精品解析：山东省淄博市高青县第一中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题

2023-2024学年第二学期期中学分认定考试 高二物理学科试题 注意事项： 1．本试题分第I卷和第II卷两部分。第I卷为选择题，共40分；第II卷为非选择题，共60分；满分100分，考试时间为90分钟。 2．客观题请将选出的答案标号（A、B、C、D）涂在答题卡上，主观题用0.5mm黑色签字笔答题。 第I卷（共40分） 一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分） 1. 根据分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 若分子间距离r=r0时，两分子间分子力F=0，则当两分子间距离由小于r0逐渐增大到10r0过程中，分子间相互作用的势能先减小后增大 B. 甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触最终也达到热平衡，则甲、丙是处于热平衡的 C. 布朗运动是液体分子的运动，它说明了分子在永不停息地做无规则运动 D. 温度是分子平均动能标志，温度较高的物体每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大 2. 如图所示，位于贵州大山深处的“中国天眼”FAST，它是口径达500m的球面射电望远镜，是目前全世界最大的、性能最先进的射电望远镜，主要用于寻找暗物质、暗能量和收集宇宙中各种信号，揭示宇宙的奥秘。下列说法错误的是（　　） A. 射电望远镜用于接收宇宙中的射电信号，所收集的信号是电磁波 B. 宇宙中的信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质 C. 麦克斯韦认为变化电场能产生磁场，并第一次用实验证实了电磁波的存在 D. 电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式 3. 某大学课题组制备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。设气凝胶的密度为ρ（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　） A. 气凝胶的摩尔体积为 B. 每个气凝胶分子平均占据空间为 C. a千克气凝胶所含的分子数为 D. 每两个相邻气凝胶分子的平均间距为 4. 如图所示是一交变电流的图像，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 5. 某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用 B. 金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 C. 从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿顺时针方向 D. 从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向 6. 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态a经b、c、d三个状态又回到状态a。已知线段bc、ad均与p轴平行，下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，单位体积分子数减少 B. b→c过程，气体分子的平均动能减小 C. c→d过程，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小 D. d→a过程，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数不变 7. 如图所示，L为电阻可忽略的线圈，R为电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）、以及两极板间电势差随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 8. 我国超级电网，将热、水、风、光、核发电及电动汽车电池储能并入电网。如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（　　） A. 两互感器均起到降压作用 B. 若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则线路输送电功率为2200kW C. 若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移 D. 若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少 二、多选题（本题共4小题，每题4分，共16分，全部答对得4分，答对但不全得2分，答错得0分） 9. 下列电磁相关知识的说法中正确的是（　　） A. 红外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用红外线灭菌消毒 B. 传递声音图像等信息时，需要将其搭载在高频载波上发射出去，这一过程叫调谐 C. 图中的电容式话筒是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作 D. 干簧管可以感知磁场的存在，两簧片会因磁化而接通，因此常被用作磁控开关 10. 如图所示，边长为L的正方形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，等腰直角三角形线框以速度v匀速进入磁场区域，且，若从C点进入磁场开始计时，单位长度线框的电阻相同，则B、C两点电势差和边所受安培力（规定向上为正）随时间变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 11. 如图甲，MN、PQ为两根间距为L的足够长固定平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面间夹角，上端M、P间接一个阻值为R的定值电阻，两导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，长为L、质量为m的金属棒ab放置在导轨上。现将棒由静止释放，同时对棒施加一个沿导轨向下的恒定拉力F，当棒下滑距离d时，棒刚好达到匀速运动状态，此过程中棒的加速度大小随其速度变化的关系图像如图乙。重力加速度为g，金属棒及导轨电阻不计，棒始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A. 拉力的大小 B. 匀强磁场的磁感应强度 C. 金属棒加速过程中通过棒某一截面的电量为 D. 金属棒加速过程中，电阻R上产生的焦耳热 12. 如图所示，宽度为L1=2L水平宽导轨左侧平滑连接倾斜导轨，右侧连接宽度为L2=L的水平窄导轨，宽窄导轨区域分别有竖直向上的匀强磁场B1和B2，B1=2B2=2B。一质量为mb=m、电阻为Rb=R的导体棒b静止在窄导轨区域，另一质量为ma=2m、电阻为Ra=2R的导体棒a由倾斜导轨h高处静止滑下。宽窄导轨长度足够，不计导轨电阻和一切摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒a进入水平宽导轨时的速度 B. 两导体棒达到稳定状态后，导体棒b的速度 C. 整个过程在导体棒b上产生的焦耳热 D. 整个过程通过导体棒a的电荷量 第II卷（共60分） 三、实验题（每空2分，共16分） 13. （1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是______（用符号表示）； （2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每溶液中有油酸。用注射器测得上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为，试求： ①油酸膜的面积是______； ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______； ③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是______m。（结果保留两位有效数字） （3）如果实验中油膜没有完全散开，测得的油酸分子直径______。（选填“偏大”或“偏小”） 14. 某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值（可变范围15~100Ω）随温度变化的关系，利用下列仪器设计了如图甲所示的电路图： A.电源E（电动势12V，内阻约为1Ω） B.电压表V1（量程为6V，内阻约为3kΩ） C.电压表V2量程为15V，内阻约为5kΩ） D.电流计G（量程为100mA，内阻为10Ω） E.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为3A） F.定值电阻R0=10Ω （1）断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值； （2）随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻电流即将超过100mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装为量程为______mA的电流表，并继续进行电阻的测量； （3）经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图中“电源”是恒温箱加热器的电源。则恒温箱的加热器应接在______（选填“A、B”或“C、D”）端；若要提高恒温箱内的温度，应______（选填“调大”或“调小”）可变电阻器R'的阻值。 四、解答题（共44分） 15. 如图所示，匝数N=50匝矩形线圈，线圈总电阻r=1Ω，其边长为ab=25cm，ad=20cm。外电路电阻R=9Ω，匀强磁场磁感应强度的大小B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线的OO'轴以角速度ω=50rad/s匀速转动。试求： （1）从此位置转过90°开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式； （2）在时间t=30s内R上消耗的电能。 16. 如图所示，水平放置的固定圆环径为R，仅在圆环左侧半圆区域有竖直向上的匀强磁场，长度略大于2R粗细均匀的金属棒放置于圆环上，过圆心O的竖直导电转轴PQ与金属棒中心固定，可带动金属棒匀速转动。圆环右侧边缘处有一光电门，可记录金属棒扫过光电门狭缝的时刻，已知相邻两时刻之间的时间间隔为t。平行板电容器板间距离为d，上极板与圆环边缘相连，下极板与转轴相连。质量为m，电荷量为的带电油滴恰能沿水平虚线MN匀速穿过电容器，重力加速度为g，圆环电阻不计。求： （1）两板间的电压U； （2）匀强磁场的磁感应强度大小B。 17. 2023年12月21日，神舟十七号航天组完成了天和核心舱太阳翼修复任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，内闸门A与核心舱连接，外闸门B与外太空连接。气闸舱容积，核心舱容积，开始气闸舱和核心舱的气压都为（标准大气压）。航天员要到舱外太空行走，需先进入气闸舱。为节省气体，用抽气机将气闸舱内的气体抽到核心舱内，当气闸舱气压降到和外太空气压相同时才能打开外闸门B，该过程中两舱温度不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。求： （1）当气闸舱的压强降至时，从气闸舱抽出的气体与原来气体的质量之比； （2）内闸门A的表面积是S，每次抽气的体积为，抽气后抽气机内气体压强与气闸舱内剩余气体压强相等，第1次抽气到核心舱后，两舱气体对内闸门A的压力差大小。 18. 如图甲为某种电驱动和电磁刹车的装置原理图，匝数为n=10匝，不计内阻的金属圆形线圈水平放置，圆半径为，线圈内存在竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为，线圈与水平放置的平行导轨相连，两导轨电阻不计且足够长，间距L=1.0m。现用三根并排固定在一起的导体棒模拟小车，三根导体棒用ab、cd两根绝缘材料固定，相邻导体棒间距d=0.2m，导体棒长度也为L=1.0m，与导轨垂直且接触良好。导体棒连同固定材料总质量m=4.48kg，每根导体棒的电阻为，该“小车”在导轨上运动时所受摩擦阻力f=0.24v（N），v为小车运行的速率。（已知：几个电池相同时，并联后的总电动势等于单个电池的电动势，而总内阻等于各个电池内阻的并联值） （1）在平行导轨区域加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0=0.6T，闭合开关S，求： ①闭合S瞬间bc棒所受安培力大小； ②该“小车”能达到的最大速度； （2）当“小车”以第（1）问中的最大速度运行时，某时刻断开开关S，并将平行导轨区域的磁场立即改为如图乙所示的磁场，导轨间存在矩形匀强磁场区域，区域宽度为d=0.2m，相邻磁场区域间的距离为2d，磁感应强度均为B1=3.0T，方向垂直轨道平面向下，且开关S刚断开时bc恰开始进入首个B1磁场区，求“小车”减速向前运动的距离x和减速过程中产生的总焦耳热Q。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023-2024学年第二学期期中学分认定考试 高二物理学科试题 注意事项： 1．本试题分第I卷和第II卷两部分。第I卷为选择题，共40分；第II卷为非选择题，共60分；满分100分，考试时间为90分钟。 2．客观题请将选出的答案标号（A、B、C、D）涂在答题卡上，主观题用0.5mm黑色签字笔答题。 第I卷（共40分） 一、单选题（本题共8小题，每小题3分，共24分） 1. 根据分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 若分子间距离r=r0时，两分子间分子力F=0，则当两分子间距离由小于r0逐渐增大到10r0过程中，分子间相互作用的势能先减小后增大 B. 甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触最终也达到热平衡，则甲、丙是处于热平衡的 C. 布朗运动是液体分子的运动，它说明了分子在永不停息地做无规则运动 D. 温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体每个分子的动能一定比温度较低的物体分子的动能大 【答案】A 【解析】 【详解】A.若分子间距离r=r0时，两分子间分子力F=0，则当两分子间距离由小于r0逐渐增大到10r0过程中，分子间相互作用力先做正功在做负功，所以分子间的势能先减小后增大，故A正确； B.甲、乙、丙物体温度不相等，先把甲、乙接触，最终达到热平衡，再将丙与乙接触最终也达到热平衡，此时甲、丙温度不相等，所以甲、丙不是处于热平衡的，故B错误； C.布朗运动是液体中悬浮小颗粒的运动，反映了液体分子的无规则热运动，故C错误； D.温度是分子平均动能的标志，温度较高的物体分子平均动能较大，但由于分子的运动是无规则的，因此不是每个分子的动能都比温度较低的物体分子的动能大，故D错误。 故选A。 2. 如图所示，位于贵州大山深处的“中国天眼”FAST，它是口径达500m的球面射电望远镜，是目前全世界最大的、性能最先进的射电望远镜，主要用于寻找暗物质、暗能量和收集宇宙中各种信号，揭示宇宙的奥秘。下列说法错误的是（　　） A. 射电望远镜用于接收宇宙中射电信号，所收集的信号是电磁波 B. 宇宙中的信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质 C. 麦克斯韦认为变化的电场能产生磁场，并第一次用实验证实了电磁波的存在 D. 电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式 【答案】C 【解析】 【详解】A．射电望远镜用于接收宇宙中的射电信号，所收集的信号是电磁波，故A正确，不符题意； B．宇宙中信号能传输到地球，说明电磁波的传播不需要介质，故B正确，不符题意； C．麦克斯韦认为变化的电场能产生磁场，赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，故C错误，符合题意； D．电磁波是信息传播的载体，也是能量传输的方式，故D正确，不符题意。 故选C。 3. 某大学课题组制备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。设气凝胶的密度为ρ（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　） A. 气凝胶的摩尔体积为 B. 每个气凝胶分子平均占据空间为 C. a千克气凝胶所含的分子数为 D. 每两个相邻气凝胶分子的平均间距为 【答案】B 【解析】 【详解】A．气凝胶的摩尔体积为 故A错误； B．1mol气凝胶中含有个分子，故每个气凝胶分子平均占据空间 故B正确； C．a千克气凝胶的摩尔数为 a千克气凝胶所含的分子数为 故C错误； D．设每两个相邻气凝胶分子的平均间距为d，则 联立解得 故D错误。 故选B。 4. 如图所示是一交变电流的图像，曲线部分为正弦函数的一部分，则该交变电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据有效值定义可得 代数数据可得 解得该交变电流的有效值为 故选B。 5. 某同学设想的减小电梯坠落时造成伤害的一种应急安全装置如图所示，在电梯轿厢底部安装永久强磁铁，磁铁N极朝上，电梯井道内壁上铺设若干金属线圈，线圈在电梯轿厢坠落时能自动闭合，从而减小对厢内人员的伤害。当电梯轿厢坠落到图示位置时，下列说法正确的是（　　） A. 金属线圈B对电梯轿厢下落有阻碍作用，A没有阻碍作用 B. 金属线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势 C. 从上往下看，金属线圈A中的感应电流沿顺时针方向 D. 从上往下看，金属线圈B中的感应电流沿逆时针方向 【答案】B 【解析】 【详解】CD．当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A中向上的磁场减弱，感应电流的方向从上往下看是逆时针方向，B中向上的磁场增强，感应电流的方向从上往下看是顺时针方向，故CD错误； A．结合上述的分析可知，当电梯坠落至题图位置时，闭合线圈A、B都在阻碍电梯下落，故A错误； B．闭合线圈A中向上的磁场减弱，B中向上的磁场增强，根据楞次定律可知，线圈B有收缩的趋势，A有扩张的趋势，故B正确。 故选B。 6. 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态a经b、c、d三个状态又回到状态a。已知线段bc、ad均与p轴平行，下列说法正确的是（　　） A. a→b过程，单位体积分子数减少 B. b→c过程，气体分子的平均动能减小 C. c→d过程，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小 D. d→a过程，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．a→b过程，体积减小，气体分子的数密度增大，即单位体积分子数增加，A错误； B ．b→c过程，体积不变，压强增大，温度升高，气体分子平均动能增大，B错误； C ．c→d程，压强减小，单位时间内气体分子对单位面积器壁的平均作用力减小，C正确； D ．d→a过程，温度降低，单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，L为电阻可忽略的线圈，R为电阻，C为电容器，开关S处于闭合状态。现突然断开S，并开始计时，电路工作过程中，同时会向外辐射电磁波。下列选项中能正确反映LC回路中电流i（顺时针方向为正）、电容器中电场E（竖直向下为正）、以及两极板间电势差随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】AB．因为L为一电阻可忽略的线圈，可知当开关闭合时，电容器带电量为零，通过线圈L的电流向下；断开S后，电流在LC电路中开始振荡，电容器开始充电，电流方向沿逆时针方向（负方向）且电流大小逐渐减小，故A、B错误； CD．断开S后，电容器开始充电，b板带正电荷且逐渐增加，即负方向的电场强度逐渐增加；则两极板间电势差逐渐增大，且为负方向，故C错误，D正确。 故选D。 8. 我国超级电网，将热、水、风、光、核发电及电动汽车电池储能并入电网。如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副线圈两端的电压分别为U1和U2，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为U3和U4。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10∶1和1∶10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（　　） A. 两互感器均起到降压作用 B. 若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则线路输送电功率为2200kW C. 若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，为维持用户电压U4一定，可将滑片P上移 D. 若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，则输电线损耗功率减少 【答案】C 【解析】 【详解】A．两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10:1和1:10，电压互感器电压比等于匝数比，起到降压的作用，电流互感器电流比等于匝数比的反比，起到降流的作用。故A错误； B．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，根据理想变压器变压和变流规律可得 ， 解得 ， 所以线路输送的电功率为 故B错误； C．若发电机输出电压U1一定，若用户数增加，则电路的总功率增大，滑片Q的位置不变时，则升压变压器输出电压不变，由于增大，输电线损失电压增大，则降压变压器输入电压减小，根据 为了维持用户电压一定，可减小，即将滑片P上移，故C正确； D．若保持发电机输出电压U1和用户数一定，仅将滑片Q下移，根据 由于增大，则升压变压器输出电压增大，由于输电线电阻和用户电阻都一定，则输电线电流增大，根据 可知输电线损耗功率增加，故D错误。 故选C。 二、多选题（本题共4小题，每题4分，共16分，全部答对得4分，答对但不全得2分，答错得0分） 9. 下列电磁相关知识的说法中正确的是（　　） A. 红外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用红外线灭菌消毒 B. 传递声音图像等信息时，需要将其搭载高频载波上发射出去，这一过程叫调谐 C. 图中的电容式话筒是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作 D. 干簧管可以感知磁场的存在，两簧片会因磁化而接通，因此常被用作磁控开关 【答案】CD 【解析】 【详解】A．紫外线具有较高能量，足以破坏细胞核中的物质，因此可以利用紫外线灭菌消毒，A错误； B．传递声音图像等信息时，需要将其搭载在高频载波上发射出去，这一过程叫调制，B错误； C．电容式话筒就是一种电容式传感器，其原理是：导电性振动膜片与固定电极构成了一个电容器，当振动膜片在声压的作用下振动时，两个电极之间的电容发生变化，电路中电流随之变化，这样声信号就变成了电信号。所以电容式话筒是利用电容器的电容与极板间距离的关系来工作，C正确； D．干簧管外绕上能产生磁场的线圈就成了干簧继电器，当线圈通电后，管中磁性材料制成的簧片的自由端分别被磁化成N极和S极而相互吸引，因而接通被控电路。线圈断电后，干簧片在本身的弹力作用下分开，将线路切断。因此干簧管常被用作磁控开关，D正确； 故选CD。 10. 如图所示，边长为L的正方形区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，等腰直角三角形线框以速度v匀速进入磁场区域，且，若从C点进入磁场开始计时，单位长度线框的电阻相同，则B、C两点电势差和边所受安培力（规定向上为正）随时间变化的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由右手定则可知感应电流方向由C指向B，即C的电势高，则UBC< 0，即开始时UBC< 0，故B正确，A错误； CD．由对称性可知，0~1s和2s~3s是对称的过程，图像也对称，故C错误，D正确。 故选BD。 11. 如图甲，MN、PQ为两根间距为L的足够长固定平行光滑金属导轨，导轨平面与水平面间夹角，上端M、P间接一个阻值为R的定值电阻，两导轨间存在垂直导轨平面向上的匀强磁场，长为L、质量为m的金属棒ab放置在导轨上。现将棒由静止释放，同时对棒施加一个沿导轨向下的恒定拉力F，当棒下滑距离d时，棒刚好达到匀速运动状态，此过程中棒的加速度大小随其速度变化的关系图像如图乙。重力加速度为g，金属棒及导轨电阻不计，棒始终与导轨垂直且接触良好，下列说法正确的是（　　） A. 拉力的大小 B. 匀强磁场的磁感应强度 C. 金属棒加速过程中通过棒某一截面的电量为 D. 金属棒加速过程中，电阻R上产生的焦耳热 【答案】ACD 【解析】 【详解】AB．根据题意，由图乙可知，当棒的速度为0时，加速度为g，则有 当棒的速度为时，加速度为0，则有感应电动势为 感应电流为 金属棒受到的安培力为 又有 解得 ， 故A正确，B错误； C．根据题意，由公式、和可得，金属棒加速过程中通过棒某一截面的电量为 故C正确； D．根据题意，金属棒加速过程中，由能量守恒定律有 解得 故D正确。 故选ACD。 12. 如图所示，宽度为L1=2L的水平宽导轨左侧平滑连接倾斜导轨，右侧连接宽度为L2=L的水平窄导轨，宽窄导轨区域分别有竖直向上的匀强磁场B1和B2，B1=2B2=2B。一质量为mb=m、电阻为Rb=R的导体棒b静止在窄导轨区域，另一质量为ma=2m、电阻为Ra=2R的导体棒a由倾斜导轨h高处静止滑下。宽窄导轨长度足够，不计导轨电阻和一切摩擦，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒a进入水平宽导轨时的速度 B. 两导体棒达到稳定状态后，导体棒b的速度 C. 整个过程在导体棒b上产生的焦耳热 D. 整个过程通过导体棒a的电荷量 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据动能定理得 解得 故A错误； BD．两导体棒达到稳定状态时，设a、b导体棒的速度分别为va，vb，则有 规定向右为正方向，对a、b导体棒根据动量定理有 解得 ， 又，解得 故B正确，D错误； C．根据能量守恒定律有 整个过程在导体棒b上产生的焦耳热 解得 故C正确。 故选BC。 第II卷（共60分） 三、实验题（每空2分，共16分） 13. （1）如图1反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是______（用符号表示）； （2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其浓度为每溶液中有油酸。用注射器测得上述溶液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为，试求： ①油酸膜的面积是______； ②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______； ③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是______m。（结果保留两位有效数字） （3）如果实验中油膜没有完全散开，测得的油酸分子直径______。（选填“偏大”或“偏小”） 【答案】 ①. bcad ②. 132 ③. ④. ⑤. 偏大 【解析】 【详解】（1） [1]“用油膜法估测分子的大小”实验中，首先要测量1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积，然后将1滴油酸酒精溶液滴入水槽中，在玻璃板上画出油酸油面的轮廓，最后计算油酸油面的面积，则将它们按操作先后顺序排列应是bcad； （2）①[2]通过油膜的格子数可知，油酸膜的面积是 S=132×1cm2=132cm2 ②[3]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 ③[4]按以上实验数据估测出油酸分子的直径是 （3）[6]如果实验中油膜没有完全散开，则S测量值偏小，则测得的油酸分子直径偏大。 14. 某实验小组为测量一个热敏电阻的阻值（可变范围15~100Ω）随温度变化的关系，利用下列仪器设计了如图甲所示的电路图： A.电源E（电动势12V，内阻约为1Ω） B.电压表V1（量程为6V，内阻约为3kΩ） C.电压表V2量程为15V，内阻约为5kΩ） D.电流计G（量程为100mA，内阻为10Ω） E.滑动变阻器R1（最大阻值为10Ω，额定电流为3A） F.定值电阻R0=10Ω （1）断开开关S2，闭合开关S1，调节滑动变阻器测出较低温度时的热敏电阻阻值； （2）随着热敏电阻温度升高，所测电流也逐渐增大，当通过热敏电阻电流即将超过100mA时，闭合开关S2，相当于将电流计改装为量程为______mA的电流表，并继续进行电阻的测量； （3）经过测量得出热敏电阻的阻值R与温度t的关系图像如图乙所示，该小组利用此热敏电阻R与继电器组成一个简单恒温箱温控电路如图丙所示，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，图中“电源”是恒温箱加热器的电源。则恒温箱的加热器应接在______（选填“A、B”或“C、D”）端；若要提高恒温箱内的温度，应______（选填“调大”或“调小”）可变电阻器R'的阻值。 【答案】 ①. 200 ②. A、B ③. 增大 【解析】 【详解】（2） 闭合开关S2，电流计与并联，则相当于将电流计改装为电流表的量程为 （3）[1] 由于热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，当线圈的电流达到一定值时，继电器的衔铁被吸合，电源不再给恒温箱加热器通电，故应该把恒温箱内的加热器接在A、B端。 [2] 根据闭合电路欧姆定律可得 若恒温箱内的温度保持在更高的数值，热敏电阻的阻值变小，则可变电阻R'的值应增大。 四、解答题（共44分） 15. 如图所示，匝数N=50匝的矩形线圈，线圈总电阻r=1Ω，其边长为ab=25cm，ad=20cm。外电路电阻R=9Ω，匀强磁场磁感应强度的大小B=0.4T。线圈绕垂直于磁感线的OO'轴以角速度ω=50rad/s匀速转动。试求： （1）从此位置转过90°开始计时，它的感应电动势的瞬时值表达式； （2）在时间t=30s内R上消耗的电能。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）感应电动势的峰值 根据题意可得 （2）电动势的有效值 R两端电压 R上消耗的电能为 16. 如图所示，水平放置的固定圆环径为R，仅在圆环左侧半圆区域有竖直向上的匀强磁场，长度略大于2R粗细均匀的金属棒放置于圆环上，过圆心O的竖直导电转轴PQ与金属棒中心固定，可带动金属棒匀速转动。圆环右侧边缘处有一光电门，可记录金属棒扫过光电门狭缝的时刻，已知相邻两时刻之间的时间间隔为t。平行板电容器板间距离为d，上极板与圆环边缘相连，下极板与转轴相连。质量为m，电荷量为的带电油滴恰能沿水平虚线MN匀速穿过电容器，重力加速度为g，圆环电阻不计。求： （1）两板间的电压U； （2）匀强磁场的磁感应强度大小B。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）因为带电油滴恰能沿水平虚线MN匀速穿过电容器，所以 解得 （2）因为相邻两时刻之间的时间间隔为t，因此周期为2t，则金属棒角速度为 金属棒切割磁感线产生的感应电动势为 因为只有半圆形磁场，因此不在磁场中的导体棒相当于外电路电阻 解得 17. 2023年12月21日，神舟十七号航天组完成了天和核心舱太阳翼修复任务。如图所示，气闸舱有两个气闸门，内闸门A与核心舱连接，外闸门B与外太空连接。气闸舱容积，核心舱容积，开始气闸舱和核心舱的气压都为（标准大气压）。航天员要到舱外太空行走，需先进入气闸舱。为节省气体，用抽气机将气闸舱内的气体抽到核心舱内，当气闸舱气压降到和外太空气压相同时才能打开外闸门B，该过程中两舱温度不变，不考虑漏气、新气体产生、航天员进出舱对气体的影响。求： （1）当气闸舱的压强降至时，从气闸舱抽出的气体与原来气体的质量之比； （2）内闸门A的表面积是S，每次抽气的体积为，抽气后抽气机内气体压强与气闸舱内剩余气体压强相等，第1次抽气到核心舱后，两舱气体对内闸门A的压力差大小。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意，设抽出气体体积为，抽出气体前后，由玻意耳定律有 从气闸舱抽出的气体与原来气体的质量之比 联立解得 （2）第一次对气闸舱抽气后气闸舱气压变为，由玻意耳定律有 解得 第一次对核心舱充气后，核心舱气压变为，则有 解得 两舱气体对内闸门A的压力差 18. 如图甲为某种电驱动和电磁刹车的装置原理图，匝数为n=10匝，不计内阻的金属圆形线圈水平放置，圆半径为，线圈内存在竖直向上的匀强磁场，磁场的磁感应强度B随时间t的变化关系为，线圈与水平放置的平行导轨相连，两导轨电阻不计且足够长，间距L=1.0m。现用三根并排固定在一起的导体棒模拟小车，三根导体棒用ab、cd两根绝缘材料固定，相邻导体棒间距d=0.2m，导体棒长度也为L=1.0m，与导轨垂直且接触良好。导体棒连同固定材料总质量m=4.48kg，每根导体棒的电阻为，该“小车”在导轨上运动时所受摩擦阻力f=0.24v（N），v为小车运行的速率。（已知：几个电池相同时，并联后的总电动势等于单个电池的电动势，而总内阻等于各个电池内阻的并联值） （1）在平行导轨区域加一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B0=0.6T，闭合开关S，求： ①闭合S瞬间bc棒所受安培力大小； ②该“小车”能达到的最大速度； （2）当“小车”以第（1）问中的最大速度运行时，某时刻断开开关S，并将平行导轨区域的磁场立即改为如图乙所示的磁场，导轨间存在矩形匀强磁场区域，区域宽度为d=0.2m，相邻磁场区域间的距离为2d，磁感应强度均为B1=3.0T，方向垂直轨道平面向下，且开关S刚断开时bc恰开始进入首个B1磁场区，求“小车”减速向前运动的距离x和减速过程中产生的总焦耳热Q。 【答案】（1）①；②；（2）； 【解析】 【详解】（1）①根据法拉第电磁感应定律，线圈产生的感应电动势为 由于金属圆形线圈电阻不计，则路端电压为电动势，闭合S瞬间通过bc棒的电流为 bc棒所受安培力的大小为 ②导体棒切割磁场产生电动势为 当模拟小车速度达到最大速度时，模拟小车所受安培力与摩擦阻力平衡，则有 解得 （2）根据图乙中的磁场分布可知在任意时刻只有一根导体棒处于磁场中，根据动量定理可得 又 ， 联立可得 解得 由 ， 所以始终有 则有 又 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $