精品解析：上海市大同中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷

2023学年第二学期期中考试试卷高二物理（等级） 60分钟 满分100分 班级 姓名 学号 交流发电机 有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极组成。一交流发电机的模型如图所示，n=100匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度B=0.1T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.4m2，线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=50rad/s作逆时针匀速转动，将图示时刻记为t=0，此时线框平面与磁场方向平行。 1. t=0时穿过线框平面的磁通量为（　　） A. 0 B. 0.04Wb C. 4Wb 2. t=0时穿过线框平面的磁通量变化率为（　　） A. 0 B. 200Wb/s C. 2Wb/s 3. 该发电机产生的感应电动势随时间t变化的表达式e=___________（V） 4. 如果交流发电机右边与一调压变压器相连，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，移动滑动触头P，就可调节输出电压，输出端接有一灯泡，灯泡正常发光。现将P沿顺时针方向移动，则灯泡的亮度将（　　） A. 逐渐增强 B. 逐渐减弱 C. 保持不变 5. 若发电机输出的交流电经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法正确的是（　　） A. 若减少升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线上损失的功率将减小 B. 用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同 C. 若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加 D. 根据欧姆定律输电电压增加，则输电电流增加 6. 如图所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器。S原来闭合，且R1=R2。现将S断开，那么交流电压表的示数U，交流电流表的示数I和用电器上的功率P1将分别是（　　） A. U增大，I增大，P1增大 B. U减小，I增大，P1减小 C. U减小，I减小，P1减小 D. U增大，I减小，P1增大 通讯和传感器技术 传感技术、计算机技术与通信一起被称为信息技术的三大支柱。从物联网角度看，传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。 7. 在如图所示的电路巾，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再断开开关S，LC电路巾将产生电磁振荡，如果规定电感器L中的电流方向从b到a为正，断开开关的时刻为t=0，那么下列选项图中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ） A. LC回路的周期为0.02s B. LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C. t=1.01s时线圈中磁场能最大 D. t=1.01s时回路中电流沿顺时针方向 9. 判断下列关于电磁波的说法正确的是（ ） A. 无线电波比红外线更容易发生干涉和衍射现象 B. “隐性战机”能够躲避雷达的追踪是因为能对电磁波具有较强的反射作用 C. 电磁波在真空中的传播速度和电磁波的频率、波长和能量大小无关 D. 科学家非常关注南极和北冰洋上空臭氧层变薄现象是研究大气温室效应 10. 关于敏感元件的特性，判断下列说法正确的是。（ ） A. 热敏电阻是把温度转化为电阻的敏感元件 B. 金属热电阻是阻值随温度升高而减小的敏感元件 C. 电熨斗中双金属片是力敏感元件 D. 霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的敏感元件 11. 2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（ ） A. 5G网络的通信频率比4G网络通信频率更高，容量更大 B. 5G信号更容易发生衍射现象 C. 4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象 D. 5G信号比4G信号在真空中的传播速度快 12. 力传感器是一种将力信号转变为电信号的电子元件。图中的金属丝是一种“应变片”，它将金属片在力F作用下的形变转换成电阻的变化。金属丝电阻大小的变化遵循了（ ） A. 欧姆定律 B. 电阻定律 C. 楞次定律 D. 焦耳定律 13. 如图（a）所示是一种酒精测试仪，酒精测试仪实际上是由酒精气敏传感器（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）与一个定值电阻及一个电压表组成。如图（b）所示是这种酒精测试仪的原理图，图中R0为定值电阻，酒精气敏传感元件R1的电阻值随酒精气体浓度C成反比。在对酗酒者进行测试时，电压表的示数将___________。若其中电源的电动势为E、内电阻为r，当浓度C趋于无穷大时电压表读数将趋于___________。 14. 如图所示， A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈。如果断开开关S1，闭合S2，A、B两灯都能同样发光。如果最初S1是闭合的，S2是断开的，那么， （1）从闭合S2开始到稳定过程中，B灯亮度_____________________。 （2）若某时断开S2，A灯亮度变化__________（选填：A“缓慢熄灭”、B“立即熄灭”），B灯亮度变化__________（选填：A“缓慢熄灭”、B“立即熄灭”、C“突然变亮再缓慢熄灭”）。 质谱仪 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。 质谱仪结构如图a所示，它分别由加速器I、速度选择器II、质量分离器III三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。完成下列问题： 15. 加速器I由、两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金属板带__________电（选填“正”、“负”）。在下降过程中，离子电势能__________（选填“减少”、“增大”、“不变”）。如果离子从速度开始经加速后速度达到，则加速器两极板问电压__________。 16. 离子以速度进入速度选择器II中，两板间电压为，两板长度，相距d。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。 （1）则所加磁场的磁感强度 ____________； （2）在图b中分别用和标出离子受到的电场力与磁场力方向；____________ （3）离开分离器时离子的速度____________。 17. 若离子以速度垂直于磁场方向进入质量分离器III，图c所示。其磁感应强度大小为。离子在磁场力作用下做半圆周运动 （1）圆周运动的直径__________。 （2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小（ ） A．k1>k2 B．k1=k2 C．k1<k2 D．无法比较质谱仪底片 18. 若带离子束持续以某一速度沿轴线进入管道，如图所示，管道在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A. 粒子在磁场中运动的圆弧半径为a B. 粒子质量为 C. 管道内的等效电流为 D. 粒子束对管道的平均作用力大小为 气体实验定律 气体实验定律是关于气体热学行为的基本实验定律，也是建立理想气体概念的实验依据。研究一定质量气体压强、体积和温度之间的变化关系时运用了一种物理研究方法——控制变量法。 19. 一定质量的气体充入密闭坚硬的容器内，气体压强为一个大气压。 （1）气体温度为0℃时，设想气体的每个分子都处在相同的一个小立方体的中心，则这些小立方体的边长约为___________m（保留两位有效数字）。当温度由0℃升高到10℃时，分子热运动速率的统计分布情况如图所示，其中对应10℃的是曲线__________（选填“①”或“②”）。 （2）若保持10℃时静置较长时间，该气体（ ） A、分子的无规则运动停息下来 B、每个分子的速度大小均相等 C、分子的平均速率保持不变 D、每个分子的温度保持不变 （3）温度由0℃升高到10℃时，其压强的增加量为，温度由100℃升高到110℃时，其压强的增加量为，则与之比为（ ） A、1∶1 B、1∶10 C、10∶110 D、110∶10 20. 如图，一定质量气体，从状态I变化到状态II，其p—1/V图像为过O点的倾斜直线，下列说法正确的是（　　） A. 密度不变 B. 压强不变 C. 体积不变 D. 温度不变 21. 如图，在竖直放置的两端开口的U形管中，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。若将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢出山，外界大气压保持不变）（　　） A. 空气柱的长度不变 B. 空气柱的压强不变 C. 水银柱b左边液面要上升 D. 水银柱b的两个水银面的高度差h变大 22. 宇航员的航天服内充有气体，若出舱前航天服内气体的压强为p，体积为V，进入太空后，气体体积变为2V，温度不变，此时航天服内气体的压强为___________。1965年3月18日，苏联航天员列昂诺夫在返回飞船时遇到了意想不到的困难，他的航天服有些向外膨胀，很难从密封舱的接口处钻回舱内，他启动了应急装置减小航天服的体积后才安全地回到密封舱内。你认为该应急装置可以如何减小航天服体积？ 答：_________________________ 23. 在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的p-V图像（其中实线是实验所得图线，虚线为双曲线的一支，实验过程中环境温度保持不变）。 （1）仔细观察不难发现，该图像与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是_______________。 （2）把图像改为p—图像，则p—图像应是（ ） 24. 如图所示，一个带有活塞、导热效果良好的水平放置的容器内盛有一定质量的气体。活塞与容器壁之间无摩擦，且处于平衡状态。外界大气压强p0=1×105Pa。当外界温度保持27℃不变时，用力缓慢的向左推动活塞，使容器内气体的体积由6L减少为4L。试问： （1）容器内气体的压强将变为多大？ （2）当气体体积为4L时，用销子将活塞锁定，并将容器置于7℃的恒温室中，容器内气体的压强将变为多大？ 地球的磁场 地球可以看作一个天然的大磁体。地磁场对人类的生存和活动都有着重要意义，如利用它为航海、行军导航，利用地磁场的分布特征寻找矿藏等。 25. 以下关于地磁场的说法正确的是（　　） A. 地理南极与地磁场南极重合 B. 地磁场的磁感线不是闭合的曲线 C. 在赤道上小磁针的S极在静止时指向地理的南方 D. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 26. 我国古代有人曾经对自然现象进行观察和研究，留下了许多关于地磁场的记载。根据古籍记载，司南静止时“其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上（如图），司南的握柄应该为该磁体的__________（选填A.“N”或B.“S”）极。 27. 来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将危害地球上的生命。但由于地磁场（如图）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，则当高能带电粒子带正电且沿地球赤道平面射向地心时，由于地磁场的作用将向__________（选填A.“东”、B.“南”、C.“西”或D.“北”）偏转。 28. 据测量，地球表面某处地磁场的磁感应强度水平分量为。 （1）1T=1_________（用国际单位制基本单位表示）； （2）一根硬直金属导体的单位长度质量45g/m。导体被放置在该处一个水平的桌面上，某同学尝试使其通电离开桌面。g取10m/s2。该同学把导体沿着东西方向放置在桌面上，计算所需要最小电流的大小_________A，方向_________（填“由西指向东”或“由东指向西”）。 （3）若该处有半径为10cm并绕制了100匝的闭合线圈竖直放置且与地磁场方向垂直，如图所示，当该线圈绕其竖直直径转动过程中，线圈内_________感应电流（选填“有”或“无”）；若微电流传感器显示的是感应电流瞬时值，从开始转动到90°时读数_________（选填“最小”或“最大”）。 （4）朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，考虑到地球磁场的影响，则钢窗活动的一条边中（右边）____ A. 有自下而上的微弱电流 B. 有自上而下的微弱电流 C. 有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上 D. 有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下 29. 在北半球地磁场的竖直分量向下大小为B1。飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，则（　　） A. 若飞机从西往东飞，φ1比φ2高 B. 若飞机从东往西飞，φ2比φ1高 C. 若飞机从南往北飞，φ1比φ2高 D. 若飞机从北往南飞，φ2比φ1高 30. 据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见，如图所示，假设“天宫一号”正以速度v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L=20m，地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量，将太阳帆板视为导体。 （1）求M、N间感应电动势的大小E； （2）在太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻。试判断小灯泡能否发光，并说明理由； 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023学年第二学期期中考试试卷高二物理（等级） 60分钟 满分100分 班级 姓名 学号 交流发电机 有一种能产生交流电的发电机，工作原理源自法拉第电磁感应定律，其基本部分由产生感应电动势的线圈和产生磁场的磁极组成。一交流发电机的模型如图所示，n=100匝的矩形闭合导线框abcd处于磁感应强度B=0.1T的水平匀强磁场中，线框面积S=0.4m2，线框绕垂直于磁场的轴OO'以角速度ω=50rad/s作逆时针匀速转动，将图示时刻记为t=0，此时线框平面与磁场方向平行。 1. t=0时穿过线框平面的磁通量为（　　） A. 0 B. 0.04Wb C. 4Wb 2. t=0时穿过线框平面的磁通量变化率为（　　） A. 0 B. 200Wb/s C. 2Wb/s 3. 该发电机产生的感应电动势随时间t变化的表达式e=___________（V） 4. 如果交流发电机右边与一调压变压器相连，线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，移动滑动触头P，就可调节输出电压，输出端接有一灯泡，灯泡正常发光。现将P沿顺时针方向移动，则灯泡的亮度将（　　） A. 逐渐增强 B. 逐渐减弱 C. 保持不变 5. 若发电机输出的交流电经理想变压器升压后向远处输送，最后经理想变压器降压后输送给用户。则下列说法正确的是（　　） A. 若减少升压变压器原、副线圈的匝数比，输电线上损失的功率将减小 B. 用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同 C. 若增加用户用电负载的数量，输电线上损失的功率将增加 D. 根据欧姆定律输电电压增加，则输电电流增加 6. 如图所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器。S原来闭合，且R1=R2。现将S断开，那么交流电压表的示数U，交流电流表的示数I和用电器上的功率P1将分别是（　　） A. U增大，I增大，P1增大 B. U减小，I增大，P1减小 C. U减小，I减小，P1减小 D. U增大，I减小，P1增大 【答案】1. A 2. C 3. 4. B 5. ABC 6. D 【解析】 【1题详解】 t=0时穿过线框平面的磁通量为 故选A。 【2题详解】 穿过线框平面的磁通量的表达式为 穿过线框平面的磁通量变化率表达式为 t=0时穿过线框平面的磁通量变化率为 故选C。 【3题详解】 该发电机产生的感应电动势随时间t变化的表达式 【4题详解】 现将P沿顺时针方向移动，变压器原线圈匝数不变，副线圈的匝数减少，根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 副线圈两端的电压减小，灯泡的亮度将逐渐减弱。 故选B。 【5题详解】 A.若减少升压变压器原、副线圈的匝数比，根据 输电电压增加，根据 可知输电电流减小，损失功率减小，故A正确； B．变压器不改变交流电的频率，则用户获得的交流电频率与发电机输出的交流电频率相同，故B正确； C．若增加用户用电负载的数量，总电阻减小，总电流增大，根据 输电线损失功率增大，故C正确； D．根据 可知输电电压增加，输电电流减小，故D错误。 故选ABC。 6题详解】 理想变压器不计原，副线圈的直流电阻，原、副线圈两端的电压保持不变，S断开后，次级回路的总电阻增大，故次级回路中电流减小，根据理想变压器原副线圈电流与线圈匝数的关系，可知初级回路中电流减小，即交流电流表的示数I减小；输电线等效电阻上的电压减小，则用电器两端电压增大，交流电压表的示数U增大，根据 故用电器上的功率增大。 故选D。 通讯和传感器技术 传感技术、计算机技术与通信一起被称为信息技术的三大支柱。从物联网角度看，传感技术是衡量一个国家信息化程度的重要标志。 7. 在如图所示的电路巾，L是电阻不计的电感器，C是电容器，闭合开关S，待电路达到稳定状态后，再断开开关S，LC电路巾将产生电磁振荡，如果规定电感器L中的电流方向从b到a为正，断开开关的时刻为t=0，那么下列选项图中能正确表示电感器中的电流i随时间t变化规律的是（ ） A. B. C. D. 8. 如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电。t=0时开关S打到b端，t=0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（ ） A. LC回路的周期为0.02s B. LC回路的电流最大时电容器中电场能最大 C. t=1.01s时线圈中磁场能最大 D. t=1.01s时回路中电流沿顺时针方向 9. 判断下列关于电磁波的说法正确的是（ ） A. 无线电波比红外线更容易发生干涉和衍射现象 B. “隐性战机”能够躲避雷达的追踪是因为能对电磁波具有较强的反射作用 C. 电磁波在真空中的传播速度和电磁波的频率、波长和能量大小无关 D. 科学家非常关注南极和北冰洋上空的臭氧层变薄现象是研究大气温室效应 10. 关于敏感元件的特性，判断下列说法正确的是。（ ） A. 热敏电阻是把温度转化为电阻的敏感元件 B. 金属热电阻是阻值随温度升高而减小的敏感元件 C. 电熨斗中的双金属片是力敏感元件 D. 霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的敏感元件 11. 2021年我国全面进入万物互联的商用网络新时代，即5G时代。所谓5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHz（1M=106）频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术4G，其频段范围是1880~2635MHz。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（bps为bitspersecond的英文缩写，即比特率、比特/秒），是4G网络的50~100倍。下列说法正确的是（ ） A. 5G网络的通信频率比4G网络通信频率更高，容量更大 B. 5G信号更容易发生衍射现象 C. 4G信号和5G信号相遇能产生稳定干涉现象 D. 5G信号比4G信号在真空中的传播速度快 12. 力传感器是一种将力信号转变为电信号的电子元件。图中的金属丝是一种“应变片”，它将金属片在力F作用下的形变转换成电阻的变化。金属丝电阻大小的变化遵循了（ ） A. 欧姆定律 B. 电阻定律 C. 楞次定律 D. 焦耳定律 13. 如图（a）所示是一种酒精测试仪，酒精测试仪实际上是由酒精气敏传感器（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）与一个定值电阻及一个电压表组成。如图（b）所示是这种酒精测试仪的原理图，图中R0为定值电阻，酒精气敏传感元件R1的电阻值随酒精气体浓度C成反比。在对酗酒者进行测试时，电压表的示数将___________。若其中电源的电动势为E、内电阻为r，当浓度C趋于无穷大时电压表读数将趋于___________。 14. 如图所示， A、B是两盏完全相同的白炽灯，L是电阻不计的电感线圈。如果断开开关S1，闭合S2，A、B两灯都能同样发光。如果最初S1是闭合的，S2是断开的，那么， （1）从闭合S2开始到稳定过程中，B灯亮度_____________________。 （2）若某时断开S2，A灯亮度变化__________（选填：A“缓慢熄灭”、B“立即熄灭”），B灯亮度变化__________（选填：A“缓慢熄灭”、B“立即熄灭”、C“突然变亮再缓慢熄灭”）。 【答案】7. B 8. C 9. AC 10. D 11. A 12. B 13. ①. 增大 ②. 14. ①. 逐渐减小，最后熄灭 ②. B ③. C 【解析】 【7题详解】 因线圈电阻为零，电路稳定时，线圈两端电压为零，电容器不带电；断开开关后，t=0时刻线圈中电流最大，方向由b到a，则为正方向，则电感线圈中电流i随时间t变化的图像为B。 故选B。 【8题详解】 ACD．在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时经历了充放电各一次，故LC回路的周期为 根据 可知此时电容器逆时针放电结束，回路中逆时针的电流最大，磁场能最大，电场能最小，故AD错误，C正确。 B．根据LC振荡电路的充放电规律可知，电容放电完毕时，回路中的电流最大，磁场能最大，电场能最小，故B错误； 故选C。 【9题详解】 A．无线电波的波长比红外线的波长大，所以无线电波比红外线更容易发生干涉和衍射现象，故A正确； B．“隐性战机”能够躲避雷达的追踪是因为能对电磁波具有较强的吸收作用，避免电磁波被反射向雷达而被发现，故B错误； C．电磁波在真空中的传播速度是一定值，和电磁波的频率、波长和能量大小无关，故C正确； D．科学家非常关注南极和北冰洋上空的臭氧层变薄现象是因为臭氧层具有保护地球人类免受过多的太阳紫外线辐射的作用，不是研究大气温室效应，故D错误。 故选AC。 【10题详解】 A．热敏电阻是把温度转换为电阻的敏感元件，不能把温度转化为电阻，故A错误； B．金属热电阻是阻值随温度升高而增大的敏感元件，故B错误； C．电熨斗中的双金属片是温度传感器，故C错误； D．霍尔元件是能够把磁感应强度转换为电压的敏感元件，故D正确。 故选D。 【11题详解】 A．5G网络的通信频率比4G网络通信频率更高，容量更大，故A正确； B．5G信号的频率大，波长小，更不容易发生衍射现象，故B错误； C． 4G信号和5G信号相遇，由于频率不同，所以不能产生稳定干涉现象，故C错误； D．5G信号与4G信号在真空中的传播速度相等，故D错误。 故选A。 【12题详解】 由图可知，金属丝电阻大小的变化是通过改变长度等来改变电阻的大小的，则金属丝电阻大小的变化遵循了电阻定律。 故选B。 【13题详解】 [1]在对酗酒者进行测试时，酒精气敏传感元件R1的电阻值减小，则电路电流增大，定值电阻R0两端电压增大，即电压表的示数将增大； [2]若其中电源的电动势为E、内电阻为r，当浓度C趋于无穷大时，则酒精气敏传感元件R1的电阻值趋于0，电压表读数将趋于 【14题详解】 （1）[1]从闭合S2开始到稳定过程中，由于线圈产生自感电动势阻值电流的增大，所以B灯马上亮，随着于线圈电流的逐渐增大，B灯亮度逐渐减小，稳定时，B灯被短路，B灯熄灭。 （2）[2]若某时断开S2，则A灯立即熄灭； 故选B。 [3]由于线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，且线圈与B灯构成回路，所以B灯突然变亮再缓慢熄灭。 故选C。 质谱仪 质谱仪是用来测量带电粒子质量的一种仪器。 质谱仪结构如图a所示，它分别由加速器I、速度选择器II、质量分离器III三部分组成。若从粒子源P点发出一个电量q、质量为m的正离子，经过加速器得到加速，进入速度选择器，速度符合一定大小的离子能够通过缝射入质量分离器中。整个过程中可以不考虑离子重力的影响。完成下列问题： 15. 加速器I由、两块带电平行金属板组成，为了使正离子得到加速，则应让金属板带__________电（选填“正”、“负”）。在下降过程中，离子的电势能__________（选填“减少”、“增大”、“不变”）。如果离子从速度开始经加速后速度达到，则加速器两极板问电压__________。 16. 离子以速度进入速度选择器II中，两板间电压为，两板长度，相距d。离子在穿过电场过程中，为了不让离子发生偏转，需要在该区域加一个垂直于电场和速度平面的磁场。 （1）则所加磁场的磁感强度 ____________； （2）在图b中分别用和标出离子受到的电场力与磁场力方向；____________ （3）离开分离器时离子的速度____________。 17. 若离子以速度垂直于磁场方向进入质量分离器III，图c所示。其磁感应强度大小为。离子在磁场力作用下做半圆周运动 （1）圆周运动的直径__________。 （2）带电粒子的电量和质量之比称为粒子的荷质比，设，如果在质谱仪底片上得到了1、2两条谱线，可以比较其对应的两个电荷的荷质比大小（ ） A．k1>k2 B．k1=k2 C．k1<k2 D．无法比较质谱仪底片 18. 若带离子束持续以某一速度沿轴线进入管道，如图所示，管道在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场中，固定一内部真空且内壁光滑的圆柱形薄壁绝缘管道，其轴线与磁场垂直。管道横截面半径为a，长度为l（）。粒子在磁场力作用下经过一段圆弧垂直打到管壁上，与管壁发生弹性碰撞，多次碰撞后从另一端射出，单位时间进入管道的粒子数为n，粒子电荷量为，不计粒子的重力、粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ） A. 粒子在磁场中运动的圆弧半径为a B. 粒子质量为 C. 管道内的等效电流为 D. 粒子束对管道的平均作用力大小为 【答案】15. ①. 正 ②. 减少 ③. 16. ①. ②. ③. 17. ①. ②. C 18. ABD 【解析】 【15题详解】 [1]若使正离子加速，电场力方向应该向下，板带正电。 [2]在正离子下降过程中，电场力做正功，电势能减少。 [3]在加速场中由动能定理得 解得 【16题详解】 [1]由离子在选择器中做直线运动知 解得磁场的磁感应强度 [2]由于离子带正电，所以电场力方向水平向右，利用左手可判断洛伦兹力水平向左。 [3]由于离子的电场力与洛伦兹力合力为0，离开分离器时离子的速度大小仍为。 【17题详解】 [1]由洛伦兹力及牛顿第二定律得 解得圆周运动的半径 则圆周运动的直径 [2]由上问的结论可得 由于，可得 故选C。 【18题详解】 A．由题意可作图 由图可得粒子在磁场中运动的圆弧半径为，故A正确； B．由洛伦兹力及牛顿第二定律得 解得粒子质量 故B正确； C．时间内通过横截面积的粒子数为，时间内通过横截面积的电荷量为，则通过横截面积的电流 故C错误； D．由于粒子圆周运动半径为，长度为的管道内，有个直径，同一时刻也就有个粒子与管道相撞，在时间内，管道每一横截面内通过的粒子数为，在时间内会有个粒子与管道相撞。每个粒子与管道相撞后的动量变化量大小 设管道对粒子束的平均作用力大小为，有动量定理可得 联立以上两式，并把代入得，管道对粒子束的平均作用力大小 又有牛顿第三定律得，粒子束对管道的平均作用力大小 故D正确。 故选ABD。 气体实验定律 气体实验定律是关于气体热学行为的基本实验定律，也是建立理想气体概念的实验依据。研究一定质量气体压强、体积和温度之间的变化关系时运用了一种物理研究方法——控制变量法。 19. 一定质量的气体充入密闭坚硬的容器内，气体压强为一个大气压。 （1）气体温度为0℃时，设想气体的每个分子都处在相同的一个小立方体的中心，则这些小立方体的边长约为___________m（保留两位有效数字）。当温度由0℃升高到10℃时，分子热运动速率的统计分布情况如图所示，其中对应10℃的是曲线__________（选填“①”或“②”）。 （2）若保持10℃时静置较长时间，该气体（ ） A、分子的无规则运动停息下来 B、每个分子的速度大小均相等 C、分子的平均速率保持不变 D、每个分子的温度保持不变 （3）温度由0℃升高到10℃时，其压强的增加量为，温度由100℃升高到110℃时，其压强的增加量为，则与之比为（ ） A、1∶1 B、1∶10 C、10∶110 D、110∶10 20. 如图，一定质量的气体，从状态I变化到状态II，其p—1/V图像为过O点的倾斜直线，下列说法正确的是（　　） A. 密度不变 B. 压强不变 C. 体积不变 D. 温度不变 21. 如图，在竖直放置的两端开口的U形管中，一段空气柱被水银柱a和水银柱b封闭在右管内，水银柱b的两个水银面的高度差为h。若将U形管放入热水槽中，则系统再度达到平衡的过程中（水银没有溢出山，外界大气压保持不变）（　　） A. 空气柱的长度不变 B. 空气柱的压强不变 C. 水银柱b左边液面要上升 D. 水银柱b的两个水银面的高度差h变大 22. 宇航员的航天服内充有气体，若出舱前航天服内气体的压强为p，体积为V，进入太空后，气体体积变为2V，温度不变，此时航天服内气体的压强为___________。1965年3月18日，苏联航天员列昂诺夫在返回飞船时遇到了意想不到的困难，他的航天服有些向外膨胀，很难从密封舱的接口处钻回舱内，他启动了应急装置减小航天服的体积后才安全地回到密封舱内。你认为该应急装置可以如何减小航天服体积？ 答：_________________________。 23. 在“探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系”实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，多次测量得到如图所示的p-V图像（其中实线是实验所得图线，虚线为双曲线的一支，实验过程中环境温度保持不变）。 （1）仔细观察不难发现，该图像与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是_______________。 （2）把图像改为p—图像，则p—图像应是（ ） 24. 如图所示，一个带有活塞、导热效果良好水平放置的容器内盛有一定质量的气体。活塞与容器壁之间无摩擦，且处于平衡状态。外界大气压强p0=1×105Pa。当外界温度保持27℃不变时，用力缓慢的向左推动活塞，使容器内气体的体积由6L减少为4L。试问： （1）容器内气体的压强将变为多大？ （2）当气体体积为4L时，用销子将活塞锁定，并将容器置于7℃恒温室中，容器内气体的压强将变为多大？ 【答案】19. ①. ②. ② ③. C ④. A 20. D 21. B 22. ①. ②. 降低航天服内气体的温度或者排出一些航天服内气体。 23. ①. 在推动活塞的过程中漏出了一些气体。 ②. A 24. （1）1.5×105Pa；（2）1.4×105Pa 【解析】 【19题详解】 （1）[1]气体分子之间的间距通常约为，故气体的每个分子都处在相同的一个小立方体的中心，则这些小立方体的边长约为。 [2]当温度升高时，大多数分子的速率变大，图像的峰值往右移动，故②为温度为10℃时的图像。 （2）[3] AB．由分子动理论可知，分子在永不停歇的做无规则运动，故AB错误； C．温度能反映分子的平均速率，气体温度不变，故气体分子的平均速率不变，故C正确； D．温度是分子平均动能在宏观上的表现，单个分子不存在温度这个物理量，故D错误。 故选C。 （3）[4]一定质量的气体在体积不变的情况下 温度由0℃升至10℃和由100℃升至110℃时，温度变化量均为10K，故二者的压强变化量相等，故A正确，BCD错误。 故选A。 【20题详解】 ABC．由图像可知，变化过程中，压强减小，体积增大，又因为质量不变，故密度减小，故ABC错误； D．由图像可知，在变化过程中图像的斜率不变，由理想气体状态方程 可知图像的斜率为 故变化过程中气体的温度不变，故D正确。 故选D。 【21题详解】 B．空气柱的压强为 变化前后水银柱a的高度的大小不变，故气体的压强不变，故B正确； A．气体做等压变化，由于气体温度升高，由理想气体方程 可知，气体的体积增大，即空气柱的长度增加，故A错误； CD．空气柱的压强不变，且封闭气体的压强满足 故水银柱b的上下液面高度差不变，即左边液面不变，故CD错误。 故选B。 【22题详解】 [1]由理想气体状态方程可知 解得 [2]由理想气体状态方程可知，当压强不变，而温度降低时，气体体积减小，故使宇航服内气体降温可以减小体积；而当放出气体时，若压强温度均不变，则剩余气体的体积减小，故放出一部分宇航服内气体也可以使宇航服体积减小。 【23题详解】 （1）由图可知，实验测得的压强与体积的乘积小于理论值，故可能是注射器内的气体的质量减少了，即推动活塞的过程中，气体发生了泄露。 （2）实验中压强与体积的乘积小于理论值，在图像中，斜率表示压强与体积的乘积，故随体积的减小，图像的斜率应该越来越小，故A正确，BCD错误。 故选A。 【24题详解】 （1）温度不变时，由理想气体状态方程可知 解得 （2）体积不变时，由理想气体方程可知 解得 地球的磁场 地球可以看作一个天然的大磁体。地磁场对人类的生存和活动都有着重要意义，如利用它为航海、行军导航，利用地磁场的分布特征寻找矿藏等。 25. 以下关于地磁场的说法正确的是（　　） A. 地理南极与地磁场南极重合 B. 地磁场的磁感线不是闭合的曲线 C. 在赤道上小磁针的S极在静止时指向地理的南方 D. 地球表面任意位置的地磁场方向都与地面平行 26. 我国古代有人曾经对自然现象进行观察和研究，留下了许多关于地磁场的记载。根据古籍记载，司南静止时“其柢（握柄）指南”，学术界于1947年想象出司南的模样并印刷在邮票上（如图），司南的握柄应该为该磁体的__________（选填A.“N”或B.“S”）极。 27. 来自太阳和其他星体的宇宙射线中含有大量高能带电粒子，若这些粒子都直接到达地面，将危害地球上的生命。但由于地磁场（如图）的存在改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，使得很多高能带电粒子不能到达地面。若不考虑地磁偏角的影响，则当高能带电粒子带正电且沿地球赤道平面射向地心时，由于地磁场的作用将向__________（选填A.“东”、B.“南”、C.“西”或D.“北”）偏转。 28. 据测量，地球表面某处地磁场的磁感应强度水平分量为。 （1）1T=1_________（用国际单位制基本单位表示）； （2）一根硬直金属导体的单位长度质量45g/m。导体被放置在该处一个水平的桌面上，某同学尝试使其通电离开桌面。g取10m/s2。该同学把导体沿着东西方向放置在桌面上，计算所需要最小电流的大小_________A，方向_________（填“由西指向东”或“由东指向西”）。 （3）若该处有半径为10cm并绕制了100匝的闭合线圈竖直放置且与地磁场方向垂直，如图所示，当该线圈绕其竖直直径转动过程中，线圈内_________感应电流（选填“有”或“无”）；若微电流传感器显示的是感应电流瞬时值，从开始转动到90°时读数_________（选填“最小”或“最大”）。 （4）朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，考虑到地球磁场的影响，则钢窗活动的一条边中（右边）____ A. 有自下而上的微弱电流 B. 有自上而下的微弱电流 C. 有微弱电流，方向是先自上而下，后自下而上 D. 有微弱电流，方向是先自下而上，后自上而下 29. 在北半球地磁场的竖直分量向下大小为B1。飞机在我国上空匀速巡航，机翼保持水平，飞行高度不变。由于地磁场的作用，金属机翼上有电势差。设飞行员左方机翼末端处的电势为φ1，右方机翼末端处的电势为φ2，则（　　） A. 若飞机从西往东飞，φ1比φ2高 B. 若飞机从东往西飞，φ2比φ1高 C. 若飞机从南往北飞，φ1比φ2高 D. 若飞机从北往南飞，φ2比φ1高 30. 据报道，一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间。照片中，“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见，如图所示，假设“天宫一号”正以速度v=7.7km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L=20m，地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量，将太阳帆板视为导体。 （1）求M、N间感应电动势的大小E； （2）在太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻。试判断小灯泡能否发光，并说明理由； 【答案】25. C 26. B 27. A 28. ①. ②. ③. 由西指向东 ④. 有 ⑤. 最大 ⑥. A 29. AC 30. （1）1.54V；（2）见解析 【解析】 【25题详解】 A．地理南极与地磁场南极不重合，地磁场南极在地理北极附近，故A错误； B．地磁场的磁感线是闭合的曲线，故B错误； C．小磁针静止时N极指向所在处磁场的方向，所以在赤道上小磁针的S极在静止时指向地理的南方，故C正确； D．地球表面赤道位置的地磁场方向与地面平行，其它位置不平行，故D错误。 故选C 【26题详解】 司南静止时“其柢（握柄）指南，另一侧指北，结合地磁场的分布可知，握柄应该为该磁体的S极。 故选B。 【27题详解】 当高能带电粒子带正电且沿地球赤道平面射向地心时，由于地磁场的作用，根据左手定则可知，粒子将受到向东的洛伦兹力，粒子将向东偏转。 故选A。 【28题详解】 [1]根据题意可得 [2][3]若导体沿着东西方向放置桌面上，使其通电离开桌面时有 解得 方向应由西指向东； [4]当该线圈绕其竖直直径转动过程中，穿过线圈的磁通量不断变化，所以线圈内有感应电流产生； [5]当线圈由图示位置转过90°的过程中，穿过线圈的磁通量不断减小，感应电动势、感应电流不断增大，转至90°时感应电流达到最大； [6]若朝南的钢窗原来关着，今将它突然朝外推开，转过一个小于90°的角度，在此过程中，根据右手定则可知，钢窗活动的右边有自下而上的微弱电流。 故选A。 【29题详解】 当飞机在北半球飞行时，由于地磁场的存在，且地磁场的竖直分量方向竖直向下，由于感应电动势的方向与感应电流的方向是相同的，由低电势指向高电势，由右手定则可判知，在北半球，不论沿何方向水平飞行，都是飞机的左方机翼电势高，右方机翼电势低，即总有φ1比φ2高。 故选AC。 【30题详解】 （1）M、N间感应电动势的大小为 （2）若太阳帆板上将一只“1.5V、0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，由于电源电动势1.54V大于小灯泡的额定电压1.5V，此时小灯泡可以发光，但由于实际功率大于额定功率，小灯泡不能长时间工作，容易烧坏小灯泡。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $