精品解析：海南省文昌中学2023-2024学年高二下学期期中段考物理试题

2023—2024学年度第二学期 高二年级物理科段考试题 一、单选题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 有关电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 产生电磁波的电磁振荡一旦停止，电磁波随之消失 B. 在真空中不同频率的电磁波传播速度都相同 C. 紫外线消毒是利用了紫外线的荧光作用和热作用 D. 用X光扫描肺部，是因为X光的穿透能力最强 【答案】B 【解析】 【详解】A．产生电磁波的电磁振荡一旦停止，便不再产生电磁波，但已产生的电磁波还将继续传播，故A项错误； B．电磁波在真空中传播的速度都为光速，故B项正确； C．紫外线具有较高能量，能破坏细胞核中的物质，可以用来杀菌消毒，故C项错误； D．要用X光扫描肺部，是因为在电磁波中X光的穿透能力较强，最强的是γ射线，故D项错误。 故选B。 2. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　） A. 气体容易被压缩，液体固体不容易被压缩说明气体分子间的斥力小于液体固体分子间的斥力 B. 当两个分子间的距离为时被称为平衡位置，时，分子间表现为排斥，时，分子间表现为吸引，时，分子间的引力和斥力均为0 C. 布朗运动是悬浮花粉的运动，它反映的是液体分子的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越激烈，分子的运动属于热运动的范畴 D. 布朗运动是悬浮花粉的运动，其激烈程度跟颗粒大小，撞击分子数的多少有关外，温度越高，花粉的无规则运动越激烈，所以布朗运动属于热运动的范畴 【答案】C 【解析】 【详解】A．气体容易被压缩是因为气体分子间距离大于，分子间的作用力可以忽略不计，并不能说明气体分子间的斥力小于液体固体分子间的斥力，故A项错误； B．当两个分子间的距离为时被称为平衡位置，时，分子间表现为排斥，时，分子间表现为吸引，时，分子间的引力和斥力大小相等，分子间作用力的合力为0，而不是引力和斥力均为0，故B项错误； CD．布朗运动是悬浮花粉的运动，它反映的是液体分子的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越激烈，分子的运动属于热运动的范畴。布朗运动激烈程度跟颗粒大小，撞击分子数的多少有关外，温度越高，花粉的无规则运动越激烈，但布朗运动不属于热运动的范畴，故C正确，D错误。 故选C。 3. 如图所示，用细橡皮筋悬吊一金属线圈并处于静止状态，线圈中通有如图所示的电流，线圈可以自由运动。现有带正电的离子沿如图所示的虚线运动到线圈正下方时，两者在同一竖直平面内，则（　　） A. 两者相互远离，两者仍在同一竖直平面内 B. 两者相互靠近，两者仍在同一竖直平面内 C. 两者相互靠近，线圈同时发生旋转 D. 两者相互远离，线圈同时发生旋转 【答案】B 【解析】 【详解】由安培定则可知，金属线圈中电流在正下方产生的磁场垂直纸面向外，带正电的离子沿如图所示的虚线运动到线圈正下方时，由左手定则可知，带正电离子受到向上的洛伦兹力作用，因此两者相互靠近，两者仍在同一竖直平面内。 故选B。 4. 如图所示，铁芯上绕有和两个线圈，铁芯左边悬挂一个轻质小金属环，当电键S 断开时（　　） A. 小金属环将向左运动 B. 小金属环将向右运动 C. 从上往下看小磁针将做顺时针转动 D. 从上往下看小磁针将沿S→N极方向平动 【答案】B 【解析】 【详解】AB．当电键S 断开的瞬间，穿过小金属环的磁通量减小，由楞次定律可知，小金属环中感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，即小金属环的磁场与原磁场方向相同，则小金属环与铁芯相互吸引，小金属环将向右运动，A错误，B正确； CD．当电键S 断开的瞬间，穿过线圈的磁通量减小，由楞次定律可知，线圈中感应电流的磁场阻碍原磁场的变化，线圈的磁场与原磁场方向相同，则线圈中的感应电流方向从A到B，由右手螺旋定则可知，直线电流AB产生的磁场使小磁针从上往下看将做逆时针转动，CD错误。 故选B。 5. 如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一束电子初速度方向与电流方向相同，则电子可能的运动情况是（　　） A. 沿路径a运动 B. 沿路径b运动 C. 沿路径c运动 D. 沿路径d运动 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】由安培定则知，电流I在导线下方产生的磁场方向指向纸外，由左手定则，电子刚进入磁场时所受洛伦兹力方向向下，则电子的轨迹必定向下弯曲，由于洛伦兹力方向始终与电荷运动方向垂直，故其运动轨迹必定是曲线，故ABC错误，D正确。 故选D。 6. 两个宽度均为a的竖直边界区域如图所示，区域内匀强磁场的磁感应强度的大小相等、方向相反，且方向与纸面垂直。现有直角边长为a的等腰直角三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以顺时针方向为电流的正方向，则线框中产生的感应电流i与线框移动的位移x的关系图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据导线框是等腰直角三角形，可知刚进入左侧磁场时，有效切割长度等于进入磁场的位移大小，设线圈总电阻为，根据楞次定律可知初始时线圈中感应电流方向是顺时针的，大小为 在范围内图像是第一象限的正比例函数。 当范围内，分别位于左右两侧磁场中的线圈切割磁感线产生的感应电动势是串联关系，感应电流方向为逆时针，有效切割长度为 则感应电流大小为 所以当，图像是在第四象限中过坐标点的一次函数。 当范围内，线框左侧部分切割右侧磁场，有效切割长度为 感应电流方向为顺时针方向，则感应电流大小为 所以当时，图像是在第一象限中过坐标点的一次函数。所以全过程的图像如下图所示 故选C。 7. 关于下列仪器的原理说法正确的是（　　） A. 当电熨斗温度升高时，双金属片下层的膨胀大于上层 B. 电熨斗熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这时调节调温旋钮使调温旋钮下降 C. 红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的 D. 当有烟雾进入火灾报警器时，由于烟雾颗粒对光的散射，光电三极管将接收到光信号，从而触发火灾警报 【答案】D 【解析】 【详解】A．当电熨斗温度升高时，双金属片受热膨胀向下弯曲，是因为上层的膨胀大于下层，故A错误； B．电熨斗熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这时应该让双金属片随着温度升高向下弯曲时更容易使触点断开，则调节调温旋钮时应该将调温旋钮升高，故B错误； C．红外体温计是根据物体温度越高发射的红外线的强度越大的原理进行工作的，并不改变红外线的波长，故C错误； D．当有烟雾进入火灾报警器时，由于烟雾颗粒对光的散射，光电三极管将接收到光信号，从而触发火灾警报，故D正确。 故选D。 8. 在科学研究和工业生产等领域，常常利用带电粒子在磁场受力发生偏转这种特性制造各种仪器，下图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（　　） A. 甲图中回旋加速器所加交变电场的周期与所加速的带电粒子的比荷无关 B. 乙图中质谱仪各区域的电场磁场不改变时，击中光屏同一位置的粒子质量一定相同 C. 丙图中的霍尔元件是金属导体，在如图电流和磁场时N侧带负电荷 D. 丁图中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，前后两个金属侧面M、N形成的电压与a、b、c无关 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲图中回旋加速器所加交变电场的周期与带电粒子在磁场中圆周运动的周期相等 所加速的带电粒子的比荷有关，故A错误； B．带电粒子在加速电场中，根据动能定理可得 在复合场中，根据平衡条件可得 在磁场中，由牛顿第二定律可得 解得 乙图中不改变质谱仪各区域的电场磁场时击中光屏同一位置的粒子，速度相同，半径R相同，因此粒子比荷相同，粒子质量不一定相同，故B错误； C．丙图金属导体中自由电荷为负电荷，如图所示电流和加上如图所示的磁场时，根据左手定则可知，负电荷所受洛伦兹力向左，因此N侧电势低，带负电荷，故C正确； D．最终正负粒子会受到电场力和洛伦兹力而平衡，则 又 流量为 解得 前后两个金属侧面的电压与流量Q、磁感应强度B以及c有关，与a、b无关，故D错误。 故选C。 二、多选题（本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9. 分子力F随分子间距r的变化如图所示。某空间有A、B两个分子，假设A分子固定，B分子从无穷远以某一初速度向A分子运动。规定无穷远分子势能为零。仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　） A. 从到分子势能先增大再减小到零后再增大 B. 从到分子动能先增大再减小，时动能最大 C. B分子向A分子运动过程中，分子斥力一直变大，且分子斥力始终做负功 D. B分子向A分子运动过程中，分子引力先变大后变小，且分子引力始终做正功 【答案】BC 【解析】 【详解】A．从到其分子间作用力先表现为引力后表现为斥力，两分子间的距离减小，所以该过程分子力做正功后做负功，分子势能减小后增加，在处分子势能最小，故A项错误； B．由于能量守恒，所以分子的总能量不变，其等于分子势能加上分子动能，当分子势能减少时，分子动能增加。结合之前的分析可知，分子动能应该是先增加后减小，在时最大，故B项正确； C．分子间同时存在斥力与引力，且两力均随着距离的减小而增加。所以B分子向A分子运动过程中，分子斥力一直变大，在移动过程中其分子斥力的方向与运动方向相反，所以其做负功，故C项正确； D．随着距离的减小，分子引力也在增加，所以分子引力一直在增加，由于引力的方向与运动方向相同，所以引力一直做正功，故D项错误。 故选BC。 10. 风力发电是一种绿色清洁能源。其发电原理可简化如图甲所示，风轮转动带动内部的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动。产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（　　） A. t=0.005s时穿过线圈的磁通量为零 B. t=0.01s时穿过线圈的磁通量变化率最大 C. 灯泡两端的电压为18V D. 每秒内电流方向改变100次 【答案】AD 【解析】 【详解】A．t=0.005s时瞬时电动势最大，线圈平面与磁场方向平行，穿过线圈的磁通量为零，故A正确； B．由图可知t=0.01s时瞬时电动势为零，线圈位于中性面，此时穿过线圈的磁通量最大，穿过线圈的磁通量变化率为零，故B错误； C．由图可知发电机的有效电压为 灯泡两端的电压为 故C错误； D．由图可知周期为0.02s，每个周期发电机的电流方向改变2次，故每秒发电机的电流方向改变100次，故D正确。 故选AD。 11. 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流，则下列说法正确的是（　　） A. 甲的有效值为 B. 乙的有效值为 C. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为1∶8 D. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为5∶4 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由交变电流有效值的定义可知，甲、乙两种交变电流的有效值分别为 解得甲、乙电流的有效值分别为 A错误，B正确。 CD．该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为 C错误，D正确。 故选BD。 12. 据网络消息：2024年1月，北京市建成一条约10公里的无线充电公路，让电动车边跑边充电成为现实。据了解，施工时在路面下方埋入了一系列的发射线圈。在车辆底部安装了一个接收线圈，与发射线圈相对应。当车辆行驶到这条路上时，发射线圈与接收线圈之间就会产生电磁共振，从而将电能传输到车辆的动力电池中。这样，车辆就可以在行驶中实现无线充电，无需停车或插线。（　　） A. 接收线圈与发射线圈的频率一定相同 B. 接收线圈与发射线圈的匝数比对充电没有影响 C. 接收线圈与发射线圈之间是利用互感原理工作的 D. 若发射线圈接上较大的恒定电流形成强磁场能加快充电速度 【答案】AC 【解析】 【详解】A．发射线圈与接收线圈中磁通量的变化频率相同，则发射线圈与接收线圈中交变电流的频率相同，故A项正确； B．发射线圈与接收线圈构成理想变压器，其有 所以接收线圈与发射线圈的匝数比对充电有影响，故B项错误； C．接收线圈与发射线圈之间是利用互感原理工作的，故C项正确； D．恒定电流其产生的磁场不发生不变化，通过接收线圈的磁通量不发生变化，则无感应电流产生，其不会充电，故D项错误。 故选AC。 13. 如图所示，倾角为θ=30°、足够长的光滑绝缘斜面固定不动，斜面上有1、2、3三条水平虚线，相距为d的虚线1、2间存在垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ（图中未画出），相距为l（l>d）的虚线2、3间存在垂直斜面向上的匀强磁场区域Ⅱ（图中未画出），磁感应强度大小均为B，一个边长也是d的正方形导线框的质量为m、电阻为R，自虚线1上方某处静止释放，导线框恰好能匀速进入区域Ⅰ，后又恰好匀速离开区域Ⅱ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 导线框进入区域Ⅰ的速度大小为 B. 导线框刚进入区域Ⅱ时的加速度大小为1.5g C. 导线框自开始进入区域Ⅰ至刚完全离开区域Ⅱ的时间为 D. 导线框自开始进入区域Ⅰ至刚完全离开区域Ⅱ的过程产生的焦耳热为 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．由于导线框恰好能匀速进入区域Ⅰ，则 联立解得 故A正确； B．导线框刚进入区域Ⅱ时，上下变都切割磁感线，由法拉第电磁感应定律 其中 解得 根据牛顿第二定律有 解得 故B正确； C．线框自开始进入区域I至开始进入区域II的过程中，由动量定理得 解得 线框自开始进入区域II到开始离开区域II过程中，由动量定理得 解得 线框自开始离开区域II至刚完全离开区域II的过程中，由动量定理得 解得 所以 故C错误； D．根据能量守恒定律可得导线框自开始进入区域Ⅰ至刚完全离开区域Ⅱ的过程产生的焦耳热等于线框减小的重力势能，所以 故D正确 故选ABD。 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 14. （1）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1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL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。如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是__________m。（结果保留1位有效数字） （2）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为。则下列说法正确的是_________。 A. 1m3油酸所含分子数为 B. 油酸分子的直径约为 C. 1kg油酸所含有分子数为 D. 1个油酸分子的质量为 （3）某学生在做该实验时，发现计算的油酸分子直径偏小，可能的原因是________。 A. 痱子粉撒得过多 B. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C. 计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴 D. 计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了几滴 【答案】（1） （2）A （3）C 【解析】 【小问1详解】 题图中油膜大约有132个小方格，则油膜的面积为 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 则油酸分子的直径是 【小问2详解】 A．1m3油酸所含分子数为 A正确； B．设油酸分子的直径约为d，则有 解得 B错误； C．1kg油酸所含有分子数为 C错误； D．1个油酸分子的质量为 D错误。 故选A。 【小问3详解】 A．痱子粉撒得过多，油酸不能完全散开，导致油膜面积测量值偏小，则计算的油酸分子直径偏大，Ａ错误； B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测得油膜面积偏小，则有 可知计算的油酸分子直径偏大，B错误； C．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴，可知每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积减小，则计算的油酸分子直径偏小，C正确； D．计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了几滴，可知每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积偏大，则计算的油酸分子直径偏大，D错误。 故选C。 15. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②关于该实验，下列说法正确的是 。 A. 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B. 将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路______。 ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。 A．插入铁芯                             B．拔出线圈A C．将滑动变阻器的滑片向左移动       D．将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知： ①断电瞬间，灯泡中电流是________（选填“i1”或“i2”） ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将________。（选填“变长”“变短”或“不变”） 【答案】（1）C （2） ①. ②. AC##CA （3） ①. i1 ②. 变短 【解析】 【小问1详解】 A．S极向下插入螺线管时，不需要保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针都会向右偏转，故A错误； B．将磁体向下插入或向上抽出的速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越大，故B错误； C．将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，则螺线管的磁通量向下减小，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由B到A，则电流从“”接线柱流入电流表，电流表的指针向右偏转，故C正确； D．将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，则螺线管的磁通量向下增大，根据楞次定律可知，线圈中感应电流方向由A到B，则电流从“”接线柱流入电流表，电流表的指针向左偏转，故D错误。 故选C。 【小问2详解】 ①[1]电池、滑动变阻器、开关、螺线管组成一个闭合回路；另外一个螺线管和电流表组成一个闭合回路，完整的实验电路如图所示 ②[2]将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，可知当线圈B中的磁通量增加时，电流计指针右偏。 A．插入铁芯，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故A正确； B．拔出线圈A，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故B错误； C．将滑动变阻器的滑片向左移动，线圈A中电流增大，线圈B中的磁通量增加，电流计指针右偏，故C正确； D．将滑动变阻器滑片向右移动，线圈A中电流减小，线圈B中的磁通量减少，电流计指针左偏，故D错误。 故选AC。 【小问3详解】 ①[1]由图可知，断电前，通过灯泡和线圈的电流均恒定，且通过线圈的电流大于通过灯泡的电流。断电瞬间，线圈产生自感电动势阻碍通过其电流减小，而此时灯泡和线圈构成一回路，从而使通过灯泡的电流瞬间增大，且方向与原来电流方向相反。所以断电瞬间，灯泡中电流是i1。 ②[2]在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，线圈的自感系数减小，对电流减小的阻碍能力变弱，所以可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将变短。 四、计算题（本题共3小题，其中16题12分，17题14分，18题14分，共40分，要求有适当的文字说明） 16. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图甲所示：D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，两个D形盒接在如图乙所示的电压为U、周期为T的交流电源上，D形盒两直径之间的区域只有电场,交流电源用来提供加速电场。位于D1的圆心处的质子源A在t=0时产生的质子（初速度可以忽略）在两盒之间被电压为U的电场加速，第一次加速后进入D形盒D2，在D形盒的磁场中运动，运动半周时交流电源电压刚好改变方向对质子继续进行加速，已知质子质量为m、带电荷量为q。半圆形D形盒所在空间只有磁场，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，当质子被加速到最大速度后，沿D形盒边缘运动半周再将它们引出，质子的重力不计，求：质子在磁场中运动的时间tB。 【答案】 【解析】 【详解】设质子被加速n次后达到最大速度v，由动能定理得 nqU=mv2 洛伦兹力提供质子做圆周运动的向心力，有 qvB=m 质子做圆周运动的周期 T= 则质子在磁场中运动的时间 t=n 联立可解得 17. 海南省大广坝水电站是一个具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的大型综合性利用工程，是海南省第一个重点建设项目。水电站拦河大坝长5842m，号称亚洲第一长坝。如图所示，水电站用一小型交流发电机组向远处用户供电，若发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=10∶1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求： （1）输电线路上损耗的电功率； （2）发电机电动势最大值和升压变压器副线圈； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。 【答案】（1）；（2），：（3） 【解析】 【详解】（1）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有 根据理想变压器变流比可知 解得 所以输电线路上损耗的电功率 解得 （2）根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 代入数据解得 根据理想变压器的变压比可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 （3）根据理想变压器的变压比可知 可得 升压变压器的原线圈输入功率 可得 根据 解得 电机线圈内阻上消耗的热功率 可得 所以交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比 18. 如图所示，左侧圆弧光滑导轨与右侧足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计。金属棒b和c静止放在水平导轨上，b、c两棒均与导轨垂直。图中虚线de右侧存在方向竖直向上、范围足够大的匀强磁场。绝缘棒a垂直于圆弧导轨由静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为，之后与静止在虚线de处的金属棒b发生弹性碰撞，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞，已知金属棒b和绝缘棒a的质量均为，金属棒c质量为，重力加速度取，求： （1）绝缘棒a与金属棒b碰撞后瞬间金属棒b的速度大小； （2）整个过程两金属棒b、c上产生的总焦耳热； （3）若右侧磁场的磁感应强度大小，导轨间距，则整个过程通过回路横截面的电荷量。 【答案】（1）6m/s；（2）18J；（3）3C 【解析】 【详解】（1）设绝缘棒滑上水平导轨时，速度为，下滑过程中绝缘棒机械能守恒，有 绝缘棒与金属棒发生弹性碰撞，由动量守恒定律有 由机械能守恒定律有 联立解得金属棒速度大小 （2）最终两金属棒以相同速度匀速运动，由动量守恒定律有 由能量守恒定律有 得两金属棒上最终产生的总焦耳热 （3）由动量定理，对有 即 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023—2024学年度第二学期 高二年级物理科段考试题 一、单选题：本题共8小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 有关电磁波，下列说法中正确的是（　　） A. 产生电磁波的电磁振荡一旦停止，电磁波随之消失 B. 在真空中不同频率的电磁波传播速度都相同 C. 紫外线消毒是利用了紫外线的荧光作用和热作用 D. 用X光扫描肺部，是因为X光的穿透能力最强 2. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（　　） A. 气体容易被压缩，液体固体不容易被压缩说明气体分子间的斥力小于液体固体分子间的斥力 B. 当两个分子间距离为时被称为平衡位置，时，分子间表现为排斥，时，分子间表现为吸引，时，分子间的引力和斥力均为0 C. 布朗运动是悬浮花粉的运动，它反映的是液体分子的无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越激烈，分子的运动属于热运动的范畴 D. 布朗运动是悬浮花粉的运动，其激烈程度跟颗粒大小，撞击分子数的多少有关外，温度越高，花粉的无规则运动越激烈，所以布朗运动属于热运动的范畴 3. 如图所示，用细橡皮筋悬吊一金属线圈并处于静止状态，线圈中通有如图所示的电流，线圈可以自由运动。现有带正电的离子沿如图所示的虚线运动到线圈正下方时，两者在同一竖直平面内，则（　　） A. 两者相互远离，两者仍在同一竖直平面内 B. 两者相互靠近，两者仍在同一竖直平面内 C. 两者相互靠近，线圈同时发生旋转 D. 两者相互远离，线圈同时发生旋转 4. 如图所示，铁芯上绕有和两个线圈，铁芯左边悬挂一个轻质小金属环，当电键S 断开时（　　） A. 小金属环将向左运动 B. 小金属环将向右运动 C. 从上往下看小磁针将做顺时针转动 D. 从上往下看小磁针将沿S→N极方向平动 5. 如图所示，在真空中，水平导线中有恒定电流I通过，导线的正下方有一束电子初速度方向与电流方向相同，则电子可能的运动情况是（　　） A. 沿路径a运动 B. 沿路径b运动 C. 沿路径c运动 D. 沿路径d运动 6. 两个宽度均为a的竖直边界区域如图所示，区域内匀强磁场的磁感应强度的大小相等、方向相反，且方向与纸面垂直。现有直角边长为a的等腰直角三角形导线框从图示位置开始向右匀速穿过磁场区域。若以顺时针方向为电流的正方向，则线框中产生的感应电流i与线框移动的位移x的关系图像是（　　） A. B. C. D. 7. 关于下列仪器的原理说法正确的是（　　） A. 当电熨斗温度升高时，双金属片下层的膨胀大于上层 B. 电熨斗熨烫丝绸衣物需要设定较低的温度，这时调节调温旋钮使调温旋钮下降 C. 红外体温计是根据物体的温度越高发射的红外线波长越长的原理进行工作的 D. 当有烟雾进入火灾报警器时，由于烟雾颗粒对光的散射，光电三极管将接收到光信号，从而触发火灾警报 8. 在科学研究和工业生产等领域，常常利用带电粒子在磁场受力发生偏转这种特性制造各种仪器，下图中关于磁场中的四种仪器的说法中正确的是（　　） A. 甲图中回旋加速器所加交变电场的周期与所加速的带电粒子的比荷无关 B. 乙图中质谱仪各区域的电场磁场不改变时，击中光屏同一位置的粒子质量一定相同 C. 丙图中的霍尔元件是金属导体，在如图电流和磁场时N侧带负电荷 D. 丁图中长宽高分别为a、b、c的电磁流量计加上如图所示磁场，前后两个金属侧面M、N形成的电压与a、b、c无关 二、多选题（本题共5小题，每小题4分，共20分。每小题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 9. 分子力F随分子间距r的变化如图所示。某空间有A、B两个分子，假设A分子固定，B分子从无穷远以某一初速度向A分子运动。规定无穷远分子势能为零。仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　） A. 从到分子势能先增大再减小到零后再增大 B. 从到分子动能先增大再减小，时动能最大 C. B分子向A分子运动过程中，分子斥力一直变大，且分子斥力始终做负功 D. B分子向A分子运动过程中，分子引力先变大后变小，且分子引力始终做正功 10. 风力发电是一种绿色清洁能源。其发电原理可简化如图甲所示，风轮转动带动内部的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动。产生的电动势随时间变化的正弦规律图像如图乙所示，发电机线圈内阻为10Ω，外接一只电阻为90Ω的灯泡，不计电路的其他电阻，则（　　） A. t=0.005s时穿过线圈的磁通量为零 B. t=0.01s时穿过线圈的磁通量变化率最大 C. 灯泡两端电压为18V D. 每秒内电流方向改变100次 11. 在同一电热器中分别通入如图所示的甲、乙两种交变电流，则下列说法正确的是（　　） A. 甲的有效值为 B. 乙的有效值为 C. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为1∶8 D. 该电热器在甲、乙两种电流下对应的电功率之比为5∶4 12. 据网络消息：2024年1月，北京市建成一条约10公里的无线充电公路，让电动车边跑边充电成为现实。据了解，施工时在路面下方埋入了一系列的发射线圈。在车辆底部安装了一个接收线圈，与发射线圈相对应。当车辆行驶到这条路上时，发射线圈与接收线圈之间就会产生电磁共振，从而将电能传输到车辆的动力电池中。这样，车辆就可以在行驶中实现无线充电，无需停车或插线。（　　） A. 接收线圈与发射线圈的频率一定相同 B. 接收线圈与发射线圈的匝数比对充电没有影响 C. 接收线圈与发射线圈之间是利用互感原理工作的 D. 若发射线圈接上较大的恒定电流形成强磁场能加快充电速度 13. 如图所示，倾角为θ=30°、足够长的光滑绝缘斜面固定不动，斜面上有1、2、3三条水平虚线，相距为d的虚线1、2间存在垂直斜面向下的匀强磁场区域Ⅰ（图中未画出），相距为l（l>d）的虚线2、3间存在垂直斜面向上的匀强磁场区域Ⅱ（图中未画出），磁感应强度大小均为B，一个边长也是d的正方形导线框的质量为m、电阻为R，自虚线1上方某处静止释放，导线框恰好能匀速进入区域Ⅰ，后又恰好匀速离开区域Ⅱ，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 导线框进入区域Ⅰ的速度大小为 B. 导线框刚进入区域Ⅱ时的加速度大小为1.5g C. 导线框自开始进入区域Ⅰ至刚完全离开区域Ⅱ的时间为 D. 导线框自开始进入区域Ⅰ至刚完全离开区域Ⅱ的过程产生的焦耳热为 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 14. （1）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1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器测得1mL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。如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为1cm，按以上实验数据估测出油酸分子的直径是__________m。（结果保留1位有效数字） （2）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为。则下列说法正确的是_________。 A. 1m3油酸所含分子数为 B. 油酸分子的直径约为 C. 1kg油酸所含有分子数为 D. 1个油酸分子的质量为 （3）某学生在做该实验时，发现计算的油酸分子直径偏小，可能的原因是________。 A 痱子粉撒得过多 B. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C. 计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数多记了几滴 D. 计算每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液的滴数少记了几滴 15. 为探究影响感应电流方向的因素，同学们做了如下的实验。 （1）小明同学用如图甲的实验装置“探究影响感应电流方向的因素”，所用电流表指针偏转方向与电流方向间的关系为：当电流从“+”接线柱流入电流表时，指针向右偏转。 ①将条形磁铁按如图甲方式S极向下插入螺线管时，发现电流表的指针向右偏转。螺线管的绕线方向如图乙所示。 ②关于该实验，下列说法正确的是 。 A 必须保证磁体匀速运动，灵敏电流计指针才会向右偏转 B. 将磁体向下插入或向上抽出速度越大，灵敏电流计指针偏转幅度越小 C. 将磁体的N、S极对调，并将其向上抽出，灵敏电流计指针仍向右偏转 D. 将磁体的N、S极对调，并将其向下插入，灵敏电流计指针仍向右偏转 （2）小宁同学用如图所示的器材研究感应电流的方向。 ①在给出的实物图中，用笔线代替导线将实验仪器连成完整的实验电路______。 ②将线圈A插入线圈B中，闭合开关S瞬间，发现电流计指针右偏，则保持开关闭合，以下操作中也能使电流计右偏的是______。 A．插入铁芯                             B．拔出线圈A C．将滑动变阻器的滑片向左移动       D．将滑动变阻器的滑片向右移动 （3）实验结束后，该同学又根据教材结合自感实验做了如下改动。在两条支路上将电流计换成电流传感器，再按教材要求，断开电路并记录下两支路的电流情况如图所示，由图可知： ①断电瞬间，灯泡中电流是________（选填“i1”或“i2”） ②在不改变线圈电阻等其他条件的情况下，只将铁芯拔出后重做上述实验，可观察到灯泡在断电后处于亮着的时间将________。（选填“变长”“变短”或“不变”） 四、计算题（本题共3小题，其中16题12分，17题14分，18题14分，共40分，要求有适当的文字说明） 16. 回旋加速器在科学研究中得到了广泛应用，其原理如图甲所示：D1和D2是两个中空的半圆形金属盒，置于与盒面垂直的匀强磁场中，两个D形盒接在如图乙所示的电压为U、周期为T的交流电源上，D形盒两直径之间的区域只有电场,交流电源用来提供加速电场。位于D1的圆心处的质子源A在t=0时产生的质子（初速度可以忽略）在两盒之间被电压为U的电场加速，第一次加速后进入D形盒D2，在D形盒的磁场中运动，运动半周时交流电源电压刚好改变方向对质子继续进行加速，已知质子质量为m、带电荷量为q。半圆形D形盒所在空间只有磁场，磁场的磁感应强度为B，D形盒的半径为R，当质子被加速到最大速度后，沿D形盒边缘运动半周再将它们引出，质子的重力不计，求：质子在磁场中运动的时间tB。 17. 海南省大广坝水电站是一个具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的大型综合性利用工程，是海南省第一个重点建设项目。水电站拦河大坝长5842m，号称亚洲第一长坝。如图所示，水电站用一小型交流发电机组向远处用户供电，若发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=10∶1，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻r不可忽略。求： （1）输电线路上损耗的电功率； （2）发电机电动势最大值和升压变压器副线圈； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。 18. 如图所示，左侧圆弧光滑导轨与右侧足够长的平行水平光滑导轨平滑连接，导轨电阻不计。金属棒b和c静止放在水平导轨上，b、c两棒均与导轨垂直。图中虚线de右侧存在方向竖直向上、范围足够大的匀强磁场。绝缘棒a垂直于圆弧导轨由静止释放，释放位置与水平导轨的高度差为，之后与静止在虚线de处的金属棒b发生弹性碰撞，金属棒b进入磁场后始终未与金属棒c发生碰撞，已知金属棒b和绝缘棒a的质量均为，金属棒c质量为，重力加速度取，求： （1）绝缘棒a与金属棒b碰撞后瞬间金属棒b的速度大小； （2）整个过程两金属棒b、c上产生的总焦耳热； （3）若右侧磁场的磁感应强度大小，导轨间距，则整个过程通过回路横截面的电荷量。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$