精品解析：重庆市主城区七校联考2023-2024学年高二下学期期末物理试题

2023-2024学年（下）期末考试 高2025届物理试题 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，在重庆市江北区观音桥某医院内，一幢楼房的外墙上挂满了空调外机，场景非常壮观，吸引了不少网友前去“打卡”。以下说法中正确的是（　　） A. 空调既能制热也能制冷，说明热传递不存在方向性 B. 制热时室内温度升高，则室内所有分子的运动速率都会增大 C. 制冷时室内温度降低，则室内空气分子平均动能减小 D. 如果室内温度减小到0℃，则室内空气分子热运动停止 2. 电吉他的工作原理简化示意图如图所示，琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。则当图中琴弦向左远离线圈时（　　） A. 线圈中不产生感应电流 B. 穿过线圈的磁通量减小 C. 琴弦受向左的安培力 D. 线圈有收缩趋势 3. 图甲为风力发电装置，风吹动叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′顺时针匀速转动，产生交流电，图乙为其发电简化模型。已知线圈匝数为N，产生的感应电动势的最大值为Em，则下列说法正确的是（　　） A 当线圈转到图示位置时感应电流方向发生改变 B. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 C. 当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 D. 线圈转动过程中穿过线圈的最大磁通量为 4. 智能手机集成了很多传感器，结合相应APP可应用于物理实验。如图甲所示，轻质弹簧上端固定，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁。钩码在竖直方向做简谐运动时，某段时间内，小磁铁正下方的智能手机中的磁传感器采集到磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，下列判断正确的是（　　） A. 钩码做简谐运动的周期为t3-t1 B. 在t1和t5时刻，钩码的重力势能最大 C. 在t2和t4时刻，钩码的动能最大 D. 在t2到t4时间内，钩码所受合外力的冲量为零 5. 如图所示为高铁的供电流程图，牵引变电所（视为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1:n2）将高压220kV或110kV降至27.5kV，再通过接触网上的电线与车顶上的受电器使机车获得25kV工作电压，则（　　） A. 电网输送的是恒定高压直流电 B. 若电网的电压为220kV，则n1:n2=1:8 C. 若高铁机车运行功率增大，机车工作电压将会高于25kV D. 高铁机车运行功率增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大 6. 物理学家约翰·巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：（n=3，4，5…），R为里德伯常数。则巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为（　　） A. 20：27 B. 21：25 C. 5：9 D. 3：4 7. 如图为带灯的自行车后轮的示意图，金属轮框与轮轴之间均匀地连接四根金属条，每根金属条中间都串接一个阻值为6Ω的小灯泡，车轮半径为0.3m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角为60°的扇形匀强磁场区域，磁感应强度大小为0.8T，方向垂直纸面（车轮平面）向外。若自行车后轮顺时针转动的角速度恒为20rad/s，不计其它电阻，则（　　） A. 通过每个小灯泡的电流始终相等 B. 当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab中b端电势高 C. 当金属条ab在磁场中运动时，电路的总电阻为1.5Ω D. 当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab受到的安培力为 8. 如图所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，不计电阻的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨垂直。时，棒在重物的牵引下开始向右运动，时，重物落地且不反弹，则棒的速度大小v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量大小I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是（　　） A. B. C. D. 二、多选题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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. 轧钢厂热轧机上的射线测厚仪的示意图如图所示，该仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知车间采用放射性同位素作为放射源，通过衰变获得射线，半衰期为74天，适合透照厚度为的钢板，下列说法正确的是（　　） A. 射线是一种能量很高、波长很短的电磁波 B. 若钢板厚度标准为50mm，则探测器得到射线变弱时，说明钢板厚度小于50mm C. 若有120个放射性同位素原子，则经过148天后一定还剩30个没有衰变 D. 若衰变产生的新核用X表示，则的衰变方程为 10. 一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程，该循环过程如图所示，下列说法正确的是（　　） A. A→B过程中，单位时间撞击器壁单位面积的分子数变多 B. B→C过程中，气体向外界放热 C. C→A过程中，气体分子的平均动能不变 D. 气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A的整个过程中，气体对外界做功之和为零 11. 如图甲，“战绳”训练是近年一种流行的健身项目。“战绳”可简化为图乙所示的弹性轻绳，绳上有很多标记数字且处于平衡位置的质点，相邻两个标记质点间距离为l，健身者沿竖直方向向上抖动质点1，并开始计时，t时刻第5个质点开始振动，此时质点2第一次到达波峰，各质点偏离平衡位置的最大距离为A，形成的绳波可看作简谐波，下列说法正确的是（　　） A. 传播速度为 B. 波源的振动频率 C. 2t时刻，质点3处于平衡位置且向上运动 D. 2t时刻，质点6偏离平衡位置的位移为A 12. 如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场I和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为B1、B2，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为8d。现将一质量为m，阻值为2R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度v1、v2匀速穿过磁场I和Ⅱ。导体棒穿过磁场I和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为q1、q2，定值电阻R上产生的热量分别为、。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（　　） A B. C D. 二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。 13. 北京和重庆的两位同学用如图甲所示的装置进行“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。 （1）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，在实验过程中以下操作正确的是（　　） A. 测量摆长时，用刻度尺量出悬点到摆球间的细线长度作为摆长 B. 摆长一定的情况下，摆角应略大于10°，以便于观察 C. 单摆摆动稳定后，在摆球经过最低点时开始计时 D. 用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 （2）两位同学各自完成了单摆的周期T与摆长的数据测量，并将两地的实验数据在同一张坐标纸上绘制成图像，如图乙所示。其中，用重庆的同学所测实验数据绘制的图像是图线________（选填“A”或“B”）。 （3）重庆的同学还绘制了不同摆长的单摆的振动图像，如图丙所示。由图可知两单摆摆长之比为________。 14. 如图甲所示为某同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。 （1）M、N、P三个光学元件依次为（　　） A. 滤光片、单缝片、双缝片 B. 滤光片、双缝片、单缝片 C. 偏振片、单缝片、双缝片 D. 双缝片、偏振片、单缝片 （2）图甲中L1=10.0cm，L2=60.0cm，说明书显示双缝间距有两种规格，分别是d1=0.080mm和d2=0.100mm，该同学并不知道使用的是哪种规格的双缝片，请帮忙完成以下测量和计算：调整装置使叉丝竖线与条纹平行后，叉丝中心线对准某条亮纹中心（记为第0条）时读数如图乙所示，其读数为_______mm；旋转测量头旋钮，第4条亮纹中心与叉丝中心线对准时读数如图丙所示，则被测光的波长约为_________nm（结果保留3位有效数字）。 四、计算题：本题共4小题，共40分。在答题卡上作答，要有必要的文字说明和步骤。 15. 如图所示，两条相距L=1m的足够长平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值R=9Ω的电阻。一质量m=0.1kg、阻值r=1Ω的金属杆AB固定在水平导轨上，与导轨垂直并保持良好接触。其左侧轨道正上方有一磁悬浮小车，在其正下方两轨道之间产生一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T，磁场区域的宽度为d=0.2m，其他区域磁场不计。磁悬浮小车以速度v=5m/s沿轨道水平向右匀速运动，不计一切摩擦和导轨电阻。求： （1）磁悬浮小车右边界刚越过AB杆正上方时，AB杆两端点间的电压； （2）磁悬浮小车越过AB杆过程中，电阻R产生的热量。 16. 如图所示，某透明柱体的横截面是半径为R的半圆，圆心为O，AB为水平直径。现有一单色细光束从C点垂直AB界面射入，光束恰好在圆弧界面发生全反射，O、C间的距离为，光在真空中传播的速度为c。求： （1）该透明柱体的折射率； （2）光在透明柱体中的传播时间。 17. 已知某汽车轮胎气压正常范围为230～250kPa，最大限压为300kPa。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积为V0。 （1）司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎气压只有180kPa。现用车载充气泵对其充气，每分钟充入压强为100kPa的气体体积ΔV=0.3V0，若将其胎压恢复至240kPa，则需充气多长时间？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化） （2）若地下停车场的温度为23℃，此时车胎胎压为240kPa，现将车移至地面停车场（地表温度为63℃），经较长时间停放后，是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化） 18. 如图所示，水平面内足够长的两平行光滑金属直导轨，左侧与R0=1Ω的定值电阻相连接，右端与两半径r=0.45m的竖直面内光滑圆弧轨道在PQ处平滑连接，PQ与直导轨垂直，轨道仅在PQ左侧空间存在竖直向上，大小为B=1T的匀强磁场。将质量为m1=0.2kg、电阻为R1=2Ω的金属棒M静置在水平直导轨上，图中棒长和导轨间距均为L=1m，M距R0足够远，金属导轨电阻不计。开始时，用一恒为2N的拉力F作用于M，使M向右加速运动直至运动稳定，当M运动到GH处时撤去外力，随后择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为m2=0.1kg的绝缘棒N，当M速度变为3m/s时恰好与N在PQ处发生第1次弹性碰撞。随后N反向冲上圆弧轨道。已知之后N与M每次碰撞前M均已静止，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，M、N始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s2。求： （1）金属棒M稳定运动时的速度； （2）GH与PQ之间的距离d； （3）自金属棒M发生第1次碰撞后到最终静止，金属棒M的总位移。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年（下）期末考试 高2025届物理试题 一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 如图所示，在重庆市江北区观音桥某医院内，一幢楼房的外墙上挂满了空调外机，场景非常壮观，吸引了不少网友前去“打卡”。以下说法中正确的是（　　） A. 空调既能制热也能制冷，说明热传递不存在方向性 B. 制热时室内温度升高，则室内所有分子的运动速率都会增大 C. 制冷时室内温度降低，则室内空气分子平均动能减小 D. 如果室内温度减小到0℃，则室内空气分子热运动停止 【答案】C 【解析】 【详解】A．空调既能制热又能制冷，但是热量不能自发地从低温处传到高温处，则热传递存在方向性，故A错误； B．制热时室内温度升高，则室内分子运动的平均速率会增大，但不是所有分子的速率都增大，故B错误； C．制冷时室内温度降低，则室内空气分子平均动能减小，故C正确； D．室内空气分子热运动不会停止，故D错误。 故选C。 2. 电吉他的工作原理简化示意图如图所示，琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。则当图中琴弦向左远离线圈时（　　） A. 线圈中不产生感应电流 B. 穿过线圈的磁通量减小 C. 琴弦受向左的安培力 D. 线圈有收缩趋势 【答案】B 【解析】 【详解】琴弦向左远离线圈时，穿过线圈的磁通量减小，线圈中产生感应电流，由“来拒去留”可知琴弦受到向右的安培力，由“增缩减扩”可知线圈有扩张趋势。 故选B。 3. 图甲为风力发电装置，风吹动叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′顺时针匀速转动，产生交流电，图乙为其发电简化模型。已知线圈匝数为N，产生的感应电动势的最大值为Em，则下列说法正确的是（　　） A. 当线圈转到图示位置时感应电流方向发生改变 B. 当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大 C. 当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零 D. 线圈转动过程中穿过线圈的最大磁通量为 【答案】B 【解析】 【详解】A．线圈转到中性面位置时感应电流方向改变，图示位置并非中性面，电流方向不改变，故A错误； B．图示位置在中性面的垂面，磁通量为0，磁通量的变化率最大，故B正确； C．电流表示数显示的是有效值而不是瞬时值，因而电流示数不为0，故C错误； D．穿过线圈的最大磁通量为 故D错误。 故选B。 4. 智能手机集成了很多传感器，结合相应APP可应用于物理实验。如图甲所示，轻质弹簧上端固定，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁。钩码在竖直方向做简谐运动时，某段时间内，小磁铁正下方的智能手机中的磁传感器采集到磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，下列判断正确的是（　　） A. 钩码做简谐运动周期为t3-t1 B. 在t1和t5时刻，钩码的重力势能最大 C. 在t2和t4时刻，钩码的动能最大 D. 在t2到t4时间内，钩码所受合外力的冲量为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．磁铁距离手机最近时，采集到的磁感应强度最大，磁铁距离手机最远时，采集到的磁感应强度最小，根据图乙可知，钩码做简谐运动的周期为 故A错误； B．在t1和t5时刻，采集到的磁感应强度最大，表明磁铁距离手机最近时，可知，在t1和t5时刻，钩码的重力势能最小，故B错误； C．根据图乙可知，磁感应强度最大与最小位置关于t2和t4时刻位置对称，结合简谐运动的对称性，可知，在t2和t4时刻，钩码处于平衡位置，则在t2和t4时刻，钩码的动能最大，故C正确； D．结合上述可知，在t2到t4时间内，钩码先由平衡位置向下运动至最低点，后由最低点向上运动至平衡位置，始末速度相反，即始末动量方向相反，根据动量定理可知，钩码所受合外力的冲量不为零，故D错误。 故选C。 5. 如图所示为高铁的供电流程图，牵引变电所（视为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1:n2）将高压220kV或110kV降至27.5kV，再通过接触网上的电线与车顶上的受电器使机车获得25kV工作电压，则（　　） A. 电网输送的是恒定高压直流电 B. 若电网的电压为220kV，则n1:n2=1:8 C. 若高铁机车运行功率增大，机车工作电压将会高于25kV D. 高铁机车运行功率增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．电网输送的是恒定高压交流电，选项A错误； B．若电网的电压为220kV，则 选项B错误； C．牵引变电所次级电压不变，若高铁机车运行功率增大，接触网上的电线上的电流变大，电压损失变大，则机车工作电压将会低于25kV，选项C错误； D．高铁机车运行功率增大，整个回路中的电流变大，则根据P=I2R可知，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大，选项D正确。 故选D。 6. 物理学家约翰·巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：（n=3，4，5…），R为里德伯常数。则巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为（　　） A. 20：27 B. 21：25 C. 5：9 D. 3：4 【答案】C 【解析】 【详解】结合题意，可知巴尔末系中，当时，光子波长最长为 当时，光子波长最短为 根据光子的频率 可得巴尔末系中最小频率与最大频率的比值为 故选C。 7. 如图为带灯的自行车后轮的示意图，金属轮框与轮轴之间均匀地连接四根金属条，每根金属条中间都串接一个阻值为6Ω的小灯泡，车轮半径为0.3m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角为60°的扇形匀强磁场区域，磁感应强度大小为0.8T，方向垂直纸面（车轮平面）向外。若自行车后轮顺时针转动的角速度恒为20rad/s，不计其它电阻，则（　　） A. 通过每个小灯泡的电流始终相等 B. 当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab中b端电势高 C. 当金属条ab在磁场中运动时，电路的总电阻为1.5Ω D. 当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab受到的安培力为 【答案】D 【解析】 【详解】A．当其中一根金属条在磁场中切割磁感应线时，该金属条相对于电源，其它三根金属条相对于外电路且并联，根据电路特点可知，通过磁场中的那根金属条的电流是通过其它三根金属条电流的三倍，所以通过每个小灯泡的电流不是始终相等，故A错误； B．当金属条ab在磁场中运动时，根据右手定则可知通过金属条ab中的电流从b指向a，由于金属条ab相当于电源，则金属条ab中b端电势低，故B错误； C．金属条ab在匀强磁场中运动时充当电源，其余为外电路，且并联，其等效电路如图所示 设电路的总电阻为，根据电路图可知 故C错误； D．当金属条ab在磁场中运动时，产生的感应电动势为 此时通过ab的电流为 所以金属条ab所受安培力大小为 故D正确。 故选D。 8. 如图所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，不计电阻的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨垂直。时，棒在重物的牵引下开始向右运动，时，重物落地且不反弹，则棒的速度大小v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量大小I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】设重物质量m0，导体棒质量m，则在任意时刻，对导体棒和重物的整体，根据牛顿第二定律有  m0g-BIL=(m+m0)a 在极短一段时间Δt内，导体棒中的感应电流 Δq=CΔU 在Δt时间内，有 ΔU=ΔE=BLΔv 联立上式可得 则在重物落地之前导体棒一直做匀加速运动，重物落地后，因导体棒两端的电压等于电容器两板间的电压，则导体棒将匀速运动； A．由以上分析可知，导体棒先做匀加速运动，后做匀速运动，选项A正确； B．电容器所带的电荷量，开始时 随时间逐渐增加，当重物落地后导体棒匀速运动时，电容器两板间电压保持不变，选项B错误； C．棒中安培力的冲量大小 则在重物落地之前，棒中安培力的冲量随时间均匀增加，选项C错误； D．安培力的功 则在重物落地之前W-t图像为抛物线，重物落地后安培力为零，则安培力的功为零，选项D错误。 故选A。 二、多选题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，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. 轧钢厂热轧机上的射线测厚仪的示意图如图所示，该仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知车间采用放射性同位素作为放射源，通过衰变获得射线，半衰期为74天，适合透照厚度为的钢板，下列说法正确的是（　　） A. 射线是一种能量很高、波长很短的电磁波 B. 若钢板厚度标准为50mm，则探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度小于50mm C. 若有120个放射性同位素原子，则经过148天后一定还剩30个没有衰变 D. 若衰变产生的新核用X表示，则的衰变方程为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．射线的频率很大，穿透本领很强，是一种能量很高、波长很短的电磁波，故A正确； B．射线的频率很大，穿透本领很强，若钢板厚度标准为50mm，则探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度大于50mm，故B错误； C．半衰期是一个统计规律，只针对大量的原子成立，对少数的原子不成立，可知，若有120个放射性同位素原子，则经过148天后，不能够确定还剩多少个没有衰变，故C错误； D．衰变释放出电子，根据质量数与电荷数守恒有 192-0=192，77+1=78, 可知，若衰变产生的新核用X表示，则的衰变方程为 故D正确。 故选AD。 10. 一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程，该循环过程如图所示，下列说法正确的是（　　） A. A→B过程中，单位时间撞击器壁单位面积的分子数变多 B. B→C过程中，气体向外界放热 C. C→A过程中，气体分子的平均动能不变 D. 气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A的整个过程中，气体对外界做功之和为零 【答案】BC 【解析】 【详解】A．A→B过程是等压变化，根据理想气体状态方程可知，过程中气体温度升高，体积增大，单位时间撞击器壁单位面积的分子数变小，故A错误； B．B→C过程是等容变化，体积不变，温度降低，内能减小，根据热力学第一定律 可知气体向外界放热，故B正确； C．C→A过程中，气体温度不变，所以气体分子的平均动能不变，故C正确； D．A→B过程，气体对外做功，做功量为AB线段下方与横轴围成的面积；B→C过程是等容变化，气体不做功；C→D→A过程，气体做负功，做功量为曲线C→D→A下方与横轴围成的面积。所以气体状态变化的全过程中，气体对外做的功等于两个面积之差，即等于气体变化过程图像围成的面积，故D错误。 故选BC。 11. 如图甲，“战绳”训练是近年一种流行的健身项目。“战绳”可简化为图乙所示的弹性轻绳，绳上有很多标记数字且处于平衡位置的质点，相邻两个标记质点间距离为l，健身者沿竖直方向向上抖动质点1，并开始计时，t时刻第5个质点开始振动，此时质点2第一次到达波峰，各质点偏离平衡位置的最大距离为A，形成的绳波可看作简谐波，下列说法正确的是（　　） A. 传播速度为 B. 波源的振动频率 C. 2t时刻，质点3处于平衡位置且向上运动 D. 2t时刻，质点6偏离平衡位置的位移为A 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据题意t时刻第5个质点开始振动，故波的传播速度为 故A正确； B．根据题意可知，“战绳”在t时刻的的波动图像为 由图可知波长为 且 则该波的周期为 所以波源的振动频率为 故B错误； CD．因为 故时刻波传播到位置处，故根据波的平移原理画出时刻的波形图为 故此时质点3处于平衡位置且向下运动，质点6偏离平衡位置的位移为A，故C错误，D正确。 故选AD。 12. 如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场I和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为B1、B2，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为8d。现将一质量为m，阻值为2R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度v1、v2匀速穿过磁场I和Ⅱ。导体棒穿过磁场I和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为q1、q2，定值电阻R上产生的热量分别为、。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（　　） A. B. C. D. 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．当导体棒在导轨上无磁场区域运动过程，根据牛顿第二定律 解得 导体棒从静止运动到磁场I上边界过程，根据 解得 导体棒运动到磁场I上边界时的速度为 同理导体棒从静止运动到磁场Ⅱ上边界过程根据 解得 解得 故A错误； B．受到的安培力为 导体种通过两匀强磁场时做匀速直线运动有 两式联立解得磁感应强度 则 故B正确； C．通过导体棒电荷量为 两磁场宽度相等，导体棒长度不变，两磁场的磁感应强度大小之比 则导体棒在穿过匀强磁场I和Ⅱ过程中通过导体棒横截面的电荷量 故C正确； D．根据电阻串联时热量的比例关系，导体棒匀速通过匀强磁场I过程中，结合能量守恒定律有 解得 导体棒匀速通过匀强磁场Ⅱ过程中，根据能量守恒定律有 解得 则 故D正确。 故选BCD。 二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。 13. 北京和重庆的两位同学用如图甲所示的装置进行“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。 （1）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，在实验过程中以下操作正确的是（　　） A. 测量摆长时，用刻度尺量出悬点到摆球间的细线长度作为摆长 B. 摆长一定的情况下，摆角应略大于10°，以便于观察 C. 单摆摆动稳定后，在摆球经过最低点时开始计时 D. 用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 （2）两位同学各自完成了单摆周期T与摆长的数据测量，并将两地的实验数据在同一张坐标纸上绘制成图像，如图乙所示。其中，用重庆的同学所测实验数据绘制的图像是图线________（选填“A”或“B”）。 （3）重庆的同学还绘制了不同摆长的单摆的振动图像，如图丙所示。由图可知两单摆摆长之比为________。 【答案】（1）C （2）A （3） 【解析】 【小问1详解】 A．测量摆长时，用刻度尺量出悬点到摆球间的细线长度与小球半径之和作为摆长，故A错误； B．摆长一定的情况下，为了保证小球做简谐运动，摆角应小于5°，故B错误； C．单摆摆动稳定后，了减小误差，在摆球经过最低点时开始计时，故C正确； D．为减小误差，应测量多次全振动的总时间然后除以全振动次数，得到单摆的周期，故D错误。 故选C 【小问2详解】 根据单摆周期公式 可得 可知图像的斜率为 则图像的斜率越大，重力加速度越小，由于重庆的重力加速度小于北京的重力加速度，因此重庆的同学所测实验数据绘制的图像的斜率较大，对应的图线是A。 【小问3详解】 由图丙可知 根据 则 14. 如图甲所示为某同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。 （1）M、N、P三个光学元件依次为（　　） A. 滤光片、单缝片、双缝片 B. 滤光片、双缝片、单缝片 C 偏振片、单缝片、双缝片 D. 双缝片、偏振片、单缝片 （2）图甲中L1=10.0cm，L2=60.0cm，说明书显示双缝间距有两种规格，分别是d1=0.080mm和d2=0.100mm，该同学并不知道使用的是哪种规格的双缝片，请帮忙完成以下测量和计算：调整装置使叉丝竖线与条纹平行后，叉丝中心线对准某条亮纹中心（记为第0条）时读数如图乙所示，其读数为_______mm；旋转测量头旋钮，第4条亮纹中心与叉丝中心线对准时读数如图丙所示，则被测光的波长约为_________nm（结果保留3位有效数字）。 【答案】（1）A （2） ①. 7.40 ②. 730 【解析】 【小问1详解】 用双缝干涉测量光的波长，实验仪器从左到右是光源、凸透镜、滤光片、单缝、双缝、光屏。 故选A。 【小问2详解】 [1]由图乙可知，游标卡尺的精确度为0.05mm，读数为 7mm+mm=7.40mm； [2]图丙的读数为 29mm+mm=29.30mm 则条纹间距为 mm=5.475mm 分别代入d1和d2的数值，可得 nm，nm 可见光的波长范围大于400nm小于760nm。所以本实验双缝间距采用的是d1=0.080mm，可知 nm 四、计算题：本题共4小题，共40分。在答题卡上作答，要有必要的文字说明和步骤。 15. 如图所示，两条相距L=1m的足够长平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值R=9Ω的电阻。一质量m=0.1kg、阻值r=1Ω的金属杆AB固定在水平导轨上，与导轨垂直并保持良好接触。其左侧轨道正上方有一磁悬浮小车，在其正下方两轨道之间产生一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T，磁场区域的宽度为d=0.2m，其他区域磁场不计。磁悬浮小车以速度v=5m/s沿轨道水平向右匀速运动，不计一切摩擦和导轨电阻。求： （1）磁悬浮小车右边界刚越过AB杆正上方时，AB杆两端点间的电压； （2）磁悬浮小车越过AB杆过程中，电阻R产生的热量。 【答案】（1）4.5V；（2）0.09J 【解析】 【详解】（1）小车右边界刚越过AB杆正上方时，AB中产生的感应电动势为 V AB杆两端点间的电压为 =4.5V （2）根据欧姆定律有 A 小车运动的时间为 电阻R产生的热量为 J 16. 如图所示，某透明柱体的横截面是半径为R的半圆，圆心为O，AB为水平直径。现有一单色细光束从C点垂直AB界面射入，光束恰好在圆弧界面发生全反射，O、C间的距离为，光在真空中传播的速度为c。求： （1）该透明柱体的折射率； （2）光在透明柱体中的传播时间。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）根据题意画出光路图如图所示 根据几何关系可得全反射临界角满足 又 可得该透明柱体的折射率为 （2）光线在柱体内的传播速度为 光程为 传播时间为 17. 已知某汽车轮胎气压的正常范围为230～250kPa，最大限压为300kPa。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积为V0。 （1）司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎气压只有180kPa。现用车载充气泵对其充气，每分钟充入压强为100kPa的气体体积ΔV=0.3V0，若将其胎压恢复至240kPa，则需充气多长时间？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化） （2）若地下停车场的温度为23℃，此时车胎胎压为240kPa，现将车移至地面停车场（地表温度为63℃），经较长时间停放后，是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化） 【答案】（1）2min；（2）没有 【解析】 【详解】（1）以充气后胎内气体为研究对象，设充气分钟，由玻意耳定律得： 其中 ，，， 解得 （2）以充气后车胎内所有气体为研究对象，则 ， 设充分热交换后轮胎内气体压强为，温度 初态和末态体积相同，由查理定律得 解得 该胎压没超过限压，所以没有爆胎危险。 18. 如图所示，水平面内足够长的两平行光滑金属直导轨，左侧与R0=1Ω的定值电阻相连接，右端与两半径r=0.45m的竖直面内光滑圆弧轨道在PQ处平滑连接，PQ与直导轨垂直，轨道仅在PQ左侧空间存在竖直向上，大小为B=1T的匀强磁场。将质量为m1=0.2kg、电阻为R1=2Ω的金属棒M静置在水平直导轨上，图中棒长和导轨间距均为L=1m，M距R0足够远，金属导轨电阻不计。开始时，用一恒为2N的拉力F作用于M，使M向右加速运动直至运动稳定，当M运动到GH处时撤去外力，随后择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为m2=0.1kg的绝缘棒N，当M速度变为3m/s时恰好与N在PQ处发生第1次弹性碰撞。随后N反向冲上圆弧轨道。已知之后N与M每次碰撞前M均已静止，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，M、N始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g=10m/s2。求： （1）金属棒M稳定运动时的速度； （2）GH与PQ之间的距离d； （3）自金属棒M发生第1次碰撞后到最终静止，金属棒M的总位移。 【答案】（1），方向水平向右；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）金属棒M稳定运动时回路中电流恒定，金属棒做匀速运动，得 联立解得金属棒M稳定运动时的速度为 方向水平向右； （2）根据题意当M速度变为时恰好与N在PQ处发生碰撞，对金属棒M从GH到PQ之间应用动量定理 即 又由 联立求得 （3）绝缘棒N滑到圆周最低点时，由动能定理可得 求得 金属棒M，绝缘棒N弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒 求得 因为对绝缘棒N分析可知绝缘棒将滑过圆弧轨道的最高点后继续向上运动然后再返回圆弧轨道，再以的速度与金属棒相碰；发生第一次碰撞后，金属棒M向左位移为，根据动量定理可得 即 根据前面分析同理可知 联立求得 由题可知，绝缘棒N第二次与金属棒M碰前速度为，方向水平向左，碰后速度为，金属棒的速度为，由弹性碰撞可得 求得 金属棒M再次向左运动到静止的位移，同理得 求得 同理可知，金属棒M与绝缘棒N第三次碰撞后的瞬时速度 绝缘棒N第三次碰撞后的瞬时速度 金属棒M向左的位移 求得 同理可知，金属棒M与绝缘棒N第四次碰撞后的瞬时速度 金属棒M向左的位移 求得 以此类推，金属棒M与绝缘棒N第次碰撞后金属棒M向左的位移 发生第1次碰撞后到最终两棒都静止，金属棒M的总位移 当趋于无穷大时得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$