1 C. /1 D. /
参考答案:
A
2. 一单摆摆长为l,若将摆长增加1m,则周期变为原来的1.5倍,可以肯定l长为
A.2m B.1.5m C.0.8m D.0.5m
参考答案:
C
3. 如图所示,玻璃管A和B同样粗细,A的上端封闭,两管下端用橡皮管连通,两管中水银柱高度差为h,若将B管慢慢地提起,则A管内空气柱将_______(填“变长”“变短”或“不变”),两管内水银柱高度差将_______(填“增大”“减小”或“不变”)
参考答案:
变短 增大
4. 如图所示,电子射线管(A为其阴极),放在蹄形磁铁的N、S两极间,则荧光屏上的电子束运动径迹偏转方向是( ).
A.向下 B.向上
C.向左 D.向右
参考答案:
A
5. (多选)如图所示,在光滑水平面上用恒力拉质量为、边长为、总电阻为的单匝均匀正方形铜线框,线框从位置1开始以速度进入磁感应强度为的匀强磁场,到达位置2时线框刚好全部进入磁场,在位置3时线框开始离开匀强磁场,到达位置4时线框刚好全部离开磁场。则
A.在位置1时,线框右侧边MN的两端电压为
B.线框从位置1到位置2的过程与从位置3到位置4的过程产生的感应电流方向相反
C.线框从位置1到位置2的过程与从位置3到位置4的过程所受的安培力方向相同
D.从位置1到位置2的过程中流过线框某一截面的电荷量等于
参考答案:
BCD
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。粗细均匀的电阻为r的金属圆环放在磁感应强度为B的垂直环面的匀强磁场中,圆环的直径为d。长为d、电阻为r/2的金属棒ab在中点处与环相切,现使ab始终以垂直于棒的、大小为V的速度向左运动,到达圆环的直径位置时,ab棒两端的电势差大小为 。
参考答案:
BdV/3(4分)
7. 空气是不导电的。但是如果空气中的电场很强,使得气体分子中带正、负电荷的微粒所受的相反的静电力很大,以至于分子破碎,于是空气中出现了可以自由移动的电荷,空气变成了导体。这个现象叫做空气的“击穿”。一次实验中,电压为4×104V的直流电源的两极连在一对平行金属板上,如果把两金属板的距离减小到1.6cm,两板间就会放电。问这次实验中空气击穿时的电场强度等于 V/m
参考答案:
2.5×106 V/m
8. (8分)放射性物质和的核衰变方程为:
方程中的X1代表的是______,X2代表的是_________。
参考答案:
X1代表的是(或),X2代表的是(或)
9. 如图所示,一个质子的电量e=1.6×10-19C,在某一静电场中从A点经C点移到B点,电场力做功8×10-17J;在质子从B点经D点回到A 点过程中,电场力做功为_____ J。如果质子在A点的电势能为零,则B点电势φB= _____ V。
参考答案:
、
10. 如图4-3-24,金属环A用轻绳悬挂,与长直螺线管共轴,并位于其左侧,若变阻器滑片P向左移动,则金属环A将向________(填“左”或“右”)运动,并有________(填“收缩”或“扩张”)趋势.
参考答案:
11. 17.如图所示,线圈内有理想边界的磁场,当磁场均匀增加时,有一带电微粒静止于平行板(两板水平放置)电容器中间,则此微粒带________电,若线圈的匝数为n,平行板电容器的板间距离为d,微粒的质量为m,带电量为q,则磁感应强度的变化率为________(设线圈的面积为S).
参考答案:
负;
12. (6分)在电场中,如果________________的大小和方向都相同,这个区域的电场叫做匀强电场。匀强电场的电场线是距离相等的_________________直线。
参考答案:
电场强度 平行
13. 组成物质的分子是很小的,一种粗测分子大小的方法是 ,设一滴油酸体积为V,油酸在水面上延展的最大面积为S,油膜的厚度等于 ,油膜的厚度即为分子的直径。
参考答案:
单分子油膜法,
三、 实验题:本题共2小题,每小题11分,共计22分
14. 在用单摆测重力加速度的实验中同学在实验中,先测得摆线长为97.50cm,再测得摆球直径为2.00cm,然后测出了单摆全振动50次所用时间为98.0s,
(1)该单摆的摆长为 cm,周期为 s。
(2)如果他测得的g值偏小,可能原因是________
A.测摆线长时将摆线拉得过紧 B.误将摆线长当作摆长
C.开始计时,秒表按下偏迟 D.实验中误将49次全振动计为50次
参考答案:
(1)_____98。50_ _____1.96__ (2) ___B__
15. (5分)在《测定电源的电动势和内阻》的实验中,完成以下问题:
(1)在甲图的电路中,填上所缺的元件符号,使实验电路原理图完整。
(2)某同学用实验测得的数据作出的U-I图象如图乙所示,由图可知,该电源的电动势E= 。
参考答案:
3.4v
四、计算题:本题共3小题,共计47分
16. 如图所示,在水平向右的匀强电场中,一根长为L的绝缘细线,一端连着一质量为m带电量为+q的小球,另一端固定于O点,现把小球拉至细线水平且与场强方向平行的位置,无初速释放,小球能摆到最低点的另一侧,细线与竖直方向的最大夹角θ=30o,(1)求场强E的大小;(2)若使带电小球在平行于电场的竖直平面内做完整的圆周运动,小球运动过程中的最小动能是多少?
参考答案:
动能定理:—qEL(1+sinθ)=0,θ=30o,解得
当细线上张力为零时,重力和电场力的合力充当向心力,此时小球速度最小
F合=, Ek==
17. (20分)如图所示,接地的空心导体球壳内半径为R,在空腔内一直径上的P1和P2处,放置电量分别为q1和q2的点电荷,q1=q2=q,两点电荷到球心的距离均为a.由静电感应与静电屏蔽可知:导体空腔内表面将出现感应电荷分布,感应电荷电量等于-2q.空腔内部的电场是由q1、q2和两者在空腔内表面上的感应电荷共同产生的.由于我们尚不知道这些感应电荷是怎样分布的,所以很难用场强叠加原理直接求得腔内的电势或场强.但理论上可以证明,感应电荷对腔内电场的贡献,可用假想的位于腔外的(等效)点电荷来代替(在本题中假想(等效)点电荷应为两个),只要假想的(等效)点电荷的位置和电量能满足这样的条件,即:设想将整个导体壳去掉,由q1在原空腔内表面的感应电荷的假想(等效)点电荷与q1共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0;由q2在原空腔内表面的感应电荷的假想(等效)点电荷与q2共同产生的电场在原空腔内表面所在位置处各点的电势皆为0.这样确定的假想电荷叫做感应电荷的等效电荷,而且这样确定的等效电荷是唯一的.等效电荷取代感应电荷后,可用等效电荷、和q1、q2来计算原来导体存在时空腔内部任意点的电势或场强。
1.试根据上述条件,确定假想等效电荷、的位置及电量.
2.求空腔内部任意点A的电势UA.已知A点到球心O的距离为r,与的夹角为q 。
参考答案:
解析:
1.解法Ⅰ:
如图1所示,S为原空腔内表面所在位置,的位置应位于的延长线上的某点B1处,的位置应位于的延长线上的某点B2处.设A1为S面上的任意一点,根据题意有
(1)
(2)
怎样才能使 (1) 式成立呢?下面分析图1中与的关系.
若等效电荷的位置B1使下式成立,即
(3)
即 (4)
则
有 (5)
由 (1)式和 (5)式便可求得等效电荷
(6)
由 (3) 式知,等效电荷的位置B1到原球壳中心位置O的距离
(7)
同理,B2的位置应使,用类似的方法可求得等效电荷
(8)
等效电荷的位置B2到原球壳中心O位置的距离
(9)
解法Ⅱ:
在图1中,设,,.根据题意,和两者在A1点产生的电势和为零.有
(1')
式中
(2')
(3')
由(1')、(2')、(3')式得
(4')
(4')式是以为变量的一次多项式,要使(4')式对任意均成立,等号两边的相应系数应相等,即
(5')
(6')
由(5')、(6')式得
(7')
解得 (8')
由于等效电荷位于空腔外部,由(8')式求得
(9')
由(6')、(9')式有
(10')
考虑到(1')式,有
(11')
同理可求得
(12')
(13')
2.A点的位置如图2所示.A的电势由q1、、q2、共同产生,即
(10)
因
代入 (10) 式得
(11)
评分标准:
本题20分.第1问18分,解法Ⅰ中(1)、(2)、(6)、(7)、(8)、(9) 式各3分.解法Ⅱ的评分可参考解法Ⅰ.第2问2分,即(11)式2分.
18. 如图所示,在范围很大的水平
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