浙江省杭州市留下中學(xué)2022-2023學(xué)年高二物理摸底試卷含解析

浙江省杭州市留下中學(xué)2022-2023學(xué)年高二物理摸底試卷含解析一、選擇題：本題共5小題，每小題3分，共計15分．每小題只有一個選項符合題意1.單擺振動的回復(fù)力是：A.擺球所受的重力

B.擺球重力在垂直懸線方向上的分力C.懸線對擺球的拉力

D.擺球所受重力和懸線對擺球拉力的合力

參考答案：B2.（單選）在如圖所示的電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下移動時，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電量Q的變化，下列判斷正確的是（）A． L變亮，Q增大 B． L變亮，Q減小 C． L變暗，Q增大 D． L變暗，Q減小參考答案：D考點:閉合電路的歐姆定律解：當(dāng)滑動變阻器的滑動片向下移動時，變阻器接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，由閉合電路歐姆定律得知，干路電流增大，電源的內(nèi)電壓增大，則路端電壓減小，燈L變暗．電容器板間電壓等于變阻器兩端的電壓．由上得知，路端電壓減小，則通過L燈的電流減小，而干路電流增大，則通過R1的電流增大，R1的電壓也增大，則變阻器兩端的電壓減小，電容器所帶電量Q減小．故D正確．故選：D．3.（單選）物體在恒定的合力作用下做直線運動，在時間t1內(nèi)動能由零增大到E1，在時間t2內(nèi)動能由E1增加到2E1，設(shè)合力在時間t1內(nèi)做的功為W1，沖量為I1，在時間t2內(nèi)做的功是W2，沖量為I2，則()A．I1＜I2，W1＝W2

B．I1＞I2，W1＝W2C．I1＞I2，W1＜W2 D．I1＝I2，W1＜W2參考答案：B4.（多選題）小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線，下列說法中正確的是()A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大B．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為C．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為D．對應(yīng)P點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍面積參考答案：ABD5.真空中有兩個靜止的點電荷，它們之間的作用力為F，若它們的帶電量都增大為原來的2倍，距離減小為原來的1/2，則它們之間的相互作用力變?yōu)锳．16F

B．4F

C．F

D．F/2參考答案：A二、填空題：本題共8小題，每小題2分，共計16分6.A、B是某電場中的一條電場線上兩點，一正電荷僅在電場力作用下沿電場線從A點到B點運動過程中的v—t圖象如上圖所示。比較A、B兩點電勢φ的高低和場強E的大?。害誂________φB，EA________EB。參考答案：＜

＞

7.（2分）一質(zhì)點作簡諧運動的位移—時間圖像如圖所示，則位移隨時間變化的關(guān)系式為____________________________。

參考答案：m（2分）8.如圖所示，有一夾角為θ的金屬角架，角架所圍區(qū)域內(nèi)存在勻強磁場，磁場的磁感強度為B，方向與角架所在平面垂直，一段直導(dǎo)線ab，從頂角c貼著角架以速度v向右勻速運動。t時刻角架的瞬時感應(yīng)電動勢為

；t時間內(nèi)角架的平均感應(yīng)電動勢為

。

參考答案：Bv2ttanθ；Bv2ttanθ(1)ab桿向右運動的過程中切割磁感線，構(gòu)成回路的長度不斷變大，感應(yīng)電動勢的大小不斷變化。在t時間內(nèi)設(shè)位移為x，則x＝vt ①切割長度L＝xtanθ ②E＝BLv ③聯(lián)立①②③得E＝Bv2ttanθ ④(2)由法拉第電磁感應(yīng)定律得＝ ⑤ΔΦ＝S·B＝x·L·B ⑥聯(lián)立①②⑤⑥得＝Bv2ttanθ。9.（2分）質(zhì)量為50kg的同學(xué)坐在繩長為4.0m的秋千板上，當(dāng)她經(jīng)過最低點時，速度為4.0m/s，此時該同學(xué)對秋千板的壓力是

N(g=10m/s2)。參考答案：70010.（2分）兩個大小不等的共點力F1和F2的夾角為

時，兩個力的合力最小。參考答案：180o11.如圖所示，一正離子在垂直于勻強磁場的固定光滑軌道內(nèi)做勻速圓周運動，當(dāng)磁場均勻增大時，離子動能將

；周期將

。參考答案：增加變小當(dāng)磁場均勻增加時，在光滑軌道處產(chǎn)生逆時針方向的感應(yīng)電場，正離子在電場力作用下做加速運動，動能增加，速度增加，T＝，周期減小。12.在圖示電路中，三個電阻的阻值分別為、和，A、B間的總電阻大小為。若在A、B間加一恒定電壓，則通過和的電流之比為。參考答案：13.電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流，設(shè)氫原子中的電子以速率在半徑為的軌道上運動，用表示電子的電荷量，則其等效電流的大小為

參考答案：三、簡答題：本題共2小題，每小題11分，共計22分14.分子勢能隨分子間距離r的變化情況可以在如圖所示的圖象中表現(xiàn)出來，就圖象回答：（1）從圖中看到分子間距離在r0處分子勢能最小，試說明理由．（2）圖中分子勢能為零的點選在什么位置？在這種情況下分子勢能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零，對嗎？（3）如果選兩個分子相距r0時分子勢能為零，分子勢能有什么特點？參考答案：解：（1）如果分子間距離約為10﹣10m數(shù)量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0．當(dāng)分子距離小于r0時，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的減小而增大．如果分子間距離大于r0時，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的增大而增大．從以上兩種情況綜合分析，分子間距離以r0為數(shù)值基準(zhǔn)，r不論減小或增大，分子勢能都增大．所以說，分子在平衡位置處是分子勢能最低點．（2）由圖可知，分子勢能為零的點選在了兩個分子相距無窮遠的位置．因為分子在平衡位置處是分子勢能最低點，據(jù)圖也可以看出：在這種情況下分子勢能可以大于零，也可以小于零，也可以等于零是正確的．（3）因為分子在平衡位置處是分子勢能的最低點，最低點的分子勢能都為零，顯然，選兩個分子相距r0時分子勢能為零，分子勢能將大于等于零．答案如上．【考點】分子勢能；分子間的相互作用力．【分析】明確分子力做功與分子勢能間的關(guān)系，明確分子勢能的變化情況，同時明確零勢能面的選取是任意的，選取無窮遠處為零勢能面得出圖象如圖所示；而如果以r0時分子勢能為零，則分子勢能一定均大于零．15.很多轎車中設(shè)有安全氣囊以保障駕乘人員的安全，轎車在發(fā)生一定強度的碰撞時，利疊氮化納（NaN3）爆炸產(chǎn)生氣體（假設(shè)都是N2）充入氣囊．若氮氣充入后安全氣囊的容積V=56L，囊中氮氣密度ρ=2.5kg/m3，已知氮氣的摩爾質(zhì)最M=0.028kg/mol，阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol-1，試估算：（1）囊中氮氣分子的總個數(shù)N；（2）囊中氮氣分子間的平均距離．參考答案：解：（1）設(shè)N2的物質(zhì)的量為n，則n=氮氣的分子總數(shù)N=NA代入數(shù)據(jù)得N=3×1024．（2）氣體分子間距較大，因此建立每個分子占據(jù)一個立方體，則分子間的平均距離，即為立方體的邊長，所以一個氣體的分子體積為：而設(shè)邊長為a，則有a3=V0解得：分子平均間距為a=3×10﹣9m答：（1）囊中氮氣分子的總個數(shù)3×1024；（2）囊中氮氣分子間的平均距離3×10﹣9m．【考點】阿伏加德羅常數(shù)．【分析】先求出N2的物質(zhì)量，再根據(jù)阿伏加德羅常數(shù)求出分子的總個數(shù)．根據(jù)總體積與分子個數(shù)，從而求出一個分子的體積，建立每個分子占據(jù)一個立方體，則分子間的平均距離，即為立方體的邊長，四、計算題：本題共3小題，共計47分16.如圖所示，為某種透明介質(zhì)的截面圖，△AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R=10cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點．由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i=45°，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個亮斑．已知該介質(zhì)對紅光和紫光的折射率分別為n1=，n2=(1)判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；(2)求兩個亮斑間的距離．參考答案：.①設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C1、C2，

sinC1=

C1=60°，同理C2=45°，

i=45°=C2＜C1，

所以紫光在AB面發(fā)生全反射，而紅光在AB面一部分折射，一部分反射，且由幾何關(guān)系可知，反射光線與AC垂直，所以在AM處產(chǎn)生的亮斑P1為紅色，在AN處產(chǎn)生的亮斑P2為紅色與紫色的混合色

1分

②畫出如圖光路圖，設(shè)折射角為r，兩個光斑分別為P1、P2根據(jù)折射定律

n1=求得sinr=

由幾何知識可得：tanr=

解得AP1=5cm

由幾何知識可得△OAP2為等腰直角三角形，

解得AP2=10cm

所以P1

P2=（5+10）cm

17.磁場中放一與磁場方向垂直的電流元，通入的電流是2.5A，導(dǎo)線長1cm，它受到的安培力為0.05N．問：(1)這個位置的磁感應(yīng)強度是多大？(2)如果把通電導(dǎo)線中的電流增大到5A時，這一點的磁感應(yīng)強度是多大？(3)如果通電導(dǎo)線在磁場中某處不受磁場力，是否可以肯定這里沒有磁場？參考答案：(1)由磁感應(yīng)強度的定義式得：B＝F/IL＝0.05N/2.5A×1×10－2m＝2T.(2)磁感應(yīng)強度B是由磁場和空間位置(點)決定的，和導(dǎo)線的長度L、電流I的大小無關(guān)，所以該點的磁感應(yīng)強度是2T.(3)如果通電導(dǎo)線在磁場中某處不受磁場力，則有兩種可能：①該處沒有磁場；②該處有磁場，但通電導(dǎo)線與磁場方向平行．答案：(1)2T(2)2T(3)見解析

18.（25分）地球赤道表面附近處的重力加速度為，磁場的磁感應(yīng)強度的大小，方向沿經(jīng)線向北。赤道上空的磁感應(yīng)強度的大小與成反比（r為考察點到地心的距離），方向與赤道附近的磁場方向平行。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)磁場可視為勻強磁場），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。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)子一方面作無規(guī)則運動，另一方面因受地球引力和磁場的共同作用會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。試通過計算說明這些電子和質(zhì)子都不可能到到達地球表面。參考答案：解法一：1.由于等離子層的厚度遠小于地球的半徑，故在所考察的等離子區(qū)域內(nèi)的引力場和磁場都可視為勻強場.在該區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度

（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O，作一直角坐標(biāo)系Oxyz，Ox軸指向地球中心，Oz沿磁場方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標(biāo)系中的三個分量分別為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)想在開始時刻，附加給粒子一沿y軸正方向大小為v0的速度，同時附加給粒子一沿y軸負方向大小為v0的速度，要求與其中一個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（對質(zhì)子取正號，對電子取負號），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，但對不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無規(guī)則運動的速度分量．沿y軸的速度．對帶正電的粒子，速度的方向沿y軸的負方向，對帶負電的粒子，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軸運動．由（3）式可知，的大小是恒定的，與粒子的初速度無關(guān)，且對同種的粒子相同．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動，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)．圓周運動的速度方向是隨時間變化的，在圓周運動的一個周期內(nèi)的平均速度等于0．由此可見，等離子層內(nèi)電子和質(zhì)子的運動雖然相當(dāng)復(fù)雜，但每個粒子都具有由（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，對電子，方向向西，對質(zhì)子，方向向東．電子、質(zhì)子這種運動稱為漂移運動，對應(yīng)的速度稱為漂移速度．漂移運動是粒子的定向運動，電子、質(zhì)子的定向運動就形成了環(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，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)作圓周運動，運動的速率由（4）式給出，它與粒子的初速度有關(guān)．對初速度方向指向地心的粒子，圓周運動的速率為

（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)運動，不會落到地面上.解法二：1.由于等離子層的厚度遠小于地球半徑，故在所考察等離子區(qū)域內(nèi)的引力場和磁場都可視為勻強場.在該區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度

（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O，作一直角坐標(biāo)系Oxyz，Ox軸指向地球中心，Oz沿磁場方向，如圖1所示.該粒子的初速度在坐標(biāo)系中的三個分量分別為ux、uy和uz.若以、、表示粒子在任意時刻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動方程為

（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，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動．若以R表示圓周的半徑，則有

（11）在勻速圓周運動中，V的大小是不變的，任何時刻V的值也就是時刻V的值，由（7）式和已知條件在時刻有故有

（12）以上討論表明，粒子的運動可分成三部分：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，但對不同的粒子是不同的，屬于等離子層中粒子的無規(guī)則運動的速度分量．根據(jù)（7）式可得，，表明粒子在平面內(nèi)以速率作圓周運動的同時，又以速度沿y軸運動．、是圓周運動速度的x分量和y分量．圓周運動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)．圓周運動的速度方向是隨時間變化的，在圓周運動的一個周期內(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