安徽省芜湖一高中2021-2022学年高二上学期第二次月末诊断测试（12月）物理试题（扫描版含答案）
文档属性
| 名称 | 安徽省芜湖一高中2021-2022学年高二上学期第二次月末诊断测试（12月）物理试题（扫描版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-15 14:41:36 | ||
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文档简介
芜湖一中2020级高二第二次月末诊断测试物理参考答案
一、选择题（一共10小题，每题5分，共50分。其中1~6单选，7~10多选，多选题选不全得3分，错选0分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C D C C A B ACD AD BD ACD
二、实验题（每空2分，共12分。）
（1）红
（2）4
（3）B
（4）20；20
（5）6
三、计算题（本题共三个小题，其中11题10分，12题10分，13题18分，共38分）
11.如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离l＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点且与导轨平行的水平绳跨过定滑轮与重力G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)
解析 依据物体的平衡条件可得
ab棒恰不右滑时G－μmg－BI1l＝0……2分
ab棒恰不左滑时G＋μmg－BI2l＝0……2分
根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I1(R1＋r)……1分
E＝I2(R2＋r)……1分
由以上各式代入数据可解得R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω……2分
所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.……2分
12.某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B2。一质量为m，电荷量为+q的粒子，初速度为0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点上。忽略粒子所受重力，求:
（1）粒子进入速度选择器的速度v；
（2）速度选择器的两极板电压U2；
（3）OP之间的距离。
解析：
（1）粒子加速过程根据动能定理，有,……2分
解得.……1分
（2）粒子经过速度选择器过程受力平衡，有,……2分
解得.……1分
（3）粒子在分离器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，
……2分 .……2分
13.如图1所示，在直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有一个以点（，0）为圆心、半径为L的圆形区域，圆形区域与x轴的交点分别为。现有一质量为m、带电荷量为e的电子，从y轴上的A点以速度沿x轴正方向射入电场，飞出电场后从M点进入圆形区域，此时速度方向与x轴正方向的夹角为30°。不考虑电子所受的重力。
（1）求电子进入圆形区域时的速度大小和匀强电场的电场强度E的大小。
（2）若在圆形区域内加一个垂直纸面向里的匀强磁场，使电子穿出圆形区域时速度方向垂直于x轴。求所加磁场的磁感应强度B的大小和电子刚穿出圆形区域时的位置坐标。
（3）若在电子刚进入圆形区域时，在圆形区域内加上如图2所示变化的磁场（以垂直于纸面向外为磁场正方向），最后电子从N点处飞出，速度方向与进入磁场时的速度方向相同。请写出磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的关系表达式。
解析：
（1）电子在电场中做类平抛运动，射出电场时，速度分解图如图甲所示。由速度关系可得……1分
解得……1分
由速度关系得……1分
在竖直方向有……1分
而水平方向有……1分
解得。……1分
（2）根据题意作图，如图甲所示，电子做匀速圆周运动的半径
根据牛顿第二定律……2分
解得……1分
根据几何关系得电子穿出圆形区域时位置坐标为。……1分
（3）电子在磁场中最简单的情景如图乙所示。在磁场变化的前三分之一个周期内，电子的偏转角为60°，设电子运动的轨道半径为r，运动的周期为，粒子在x轴方向上的位移恰好等于r
磁场变化后三分之二个周期内，因磁感应强度减半，电子运动周期，故粒子的偏转角度仍为60°，电子运动的轨道半径变为，粒子在x轴方向上的位移恰好等于，综合上述分析，则电子能到达N点且速度符合要求的空间条件：
……2分
而……1分
解得……1分，
应满足的时间条件为……2分
……1分，
解得。……1分，
一、选择题（一共10小题，每题5分，共50分。其中1~6单选，7~10多选，多选题选不全得3分，错选0分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C D C C A B ACD AD BD ACD
二、实验题（每空2分，共12分。）
（1）红
（2）4
（3）B
（4）20；20
（5）6
三、计算题（本题共三个小题，其中11题10分，12题10分，13题18分，共38分）
11.如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离l＝0.5 m，垂直于导轨平面的竖直向上的匀强磁场的磁感应强度B＝2 T，垂直于导轨放置的ab棒的质量m＝1 kg，系在ab棒中点且与导轨平行的水平绳跨过定滑轮与重力G＝3 N的物块相连．已知ab棒与导轨间的动摩擦因数μ＝0.2，电源的电动势E＝10 V、内阻r＝0.1 Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计．要想ab棒处于静止状态，R应在哪个范围内取值？(g取10 m/s2)
解析 依据物体的平衡条件可得
ab棒恰不右滑时G－μmg－BI1l＝0……2分
ab棒恰不左滑时G＋μmg－BI2l＝0……2分
根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I1(R1＋r)……1分
E＝I2(R2＋r)……1分
由以上各式代入数据可解得R1＝9.9 Ω，R2＝1.9 Ω……2分
所以R的取值范围为1.9 Ω≤R≤9.9 Ω.……2分
12.某一质谱仪原理如图所示，区域Ⅰ为粒子加速器，加速电压为U1；区域Ⅱ为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B1，板间距离为d；区域Ⅲ为偏转分离器，磁感应强度为B2。一质量为m，电荷量为+q的粒子，初速度为0，经粒子加速器加速后，该粒子恰能沿直线通过速度选择器，由O点沿垂直于边界MN的方向进入分离器后做匀速圆周运动，打在P点上。忽略粒子所受重力，求:
（1）粒子进入速度选择器的速度v；
（2）速度选择器的两极板电压U2；
（3）OP之间的距离。
解析：
（1）粒子加速过程根据动能定理，有,……2分
解得.……1分
（2）粒子经过速度选择器过程受力平衡，有,……2分
解得.……1分
（3）粒子在分离器中做匀速圆周运动，根据牛顿第二定律，
……2分 .……2分
13.如图1所示，在直角坐标系区域内有沿y轴正方向的匀强电场，右侧有一个以点（，0）为圆心、半径为L的圆形区域，圆形区域与x轴的交点分别为。现有一质量为m、带电荷量为e的电子，从y轴上的A点以速度沿x轴正方向射入电场，飞出电场后从M点进入圆形区域，此时速度方向与x轴正方向的夹角为30°。不考虑电子所受的重力。
（1）求电子进入圆形区域时的速度大小和匀强电场的电场强度E的大小。
（2）若在圆形区域内加一个垂直纸面向里的匀强磁场，使电子穿出圆形区域时速度方向垂直于x轴。求所加磁场的磁感应强度B的大小和电子刚穿出圆形区域时的位置坐标。
（3）若在电子刚进入圆形区域时，在圆形区域内加上如图2所示变化的磁场（以垂直于纸面向外为磁场正方向），最后电子从N点处飞出，速度方向与进入磁场时的速度方向相同。请写出磁感应强度B0的大小、磁场变化周期T各应满足的关系表达式。
解析：
（1）电子在电场中做类平抛运动，射出电场时，速度分解图如图甲所示。由速度关系可得……1分
解得……1分
由速度关系得……1分
在竖直方向有……1分
而水平方向有……1分
解得。……1分
（2）根据题意作图，如图甲所示，电子做匀速圆周运动的半径
根据牛顿第二定律……2分
解得……1分
根据几何关系得电子穿出圆形区域时位置坐标为。……1分
（3）电子在磁场中最简单的情景如图乙所示。在磁场变化的前三分之一个周期内，电子的偏转角为60°，设电子运动的轨道半径为r，运动的周期为，粒子在x轴方向上的位移恰好等于r
磁场变化后三分之二个周期内，因磁感应强度减半，电子运动周期，故粒子的偏转角度仍为60°，电子运动的轨道半径变为，粒子在x轴方向上的位移恰好等于，综合上述分析，则电子能到达N点且速度符合要求的空间条件：
……2分
而……1分
解得……1分，
应满足的时间条件为……2分
……1分，
解得。……1分，
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