精品解析：上海市复兴高级中学2023-2024学年高二下学期期末物理试卷（等级考）

上海市复兴高级中学2023学年第二学期期末考试 高二年级物理（等级）试卷 （考试时间60分钟，满分100分） 考生注意： 1．本试卷标注“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2．在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 3．除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取。 光有诸多的性质，例如折射、衍射、干涉等，展现出很多奇特的现象。不同种类的光又有不同的作用，为我们生活的方方面面服务，与普通光源相比，激光有着显著不同的特征。 1. 如图所示，一根筷子竖直放置于圆柱形薄玻璃杯中，现向薄玻璃杯内注入清水，保持观察方向不变，可能观察到的现象是（　　） A. B. C. D. 2. 下列现象中，属于光的衍射现象的是（　　） A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹 C. 海市蜃楼现象 D. 日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 3. 用单色红光通过尺寸很小、不同形状的小孔，光屏上呈现出如图的图样，则小孔形状，判断正确的是（　　） A. B. C. D. 4. （1）如图所示，将激光束通过双缝，测量出不相邻的两条暗纹之间的间距，计算条纹间距，从而减小误差，这种方法属于（ ） A．累积法　　B．平均值法 C．微小量放大法　　D．等效替代法 （2）观察在光屏上形成的双缝干涉条纹，下面叙述正确的是（ ） A．仅将光屏移近双缝，光屏上干涉条纹间距变窄 B．仅将激光器移近双缝，光屏上干涉条纹间距变宽 C．仅增大双缝中两狭缝之间的距离，光屏上干涉条纹间距变窄 D．仅将红色光源的激光器换成蓝色光源的激光器，光屏上干涉条纹间距变宽 （3）若用一束红光和一束绿光分别穿过该装置的双缝，则光屏上出现的情况是（ ） A．有绿、暗相间的干涉条纹 B．有红、暗相间的干涉条纹 C．有红光和绿光各自的衍射条纹 D．有红绿相间的衍射条纹 5. 如图所示，一个水晶球中心是空气，形成球形气泡，内外两球面球心均在O点。一束激光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中，已知水晶球的折射率为，内球面半径为R，外球面半径为2R，光速为c、则光在水晶球中的传播速度______c；为使光在内球表面上发生全反射，入射角i的最小值为______。 物质以固态、液态、气态等状态存在，都是由分子组成。人类通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息，对物质基本性质的研究，也是人类研发新材料及其应用技术的基础。 6. 如图所示，某气体分子热运动的速率分布曲线Ⅰ，降温后空气分子热运动的速率分布曲线Ⅱ可能为（　　） A. B. C. D. 7. 液晶电视的图像色彩绚丽。下列关于液晶的说法中，正确的有（　　） A. 像液体一样具有流动性和连续性 B. 其分子保持着固态晶体特有的规则排列方式 C. 加电压时，液晶是透明的，光线能通过 D. 在光学上具有各向同性等晶体特有的物理性质 E. 也称为介晶态 8. 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其背面一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。而三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲是非晶体 B. 乙不可能金属薄片 C. 丙在一定条件下可能转化成乙 D. 丙熔化过程中，温度不变，则内能不变 9. 某同学通过图所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 （1）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则______（填“需要”或“不需要”）重做实验。 （2）实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应选择______。 A．图像　　B．图像 C．图像　　D．图像 （3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的图像，如上图所示，忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则这颗冰糖的体积为______。（用图中的字母表示） 10. （1）如图所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是（ ） A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小 C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气 D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小 （2）假定某一温度下，氢气分子运动的平均速率为v，氢气分子质量为m，那么一个分子垂直碰撞器壁前后的动量改变量大小约为______（碰撞可视为弹性碰撞）；设时间内有N个这样的分子碰撞器壁一次，被碰撞器壁的总面积为，那么这些分子对器壁产生的压强为______。 （3）某同学认为氢能源汽车通过液态氢与空气中的氧结合而发电，从而推动汽车前进。随着技术的提升，能源利用的效率可以达到100%。这个理解对吗_________？请说明理由________。 5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 11. 在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A. 5G使用的电磁波是横波 B. 5G使用的电磁波是纵波 C. 5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D. 空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 12. 关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A. 在真空中的传播速度更快 B. 在真空中的波长更长 C. 衍射的本领更弱 D. 频率更高，相同时间传递的信息量更大 13. 产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A. 线圈中磁场的方向向上 B. 电容器两极板间电场强度正在变大 C. 电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D. 线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 14. 目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km，如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。 （1）求输电回路电流； （2）高压变压器原、副线圈的匝数比； （3）为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少？（保留一位有效数字） 在粒子物理研究中，为了测量粒子的电荷量、质量、自旋等性质。在粒子加速器中，通过施加磁场，可以将粒子束偏转到我们所需的轨道上。同时，通过调整磁场的强度和分布，可以实现对粒子束的聚焦和分离。 15. 极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的。如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小。此运动形成的主要原因是（　　） A. 太阳辐射对粒子产生了驱动力的作用效果 B. 粒子的带电荷量减小 C. 洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 D. 南北两极附近的磁感应强度较强 16. 如图所示，在赤道处，将一不带电小球向东水平抛出，落地点为a，给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是（　　） A. 无论小球带何种电荷，小球落地时的速度的大小不变 B. 无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能不守恒 C. 若小球带负电荷，小球会落在a点的右侧 D. 若小球带正电荷，小球仍会落在a点 17. 洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如下图（a）、图（b）所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度，某次实验，观察到电子束打在图（b）中的P点，则两个励磁线圈中的电流均为______方向（选填“顺时针”或“逆时针”），若要看到完整的圆周运动，则可以______（选填“增大”或“减小”）加速极电压。 18. 如图所示，真空区域有宽度为L，磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）沿着与MN夹角为的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场，磁场半径为L，方向垂直纸面向外，离开圆形磁场时速度方向与水平方向夹角为60°。求： （1）粒子射入磁场的速度大小； （2）粒子在矩形磁场中运动的时间； （3）圆形磁场的磁感应强度。 电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。 19. 下列现象属于电磁感应现象的是（　　） A. 电磁炮发射出膛 B. 通电导线在磁场中受到力的作用 C. 一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性 D. 当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势 20. 关于电磁感应在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（　　） A. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼作用 B. 真空冶炼炉工作原理主要是电流的磁效应 C. 变压器使用硅钢作为铁芯材料，原因硅钢是铁磁性材料且电阻率较小 D. 电磁炉可以用陶瓷材料的锅加热食物 21. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。实验过程中两灯泡均未烧坏，下列说法正确的是（　　） A. 开关S由断开变为闭合时，A灯泡逐渐变亮 B. 开关S由断开变闭合时，B灯保持亮度不变 C. 开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐变暗 D. 开关S由闭合变为断开时，B灯先变亮再逐渐变暗，直到熄灭 22. 面积为S的单匝矩形线圈，放在磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动；从图示位置开始计时，则磁通量随时间的变化规律为______；感应电动势的大小随时间变化的规律为______。 23. 如图甲所示，间距为L的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的左端连接一阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m、长度为L、电阻为r的导体棒cd放在导轨上。导体棒运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻可忽略不计。 （1）若对导体棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做匀速直线运动，求此力的大小。 （2）若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。 ①求整个过程中，电阻R产生的热量； ②求整个过程中，通过电阻R的电荷量q； ③在图乙中定性画出导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 上海市复兴高级中学2023学年第二学期期末考试 高二年级物理（等级）试卷 （考试时间60分钟，满分100分） 考生注意： 1．本试卷标注“多选”的试题，每小题有2~3个正确选项，漏选给一半分，错选不给分；未特别标注的选择类试题，每小题只有1个正确选项。 2．在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 3．除特殊说明外，本卷所用重力加速度g大小均取。 光有诸多的性质，例如折射、衍射、干涉等，展现出很多奇特的现象。不同种类的光又有不同的作用，为我们生活的方方面面服务，与普通光源相比，激光有着显著不同的特征。 1. 如图所示，一根筷子竖直放置于圆柱形薄玻璃杯中，现向薄玻璃杯内注入清水，保持观察方向不变，可能观察到现象是（　　） A. B. C. D. 2. 下列现象中，属于光的衍射现象的是（　　） A. 雨后天空出现彩虹 B. 通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹 C. 海市蜃楼现象 D. 日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹 3. 用单色红光通过尺寸很小、不同形状的小孔，光屏上呈现出如图的图样，则小孔形状，判断正确的是（　　） A. B. C. D. 4. （1）如图所示，将激光束通过双缝，测量出不相邻的两条暗纹之间的间距，计算条纹间距，从而减小误差，这种方法属于（ ） A．累积法　　B．平均值法 C．微小量放大法　　D．等效替代法 （2）观察在光屏上形成的双缝干涉条纹，下面叙述正确的是（ ） A．仅将光屏移近双缝，光屏上干涉条纹间距变窄 B．仅将激光器移近双缝，光屏上干涉条纹间距变宽 C．仅增大双缝中两狭缝之间的距离，光屏上干涉条纹间距变窄 D．仅将红色光源的激光器换成蓝色光源的激光器，光屏上干涉条纹间距变宽 （3）若用一束红光和一束绿光分别穿过该装置的双缝，则光屏上出现的情况是（ ） A．有绿、暗相间的干涉条纹 B．有红、暗相间的干涉条纹 C．有红光和绿光各自的衍射条纹 D．有红绿相间的衍射条纹 5. 如图所示，一个水晶球中心是空气，形成球形气泡，内外两球面球心均在O点。一束激光从外球面上的A点以与AO连线成i角度射入球中，已知水晶球的折射率为，内球面半径为R，外球面半径为2R，光速为c、则光在水晶球中的传播速度______c；为使光在内球表面上发生全反射，入射角i的最小值为______。 【答案】1. B 2. B 3. B 4. ①. B ②. AC ③. C 5. ①. 0.75c ②. 30° 【解析】 【1题详解】 图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图 A处为筷子，APB表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁P射向观察者B处的一条光线。ON为过B点沿半径方向的直线即在P处和空气的分界面的法线，上述光线则相当于在P处由水中射入空气中，图中的角i和角r，分别为此光线的入射角和折射角，根据光的折射规律可知，应有r＞i，所以观察者在B处看到的筷子A的像的位置偏离杯中心的方向向杯壁靠拢一些，因为筷子是竖直放置的，所以杯子有水部分的任何一个截面的光路图均与下图相同，所以水中筷子应该是竖直的。 故选B。 【2题详解】 A．雨后天空出现彩虹是光的色散现象，故A错误； B．通过一个狭缝观察日光灯可以看到彩色条纹，是光的衍射现象，故B正确； C．海市蜃楼现象是光的全反射现象，故C错误； D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹是光的干涉现象，故D错误。 故选B。 【3题详解】 由图发现，横向的衍射现象比纵向的衍射现象更明显，根据发生明显衍射的条件可知，横向的小孔长度应该小于纵向的小孔长度。 故选B。 【4题详解】 [1]将激光束通过双缝，测量出不相邻的两条暗纹之间的间距，计算条纹间距，从而减小误差，这种方法属于平均值法. 故选B。 [2]A．根据可知，仅将光屏移近双缝，L变小，光屏上干涉条纹间距变窄，故A正确； B．根据可知，仅将激光器移近双缝，光屏上干涉条纹间距不变，故B错误； C．根据可知，仅增大双缝中两狭缝之间的距离，d变大，光屏上干涉条纹间距变窄，故C正确； D．根据可知，仅将红色光源的激光器换成蓝色光源的激光器，波长变小，光屏上干涉条纹间距变窄，故D错误。 故选AC。 [3]用一束红光和一束绿光分别穿过该装置的双缝，无法发生干涉现象，会发生衍射现象，则有红光和绿光各自的衍射条纹。 故选C。 【5题详解】 [1][2]根据可得，光在水晶球中的传播速度 发生全反射，入射角最小，光路图如下 根据 根据几何关系可知 在△ABO中 且 联立解得 所以 物质以固态、液态、气态等状态存在，都是由分子组成。人类通过分析各种宏观现象来获得分子运动和相互作用的信息，对物质基本性质的研究，也是人类研发新材料及其应用技术的基础。 6. 如图所示，某气体分子热运动的速率分布曲线Ⅰ，降温后空气分子热运动的速率分布曲线Ⅱ可能为（　　） A. B. C. D. 7. 液晶电视的图像色彩绚丽。下列关于液晶的说法中，正确的有（　　） A. 像液体一样具有流动性和连续性 B. 其分子保持着固态晶体特有的规则排列方式 C. 加电压时，液晶是透明的，光线能通过 D. 在光学上具有各向同性等晶体特有的物理性质 E. 也称为介晶态 8. 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其背面一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。而三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲是非晶体 B. 乙不可能是金属薄片 C. 丙在一定条件下可能转化成乙 D. 丙熔化过程中，温度不变，则内能不变 9. 某同学通过图所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 （1）将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则______（填“需要”或“不需要”）重做实验。 （2）实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应选择______。 A．图像　　B．图像 C．图像　　D．图像 （3）选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的图像，如上图所示，忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则这颗冰糖的体积为______。（用图中的字母表示） 10. （1）如图所示，绝热汽缸中间用固定栓将可无摩擦移动的导热隔板固定，隔板质量不计，左右两室分别充有一定量的氢气和氧气（视为理想气体）。初始时，两室气体的温度相等，氢气的压强大于氧气的压强，松开固定栓直至系统重新达到平衡，下列说法中正确的是（ ） A．初始时氢分子的平均动能大于氧分子的平均动能 B．系统重新达到平衡时，氢气的内能比初始时的小 C．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中有热量从氧气传递到氢气 D．松开固定栓直至系统重新达到平衡的过程中，氧气的内能先增大后减小 （2）假定某一温度下，氢气分子运动的平均速率为v，氢气分子质量为m，那么一个分子垂直碰撞器壁前后的动量改变量大小约为______（碰撞可视为弹性碰撞）；设时间内有N个这样的分子碰撞器壁一次，被碰撞器壁的总面积为，那么这些分子对器壁产生的压强为______。 （3）某同学认为氢能源汽车通过液态氢与空气中的氧结合而发电，从而推动汽车前进。随着技术的提升，能源利用的效率可以达到100%。这个理解对吗_________？请说明理由________。 【答案】6. A 7. ABCE 8. BC 9. ①. 需要 ②. C ③. b 10. ①. CD ②. 2mv ③. ④. 不对 ⑤. 100%的热效率意味着燃料燃烧产生的热量没有任何形式的损失，这是不现实的 【解析】 【6题详解】 温度越高，分子热运动越激烈，分子运动激烈是指速率大的分子所占的比例大，不同温度下曲线与横轴所围面积相等，均等于1。 故选A。 【7题详解】 A．像液体一样具有流动性和连续性，故A正确； B．其分子保持着固态晶体特有的规则排列方式，故B正确； C．液晶的物理特性是：当通电时导通，排列变的有秩序，使光线容易通过，故C正确； D．在光学上具有各向异性等晶体特有的物理性质，故D错误； E．液晶是一种有机化合物。在一定温度范围内；它的分子有序化排列，状态处于晶体和液体之间的中介状态（称为介晶态），故E正确。 故选ABCE。 【8题详解】 AB．单晶体是各向异性的，熔化在晶体表面的石蜡应该是椭圆形，而非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙是单晶体，根据温度随加热时间变化关系可知，甲是多晶体，乙是非晶体，金属是属于晶体，故乙不可能是金属薄片，故A错误，B正确； C．一定条件下，晶体和非晶体可以相互转化，故C正确； D．晶体在熔化时，质量不变，温度不变，但吸收热量，所以熔化过程中内能增大，故D错误。 故选BC。 【9题详解】 （1）[1]若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，针筒内气体质量发生改变，则需要重做实验。 （2）[2]设冰糖体积，则气体体积 根据玻意耳定律 得 故选C。 （3）[3]根据 由图可得，这颗冰糖的体积为。 【10题详解】 （1）[1]A．温度是分子平均动能的标志，温度相同，分子的平均动能相同，与分子质量无关，两部分气体温度相同，初始时两部分气体分子的平均动能相同，故A错误； BCD．松开固定栓至系统达到平衡过程中，先是氢气对氧气做功，内能减少，氧气内能增加，温度升高，由于存在温度差，发生热传递，有热量从氧气传递到氢气，氧气内能再减小，根据能量守恒，最后两者温度相同，等于初始值，所以两种气体的内能与初始时相同，故B错误，CD正确。 故选CD。 （2）[2][3]分子垂直碰撞器壁前后速度等大反向，则一个分子垂直碰撞器壁前后的动量改变量大小 根据动量定理 得器壁对分子的作用力大小 根据牛顿第三定律，分子对器壁的作用力大小 压强 （3）[4][5]不对，100%的热效率意味着燃料燃烧产生的热量没有任何形式的损失，这是不现实的。 5G作为一种新型移动通信网络，不仅要解决人与人通信，为用户提供增强现实、虚拟现实、超高清（3D）视频等更加身临其境的极致业务体验。5G网络使用的无线电波通信频率在3.0GHz以上的超高频段和极高频段，比4G及以下网络（通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段）拥有更大的带宽和更快的传输速率。未来5G网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达10Gbps（比特率、比特/秒），是4G网络的50-100倍。 11. 在5G技术领域，华为绝对是领跑者。与4G相比，5G使用的电磁波频率更高。下列说法中正确的是（　　） A. 5G使用的电磁波是横波 B. 5G使用的电磁波是纵波 C. 5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的快 D. 空间中的5G信号和4G信号相遇会产生干涉现象 12. 关于5G网络使用的无线电波相比4G网络，下列说法正确的是（　　） A. 在真空中的传播速度更快 B. 在真空中的波长更长 C. 衍射的本领更弱 D. 频率更高，相同时间传递的信息量更大 13. 产生5G无线信号电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（　　） A. 线圈中磁场的方向向上 B. 电容器两极板间电场强度正在变大 C. 电容器正在放电，线圈储存的磁场能正在增加 D. 线路中的电流正在减小且与线圈中感应电流的方向相反 14. 目前困扰5G发展的难题之一是供电，5G基站单系统功耗为4kW（基站用电器功率），信号覆盖半径约为100m，而在4G时代，基站单系统功耗仅为1kW，信号覆盖半径约为2km，如图所示，某5G基站距离100kV主供电线路一定距离，线路电阻为，线路损耗功率占总功率的20%（变压器均视作理想变压器）。 （1）求输电回路的电流； （2）高压变压器原、副线圈的匝数比； （3）为了实现5G网络信号全覆盖面积约为2000平方公里城市，试估算全市的5G基站运行一天将消耗约多少？（保留一位有效数字） 【答案】11. A 12. CD 13. B 14. （1）5A；（2）100:1；（3） 【解析】 【11题详解】 AB.5G使用的电磁波是横波，故A正确，B错误； C.5G使用的电磁波频率更高，所以5G使用的电磁波在介质中传播速度比4G的慢，故C错误； D.5G使用的电磁波频率更高，与4G信号相遇不会产生干涉现象，故D错误。 故选A。 【12题详解】 A.无线电波（电磁波）在真空的传播速度与光速相同，保持不变，其速度与频率没有关系，故A错误； BC.由公式 可知频率变大，波长变短，衍射本领变弱，故B错误，C正确； D.无线电波（电磁波）频率越高，周期越小，相同时间内可承载的信息量越大，故D正确。 故选CD。 【13题详解】 A.根据线圈中电流方向，应用右手螺旋定则判断出线圈中磁场方向向下，故A错误； B.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，板间电场强度在变大，故B正确； CD.电流方向流向正极板，表示电容器在充电，两极板电荷量增大，电路中电流在减小，线圈储存的磁场能正在减小，逐渐转化成电场能，根据“增反减同”可知，线圈中感应电流的方向与线路中原电流方向相同，故CD错误。 故选B。 【14题详解】 （1）由题意可知，总功率为 线路损耗功率为 由 得 （2）高压变压器副线圈两端的电压为 由 得 （3）需要的基电站个数 每个基电站一天的耗电量为 总耗电量为 在粒子物理研究中，为了测量粒子的电荷量、质量、自旋等性质。在粒子加速器中，通过施加磁场，可以将粒子束偏转到我们所需的轨道上。同时，通过调整磁场的强度和分布，可以实现对粒子束的聚焦和分离。 15. 极光是由来自宇宙空间的高能带电粒子流进入地球大气层后，由于地磁场的作用而产生的。如图所示，科学家发现并证实，这些高能带电粒子流向两极时做螺旋运动，旋转半径不断减小。此运动形成的主要原因是（　　） A. 太阳辐射对粒子产生了驱动力的作用效果 B. 粒子的带电荷量减小 C. 洛伦兹力对粒子做负功，使其动能减小 D. 南北两极附近的磁感应强度较强 16. 如图所示，在赤道处，将一不带电小球向东水平抛出，落地点为a，给小球带上电荷后，仍以原来的速度抛出，考虑地磁场的影响，下列说法正确的是（　　） A. 无论小球带何种电荷，小球落地时的速度的大小不变 B. 无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能不守恒 C. 若小球带负电荷，小球会落在a点的右侧 D. 若小球带正电荷，小球仍会落在a点 17. 洛伦兹力演示仪的实物图和原理图分别如下图（a）、图（b）所示。电子束从电子枪向右水平射出，使玻璃泡中的稀薄气体发光，从而显示电子的运动轨迹。调节加速极电压可改变电子速度大小，调节励磁线圈电流可改变磁感应强度，某次实验，观察到电子束打在图（b）中的P点，则两个励磁线圈中的电流均为______方向（选填“顺时针”或“逆时针”），若要看到完整的圆周运动，则可以______（选填“增大”或“减小”）加速极电压。 18. 如图所示，真空区域有宽度为L，磁感应强度为B的矩形匀强磁场，方向垂直于纸面向里，MN、PQ是磁场的边界，质量为m、电荷量为q的带正电粒子（不计重力）沿着与MN夹角为的方向垂直射入磁场中，刚好垂直于PQ边界射出，并沿半径方向垂直进入圆形磁场，磁场半径为L，方向垂直纸面向外，离开圆形磁场时速度方向与水平方向夹角为60°。求： （1）粒子射入磁场的速度大小； （2）粒子在矩形磁场中运动的时间； （3）圆形磁场的磁感应强度。 【答案】15. D 16. A 17 ①. 逆时针 ②. 减小 18. （1）；（2）；（3） 【解析】 【15题详解】 A．粒子在运动过程中，由洛伦兹力提供向心力 解得 可知半径不断减小与太阳辐射对粒子产生了驱动力无关，故A错误； B．粒子在运动过程中，若电量减小，由洛伦兹力提供向心力，根据的半径公式 解得 可知，当电量减小时，半径增大，故B错误； C．地球的磁场由南向北，当带负电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向为向西，所以粒子将向西偏转；当带正电的宇宙射线粒子垂直于地面向赤道射来时，根据左手定则可以判断粒子的受力的方向向东，粒子受到的洛伦兹力始终与速度垂直，所以洛伦兹力不做功，故C错误； D．粒子在运动过程中，南北两极的磁感应强度较强，由洛伦兹力提供向心力，由 解得 可知，当磁感应强度增加时，半径减小，故D正确。 故选D。 【16题详解】 A．若小球带电，小球所受洛伦兹力不做功，根据动能定理有 解得 可知，无论小球带何种电荷，小球落地时速度的大小不变，故A正确； B．若小球带电，小球所受洛伦兹力不做功，小球运动过程中，只有重力做功，可知，无论小球带何种电荷，小球在运动过程中机械能均守恒，故B错误； C．若小球带负电荷，根据左手定则可知，小球所受洛伦兹力方向斜向左下方，则小球会落在a点的左侧，故C错误； D．若小球带正电荷，根据左手定则可知，小球所受洛伦兹力方向斜向右上方，则小球会落在a点的右侧，故D错误。 故选A。 【17题详解】 [1]电子带负电，根据其运动轨迹可知，电子所受洛伦兹力方向斜向左上方，根据左手定则可知，磁场方向垂直于纸面向外，根据安培定则可知，电流方向为逆时针； [2]若要看到完整的圆周运动，需要使电子圆周运动的轨道半径减小，根据 ， 解得 可知，若要看到完整的圆周运动，需要减小加速极电压。 【18题详解】 （1）作出粒子运动轨迹，如图所示 根据几何关系有 粒子在矩形磁场区域做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）粒子在矩形磁场中运动的周期 粒子在矩形磁场中圆周运动对应的圆心角 则粒子在矩形磁场中运动的时间 解得 （3）结合上述轨迹图，粒子在圆形磁场区域，根据几何关系有 由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一，它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路。 19. 下列现象属于电磁感应现象的是（　　） A. 电磁炮发射出膛 B. 通电导线在磁场中受到力的作用 C. 一些物体在磁体或电流作用下会显现磁性 D. 当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势 20. 关于电磁感应在生产、生活中的应用，下列说法正确的是（　　） A. 磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼作用 B. 真空冶炼炉的工作原理主要是电流的磁效应 C. 变压器使用硅钢作为铁芯材料，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较小 D. 电磁炉可以用陶瓷材料的锅加热食物 21. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡。实验过程中两灯泡均未烧坏，下列说法正确的是（　　） A. 开关S由断开变为闭合时，A灯泡逐渐变亮 B. 开关S由断开变为闭合时，B灯保持亮度不变 C. 开关S由闭合变为断开时，A灯泡逐渐变暗 D. 开关S由闭合变为断开时，B灯先变亮再逐渐变暗，直到熄灭 22. 面积为S的单匝矩形线圈，放在磁感应强度为的匀强磁场，线圈在磁场中以周期T绕轴匀速转动；从图示位置开始计时，则磁通量随时间的变化规律为______；感应电动势的大小随时间变化的规律为______。 23. 如图甲所示，间距为L的平行光滑金属导轨固定在绝缘水平面上，导轨的左端连接一阻值为R的定值电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为B。一根质量为m、长度为L、电阻为r的导体棒cd放在导轨上。导体棒运动过程中始终保持与导轨垂直且接触良好，导轨的电阻可忽略不计。 （1）若对导体棒cd施加一水平向右的恒力，使其以速度v向右做匀速直线运动，求此力的大小。 （2）若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。 ①求整个过程中，电阻R产生的热量； ②求整个过程中，通过电阻R的电荷量q； ③在图乙中定性画出导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像。 【答案】19. D 20. A 21. AD 22. ①. ②. 23. （1）；（2）①；②；③ 【解析】 【19题详解】 A．电磁炮发射出膛是电磁驱动现象，不是电磁感应现象，故A错误； B．通电导线在磁场中受到力的作用不是电磁感应现象，故B错误； C．一些物体在磁体或电流的作用下会显现磁性，这是物体被磁化，不是电磁感应现象，故C错误； D．当交变电流通过变压器的原线圈，能使副线圈中产生感应电动势，这是电磁应现象。故D正确。 故选D。 【20题详解】 A．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，故A正确； B．真空冶炼炉的工作原理主要是炉中金属产生涡流使炉内金属熔化，故B错误； C．变压器的铁芯所使用的材料是硅钢，原因是硅钢是铁磁性材料且电阻率较大，从而减小涡流，减小发热量，提高变压器的效率，故C错误； D．电磁炉是在金属锅中产生的涡流发热来加热食物的，电磁炉不可以用陶瓷材料的锅来加热食物，故D错误。 故选A。 【21题详解】 AB．当开关S由断开变为闭合时，电路接通，由于电感的自感作用产生感应电动势，阻碍电流的流过，则相当于A、B串联，两灯均立即变亮，接着电感的自感效应减弱，电感中电流逐渐变大，B灯电流逐渐减小，最后电感将B灯短路，B灯熄灭，由于A灯分压变大，所以A灯变亮，故A正确，B错误； CD．当开关S由闭合变为断开时，电路断开，A灯立即熄灭，电感由于自感效应，相当于电源并与B灯构成回路，则B灯突然变亮，并逐渐变暗直至熄灭，故C错误，D正确。 故选AD。 22题详解】 [1]图示位置线圈处于中性面，从此位置开始计时，磁通量随时间的变化规律为 [2]线圈产生的感应电动势 其中 则感应电动势的大小随时间变化的规律为 【23题详解】 （1）根据法拉第电磁感应定律可知导体棒产生的感应电动势 根据闭合电路欧姆定律有 根据共点力平衡 联立解得 （2）①若对导体棒cd施加一水平向右的瞬时冲量，使其以速度开始运动，并最终停在导轨上。整个过程中，根据能量守恒可知，电路中产生的总热量等于导体棒的初动能 则电阻R产生的热量 ②设向右为正方向，由动量定理有 又 解得 ③由电路可知 其中 由动量定理有 又 联立可得 导体棒cd两端的电势差随位移x变化的图像如图所示 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$