精品解析：四川省阆中东风中学校2023-2024学年高二下学期期末模拟考试物理试卷

东风中学校高2022级高二下期末 物理模拟考试 一、单选题（1-8为单选，每题4分；9-11为多选，每题5分，选对但不选全得3分） 1. 金属原子由带正电的原子核和核外带负电电子组成，金属导线中通有水平向右的电流I，在导线的下方某处水平向右射入电子A，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电子A在金属原子核作用下向上偏转 B. 电子A在金属原子核外电子的作用下向下偏转 C. 电子A在洛伦兹力的作用下向上偏转 D. 电子A在洛伦兹力的作用下向下偏转 2. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中，已知ab边长为，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。下列说法正确的是（　　） A. 该导线受到安培力大小为BIl，方向垂直于纸面向里 B. 该导线受到的安培力大小为2BIl，方向垂直于纸面向里 C. 该导线受到安培力大小为3BIl，方向于垂直于ab边 D. 该导线受到的安培力大小为，方向于垂直于ac连线 3. 如图所示，一理想变压器ab端接电压恒定交流电源，原线圈匝数为90匝，已知，，当开关S断开时的功率为，当S闭合时的功率为，且，则副线圈匝数为（ ） A. 30 B. 45 C. 60 D. 180 4. 如图所示，甲分子固定在体系原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，下列说法正确的（ ） A. 乙分子在P点(x=x2)时加速度最大 B. 乙分子在P点(x=x2)时动能最大 C. 乙分子在Q点(x=x1)时处于平衡状态 D. 乙分子在Q点(x=x1)时分子势能最小 5. 图（a）为某研究小组的自制交流发电机结构简图。某次实验中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，利用示波器测出其产生的正弦交流电电压u随时间t变化关系如图（b）所示，线圈及导线电阻不计，若想用此发电机产生“220V、50Hz”的交流电，下列操作正确的是（　　） A. 仅调节线圈的匝数为原来2倍 B. 仅调节线圈的面积为原来倍 C. 仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来倍 D. 仅调节线圈匀速转动的转速为原来2倍 6. 如图所示，在半径为R、圆心为O的半圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，带电荷量为、质量为m的粒子（不计所受重力）从O点沿纸面各个方向射入匀强磁场后，均从OC段射出磁场，下列说法正确的是（　　） A. 粒子射入磁场时的最大速度为 B. 粒子射入磁场时的最大速度为 C. 粒子在磁场中运动的最长时间为 D. 粒子在磁场中运动的最长时间为 7. 风力发电为2022年卡塔尔世界杯供应绿色电能，其模型如图所示。风轮机叶片转速为n，并形成半径为r的圆面，通过转速比为的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，为交流电压表，忽略线圈电阻，则（　　） A. 线圈位于图示位置时，交流电压表的示数为零 B. 从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为 C. 变压器原、副线圈的匝数比为 D. 单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为 8. 如图1所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平桌面上，其左侧连接定值电阻R，整个导轨处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，导轨电阻不计。一质量且电阻不计的细直金属杆ab置于导轨上，与导轨垂直并接触良好。时刻，杆ab在水平向右的拉力F作用下，由静止开始做匀加速直线运动，力F随时间t变化的图像如图2所示，时刻撤去力F。整个运动过程中，杆ab的位移大小为（　　） A. 8m B. 10m C. 12m D. 14m 9. 一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是（　　） A. 气体经历过程1，外界对气体做功 B 气体经历过程1，内能增加 C. 气体经历过程2，先放热后吸热 D. 气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的一定相同 10. 如图，，AC、BC为一足够大的匀强磁场区域的边界（边界无磁场），内部磁感应强度方向垂直纸面向外。带等量异种电荷的粒子a、b先后以相同的速度，从BC边上的某点D垂直BC边射入磁场，两粒子恰好均从AC边射出。忽略粒子重力及粒子间相互作用力，下列说法正确的是（　　） A. a粒子带负电 B. a、b两粒子运动轨迹半径之比为3：1 C. a、b两粒子质量之比为1：3 D. a、b两粒子在磁场中运动的时间之比为1：2 11. 如图，导体框ABCD由竖直导轨AB、CD与5根长度均为的水平导体棒固定连接而成，导体棒间距均为；导体框下方处存在着宽度也为的匀强磁场，磁感应强度大小为2T，方向垂直于导体框所在的竖直平面向外；每根导体棒的电阻均为4Ω，轨道AB、CD的电阻不计。静止释放导体框后，BC恰能匀速进入匀强磁场区域，运动过程中BC始终与磁场边界平行，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 导体框穿过磁场的过程中，BC棒中电流始终沿C到B方向 B. 导体框质量为0.32kg C. 导体框穿过磁场的过程中，通过AD棒的电荷量为0.48C D. 导体框穿过磁场的过程中，AD棒产生的焦耳热为0.96J 三、实验题（12题每空1分，13题每空2分） 12. 在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组图线。 （1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的_________不发生变化，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可作_________图线（选填：“”、“”）。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是_________。 A. 某组实验中活塞移动太快 B. 两组封闭气体的质量不同 C. 某组器材气密性不佳 （3）某小组进行实验时缓慢推活塞压缩气体得到了数据图像，验证了玻意耳定律。在这个过程中，理想气体_________（选填“吸热”、“放热”或“无热交换”）。 13. 某学习小组测量电源的电动势和内阻，并测量某样品管中污水（含有大量正、负离子）的电导率σ（电导率σ为电阻率ρ的倒数）。该样品管由绝缘材料制成，粗细均匀且左右两端封闭，在左右两个内侧面上固定有正对的导线连接，左右两侧面厚度不计，如图1所示。 （1）测得该样品管的长度为L，用20分度的游标卡尺测量该样品管的内径D，示数如图2所示，则D=________cm。 （2）用图3所示电路（电流表为理想电表），测量电源的电动势和内阻，并测量该样品管中污水的电阻Rx。 ①闭合开关S2和S1，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表示数I，并绘制图像，得到图线Ⅰ，如图4所示。 ②断开开关S2，闭合开关S1，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表示数I，并绘制图像，得到图线Ⅱ，如图4所示。 ③由图像可得，该电源的电动势E=________，内阻r=________；该样品管中污水的电阻Rx=________。（用a、b、c、d表示） （3）该样品管中污水的电导率σ=________（用L、D、a、b、c、d表示）。 四、解答题（14题10分，15题12分，16题16分） 14. 一横截面积为S的圆柱形汽缸水平固定，开口向右，底部导热，其他部分绝热。汽缸内的两绝热隔板a、b将汽缸分成Ⅰ、Ⅱ两室，隔板可在汽缸内无摩擦地移动。b的右侧与水平弹簧相连，初始时弹簧处于原长，两室内均封闭有体积为、温度为的理想气体。现用电热丝对Ⅱ室缓慢加热一段时间达到稳定状态时，a、b隔板移动的距离均为。已知大气压强为，环境的热力学温度恒为，求： （1）加热后Ⅱ室气体的压强p、热力学温度T； （2）弹簧的劲度系数k。 15. 如图甲所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10－5C的小球，小球的直径比管的内径略小，在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1=15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场。现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图乙所示，g取10m/s2，不计空气阻力，求： （1）小球刚进入磁场B1时的加速度大小a； （2）绝缘管的长度L； （3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离Δx。 16. 如图所示，间距为L的平行金属轨道MN、PQ均固定在竖直平面内，两轨道均由水平光滑直轨道和半径为r的四分之一光滑圆弧轨道组成，圆弧轨道的最低点切线水平，水平轨道有一部分处在竖直向上的匀强磁场中，磁场的边界垂直于轨道，磁场边界间距也为L，轨道N、Q端接有阻值为R的定值电阻，磁场右侧轨道上固定有弹性立柱，两立柱连线与轨道垂直，一个质量为m的金属棒从轨道的M、P端由静止释放，金属棒穿过磁场后，与金属立柱碰撞无能量损失，此后，金属棒刚好能再次穿过磁场，金属棒和轨道电阻均不计，重力加速度为g，求 (1)金属棒到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小； (2)金属棒第一次穿过磁场的过程中，通过电阻R的电量的大小； (3)金属棒第一次穿过磁场的过程中，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 $$ 东风中学校高2022级高二下期末 物理模拟考试 一、单选题（1-8为单选，每题4分；9-11为多选，每题5分，选对但不选全得3分） 1. 金属原子由带正电的原子核和核外带负电电子组成，金属导线中通有水平向右的电流I，在导线的下方某处水平向右射入电子A，如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 电子A在金属原子核的作用下向上偏转 B. 电子A在金属原子核外电子的作用下向下偏转 C. 电子A在洛伦兹力的作用下向上偏转 D. 电子A在洛伦兹力的作用下向下偏转 【答案】D 【解析】 【详解】由安培定则可知，在电子处电流磁场方向垂直于纸面向里；电子由左向右运动，由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力竖直向下，则电子束向下偏转。 故选D。 2. 如图所示，匀强磁场的磁感应强度为B。L形导线通以恒定电流I，放置在磁场中，已知ab边长为，与磁场方向垂直，bc边长为l，与磁场方向平行。下列说法正确的是（　　） A. 该导线受到的安培力大小为BIl，方向垂直于纸面向里 B. 该导线受到的安培力大小为2BIl，方向垂直于纸面向里 C. 该导线受到安培力大小为3BIl，方向于垂直于ab边 D. 该导线受到的安培力大小为，方向于垂直于ac连线 【答案】B 【解析】 【详解】该通电导线的有效长度为ab，该导线受到的安培力大小为 根据左手定则知安培力的方向垂直于纸面向里。 故选B。 3. 如图所示，一理想变压器ab端接电压恒定交流电源，原线圈匝数为90匝，已知，，当开关S断开时的功率为，当S闭合时的功率为，且，则副线圈匝数为（ ） A. 30 B. 45 C. 60 D. 180 【答案】B 【解析】 【详解】设ab端输出电压为，将变压器和副线圈负载看成一个等效电阻，当开关S断开时，等效电阻为 此时通过的电流为 此时的功率为 当S闭合时，等效电阻为 此时通过的电流为 此时的功率为 由题意可知 联立可得 解得副线圈匝数为 故选B。 4. 如图所示，甲分子固定在体系原点O，只在两分子间的作用力作用下，乙分子沿x轴方向运动，两分子间的分子势能Ep与两分子间距离x的变化关系如图所示，下列说法正确的（ ） A. 乙分子在P点(x=x2)时加速度最大 B. 乙分子P点(x=x2)时动能最大 C. 乙分子在Q点(x=x1)时处于平衡状态 D. 乙分子在Q点(x=x1)时分子势能最小 【答案】B 【解析】 【详解】乙分子在P点(x=x2)时分子势能最小，此时分子力为零，则加速度为零，处于平衡状态，此时速度最大，动能最大，选项ACD错误，B正确。 故选B。 5. 图（a）为某研究小组的自制交流发电机结构简图。某次实验中线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，利用示波器测出其产生的正弦交流电电压u随时间t变化关系如图（b）所示，线圈及导线电阻不计，若想用此发电机产生“220V、50Hz”的交流电，下列操作正确的是（　　） A. 仅调节线圈的匝数为原来2倍 B. 仅调节线圈的面积为原来倍 C. 仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来倍 D. 仅调节线圈匀速转动的转速为原来2倍 【答案】A 【解析】 【详解】D．根据图像得 根据 解得 仅调节线圈匀速转动的转速为原来2倍，频率变为100 Hz，D错误； A．根据图像得 根据 仅调节线圈的匝数为原来2倍，U变为220V，A正确； B．根据 ，仅调节线圈的面积为原来倍 B错误； C．根据 ，仅调节匀强磁场的磁感应强度为原来倍 C错误。 故选A。 6. 如图所示，在半径为R、圆心为O的半圆形区域内存在垂直纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场，带电荷量为、质量为m的粒子（不计所受重力）从O点沿纸面各个方向射入匀强磁场后，均从OC段射出磁场，下列说法正确的是（　　） A. 粒子射入磁场时的最大速度为 B. 粒子射入磁场时的最大速度为 C. 粒子在磁场中运动的最长时间为 D. 粒子在磁场中运动的最长时间为 【答案】B 【解析】 【详解】如图所示 当离子轨迹与半圆形边界相切时，离子轨迹半径最大，则有 由洛伦兹力提供向心力可得 可得粒子射入磁场时的最大速度为 粒子在磁场中运动的最长时间为 故选B。 7. 风力发电为2022年卡塔尔世界杯供应绿色电能，其模型如图所示。风轮机叶片转速为n，并形成半径为r的圆面，通过转速比为的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动，产生的交变电流经过理想变压器升压后，输出电压为U。已知空气密度为ρ，风速为v，匀强磁场的磁感应强度为B，为交流电压表，忽略线圈电阻，则（　　） A. 线圈位于图示位置时，交流电压表的示数为零 B. 从图示位置开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为 C. 变压器原、副线圈的匝数比为 D. 单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为 【答案】B 【解析】 【详解】A．交流电压表的示数应始终为交变电流的有效值，故A错误； B．由题意可得发电机线圈的转速为nk，则发电机输出的交变电流的频率为 对该线框发电产生的交变电流应有 故B正确； C．线圈中产生的感应电动势有效值为 根据变压器原副线圈匝数关系得原副线圈匝数比为 故C错误； D．单位时间（）内冲击风轮机叶片气流的体积 气体质量 动能 故D错误。 故选B。 8. 如图1所示，两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平桌面上，其左侧连接定值电阻R，整个导轨处于垂直导轨平面向下的匀强磁场中，导轨电阻不计。一质量且电阻不计的细直金属杆ab置于导轨上，与导轨垂直并接触良好。时刻，杆ab在水平向右的拉力F作用下，由静止开始做匀加速直线运动，力F随时间t变化的图像如图2所示，时刻撤去力F。整个运动过程中，杆ab的位移大小为（　　） A. 8m B. 10m C. 12m D. 14m 【答案】C 【解析】 【详解】t=0到t=2s时间段内，杆ab做匀加速直线运动，有 其中 可得 结合F-t图像知 ma=2 故 斜率 撤去力F时，杆ab的速度 杆ab的位移 撤去力F后，对杆ab由动量定理有 联立解得 故总位移 故选C。 9. 一定量的理想气体从状态M可以经历过程1或者过程2到达状态N，其p-V图像如图所示。在过程1中，气体始终与外界无热量交换；在过程2中，气体先经历等容变化再经历等压变化。对于这两个过程，下列说法正确的是（　　） A. 气体经历过程1，外界对气体做功 B. 气体经历过程1，内能增加 C. 气体经历过程2，先放热后吸热 D. 气体经历过程1的内能改变量与经历过程2的一定相同 【答案】CD 【解析】 【详解】AB．由图可知气体经历过程1，压强减小，体积变大，气体膨胀对外界做功，而气体始终与外界无热量交换，根据热力学第一定律可得内能减小，故AB错误； C．气体在过程2中，根据理想气体状态方程可知刚开始时，体积不变，压强减小，则温度降低，对外放热；然后压强不变，体积变大，则温度升高，此过程体积变大对外做功，而温度升高内能增加，根据热力学第一定律可知气体要从外界吸热。即气体经历过程2，先放热后吸热，故C正确； D．无论是经过1过程还是2过程，初、末状态相同，故内能改变量相同，故D正确。 故选CD。 10. 如图，，AC、BC为一足够大的匀强磁场区域的边界（边界无磁场），内部磁感应强度方向垂直纸面向外。带等量异种电荷的粒子a、b先后以相同的速度，从BC边上的某点D垂直BC边射入磁场，两粒子恰好均从AC边射出。忽略粒子重力及粒子间相互作用力，下列说法正确的是（　　） A. a粒子带负电 B. a、b两粒子运动轨迹半径之比为3：1 C. a、b两粒子质量之比为1：3 D. a、b两粒子在磁场中运动的时间之比为1：2 【答案】AB 【解析】 【详解】A．a粒子受洛伦兹力向左，根据左手定则可分析a粒子带负电，故A正确； B．根据题意作出粒子的运动轨迹如图： 根据几何关系可知为等边三角形，且 又因为 而 可解得 a、b两粒子运动轨迹半径之比为3：1，故B正确； C．根据洛伦兹力提供向心力有 解得a、b两粒子质量之比为3：1，故C错误； D．由图可知a、b两粒子在磁场中运动的圆心角为60°、120°，根据 可知a、b两粒子在磁场中运动的时间之比为3：2，故D错误； 故选AB。 11. 如图，导体框ABCD由竖直导轨AB、CD与5根长度均为的水平导体棒固定连接而成，导体棒间距均为；导体框下方处存在着宽度也为的匀强磁场，磁感应强度大小为2T，方向垂直于导体框所在的竖直平面向外；每根导体棒的电阻均为4Ω，轨道AB、CD的电阻不计。静止释放导体框后，BC恰能匀速进入匀强磁场区域，运动过程中BC始终与磁场边界平行，重力加速度。下列说法正确的是（　　） A. 导体框穿过磁场的过程中，BC棒中电流始终沿C到B方向 B. 导体框质量为0.32kg C. 导体框穿过磁场的过程中，通过AD棒的电荷量为0.48C D. 导体框穿过磁场的过程中，AD棒产生的焦耳热为0.96J 【答案】BD 【解析】 【详解】A．导体框穿过磁场的过程中，当BC棒在磁场中切割磁感线时，根据右手定则可知，BC棒中电流沿C到B方向；当BC棒离开磁场，上方任意一边在磁场中切割磁感线时，根据右手定则可知，BC棒中电流沿B到C方向；故A错误； B．设BC棒刚进入磁场速度为，则有 解得 BC棒进入磁场产生的电动势为 整个导体框除了其中一边切割磁感线（相当于电源），其余四边为并联关系，则电路总电阻为 电路总电流为 BC棒恰能匀速进入匀强磁场区域，根据受力平衡可得 解得导体框质量为 故B正确； C．由题意可知，当其中一边刚离开磁场时，同时上方的一边刚好进入磁场，则导体框穿过磁场的过程中，导体框一直做匀速直线运动，从BC棒刚进入磁场到AD棒刚要进入磁场过程，所用时间为 通过AD棒的电流为 从AD棒进入磁场到离开磁场所用时间为 通过AD棒的电流为 则导体框穿过磁场的过程中，通过AD棒的电荷量为 故C错误； D．导体框穿过磁场的过程中，AD棒产生的焦耳热为 故D正确。 故选BD。 三、实验题（12题每空1分，13题每空2分） 12. 在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，某组同学先后两次使用如图（a）所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积V和压强p的测量值，并通过计算机拟合得到如图（b）所示两组图线。 （1）实验过程中应避免手握注射器含空气柱的部分，这是为了控制气体的_________不发生变化，为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可作_________图线（选填：“”、“”）。对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条_________，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 （2）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①、②两组数据差异的原因可能是_________。 A. 某组实验中活塞移动太快 B. 两组封闭气体的质量不同 C. 某组器材的气密性不佳 （3）某小组进行实验时缓慢推活塞压缩气体得到了数据图像，验证了玻意耳定律。在这个过程中，理想气体_________（选填“吸热”、“放热”或“无热交换”）。 【答案】（1） ①. 温度 ②. ③. 过原点的倾斜直线 （2）B （3）放热 【解析】 【小问1详解】 [1]实验过程中应避免手握注射器含空气柱部分，这是为了控制气体的温度不发生变化； [2]根据玻意耳定律可得 可得 为检验气体的压强p与体积V是否成反比例关系，可作图线； [3]对图像进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 【小问2详解】 AC．若某组实验中活塞移动太快，会使注射器内封闭气体的温度不断变化，此时不可能得到反比例关系图线；同理，某组器材的气密性不佳在实验中会漏气，气体质量会持续变化，此时图线也不可能符合反比例关系，故AC错误； B．根据 若两组封闭气体的质量不同，则两组封闭气体的摩尔数不同，两组注射器内气体的p与V的乘积不相等，可知对于同一V值所对应的p值不同，故B正确。 故选B。 【小问3详解】 缓慢推活塞压缩气体，气体体积减小，外界对气体做功，而温度保持不变则气体内能不变，根据热力学第一定律可知，在这个过程中，理想气体放热。 13. 某学习小组测量电源的电动势和内阻，并测量某样品管中污水（含有大量正、负离子）的电导率σ（电导率σ为电阻率ρ的倒数）。该样品管由绝缘材料制成，粗细均匀且左右两端封闭，在左右两个内侧面上固定有正对的导线连接，左右两侧面厚度不计，如图1所示。 （1）测得该样品管的长度为L，用20分度的游标卡尺测量该样品管的内径D，示数如图2所示，则D=________cm。 （2）用图3所示电路（电流表为理想电表），测量电源的电动势和内阻，并测量该样品管中污水的电阻Rx。 ①闭合开关S2和S1，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表示数I，并绘制图像，得到图线Ⅰ，如图4所示。 ②断开开关S2，闭合开关S1，调节电阻箱的阻值，记下电阻箱接入电路的阻值R与相应的电流表示数I，并绘制图像，得到图线Ⅱ，如图4所示。 ③由图像可得，该电源的电动势E=________，内阻r=________；该样品管中污水的电阻Rx=________。（用a、b、c、d表示） （3）该样品管中污水的电导率σ=________（用L、D、a、b、c、d表示）。 【答案】（1）3.035 （2） ①. ②. ③. （3） 【解析】 【小问1详解】 游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和，所以 【小问2详解】 [1][2][3]当闭合开关S2和S1，根据闭合电路欧姆定律可得 所以 断开开关S2，闭合开关S1，有 所以 结合图像可得 所以 ，， 【小问3详解】 根据电阻定律有 联立可得 四、解答题（14题10分，15题12分，16题16分） 14. 一横截面积为S的圆柱形汽缸水平固定，开口向右，底部导热，其他部分绝热。汽缸内的两绝热隔板a、b将汽缸分成Ⅰ、Ⅱ两室，隔板可在汽缸内无摩擦地移动。b的右侧与水平弹簧相连，初始时弹簧处于原长，两室内均封闭有体积为、温度为的理想气体。现用电热丝对Ⅱ室缓慢加热一段时间达到稳定状态时，a、b隔板移动的距离均为。已知大气压强为，环境的热力学温度恒为，求： （1）加热后Ⅱ室气体的压强p、热力学温度T； （2）弹簧的劲度系数k。 【答案】（1）4T0；（2） 【解析】 【详解】（1）Ⅰ、Ⅱ室气体压强相等，Ⅰ室发生的等温变化，则 解得 p=2p0 对Ⅱ室气体，由于 V=2V0 根据 解得 T=4T0 （2）对活塞b进行受力分析可知 解得 15. 如图甲所示，水平地面上有一辆固定有竖直光滑绝缘管的小车，管的底部有一质量m=0.2g、电荷量q=8×10－5C的小球，小球的直径比管的内径略小，在管口所在水平面MN的下方存在着垂直纸面向里、磁感应强度B1=15T的匀强磁场，MN面的上方还存在着竖直向上、场强E=25V/m的匀强电场和垂直纸面向外、磁感应强度B2=5T的匀强磁场。现让小车始终保持v=2m/s的速度匀速向右运动，以带电小球刚经过场的边界PQ为计时的起点，测得小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的关系如图乙所示，g取10m/s2，不计空气阻力，求： （1）小球刚进入磁场B1时的加速度大小a； （2）绝缘管的长度L； （3）小球离开管后再次经过水平面MN时距管口的距离Δx。 【答案】（1）；（2）1m；（3） 【解析】 【详解】（1）以小球为研究对象，竖直方向小球受重力和恒定的洛伦兹力f1，故小球在管中竖直方向做匀加速直线运动，加速度设为a，由牛顿第二定律 且 解得 （2）由小球对管侧壁的弹力FN随高度h变化的图象知，在小球运动到管口时，FN=2.4×10－3N，设v1为小球竖直分速度及由v1使小球受到的洛伦兹力，则 由水平方向平衡知 即 解得 由竖着方向小球做匀加速直线运动 解得 （3）小球离开管口进入复合场，如图 其中 qE=2×10－3N，mg=2×10－3N 故电场力与重力平衡，小球复合场中做匀速圆周运动，合速度 与MN成45°角，轨道半径为R，此时洛伦兹力充当向心力 小球离开管口开始计时，到再次经过，MN所通过的水平距离由几何关系得 对应时间 小车运动距离为 故 16. 如图所示，间距为L平行金属轨道MN、PQ均固定在竖直平面内，两轨道均由水平光滑直轨道和半径为r的四分之一光滑圆弧轨道组成，圆弧轨道的最低点切线水平，水平轨道有一部分处在竖直向上的匀强磁场中，磁场的边界垂直于轨道，磁场边界间距也为L，轨道N、Q端接有阻值为R的定值电阻，磁场右侧轨道上固定有弹性立柱，两立柱连线与轨道垂直，一个质量为m的金属棒从轨道的M、P端由静止释放，金属棒穿过磁场后，与金属立柱碰撞无能量损失，此后，金属棒刚好能再次穿过磁场，金属棒和轨道电阻均不计，重力加速度为g，求 (1)金属棒到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小； (2)金属棒第一次穿过磁场的过程中，通过电阻R的电量的大小； (3)金属棒第一次穿过磁场的过程中，电阻R产生的焦耳热。 【答案】（1）；（2）；（3）。 【解析】 【详解】(1)由题意可知从导体棒释放到达最低点的过程中，有动能定理有： 在圆轨道最低点合力提供向心力有： 联立解得：；根据牛顿第三定律可知金属棒对轨道的压力大小为： (2)由题意可知金属棒穿过磁场后，与金属立柱碰撞无能量损失，且金属棒刚好能再次穿过磁场，即再次穿过磁场时速度恰好为0，设两次穿越磁场的时间为t，流过电荷量为q，此过程中根据： 可得： 对整个运动过程根据动量定理有： 联立两式结合(1)可解得： 金属棒第一次穿过磁场的过程中，通过电阻R的电量为： (3)设金属棒第一次穿出磁场时速度为v1，则根据动量定理有： 所以金属棒第一次穿过磁场的过程中，根据能量守恒有： 联立两式结合(2)的结果可得： 答：(1)金属棒到达圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小为3mg； (2)金属棒第一次穿过磁场的过程中，通过电阻R的电量的大小； (3)金属棒第一次穿过磁场的过程中，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 $$