精品解析：云南省昆明市官渡区云南大学附属学校星耀学校2022-2023学年高二下学期8月月考物理试卷

高中物理选择性必修第二册综合检测试卷 命题人：审题人： （考试时间：90分钟 总分：100分） 班级______ 姓名：______ 一、单选题（共8小题，每题3分，共24分） 1. 关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A. 雷达是用X光来测定物体位置的设备 B. 红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，但有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用 C. 紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康 D. 医学检查中的CT拍片实际上是让患者接受一定剂量的射线照射 【答案】C 【解析】 【详解】A．雷达是用无线电波来测定物体位置的设备，故A错误； B．人们利用红外线来测温，是利用红外线的热效应，体温越高人体发射的红外线越强，温度较低，仍发射红外线，故B错误； C．由题中图像可知，紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康，故C正确； D．医学检查中的CT拍片实际上是让患者接受一定剂量的X射线照射，故D错误。 故选C。 2. 一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈。如图所示，然后将原来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线数分别为（　　） A. 1100，360 B. 1100，180 C. 2200，180 D. 2200，360 【答案】B 【解析】 【分析】考查变压器的构造和原理。 【详解】对新绕线的理想变压器，根据变压比公式得： 变压器烧坏前，同理： B正确。 故选B。 【点睛】掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，本题即可得到解决。 3. 如图所示为某一线圈交流电的电流时间图像（前半周期为正弦波形的），则一周期内该电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据有效值的概念可知 解得 故选B。 4. 如图所示的电路中，灯泡、的电阻关系为，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是（　　） A. 开关K闭合后，、立即变亮 B. 开关K闭合后，逐渐变亮，立即变亮 C. 闭合电路且稳定后，再断开开关K，先变亮，然后逐渐变暗，立即熄灭 D. 闭合电路且稳定后，再断开开关K，逐渐变暗，先变亮，然后逐渐变暗 【答案】B 【解析】 【详解】AB．开关闭合后，对于二极管是正向导电，L2灯立即变亮，但由于线圈中自感电动势的阻碍作用，L1灯会逐渐变亮，A错误，B正确； CD．开关从闭合到断开，电感中产生方向向右的自感电动势，因理想二极管单向导电，所以线圈虽然产生了自感电动势，但无法与两个灯泡构成回路，故L1灯和L2灯都是立即熄灭，CD错误。 故选B。 5. 如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，若忽略空气和一切摩擦阻力，则（　　） A. 铝框与磁铁的转动方向总相同 B. 铝框与磁铁的转动方向总相反 C. 当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速转动 D. 若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由楞次定律可知，铝框的转动将阻碍其磁通量的变化，故两者转动方向相同，A正确，B错误； C．磁铁停止转动后，铝框的转动将产生感应电流，从而铝框会受到安培力的作用，阻碍铝框的转动，故铝框会慢慢停下来，C错误； D．两者静止时转动铝框，铝框将产生感应电流，而通电导体将产生磁场，可使磁铁转动，D错误。 故选A。 6. 如图所示是圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块钢片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则（　　） A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流 B. 回路中感应电流方向不变，为 C. 回路中有周期性变化的感应电流 D. 回路中感应电流大小不变，为 【答案】D 【解析】 【详解】A．圆盘在外力作用下切割磁感线，从而产生感应电动势，产生感应电流，故A错误； B．根据右手定则可知，电流从D点流出，流向C点，因此电流方向为从D向R再到C，即为C→D→R→C，故B错误； CD．回路中感应电动势为 所以感应电流为 由此可知，感应电流恒定不变，故C错误，D正确。 故选D。 7. 如图甲所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图乙所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是（　　） A. 若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势 B. 若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有扩张的趋势 C. 若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有收缩的趋势 D. 若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有扩张的趋势 【答案】A 【解析】 【详解】AB．若在M环通有电流，则穿过N环的磁通量垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律可知N环中的感应电流沿逆时针方向，N环受到沿半径向里的安培力，有收缩的趋势，故A正确，B错误； CD．若在N环通有电流，则穿过M环的磁通量垂直纸面向里，且逐渐增大，根据楞次定律可知M环中感应电流沿逆时针方向，M环受到沿半径向外的安培力，有扩张的趋势，故CD错误。 故选A。 8. 如图甲所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够宽。现有一高和底均为L的等腰三角形导线框，顶点a在y轴上，从图示x=0位置开始，在外力F的作用下向右沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。在运动过程中，线框bc边始终与磁场的边界平行。线框中感应电动势E大小、线框所受安培力F安大小、感应电流i大小、外力F大小这四个量分别与线框顶点a移动的位移x的关系图像中正确的是 （　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】线框从开始进入到全部进入第一个磁场时，因切割的有效长度均匀减小，故由E=BLv可知，电动势也均匀减小；由闭合电路欧姆定律得，感应电流也均匀减小；匀速运动，外力F与安培力大小相等 外力F与安培力不是均匀减小，不是线性关系，故B正确，ACD错误。 故选B。 二、多项选择题（本题共4小题；每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，请将正确选项的序号填在答题卡上。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选或不选的得0分） 9. 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ） A. 电容器正在充电 B. 电感线圈中的磁场能正在增加 C. 电感线圈中的电流正在增大 D. 此时刻自感电动势正在阻碍电流减小 【答案】BC 【解析】 【详解】由题图中磁感应强度的方向和安培定则可知，此时电流向着电容器带负电的极板流动，电容器处于放电过程中，电感线圈中的电流正在增大，电场能减小，电感线圈中的磁场能正在增加，由楞次定律可知，线圈中感应电动势阻碍电流的增加。 故选BC。 10. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下面为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是（ ） A. 真空室中产生的感生电场沿顺时针方向 B. 通入电磁体线圈的电流在增强 C. 电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D. 电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力 【答案】AB 【解析】 【详解】A．电子带负电，电子沿逆时针方向加速，电子所受电场力方向整体上也沿逆时针方向，则真空室中产生的感生电场沿顺时针方向，故A正确； B．电子沿逆时针方向加速，则电子所受电场力沿逆时针方向，所以感生电场的方向沿顺时针方向，根据楞次定律，可知通入电磁体的电流增强，B正确； C．结合上述可知，电子在轨道中加速的驱动力是电场力，故C错误； D．结合上述可知，电子在轨道中做圆周运动的向心力是洛伦兹力，故D错误。 故选AB。 11. 如图所示，粒子回旋加速器由两个D形金属盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D形盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压，使正粒子每经过窄缝都被加速。中心S处的粒子源产生初速度为零的正粒子，经狭缝电压加速后，进入D形盒中。已知正粒子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。下列说法正确的是（　　） A. 两盒间狭缝中交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比 B. 每加速一次，粒子运动的轨道半径变大，盒中相邻轨道的半径之差不变 C. 质子在加速器中的运行时间与交变电压U大小无关 D. 粒子能获得的最大动能为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．粒子在磁场中做匀速圆周运动，加速电场变化的频率与粒子在磁场中运动频率相等，粒子在磁场中的运动周期 则有 可知两盒间狭缝中交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比。故A正确； B．根据 又 联立，解得 可知每加速一次，粒子运动的轨道半径变大，依题意，盒中相邻轨道的半径对应的加速次数相差为2，设第n次加速和第（n+2）次加速的轨道半径分别为rn和rn+2，则有 可知相邻轨道的半径之差随加速次数的变化而变化，故B错误； CD．粒子在磁场中做匀速圆周运动，则有 解得 粒子获得的最大动能 根据上面分析可知，质子获得的最大动能为一定值，根据 可知加速电压就决定了加速次数，每加速一次，质子在加速器中运动的时间为半个周期，所以加速次数与质子在加速度中运动的时间有关，由此可知质子在加速器中的运行时间与交变电压U大小有关，故C错误、D正确。 故选AD。 12. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。加速电场的加速压为U，宽度为L，静电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器。忽略离子在加速电场与静电分析器之间、静电分析器与磁分析器之间空隙处的运动时间。下列说法正确的是（　　） A. 磁分析器中圆心到Q点的距离为 B. 不同离子经相同的加速电压U加速后，进入收集器的速度大小都相等 C. 比荷为K的不同离子在质谱仪中运动的总时间均为 D. 不同离子经相同的加速电压U加速后，都可以沿通道中心线安全通过静电分析器 【答案】CD 【解析】 【详解】A．离子在静电分析器中做匀速圆周运动，则 离子在磁分析器中做匀速圆周运动，则 联立可得 故A错误； B．离子在加速电场中加速的过程中，根据动能定理可得 所以 由此可知，比荷相同的离子经相同的加速电压U加速后，进入收集器的速度大小相等，若比荷不相等，经相同的加速电压U加速后，进入收集器的速度大小不相等，故B错误； C．离子在加速电场中，有 离子在静电分析器中，有 离子在磁分析器中，有 所以比荷为K的不同离子在质谱仪中运动的总时间为 故C正确； D．离子在加速电场和静电分析器中，有 联立可得 即静电分析器通道中心线半径与离子的比荷无关，所以不同粒子经相同的加速压U加速后都可以沿通道中心线安全通过静电分析器，故D正确。 故选CD。 三、实验题（共12分。将答案填写在答题卡上相应题号后横线上方的空白处） 13. 某同学用如图所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先使F靠近小球，再转动________（填仪器部件字母符号，下同）使F夹住小球，直至听到棘轮发出“嗒嗒”声音为止，拨动________使F固定后读数。正确操作后，螺旋测微器的示数如右图所示，则小球的直径是________mm。 【答案】 ①. H ②. G ③. 5.700 【解析】 【详解】[1][2]用螺旋测微器测小球直径时，先先使F靠近小球，再转动H使F夹住小球，直至听到棘轮发出“嗒嗒”声音为止，拨动G使F固定后读数。 [3]小球的直径 14. 学习恒定电流知识后，小华同学主动设计实验测量一节干电池的电动势和内阻，实验室除提供开关S和导线外，还有以下器材可供选择： A．电压表V（量程3V，内阻约为10kΩ） B．电流表A（量程3mA，内阻） C．滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流2A） D．滑动变阻器（阻值范围0~1000Ω，额定电流1A） E．定值电阻 根据可选用的器材，小华设计了如右图所示的测量电路图。 （1）小华同学将电流表与定值电阻并联，改装成量程是______A的新电流表； （2）滑动变阻器选用______（选填“”或“”）； （3）利用上述测量电路测得数据，以电流表A的直接读数I为横坐标，以电压表V的读数U为纵坐标绘出了如右图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势______V，内阻______（结果保留两位小数）。 【答案】（1）0.6 （2） （3） ①. 1.45##1.46##1.47 ②. 0.84##0.85##0.86##0.87##0.88 【解析】 【小问1详解】 根据电表改装原理可知新电流表的量程为 【小问2详解】 滑动变阻器R2最大阻值过大，无法通过它来调节电表示数发生适度的变化，所以滑动变阻器应选择R1。 【小问3详解】 [1] [2]根据（1）题分析可知，电流表示数的200倍等于通过干电池的电流，则根据图像可知 四、计算题（本题共6小题，总分48分，解题须包括必要的作图、公式、步骤以及文字说明，只写结果不能得分） 15. 小型水利发电站的发电机输出功率为18kW，输出电压为300V，输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220V，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求： （1）升压变压器的输出电压； （2）降压变压器原、副线圈的匝数之比。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）对输电线有 代入相关已知数据解得 根据 解得 （2）降压变压器原线圈输入电压为 则有 16. 如图所示，一个宽度为L磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里。有一个带电粒子以向右的速度v垂直于该磁场边界进入磁场，穿出磁场时速度方向和进入时的方向夹角为α＝30°。不计粒子的重力。求： （1）带电粒子的比荷； （2）带电粒子穿过磁场所用的时间t。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）作出带电粒子的运动轨迹如图所示，根据几何关系可得带电粒子在磁场中运动的半径为 r=2L ① 根据牛顿第二定律有 ② 联立①②解得 ③ （2）带电粒子做圆周运动的周期为 ④ 带电粒子穿过磁场所用的时间为 ⑤ 17. 如图所示，在的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上处的点时速率为，方向沿x轴正方向：然后，经过x轴上处的点进入磁场，并经过y轴上处的点。不计粒子的重力。求： （1）电场强度的大小； （2）粒子到达时的速度大小； （3）磁感应强度的大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子在电场中做类平抛运动，牛顿第二定律及运动学公式有 联立可得 （2）设粒子到达时速度为，方向与轴正方向的夹角为，其竖直分速度为，由速度偏转角正切值是位移偏转角正切角两倍的关系，求得 速度大小为 （3）根据几何关系可知 由牛顿第二定律 所以 18. 在如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=2R，电容器电容为C，单匝圆形金属线圈的半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2（r2 <r1）的圆形区域内持续存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，其余导线的电阻不计，t=0 时刻闭合开关S，图乙t1时刻后，电路中的电流稳定，试分析∶ （1）电容器上极板所带电荷的电性； （2）线圈中产生的感应电动势的大小E； （3）t1时刻断开开关S，求断开后通过电阻R2的总电量Q。 【答案】（1）负电；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由乙图和楞次定律可知，金属线圈中产生了顺时针方向的电流，故电容器上极板带负电。 （2）根据法拉第电磁感应定律，有 解得 （3）闭合S，电容器两端电压为 解得 断开S，电容器两端电压为 通过电阻R2的电量有 解得 19. 如图所示，足够长的固定平行金属导轨MN、PQ间距L＝1m，底端接有阻值R＝1Ω的电阻，导轨倾角θ＝37°。一质量m＝1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的绝缘细线与质量M＝1kg的重锤相连，左端细线连接金属棒中点且与导轨平行，不计一切摩擦。金属棒电阻r＝2Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B＝2T，已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6。一开始将金属棒置于斜面底端，将重锤由静止释放，当重锤下降高度为h=4.5m时速度达到最大，求： （1）金属棒的最大速度v； （2）重锤由静止到最大速度这个过程中，电阻R产生的焦耳热Q； （3）金属棒达到最大速度后，磁感应强度发生变化使回路中不产生感应电流，则磁感应度随时间怎样变化。 【答案】（1）3m/s；（2）3J；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒达到最大速度时沿导轨方向受力平衡，有 其中安培力 由闭合电路欧姆定律知 感应电动势为 联立求解得 v=3m/s （2）由能量守恒得 电阻R产生的焦耳热Q为 联立解得 Q=3J （3）金属棒刚达到最大速度时，闭合回路的磁通量为 设t时间后回路的磁通量为，则 其中 由于回路中不产生感应电流，则回路磁通量不发生变化，有 联立求得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理选择性必修第二册综合检测试卷 命题人：审题人： （考试时间：90分钟 总分：100分） 班级______ 姓名：______ 一、单选题（共8小题，每题3分，共24分） 1. 关于电磁波谱，下列说法正确的是（　　） A. 雷达是用X光来测定物体位置的设备 B. 红外体温计的工作原理是人的体温越高，发射的红外线越强，但有时物体温度较低，不发射红外线，导致无法使用 C. 紫外线的频率比可见光高，医学中常用于杀菌消毒，长时间照射人体可能损害健康 D. 医学检查中的CT拍片实际上是让患者接受一定剂量的射线照射 2. 一输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圈烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈。如图所示，然后将原来线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线数分别为（　　） A. 1100，360 B. 1100，180 C. 2200，180 D. 2200，360 3. 如图所示为某一线圈交流电的电流时间图像（前半周期为正弦波形的），则一周期内该电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示的电路中，灯泡、的电阻关系为，电感L的直流电阻可忽略，D为理想二极管。下列判断正确的是（　　） A. 开关K闭合后，、立即变亮 B. 开关K闭合后，逐渐变亮，立即变亮 C. 闭合电路且稳定后，再断开开关K，先变亮，然后逐渐变暗，立即熄灭 D. 闭合电路且稳定后，再断开开关K，逐渐变暗，先变亮，然后逐渐变暗 5. 如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，若忽略空气和一切摩擦阻力，则（　　） A. 铝框与磁铁的转动方向总相同 B. 铝框与磁铁的转动方向总相反 C. 当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速转动 D. 若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动 6. 如图所示是圆盘发电机的示意图：铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块钢片C、D分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为L，匀强磁场的磁感应强度为B，回路的总电阻为R，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则（　　） A. 由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流 B. 回路中感应电流方向不变，为 C. 回路中有周期性变化的感应电流 D. 回路中感应电流大小不变，为 7. 如图甲所示，同心导体圆环M、N处在同一平面内，M环的半径大于N环，若先后在两环中通有如图乙所示的电流i，电流沿顺时针方向，则下列判断正确的是（　　） A. 若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有收缩的趋势 B. 若在M环中通有电流，则N环中的感应电流沿逆时针方向，N环有扩张的趋势 C. 若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有收缩的趋势 D. 若在N环中通有电流，则M环中的感应电流沿顺时针方向，M环有扩张的趋势 8. 如图甲所示，有两个相邻的有界匀强磁场区域，磁感应强度的大小均为B，磁场方向相反，且与纸面垂直，两磁场边界均与x轴垂直且宽度均为L，在y轴方向足够宽。现有一高和底均为L的等腰三角形导线框，顶点a在y轴上，从图示x=0位置开始，在外力F的作用下向右沿x轴正方向匀速穿过磁场区域。在运动过程中，线框bc边始终与磁场的边界平行。线框中感应电动势E大小、线框所受安培力F安大小、感应电流i大小、外力F大小这四个量分别与线框顶点a移动的位移x的关系图像中正确的是 （　　） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共4小题；每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，请将正确选项的序号填在答题卡上。全部选对得4分，选对但不全得2分，有错选或不选的得0分） 9. 如图所示为LC振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ） A. 电容器正在充电 B. 电感线圈中的磁场能正在增加 C. 电感线圈中的电流正在增大 D. 此时刻自感电动势正在阻碍电流减小 10. 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，上面为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；下面为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是（ ） A. 真空室中产生的感生电场沿顺时针方向 B. 通入电磁体线圈的电流在增强 C. 电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D. 电子在轨道中做圆周运动的向心力是电场力 11. 如图所示，粒子回旋加速器由两个D形金属盒组成，两个D形盒正中间开有一条窄缝。两个D形盒处在匀强磁场中并接有高频交变电压，使正粒子每经过窄缝都被加速。中心S处的粒子源产生初速度为零的正粒子，经狭缝电压加速后，进入D形盒中。已知正粒子的电荷量为q，质量为m，加速时电极间电压大小为U，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R。每次加速的时间很短，可以忽略不计。下列说法正确的是（　　） A. 两盒间狭缝中交变电场的频率跟带电粒子的比荷成正比 B. 每加速一次，粒子运动的轨道半径变大，盒中相邻轨道的半径之差不变 C. 质子在加速器中的运行时间与交变电压U大小无关 D. 粒子能获得的最大动能为 12. 如图所示为一种质谱仪的工作原理示意图，此质谱仪由以下几部分构成：离子源、加速电场、静电分析器、磁分析器、收集器。加速电场的加速压为U，宽度为L，静电分析器通道中心线半径为R，通道内有均匀辐射电场，在中心线处的电场强度大小为E；磁分析器中分布着方向垂直于纸面，磁感应强度为B的匀强磁场，其左边界与静电分析器的右边界平行。由离子源发出一个质量为m、电荷量为q的离子（初速度为零，重力不计），经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后由P点进入磁分析器中，最终经过Q点进入收集器。忽略离子在加速电场与静电分析器之间、静电分析器与磁分析器之间空隙处的运动时间。下列说法正确的是（　　） A. 磁分析器中圆心到Q点的距离为 B. 不同离子经相同的加速电压U加速后，进入收集器的速度大小都相等 C. 比荷为K的不同离子在质谱仪中运动的总时间均为 D. 不同离子经相同的加速电压U加速后，都可以沿通道中心线安全通过静电分析器 三、实验题（共12分。将答案填写在答题卡上相应题号后横线上方的空白处） 13. 某同学用如图所示的螺旋测微器测量小球的直径时，他应先使F靠近小球，再转动________（填仪器部件字母符号，下同）使F夹住小球，直至听到棘轮发出“嗒嗒”声音为止，拨动________使F固定后读数。正确操作后，螺旋测微器的示数如右图所示，则小球的直径是________mm。 14. 学习恒定电流知识后，小华同学主动设计实验测量一节干电池的电动势和内阻，实验室除提供开关S和导线外，还有以下器材可供选择： A．电压表V（量程3V，内阻约为10kΩ） B．电流表A（量程3mA，内阻） C．滑动变阻器（阻值范围0~10Ω，额定电流2A） D．滑动变阻器（阻值范围0~1000Ω，额定电流1A） E．定值电阻 根据可选用的器材，小华设计了如右图所示的测量电路图。 （1）小华同学将电流表与定值电阻并联，改装成量程是______A的新电流表； （2）滑动变阻器选用______（选填“”或“”）； （3）利用上述测量电路测得数据，以电流表A的直接读数I为横坐标，以电压表V的读数U为纵坐标绘出了如右图所示的图线，根据图线可求出电源的电动势______V，内阻______（结果保留两位小数）。 四、计算题（本题共6小题，总分48分，解题须包括必要的作图、公式、步骤以及文字说明，只写结果不能得分） 15. 小型水利发电站的发电机输出功率为18kW，输出电压为300V，输电线总电阻为4Ω，为了使输电线损耗功率为发电机输出功率的5%，需在发电机处设升压变压器，用户所需电压为220V，所以在用户处需安装降压变压器。输电电路图如图所示，求： （1）升压变压器的输出电压； （2）降压变压器原、副线圈的匝数之比。 16. 如图所示，一个宽度为L磁感应强度为B的匀强磁场，磁场的方向垂直于纸面向里。有一个带电粒子以向右的速度v垂直于该磁场边界进入磁场，穿出磁场时速度方向和进入时的方向夹角为α＝30°。不计粒子的重力。求： （1）带电粒子的比荷； （2）带电粒子穿过磁场所用的时间t。 17. 如图所示，在的空间中存在匀强电场，场强沿y轴负方向；在的空间中，存在匀强磁场，磁场方向垂直xOy平面（纸面）向外。一电荷量为q、质量为m的带正电的运动粒子，经过y轴上处的点时速率为，方向沿x轴正方向：然后，经过x轴上处的点进入磁场，并经过y轴上处的点。不计粒子的重力。求： （1）电场强度的大小； （2）粒子到达时的速度大小； （3）磁感应强度的大小。 18. 在如图甲所示的电路中，电阻R1=R2=2R，电容器电容为C，单匝圆形金属线圈的半径为r1，线圈导线的电阻为R，半径为r2（r2 <r1）的圆形区域内持续存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为t0和B0，其余导线的电阻不计，t=0 时刻闭合开关S，图乙t1时刻后，电路中的电流稳定，试分析∶ （1）电容器上极板所带电荷的电性； （2）线圈中产生的感应电动势的大小E； （3）t1时刻断开开关S，求断开后通过电阻R2的总电量Q。 19. 如图所示，足够长的固定平行金属导轨MN、PQ间距L＝1m，底端接有阻值R＝1Ω的电阻，导轨倾角θ＝37°。一质量m＝1kg的金属棒通过跨过轻质定滑轮的绝缘细线与质量M＝1kg的重锤相连，左端细线连接金属棒中点且与导轨平行，不计一切摩擦。金属棒电阻r＝2Ω（其他电阻均不计），金属棒始终与导轨垂直且接触良好，整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小B＝2T，已知重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6。一开始将金属棒置于斜面底端，将重锤由静止释放，当重锤下降高度为h=4.5m时速度达到最大，求： （1）金属棒的最大速度v； （2）重锤由静止到最大速度这个过程中，电阻R产生的焦耳热Q； （3）金属棒达到最大速度后，磁感应强度发生变化使回路中不产生感应电流，则磁感应度随时间怎样变化。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $