精品解析：山东省临沂市河东区2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

2022级普通高中学科素养水平监测试卷 物理 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分.每小题只有一个选项符合题目要求. 1. 如图中关于传感器的应用，下列说法正确的是（ ） A. 干簧管是通过电流受到的安培力来控制电路的通断 B. 火灾报警器利用的是光的散射原理来影响电阻变化 C. 红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度 D. 当被测物体向左移动时，电容式位移传感器的电容减小 2. 下列图像所示为磁场的相关应用，下列说法正确的是（ ） A. 图甲是回旋加速器的示意图，同一粒子经电场不断加速后在磁场中做匀速圆周运动的周期逐渐减小 B. 图乙中处于蹄形磁铁中的导体棒通电瞬间安培力的方向向左 C. 图丙中下端刚好与水银液面接触金属软弹簧通电后将上下弹跳 D. 图丁是磁流体发电机的结构示意图，可通过增加A、B两板的正对面积来增加电源电动势 3. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ） A. 图甲中油酸分子直径近似等于实验中滴入浅盘中油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值 B. 图乙为分子力F随分子间距r变化的关系图像，r从0.5r0增大到10r0过程中，分子间的引力先减小后增大，分子势能先减小后增大 C. 图丙为同一气体不同温度下分子的速率分布图，温度T2时分子运动更剧烈，所以温度更高 D. 图丁为布朗运动的示意图，温度越高，每个液体分子的速率均变大；微粒越大，撞击到微粒的液体分子数增多，液体分子对微粒撞击作用的不平衡性越明显 4. 磁感应强度是矢量，满足矢量叠加原理；三根平行直导线B、C、D的截面图如图所示，其中B、D导线的电流大小相等均为I，C导线的电流大小为2I。已知，且，若通有电流i的长直导线在垂直距离为x处产生的磁感应强度大小为（其中k常量），则A点的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 5. 2013年3月，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻气凝胶，该气凝胶刷新了目前世界上最轻材料的纪录，其弹性和吸油能力很强.这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度比空气密度小。“全碳气凝胶”的构造类似于“碳海绵”，在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙。设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是（ ） A. 每两个相邻气凝胶分子的间距为 B. V立方米的气凝胶所含分子数为 C. a千克气凝胶所含的分子数为aNA D. 气凝胶的单个分子质量为 6. 有“海上充电宝”之称的南鲲号是中国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，线圈匝数为N，线圈面积为S，线圈所处图示位置磁感应强度为B，稳定时线圈角速度为ω，则下列说法正确的是（　　） A. 线圈从图示位置转过90°时穿过线圈的磁通量为零 B. 该发电装置单位时间内能输出的最大电能与波浪频率有关 C. 线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线受到的安培力方向向下 D. 线圈转到图示位置时线圈电动势为 7. n匝粗细均匀边长为l的正方形闭合线框abcd静止在光滑水平面上，虚线右侧区域有匀强磁场，初始时bc边平行于虚线且bc边到虚线的距离为l。 t=0时，线框在水平外力F的作用下，从图示位置由静止开始向右一直做加速度为a的匀加速直线运动，线框电阻为R，则下列说法正确的是（　　） A. bc边刚进磁场的瞬间电流为 B. 线框进入磁场的过程中感应电流增大且和时间成正比 C. 线框进入磁场的过程中流过线框的电荷量为 D. 线框进入磁场的过程F做的功等于线框释放的焦耳热和线框动能的增加量之和 8. 如图所示，三个同心圆a、b、c的半径分别为r、2r、，在圆a区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场B1，在圆a和圆b间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆b和圆c间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B2，一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，从圆a边界上的A点沿半径方向以速度v0射入圆a内，第一次从圆a边界射出时速度方向偏转60°，经过辐向电场加速后，从圆b边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆c飞离磁场，已知磁感应强度，不计粒子的重力，则粒子在圆a内磁场中和圆c与圆b两边界间磁场中做圆周运动半径之比（　　） A. 3:2 B. 2:3 C. D. 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分.每小题有多个选项符合题目要求.全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分. 9. 电子感应加速器基本原理如图所示，图甲中上、下两个电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使真空室中的电子加速。如图乙所示，从上向下看电子沿逆时针方向加速运动。下列说法正确的是（　　） A. 电磁铁线圈中通入正弦交流电也能使电子持续加速 B. 变化的磁场在真空室中激发出的电场不同于静电场 C. 若线圈中的电流方向如图甲所示，则电磁铁线圈中电流正在减小 D. 若电子运动的轨道半径不变，则电子轨道处的磁感应强度随电子速度的增大而增大 10. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，粗糙绝缘的水平面上有一带正电小球，从P点由静止释放后向右运动，运动过程中会经过N点。已知小球质量为m、电荷量为q，电场强度大小E，磁感应强度大小B，小球与水平面间动摩擦因数为μ，重力加速度g，.则关于小球的运动，下列说法正确的是（ ） A. 小球开始运动时，加速度，最终做匀速直线运动 B. 小球能够达到的最大速度为 C. 小球运动到N点时合力做功一定大于 D. 小球先做加速运动，后脱离水平面 11. 白鹤滩水电站（图甲）是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组.2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电.在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，图乙为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻），对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为。当可变电阻R减小时，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ） A. 电压表示数增大，电流表示数减小 B. 电压表示数减小，电流表示数增大 C. 减小原线圈匝数，可保持用户总电压不变 D. 增大原线圈匝数，可保持用户总电压不变 12. 如图所示，金属导轨由曲线导轨、水平宽轨和水平窄轨三部分组成，曲线导轨与水平宽轨平滑连接，水平宽轨部分间距为2L，有竖直向下的匀强磁场，水平窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，两部分磁场磁感应强度大小均为B.质量均为m金属棒M、N垂直于导轨静止放置，现将金属棒M自曲线导轨上h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，导轨足够长，M棒总在宽轨上运动，N棒总在窄轨上运动，不计所有摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 当M棒刚进入磁场时，M棒的加速度大小为 B. 在M棒刚进入磁场以后，M棒、N棒组成的系统动量守恒 C. M棒、N棒最终做匀速直线运动，二者速度之比为1∶2 D. 整个过程中系统产生的总热量为 三、实验题：本题共2小题，共14分.把答案写在答题卡中指定答题处，不要求写出演算过程. 13. 防疫停课期间，小明在家用浅盘、量筒、适量温水、植物油、酒精、细石膏粉、坐标纸、彩笔等估测植物油分子的大小。他将0.2mL的植物油溶于酒精，制成200mL的植物油酒精溶液，用量筒和注射器测得2.0mL上述溶液有100滴。现用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示，图中正方形小方格的边长为2cm。（计算结果均保留两位有效数字） （1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________mL，小明数出图中油膜面积约占60格，根据上述数据得出油酸分子的直径是_________m。 （2）关于本实验下列说法不正确的有 。 A. 选用植物油酒精溶液而不是植物油，主要目是得到一滴体积很小的油酸 B. 若植物油没有充分散开，植物油分子直径的计算结果将偏大 C. 计算油膜面积时统计了所有不足一格的方格，植物油分子直径的计算结果将偏小 D. 在向量筒中滴入1mL植物油酒精溶液时，滴数多记了几滴，植物油分子直径的计算结果将偏大 （3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的 。 A. 密度 B. 摩尔体积 C. 物质的量 D. 质量 14. 物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_____。 A. 等效法 B. 理想模型法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）器原、副线圈匝数分别选择匝、匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是____。 A. 副线圈匝数略少于400 匝 B. 变压器存在电磁辐射 C. 原、副线圈存在电流热效应 D. 两块变压器铁芯没有组装在一起 （3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、。若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当_____时（用、、表示），R获得的功率最大。 四、计算题：本题共4小题，共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤. 15. 如图所示，间距为L=1m两平行导轨在同一水平面内，一质量为m=1kg、长度为L=1m的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ恒定，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小为1.2T，方向与导体棒垂直，与水平向右方向的夹角θ为127°。现给导体棒通以图示方向（沿棒向里）的恒定电流I=5A，导体棒沿导轨向右做匀速直线运动。不考虑导体棒中电流变化，导体棒始终垂直于导轨并保持良好接触，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： （1）导体棒对导轨的压力大小； （2）导体棒与导轨间动摩擦因数μ。 16. 海浪发电装置的俯视图可简化为图甲所示，圆柱体磁芯N极和外壳S极间形成均匀辐射状的磁场，它们可随着海浪上下浮动；磁芯与外壳的间隙中固定有环面水平的环形线圈，线圈半径为d、匝数为n、总电阻为r。当磁体随海浪上下浮动时，线圈沿圆柱形磁芯中轴线切割磁感线，就会产生感应电动势对外供电。已知线圈所在处磁感应强度的大小恒为B，将线圈与阻值为R的电阻组成闭合回路，则当磁体上下浮动的速度v随t按图乙的规律变化时，求： （1）海浪发电装置产生电动势的最大值； （2）在时刻线圈受到安培力的功率大小。 17. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为l，其上端接一阻值为R的小灯泡L（阻值R保持不变）。在水平虚线L1、L2，间有垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场区域的宽度为d，导体棒a的质量为m、电阻为r，与导轨始终保持垂直并接触良好，设重力加速度为g。 （1）若导体棒a从图中M处由静止开始沿导轨下滑，进入磁场时恰能匀速运动，求导体棒a刚进磁场时的速度； （2）将导体棒a固定在L2处，若磁感应强度均匀增大，小灯泡始终正常发光，其额定功率为P，写出磁感应强度随时间变化的变化率； （3）若导体棒a以大小为v0的初速度从L2处竖直向上运动，恰能到达L1上方高为h处，求此过程中小灯泡产生的热量及导体棒a在磁场中运动的时间。 18. 如图所示，且的区域I内存在一沿x轴负方向的匀强电场，电场强度为E。且的区域II内存在一沿y轴负方向的匀强磁场，磁感应强度未知。在的区域III内有一平行于xOz面放置的长方形离子收集板MNPQ。收集板MNPQ与y轴交于点T（0，L，0），其中MQ足够长，MN长为2L。区域III内存在一方向与xOy平面平行且与x轴正方向的夹角为θ的匀强磁场。在区域I中有一平行于z轴放置的长为L的通电金属丝ab，能够源源不断地释放质量为m、电荷量为、初速度为零的电子。这些电子经电场加速后，沿x轴正方向进入匀强磁场。其中a点释放的电子进入区域II后恰好能从点O沿z轴负方向进入区域III。调节磁感应强度B2大小，使从a点释放的电子能打到收集板上被吸收。不考虑电子重力和电子间的相互作用。 （1）求电子沿x轴正方向进入匀强磁场时的速度； （2）求匀强磁场的磁感强度； （3）若角度，求磁感应强度的取值范围； （4）若角度，求磁感应强度的取值范围。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2022级普通高中学科素养水平监测试卷 物理 注意事项： 1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分.每小题只有一个选项符合题目要求. 1. 如图中关于传感器的应用，下列说法正确的是（ ） A. 干簧管是通过电流受到的安培力来控制电路的通断 B. 火灾报警器利用的是光的散射原理来影响电阻变化 C. 红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度 D. 当被测物体向左移动时，电容式位移传感器的电容减小 【答案】B 【解析】 【详解】A．干簧管是利用磁极间的相互作用来控制电路的通断，故A错误； B．火灾报警器是利用烟雾对光的散射或反射影响电阻变化的，故B正确； C．红外测温枪是接受人体向外发射红外线的强弱，从而测量人体温度，故C错误； D．当被测物体向左移动时，两极板之间介电常数变大，根据，可知电容变大，故D错误。 故选B。 2. 下列图像所示为磁场的相关应用，下列说法正确的是（ ） A. 图甲是回旋加速器的示意图，同一粒子经电场不断加速后在磁场中做匀速圆周运动的周期逐渐减小 B. 图乙中处于蹄形磁铁中的导体棒通电瞬间安培力的方向向左 C. 图丙中下端刚好与水银液面接触的金属软弹簧通电后将上下弹跳 D. 图丁是磁流体发电机的结构示意图，可通过增加A、B两板的正对面积来增加电源电动势 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为 故同一粒子经电场不断加速后在磁场中做匀速圆周运动的周期不变，故A错误； B．根据左手定则，图乙中处于蹄形磁铁中的导体棒通电瞬间安培力的方向向右，故B错误； C．图丙中，下端刚好与水银液面接触的软弹簧通电后，根据同向电流相互吸引可知，软弹簧收缩，离开水银面；电路断开，由于重力的作用软弹簧再次与水银面接触，再次通电跳起，如此反复，弹簧将上下弹跳，故C正确； D．磁流体发电机稳定后有 解得 故不能通过增加A、B两板的正对面积来增加电源电动势，故D错误。 故选C。 3. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ） A. 图甲中油酸分子直径近似等于实验中滴入浅盘中油酸酒精溶液的体积与它形成油膜面积的比值 B. 图乙为分子力F随分子间距r变化的关系图像，r从0.5r0增大到10r0过程中，分子间的引力先减小后增大，分子势能先减小后增大 C. 图丙为同一气体不同温度下分子的速率分布图，温度T2时分子运动更剧烈，所以温度更高 D. 图丁为布朗运动的示意图，温度越高，每个液体分子的速率均变大；微粒越大，撞击到微粒的液体分子数增多，液体分子对微粒撞击作用的不平衡性越明显 【答案】C 【解析】 【详解】A．油酸分子的直径等于一滴纯油酸的体积与油膜面积之比，故A错误； B．根据分子力与分子间距的关系图，可知分子间距从r从0.5r0增大到10r0过程中，分子间的引力一直减小，分子力先做正功再做负功，所以分子势能先变小，后变大，故B错误； C．由图可知，T2中速率大分子占据比例较大，则说明T2对应的平均动能较大，T2对应的温度较高，所以温度T2时分子运动更剧烈，故C正确； D．布朗运动中温度越高，液体分子的平均速率变大，微粒越大，撞击到微粒的液体分子数增多，液体分子对微粒撞击作用的不平衡性越不明显，故D错误。 故选C。 4. 磁感应强度是矢量，满足矢量叠加原理；三根平行直导线B、C、D的截面图如图所示，其中B、D导线的电流大小相等均为I，C导线的电流大小为2I。已知，且，若通有电流i的长直导线在垂直距离为x处产生的磁感应强度大小为（其中k常量），则A点的磁感应强度大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】B、D导线在A处产生的磁感应强度大小均相等为 C导线在A处产生的磁感应强度大小均相等为 由安培定则，B、D两点的导线在A点产生的磁感应强度的方向均由A指向C，其合磁场为 C点的导线在A点产生的磁感应强度的方向均由B指向D，即与AC垂直，由勾股定理可得A的磁感应强度的大小为 综合可得 故选A 5. 2013年3月，浙江大学的科学家们研制出了一种超轻气凝胶，该气凝胶刷新了目前世界上最轻材料的纪录，其弹性和吸油能力很强.这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度比空气密度小。“全碳气凝胶”的构造类似于“碳海绵”，在电子显微镜下，碳纳米管和石墨烯共同支撑起无数个孔隙。设气凝胶的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是（ ） A. 每两个相邻气凝胶分子的间距为 B. V立方米的气凝胶所含分子数为 C. a千克气凝胶所含的分子数为aNA D. 气凝胶的单个分子质量为 【答案】D 【解析】 【详解】A．气凝胶的摩尔体积为 每个气凝胶分子的占据空间体积为 且 解得每两个相邻气凝胶分子的间距 故A错误； B．V立方米的气凝胶所含分子数为 故B错误； C．a千克气凝胶所含的分子数为 故C错误； D．气凝胶的单个分子质量为 故D正确。 故选D。 6. 有“海上充电宝”之称的南鲲号是中国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置，其发电原理是海浪带动浪板上下摆动，从而驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。若转子带动线圈如下图逆时针转动，并向外输出电流，线圈匝数为N，线圈面积为S，线圈所处图示位置磁感应强度为B，稳定时线圈角速度为ω，则下列说法正确的是（　　） A. 线圈从图示位置转过90°时穿过线圈的磁通量为零 B. 该发电装置单位时间内能输出的最大电能与波浪频率有关 C. 线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线受到的安培力方向向下 D. 线圈转到图示位置时线圈电动势为 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈从图示位置转过90°时穿过线圈的磁通量最大，不为零，故A错误； B．波浪频率越大，线圈转动越快，角速度越大，产生的感应电动势越大，单位时间内输出的最大电能越大，故该发电装置单位时间内能输出的最大电能与波浪频率有关，故B正确； C．根据右手定则，线圈转动到如图所示位置时其靠近N极的导线框的电流流向a端，则根据左手定则可知，线圈转动到如图所示位置时，其靠近N极的导线框受到的安培力方向向上，故C错误； D．线圈转到图示位置时线圈电动势最大，为 故D错误。 故选B。 7. n匝粗细均匀边长为l的正方形闭合线框abcd静止在光滑水平面上，虚线右侧区域有匀强磁场，初始时bc边平行于虚线且bc边到虚线的距离为l。 t=0时，线框在水平外力F的作用下，从图示位置由静止开始向右一直做加速度为a的匀加速直线运动，线框电阻为R，则下列说法正确的是（　　） A. bc边刚进磁场的瞬间电流为 B. 线框进入磁场的过程中感应电流增大且和时间成正比 C. 线框进入磁场的过程中流过线框的电荷量为 D. 线框进入磁场的过程F做的功等于线框释放的焦耳热和线框动能的增加量之和 【答案】D 【解析】 【详解】A．线框做匀加速直线运动，bc边刚进磁场的瞬间，根据运动学公式有 此时的感应电动势为 感应电流为 解得 故A错误； B．线框进入磁场的过程中，根据速度公式有 感应电动势为 感应电流为 解得 线框做匀加速直线运动，速度增大，可知，线框进入磁场的过程中感应电流增大且和时间成线性不是正比，故B错误； C．线框进入磁场的过程中，感应电动势的平均值 感应电流的平均值 根据电流的定义式有 解得 故C错误； D．根据动能定理有 根据功能关系有 解得 可知，线框进入磁场的过程F做的功等于线框释放的焦耳热和线框动能的增加量之和，故D正确。 故选D。 8. 如图所示，三个同心圆a、b、c的半径分别为r、2r、，在圆a区域内存在垂直纸面向外的匀强磁场B1，在圆a和圆b间的环形区域存在背向圆心的辐向电场，在圆b和圆c间的环形区域存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B2，一质量为m、电荷量为q（q>0）的粒子，从圆a边界上的A点沿半径方向以速度v0射入圆a内，第一次从圆a边界射出时速度方向偏转60°，经过辐向电场加速后，从圆b边界上进入外环区域，粒子恰好不会从圆c飞离磁场，已知磁感应强度，不计粒子的重力，则粒子在圆a内磁场中和圆c与圆b两边界间磁场中做圆周运动半径之比（　　） A. 3:2 B. 2:3 C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】粒子的运动轨迹如图所示 根据几何关系有 所以 故选A。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分.每小题有多个选项符合题目要求.全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分. 9. 电子感应加速器基本原理如图所示，图甲中上、下两个电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使真空室中的电子加速。如图乙所示，从上向下看电子沿逆时针方向加速运动。下列说法正确的是（　　） A. 电磁铁线圈中通入正弦交流电也能使电子持续加速 B. 变化的磁场在真空室中激发出的电场不同于静电场 C. 若线圈中的电流方向如图甲所示，则电磁铁线圈中电流正在减小 D. 若电子运动的轨道半径不变，则电子轨道处的磁感应强度随电子速度的增大而增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．若电磁铁线圈中通入正弦交流电，激发的电场方向会发生变化，不能使电子持续加速，故A错误； B．变化的磁场在真空室中激发的电场为无源场，电场线为封闭曲线，与静电场不同，故B正确； C．若线圈中的电流方向如图甲所示时，原磁场与感应电流的磁场方向相反，故电磁铁线圈中磁通量增加，电流在增大，故C错误； D．若电子运动的轨道半径不变，粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力，则 解得 故电子轨道处的磁感应强度随电子速度的增大而增大，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示，空间存在水平向右的匀强电场和垂直纸面向外的匀强磁场，粗糙绝缘的水平面上有一带正电小球，从P点由静止释放后向右运动，运动过程中会经过N点。已知小球质量为m、电荷量为q，电场强度大小E，磁感应强度大小B，小球与水平面间动摩擦因数为μ，重力加速度g，.则关于小球的运动，下列说法正确的是（ ） A. 小球开始运动时，加速度为，最终做匀速直线运动 B. 小球能够达到的最大速度为 C. 小球运动到N点时合力做功一定大于 D. 小球先做加速运动，后脱离水平面 【答案】AB 【解析】 【详解】ABD．小球开始运动时，速度为0，此时不受洛伦兹力，由牛顿第二定律有 运动后，由左手定则可知，小球受到的洛伦兹力竖直向下，大小为 小球所受摩擦力为 根据牛顿第二定律可得 解得 由题意可知小球先做加速运动，随着速度增大，洛伦兹力增大，加速度减小，当加速度为0时，速度达到最大，此时有 解得 此后小球做匀速直线运动，故AB正确，D错误； C．小球运动到N点时合外力做的功为 由于 有 所以 故C错误。 故选AB。 11. 白鹤滩水电站（图甲）是世界第二大水电站，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组.2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组投产发电，用500千伏特高压向四川远距离输电.在远距离输电中，输电线的电阻是不可忽略的，图乙为白鹤滩水电站输电线路原理图，水电站输出电压稳定的正弦交流电，升至特高压U后向四川供电，输送的总功率为P。用户端理想变压器原副线圈匝数分别为n1、n2，R1为输电线总电阻，R2为不断电用户电阻（可视为定值电阻），R为可变用户电阻（可视为可变电阻），对于原线圈回路，虚线框所圈部分的等效电阻为。当可变电阻R减小时，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（ ） A. 电压表示数增大，电流表示数减小 B. 电压表示数减小，电流表示数增大 C. 减小原线圈匝数，可保持用户总电压不变 D. 增大原线圈匝数，可保持用户总电压不变 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．根据欧姆定律可得 当可变电阻R减小时，原线圈电流增大，则输电线总电阻两端电压增大，变压器原线圈输入电压减小，根据 可知副线圈输出电压减小，则电压表示数减小；根据 可知副线圈电流增大，则电流表示数增大，故A错误，B正确； CD．根据 当可变电阻R减小时，原线圈电流增大，则输电线总电阻两端电压增大，变压器原线圈输入电压减小，根据 为了保持用户总电压不变，可减小原线圈匝数，故C正确，D错误。 故选BC。 12. 如图所示，金属导轨由曲线导轨、水平宽轨和水平窄轨三部分组成，曲线导轨与水平宽轨平滑连接，水平宽轨部分间距为2L，有竖直向下的匀强磁场，水平窄轨部分间距为L，有竖直向上的匀强磁场，两部分磁场磁感应强度大小均为B.质量均为m金属棒M、N垂直于导轨静止放置，现将金属棒M自曲线导轨上h高度处静止释放，两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持良好接触，两棒接入电路中的电阻均为R，其余电阻不计，导轨足够长，M棒总在宽轨上运动，N棒总在窄轨上运动，不计所有摩擦。下列说法正确的是（ ） A. 当M棒刚进入磁场时，M棒的加速度大小为 B. 在M棒刚进入磁场以后，M棒、N棒组成的系统动量守恒 C. M棒、N棒最终做匀速直线运动，二者速度之比为1∶2 D. 整个过程中系统产生的总热量为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．金属棒自曲线导轨上高度处静止释放，根据动能定理有 金属棒刚进入磁场时，M受向右安培力，根据牛顿第二定律有 解得棒刚进入磁场时棒的加速度为 故A正确； BC．在M棒刚进入磁场以后，两棒的电流大小一样，但是所受的安培力方向相同，大小不相等，两棒组成的系统合外力不为0，所以系统动量不守恒。两棒最终做匀速直线运动，电路中感应电流为零，则 根据动量定理，对金属棒、分别有 解得 所以两棒的速度之比为1:2。故B错误，C正确； D．全过程，根据能量守恒有 系统产生的热量为 故D正确。 故选ACD。 三、实验题：本题共2小题，共14分.把答案写在答题卡中指定答题处，不要求写出演算过程. 13. 防疫停课期间，小明在家用浅盘、量筒、适量温水、植物油、酒精、细石膏粉、坐标纸、彩笔等估测植物油分子的大小。他将0.2mL的植物油溶于酒精，制成200mL的植物油酒精溶液，用量筒和注射器测得2.0mL上述溶液有100滴。现用注射器把一滴该溶液滴入表面撒有痱子粉的浅盘里，待油膜形状稳定后，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油膜的轮廓，如图所示，图中正方形小方格的边长为2cm。（计算结果均保留两位有效数字） （1）每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是__________mL，小明数出图中油膜面积约占60格，根据上述数据得出油酸分子的直径是_________m。 （2）关于本实验下列说法不正确的有 。 A. 选用植物油酒精溶液而不是植物油，主要目的是得到一滴体积很小的油酸 B. 若植物油没有充分散开，植物油分子直径的计算结果将偏大 C. 计算油膜面积时统计了所有不足一格的方格，植物油分子直径的计算结果将偏小 D. 在向量筒中滴入1mL植物油酒精溶液时，滴数多记了几滴，植物油分子直径的计算结果将偏大 （3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴的 。 A. 密度 B. 摩尔体积 C. 物质的量 D. 质量 【答案】（1） ①. ②. （2）AD （3）B 【解析】 【小问1详解】 [1]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 [2]由于每格边长为2cm，则每一格面积为4cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出60格，则油酸薄膜面积为 油酸分子的直径是 【小问2详解】 A．计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，所以选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜，故A错误； B．根据可知，若植物油没有充分散开，则测得的S偏小，则植物油分子直径的计算结果将偏大，故B正确； C．根据可知，计算油膜面积时统计了所有不足一格的方格，则S偏大，植物油分子直径的计算结果将偏小，故C正确； D．在向量筒中滴入1mL植物油酒精溶液时，滴数多记了几滴，则一滴植物油酒精溶液中含纯植物油的体积偏小，则植物油分子直径的计算结果将偏小，故D错误。 本题选错误的，故选AD。 【小问3详解】 用油膜法测出分子直径后，根据 可求出分子体积，根据 可知要测出阿伏加德罗常数，只需知道油滴摩尔体积。 故选B。 14. 物理兴趣小组用可拆变压器“探究变压器原副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。 （1）探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是_____。 A. 等效法 B. 理想模型法 C. 控制变量法 D. 演绎法 （2）器原、副线圈匝数分别选择匝、匝，原线圈与10V正弦式交流电源相连，用理想电压表测得输出电压，输出电压测量值明显小于理论值，造成这种现象的主要原因是____。 A. 副线圈匝数略少于400 匝 B. 变压器存在电磁辐射 C. 原、副线圈存电流热效应 D. 两块变压器铁芯没有组装在一起 （3）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。图丙为某电学仪器原理图，变压器原副线圈的匝数分别为、。若将右侧实线框内的电路等效为一个电阻，可利用闭合电路的规律解决如下极值问题：在交流电源的电压有效值不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当_____时（用、、表示），R获得的功率最大。 【答案】（1）C （2）D （3） 【解析】 【小问1详解】 为实现探究目的，保持原线圈输入的电压一定，通过改变原、副线圈匝数，测量副线圈上的电压。这个探究过程采用的科学探究方法是控制变量法。 故选C。 【小问2详解】 A．根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系 副线圈匝数略少于400匝，可知副线圈电压应略小于5V，不会明显小于理论值，A错误； B．变压器存在电磁辐射，辐射电磁波，放出能量，但辐射能量较少，输出电压测量值不会明显小于理论值，B错误； C．原、副线圈存在电流热效应，副线圈电压将小于5V，不会明显小于理论值，C错误； D．两块变压器铁芯没有组装在一起，会出现漏磁，副线圈电压将明显小于理论值，D正确。 故选D。 【小问3详解】 根据变压器原理可得， 根据欧姆定律 则副线圈的等效电阻为 将等效为电源电动势，等效为电源内阻，等效为外电阻，当R获得的功率最大时，则有 解得 四、计算题：本题共4小题，共46分.解答应写出必要的文字说明、方程式和主要的演算步骤. 15. 如图所示，间距为L=1m的两平行导轨在同一水平面内，一质量为m=1kg、长度为L=1m的导体棒垂直放在导轨上，导体棒与导轨间的动摩擦因数μ恒定，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度大小为1.2T，方向与导体棒垂直，与水平向右方向的夹角θ为127°。现给导体棒通以图示方向（沿棒向里）的恒定电流I=5A，导体棒沿导轨向右做匀速直线运动。不考虑导体棒中电流变化，导体棒始终垂直于导轨并保持良好接触，重力加速度g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： （1）导体棒对导轨的压力大小； （2）导体棒与导轨间的动摩擦因数μ。 【答案】（1）6.4N；（2）0.75 【解析】 详解】（1）对导体棒进行受力分析，如图所示 根据几何关系可知 根据平衡条件有 根据牛顿第三定律有 解得 （2）结合上述，根据平衡条件有 解得 16. 海浪发电装置的俯视图可简化为图甲所示，圆柱体磁芯N极和外壳S极间形成均匀辐射状的磁场，它们可随着海浪上下浮动；磁芯与外壳的间隙中固定有环面水平的环形线圈，线圈半径为d、匝数为n、总电阻为r。当磁体随海浪上下浮动时，线圈沿圆柱形磁芯中轴线切割磁感线，就会产生感应电动势对外供电。已知线圈所在处磁感应强度的大小恒为B，将线圈与阻值为R的电阻组成闭合回路，则当磁体上下浮动的速度v随t按图乙的规律变化时，求： （1）海浪发电装置产生电动势的最大值； （2）在时刻线圈受到安培力的功率大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由法拉第电磁感应定律，磁体的速度最大时，线圈中的感应电动势最大，为 （2）在时刻感应电流为 在时刻线圈受到安培力为 在时刻线圈受到安培力的功率大小为 17. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨竖直放置，轨道间距为l，其上端接一阻值为R的小灯泡L（阻值R保持不变）。在水平虚线L1、L2，间有垂直导轨平面向里的匀强磁场，磁感应强度为B，磁场区域的宽度为d，导体棒a的质量为m、电阻为r，与导轨始终保持垂直并接触良好，设重力加速度为g。 （1）若导体棒a从图中M处由静止开始沿导轨下滑，进入磁场时恰能匀速运动，求导体棒a刚进磁场时的速度； （2）将导体棒a固定在L2处，若磁感应强度均匀增大，小灯泡始终正常发光，其额定功率为P，写出磁感应强度随时间变化的变化率； （3）若导体棒a以大小为v0的初速度从L2处竖直向上运动，恰能到达L1上方高为h处，求此过程中小灯泡产生的热量及导体棒a在磁场中运动的时间。 【答案】（1）；（2）；（3）， 【解析】 【详解】（1）导体棒a在磁场中做匀速直线运动，根据平衡条件有 感应电动势为 感应电流为 解得导体棒a刚进入磁场时的速度为 （2）磁感应强度均匀增大，由法拉第电磁感应定律，感应电动势为 感应电流为 小灯泡始终正常发光，其额定功率为 联立解得 （3）导体棒向上运动过程中，由能量守恒定律得 又 解得小灯泡产生的热量 出磁场后，导体棒a做竖直上抛运动，则 解得 从L2处竖直向上运动，到出磁场时，对导体棒a由动量定理 电量为 联立解得导体棒a运动时间 18. 如图所示，且的区域I内存在一沿x轴负方向的匀强电场，电场强度为E。且的区域II内存在一沿y轴负方向的匀强磁场，磁感应强度未知。在的区域III内有一平行于xOz面放置的长方形离子收集板MNPQ。收集板MNPQ与y轴交于点T（0，L，0），其中MQ足够长，MN长为2L。区域III内存在一方向与xOy平面平行且与x轴正方向的夹角为θ的匀强磁场。在区域I中有一平行于z轴放置的长为L的通电金属丝ab，能够源源不断地释放质量为m、电荷量为、初速度为零的电子。这些电子经电场加速后，沿x轴正方向进入匀强磁场。其中a点释放的电子进入区域II后恰好能从点O沿z轴负方向进入区域III。调节磁感应强度B2大小，使从a点释放的电子能打到收集板上被吸收。不考虑电子重力和电子间的相互作用。 （1）求电子沿x轴正方向进入匀强磁场时的速度； （2）求匀强磁场的磁感强度； （3）若角度，求磁感应强度的取值范围； （4）若角度，求磁感应强度的取值范围。 【答案】（1）；（2），沿y轴负方向；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）设电子经过电场加速后速度为，进入匀强磁场磁汇聚从O点沿z轴负方向射出，有 解得 （2）根据 联立解得 沿y轴负方向。 （3）当角度为0时，磁感应强度方向沿x轴正方向，设离子恰好打到MQ边的半径为，恰好打到NP边的半径为，据几何知识得 可得 、 所以磁感应强度大小范围为 （4）当角度为时，设离子恰好打到MQ边圆周半径为，则有 可得 恰好达到NP边圆周半径为，则有 可得 则 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $