2021-2022学年江苏省泰州市高二(上)期末物理试卷(含答案解析)
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- 2020年12月我国在量子计算领域取得了重大成果,构建了一台76个光子100个模式的量子计算机“九章”,它处理“高斯玻色取样”的速度比目前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍。下列关于能量子的说法中正确的是( )
A. 能量子假设是由爱因斯坦最早提出来的 B. 能量子表示微观世界的不连续性观念
C. 电磁波波长越长,其能量子的能量越大 D. 能量子是类似于质子、中子的微观粒子
- 在磁感应强度B随时间t变化的以下四种磁场中,不能产生电场的是( )
A. B.
C. D.
- 如图所示,质量为m的物体在一个与水平方向成角的拉力F作用下,沿水平面向右匀速运动,下列关于物体在时间t内所受力的冲量正确的是( )
A. 拉力F的冲量大小为Ft B. 拉力F的冲量大小为
C. 摩擦力的冲量大小为Ft D. 支持力的冲量大小为mgt
- 如图所示为高频电磁炉的工作示意图,它是采用电磁感应原理产生涡流加热。关于电磁炉,以下说法中正确的是( )
A. 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热
B. 电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底产生涡流对食物加热
C. 电磁炉是利用变化的磁场在灶台台面产生涡流对食物加热
D. 电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热
- 下列四幅示意图,甲表示回旋加速器,乙表示磁流体发电机,丙表示速度选择器,丁表示电磁流量计,下列说法正确的是( )
A. 甲图要增大粒子的最大动能,可通过增加交变电压U实现
B. 乙图A极板是发电机的正极
C. 丙图可以判断出带电粒子的电性,粒子沿直线通过速度选择器的条件是
D. 丁图中上下表面的电压U与污水的流量Q成正比
- 电流互感器是一种测量电流的变压器,工作原理如图所示.其原线圈匝数较少,串联在电路中,副线圈匝数较多,两端接电流表.则电流互感器( )
A. 是一种降压变压器
B. 是根据电磁感应原理制成的
C. 副线圈电流的频率大于原线圈电流的频率
D. 副线圈的电流大于原线圈的电流
- 如图所示,灯泡A、B完全相同,若线圈L的电阻为,且为灯泡A的电阻,则( )
A. S闭合瞬间,灯A、B同时发光
B. S闭合瞬间,灯A不亮,灯B立即亮
C. 稳定后再断开S的瞬间,灯A、B均闪亮一下熄灭
D. 稳定后再断开S的瞬间,灯B立即熄灭,灯A闪亮一下熄灭
- 如图所示是法拉第在1831年做电磁感应实验的示意图,分析这个实验,下列说法中正确的是( )
A. 闭合开关S的瞬间,电流表G中有的感应电流
B. 断开开关S的瞬间,电流表G中有的感应电流
C. 闭合开关S后,滑动变阻器滑动触头向左移动,电流表G中有的感应电流
D. 闭合开关S后,滑动变阻器滑动触头向右移动,电流表G中有的感应电流
- 如图所示,在水平面内固定两条足够长的平行金属导轨,间距为d,右端接有内阻为的电动机。导轨所在空间充满竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场,质量为m、阻值为r的导体棒以速度v沿导轨方向向左匀速运动,电路中的电流为I。不计导轨电阻,则( )
A. 导体棒两端的电压为Bdv
B. 电动机两端的电压为
C. 电动机的输入功率为BdvI
D. 电动机的输出功率为
- 霍尔元件是一种重要的磁传感器,可用在多种自动控制系统中。长方体半导体材料厚为a、宽为b、长为c,以长方体三边为坐标轴建立坐标系xyz,如图所示。半导体中有电荷量均为e的自由电子与空穴两种载流子,空穴可看作带正电荷的自由移动粒子,单位体积内自由电子和空穴的数目分别为n和p。当半导体材料通有沿方向的恒定电流后,某时刻在半导体所在空间加一沿方向的匀强磁场,磁感应强度大小为B,于是在z方向上很快建立稳定电场,称其为霍尔电场,已知电场强度大小为E,沿方向,则关于这种霍尔材料认识正确的是( )
A. 建立稳定霍尔电场后两种载流子在z方向形成的电流大小相等、方向相反
B. 建立稳定霍尔电场后两种载流子在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力都为零
C. 建立稳定霍尔电场后两种载流子在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力方向相反
D. 若自由电子定向移动在沿方向上形成的电流为,自由电子在z方向上受到的洛伦兹力和霍尔电场力合力大小为
- 某同学按图1所示电路测定一节干电池的电动势和内阻。
某次测量时电压表的示数如图2所示,则电压______V。
调节滑动变阻器测得多组电流和电压的数据,作出干电池路端电压U随电流I变化的图像如图3,根据图像得出该干电池的电动势______V,内阻______结果均保留三位有效数字。
若不计测量中的偶然误差,用这种方法测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较,电动势______选填“>”或“<”或“=”,内电阻______选填“>”或“<”或“=”。 - 质量为的物体与质量为的物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,碰撞前后位移-时间图像如图所示求:
碰撞时对的冲量大小;
两个物体碰撞时损失的动能。 - 如图甲所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在与线圈平面垂直的均匀分布的磁场。已知线圈的匝数匝,总电阻,所围成的矩形的面积²,小灯泡的电阻,磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙正弦函数,取,不计灯丝电阻随温度的变化。求:
电压表的示数;
在磁感应强度变化的时间内,通过小灯泡的电荷量。 - 如图所示,MN、PQ是足够长的粗糙平行导轨,其间距为,且,导轨平面与水平面间的夹角,MP间接有电阻,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度,质量为的金属棒ab紧靠PM放在导轨上,且与导轨接触良好,金属棒的电阻为,其余电阻均不计,金属棒与导轨之间的动摩擦因数。现用与导轨平行的恒力沿导轨平面向上拉金属棒,使金属棒从静止开始沿导轨向上运动,运动过程中金属棒始终与MP平行,滑行至cd处时已经达到稳定速度,cd到MP的距离为,g取²,,,求:
金属棒达到的稳定速度;
金属棒从静止开始运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量;
若将金属棒滑行至cd处的时刻记作,从此时刻起,让磁感应强度逐渐减小,可使金属棒中不产生感应电流,请推导出B与t的关系式。 - 如图所示,在xOy平面内,有Ⅰ、Ⅱ两个匀强磁场区域,区域Ⅰ是圆心位于原点O半径为R的圆,区域Ⅱ以CD为上边界行于x轴,下方范围足够大,两个磁场区域磁感应强度相同,相切于P点,沿边界CD放置足够长的挡光板,P点处开有小孔。电子源持续不断地沿x正方向发射出速度均为v的电子,形成宽为2b、在y轴方向均匀分布且关于x轴对称的电子流。电子经过区域Ⅰ磁场偏转后从P点射出进入区域Ⅱ,最终均能打在挡光板上。已知,电子质量为m,电量为e,忽略电子间的相互作用和电子的重力。
求磁感应强度B的大小;
求电子从区域Ⅰ射出时速度方向的最大张角;
电子在区域Ⅱ中运动的最长时间,及挡光板CD上有电子打到的长度。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
能量子是由普朗克最早提出来的,能量只能是一系列分立的值,不是连续性概念;根据公式及可知波长越长,能量越小。
明确能量子的概念,知道波长和能量之间的关系。
【解答】
A、能量子假设是由普朗克最早提出来的,故A错误;
B、能量子表示微观世界的不连续性观念,表示能量是一份一份传播的,故B正确;
C、由可知,电磁波波长越长,其能量子的能量越小,故C错误;
D、能量子是不可再分的最小能量值,不是指类似于质子、中子的微观粒子,故D错误;
故选:B。
2.【答案】D
【解析】解:ABC、根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场周围产生电场,故ABC正确;
D、根据麦克斯韦的电磁场理论,恒定磁场周围不会产生的电场,故D错误。
本题选择不能产生电场的,
故选:D。
根据麦克斯韦的电磁场理论,变化的磁场周围产生电场判断即可。
本题考查麦克斯韦电磁场理论,要求学生明确变化的磁场周围产生电场,变化的电场周围产生磁场。
3.【答案】A
【解析】
【分析】
由平衡条件求出摩擦力和支持力,根据冲量的定义式求解各个力的冲量。
本题主要是考查冲量的计算,知道一个力的冲量就等于该力乘以作用时间。
【解答】
AB、根据冲量的定义式可知拉力F的冲量大小为Ft,故A正确,B错误;
C、根据平衡条件可得摩擦力,根据冲量的定义式可知摩擦力的冲量大小为,故C错误。
D、根据平衡条件可得支持力,根据冲量的定义式可知支持力N的冲量大小为,故D错误;
故选:A。
4.【答案】B
【解析】解:电磁炉是利用变化的磁场在锅底中产生电磁感应现象,产生涡流,使含铁质锅底迅速升温,进而对锅内食物加热的,故B正确,ACD错误。
故选:B。
根据电磁炉的工作原理可知:电磁炉是利用变化的磁场产生涡流,使含铁质锅底迅速升温,进而对锅内食物加热的。
该题属于物理知识在日常生活中的应用,明确电磁炉的工作原理是解决问题的关键。
5.【答案】D
【解析】解:A、当粒子从D形盒中出来时,速度最大,根据得,,知图中带电粒子在回旋加速器中获得的最大动能与加速电压无关,故A错误;
B、图中由左手定则可知正电荷向B极板偏转,负电荷向A极板偏转,所以A极板为发电机的负极,B极板为发电机的正极,故B错误;
C、图中当带电粒子自左向右沿直线匀速进入时,不论粒子带何种电性,所受洛伦兹力与电场力的方向相反,故丙图无法判断出带电粒子的电性,故C错误;
D.当上下表面间电压稳定时,污水中离子所受洛伦兹力与电场力平衡,即,污水的流量为
解得,所以下表面的电压U与污水的流量Q成正比,故D正确。
故选:D。
根据洛伦兹力提供向心力求最大速度和最大动能与电压是否有关;根据左手定则判断正离子的偏转方向,可知电源的正负极;根据带电粒子受力情况分析;可得上下表面的电压U与污水的流量Q成正比。
解题时注意用左手定则判断带电粒子受力方向,注意根据洛伦兹力提供向心力找速度和比荷的表达式。
6.【答案】B
【解析】解:AD、原线圈匝数较少,电流互感器是一种降电流的变压器,即副线圈的电流小于原线圈的电流,故AD错误;
B、电流互感器的工作原理是电磁感应中的互感现象,只可以测量交变电流,故B正确;
C、电流互感器不会改变电流的频率,故原副线圈电流的频率相等,故C错误;
故选:B。
根据原副线圈的匝数之比定性比较出电流的大小;
理解变压器的原理,变压器无法改变电流的频率。
本题主要考查了变压器的构造和原理,根据原副线圈的匝数比定性地得出电流的大小关系,同时要理解变压器无法改变电流的频率即可。
7.【答案】A
【解析】
【分析】
线圈中电流变化时,会产生自感电动势,阻碍电流的变化,即电流缓慢增加,缓慢减小。
本题考查了通电自感和断电自感,关键明确线圈中自感电动势的作用总是阻碍电流的变化,不难。
【解答】
AB、刚一闭合S,电路中迅速建立了电场,立即就有电流,故灯泡A和B立即就亮,故A正确,B错误;
CD、闭合S稳定后,由于,则流过线圈L的电流较小;再断开S时,由于线圈中产生了自感电动势,与灯泡A构成闭合回路,故流过A的电流逐渐减小,故A灯泡逐渐熄灭,而B灯立即熄灭,故CD错误。
故选:A。
8.【答案】C
【解析】
【分析】
电流表与线圈B构成闭合电路,当线圈中磁通量发生变化时,出导致线圈中产生感应电动势,从而可出现感应电流。根据右手螺旋定则可确定线圈B的磁场方向,再根据楞次定律可判定感应电流方向。
考查右手螺旋定则、楞次定律,知道右手大拇指向为线圈内部的磁场方向,并还理解“增反减同”的含义,同时注意开关的闭合不会改变穿过线圈的磁通量。
【解答】
AB、闭合、断开开关S的瞬间,穿过线圈B的磁通量都不发生变化,电流表G中均无感应电流,故AB错误;
C、闭合开关S 后,滑动变阻器滑动触头向左移动,电流减小,则通过线圈B的磁通量向下减小了,再根据楞次定律可得:电流表G中有的感应电流,故C正确;
D、闭合开关S 后,滑动变阻器滑动触头向右移动,电流增大,则通过线圈B的磁通量向下增大了,再根据楞次定律可得:电流表G中有的感应电流,故D错误。
故选:C。
9.【答案】D
【解析】
【分析】
根据求出导体棒切割磁感线产生的感应电动势,导体棒两端的电压是路端电压,由闭合电路欧姆定律求解导体棒两端的电压;电动机两端的电压等于导体棒两端的电压;电动机的输出功率等于输入功率减去电动机的发热功率。
对于电磁感应现象中涉及电路问题的分析方法是:确定哪部分电路相当于电源,结合法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律、以及电功率的计算公式列方程求解;要注意电动机工作时,其电路是非纯电阻电路,欧姆定律不适用。
【解答】
A、导体棒切割磁感线产生感应电动势为,导体棒相当于电源,导体棒两端的电压是路端电压,由闭合电路欧姆定律得:,则导体棒两端的电压:,故A错误;
B、电动机两端的电压等于导体棒两端的电压,为,电动机工作时的电路是非纯电阻电路,则,故B错误;
CD、电动机的输入功率为,电动机的输出功率为,故C错误,D正确。
故选:D。
10.【答案】A
【解析】
【分析】
根据左手定则判断出自由电子和空穴受到的洛伦兹力,结合电流的表达式分析出电流的大小关系;理解洛伦兹力和电场力的关系列式并完成分析。
本题主要考查了霍尔效应的相关应用,根据左手定则分析出粒子的受力方向,结合电场力和洛伦兹力的关系完成分析。
【解答】
A、由题意,恒定电流沿方向,则自由电子沿方向,空穴沿方向,根据左手定则可知电子受到的洛伦兹力方向向上,空穴受到的洛伦兹力方向向上,所以电子产生电流方向沿z轴负方向,空穴产生电流沿z轴正方向,
设时间内运动到导体上表面的自由电子数和空穴数分别为、,设两粒子沿z轴方向的速度为和,则有,,
则霍尔电场建立后,半导体z方向上的上表面电荷量不再发生变化,即,即在相等时间内运动到导体上表面的自由电子数和空穴数相等,则两种载流子在z方向形成的电流大小相等,方向相反,故A正确;
BC、因为电子受到的洛伦兹力方向向上,空穴受到洛伦兹力方向向上,霍尔电场沿z轴负方向,所以电子受到霍尔电场的电场力向上,即电子在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力向上且不为零,而空穴受到霍尔电场的电场力向下,则空穴在z方向上受到洛伦兹力和霍尔电场力的合力为零,故BC错误;
D、设自由电子沿x轴方向的速度为,则满足,
所以自由电子受到洛伦兹力大小为:,
又因为霍尔电场力为:,
所以自由电子在z方向上受到的洛伦兹力和霍尔电场力合力大小为:,故D错误;
故选:A。
11.【答案】;;;;<。
【解析】
【分析】
根据图示电表确定其量程与分度值,然后根据指针位置读出其读数。
应用闭合电路的欧姆定律求出图像的函数表达式,然后根据图示图像求出电池电动势与内阻。
根据实验误差来源分析实验误差。
本题考查数据的处理方法,用图象法处理可以适当减小误差。解决本题的关键知道实验误差的来源,会从图线中获取电源的电动势和内电阻。
【解答】
由图1所示可知,电压表量程是3V,由图2所示表盘可知,其分度值是,读数是;
根据图1所示实物电路图,由闭合电路的欧姆定律得:,
由图3所示图像可知,电池电动势,图像斜率的绝对值;
由图1所示实物电路图可知,由于电压表的分流作用,电流的测量值小于流过电源的电流,
当外电路短路时电流的测量值等于真实值,电源的图像如图所示
由图示图像可知,电动势的测量值小于真实值,内阻的测量值小于真实值,即电动势,内电阻。
故答案为:;;;;<。
12.【答案】解:由图示图像可知,碰撞前的速度,碰撞前的速度为零,
碰撞后的速度,的速度,
两物体碰撞过程系统动量守恒,以碰撞前的速度方向为正方向,
由动量守恒定律得:,
代入数据解得:,
由动量定理可知,对的冲量;
两物体碰撞过程,由能量守恒定律得:,
代入数据解得,碰撞过程损失的动能。
答:碰撞时对的冲量大小是;
两个物体碰撞时损失的动能是3J。
【解析】根据图示图象求出碰撞前后物体的速度大小,碰撞过程物体组成的系统动量守恒,应用动量守恒定律求出的质量,然后应用动量定理求解。
根据能量守恒定律求出物体碰撞时损失的动能能。
本题考查了动量守恒定律的应用,根据图示图象求出碰撞前后物体的速度,应用动量守恒定律与能量守恒定律即可解题。
13.【答案】解:线圈中的磁场的变化按正弦变化即:,而面积不变,根据法拉第电磁感应定律得到线圈中产生的交流电:,
所以最大值:,
有效值:,电压表的示数:;
由、、,
联立以上几式得:。
答:电压表的示数为;
在磁感应强度变化的时间内,通过小灯泡的电荷量为。
【解析】据图象读出周期T,求出,由可推出最大值,求出线圈中产生感应电动势的最大值,求出电动势有效值,根据欧姆定律得到电压表的示数;
根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电流的公式求解时间内,通过小灯泡的电荷量。
在电磁感应中通过导体截面的电量经验公式是,可以在推导的基础上记住。
14.【答案】解:设金属棒达到的稳定速度为v,此时金属棒做匀速直线运动,
由,,,可得金属棒受到的安培力大小为,
金属棒匀速运动时,由平衡条件得 ,
可得,
代入数据解得:;
设金属棒从静止开始运动到cd的过程中,金属棒克服安培力做功为,
由动能定理得:,
回路产生的总焦耳热:,
联立解得:,
电阻R上产生的热量:,
解得:;
回路中没有感应电流时,金属棒不受安培力,做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得,
代入数据解得:,
要使金属棒中不产生感应电流,穿过回路的磁通量应保持不变,则: ,
解得:。
答:金属棒达到的稳定速度为;
金属棒从静止开始运动到cd的过程中,电阻R上产生的热量为2J;
与t的关系式为。
【解析】金属棒从静止开始沿导轨向上运动的过程,先做加速运动,随着速度增大,金属棒产生的感应电动势增大,回路中感应电流增大,金属棒受到的安培力增大,当金属棒的合力为零时开始做匀速运动,达到稳定状态。根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式和平衡条件相结合求金属棒达到的稳定速度;
金属棒从静止开始运动到cd的过程中,根据动能定理求出金属棒克服安培力做功,得到回路产生的总焦耳热,再求电阻R上产生的热量;
要使金属棒中不产生感应电流,穿过回路的磁通量应不变,根据初始时刻和t时刻磁通量相等列式求解。
解答本题时,要分析清楚金属棒的受力情况,抓住安培力的可变性判断金属棒的运动情况,知道金属棒匀速运动时达到稳定状态。要知道回路不产生感应电流的条件是穿过回路的磁通量保持不变。
15.【答案】解:由题意可知是磁聚焦问题,即轨道半径,
洛伦兹力提供向心力与:,
解得:;
由右图以及几何关系可知:
电子源最上端发出的电子从P点射出时与负y轴最大夹角,
由几何关系知,得,
同理电子源最下端发出的电子从P点射出与负y轴最大夹角也是,
所以,电子从P点射出时速度方向的最大张角为;
由题意可知:电子在区域Ⅱ中运动时,轨道半径也为R,
电子源最下端发出的电子从P点与边界CD成角向右侧射入Ⅱ区域,此时电子在磁场中运动的时间最长,转过的圆心角为,所以,
此时,出射点距离P点最近,
电子垂直边界CD进入Ⅱ区域时,出射点距离P点最远,
所以,CD上有电子打到的长度为。
答:磁感应强度B的大小为;
电子从区域Ⅰ射出时速度方向的最大张角为;
电子在区域Ⅱ中运动的最长时间为,挡光板CD上有电子打到的长度为R。
【解析】由题意可知是磁聚焦问题,可知轨道半径,最后由洛伦兹力与牛顿第二定律得出磁感应强度;
根据问题的临界问题,求出电子在磁场中运动时的最大偏转角;
根据几何关系求出电子偏转角度,求出在磁场中运动的时间最长;再结合几何关系求出挡光板CD上有电子打到的长度。
本题考查了带电粒子在电磁场中的运动,解题的关键是会结合几何关系解题,根据边界性找出临界值,同时注意洛伦兹力与牛顿定律的结合即可。
2022_2023学年江苏省泰州市靖江中学高一(上)期末物理试卷(含答案解析): 这是一份2022_2023学年江苏省泰州市靖江中学高一(上)期末物理试卷(含答案解析)
2021-2022学年江苏省泰州市高三(上)期末物理试卷(含答案解析): 这是一份2021-2022学年江苏省泰州市高三(上)期末物理试卷(含答案解析),共14页。试卷主要包含了2km/s,【答案】B,【答案】C,【答案】D,【答案】A等内容,欢迎下载使用。
2021-2022学年江苏省镇江一中高二(上)期末物理试卷(含答案解析): 这是一份2021-2022学年江苏省镇江一中高二(上)期末物理试卷(含答案解析),共15页。试卷主要包含了5N,方向指向x轴的正方向,【答案】B,【答案】A,【答案】C,【答案】D等内容,欢迎下载使用。