河北省張家口市太平莊中學(xué)高二物理模擬試題含解析

河北省張家口市太平莊中學(xué)高二物理模擬試題含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計(jì)15分．每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意1.參考答案：D2.(單選)將一帶電量為-q的檢驗(yàn)電荷從無(wú)限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，該過(guò)程中電場(chǎng)力做功為W，則檢驗(yàn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能及電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)分別為（

）A．EP=W，φA=W/q

B．EP=W，φA=-W/q

C．EP=-W，φA=W/q

D．EP=-W，φA=-W/q參考答案：C3.如右圖所示，L1和L2是輸電線(xiàn)，用電壓互感器和電流互感器測(cè)輸電功率。若已知甲的兩線(xiàn)圈匝數(shù)比為50∶1，乙的兩線(xiàn)圈匝數(shù)比為20∶l，并且已知加在電壓表兩端的電壓為220V，通過(guò)電流表的電流為5A，則輸電線(xiàn)的輸送功率為（

）A．甲是電壓互感器，乙是電流互感器B．乙是電壓互感器，甲是電流互感器C．1.21×107WD．1.1×106W參考答案：AD4.水平固定放置的足夠長(zhǎng)的U形金屬導(dǎo)軌處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在導(dǎo)軌上放著金屬棒ab，開(kāi)始時(shí)ab棒以水平初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，最后靜止在導(dǎo)軌上，就導(dǎo)軌光滑和粗糙兩種情況比較，這個(gè)過(guò)程（

）

A．安培力對(duì)ab棒所做的功相等

B．電流所做的功相等

C．產(chǎn)生的總熱量相等

D．a(chǎn)b棒的動(dòng)量改變量相等參考答案：CD5.（多選題）已知：一個(gè)均勻帶電的球殼在殼內(nèi)任意一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度均為零，在殼外某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度等同于把殼上電量全部集中在球心處的點(diǎn)電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度，即：，式中R為球殼的半徑，r為某點(diǎn)到球殼球心的距離，Q為球殼所帶的電荷量，k為靜電力常量。在真空中有一半徑為R、電荷量為+Q的均勻帶電球殼，球心位置O固定，P為球殼外一點(diǎn)，M為球殼內(nèi)一點(diǎn)，如圖所示，以無(wú)窮遠(yuǎn)為電勢(shì)零點(diǎn)，關(guān)于P、M兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)，下列說(shuō)法中正確的是A．若Q不變，P點(diǎn)的位置也不變，而令R變小，則P點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變B．若Q不變，P點(diǎn)的位置也不變，而令R變小，則P點(diǎn)的電勢(shì)升高C．若Q不變，M點(diǎn)的位置也不變，而令R變?。∕點(diǎn)仍在殼內(nèi)），則M點(diǎn)的電勢(shì)升高D．若Q不變，M點(diǎn)的位置也不變，而令R變小（M點(diǎn)仍在殼內(nèi)），則M點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不變參考答案：ACD二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計(jì)16分6.（5分）鐵路上每根鋼軌的長(zhǎng)度為12.00m，每?jī)筛撥壷g約有0．8cm的空隙，如果支持車(chē)廂的彈簧的固有振動(dòng)周期為0．60s，那么列車(chē)的行駛速度v＝____m／s時(shí)，行駛中車(chē)廂振動(dòng)得最厲害。參考答案：20.017.（2分）在磁感應(yīng)強(qiáng)度為10T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的直導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)20cm，為使直導(dǎo)線(xiàn)中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)每秒鐘增加0.1V，則導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的加速度大小應(yīng)為

m/s2．參考答案：0.058.（4分）a、b、c、d是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的四個(gè)點(diǎn)，它們正好是一個(gè)矩形的四個(gè)頂點(diǎn).電場(chǎng)線(xiàn)與矩形所在的平面平行.已知a點(diǎn)的電勢(shì)是5V，b點(diǎn)的電勢(shì)是6V，d點(diǎn)的電勢(shì)是1V，如圖,由此可知，c點(diǎn)的電勢(shì)為

V。參考答案：

2V

9.將帶電量為6×10-6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場(chǎng)力做了3×10-5J的功，再?gòu)腂移到C，克服電場(chǎng)力做了1.2×10-5J的功，則電荷從A移到B，再?gòu)腂移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共

（填增大或減少）了

J。如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為

J和

J，A與B間的電勢(shì)差是―――――。三、論述·計(jì)算題(共5小題，共40分．解答應(yīng)寫(xiě)出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫(xiě)出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫(xiě)出數(shù)參考答案：10.熊蜂能夠以最大速度v1豎直向上飛，以最大速度v2豎直向下飛。熊蜂“牽引力”與飛行方向無(wú)關(guān)，空氣阻力與熊蜂速度成正比，比例系數(shù)為k。則熊蜂“牽引力”的大小是

，熊蜂沿水平方向飛行的最大速度是

。參考答案：11.如圖所示，絕緣金屬平行板電容器充電后，靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)一定角度，若不改變兩極板帶的電量而減小兩極板間的距離，同時(shí)在兩極板間插入電介質(zhì)，則電容器的電容將

，靜電計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)角度將

。（填“增大”或者“減小”）

參考答案：

增大

減小

12.質(zhì)量為2.0×103kg的汽車(chē)以10m/s的速度沿半徑為50m的彎路轉(zhuǎn)彎且不發(fā)生側(cè)滑，汽車(chē)受到的向心力大小為

N。參考答案：、4×103N13.參考答案：三、實(shí)驗(yàn)題：本題共2小題，每小題11分，共計(jì)22分14.現(xiàn)要研究小燈泡在不同電壓下的功率情況，實(shí)驗(yàn)室備有下列器材供選擇：A．待測(cè)小燈泡“3.0V0.6W”B．電流表（量程200mA，內(nèi)阻約為20Ω）C．電流表（量程0.6A，內(nèi)阻約為5Ω）D．電壓表（量程3.0V，內(nèi)阻約為10kΩ）E．電壓表（量程6.0V，內(nèi)阻約為20kΩ）F．滑動(dòng)變阻器（最大阻值為100Ω，額定電流50mA）G．滑動(dòng)變阻器（最大阻值為10Ω，額定電流1.0A）H．電源（電動(dòng)勢(shì)為4.0V，內(nèi)阻約為0.2Ω）I．電鍵及導(dǎo)線(xiàn)等（1）為了使實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差小，電壓變化范圍盡量大，電流表應(yīng)選用B；電壓表應(yīng)選用D；滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用G．（填寫(xiě)器材前面的字母）（2）如圖所示實(shí)驗(yàn)電路圖中開(kāi)關(guān)S應(yīng)斷開(kāi)（填寫(xiě)“閉合”或“斷開(kāi)”），電壓表V的一端C應(yīng)接電流表A的a端（填寫(xiě)“a”或“b”）．

參考答案：解：（1）燈泡額定電流I===0.2A，電流表選B（量程200mA，內(nèi)阻約為20Ω）；燈泡額定電壓是3V，電壓表選D．電壓表（量程3.0V，內(nèi)阻約為10kΩ）；燈泡正常發(fā)光時(shí)電路電流為0.2A，為保證電路安全，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選G：滑動(dòng)變阻器（最大阻值為10Ω，額定電流1.0A）；（2）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)S應(yīng)斷開(kāi)，小燈泡兩端電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化，滑動(dòng)變阻器應(yīng)采用分壓接法；燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R===15Ω，==0.75，=≈666.67，＞，電流表應(yīng)采用外接法，因此電壓表V的一端C應(yīng)接在a端；故答案為：（1）B；D；G；（2）斷開(kāi)；a15.在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，所用實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，調(diào)節(jié)分劃板的位置，使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)齊某條亮條紋（并將其記為第一條）的中心，如圖乙所示，此時(shí)手輪上的讀數(shù)為

mm；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，使分劃線(xiàn)向右側(cè)移動(dòng)到第四條亮條紋的中心位置，讀出手輪上的讀數(shù)，并由兩次讀數(shù)算出第一條亮條紋到第四條亮條紋之間的距離a=9.900mm，又知雙縫間距d=0.200mm，雙縫到屏的距離l=1.000m，則對(duì)應(yīng)的光波的波長(zhǎng)為

m如果用上述裝置測(cè)量氦氖激光器發(fā)出激光的波長(zhǎng)，則圖中除了光源以外，其他不必要的器材元件有

．參考答案：1.180，6.60×10﹣7，濾光片、單縫．【考點(diǎn)】測(cè)定玻璃的折射率．【分析】螺旋測(cè)微器的讀數(shù)方法是固定刻度讀數(shù)加上可動(dòng)刻度讀數(shù)，在讀可動(dòng)刻度讀數(shù)時(shí)需估讀．根據(jù)雙縫干涉條紋的間距公式△x=λ求出光波的波長(zhǎng)；濾光片的作用是使入射光變成單色光，單縫的作用是使入射光變成線(xiàn)光源．【解答】解：螺旋測(cè)微器的固定刻度讀數(shù)為1mm，可動(dòng)刻度讀數(shù)為0.01×18.0mm=0.180mm，所以最終讀數(shù)為1.180mm．根據(jù)△x=λ，解得：λ===6.60×10﹣7m．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，則圖中除了光源以外，其他不必要的器材元件有濾光片、單縫，從而提供單色的線(xiàn)光源．故答案為：1.180，6.60×10﹣7，濾光片、單縫．四、計(jì)算題：本題共3小題，共計(jì)47分16.如圖所示，水平放置的平行板電容器，兩極板相距5mm，電容為2μF，當(dāng)將其充電到兩板電勢(shì)差為100V時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為1.0×10-4g的帶負(fù)電塵埃正好在兩極板中間靜止（g取10m/s2）．求：(1)這時(shí)電容器的帶電荷量為多少庫(kù)侖？(2)電容器上極板帶何種電荷？(3)該塵埃帶電荷量為多少？參考答案：17.（25分）地球赤道表面附近處的重力加速度為，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，方向沿經(jīng)線(xiàn)向北。赤道上空的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與成反比（r為考察點(diǎn)到地心的距離），方向與赤道附近的磁場(chǎng)方向平行。假設(shè)在赤道上空離地心的距離（為地球半徑）處，存在厚度為10km的由等數(shù)量的質(zhì)子和電子的等離子層（層內(nèi)磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)），每種粒子的數(shù)密度非常低，帶電粒子的相互作用可以忽略不計(jì)。已知電子的質(zhì)量，質(zhì)子的質(zhì)量，電子電荷量為，地球的半徑。1.所考察的等離子層中的電子和質(zhì)子一方面作無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，另一方面因受地球引力和磁場(chǎng)的共同作用會(huì)形成位于赤道平面內(nèi)的繞地心的環(huán)行電流，試求此環(huán)行電流的電流密度。2.現(xiàn)設(shè)想等離子層中所有電子和質(zhì)子，它們初速度的方向都指向地心，電子初速度的大小，質(zhì)子初速度的大小。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明這些電子和質(zhì)子都不可能到到達(dá)地球表面。參考答案：解法一：1.由于等離子層的厚度遠(yuǎn)小于地球的半徑，故在所考察的等離子區(qū)域內(nèi)的引力場(chǎng)和磁場(chǎng)都可視為勻強(qiáng)場(chǎng).在該區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

（1）引力加速度

（2）考察等離子層中的某一質(zhì)量為m、電荷量為q、初速度為u的粒子，取粒子所在處為坐標(biāo)原點(diǎn)O，作一直角坐標(biāo)系Oxyz，Ox軸指向地球中心，Oz沿磁場(chǎng)方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標(biāo)系中的三個(gè)分量分別為ux、uy和uz.因作用于粒子的引力沿x軸正方向，作用于粒子的洛倫茲力與z軸垂直，故粒子在z軸方向不受力作用，沿z軸的分速度保持不變.現(xiàn)設(shè)想在開(kāi)始時(shí)刻，附加給粒子一沿y軸正方向大小為v0的速度，同時(shí)附加給粒子一沿y軸負(fù)方向大小為v0的速度，要求與其中一個(gè)v0相聯(lián)系的洛倫茲力正好與粒子所受的地球引力相平衡，即

得

（3）用v表示ux與沿y軸的速度的合速度（對(duì)質(zhì)子取正號(hào)，對(duì)電子取負(fù)號(hào)），有

（4）這樣，所考察的粒子的速度可分為三部分：沿z軸的分速度．其大小和方向都保持不變，但對(duì)不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度分量．沿y軸的速度．對(duì)帶正電的粒子，速度的方向沿y軸的負(fù)方向，對(duì)帶負(fù)電的粒子，速度的方向沿y軸的正方向．與這速度聯(lián)系的洛倫茲力正好和引力抵消，故粒子將以速率沿y軸運(yùn)動(dòng)．由（3）式可知，的大小是恒定的，與粒子的初速度無(wú)關(guān)，且對(duì)同種的粒子相同．在平面內(nèi)的速度．與這速度聯(lián)系的洛倫茲力使粒子在平面內(nèi)作速率為的勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，若以R表示圓周的半徑，則有得

（5）由（4）、（5）式可知，軌道半徑不僅與粒子的質(zhì)量有關(guān)，而且與粒子的初速度的x分量和y分量有關(guān)．圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向是隨時(shí)間變化的，在圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)的平均速度等于0．由此可見(jiàn)，等離子層內(nèi)電子和質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)雖然相當(dāng)復(fù)雜，但每個(gè)粒子都具有由（3）式給出的速度，其方向垂直于粒子所在處的地球引力方向，對(duì)電子，方向向西，對(duì)質(zhì)子，方向向東．電子、質(zhì)子這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的速度稱(chēng)為漂移速度．漂移運(yùn)動(dòng)是粒子的定向運(yùn)動(dòng)，電子、質(zhì)子的定向運(yùn)動(dòng)就形成了環(huán)繞地球中心的環(huán)形電流．由（3）式和（1）、（2）兩式以及有關(guān)數(shù)據(jù)可得電子和質(zhì)子的漂移速度分別為

（6）

（7）由于電子、質(zhì)子漂移速度的方向相反，電荷異號(hào)，它們產(chǎn)生的電流方向相同，均為沿緯度向東.根據(jù)電流密度的定義有

（8）代入有關(guān)數(shù)據(jù)得

（9）電流密度的方向沿緯度向東.2．上一小題的討論表明，粒子在平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的速率由（4）式給出，它與粒子的初速度有關(guān)．對(duì)初速度方向指向地心的粒子，圓周運(yùn)動(dòng)的速率為

（10）由（1）、（2）、（3）、（5）、（10）各式并代入題給的有關(guān)數(shù)據(jù)可得電子、質(zhì)子的軌道半徑分別為

（11）

（12）以上的計(jì)算表明，雖然粒子具有沿引力方向的初速度，但由于粒子還受到磁場(chǎng)的作用，電子和質(zhì)子在地球半徑方向的最大下降距離分別為和，都遠(yuǎn)小于等離子層的厚度，所考察的電子和質(zhì)子仍在等離子層內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)落到地面上.解法二：1.由于等離子層的厚度遠(yuǎn)小于地球半徑，故在所考察等離子區(qū)域內(nèi)的引力場(chǎng)和磁場(chǎng)都可視為勻強(qiáng)場(chǎng).在該區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

（1）引力加速度

（2）考察等離子層中的某一質(zhì)量為m，電荷量為q、初速度為u的粒子，取粒子所在處為坐標(biāo)原點(diǎn)O，作一直角坐標(biāo)系Oxyz，Ox軸指向地球中心，Oz沿磁場(chǎng)方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標(biāo)系中的三個(gè)分量分別為ux、uy和uz.若以、、表示粒子在任意時(shí)刻t的速度在x方向、y方向和z方向的分速度，則帶電粒子在引力和洛倫茲力的共同作用下的運(yùn)動(dòng)方程為

（3）

（4）

（5）（5）式表明，所考察粒子的速度在z軸上的分量保持不變，即

（6）作變量代換，令

（7）

其中

（8）把（7）、（8）式代入（3）、（4）式得

（9）

（10）由（9）、(10)兩式可知，作用于粒子的力在x和y方向的分量分別為若用表示的方向與x軸的夾角，表示的方向與x軸的夾角，而，則有可見(jiàn)，表明的方向與的方向垂直，粒子將在的作用下在平面內(nèi)作速率為的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．若以R表示圓周的半徑，則有

（11）在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，V的大小是不變的，任何時(shí)刻V的值也就是時(shí)刻V的值，由（7）式和已知條件在時(shí)刻有故有

（12）以上討論表明，粒子的運(yùn)動(dòng)可分成三部分：根據(jù)（6）式，可知粒子沿z軸的分速度大小和方向都保持不變，但對(duì)不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的速度分量．根據(jù)（7）式可得，，表明粒子在平面內(nèi)以速率作圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，又以速度沿y軸運(yùn)動(dòng)．、是圓周運(yùn)動(dòng)速度的x分量和y分量．圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不僅與粒子的質(zhì)量有關(guān)，而且與粒子的初速度的x分量和y分量有關(guān)．圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向是隨時(shí)間變化的，在圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)周期內(nèi)的平均速度等于0．沿y軸的速度由（8）式給出，其大小是恒定的，與粒子的初速度無(wú)關(guān)，同種粒子相同，但對(duì)帶正電的粒子，其方向沿y軸的負(fù)方向，對(duì)帶負(fù)電的粒子，其方向沿y軸的正方向．由此可見(jiàn)，等離子層內(nèi)電子和質(zhì)子雖然相當(dāng)復(fù)雜，但每個(gè)粒子都具有由（8）式給出的速度，其方向垂直于粒子所在處的地球引力，對(duì)電子，方向向西，對(duì)質(zhì)子，方向向東．電子、質(zhì)子這種運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為漂移運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的速度稱(chēng)為漂移速度．漂移運(yùn)動(dòng)是粒子的定向運(yùn)動(dòng)，電子、質(zhì)子的定向運(yùn)動(dòng)就形成了環(huán)繞地球中心的環(huán)形電流．由（8）式和（1）、（2）兩式以及有關(guān)數(shù)據(jù)可得電子和質(zhì)子的漂移速度分別為

（13）

（14）由于電子、質(zhì)子漂移速度的方相反，電荷異號(hào)，它們產(chǎn)生的電流方向相同，均為沿緯度向東.根據(jù)電流密度的定義有

（15）代入有關(guān)數(shù)據(jù)得

（16）電流密度的方向沿緯度向東.2．上一小題的討論表明，粒子在平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的速率由（12）