精品解析：辽宁省朝阳市建平县实验中学2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

2023-2024学年度建平县实验中学高二下学期4月月考物理卷 考试时间：90分钟：命题人： 审题人：高二物理备课组 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题（本大题共12小题，1-8题为单项选择题，每题4分，9-12题为多项选择题，每题4分，共48分） 1. 如图所示，关于下列器材的原理和用途，正确的是（ ） A. 变压器可以改变交流电压和频率 B. 扼流圈对交流有阻碍作用是因为线圈存在电阻 C. 真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流，涡流产生热量使炉内金属熔化 D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用 2. 如图所示，矩形导线框ABCD用细绳悬挂，底边水平且通有逆时针方向的电流。在导线框的正下方，垂直于导线框所在平面有一固定长直导线。原来导线中无电流，现通以垂直纸面向外的电流，在短时间内（　　） A. 导线框逆时针转动（从上往下看） B. 导线框向右平移 C. 细绳拉力变大 D. 导线框中心处的磁感应强度变小 3. 如图甲所示在匀强磁场中，一正方形单匝导线框abcd绕ab边所在直线匀速转动，转轴与磁感线垂直，线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示若线框电阻为，面积为，已知时线框处于中性面位置。则（　　） A. 该交流电电动势的有效值为 B. 当线框平面转过时，电动势的瞬时值为 C. 匀强磁场的磁感应强度大小为1T D. 从0到的时间内，通过线框的电荷量为 4. 穿过某线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示。下面几段时间内，产生感应电动势最大的是（　　） ① 0~ 5 s ② 5 ~ 10 s ③ 10 ~ 12 s ④ 12 ~ 15 s A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ④ 5. 如图所示，固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿框架以速度向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时到达的位置恰好使构成一个边长为的正方形。为使棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应该怎样随时间变化，下列关系式中正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节AK间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知 A. 单色光a的频率高于单色光c的频率 B. 单色光a的频率低于单色光b的频率 C. 单色光a和c的频率相同，但a更弱些 D. 单色光a和b的频率相同，但a更强些 7. 某种超导磁悬浮列车是利用超导体的抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场B1和B2。二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部（车厢与金属框绝缘）。其中ad边宽度与磁场间隔相等。当磁场B1和B2同时以速度v沿导轨向右匀速运动时。金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动，已知金属框垂直导轨的ab边的边长L、金属框总电阻R，列车与线框的总质量m，B1＝B2＝B，悬浮状态下，实验车运动时受到的阻力恒为其对地速度的K倍。则下列说法正确的是（　　） A. 列车在运动过程中金属框中的电流方向一直不变 B. 列车在运动过程中金属框产生的最大电流为 C. 列车最后能达到的最大速度为 D. 列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为 8. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框，a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是（　　） A. 甲乙两框同时落地 B. 乙框比甲框先落地 C. 落地时甲乙两框速度相同 D. 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框 9. 同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B都很干净，则（　　） A. A固体和B管可能是同种材料 B. A固体和B管一定不是同种材料 C 液体对固体A浸润 D. 液体对B管浸润 10. 如图所示，当A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，开关S闭合后，阻值恒定的六个相同灯泡发光亮度相同（即通过灯泡的电流相等），已知变压器为理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，UAB保持不变，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合或断开，六个灯泡都不损坏，则下列说法正确的是（ ） A. B. 若开关S闭合， C. 若开关S断开， D. 开关S断开后，灯泡L1的亮度比S闭合时暗 11. 如图，一定量的理想气体经过a→b→c三个状态过程，a、b、c状态在压强—温度（p-t）图像的两条直线上，和分别为两直线与纵轴交点的纵坐标，为它们的延长线与横轴交点的横坐标， 。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态a和b体积之比 B. 气体在状态b和c的体积之比 C. 气体从b→c过程中外界做的功等于放出的热量 D. 气体从a→b→c过程中吸收的热量大于对外做的功 12. 如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场I、II的高和间距均为d，磁感应强度为B，质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场I和II时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g，金属杆（ ） A. 刚进入磁场I时加速度方向竖直向上 B. 穿过磁场I的时间等于在两磁场之间的运动时间 C. 穿过两磁场产生的总热量为4mgd D. 释放时距磁场I上边界的高度h可能小于 第II卷（非选择题） 二、实验题 13. 某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小石块的体积。 主要操作步骤如下： ①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接； ②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p； ③重复上述步骤②，多次测量； （1）关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母） A. 为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油 B 缓慢移动活塞有利于减少实验误差 C. 活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值 D. 为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞 （2）若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，则______（填“需要”或“不需要”）重做实验。 （3）根据实验的数据，通过描点作图，得到的直线图像如图乙所示，截距分别为a和b。忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则小石块的体积为______。 14. 某实验小组想测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，器材如下：金属丝Rx，电源E（电动势3V、内阻不计），电流表（量程0~0.6A、内阻1.0Ω），电压表（量程0~3V、内阻约3kΩ），滑动变阻器R（最大阻值15Ω），毫米刻度尺，开关S及导线干。实验步骤如下： （1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝的长度l=80.00cm，再测得金属丝直径d为0.72mm； （2）为消除系统误差，应选用甲图中的_________（选填“a”或“b”）连接线路； （3）实验过程中，改变滑动变阻器的滑片位置，并记录两电表的读数，作出如图乙所示的图像，可得金属丝的电阻__________Ω，电阻率ρ=_________（结果均保留2位有效数字）； （4）电路保持闭合，若测量时间较长，会使电阻率的测量结果__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 三、计算题 15. 瓷器烧制可以采用窑炉。如图是窑炉的简图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到2.5p0（p0为大气压强）时，排气阀才会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27°C，窑内气体体积为，压强为。绝对零度取-273°C． （1）求窑内温度为447°C时窑内气体压强； （2）求窑内温度为927°C时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。 16. 如图所示，等腰直角三角形abc区域内（包含边界）有垂直纸面向外匀强磁场，磁感应强度的大小为B，在bc的中点O处有一粒子源，可沿与ba平行的方向发射大量速率不同的同种粒子，这些粒子带负电，质量为m，电荷量为q，已知这些粒子都能从ab边离开abc区域，ab=2l，不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用。求 （1）粒子运动速度的最大值和速度最小值分别为多少？ （2）粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间分别为多少？ 17. 如图所示，光滑导轨由水平轨道和倾斜轨道两部分平滑连接组成，导轨宽度均为L，倾斜轨道所在平面与水平面夹角为θ，倾斜轨道顶端接有阻值为R的电阻。水平轨道内有另一范围足够大的匀强磁场，方向竖直向上，磁感强度大小为2B。虚线aa′、bb′均与导轨垂直且相距也为L，在aa′与bb′之间的区域存在垂直于倾斜导轨所在平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B（t）随时间变化。金属棒PQ的质量为m，长度为L，电阻为R。在t=0时刻，从磁场中心处平行于边界aa′由静止释放金属棒，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g，导轨电阻不计。试分析下列问题： （1）若金属棒PQ由静止释放后在其离开边界bb′前通过电阻R的电流始终为零，且t=0时刻B（0）=B1，求该过程中B（t）的表达式； （2）若金属棒离开斜轨磁场瞬间，倾斜轨道内磁场的磁感应强度随时间变化的规律为，B2和k均为大于零的常数。 ①求金属棒离开斜轨磁场且还未运动到水平轨道的过程中电阻R的功率； ②金属棒以速度v0滑上水平轨道，求从金属棒进入磁场到第一次速度减为零的过程中，电阻R产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年度建平县实验中学高二下学期4月月考物理卷 考试时间：90分钟：命题人： 审题人：高二物理备课组 注意事项： 1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上 第I卷（选择题） 一、单选题（本大题共12小题，1-8题为单项选择题，每题4分，9-12题为多项选择题，每题4分，共48分） 1. 如图所示，关于下列器材的原理和用途，正确的是（ ） A. 变压器可以改变交流电压和频率 B. 扼流圈对交流有阻碍作用是因为线圈存在电阻 C. 真空冶炼炉的工作原理是炉体产生涡流，涡流产生热量使炉内金属熔化 D. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用 【答案】D 【解析】 【详解】A．变压器可以改变交流电压，但不能改变频率，故A错误； B．扼流圈对交流有阻碍作用不是因为线圈存在电阻，而是因为在扼流圈图中产生的感应电动势阻碍电流的变化，故B错误； C．真空冶炼炉是用涡流产生的热量来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时金属中产生涡流，故C错误； D．磁电式仪表中的铝框能起电磁阻尼的作用，指针转动时铝框中会产生感应电流，铝框受安培力的阻碍作用，从而使指针迅速稳定，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，矩形导线框ABCD用细绳悬挂，底边水平且通有逆时针方向的电流。在导线框的正下方，垂直于导线框所在平面有一固定长直导线。原来导线中无电流，现通以垂直纸面向外的电流，在短时间内（　　） A. 导线框逆时针转动（从上往下看） B. 导线框向右平移 C. 细绳拉力变大 D. 导线框中心处的磁感应强度变小 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】AB．由安培定则知通电直导线在导线框处产生的磁场方向为从右向左，根据左手定则知，AD边所受安培力方向垂直纸面向里，BC边所受安培力方向垂直纸面向外，从上往下看，导线框顺时针转动，不会平移，AB错误； C．导线框沿顺时针方向转动一个小角度后，由左手定则可知，CD边受到的安培力方向向下，AB边受到的安培力方向向上，但CD边距通电直导线近，CD边处的磁感应强度大于AB边处的磁感应强度，在竖直方向上导线框所受安培力方向向下，细绳拉力变大，C正确； D．导线框沿顺时针方向转动一个小角度后，根据安培定则，通电直导线产生的磁场从右向左穿过导线框，导线框产生的磁场也从右向左穿过导线框，两磁感应强度大小不变，夹角变小，则导线框中心处的合磁感应强度变大，D错误； 故选C。 3. 如图甲所示在匀强磁场中，一正方形单匝导线框abcd绕ab边所在直线匀速转动，转轴与磁感线垂直，线框产生的交变电动势随时间变化的规律如图乙所示若线框电阻为，面积为，已知时线框处于中性面位置。则（　　） A. 该交流电电动势的有效值为 B. 当线框平面转过时，电动势瞬时值为 C. 匀强磁场的磁感应强度大小为1T D. 从0到的时间内，通过线框的电荷量为 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A．根据题图乙可知该交流电电动势瞬时值的表达式为 则该交流电电动势的有效值为 所以A错误； B．当线框平面转过30°时，，电动势的瞬时值为，所以B错误； C．峰值电动势为 得 所以C错误； D．从0到的时间内（即半个周期内）通过线框的电荷量为 所以D正确； 故选D。 4. 穿过某线圈的磁通量随时间变化的图象如图所示。下面几段时间内，产生感应电动势最大的是（　　） ① 0~ 5 s ② 5 ~ 10 s ③ 10 ~ 12 s ④ 12 ~ 15 s A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ④ 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】根据法拉第电磁感应定律可得，感应电动势的公式为 则感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比，由图像可知，图像的斜率的绝对值表示感应电动势的大小，所以感应电动势最大的是10 ~ 15 s，则C正确；ABD错误； 故选C。 5. 如图所示，固定于水平面上的金属架处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒沿框架以速度向右做匀速运动。时，磁感应强度为，此时到达的位置恰好使构成一个边长为的正方形。为使棒中不产生感应电流，从开始，磁感应强度应该怎样随时间变化，下列关系式中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】当通过闭合回路的磁通量不变，则MN棒中不产生感应电流，有 整理得： 故选A。 6. 用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系．图中A、K两极间的电压大小可调，电源的正负极也可以对调，分别用a、b、c三束单色光照射，调节AK间的电压U，得到光电流I与电压U的关系如图乙所示，由图可知 A. 单色光a的频率高于单色光c的频率 B. 单色光a的频率低于单色光b的频率 C. 单色光a和c的频率相同，但a更弱些 D. 单色光a和b的频率相同，但a更强些 【答案】B 【解析】 【分析】根据，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大．从图象中看出，b光对应的截止电压U截最大，所以b光的频率最高，a、c光的频率相等，再依据光电流大小来判定光的强弱． 【详解】光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为截止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，a、c光对应的截止频率小于b光的截止频率， 根据，入射光的频率越高，对应的截止电压U截越大，a光、c光的截止电压相等，所以a光、c光的频率相等，且小于b光频率； 当a、c光照射该光电管，因频率相同，则a光对应的光电流大，因此a光子数多，那么a光的强度较强，，故B正确，ACD错误． 故选B． 【点睛】解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程，同时理解光电流的大小与光强有关． 7. 某种超导磁悬浮列车是利用超导体抗磁作用使列车车体向上浮起，同时通过周期性地变换磁极方向而获得推进动力。其推进原理可以简化为如图所示的模型：PQ和MN是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨，导轨间分布着竖直（垂直纸面）方向等间距的匀强磁场B1和B2。二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部（车厢与金属框绝缘）。其中ad边宽度与磁场间隔相等。当磁场B1和B2同时以速度v沿导轨向右匀速运动时。金属框受到磁场力，并带动实验车沿导轨运动，已知金属框垂直导轨的ab边的边长L、金属框总电阻R，列车与线框的总质量m，B1＝B2＝B，悬浮状态下，实验车运动时受到的阻力恒为其对地速度的K倍。则下列说法正确的是（　　） A. 列车在运动过程中金属框中的电流方向一直不变 B. 列车在运动过程中金属框产生的最大电流为 C. 列车最后能达到的最大速度为 D. 列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由右手定则可知，当cd边位于向外的磁场中和位于向里的磁场中时，电流方向相反，所以电流方向是变化的，故A错误； B．列车刚起动时金属框切割磁感线的速度最大，为v，此时产生的感应电动势最大，此时产生的电流最大，设最大电流为Im，此时前后两边都切割磁感应线，根据闭合电路的欧姆定律可得 故B错误； C．列车运动过程受到安培力FA与阻力f作用，对列车由牛顿第二定律可知，加速度大小 当列车速度增大时，安培力FA变小，加速度变小，当a＝0时，列车速度达到最大，根据平衡条件有 FA＝f＝kvm 设列车的最大速度为vm，金属框切割磁感线的速度为 v切割＝v﹣vm 列车受到的安培力大小 解得 故C正确； D．由能量守恒定律可知，磁场提供的能量一部分转化为电路中的电能进一步转变为回路的焦耳热，另一部分克服阻力f做功，根据功能关系可得列车要维持最大速度运动，它每秒钟消耗的磁场能为 故D错误。 故选C。 8. 如图所示，甲、乙是两个完全相同的闭合导线线框，a、b是边界范围、磁感应强度大小和方向都相同的两个匀强磁场区域，只是a区域到地面的高度比b高一些。甲、乙线框分别从磁场区域的正上方距地面相同高度处同时由静止释放，穿过磁场后落到地面。下落过程中线框平面始终保持与磁场方向垂直。以下说法正确的是（　　） A. 甲乙两框同时落地 B. 乙框比甲框先落地 C. 落地时甲乙两框速度相同 D. 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量小于乙线框 【答案】B 【解析】 【详解】C．根据 可得乙线框进入磁场时的速度比甲线框进入磁场时速度大，线框所受的安培力为 F=BIL 电动势为 E=BLv 电流为 联立可得 分析可知乙在进入线圈过程中受到的安培力较大，因为两个线圈完全相同，所以故安培力对乙做的负功多，产生的热量多，重力做的功一部分转化为导线框的动能，一部分转化为导线框穿过磁场产生的热量，根据动能定理可知，甲落地速度比乙落地速度大，C错误； D．根据电流定义式得 穿过磁场的过程中甲线框中通过的电荷量等于乙线框，D错误； AB．下落过程中分析线框，根据动量定理得 线框穿过磁场时，安培力的冲量为 线框穿过磁场中通过的电荷量相等，故甲乙两过程安培力的冲量相等，又因为甲落地时间的速度大于乙落地时的速度，说明甲重力作用的时间更长，则乙先落地，故B正确，A错误。 故选B。 9. 同一种液体，滴在固体A的表面时，出现如图甲所示的情况；当把毛细管B插入这种液体时，液面又出现如图乙所示的情况。若固体A和毛细管B都很干净，则（　　） A. A固体和B管可能是同种材料 B. A固体和B管一定不是同种材料 C. 液体对固体A浸润 D. 液体对B管浸润 【答案】BD 【解析】 【详解】由图可知，该液体不能附着在A的表面，所以对A是不浸润的；当把毛细管B插入这种液体时，液面呈现凹形说明液体对B是浸润的，所以A与B一定不是同种材料。 故选BD。 10. 如图所示，当A、B两点间输入有效值为UAB的交流电压时，开关S闭合后，阻值恒定的六个相同灯泡发光亮度相同（即通过灯泡的电流相等），已知变压器为理想变压器，原、副线圈匝数分别为n1、n2，UAB保持不变，副线圈两端电压用UCD表示，开关S闭合或断开，六个灯泡都不损坏，则下列说法正确的是（ ） A. B. 若开关S闭合， C. 若开关S断开， D. 开关S断开后，灯泡L1的亮度比S闭合时暗 【答案】BD 【解析】 【详解】A．因为开关S闭合后，六个灯泡发光亮度相同，设每个灯泡中的电流为I，两端电压为U，电阻为R，则原线圈中的电流为 副线圈中的电流为 则有 故A错误； B．开关S闭合后，有 根据 可得 则 开关S闭合时，有 故B正确； C．开关S断开后，设流过L3、L4、L5三灯的电流均为，则副线圈中电流为，副线圈两端电压为 由原、副线圈电流比关系和电压比关系得原线圈中电流为，原线圈两端电压为，则有 开关S断开时，有 故C错误； D．由以上分析可知，开关S闭合后，L1两端电压为 S断开后，L1两端电压为 则开关S断开后，灯泡L1两端电压变小，通过的电流变小，灯泡变暗，故D正确。 故选BD。 11. 如图，一定量的理想气体经过a→b→c三个状态过程，a、b、c状态在压强—温度（p-t）图像的两条直线上，和分别为两直线与纵轴交点的纵坐标，为它们的延长线与横轴交点的横坐标， 。下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态a和b的体积之比 B. 气体在状态b和c的体积之比 C. 气体从b→c过程中外界做的功等于放出的热量 D. 气体从a→b→c过程中吸收的热量大于对外做的功 【答案】AD 【解析】 【详解】A．图中两条直线是等容线，所以a、b两个状态下的气体体积相同，则 A正确； B．Ⅰ和Ⅱ图像，气体分别做等容变化，在 时，根据玻意耳定律可得 即 B错误； C．因为 则 气体从b→c过程中，温度没变，则 体积变大，气体对外做功 根据 即气体对外做功等于吸收的热量，C错误； D．气体从a→b→c过程中，温度升高，内能变大，即 体积变大，气体对外做功 根据 气体从a→b→c过程中吸收的热量大于对外做的功，D正确。 故选AD。 12. 如图所示，竖直放置的“”形光滑导轨宽为L，矩形匀强磁场I、II的高和间距均为d，磁感应强度为B，质量为m的水平金属杆由静止释放，进入磁场I和II时的速度相等。金属杆在导轨间的电阻为R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为g，金属杆（ ） A. 刚进入磁场I时加速度方向竖直向上 B. 穿过磁场I的时间等于在两磁场之间的运动时间 C. 穿过两磁场产生的总热量为4mgd D. 释放时距磁场I上边界的高度h可能小于 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由题意可知，金属杆进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，在磁场Ⅰ和Ⅱ之间做加速度为g的加速运动，所以金属杆在磁场Ⅰ中应该做减速运动，加速度方向竖直向上，故A正确； B．进入磁场I的过程，根据牛顿第二定律可得 可知随着速度的减小，金属杆在磁场Ⅰ中的加速度也减小，而金属杆在两个磁场间做匀加速运动，又因为金属杆进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，则穿过磁场I和在两磁场之间的运动图像如图所示 两个过程位移相等，图像面积相等，则穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间，故B错误； C．由与导轨光滑，根据能量守恒定律可知，在运动过程中，金属杆的减小的重力势能全部转化为焦耳热和杆的动能，同时进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等，所以从进入磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ的过程中，所产生的焦耳热为 由于两磁场间不产生焦耳热，故通过磁场Ⅰ产生的热量为，通过磁场Ⅱ与通过磁场Ⅰ产生的焦耳热相同，故穿过两磁场产生的总热量为，故C正确； D．假设金属杆进入磁场Ⅰ后做匀速运动，则有 解得 在磁场Ⅰ的上方，重力势能转化为金属杆的动能，即 解得 由上述分析可知，金属杆在进入磁场Ⅰ做减速运动，所以金属杆释放时距磁场Ⅰ上边界的高度应该大于，故D错误。 故选AC。 第II卷（非选择题） 二、实验题 13. 某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小石块的体积。 主要操作步骤如下： ①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接； ②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p； ③重复上述步骤②，多次测量； （1）关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母） A. 为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油 B. 缓慢移动活塞有利于减少实验误差 C. 活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值 D. 为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞 （2）若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，则______（填“需要”或“不需要”）重做实验。 （3）根据实验的数据，通过描点作图，得到的直线图像如图乙所示，截距分别为a和b。忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则小石块的体积为______。 【答案】（1）AB （2）需要 （3）b 【解析】 【小问1详解】 A．为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油。故A正确； B．为了保证封闭空气温度不变，应缓慢推动活塞。故B正确； C．活塞移至某位置时，待气柱稳定后再记录此时注射器内气柱体积和气体的压强值。故C错误； D．推动活塞时，为了保证封闭空气温度不变，不可以用手握住注射器封闭空气部分。故D错误。 故选AB。 【小问2详解】 若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，需要重新做实验。 【小问3详解】 设石子体积为V1，对一定量的气体，根据玻意耳定律可得 整理得 可知 14. 某实验小组想测量一段粗细均匀金属丝的电阻率，器材如下：金属丝Rx，电源E（电动势3V、内阻不计），电流表（量程0~0.6A、内阻1.0Ω），电压表（量程0~3V、内阻约3kΩ），滑动变阻器R（最大阻值15Ω），毫米刻度尺，开关S及导线干。实验步骤如下： （1）首先用毫米刻度尺测出接入电路中金属丝长度l=80.00cm，再测得金属丝直径d为0.72mm； （2）为消除系统误差，应选用甲图中_________（选填“a”或“b”）连接线路； （3）实验过程中，改变滑动变阻器的滑片位置，并记录两电表的读数，作出如图乙所示的图像，可得金属丝的电阻__________Ω，电阻率ρ=_________（结果均保留2位有效数字）； （4）电路保持闭合，若测量时间较长，会使电阻率的测量结果__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 ①. a ②. 3.0 ③. ④. 偏大 【解析】 【详解】（2）[1]由于电源内阻不计，而电压表的内阻未知，电流表的内阻已知，为减小误差，应选用甲图中的“a”连接线路。 （3）[2]根据图a，由欧姆定律可得 可得 则图乙图像的斜率为 解得 [3]根据电阻定律 可得电阻率为 （4）[4]电路保持闭合，若测量时间较长，金属丝发热，温度升高，会使金属丝的电阻率增大，所以测量结果将偏大。 三、计算题 15. 瓷器的烧制可以采用窑炉。如图是窑炉的简图，上方有一单向排气阀，当窑内气压升高到2.5p0（p0为大气压强）时，排气阀才会开启。某次烧制过程，初始时窑内温度为27°C，窑内气体体积为，压强为。绝对零度取-273°C． （1）求窑内温度为447°C时窑内气体压强； （2）求窑内温度为927°C时，排出气体质量与窑内原有气体质量的比值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）假设窑内温度为447°C时，排气阀未开启则气体升温过程中发生等容变化，根据查理定律有 解得 由于2.4p0小于2.5p0，可知排气阀未开启，所以假设成立； （2）设气体温度为927°C，压强为时，体积为。 根据理想气体状态方程有 解得 所以 16. 如图所示，等腰直角三角形abc区域内（包含边界）有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度的大小为B，在bc的中点O处有一粒子源，可沿与ba平行的方向发射大量速率不同的同种粒子，这些粒子带负电，质量为m，电荷量为q，已知这些粒子都能从ab边离开abc区域，ab=2l，不考虑粒子的重力及粒子间的相互作用。求 （1）粒子运动速度的最大值和速度最小值分别为多少？ （2）粒子在磁场中运动的最长时间和最短时间分别为多少？ 【答案】（1），；（2）， 【解析】 【详解】（1）已知这些粒子都能从ab边离开abc区域，设粒子从ab边离开的最小轨道半径为，最大轨道半径为，如图所示 根据几何关系可得 解得最大半径为 根据几何关系可得最小半径为 根据洛伦兹力提供向心力可得 可得 则子运动速度的最大值和速度最小值分别为 ， （2）粒子在磁场中运动的周期为 则粒子在磁场中运动的最长时间为 设粒子在磁场中运动的最短时间对应的圆心角为，由几何关系可得 则 粒子在磁场中运动的最短时间为 17. 如图所示，光滑导轨由水平轨道和倾斜轨道两部分平滑连接组成，导轨宽度均为L，倾斜轨道所在平面与水平面夹角为θ，倾斜轨道顶端接有阻值为R的电阻。水平轨道内有另一范围足够大的匀强磁场，方向竖直向上，磁感强度大小为2B。虚线aa′、bb′均与导轨垂直且相距也为L，在aa′与bb′之间的区域存在垂直于倾斜导轨所在平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小B（t）随时间变化。金属棒PQ的质量为m，长度为L，电阻为R。在t=0时刻，从磁场中心处平行于边界aa′由静止释放金属棒，金属棒始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度为g，导轨电阻不计。试分析下列问题： （1）若金属棒PQ由静止释放后在其离开边界bb′前通过电阻R的电流始终为零，且t=0时刻B（0）=B1，求该过程中B（t）的表达式； （2）若金属棒离开斜轨磁场瞬间，倾斜轨道内磁场的磁感应强度随时间变化的规律为，B2和k均为大于零的常数。 ①求金属棒离开斜轨磁场且还未运动到水平轨道的过程中电阻R的功率； ②金属棒以速度v0滑上水平轨道，求从金属棒进入磁场到第一次速度减为零的过程中，电阻R产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）①，② 【解析】 【详解】（1）由于电流始终为零，所以金属棒受安培力为0，PQ与R组成回路中磁通量不变，即 根据牛顿第二定律可得 匀加速位移为 解得 （） （2）①倾斜轨道内变化磁场产生的感生电动势为 此时金属棒与R串联，则 所以 ②金属棒从减速到0，对棒运用动量定理，以向右为正，有 解得 从进入磁场到第一次速度为零的过程中，对棒和R，由能量守恒可得 所以 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$