湖南省郴州市集龙中学2019-2020学年高二物理下学期期末试题含解析.docx

湖南省郴州市集龙中学2019-2020学年高二物理下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. (多选)薄铝板将同一匀强磁场分成Ⅰ、Ⅱ两个区域，高速带电粒子能穿过铝板一次，在两个区域运动的轨迹如图，半径R1＞R2，假定穿过铝板前后粒子电量和质量保持不变，则该粒子（　　）

A．
从P点射出，从区域Ⅰ穿过铝板运动到区域Ⅱ

B．
从Q点射出，从区域Ⅱ穿过铝板运动到区域Ⅰ

C．
在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度相同

D．
在Ⅰ、Ⅱ区域的运动时间相同
参考答案：
解：A、粒子穿过铝板受到铝板的阻力速度将减小，由r=可得粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径将减小，故可得粒子由区域Ⅰ运动到区域Ⅱ，故A正确B错误；
C、粒子穿过铝板受到铝板的阻力速度将减小，即在Ⅰ、Ⅱ区域的运动速度不同，故C错误；
D、由T=可知粒子运动的周期不变，粒子在区域Ⅰ和区域Ⅱ中运动的时间均为t=T=，故D正确；
故选：AD．
2. （单选）下列物体在运动过程中，机械能守恒的是
A．被起重机拉着向上做匀速运动的货物
B．一个做平抛运动的铁球
C．沿粗糙的斜面向下做匀速运动的木块
D．在空中向上做加速运动的氢气球
参考答案：
Ｂ
3. 让一价氢离子、一价钾离子和二价氦离子的混合物经过同一加速电场由静止开始加速，然后在同一偏转电场里偏转（忽略离子重力影响），则它们会形成成几股离子流（  ）
A．一股      B．二股   C．三股    D．无法确定
参考答案：
A
4. 某放射性元素经过11.4天有7/8的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为（     
（A）11.4天           （B）7.6天 （C）5.7天 （D）3.8天
参考答案：
D
5. （多选）如图所示，一带电液滴悬浮在平行板电容器两极板A、B之间的P点，处于静止状态。现将极板A向下平移一小段距离，但仍在P点上方，其它条件不变。下列说法中正确的是（    ）
A．液滴将向下运动         B．液滴将向上运动
C．极板带电荷量将增加     D．极板带电荷量将减少

参考答案：
BC
二、 填空题：本题共8小题，每小题2分，共计16分
6. 如图所示，两个大小不同的绝缘金属圆环叠放在一起，小圆环有一半面积在大圆环内。当大圆环通有顺时针方向电流的瞬间，小圆环中感应电流的方向是      。（填“顺时针方向”或“逆时针方向”）

参考答案：
逆时针方向
7. 如图所示，在x轴上方有垂直纸面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，x轴的下方有沿-y方向的匀强电场，场强大小为E。有一质量为m，带电量为q的粒子（不计重力），从y轴上的M点（图中未标出）静止释放，最后恰好沿y的负方向进入放在N（a,0）点的
粒子收集器中，由上述条件可以判定该粒子带         电荷，磁场的方向为     ，M点的纵坐标是             。

参考答案：
负  向里    n=1、2、3
8. 在“探究气体等温变化的规律”实验中，封闭的空气如图所示，U型管粗细均匀，右端开口，已知外界大气压为76cm汞柱高，图中给出了气体的两个不同的状态。

(1)实验时甲图气体的压强为________cmHg；乙图气体压强为________cmHg。
(2)实验时某同学认为管子的横截面积S可不用测量，这一观点正确吗？
答：________(选填“正确”或“错误”)。
(3)数据测量完后在用图象法处理数据时，某同学以压强p为纵坐标，以体积V(或空气柱长度)为横坐标来作图，你认为他这样做能方便地看出p与V间的关系吗？
答：________。
参考答案：
(1)76（2分）　80（2分）　(2)正确（2分）　(3)不能（2分）
解析：(1)由连通器原理可知，甲图中气体压强为p0＝76cmHg，乙图中气体压强为p0＋4cmHg＝80cmHg。
(2)由玻意耳定律p1V1＝p2V2，即p1l1S＝p2l2S，即p1l1＝p2l2(l1、l2为空气柱长度)，所以玻璃管的横截面积可不用测量。
(3)以p为纵坐标，以V为横坐标，作出p－V图是一条曲线，但曲线未必表示反比关系，所以应再作出p－图，看是否是过原点的直线，才能最终确定p与V是否成反比。
9. P、Q是一列简谐横波中的质点，相距30m，各自的振动图象如图所示.

(1)此列波的频率f＝________Hz.
(2)如果P比Q离波源近，且P与Q间距离小于1个波长，那么波长λ＝________m，波速v＝________m/s.
参考答案：
(1)0.25　(2)40　10
10. 电源的电动势为4.5V，内电阻为0.50Ω，外电路接一个4.0Ω的电阻，这时流过电源的电流为　  　 A，路端的电压为　  　V．
参考答案：
1，4
【考点】闭合电路的欧姆定律．
【分析】已知电源的电动势，内电阻和外电阻，根据闭合电路欧姆定律求出流过电源的电流，由欧姆定律求出路端电压．
【解答】解：根据闭合电路欧姆定律得
    I==
   路端的电压为U=IR=1×4V=4V
故答案为：1，4
11. 如图所示,在磁感应强度为的匀强磁场中，导体棒AB的在金属框架上以的速度向右滑动，已知导体棒长为，电阻为，，其他电阻不计，则导体棒端点上的电压大小是           V, 电压高的点是______（A或B）

参考答案：
0.5V     B点
12. 如左图所示，为使灯泡最亮，开关应该连到           （A端或B端）

如右图所示，为使灯泡最亮，开关应该连到           （A端或B端）
参考答案：

13. 某同学设计了一个“探究加速度与物体所受合力F及质量m的关系”实验．如图a为实验装置简图，A为小车，B为电火花计时器，C为装有砝码的小桶，D为一端带有定滑轮的长方形木板，实验中认为细绳对小车拉力F等于砝码和小桶的总重量，小车运动加速度a可用纸带上的打点求得．

（1）实验过程中，电火花计时器应接在      （选填“直流”或“交流”）电源上．电压为      V，
（2）图（b）为某次实验得到的纸带，根据纸带求打C点时小车的速度大小为        m/s．（保留二位有效数字）
（3）在“探究加速度与质量的关系”时，保持砝码和小桶质量不变，改变小车质量m ，分别得到小车加速度a与质量m数据如下表：
次   数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
小车加速度a(m/s2)
1.98
1.72
1.48
1.25
1.00
0.75
0.48
0.50
0.30
小车质量m (kg)
0.25
0.29
0.33
0.40
0.50
0.71
0.75
1.00
1.67

根据上表数据，为直观反映F不变时a与m的关系，请在图c方格坐标纸中选择恰当物理量建立坐标系，并作出图线．（如有需要，可利用上表中空格）
（4）在“探究加速度与力的关系”时，保持小车的质量不变，改变小桶中砝码的质量，该同学根据实验数据作出了加速度a与合力F图线如图d ，该图线不通过坐标原点，试分析图线不通过坐标原点的原因．
参考答案：

三、 实验题：本题共2小题，每小题11分，共计22分
14. 某活动小组利用题6-2甲图装置测当地的重力加速度g.钢球自由下落过程中，先后通过光电门A、B，光电门结构简图如题6-2乙图，计时装置测出钢球通过A、B的时间分别为tA、tB.用钢球通过光电门的平均速度表示钢球球心通过光电门的瞬时速度.
①用螺旋测微器测量钢球的直径，读数如图题6-2丙所示，钢球直径为D=       mm；用20分度游标卡尺再测钢球直径读数如图题6-2丁所示，=       mm；此游标尺上每格的实际长度为      mm.

②测出两光电门间的距离h，要测当地的重力加速度g，只需求出       .
A．与h的比值      B．与2h的比值
C．与h的比值      D．与2h的比值
③钢球通过光电门的平均速度       （选填“>”、“=”或“<”）钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差         （选填“能”或“不能”）通过增加实验次数减小.
参考答案：
①6.765~6.769、6.75、0.95  ② D、 ③ <   不能
解：（1）螺旋测微器读数主尺为6.5mm+=6.768mm;游标卡尺的主尺读数为：0.6cm，游标尺上第15个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为0.05×15mm=0.75cm，所以最终读数为：6.75mm．游标尺20个分度与主尺19个分度相同，所以每一个分度少0.05cm,也就是每一个分度长度为0.95cm
（2）利用小球通过光电门的平均速度来代替瞬时速度，故：v=，根据机械能守恒的表达式有：mgh= mD2（）即只要比较D2（）与2gh是否相等，故选：D．
（3）根据匀变速直线运动的规律得钢球通过光电门的平均速度等于这个过程中中间时刻速度，所以钢球通过光电门的平均速度＜钢球球心通过光电门的瞬时速度，由此产生的误差不能通过增加实验次数减小．
15. 用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律．重锤从高处由静止落下的过程中，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，已知重力加速度为g，即可验证机械能守恒定律．

（1）如图2所示是实验中得到一条较为理想的纸带，将起始点记为O，并在离O点较远的任意点依次选取6个连续的点，分别记为A、B、C、D、E、F，测出与O点的距离分别为h1、h2、h3、h4、h5、h6，使用交流电的周期为T，设重锤质量为m，在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量为     　，则在打E点时重锤的动能为　 ．
（2）在本实验中发现，重锤减少的重力势能总是　   　重锤增加的动能（选填“大于”或“小于”），主要是因为在重锤下落过程中存在着阻力的作用，为了测定阻力大小，可算出图2中纸带各点对应的速度，分别记为v1至v0，并作vn2﹣hn图象，如图3所示，直线斜率为k，则可测出阻力大小为               　．
参考答案：
（1）mgh5，．（2）大于，m（g﹣）．
【考点】验证机械能守恒定律．
【分析】（1）根据下降的高度求出重力势能的减小量，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E点的速度，从而得出打E点时重锤的动能．
（2）由于阻力的存在，重锤减小的重力势能总大于重锤增加的动能．根据图线的斜率，结合速度位移公式求出重锤的加速度，根据牛顿第二定律求出阻力的大小．
【解答】解：（1）在打O点和E点这段时间内的重力势能的减少量△Ep=mgh5，E点的瞬时速度，则打E点时重锤的动能=．
（4）由于重锤下落过程中存在着阻力作用，实验中会发现重锤减小的重力势能总是大于重锤增加的动能．
根据知，图线的斜率k=2a，则a=，
重锤下落过程中，受到重力和阻力作用，根据牛顿第二定律得：mg﹣f=ma，则阻力的大小f=mg﹣ma=mg﹣=m（g﹣）．
故答案为：（1）mgh5，．（2）大于，m（g﹣）．
四、计算题：本题共3小题，共计47分
16. （7分）内壁光滑的导热气缸竖直浸放在盛有冰水混合物的水槽中，用不计质量的活塞封闭压强为、体积为的理想气体．现在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积变为原来的，然后将气缸移出水槽，缓慢加热，使气体温度变为．活塞面积为，大气压强为，取，求：
（1）所加沙子的质量；
（2）气缸内气体的最终体积。
参考答案：
解析：（1）在冰水混合物中时，被封气体发生等温变化
                                                 （1分）

                                     （1分）
又                                              （1分）
                                                 （1分）
（2）当被封气体温度变为时，气体发生等压变化
                                      （1分）
其中        
                            （2分）
17. 一密封的气象探测气球，在地面时充有压强为1．0×105Pa、温度为27．0℃的氦气时，体积为4.0m3，气球内氦气的密度为1.0Kg/m3，摩尔质量为4g/mol。在上升至海拔10.0k.m高空的过程中，气球内氦气逐渐减小到此高度上的大气压4×104Pa，气球内部因启动一持续加热过程而维持其温度不变。此后停止加热，保持高度不变。已知在这一海拔高度气温为-33．0℃。已知阿伏伽德罗常数为N=6.0×1023mol-1。求：
（1）气球内氦气的分子数
（2）氦气在停止加热前的体积；
（3）氦气在停止加热较长一段时间后的体积。
参考答案：
解：（1）
（2）在气球上升至海拔10.0km高空的过程中，气球内氦气经历一等温过程。
根据玻意耳—马略特定律有
V2=10m3 
（2）在停止加热较长一段时间后，氦气的温度逐渐从T1=300K下降到与外界气体温度相同，即T2=240K。这是一等过程 根据盖—吕萨克定律有
                   V3=8m3 
18. 如图1所示，M、N为竖直放置的平行金属板，两板间所加电压为U0，S1、S2为板上正对的小孔。金属板P和Q水平放置在N板右侧，关于小孔S1、S2所在直线对称，两板的长度和两板间的距离均为l；距金属板P和Q右边缘l处有一荧光屏，荧光屏垂直于金属板P和Q；取屏上与S1、S2共线的O点为原点，向上为正方向建立x轴。M板左侧电子枪发射出的电子经小孔S1进入M、N两板间。电子的质量为m，电荷量为e，初速度可以忽略。不计电子重力和电子之间的相互作用。
（1）求电子到达小孔S2时的速度大小v以及当P、Q间电压为U0时,电子打在荧光屏上的位置；
（2）若板P、Q间只存在垂直于纸面向外的匀强磁场，电子刚好经过P板的右边缘后，打在荧光屏上。求磁场的磁感应强度大小B和电子打在荧光屏上的位置坐标x；
（3）若金属板P和Q间只存在电场，P、Q两板间电压u随时间t的变化关系如图2所示，单位时间内从小孔S1进入的电子个数为N。电子打在荧光屏上形成一条亮线。忽略电场变化产生的磁场；可以认为每个电子在板P和Q间运动过程中，两板间的电压恒定。    
a. 试分析在一个周期（即2t0时间）内单位长度亮线上的电子个数是否相同。
b. 若在一个周期内单位长度亮线上的电子个数相同，求2t0时间内打到单位长度亮线上的电子个数n；若不相同，试通过计算说明电子在荧光屏上的分布规律。

参考答案：
（1）根据动能定理
                            【1分】
   解得：  ①                【1分】
（2）电子在磁场中做匀速圆周运动，设圆运动半径为 R，在磁场中运动轨迹如图，由几何关系

解得：                【1分】
根据牛顿第二定律：   
解得：            【1分】
设圆弧所对圆心为α，满足： 
由此可知：         【1分】
电子离开磁场后做匀速运动，满足几何关系：   【1分】
通过上式解得坐标                           【1分】
（3）
a. 设电子在偏转电场PQ中的运动时间为t1，PQ间的电压为u
垂直电场方向：  ②          
平行电场方向：  ③              
此过程中电子的加速度大小   ④   
       ①、②、③、④联立得：       【1分】
电子出偏转电场时，在x方向的速度   
  ⑤ 
电子在偏转电场外做匀速直线运动，设经时
间t2到达荧光屏。则
水平方向：  ⑥         
竖直方向：  ⑦
1         、⑤、⑥、⑦ 联立，解得：
      电子打在荧光屏上的位置坐标 ⑧     【2分】

对于有电子穿过P、Q间的时间内进行讨论：
由图2可知，在任意时间内，P、Q间电压变化相等。
由⑧式可知，打在荧光屏上的电子形成的亮线长度。
所以，在任意时间内，亮线长度相等。
由题意可知，在任意时间内，射出的电子个数是相同的。也就是说，在任意时间内，射出的电子都分布在相等的亮线长度范围内。因此，在一个周期内单位长度亮线上的电子个数相同。       【1分】

b. 现讨论2t0时间内，打到单位长度亮线上的电子个数：
当电子在P、Q电场中的侧移量x1=时，
由得：u=2U0       【1分】
当偏转电压在0~±2U0之间时，射入P、Q间的电子可打在荧光屏上。
由图2可知，一个周期内电子能从P、Q电场射出的时间
所以，一个周期内打在荧光屏上的电子数         【1分】
由⑧式，电子打在荧光屏上的最大侧移量
亮线长度L=2xm=3l 
      所以，从0~2t0时间内，单位长度亮线上的电子数
                                         【1分】