精品解析：浙江省金华市曙光学校2023-2024学年高二下学期4月月考物理试题

金华市曙光学校2023—2024学年第二学期第一次阶段性考试 高二年级物理试题卷 注意：1．本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 2．可能用到的相关公式或参数：重力加速度g均取 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 磁通量的单位韦伯用国际单位制中的基本单位可表示为（ ） A. B. C. D. 2. 下列说法正确的是（　　） A. 研究“天问一号”调整姿态，利用相机拍摄火星表面地貌时，“天问一号”可视为质点 B. 国产大飞机C919商业首飞，航行时间约2h，航程约1100km，其中“2h”指的是时刻 C. “中国天眼”探测到的引力波，传播速度为光速，若频率为，则其波长比可见光长 D. 全球最大实验性核聚变反应堆开始运行，核反应方程为 3. 2023年的诺贝尔物理学奖颁发给了“采用实验方法产生阿秒光脉冲”的三位科学家。在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列叙述与事实相符的是（　　） A. 富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷 B. 库仑通过实验测量得出元电荷e的数值为 C. 牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系 D. 奥斯特用“力线”形象地描述了电磁场 4. 如图所示，是研究光电效应的电路图。实验时，入射光频率大于阴极K金属材料的截止频率。当滑动变阻器的滑片从最左端逐渐滑到最右端过程中，关于光电流I与光电管两端电压U的关系可能正确的是（ ） A. B. C. D. 5. 2024年1月17日，搭载“天舟七号”货运飞船的运载火箭在文昌航天发射场发射。次日凌晨，“天舟七号”货运飞船成功对接空间站“天和”核心舱，如图所示。对接后，“天舟七号”与空间站组成组合体，运行在离地高度约为400km的圆形轨道上，下列说法正确的是（　　） A. 组合体的角速度小于地球自转的角速度 B. 组合体的线速度大于地球静止卫星的线速度 C. 组合体的向心加速度小于地球静止卫星的向心加速度 D. “天舟七号”携带的一未开封货物，在发射前与对接后的重力相等 6. 如图所示，两通电长直导线沿正方体的边和边放置，通过大小相等、方向如图中所示的恒定电流。一闭合圆形金属小线圈，初始位置圆心在A点，可沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中小线圈平面始终与平面平行。沿AD方向观察，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是（　　） A. C和D两点的磁感应强度相同 B. 点的磁感应强度方向由D点指向点 C. 圆形小线圈由A点向点移动时能产生顺时针方向的感应电流 D. 圆形小线圈由A点向D点移动时能产生逆时针方向的感应电流 7. 如图所示，矩形线圈abcd放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心转轴以300r/min的转速匀速转动，磁场分布在的右侧，磁感应强度。线圈匝数匝，面积。理想变压器的原、副线圈匝数比，定值电阻，C为电容器，电流表A为理想交流电表，不计矩形线圈的电阻，下列说法正确的是（　　） A. 矩形线圈产生的电动势最大值为 B. 电流表示数为5A C. 变压器输出功率为200W D. 增大电容器的电容，电流表示数增大 8. 如图甲所示，一艘正在进行顺时针急转弯训练的航母，运动轨迹可视作半径为R的水平圆周。航母在圆周运动中，船身发生了向外侧倾斜，且甲板法线与竖直方向夹角为，船体后视简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，与甲板始终保持相对静止，两者之间的动摩擦因数为。假设航母的运动半径R、夹角不随航速改变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 航母对小物块的支持力 B. 小物块可能只受重力、支持力两个力作用 C. 航母的航速越大，则小物块受到的摩擦力越大 D. 航母的最大航速 9. 如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　） A. 逸出光电子的最大初动能为10.80eV B. n=3跃迁到n=1放出的光子动量最大 C. 有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D. 用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态 10. 如图所示，B为理想变压器，接在原线圈上的交流电压U保持不变，R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开关闭合前灯泡L1上的电压如图，当开关S闭合后，下列说法正确的是（　　） A. 电流表A1的示数变大 B. 电流表A2的示数变小 C. 电压表V的示数大于220V D. 灯泡L1的电压有效值小于220V 11. 如图所示，圆形区域AOB内存在垂直纸面向内的匀强磁场，AO和BO是圆的两条相互垂直的半径，一带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，若该粒子以同样的速度从C点（C点为AB弧上任意一点）平行于AO方向进入磁场，则（　　） A. 粒子带负电 B. 该粒子从OB之间某点离开磁场 C. 该粒子仍然从B点离开磁场 D. 入射点C越靠近B点，粒子运动时间越长 12. A、B两个汽缸中都充有质量相同的氧气，其中V—T如图所示，从图中可得（　　） A. A容器中氧气的压强较小 B. B容器中氧气的密度较大 C. 两容器中气体的密度相同 D. 两容器中气体的温度不同 13. 风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（　　） A. 该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B. 单位时间流过面积的流动空气动能为 C. 若每天平均有的风能资源，则每天发电量为 D. 若风场每年有风速在范围内，则该发电机年发电量至少为 二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分） 14. 下列说法正确的是（ ） A. 大量处于激发态的氢原子可以向外辐射紫外线，也可向外辐射射线 B. 卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型，也可估算出原子核的大小 C. 扩散现象说明组成物质的分子在做永不停息的热运动，也可说明分子间存在空隙 D. 从单一热库吸收热量可以自发地全部传递给低温物体，也可以自发地完全变成功 15. 如图所示，固定平行的长直导轨M、N放置于匀强磁场中，导轨间距L=1m，磁感应强度B=5T,方向垂直于导轨平面向下，导体棒与导轨接触良好，驱动导体棒使其在磁场区域运动，速度随时间的变化规律为v=2sin10πt(m/s)，导轨与阻值为R=9Ω的外电阻相连，已知导体棒的电阻为r=1Ω，不计导轨与电流表的电阻，则下列说法正确的是 A. 导体棒做切割磁感线运动，产生频率为5Hz的正弦交流电 B. 导体棒产生的感应电动势的有效值为10V C. 交流电流表的示数为0.5A D. 0～时间内R产生的热量为0.45J 非选择题部分 三、非选择题（本题共6小题，共55分） 16. （1）①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为______m/s2（保留两位有效数字）。 ②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。 A．换成质量更小的小车 B．调整长木板的倾斜程度 C．把钩码更换成砝码盘和砝码 D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角 （2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中， ①下列说法正确的是______； A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。 17. 探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。 （1）图2为实验器材部分连线图，还需要______（选填af、bf、fd、fc、ce或cg）连线。 （2）图3所示电压表的示数为______V。 （3）已知滑动变阻器的最大阻值额定电流。选择负载电阻，以R两端电压U为纵轴，为横轴（x为AP的长度，L为AB的长度），得到分压特性曲线为图4中的“Ⅰ”；当，分压特性曲线对应图4中的______（选填“Ⅱ”或“Ⅲ”）； （4）两个相同的电流表和如图5所示连接，晃动表，当指针向左偏时，静止的表的指针也向左偏，原因是______。 A. 两表都是“发电机” B. 表是“发电机”，表是“电动机” C. 表和表之间存在互感现象 D. 表产生的电流流入表，产生的安培力使表指针偏转 18. 如图所示，一导热性能良好的汽缸放置在水平面上，左端开口，其横截面积，内壁光滑，固定的卡口A、B与缸底的距离，厚度不计，质量为的活塞在汽缸内封闭了一段长为、温度为的理想气体。现缓慢调整汽缸开口至竖直向上，取重力加速度，大气压强为。求： （1）稳定时活塞到汽缸底部的高度。 （2）当红内温度逐渐降到时，活塞所处的位置。 19. 一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500 kW，路端电压为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器能量损耗，求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）输电导线上的功率损失； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； （4）用户得到的功率。 20. 如图所示，直角坐标系中，有一平行于y轴长度为0.5L的线状离子源MN，M端在x轴上，坐标，离子源发射的正离子初速度大小均为，方向平行于x轴正方向，且发射的正离子沿MN均匀分布，每个离子质量为m，电荷量为q；在、区间内加一垂直于纸面向里，磁感应强度大小为的圆形边界匀强磁场，能使离子源发射的全部正离子经过原点O，不计离子重力及离子间的相互作用。 （1）求磁感应强度的取值范围； （2）若磁感应强度取最小值，在第一象限加垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，在第二象限加垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，已知。离子发射前，在y轴上放置长度为0.8L的探测板PQ，只有打到探测板左侧表面的离子才能被探测到。 ①求全部正离子经过原点O时与y轴正方向夹角的范围； ②若探测板下端Q纵坐标，求离子探测率（即探测板探测到的离子数占总离子数的比例）； ③若探测板位置在y轴上可变，Q端纵坐标满足，求离子探测率与的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 金华市曙光学校2023—2024学年第二学期第一次阶段性考试 高二年级物理试题卷 注意：1．本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。 2．可能用到的相关公式或参数：重力加速度g均取 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 磁通量的单位韦伯用国际单位制中的基本单位可表示为（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．由于T和N均不是基本单位，故AB错误； CD．由磁通量定义 所以韦伯用国际单位制中的基本单位可表示为，故C正确，D错误。 故选C。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 研究“天问一号”调整姿态，利用相机拍摄火星表面地貌时，“天问一号”可视为质点 B. 国产大飞机C919商业首飞，航行时间约2h，航程约1100km，其中“2h”指的是时刻 C. “中国天眼”探测到的引力波，传播速度为光速，若频率为，则其波长比可见光长 D. 全球最大实验性核聚变反应堆开始运行，核反应方程为 【答案】C 【解析】 【详解】A．研究“天问一号”调整姿态时不能把忽略它的大小和形状，所以不能看成质点，故A错误； B．航行时间约2h指的是时间间隔，而不是时刻，故B错误； C．由关系式 解得 而可见光波长在400~780nm，引力波波长明显比可见光长，故C正确； D．核反应方程为是发生裂变反应，不是核聚变反应，故D错误。 故选C。 3. 2023年的诺贝尔物理学奖颁发给了“采用实验方法产生阿秒光脉冲”的三位科学家。在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列叙述与事实相符的是（　　） A. 富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷 B. 库仑通过实验测量得出元电荷e的数值为 C. 牛顿开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系 D. 奥斯特用“力线”形象地描述了电磁场 【答案】A 【解析】 【详解】A．富兰克林通过实验发现，雷电的性质与摩擦产生的电的性质完全相同，并命名了正电荷和负电荷，故A正确； B．美国物理学家密立根通过实验测量得出元电荷e的数值为，故B错误； C．伽利略开创了实验与逻辑推理相结合的研究方法，并用这种方法研究了力与运动的关系，故C错误； D．法拉第用“力线”形象地描述了电磁场，故D错误。 故选A。 4. 如图所示，是研究光电效应的电路图。实验时，入射光频率大于阴极K金属材料的截止频率。当滑动变阻器的滑片从最左端逐渐滑到最右端过程中，关于光电流I与光电管两端电压U的关系可能正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】滑片在最左端时，由于光电效应可知会产生光电流，当滑片向右端移动时，光电子受向左的电场力逐渐增大，光电流逐渐达到饱和电流。 故选A。 5. 2024年1月17日，搭载“天舟七号”货运飞船的运载火箭在文昌航天发射场发射。次日凌晨，“天舟七号”货运飞船成功对接空间站“天和”核心舱，如图所示。对接后，“天舟七号”与空间站组成组合体，运行在离地高度约为400km的圆形轨道上，下列说法正确的是（　　） A. 组合体的角速度小于地球自转的角速度 B. 组合体的线速度大于地球静止卫星的线速度 C. 组合体的向心加速度小于地球静止卫星的向心加速度 D. “天舟七号”携带的一未开封货物，在发射前与对接后的重力相等 【答案】B 【解析】 【详解】A．设物体绕地球做半径为r、周期为T的匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有 解得 根据上式可知，由于地球静止卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，所以静止卫星的周期大于组合体的周期，而静止卫星的周期与地球自转周期相同，所以组合体的周期小于地球自转周期，又根据 可知组合体的角速度大于地球自转角速度，故A错误； B．根据万有引力提供向心力 解得 由于地球静止卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，所以组合体的线速度大于地球静止卫星的线速度，故B正确； CD．根据万有引力提供向心力 解得 由于地球静止卫星的轨道半径大于组合体的轨道半径，所以组合体的向心加速度大于地球静止卫星的向心加速度，当发射前在地面上时 得 对接后向心加速度为 由于 得 所以“天舟七号”携带的一未开封货物，在发射前的重力大于对接后的重力，故C、D错误。 故选B。 6. 如图所示，两通电长直导线沿正方体的边和边放置，通过大小相等、方向如图中所示的恒定电流。一闭合圆形金属小线圈，初始位置圆心在A点，可沿不同方向以相同速率做匀速直线运动，运动过程中小线圈平面始终与平面平行。沿AD方向观察，不考虑地磁场影响，下列说法正确的是（　　） A. C和D两点的磁感应强度相同 B. 点的磁感应强度方向由D点指向点 C. 圆形小线圈由A点向点移动时能产生顺时针方向的感应电流 D. 圆形小线圈由A点向D点移动时能产生逆时针方向的感应电流 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据右手螺旋定则，知边导线产生的磁感应强度为、和边导线产生的磁感应强度为、，在C和D两点产生的磁场方向如图所示 根据矢量的合成，知C和D两点的合磁场大小相等，方向不同，故A错误； B．根据右手螺旋定则，知边导线在点产生的磁场方向由，边导线在点产生的磁场方向由，根据矢量的合成，得点的磁感应强度方向由点指向D点，故B错误； C．圆形小线圈由A点向点移动时，因为小线圈平面始终与AA′B′B平面平行，故磁通量不变，无感应电流产生，故C错误； D．圆形小线圈由A点向D点移动时，磁通量减小，根据楞次定律得感应电流磁场方向垂直纸面向外，产生逆时针方向的感应电流，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，矩形线圈abcd放置在垂直纸面向里的匀强磁场中，绕垂直于磁场的中心转轴以300r/min的转速匀速转动，磁场分布在的右侧，磁感应强度。线圈匝数匝，面积。理想变压器的原、副线圈匝数比，定值电阻，C为电容器，电流表A为理想交流电表，不计矩形线圈的电阻，下列说法正确的是（　　） A. 矩形线圈产生的电动势最大值为 B. 电流表示数为5A C. 变压器输出功率为200W D. 增大电容器的电容，电流表示数增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于磁场分布在的右侧，则矩形线圈产生的电动势最大值为 故A错误； B．根据电压匝数关系式有 结合上述， 两端电压的有效值为 则定值电阻中的电流为 由于则定值电阻与电容器串联，所在支路除了对电流有阻碍作用外，电容器对电流也有阻碍作用，即所在支路对电流的总的阻碍效果作用大于定值电阻所在支路对电流的阻碍效果，即电流表示数小于5A，故B错误； C．定值电阻消耗的功率 结合上述，电流表示数小于5A，一定，则所在支路消耗功率小于定值电阻所在支路消耗功率100W，可知，变压器输出功率小于200W，故C错误； D．交变电流频率不变，电容对交流电也有阻碍效果，这种阻碍效果叫容抗，其大小为，增大电容器的电容，电容对交流电的阻碍效果减弱，则通过定值电阻所在支路电流增大，即电流表示数增大，故D正确。 故选D。 8. 如图甲所示，一艘正在进行顺时针急转弯训练的航母，运动轨迹可视作半径为R的水平圆周。航母在圆周运动中，船身发生了向外侧倾斜，且甲板法线与竖直方向夹角为，船体后视简图如图乙所示。一质量为m的小物块放在甲板上，与甲板始终保持相对静止，两者之间的动摩擦因数为。假设航母的运动半径R、夹角不随航速改变，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A. 航母对小物块的支持力 B. 小物块可能只受重力、支持力两个力作用 C. 航母的航速越大，则小物块受到的摩擦力越大 D. 航母的最大航速 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据题意可知，小物块做圆周运动，一定受到重力、支持力、摩擦力，通过正交分析法如图所示 由图可知 而 联立解得 故AB错误； CD．由图可知，小物块做圆周运动的向心力由和提供，有 由于 联立解得 可得航母的航速越大，小物块受到的摩擦力越大；当最大静摩擦力等于滑动摩擦力时，航母有最大航速，有 代入上式得 由A中得 联立解得 故C正确，D错误。 故选C。 9. 如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为2.29eV的金属钠。下列说法正确的是（　　） A. 逸出光电子的最大初动能为10.80eV B. n=3跃迁到n=1放出的光子动量最大 C. 有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应 D. 用0.85eV的光子照射，氢原子跃迁到n=4激发态 【答案】B 【解析】 【详解】A．从n=3跃迁到n=1放出的光电子能量最大，根据 可得此时最大初动能为 故A错误； B．根据 又因为从n=3跃迁到n=1放出的光子能量最大，故可知动量最大，故B正确； C．大量氢原子从n=3的激发态跃迁基态能放出种频率的光子，其中从n=3跃迁到n=2放出的光子能量为 不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可以，故C错误； D．由于从n=3跃迁到n=4能级需要吸收的光子能量为 所以用0.85eV的光子照射，不能使氢原子跃迁到n=4激发态，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，B为理想变压器，接在原线圈上的交流电压U保持不变，R为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开关闭合前灯泡L1上的电压如图，当开关S闭合后，下列说法正确的是（　　） A. 电流表A1的示数变大 B. 电流表A2的示数变小 C. 电压表V的示数大于220V D. 灯泡L1的电压有效值小于220V 【答案】ACD 【解析】 【详解】A． 当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，而变压器的匝数比不变，所以原线圈中的电流增大，电流表A1的示数变大，故A正确； B． 当S接通后，电路的总电阻减小，副线圈总电流变大，电流表A2的示数变大，故B错误； C．根据图像可知，开关闭合前灯泡L1上的电压为220V，故电压表的示数为副线圈总电压，大于220V，闭合开关后，输入电压和匝数不变，电压表示数仍大于220V，故C正确； D． 开关闭合后，总电阻减小，干路电流增大，故电阻分的电压增大，灯泡L1的电压减小，小于220V，故D正确。 故选ACD。 11. 如图所示，圆形区域AOB内存在垂直纸面向内的匀强磁场，AO和BO是圆的两条相互垂直的半径，一带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，若该粒子以同样的速度从C点（C点为AB弧上任意一点）平行于AO方向进入磁场，则（　　） A. 粒子带负电 B. 该粒子从OB之间某点离开磁场 C. 该粒子仍然从B点离开磁场 D. 入射点C越靠近B点，粒子运动时间越长 【答案】C 【解析】 【详解】A．带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，从B点离开，那么粒子在A点向右上方偏转，则由左手定则可判定：粒子带正电，故A错误； BC．一个带电粒子从A点沿AO方向进入磁场，那么粒子做圆周运动在A点的半径方向垂直于AO；又有OA和OB互相垂直，且粒子从B点离开，则由OA、OB及圆周运动在A、B两点的半径构成的四边形为正方形，如图所示，所以粒子在磁场中做圆周运动的半径为扇形区域的半径R；那么只要C点在AB之间，粒子圆周运动轨迹的两条半径与扇形区域的两条半径构成菱形，那么，粒子转过的中心角一定等于∠COB，所以粒子仍然从B点离开磁场，故B错误，C正确； D．粒子做圆周运动的半径、速度不变，那么粒子做圆周运动的周期不变，所以C点越靠近B点，偏转角度越小，运动时间越短，故D错误。 故选C。 12. A、B两个汽缸中都充有质量相同的氧气，其中V—T如图所示，从图中可得（　　） A. A容器中氧气的压强较小 B. B容器中氧气的密度较大 C. 两容器中气体的密度相同 D. 两容器中气体的温度不同 【答案】A 【解析】 【详解】A．由V—T图象可知，当两者的温度相同时，有 由玻意耳定律 可知 故A正确； BC．由于两汽缸中气体的物质的量相同，在不同状态下，气体体积不同，在无法确定气体的体积关系的情况下，无法确定两气体的密度关系，故BC错误； D．气体在不同状态下的参量不同，由于不知气体所处的状态，无法比较气体的温度，故D错误。 故选A。 13. 风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示，风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为，空气密度为，风场风速为，并保持风正面吹向叶片。下列说法正确的是（　　） A. 该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B. 单位时间流过面积的流动空气动能为 C. 若每天平均有的风能资源，则每天发电量为 D. 若风场每年有风速在范围内，则该发电机年发电量至少为 【答案】D 【解析】 【详解】AB．单位时间流过面积的流动空气体积为 单位时间流过面积的流动空气质量为 单位时间流过面积的流动空气动能为 风速在范围内，转化效率可视为不变，可知该风力发电机的输出电功率与风速的三次方成正比，AB错误； C．由于风力发电存在转化效率，若每天平均有的风能资源，则每天发电量应满足 C错误； D．若风场每年有风速在的风能资源，当风速取最小值时，该发电机年发电量具有最小值，根据题意，风速为时，输出电功率为，风速在范围内，转化效率可视为不变，可知风速为时，输出电功率为 则该发电机年发电量至少为 D正确； 故选D。 二、选择题Ⅱ（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。全部选对的得3分，选对但不选全的得2分，有选错的得0分） 14. 下列说法正确的是（ ） A. 大量处于激发态的氢原子可以向外辐射紫外线，也可向外辐射射线 B. 卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型，也可估算出原子核的大小 C. 扩散现象说明组成物质的分子在做永不停息的热运动，也可说明分子间存在空隙 D. 从单一热库吸收热量可以自发地全部传递给低温物体，也可以自发地完全变成功 【答案】BC 【解析】 【详解】A．大量处于激发态的氢原子可以向外辐射紫外线，但不会向外辐射射线，故A错误； B．卢瑟福就是借助α粒子的散射实验，发现了原子的核式结构，并估算了原子核的大小，故B正确； C．扩散现象说明组成物质的分子在做永不停息的热运动，也可说明分子间存在空隙，故C正确； D．从单一热库吸收热量可以自发地全部传递给低温物体，根据热力学第二定律可知，不可自发地完全变成功，故D错误； 故选BC。 15. 如图所示，固定平行的长直导轨M、N放置于匀强磁场中，导轨间距L=1m，磁感应强度B=5T,方向垂直于导轨平面向下，导体棒与导轨接触良好，驱动导体棒使其在磁场区域运动，速度随时间的变化规律为v=2sin10πt(m/s)，导轨与阻值为R=9Ω的外电阻相连，已知导体棒的电阻为r=1Ω，不计导轨与电流表的电阻，则下列说法正确的是 A. 导体棒做切割磁感线运动，产生频率为5Hz的正弦交流电 B. 导体棒产生的感应电动势的有效值为10V C. 交流电流表的示数为0.5A D. 0～时间内R产生的热量为0.45J 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．据题意，速度变化规律为v=2sin10πt（m/s），则产生的电动势为 E=BLv=10sin10πt（V） 即产生频率为 的正弦交流电；电动势峰值为Em=10V，则导体棒电动势的有效值 D故A正确，B错误； C．电流表示数 故C错误； D．交流电的周期： =0.2s 在内电阻R上产生热量 故D正确。 故选AD． 非选择题部分 三、非选择题（本题共6小题，共55分） 16. （1）①“探究小车速度随时间变化的规律”的实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为______cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为______m/s2（保留两位有效数字）。 ②利用图1装置做“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是______。 A．换成质量更小的小车 B．调整长木板的倾斜程度 C．把钩码更换成砝码盘和砝码 D．改变连接小车的细绳与长木板的夹角 （2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中， ①下列说法正确的是______； A．拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点 C．测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦 D．测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板 ②若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要______（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O点。 【答案】 ①. 6.15~6.25 ②. 1.7 ~2.1 ③. BC##CB ④. D ⑤. 3 【解析】 【详解】（1）[1]依题意，打计数点B时小车位移大小为6.20cm，考虑到偶然误差，6.15cm~6.25cm也可； [2] 由图3中小车运动的数据点，有 考虑到偶然误差，1.7m/s2~2.1 m/s2也可； [3] A．利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要满足小车质量远远大于钩码质量，所以不需要换质量更小的车，故A错误； B．利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要利用小车斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，所以需要将长木板安打点计时器一端较滑轮一端适当的高一些，故B正确； C．以系统为研究对象，依题意“探究小车速度随时间变化的规律”实验时有 考虑到实际情况，即，有 则可知 而利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时要保证所悬挂质量远小于小车质量，即；可知目前实验条件不满足，所以利用当前装置在“探究加速度与力、质量的关系”时，需将钩码更换成砝码盘和砝码，以满足小车质量远远大于所悬挂物体的质量，故C正确； D．实验过程中，需将连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板始终保持平行，与之前的相同，故D错误。 故选BC。 （2）[4] A．在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只测力计的示数相同，故A错误； B．在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B错误； C．实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力相等，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误； D．为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D正确。 故选D。 [5] 若只有一只弹簧秤，为了完成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧称拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧称示数F1和两个拉力的方向；交换弹簧称和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧称的示数F2；只有一个弹簧称将结点拉至O点，并记下此时弹簧称的示数F的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O。 17. 探究滑动变阻器的分压特性，采用图1所示的电路，探究滑片P从A移到B的过程中，负载电阻R两端的电压变化。 （1）图2为实验器材部分连线图，还需要______（选填af、bf、fd、fc、ce或cg）连线。 （2）图3所示电压表的示数为______V。 （3）已知滑动变阻器的最大阻值额定电流。选择负载电阻，以R两端电压U为纵轴，为横轴（x为AP的长度，L为AB的长度），得到分压特性曲线为图4中的“Ⅰ”；当，分压特性曲线对应图4中的______（选填“Ⅱ”或“Ⅲ”）； （4）两个相同的电流表和如图5所示连接，晃动表，当指针向左偏时，静止的表的指针也向左偏，原因是______。 A. 两表都是“发电机” B. 表是“发电机”，表是“电动机” C. 表和表之间存在互感现象 D. 表产生的电流流入表，产生的安培力使表指针偏转 【答案】（1）、、 （2）1.5 （3）Ⅱ （4）BD 【解析】 【小问1详解】 根据图1所示的电路图可知，还需要连接、、。 【小问2详解】 根据题意，所示电压表的示数为1.50V。 【小问3详解】 设部分的电阻为，分别与、并联再与部分的电阻串联；由于相同的与并联后的电阻比与并联后的电阻大，根据闭合电路的欧姆定律可知，滑片在相同位置下，负载电阻越大，其两端电压越大。即在相同横坐标下，当负载为时，电压表的示数应该比图4中曲线Ⅰ的电压值大。即当，分压特性曲线对应图4中的Ⅱ。 【小问4详解】 晃动表时，内部线圈转动切割磁感线产生电流，电流流过静止的表时，使其指针偏转。在这个过程中，表产生的电流流入表，产生的安培力使表指针偏转，即表相当于“发电机”，表相当于“电动机”。 故选BD。 18. 如图所示，一导热性能良好的汽缸放置在水平面上，左端开口，其横截面积，内壁光滑，固定的卡口A、B与缸底的距离，厚度不计，质量为的活塞在汽缸内封闭了一段长为、温度为的理想气体。现缓慢调整汽缸开口至竖直向上，取重力加速度，大气压强为。求： （1）稳定时活塞到汽缸底部的高度。 （2）当红内温度逐渐降到时，活塞所处的位置。 【答案】（1）；（2）活塞距离汽缸底部 【解析】 【详解】（1）以活塞为研究对象，有 气体初态压强为 体积为 设稳定时缸内气体高度为，则气体末态 由玻意耳定律 解得 （2）当温度降到时，若气体发生等压变化，缸内气体高度为h，体积为 由盖-吕萨克定律 解得 因为 故活塞落在卡口A、B上，活塞距离汽缸底部。 19. 一小型发电站通过升压、降压变压器把电能输给用户，已知发电机的输出功率为500 kW，路端电压为500 V，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶5，两变压器间输电线的总电阻为1.5 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，不计变压器能量损耗，求： （1）升压变压器的副线圈两端电压； （2）输电导线上的功率损失； （3）降压变压器原、副线圈的匝数比； （4）用户得到的功率。 【答案】（1）2 500 V；（2）60 kW；（3）10∶1；（4）440 kW 【解析】 【详解】输电线路原理图如图所示 （1）根据变压器电压与线圈匝数比的关系有 解得升压变压器的副线圈两端电压 U2＝2 500 V （2）输电导线上的电流为 A 输电导线上的功率损失 ＝60 kW （3）输电导线上的电压 ΔU＝＝300 V 降压变压器原线圈的电压为 U3＝U2－ΔU＝2 200 V 降压变压器原、副线圈的匝数比为 （4）用户得到的功率 P用＝P1－P损＝440 kW 20. 如图所示，直角坐标系中，有一平行于y轴长度为0.5L的线状离子源MN，M端在x轴上，坐标，离子源发射的正离子初速度大小均为，方向平行于x轴正方向，且发射的正离子沿MN均匀分布，每个离子质量为m，电荷量为q；在、区间内加一垂直于纸面向里，磁感应强度大小为的圆形边界匀强磁场，能使离子源发射的全部正离子经过原点O，不计离子重力及离子间的相互作用。 （1）求磁感应强度的取值范围； （2）若磁感应强度取最小值，在第一象限加垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场，在第二象限加垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场，已知。离子发射前，在y轴上放置长度为0.8L的探测板PQ，只有打到探测板左侧表面的离子才能被探测到。 ①求全部正离子经过原点O时与y轴正方向夹角的范围； ②若探测板下端Q纵坐标，求离子探测率（即探测板探测到的离子数占总离子数的比例）； ③若探测板位置在y轴上可变，Q端纵坐标满足，求离子探测率与的关系。 【答案】（1）；（2）①；②；③（i）当时；（ii）当时；（iii）当时；（iv）当时 。 【解析】 【详解】（1）离子在圆形磁场中汇聚到O，离子运动圆周半径r等于圆形磁场的半径R，即 如图所示 所加圆形边界磁场的半径R满足 由洛伦兹力提供向心力得 联立可得 （2）若时，离子圆周运动的半径为 ①由 可得 即与y轴正方向的夹角范围 ②若，离子经过、两个磁场后在y轴方向上离O的距离，则有 临界1（如图2中轨迹①） 可得 临界2（如图2中轨迹②） 可得 上述表示出一个临界即得 ③，分成4个区间 （i）当时 （ii）当时 可得 则有 （iii）当时 可得 则有 （iv）当时，离子穿过O点后经过一个运动周期打到探测板左侧 可得 离子穿过O点后经过两个运动周期打到探测板左侧 可得 则有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $