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考试物理模拟试题（二）

滕州一中2023-2024学年度高二物理期末 模拟试题二 一、单选题 1. 如图所示为一周期为T的理想振荡电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时，极板间有一带负电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响，不考虑灰尘碰到极板后的运动，重力加速度为。当电路中的开关闭合以后，则（　　） A. 在最初的时间内，电流方向为顺时针 B. 灰尘将在两极板间做往复运动 C. 灰尘加速度方向不可能向上 D. 电场能最大时灰尘的加速度一定为零 2. 太阳内部的核聚变可以释放出大量的能，这些能以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到。设太阳上的热核反应是4个质子聚合成1个氦核同时放出2个中微子（质量远小于电子质量，穿透能力极强的中性粒子，可用v表示）和另一种带电粒子（用表示），且知每一次这样的核反应质量亏损为，已知真空中的光速，电子的电荷量。则每秒钟太阳产生中微子的个数为（　　） A. 个 B. 个 C. 个 D. 个 3. 一个静止的氡核，放出一个α粒子后衰变为钋核，该过程中，除放出能量为E=0.26MeV的光子外，其余的能量全部转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量。已知m氡=222.0866u、mα=4.0026u、m钋=218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量，则（　　） A. 上述核反应方程为 B. 上述核反应放出的能量为6.92MeV C. 钋核的动能为6.92MeV D. α粒子的动能为0.12MeV 4. 我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律。如图所示为氧气分子在不同温度下的气体分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为。下列说法正确的是（　　） A. B. 温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C. 将温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D. 将温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 5. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，导轨与x轴平行，左端接有电阻R。在x>0的一侧存在竖直向下的磁场，磁感应强度B随空间均匀变化，满足B=B0+kx（k>0且为定值）。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力作用下沿x轴正方向匀速运动。t=0时金属杆位于x=0处，不计导轨和金属杆的电阻。图2中关于金属杆两端的电压U和所受安培力F大小的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，原、副线圈总匝数为的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为16R，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法错误的是（ ） A. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U减小 B. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 C. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变大，U变小 D. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 7. 如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像。不计电源内阻及电感线圈的电阻。下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等 B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中 8. 氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为到之间，a光的光子能量为。则（ ） A. 氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B. 当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C. a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D. 图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 二、多选题 9. 如图所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道竖直放置，图乙、图丙分别置于匀强磁场B和匀强电场E中，轨道两端点在同一高度上。现将a、b、c三个相同的带正电小球同时从轨道左端的最高点由静止释放，小球均能经过轨道最低点。已知小球的带电荷量不会发生变化，则a、b、c三个小球（　　） A. 在向右运动过程中始终不会脱离轨道 B. 到达轨道最低点时的速率均相同 C. 向右经过轨道最低点时，b球对轨道的压力最大 D. 向左经过轨道最低点时，a球对轨道的压力最小 10. “⊥”形且上端开口的玻璃管如图甲所示，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗、细部分的横截面积分别为S1=2cm2、S2=1cm2。封闭气体初始温度为57℃，气体长度L=22cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线，下列说法正确的是（　　） A. 封闭气体在初始状态的压强为80cmHg B. 封闭气体在初始状态的压强为82cmHg C. 若缓慢升高气体温度，升高至369K时可将所有水银全部压入细管内 D. 当温度升高至492K时，液柱下端离开粗、细接口处的距离为10cm 11. 如图1所示、手摇发电机的大、小飞轮通过皮带传动（皮带不打滑），大、小飞轮的半径之比为，小飞轮和线圈固定于同一转轴。匀速转动手柄时，线圈产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈所在处的磁场可视为匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，线圈面积为、阻值为R，线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡，其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 手柄匀速转动的转速为 B. 灯泡两端电压瞬时值的表达式为 C. 线圈的匝数为300匝 D. 若保持手柄的转速不变，仅使小飞轮的半径增大，则灯泡变得更亮 12. 在科学研究中，经常用施加适当的磁场来实现对带电粒子运动的控制。在如图所示的平面坐标系xOy内，以坐标原点O为 圆心、半径为R的圆形区域外存在范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面。一质量为m、带电荷量为的粒子从沿y轴正方向射入磁场，当入射速度为时，粒子从处进入无场圆形区域并射向原点O，不计粒子的重力，则（　　） A. 粒子第一次离开磁场时的运动时间为 B. 粒子再次回到P点共需要2次通过原点O C. 若仅将入射速度大小变为，则粒子离开P点后可以再回到P点 D. 若仅将入射速度大小变为，则粒子离开P点后不可能再回到P点 三、实验题 13. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2cm），求油膜面积S（如图所示） B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上 C．向浅盘中装入约2cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉 D．用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径 E．在1mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1000mL， F．用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1mL。 （1）上述实验步骤的合理顺序是：E______ （2）根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL；（保留2位有效数字） （3）根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是______m；（保留2位有效数字） （4）在浅盘中的水面上撒上痱子粉，将1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列现象或判断正确的是（ ） A．油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些 B．油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定 （5）关于本实验下列说法正确的有（ ） A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜 B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大 D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小 E．结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水清洗，并用脱脂棉擦去。 （6）该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有______。 A．把油酸分子视为球形 B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜 C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水 14. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 （1）对于实验过程，下列说法正确的有_________； A．为便于探究，应该采用控制变量法 B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 （2）李辉同学正确组装变压器后，把的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱，副线圈接线“0”“1”接线柱，如图所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_______； A． B． C． D． （3）实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是_____； A．“嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的 B．“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音 C．交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验 （4）该同学正确组装变压器后，用匝数和匝的变压器实际测量数据如下表： Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是__________（填或）； （5）如图所示为可拆变压器，现将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，原线圈与正弦交流电源相连，由于实验疏忽，未将铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，用理想电压表测得副线圈电压；若将该电源与副线圈相连，测得原线圈电压为，则该交流电源的电压（ ） A．大于 B．等于 C．小于 D．等于 四、解答题 15. 如图所示，导热良好的汽缸固定在倾角为斜面上，面积为、质量为的活塞与汽缸壁无摩擦，汽缸内封闭一定质量的理想气体，整体处于静止状态。最初时气体处于状态A，温度，体积。先用外力缓慢拉动活塞使气体达到状态B，体积变为之后固定活塞，降低气体温度达到，气体达到状态C。已知大气压为，气体的内能满足，，重力加速度g取，从状态A到状态C的整个过程气体吸收总热量，求： （1）气体在状态B的压强 （2）气体在状态C的压强及外力做的功W 16. 海南省大广坝水电站是一个具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的大型综合性利用工程，是海南省第一个重点建设项目。水电站拦河大坝长5842m，号称亚洲第一长坝。如图所示，水电站用一小型交流发电机组向远处用户供电，若发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03，线圈匀速转动的角速度，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，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=10∶1，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r不可忽略。求： （1）输电线路上损耗的电功率； （2）发电机电动势最大值和升压变压器副线圈； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。 17. 如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两根金属杆a、b间隔一定距离静止于导轨上，两杆与导轨垂直且接触良好，杆a、b的电阻分别为R和3R，杆a、b的质量分别为3m和m。现使杆a获得一个大小为、水平向右的初速度。 （1）当杆b的速度大小为时（两杆未相撞），求此时杆b受到的安培力大小F； （2）若整个运动过程中两杆未相撞，求整个运动过程中杆a产生的焦耳热； （3）若初始位置时两杆之间的距离，通过计算判断两杆在整个运动过程中是否相撞。 18. 如图所示，在xOy平面内的第一象限内存在一有界匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外，在第四象限内充满范围足够大、方向与x轴负方向的夹角为的匀强电场。一束质量为m、电荷量为的粒子以不同的速率从O点沿xOy平面内的OP方向发射，沿直线飞行到P点时进入有界匀强磁场区域，O、P两点间的距离为L，OP连线与x轴正方向的夹角，所有粒子在离开磁场后最终都能从轴上垂直轴射出，若速度最大的粒子A从x轴上的Q点以速度（未知）射出，且射出之前都在磁场内运动，匀强电场的电场强度，粒子所受的重力忽略不计，求： （1）的大小； （2）粒子A在匀强磁场中运动的时间； （3）y轴上有粒子穿过的长度； （4）有界匀强磁场区域的最小面积。 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 模拟试题二 一、单选题 1. 如图所示为一周期为T的理想振荡电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。电路中开关断开时，极板间有一带负电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带电灰尘对电路的影响，不考虑灰尘碰到极板后的运动，重力加速度为。当电路中的开关闭合以后，则（　　） A. 在最初的时间内，电流方向为顺时针 B. 灰尘将在两极板间做往复运动 C. 灰尘加速度方向不可能向上 D. 电场能最大时灰尘的加速度一定为零 【答案】C 【解析】 【详解】ABC．当开关断开时，带负电灰尘静止，则有 此时电场力向上，上极板带正电，电场能最大，极板间电场强度最大； 若开关闭合，在最初的时间内，电容器放电，电流方向为逆时针，电场能减小，极板间电场强度减小，则灰尘会向下极板运动； 振荡回路磁场能和电场周期性改变，根据对称性可知当电场方向和初始状态相反电场能最大时，电场力变为向下，和重力方向相同，灰尘的此时的加速度为2g，所以灰尘的加速度不可能向上，灰尘的加速度大于等于0，且一直向下，所以灰尘不会在两极板间做往复运动，故C正确，AB错误； D．根据对称性可知当电场方向和初始状态相反电场能最大时，电场力向下，和重力方向相同，所以电场能最大时，灰尘的加速度不一定为零，故D错误。 故选C。 2. 太阳内部的核聚变可以释放出大量的能，这些能以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达到。设太阳上的热核反应是4个质子聚合成1个氦核同时放出2个中微子（质量远小于电子质量，穿透能力极强的中性粒子，可用v表示）和另一种带电粒子（用表示），且知每一次这样的核反应质量亏损为，已知真空中的光速，电子的电荷量。则每秒钟太阳产生中微子的个数为（　　） A. 个 B. 个 C. 个 D. 个 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】根据爱因斯坦质能方程，得 每秒太阳发生的核反应的次数 （次） 每秒钟太阳产生多少个中微子个数 个 故D正确，ABC错误。 故选D。 3. 一个静止的氡核，放出一个α粒子后衰变为钋核，该过程中，除放出能量为E=0.26MeV的光子外，其余的能量全部转变为钋核与α粒子的动能，不计光子的动量。已知m氡=222.0866u、mα=4.0026u、m钋=218.0766u，1u相当于931.5MeV的能量，则（　　） A. 上述核反应方程为 B. 上述核反应放出的能量为6.92MeV C. 钋核的动能为6.92MeV D. α粒子的动能为0.12MeV 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒有 故A正确； B．由质能方程可得 故B错误。 CD．设粒子、钋核的动能分别为、，动量分别为、，由能量守恒得 不计光子的动量，由动量守恒得 又 可得 联立解得 故CD错误。 故选A。 4. 我国物理学家葛正权定量验证了麦克斯韦的气体分子速率分布规律。如图所示为氧气分子在不同温度下的气体分子速率分布规律图像，图中实线1、2对应的温度分别为。下列说法正确的是（　　） A. B. 温度下，某一速率区间的分子数占比可能相同 C. 将温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积为曲线1和曲线2下方的面积之和 D. 将温度下的氧气混合后，对应的分子速率分布规律曲线可能是图中的虚线 【答案】B 【解析】 【详解】A．温度越高，分子热运动越剧烈，速率大的分子所占的比例越大，由题图可知，曲线2速率大的分子所占的比例比曲线1速率大的分子所占的比例大，故，故A错误； B．曲线1和曲线2有一个交点，交点对应的速率区间的分子数占比相同，故B正确； C．气体分子速率分布规律曲线与横轴围成的面积均为1，即曲线1、曲线2以及将温度下的氧气混合后对应的曲线与横轴围成的面积都为1，故C错误； D．将温度下的氧气混合后，混合气体的温度介于和之间，曲线波峰应介于曲线1和曲线2之间，不可能为题图中的虚线，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，两根足够长的平行金属导轨位于水平的xOy平面内，导轨与x轴平行，左端接有电阻R。在x>0的一侧存在竖直向下的磁场，磁感应强度B随空间均匀变化，满足B=B0+kx（k>0且为定值）。一金属杆与导轨垂直放置，且接触良好，在外力作用下沿x轴正方向匀速运动。t=0时金属杆位于x=0处，不计导轨和金属杆的电阻。图2中关于金属杆两端的电压U和所受安培力F大小的图像正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设金属杆在内运动的位移为x，且，设两导轨间的距离为L，则在时间内金属杆与导轨、电阻构成的闭合回路中磁通量的变化量 则内闭合回路中产生的感应电动势 设金属杆匀速运动的速度为v，则 代入上式，可得 不计导轨和金属杆的电阻，则金属杆两端的电压 可知U与x成线性关系，是一条倾斜的直线，由，可得 可知U与t成线性关系，是一条倾斜的直线，故A错误，B正确； CD．由闭合电路欧姆定律可得电路中感应电流 金属杆所受安培力：F=BIL，代入数据可得 可知F与x不是线性关系，F-x图像应为曲线，由，可得 可知F与t不是线性关系，F-t图像应为曲线，故CD错误。 故选B。 6. 如图所示，原、副线圈总匝数为的理想变压器，滑动触头初始位置在副线圈距上端三分之一处，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻的阻值为R，滑动变阻器的最大阻值为16R，滑片初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法错误的是（ ） A. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，I减小，U减小 B. 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 C. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，I变大，U变小 D. 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，消耗的功率增大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设原副线圈的匝数比为，将副线圈电阻等效到原线圈，阻值为 可得原线圈电压 则 整理可得 保持位置不变，向下缓慢滑动的过程中，不断变大，则变小，对由欧姆定律可知 可知不断变小，根据原副线圈的功率相等可知消耗的功率 整理可得 由题知 ， 可知时，消耗的功率有最大值，由题知向下缓慢滑动的过程中由逐渐增大，可知消耗的功率先增大，后减小，故A正确，B错误。 CD．由题意可知，原副线圈的匝数比为2，则副线圈的电流为 根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为 则变压器原线圈的电压有效值为 设输入交流电的电压有效值为，则 可得 保持位置不变，向左缓慢滑动的过程中，变小，不断变大，根据欧姆定律 可知变压器原线圈的电压有效值变大，输入电压有效值不变，则两端的电压不断变小，则电压表示数变小，原线圈的电压电流都变大，则功率变大，根据原副线圈的功率相等，可知消耗的功率增大，故CD正确。 本题选错误的，故选B。 7. 如图所示，某同学利用电压传感器来研究电感线圈工作时的特点。图甲中三个灯泡完全相同，不考虑温度对灯泡电阻的影响。在闭合开关S的同时开始采集数据，当电路达到稳定状态后断开开关。图乙是由传感器得到的电压随时间变化的图像。不计电源内阻及电感线圈的电阻。下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合瞬间，流经灯和的电流相等 B. 开关S闭合瞬间至断开前，流经灯的电流保持不变 C. 开关S断开瞬间，灯闪亮一下再熄灭 D. 根据题中信息，可以推算出图乙中 【答案】A 【解析】 【详解】AB．开关S闭合瞬间，由于电感线圈的强烈阻碍作用，灯D3没有电流通过，灯和串联，流经灯和的电流相等，设每个灯泡的电阻为R，故 稳定后灯和并联再与串联，流过的电流为 故A正确，B错误； C．开关S断开瞬间，由于电感线圈阻碍电流减小的作用，由电感线圈继续为灯和提供电流，又因为电路稳定的时候，流经灯和的电流相等，所以灯逐渐熄灭，故C错误； D．开关S闭合瞬间，灯和串联，电压传感器所测电压为D2两端电压，由欧姆定律 电路稳定后，流过D3的电流为 开关S断开瞬间，电感线圈能够为和提供与之前等大电流，故其两端电压为 所以 故D错误。 故选A。 8. 氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光波长范围约为到之间，a光的光子能量为。则（ ） A. 氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B. 当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C. a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D. 图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 【答案】D 【解析】 【详解】A．可见光波长范围约为到之间，可知可见光的光子能量范围约为到之间。氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误； B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误； C．根据 可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据 可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据 可知a光光子动量最大，故C错误； D．可见光波长范围约为到之间，根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 故D正确。 故选D。 二、多选题 9. 如图所示，三个完全相同的半圆形光滑绝缘轨道竖直放置，图乙、图丙分别置于匀强磁场B和匀强电场E中，轨道两端点在同一高度上。现将a、b、c三个相同的带正电小球同时从轨道左端的最高点由静止释放，小球均能经过轨道最低点。已知小球的带电荷量不会发生变化，则a、b、c三个小球（　　） A. 在向右运动过程中始终不会脱离轨道 B. 到达轨道最低点时的速率均相同 C. 向右经过轨道最低点时，b球对轨道的压力最大 D. 向左经过轨道最低点时，a球对轨道的压力最小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．当小球从不高于圆心的位置由静止释放，其不会脱离轨道，所以在小球向右运动过程中始终不会脱离轨道，故A项正确； B．对于a球，到达最低点有 对于b球，由于洛伦兹力不做功，所以到达最低点有 对于c球，由于电场力做功，所以到达最低点有 有上述式子分析可知，到达最低点时，a球和b球的速度大小相同，c球的速度大小小于a球和b球的速度大小，故B项错误； C．向右经过最低点时，由牛顿第二定律，对a球有 对于b球有 对于c球有 结合之前的分析有，所以其b球对于轨道的压力最大，故C项正确； D．向左经过最低点时，对a球有 由于整个运动过程中，只有重力做功，重力做功只与始末位置高度差有关，所以 对于b球有 由于整个运动过程中，只有重力做功，重力做功只与始末位置高度差有关，所以 对于c球有 由于整个运动过程只有重力和电场力做功，而电场力做功只与始末位置有关，重力做功只与始末位置高度差有关，所以有 结合上述分析可知，b球对轨道的压力小于a球对轨道的压力，所以a球不是对轨道的压力最小的，故D项错误。 故选AC。 10. “⊥”形且上端开口的玻璃管如图甲所示，管内有一部分水银封住密闭气体，上管足够长，图中粗、细部分的横截面积分别为S1=2cm2、S2=1cm2。封闭气体初始温度为57℃，气体长度L=22cm，图乙为对封闭气体缓慢加热过程中气体压强随体积变化的图线，下列说法正确的是（　　） A. 封闭气体在初始状态的压强为80cmHg B. 封闭气体在初始状态的压强为82cmHg C. 若缓慢升高气体温度，升高至369K时可将所有水银全部压入细管内 D. 当温度升高至492K时，液柱下端离开粗、细接口处的距离为10cm 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．根据图乙可知，封闭气体在初始状态的压强为80cmHg，故A正确，B错误； C．根据题意，结合图像可知，当水银柱全部进入细管中后，继续升高温度，气体将发生等压变化，而由图乙可知，气体发生等压变化初始，气体的体积为，而在水银全部进入细管前，根据理想气体的状态方程有 式中 ，， 代入数据解得 故C正确； D．液柱下端离开粗、细接口处的距离为10cm，设此时的温度为，则由盖吕萨克定律有 ， 解得 故D错误。 故选AC。 11. 如图1所示、手摇发电机的大、小飞轮通过皮带传动（皮带不打滑），大、小飞轮的半径之比为，小飞轮和线圈固定于同一转轴。匀速转动手柄时，线圈产生的感应电动势e随时间t变化的规律如图2所示。已知线圈所在处的磁场可视为匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为，线圈面积为、阻值为R，线圈通过导线、滑环和电刷连接一个阻值恒为R的灯泡，其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 手柄匀速转动的转速为 B. 灯泡两端电压瞬时值的表达式为 C. 线圈的匝数为300匝 D. 若保持手柄的转速不变，仅使小飞轮的半径增大，则灯泡变得更亮 【答案】AC 【解析】 【详解】A．如图2可知线圈转动的周期为 角速度为 由于小飞轮和线圈固定于同一转轴，所以小飞轮角速度也为 大飞轮和小飞轮线速度相等，所以有 所以大飞轮角速度为 转速为 A正确； B．线圈产生的电动势的瞬时值表达式为 即 灯泡两端电压瞬时值的表达式为 B错误； C．根据 解得，线圈匝数为 300匝 C正确； D．若保持手柄的转速不变，仅使小飞轮的半径增大，根据 则小飞轮角速度减小，线圈转动的角速度减小根据 可知线圈产生的电动势最大值减小，根据 可知线圈产生的电动势有效值减小，根据 可知，灯泡两端的电压减小，则灯泡变得更暗，D错误。 故选AC。 12. 在科学研究中，经常用施加适当的磁场来实现对带电粒子运动的控制。在如图所示的平面坐标系xOy内，以坐标原点O为 圆心、半径为R的圆形区域外存在范围足够大的匀强磁场，磁场方向垂直于xOy平面。一质量为m、带电荷量为的粒子从沿y轴正方向射入磁场，当入射速度为时，粒子从处进入无场圆形区域并射向原点O，不计粒子的重力，则（　　） A. 粒子第一次离开磁场时的运动时间为 B. 粒子再次回到P点共需要2次通过原点O C. 若仅将入射速度大小变为，则粒子离开P点后可以再回到P点 D. 若仅将入射速度大小变为，则粒子离开P点后不可能再回到P点 【答案】AC 【解析】 【详解】A． 因为A点坐标为，所以，，，圆轨迹半径为 解得 粒子第一次离开磁场时的运动时间为 A正确； B． 粒子的运动轨迹如图所示，很明显，粒子再次回到P点共需要3次通过原点O，B错误； CD． 若仅将入射速度大小变为，则粒子轨迹半径为，其运动轨迹如图所示，则粒子离开P点后可以再回到P点，C正确，D错误； 故选AC。 三、实验题 13. “用油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓中的方格数（正方形小方格的边长为2cm），求油膜面积S（如图所示） B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在盘上，用彩笔将薄膜的形状画在玻璃板上 C．向浅盘中装入约2cm深的水，并撒上痱子粉或细石膏粉 D．用所学公式求出油膜厚度，即油酸分子的直径 E．在1mL纯油酸中加入酒精，至油酸酒精溶液总体积为1000mL， F．用注射器或滴管将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，测得60滴溶液体积为1mL。 （1）上述实验步骤的合理顺序是：E______ （2）根据上述数据，每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL；（保留2位有效数字） （3）根据上述数据及图中的面积，估测出油酸分子的直径是______m；（保留2位有效数字） （4）在浅盘中的水面上撒上痱子粉，将1滴油酸酒精溶液滴入水中后，下列现象或判断正确的是（ ） A．油膜的面积先扩张后又稍微收缩了一些 B．油膜的面积先快速扩张后慢慢趋于稳定 （5）关于本实验下列说法正确的有（ ） A．选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜 B．若油酸没有充分散开，油酸分子直径的计算结果将偏小 C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直径的计算结果将偏大 D．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数少记了几滴，油酸分子直径的计算结果将偏小 E．结束实验时，需要将水从浅盘的一角倒出，在这个角的边缘会遗留少许油酸。为了保持浅盘的清洁，不影响下次使用，可以用适量清水清洗，并用脱脂棉擦去。 （6）该实验体体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有______。 A．把油酸分子视为球形 B．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜 C．油酸分子是紧挨着的没有空隙 D．油酸不溶于水 【答案】 ①. FCBAD ②. ③. ④. A ⑤. AC ⑥. ABC 【解析】 【详解】（1）[1]上述实验步骤的合理顺序是：EFCBAD。 （2）[2]1滴酒精油酸溶液中含油酸的体积 （3）[3]由于每格边长为2cm，则每一格就是4cm2，估算油膜面积以超过半格以一格计算，小于半格就舍去的原则，估算出60格，则油酸薄膜面积为 S=60×4cm2=2.4×10-2m2 由于分子是单分子紧密排列的，因此分子直径为 （4）[4]油酸酒精溶液没有完全展开前，油酸分子间所夹的酒精分子，即没与水接触，也没与空气接触，但是却增大了油酸的体积。使得展开后的面积较大，而一旦展开后，酒精分子溶于水或挥发，则油酸分子要填补原来酒精分子留下的空隙，所以油酸形成的油膜的面积又会略有收缩，A正确，B错误。 故选A。 （5）[5]A．计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水或挥发掉，使测量结果更精确，所以选用油酸酒精溶液而不是纯油酸，目的是让油酸尽可能散开，形成单分子油膜，故A正确； B．计算油酸分子直径的公式是，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积。水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分散开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故B错误； C．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，选项C正确； D．计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数少数了几滴，浓度升高，则d偏大，选项D错误。 E．油酸不溶于水，应用酒精清洗，E错误。 故选AC。 （6）[6]在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验中理想假设有：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间空隙；油酸本身不溶于水，不是理想假设。故ABC正确，D错误。. 故选ABC。 14. 在“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验中，某同学采用了如图所示的可拆式变压器进行研究，图中各接线柱对应的数字表示倍率为“×100”的匝数。 （1）对于实验过程，下列说法正确的有_________； A．为便于探究，应该采用控制变量法 B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“直流电压挡” C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量 D．因为实验所用电压较低，通电时可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路 （2）李辉同学正确组装变压器后，把的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱，副线圈接线“0”“1”接线柱，如图所示，在确认电路连接无误的情况下，接在副线圈两端的交流电压表的实际读数可能是_______； A． B． C． D． （3）实验时，小沈听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，他做出如下猜想，正确的是_____； A．“嗡嗡”声来自交变电流在线圈中产生变化磁场时发出的 B．“嗡嗡”声来自副线圈中电流流动的声音 C．交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声 D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，也能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验 （4）该同学正确组装变压器后，用匝数和匝的变压器实际测量数据如下表： Ua/V 1.80 2.80 3.80 4.90 Ub/V 4.00 6.01 8.02 9.98 根据测量数据可判断连接交流电源的原线圈是__________（填或）； （5）如图所示为可拆变压器，现将原、副线圈套在铁芯A的两臂上，原线圈与正弦交流电源相连，由于实验疏忽，未将铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，用理想电压表测得副线圈电压；若将该电源与副线圈相连，测得原线圈电压为，则该交流电源的电压（ ） A．大于 B．等于 C．小于 D．等于 【答案】 ①. AC##CA ②. D ③. C ④. ⑤. A 【解析】 【详解】（1）[1]A．为便于探究，应该采用控制变量法，故A正确； B．变压器的原线圈接低压交流电，测量副线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故B错误； C．使用多用电表测电压时，先用最大量程挡试测，再选用适当的挡位进行测量，故C正确； D．虽然实验所用电压较低，但是通电时不可用手接触裸露的导线、接线柱等检查电路，这样可减小实验误差，避免发生危险，故D错误。 故选AC。 （2）[2]把的学生交流电源接到原线圈“2”“8”接线柱（相当于600匝），副线圈接线“0”“1”接线柱（相当于100匝），则有 若变压器为理想变压器，则原线圈电压为 由于实际变压器存在损耗，所以，故选D。 （3）[3]ABC．听到变压器内部有轻微的“嗡嗡”声，其原因是交变电流的磁场对铁芯有吸、斥作用，使铁芯振动发声，故AB错误，C正确； D．若去掉铁芯，“嗡嗡”声马上消失，变压器中没有磁路，就不能完成“探究变压器线圈两端的电压与匝数的关系”实验，故D错误。 故选C。 （4）[4]由表中数据可知 考虑到实验中所用变压器并非理想变压器，即存在功率损失，使得原、副线圈的电压之比大于匝数之比，所以原线圈的匝数为，副线圈的匝数为。 （5）[5]因未将铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯，则变压器存在漏磁问题。设该变压器的效率为，原线圈与副线圈的匝数比为k，电源电压为U，则当原线圈与正弦交流电源相连时，副线圈的电压为 当该电源与副线圈相连时，原线圈的电压为 联立解得 由于，则电源电压 故选A。 四、解答题 15. 如图所示，导热良好的汽缸固定在倾角为斜面上，面积为、质量为的活塞与汽缸壁无摩擦，汽缸内封闭一定质量的理想气体，整体处于静止状态。最初时气体处于状态A，温度，体积。先用外力缓慢拉动活塞使气体达到状态B，体积变为之后固定活塞，降低气体温度达到，气体达到状态C。已知大气压为，气体的内能满足，，重力加速度g取，从状态A到状态C的整个过程气体吸收总热量，求： （1）气体在状态B的压强 （2）气体在状态C的压强及外力做的功W 【答案】（1）；（2）， 【解析】 【详解】（1）以活塞为研究对象，根据共点力平衡条件有 解得 以气体为研究对象，从状态A到状态B，T不变，则 解得 （2）以气体为研究对象，从状态B到状态C，V不变，则 解得 以气体为研究对象，从状态A到状态C，则有 根据热力学第一定律有 解得 以活塞为研究对象，根据动能定理有 其中 解得 【点睛】本题考查汽缸类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。分析气体内能变化时，要使用热力学第一定律。其中气体做功通过求解。 16. 海南省大广坝水电站是一个具有发电、灌溉、供水和旅游等综合经济效益的大型综合性利用工程，是海南省第一个重点建设项目。水电站拦河大坝长5842m，号称亚洲第一长坝。如图所示，水电站用一小型交流发电机组向远处用户供电，若发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03，线圈匀速转动的角速度，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，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比n3∶n4=10∶1，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r不可忽略。求： （1）输电线路上损耗的电功率； （2）发电机电动势最大值和升压变压器副线圈； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2=1∶8，交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比。 【答案】（1）；（2），：（3） 【解析】 【详解】（1）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 根据理想变压器的变流比可知 解得 所以输电线路上损耗的电功率 解得 （2）根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 代入数据解得 根据理想变压器的变压比可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 解得 （3）根据理想变压器的变压比可知 可得 升压变压器的原线圈输入功率 可得 根据 解得 电机线圈内阻上消耗的热功率 可得 所以交流发电机线圈电阻r上的热功率与输电线上损耗的电功率之比 17. 如图所示，两根电阻不计、足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ固定在绝缘水平面上，导轨间距为L，导轨所在空间存在方向竖直向上、磁感应强度大小为B的匀强磁场，两根金属杆a、b间隔一定距离静止于导轨上，两杆与导轨垂直且接触良好，杆a、b的电阻分别为R和3R，杆a、b的质量分别为3m和m。现使杆a获得一个大小为、水平向右的初速度。 （1）当杆b的速度大小为时（两杆未相撞），求此时杆b受到的安培力大小F； （2）若整个运动过程中两杆未相撞，求整个运动过程中杆a产生的焦耳热； （3）若初始位置时两杆之间的距离，通过计算判断两杆在整个运动过程中是否相撞。 【答案】（1）；（2）；（3）会相撞 【解析】 【详解】（1）以向右为正方向，金属杆a、b组成的系统在水平方向受力平衡，由动量守恒定律可得 得 回路中产生的感应电动势为 回路中的电流 杆b受到的安培力大小 （2）在整个运动中，金属杆a、b组成的系统动量守恒，则有 由能量守恒定律可知 a产生的焦耳热 （3）设初始位置时两杆之间距离至少为x，取在很短时间∆t内，利用动量定理对杆b分析，则有 两边求和可得 即为 由于 得 所以会相撞。 18. 如图所示，在xOy平面内的第一象限内存在一有界匀强磁场（未画出），磁感应强度大小为B、方向垂直于xOy平面向外，在第四象限内充满范围足够大、方向与x轴负方向的夹角为的匀强电场。一束质量为m、电荷量为的粒子以不同的速率从O点沿xOy平面内的OP方向发射，沿直线飞行到P点时进入有界匀强磁场区域，O、P两点间的距离为L，OP连线与x轴正方向的夹角，所有粒子在离开磁场后最终都能从轴上垂直轴射出，若速度最大的粒子A从x轴上的Q点以速度（未知）射出，且射出之前都在磁场内运动，匀强电场的电场强度，粒子所受的重力忽略不计，求： （1）的大小； （2）粒子A在匀强磁场中运动的时间； （3）y轴上有粒子穿过的长度； （4）有界匀强磁场区域的最小面积。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）设粒子A在磁场中做圆周运动的半径为，由几何关系得 粒子在磁场中的圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 （2）粒子做匀速圆周运动，则有 ， 解得 速度为的粒子的运动轨迹如图所示 由运动轨迹可知，粒子A经过磁场后的偏转角为120°，则粒子A在磁场中运动的时间 解得 （3）由运动学关系可知，速度最小的粒子从P点正下方轴上的点飘入电场中，在电场中做初速度为0的匀加速运动，运动方向沿电场线方向，此粒子运动到y轴上距原点的距离 从Q点进入电场中的粒子，沿x轴负方向做初速度为0的匀加速运动，沿y轴负方向做匀加速运动，根据几何关系可知 根据位移公式有 解得 又由于 解得 有粒子穿过的长度为 解得 （4）由几何关系可知三角形的面积 圆心角对应的扇形面积 由数理规律可知，磁场区域的最小面积为图中阴影部分面积，其面积 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $