精品解析：山东省枣庄市滕州市第一中学2023-2024学年高二下学期期末物理模拟试题

滕州一中2023-2024学年度高二物理期末模拟试题 一、单选题 1. 核动力航母利用可控制核裂变释放的核获得动力，核反应方程为：。已知光在真空中速度为c，比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，反应过程中释放的核能为E。下列说法错误的是（ ） A. X为中子， B. 反应过程中质量亏损为 C. 三种比结合能的大小关系为 D. 此核裂变释放核能约为 【答案】C 【解析】 【详解】A．由核电荷数守恒知X的电荷数为0，故X为中子；由质量数守恒知 y=3 故A正确，不符合题意； B．由质能方程，结合释放的核能，那么核反应过程中的质量亏损 故B正确，不符合题意； C．根据比结合能的曲线图 可知三种比结合能的大小关系为 E2＞E3＞E1 故C错误，符合题意； D．依据一个原子核中每个粒子结合能的平均值为比结合能，因的比结合能为E1，的比结合能为E2，的比结合能为E3，那么核裂变释放核能约为 故D正确，不符合题意。 故选C。 2. 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。它有两种方法：一是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅；二是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频。下面四幅图中调频波是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．该波是信号波，故A错误； C．该波用来携带信号的高频电磁波，即载波，故C错误； B．波的振幅变了，而频率没有变，则该波是调幅波，故B错误； D．波的频率变了，而振幅没有变，则该波是调频波，故D正确。 故选D。 3. 如图所示，有一个20匝、电阻为R的矩形线圈，绕轴在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间关系为：。矩形线圈通过铜滑环与理想变压器原线圈的A、B两端相接，变压器的副线圈连接一个阻值为4R的电阻。变压器原、副线圈匝数比为1：2，原线圈中间位置接有接线柱P，则（　　） A. 副线圈两端电压为48V B. 穿过矩形线圈的最大磁通量为0.24Wb C. 开关K由A换接到P后副线圈输出功率变小 D. 副线圈回路中串接一个二极管后电流平均值变为原来的倍 【答案】C 【解析】 【详解】A．产生感应电动势有效值为 设原线圈电流为I1，则由理想变压器电流关系可得副线圈电流为0.5I1，则有 解得 则原副线圈电压分别为 故A错误； B．感应电动势最大值为 可得穿过矩形线圈的最大磁通量为 故B错误； C．将副线圈电阻等效到原线圈的阻值为 由 此时内阻和外阻相等，输出功率最大，所以开关K由A换接到P后 内阻大于外电阻，所以副线圈输出功率变小，故C正确； D．一个周期内线圈的磁通量变化量为0，则 所以原线圈电流平均值 副线圈回路中串接一个二极管后，由于单向导电性结合电路等效原理，只有半个周期有电流，后半个周期无电流，则原线圈电流平均值 根据 由于串联二极管前平均电流为0，可知串接一个二极管后副线圈的电流平均值不是倍，故D错误。 故选C。 4. 如图（a）所示，在水平面上固定两根电阻可忽略的足够长平行光滑直导轨，两导轨间距为L=1m，导轨左右两侧分别连接两个电阻R1、R2，且 两导轨间存在边长为L=1m的正方形磁场区域，磁场的左边界距R1足够远，磁感应强度随时间变化的规律（B-t图）如图（b）所示，垂直于导轨所在平面向下的方向为正方向，一根长为L=1m、质量为m=1kg、电阻阻值为R=1Ω的金属杆静止放置在导轨上，金属杆距离磁场右边界L=1m，t=0时刻，水平向左的恒力F作用在金属杆上，使金属杆沿导轨做匀加速直线运动，t0时刻，金属杆刚好进入磁场区域，然后金属杆匀速穿过磁场区域，金属杆与导轨垂直并接触良好，则下列说法正确的是（　　） A. t0=1s B. 0~t0时间内，流过金属杆的电流大小为I=0.5A C. 金属杆穿过磁场的过程中，电阻R1产生的焦耳热为Q=2J D. t0时刻之后的0.75s时间内，恒力F对金属杆做的功为W=40J 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题可知，t0时刻，金属杆刚好进入磁场区域，然后金属杆匀速穿过磁场区域，故 其中 ， 解得 A错误； B．由题可知，根据法拉第电磁感应定律可知 流过金属杆的电流大小为 B错误； C．由题可知 代入数据解得 金属杆穿过磁场的过程中，感应电动势为 流过的电流为 金属杆穿过磁场的过程中，电阻R1产生的焦耳热为 C正确； D．由题可知，t0时刻之后的0.75s时间内金属棒的位移为 恒力F对金属杆做的功为 D错误。 故选C。 5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（　　） A. A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加 B. C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C. A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量 D. A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功 【答案】C 【解析】 【详解】A. A→B等压升温过程，过程中气体分子的平均动能增加，单个气体分子撞击器壁的平均作用力增加，气体压强不变，所以单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少，故A错误； B. C→A等温压缩过程，过程中单位体积内分子数增加，气体分子的平均动能不变，单个气体分子撞击器壁的平均作用力不变，气体压强增加，所以单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加。故B错误； C. A与C的温度相同，内能相同，A→B等压升温过程，过程中气体膨胀，气体对外做功，同时气体温度升高，最终气体的内能增加，其吸收的热量等于内能增量与气体对外做功之和；B→C过程气体体积不变，不对外做功，温度降低内能减小，放出热量；因A→B过程中气体内能增加量等于B→C过程中内能减小量，所以A→B过程中气体从外界吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量。故C正确； D. A→B过程中气体压强不变，C→A过程中气体压强变大，其过程中气体压强始终小于A的气体压强，容器横截面积相同，由公式 即C→A过程中气体压力始终小于A→B过程中气体压力，过程气体体积变化相同，移动距离相同，由公式 所以A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，故D错误。 故选C。 6. 如图，绝热密闭容器中有一个气球，气球内、外为温度相同的同种理想气体。已知膨胀的气球内部压强总是大于外部压强，且随气球体积的增大而减小。现气球因某种原因缓慢漏气，与漏气前相比，（　　） A. 气球外部气体的压强保持不变 B. 气球外部气体分子平均动能增大 C. 气球内部所有气体分子的动能都增大 D. 气球内部气体的分子速率分布图峰值将向左移 【答案】B 【解析】 【详解】A．初始气球内压强大于外部压强、同温，气球漏气，气球外部气体密度增大，同时考虑到是绝热密闭容器，气球漏气时弹性势能转化为气体内能，容器内气体温度整体升高，所以气球外部气体压强增大，故A错误； B．气球漏气，体积减小，气球弹性势能减小，转化为容器系统的内能，容器内系统温度升高，所以气球外部气体的平均动能增大，故B正确； C．温度升高是气体平均分子动能增大，不一定所有的分子的动能都增大，故C错误； D．温度升高，分子平均速率增大，所以气体的分子速率分布图峰值将向右移，故D错误； 故选B。 7. 如图所示，LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（　　） A. 时，回路中电流变化最快 B. 时，灰尘的速度最大 C. 时，灰尘的加速度最大 D. 时，线圈中磁场能最大 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A. 开关S断开时，极板间带电灰尘处于静止状态，则有 式中m为灰尘质量，Q为电容器所带的电荷量，d为板间距离，由，得 s＝4π×10－5s 开关S闭合时t＝0，则当t=时，即时，电容器放电完毕，回路中电流最大，回路中电流变化最慢，故A错误； B. 当t=时，即时，电容器放电完毕，此时灰尘仅受重力；之后电容器反方向充电，带电灰尘受电场力方向向下，带电灰尘会继续加速，故B错误； C. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，电容器极板间场强方向跟t＝0时刻方向相反，则此时灰尘所受的合外力为 F合＝mg＋＝2mg 又因为F合＝ma，此时灰尘的加速度a＝2g，方向竖直向下；之后电容器再次反向充电，极板间场强方向又跟t＝0时刻方向相同，带电灰尘受电场力方向向上，所以2π×10－5s时，灰尘的加速度最大为2g，故C正确； D. 当t＝2π×10－5s时，即t＝时，振荡电路中电流为零，线圈中磁场能最小，故D错误。 故选C。 8. 测温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到电流随电压变化的图像如图乙所示，已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，电子的电量e=1.6×10-19C，光速c=3×108m/s，则下列说法中正确的是（　　） A. 将图甲的电源反接，一定不会产生电信号 B. 波长10μm的红外线在真空中的频率为3×1013Hz C. 由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.02eV D. 若人体温度升高，则辐射红外线的强度减弱，光电管转换成的光电流减小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．根据图乙可知，遏止电压为0.02V，如果反接，但电源电压小于0.02V，则仍会产生电信号，选项A错误； B．波长10um的红外光在真空中的频率为 选项B正确； C．根据爱因斯坦光电效应方程和得到 选项C错误； D．若人体温度升高，则辐射红外线的强度增强，光电管转换成的光电流增大，选项D错误。 故选B。 二、多选题 9. 内径均匀且大小可忽略的“T”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为27℃，大气压强p0=76cmHg。下列说法正确的是（　　） A. 两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体Ⅰ长度为18cm B. 两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体温度为500K C. 保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为11.2cm D. 保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为12cm 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】AB．两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，对气体Ⅰ，有 其中 ，，，，，， 对气体Ⅱ，有 其中，有 ，，，，，， 且气体的体积满足 联立解得 ， 故AB正确； CD．保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，对气体Ⅰ，有 其中 ， 对气体Ⅱ，有 其中 ， 可得 ， 则加入水银长度为 故C错误，D正确； 故选ABD。 10. 如图，真空中区域Ⅰ中存在匀强电场和匀强磁场，等腰直角三角形区域（区域Ⅱ）内存在匀强磁场。图中三点在同一直线上，与垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域Ⅰ中，只有沿直线运动的粒子才能进入区域Ⅱ。若区域Ⅰ中电场强度大小为、磁感应强度大小为，区域Ⅱ中磁感应强度大小为，则粒子从的中点射出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为。若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在区域Ⅱ中运动的时间为，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为，则 B. 若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为，则 C. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则 D. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则 【答案】ABC 【解析】 【详解】由题知粒子在AC做直线运动，则有 解得 区域Ⅱ中磁感应强度大小为，则粒子从CF的中点射出，设CF的长度为，则粒子转过的圆心角为，则有 ，， 解得 ，， 可知，粒子从边射出的最大半径为 AB．若仅将区域I中磁感应强度大小变为，则能进入区域Ⅱ中的粒子速度为 粒子在区域Ⅱ中运动的半径为 粒子扔从飞出，则粒子转过的圆心角仍为，且周期不变，则运动时间不变，即 若仅将区域I中电场强度大小变为，则能进入区域Ⅱ中的粒子速度为 粒子在区域Ⅱ中运动的半径为 恰好从点飞出，则粒子转过的圆心角仍为，且周期不变，则运动时间不变，即 故AB正确； C．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子在区域Ⅱ中运动的半径和周期为 ， 粒子从上点飞出，如图所示 由几何关系有 解得 则有 故C正确； D．若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则粒子在区域Ⅱ中运动的半径和周期为 ， 同理有 解得 则有 故D错误。 故选ABC。 11. “西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，模拟远距离高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端分别接入电压互感器和电流互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态。下列说法正确的是（　　） A. 电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用 B. 若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路的输电功率为400kW C. 若保持和用户数不变，仅将滑片下移，则输电线损耗功率减小 D. 若保持不变，仅增加用户数，为保持不变，可将滑片上移 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用，故A正确； B．电压互感器原线圈两端电压 电流互感器原线圈中的电流 对于理想变压器，线路输送电功率 故B正确； C. 仅将滑片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的匝数，根据理想变压器的规律 升压变压器副线圈两端的电压增大；降压变压器原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，通过负载的电流 又用户数不变，即负载总电阻R不变，则增大，降压变压器原线圈中的电流 匝数比不变，增大，根据 则输电线上损耗功率增大，故C错误； D. 仅增加用户数，即负载总电阻R减小，若降压变压器副线圈两端电压不变，则通过副线圈的电流 增大，降压变压器原线圈中的电流增大，输电线上的电压损失 可知输电线上的电压损失增大；原线圈两端电压 减小，根据 可知，当减小时，减小可以使不变，所以要将降压变压器的滑片P上移，故D正确。 故选ABD。 12. 某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨段与段粗糙，其余部分光滑，右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的摩擦因数为，。导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 金属杆经过的速度为 B. 在整个过程中，定值电阻R产生的热量为 C. 金属杆经过与区域，金属杆所受安培力的冲量相同 D. 若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍 【答案】CD 【解析】 【详解】A．设平行金属导轨间距为L，金属杆在AA1B1B区域向右运动的过程中切割磁感线有 E = BLv， 金属杆在AA1B1B区域运动的过程中根据动量定理有 则 由于，则上面方程左右两边累计求和，可得 则 设金属杆在BB1C1C区域运动的时间为t0，同理可得，则金属杆在BB1C1C区域运动的过程中有 解得 综上有 则金属杆经过BB1的速度大于，故A错误； B．在整个过程中，根据能量守恒有 则在整个过程中，定值电阻R产生的热量为 故B错误； C．金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域，金属杆所受安培力的冲量为 则金属杆经过AA1B1B与BB1C1C区域滑行距离均为，金属杆所受安培力的冲量相同，故C正确； D．根据A选项可得，金属杆以初速度在磁场中运动有 金属杆的初速度加倍，设此时金属杆在BB1C1C区域运动的时间为，全过程对金属棒分析得 联立整理得 分析可知当金属杆速度加倍后，金属杆通过BB1C1C区域的速度比第一次大，故，可得 可见若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍，故D正确。 故选CD。 【点睛】 三、实验题 13. 某同学利用压强传感器探究气体等温变化的规律，实验装置如图所示。气体压强传感器通过胶管与注射器相连，空气柱的体积可由注射器标的示数读出，压强由压强传感器自动记录。 （1）关于本实验的操作，下列说法正确的有________。 A. 注射器和柱塞间涂抹润滑油是为了减少摩擦力 B. 实验时可用手紧握注射器的针筒部分 C. 改变空气柱的体积时要缓慢进行 D. 分别在20℃和25℃环境下完成实验对实验结论没有影响 （2）该同学在一次实验时获得的实验数据如下表所示： 1 2 3 4 5 6 压强p（kPa） 109.0 121.0 138.8 159.3 189.0 229.3 压强倒数 9.17 8.26 7.20 6.27 5.29 4.36 体积V（mL） 18 16 14 12 10 8 体积倒数 5.60 6.25 7.14 8.33 10.00 12.50 该同学画出的图线未过坐标原点，他认为出现这种情况可能是因为未考虑胶管内的气体体积V0，简要说明通过什么方法，可以使图线通过坐标原点________． （3）为了便于求得注射器和压强传感器间的胶管连接处的体积，应作出________．（选填“”、“”或“”）图像． （4）请根据（2）中实验数据描点作图，并由图像求出胶管连接处的体积为________mL（结果保留一位有效数字）。 【答案】（1）CD （2）选择容积较大的注射器 （3） （4）1 【解析】 【小问1详解】 A．注射器和柱塞间涂抹润滑油是防止漏气，A错误； B．为了保持温度不变，实验时不可用手紧握注射器的针筒部分，B错误； C．为了保证等温变化，改变空气柱的体积时要缓慢进行，C正确； D．分别在20℃和25℃环境下完成实验对实验结论没有影响，D正确。 故选CD。 【小问2详解】 软管内有一部分气体，容易造成误差，所以选择容积较大的注射器会忽略软管内气体的体积，从而减小误差，可以使图线通过坐标原点。 【小问3详解】 根据玻意耳定律得 解得 其图像如图所示，胶管内的气体体积V0等于纵轴截距，故选图像。 【小问4详解】 画出图像如图所示，根据图像得，胶管内气体体积为 14. 某实验探究小组制作热敏温度计。在实验室找到下列器材： A.电流计G（量程为10mA，内阻约为50Ω） B.标准毫安表mA（量程为30mA，内阻约为65Ω） C.电阻箱R（阻值范围为0~999.9Ω） D.电阻箱R0（阻值范围为0~999.9Ω） E.干电池一节（电动势为1.5V，内阻很小） F.热敏电阻RT G.开关S、导线若干 （1）该实验小组先设计如图（a）所示实验电路测电流计的内阻Rg。当电阻箱的值R=36.0Ω时，标准毫安表示数为18.0mA，电流计示数为8.0mA。则电流计内阻Rg=__________Ω（保留3位有效数字）。 （2）为将电流计的量程扩大为原来的6倍，该实验小组将电阻箱与电流计并联，把电流计改装成电流表A，则应将电阻箱的阻值调为__________Ω。 （3）已知热敏电阻RT的说明书上给出其性能如图（b）所示。利用上述改装的电流表和热敏电阻制作热敏温度计，其电路如图（c）所示，把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，原电流计指针满偏的位置标为50℃。若不计电源内阻，则应调节R0=__________Ω，原电流计指针在5mA处应标为__________℃（保留2位有效数字）。 （4）如果按上述计算结果调节R0，由于电源有内阻，所测温度与实际温度相比__________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。 【答案】（1）45.0 （2）9.0 （3） ①. 7.5 ②. 30 （4）偏低 【解析】 【小问1详解】 由欧姆定律可知 代入数据可得电流计内阻为 【小问2详解】 将电流计的量程扩大为原来的6倍，则电阻箱分电流，由欧姆定律可知 代入数据解得，应将电阻箱的阻值调为 【小问3详解】 [1]由题意可知，改装后的电流表量程为 内阻为 原电流计指针满偏的位置标为50℃，此时热敏电阻阻值为 由闭合电路的欧姆定律 代入数据解得 [2]原电流计指针在5mA处时说明改装后的电流表示数为 由闭合电路欧姆定律 解得 由图（b）可知，时温度为，故原电流计指针在5mA处应标为。 【小问4详解】 如果电源有内阻，则的计算值偏大，所测温度比实际温度偏低。 四、解答题 15. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，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，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。 （1）求交流发电机产生电动势的最大值； （2）求输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上的热功率Pr。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）电动势的最大值为 （2）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 由于 解得 所以输电线路上损耗的电功率为 （3）由于 可得 升压变压器副线圈两端电压为 又由 可得 电动势有效值为 则交流发电机线圈电阻r电压为 根据升压变压器副线圈电流关系 可得 则，交流发电机线圈上的热功率为 16. 我国自主研发的094型战略核潜艇，被称为“镇国神器”。如图所示为一个体积为V的简易潜艇模型，当储水舱里的气体体积为V0、压强为p0时，潜艇有浸没在海水中。当地大气压强为p0，海水密度为ρ，假设各深度处海水温度相同，潜艇在吸入或排出海水过程中，海水深度对潜艇的压强变化忽略不计，重力加速度大小为g。 （1）当潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时，可以吸入一定量的海水，使潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态。此时，储水舱上方气体的压强为p1，求储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比； （2）当潜艇静止潜在深度h处时（潜艇全部浸入海水后，储水舱内气体的变化忽略不计），用空气压缩泵向储水舱注入一定量的压强为p0的气体后，打开阀门排出部分海水使潜艇向上浮。要使舱内的海水排出的体积为，求打开阀门前，储水舱内气体的压强。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）由题意可知，当潜艇有浸没在海水中时，由平衡条件可得 潜艇全部浸没在海水中时，由平衡条件可得 解得 气体做等温变化，由玻意耳定律可得，储水舱剩余气体的质量与原气体的质量之比 （2）打开阀门前，储水舱内气体的压强为，此时储水舱内气体的体积为 打开阀门后，储水舱内气体的压强为 打开阀门后，储水舱内气体的体积为 由玻意耳定律可得， 解得 17. 为了约束带电粒子在一定区域内运动，某同学设计了如图所示的装置。边长为L的正方形横截面abcd将装置分成左右两部分。左侧是宽度为L的匀强电场区域，电场方向竖直向下；右侧是长为x（x未知）的长方体匀强磁场区域，磁场方向水平向右，长方体右侧面efgh内有一个光屏。粒子源射出一电荷量为+q、质量为m的粒子，以速度v0从pq中点水平射入匀强电场区域，恰好从图中abcd面的中心O点进入长方体区域，粒子在右侧磁场内运动过程中，到达光屏之前恰好未离开长方体区域，粒子重力不计。 （1）求粒子到达O点时的速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E； （2）若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同，求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x； （3）若将光屏平移至和O点距离，求粒子打到光屏上的位置到O点的距离s。 【答案】（1），；（2），（、2、3…）；（3） 【解析】 【详解】（1）由题意可知粒子在匀强电场区域做类平抛运动，分解O点速度如图所示 根据运动学公式可得 其中，根据牛顿第二定律可得 粒子到达O点时的速度大小为 联立解得 ， （2）粒子在磁场中做等螺距螺旋线运动，粒子在水平方向以大小为的速度做匀速运动，在竖直平面内以的速率做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力 从右往左看，如图所示 由题意粒子恰好不出立方体得 可得 粒子做圆周运动的周期 联立得 由题目条件可知，粒子打中Q点时，与入射点O速度相同，则可判定粒子运动的时间 （、2、3…） OQ两点间的距离 （、2、3…） 代入数据得 （、2、3…） （3）粒子沿水平方向做匀速直线运动，由，可得粒子在右侧区域运动时间 T 由粒子运动规律可知，粒子打在荧光屏上点，从右往左看，如图所示 根据几何关系有 由几何关系可得原点O到光屏上落点的距离为 18. 如图所示，间距为的两平行光滑长直金属导轨水平放置。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。细金属杆N静置于磁场中，磁场外的细金属杆M以速度向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为。已知杆的质量为，N杆质量为。两杆在导轨间的电阻均为，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。试求： （1）N杆在磁场内运动过程中的最大加速度； （2）从M杆进入磁场到N杆刚出磁场过程中通过M杆的感应电荷量及M杆产生的焦耳热； （3）N杆的初始位置到的最小距离d。 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）根据题意可知，M进入磁场后，M做减速运动，N做加速运动，则M刚进入磁场时，N在磁场中的加速度最大，则有 ，， 联立可得 由牛顿第二定律有 解得 （2）根据题意，对N由动量定理有 又 联立可得 解得 根据题意可知，设此时M的速度为v，由动量守恒定律有 解得 由能量守恒定律可得，回路中产生的焦耳热为 则M中产生焦耳热的最小值为 （3）设两杆在磁场中相对靠近的位移为，有 ，， 联立解得 解得 由于两杆在磁场内未相撞，则有N的初始位置到ab的最小距离为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 滕州一中2023-2024学年度高二物理期末模拟试题 一、单选题 1. 核动力航母利用可控制核裂变释放的核获得动力，核反应方程为：。已知光在真空中速度为c，比结合能为，的比结合能为，的比结合能为，反应过程中释放的核能为E。下列说法错误的是（ ） A. X为中子， B. 反应过程中质量亏损为 C. 三种比结合能的大小关系为 D. 此核裂变释放核能约为 2. 在电磁波发射技术中，使载波随各种信号而改变的技术叫作调制。它有两种方法：一是使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变，这种调制叫作调幅；二是使高频电磁波的频率随信号的强弱而变，这种调制叫作调频。下面四幅图中调频波是（　　） A. B. C. D. 3. 如图所示，有一个20匝、电阻为R的矩形线圈，绕轴在匀强磁场中匀速转动，产生的电动势随时间关系为：。矩形线圈通过铜滑环与理想变压器原线圈的A、B两端相接，变压器的副线圈连接一个阻值为4R的电阻。变压器原、副线圈匝数比为1：2，原线圈中间位置接有接线柱P，则（　　） A. 副线圈两端电压为48V B. 穿过矩形线圈的最大磁通量为0.24Wb C. 开关K由A换接到P后副线圈输出功率变小 D. 副线圈回路中串接一个二极管后电流平均值变为原来的倍 4. 如图（a）所示，在水平面上固定两根电阻可忽略的足够长平行光滑直导轨，两导轨间距为L=1m，导轨左右两侧分别连接两个电阻R1、R2，且 两导轨间存在边长为L=1m的正方形磁场区域，磁场的左边界距R1足够远，磁感应强度随时间变化的规律（B-t图）如图（b）所示，垂直于导轨所在平面向下的方向为正方向，一根长为L=1m、质量为m=1kg、电阻阻值为R=1Ω的金属杆静止放置在导轨上，金属杆距离磁场右边界L=1m，t=0时刻，水平向左的恒力F作用在金属杆上，使金属杆沿导轨做匀加速直线运动，t0时刻，金属杆刚好进入磁场区域，然后金属杆匀速穿过磁场区域，金属杆与导轨垂直并接触良好，则下列说法正确的是（　　） A. t0=1s B. 0~t0时间内，流过金属杆的电流大小为I=0.5A C. 金属杆穿过磁场的过程中，电阻R1产生的焦耳热为Q=2J D. t0时刻之后的0.75s时间内，恒力F对金属杆做的功为W=40J 5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（　　） A. A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加 B. C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 C. A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量 D. A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功 6. 如图，绝热密闭容器中有一个气球，气球内、外为温度相同的同种理想气体。已知膨胀的气球内部压强总是大于外部压强，且随气球体积的增大而减小。现气球因某种原因缓慢漏气，与漏气前相比，（　　） A. 气球外部气体的压强保持不变 B. 气球外部气体分子平均动能增大 C. 气球内部所有气体分子的动能都增大 D. 气球内部气体的分子速率分布图峰值将向左移 7. 如图所示，LC电路中，电容C为0.4μF，电感L为1mH。已充电的平行板电容器两极板水平放置。开关S断开时，极板间有一带电灰尘恰好处于静止状态。当开关S闭合时，灰尘开始在电容器内运动（设灰尘未与极板相碰），此时开始计时，在一个振荡周期内，下列说法正确的是（　　） A. 时，回路中电流变化最快 B. 时，灰尘的速度最大 C. 时，灰尘的加速度最大 D. 时，线圈中磁场能最大 8. 测温枪通过红外线照射到温度传感器，发生光电效应，将光信号转化为电信号，计算出温度数据。已知人的体温正常时能辐射波长为10μm的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生，得到电流随电压变化的图像如图乙所示，已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s，电子的电量e=1.6×10-19C，光速c=3×108m/s，则下列说法中正确的是（　　） A. 将图甲的电源反接，一定不会产生电信号 B. 波长10μm的红外线在真空中的频率为3×1013Hz C. 由图乙数据可知该光电管的阴极金属逸出功约为0.02eV D. 若人体温度升高，则辐射红外线的强度减弱，光电管转换成的光电流减小 二、多选题 9. 内径均匀且大小可忽略的“T”形细玻璃管竖直放置，管内有被水银封闭的理想气体Ⅰ和Ⅱ，竖直管上端与大气相通，各部分长度如图所示。已知环境温度为27℃，大气压强p0=76cmHg。下列说法正确的是（　　） A. 两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体Ⅰ长度为18cm B. 两部分气体升高相同温度，竖直管水银面上升10cm时，气体温度为500K C. 保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为11.2cm D. 保持温度不变，从竖直管上端加水银至管口，加入水银长度为12cm 10. 如图，真空中区域Ⅰ中存在匀强电场和匀强磁场，等腰直角三角形区域（区域Ⅱ）内存在匀强磁场。图中三点在同一直线上，与垂直，且与电场和磁场方向均垂直。A点处的粒子源持续将比荷一定但速率不同的粒子射入区域Ⅰ中，只有沿直线运动的粒子才能进入区域Ⅱ。若区域Ⅰ中电场强度大小为、磁感应强度大小为，区域Ⅱ中磁感应强度大小为，则粒子从的中点射出，它们在区域Ⅱ中运动的时间为。若改变电场或磁场强弱，能进入区域Ⅱ中的粒子在区域Ⅱ中运动的时间为，不计粒子的重力及粒子之间的相互作用，下列说法正确的是（　　） A. 若仅将区域Ⅰ中磁感应强度大小变为，则 B. 若仅将区域Ⅰ中电场强度大小变为，则 C. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则 D. 若仅将区域Ⅱ中磁感应强度大小变为，则 11. “西电东送”是我国实现经济跨区域可持续快速发展的重要保证，模拟远距离高压输电的示意图如图所示。已知升压变压器原、副线圈两端的电压分别为和，降压变压器原、副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端分别接入电压互感器和电流互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为和，各互感器和电表均为理想状态。下列说法正确的是（　　） A. 电压互感器起降压作用，电流互感器起减小电流作用 B. 若电压表的示数为200V，电流表的示数为5A，则线路的输电功率为400kW C. 若保持和用户数不变，仅将滑片下移，则输电线损耗功率减小 D. 若保持不变，仅增加用户数，为保持不变，可将滑片上移 12. 某电磁缓冲装置如图所示，两足够长的平行金属导轨置于同一水平面内，导轨左端与一阻值为R的定值电阻相连，导轨段与段粗糙，其余部分光滑，右侧处于竖直向下的匀强磁场中，一质量为m的金属杆垂直导轨放置。现让金属杆以初速度沿导轨向右经过进入磁场，最终恰好停在处。已知金属杆接入导轨之间的阻值为R，与粗糙导轨间的摩擦因数为，。导轨电阻不计，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A. 金属杆经过的速度为 B. 在整个过程中，定值电阻R产生的热量为 C. 金属杆经过与区域，金属杆所受安培力的冲量相同 D. 若将金属杆的初速度加倍，则金属杆在磁场中运动的距离大于原来的2倍 三、实验题 13. 某同学利用压强传感器探究气体等温变化的规律，实验装置如图所示。气体压强传感器通过胶管与注射器相连，空气柱的体积可由注射器标的示数读出，压强由压强传感器自动记录。 （1）关于本实验的操作，下列说法正确的有________。 A. 注射器和柱塞间涂抹润滑油是为了减少摩擦力 B. 实验时可用手紧握注射器的针筒部分 C. 改变空气柱的体积时要缓慢进行 D. 分别在20℃和25℃环境下完成实验对实验结论没有影响 （2）该同学在一次实验时获得的实验数据如下表所示： 1 2 3 4 5 6 压强p（kPa） 109.0 121.0 138.8 159.3 189.0 229.3 压强倒数 9.17 8.26 7.20 6.27 5.29 4.36 体积V（mL） 18 16 14 12 10 8 体积倒数 5.60 6.25 7.14 8.33 10.00 12.50 该同学画出的图线未过坐标原点，他认为出现这种情况可能是因为未考虑胶管内的气体体积V0，简要说明通过什么方法，可以使图线通过坐标原点________． （3）为了便于求得注射器和压强传感器间的胶管连接处的体积，应作出________．（选填“”、“”或“”）图像． （4）请根据（2）中实验数据描点作图，并由图像求出胶管连接处的体积为________mL（结果保留一位有效数字）。 14. 某实验探究小组制作热敏温度计。在实验室找到下列器材： A.电流计G（量程为10mA，内阻约为50Ω） B.标准毫安表mA（量程为30mA，内阻约为65Ω） C.电阻箱R（阻值范围为0~999.9Ω） D.电阻箱R0（阻值范围为0~999.9Ω） E.干电池一节（电动势为1.5V，内阻很小） F.热敏电阻RT G.开关S、导线若干 （1）该实验小组先设计如图（a）所示实验电路测电流计的内阻Rg。当电阻箱的值R=36.0Ω时，标准毫安表示数为18.0mA，电流计示数为8.0mA。则电流计内阻Rg=__________Ω（保留3位有效数字）。 （2）为将电流计的量程扩大为原来的6倍，该实验小组将电阻箱与电流计并联，把电流计改装成电流表A，则应将电阻箱的阻值调为__________Ω。 （3）已知热敏电阻RT的说明书上给出其性能如图（b）所示。利用上述改装的电流表和热敏电阻制作热敏温度计，其电路如图（c）所示，把电流表的表盘刻度改为相应的温度刻度，原电流计指针满偏的位置标为50℃。若不计电源内阻，则应调节R0=__________Ω，原电流计指针在5mA处应标为__________℃（保留2位有效数字）。 （4）如果按上述计算结果调节R0，由于电源有内阻，所测温度与实际温度相比__________（填“偏高”“偏低”或“不变”）。 四、解答题 15. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈匝数N=500匝，面积，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，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，经高压输电，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，两根输电导线的总电阻为R=5Ω，变压器可视为理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V，8.8kW”的电动机恰能正常工作。发电机线圈电阻不可忽略，其它导线的电阻值均可忽略。 （1）求交流发电机产生电动势的最大值； （2）求输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求交流发电机线圈上的热功率Pr。 16. 我国自主研发的094型战略核潜艇，被称为“镇国神器”。如图所示为一个体积为V的简易潜艇模型，当储水舱里的气体体积为V0、压强为p0时，潜艇有浸没在海水中。当地大气压强为p0，海水密度为ρ，假设各深度处海水温度相同，潜艇在吸入或排出海水过程中，海水深度对潜艇的压强变化忽略不计，重力加速度大小为g。 （1）当潜艇用空气压缩泵缓慢排出储水舱上方的部分气体时，可以吸入一定量的海水，使潜艇恰好全部浸没在海水里并处于静止状态。此时，储水舱上方气体的压强为p1，求储水舱剩余气体的质量与原有气体的质量之比； （2）当潜艇静止潜在深度h处时（潜艇全部浸入海水后，储水舱内气体的变化忽略不计），用空气压缩泵向储水舱注入一定量的压强为p0的气体后，打开阀门排出部分海水使潜艇向上浮。要使舱内的海水排出的体积为，求打开阀门前，储水舱内气体的压强。 17. 为了约束带电粒子在一定区域内运动，某同学设计了如图所示的装置。边长为L的正方形横截面abcd将装置分成左右两部分。左侧是宽度为L的匀强电场区域，电场方向竖直向下；右侧是长为x（x未知）的长方体匀强磁场区域，磁场方向水平向右，长方体右侧面efgh内有一个光屏。粒子源射出一电荷量为+q、质量为m的粒子，以速度v0从pq中点水平射入匀强电场区域，恰好从图中abcd面的中心O点进入长方体区域，粒子在右侧磁场内运动过程中，到达光屏之前恰好未离开长方体区域，粒子重力不计。 （1）求粒子到达O点时的速度大小v和左侧区域中的电场强度大小E； （2）若粒子打在光屏上Q点时的速度恰好和经过O点时的速度相同，求磁感应强度大小B和OQ两点间距离x； （3）若将光屏平移至和O点距离，求粒子打到光屏上的位置到O点的距离s。 18. 如图所示，间距为的两平行光滑长直金属导轨水平放置。区域有匀强磁场，磁感应强度大小为，方向竖直向上。细金属杆N静置于磁场中，磁场外的细金属杆M以速度向右运动，此后两杆在磁场内未相撞且N出磁场时的速度为。已知杆的质量为，N杆质量为。两杆在导轨间的电阻均为，两金属杆与导轨接触良好且始终与导轨垂直，感应电流产生的磁场及导轨的电阻忽略不计。试求： （1）N杆在磁场内运动过程中的最大加速度； （2）从M杆进入磁场到N杆刚出磁场过程中通过M杆的感应电荷量及M杆产生的焦耳热； （3）N杆的初始位置到的最小距离d。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $