精品解析：江苏省南京市第十三中学2022-2023学年高三上学期期末学情调研物理试题

2023年高三年级期末学情调研（物理） 时间：75分钟满分100分 2023年1月11日 一、选择题（每小题4分，共40分，每小题只有一个选项正确） 1. 在长方体顶点A、D处各固定一正点电荷，电荷量均为﹐整个空间处在匀强电场中，顶点F处一电荷量为的粒子（不计重力）恰好处于静止状态，已知AE=ED=136cm，BD=102cm，取，则下列说法正确的是（　　） A. 顶点A、D两处的电荷在顶点E处的电场强度相同 B. 此匀强电场的方向可能水平向右 C. 此匀强电场的大小为 D. 撤去匀强电场，给F处的粒子一个合适的速度，此粒子可在CEFH平面内做匀速圆周运动 2. 2022年7月24日，中国空间站问天实验舱发射成功。中国空间站组建完成后，将从空间站中释放伴随卫星。如图所示，空间站绕地球运行轨道为圆轨道，伴随卫星绕地球运行轨道为接近圆的椭圆轨道，二者位于同一轨道平面内，分别为伴随卫星轨道的远地点和近地点，伴随卫星在P处时位于空间站正上方，两点与空间站轨道的高度差相等，仅考虑地球的引力作用。则 （　　） A. 当伴随卫星运行到P点时，速度比空间站的大 B. 当伴随卫星运行到Q点时，加速度比空间站的小 C. 经过相同时间，伴随卫星、空间站分别与地心的连线扫过的面积相等 D. 空间站绕地球转过一周的过程，以空间站为参考系，伴随卫星绕空间站也转过一周 3. 电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有（　　） A. 电吉他中电拾音器工作时利用了电流的磁效应 B. 选用优质铜弦，电吉他能更好地工作 C. 弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 D. 减少线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 4. 如图，用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒气嘴上，把气针慢慢插入篮球气孔，然后压缩打气筒内空气，在一次缓慢充气过程中，设篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内和篮球内的全部气体（　　） A. 此过程中气体的内能增大 B. 此过程中气体从外界吸收热量 C. 此过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力变大 D. 此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多 5. 处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁辐射多种频率的光子，已知普朗克常量为h，氢原子能级公式为E=，不同轨道半径为rn=n2r1，E1为基态能量，r1为处于基态时电子的轨道半径，n=1，2，3，…。则下列说法中错误的是（　　） A. 共产生3种不同频率的光子 B. 氢原子由n＝3能级跃迁到基态时，电子电势能减小，动能增加，总能量减小 C. 处于n＝3能级和处于基态的电子做圆周运动的线速度大小之比为1∶3 D. 产生光子的最大波长为λm=－ 6. 某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝、屏上的点位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为与，当介质为矿泉水时，屏上点处是上方的第4条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，则（ ） A. 大于 B. 该矿泉水的折射率为 C. 当介质为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差为 D. 仅将水平向左移动的过程中，点不能观察到亮条纹 7. 如图，O为抛物线OM的顶点，A、B为抛物线上两点，O点的切线水平。从A、B两点分别以初速度v1、v2水平抛出两小球，同时击中O点，不计空气阻力，则两球（　　） A. 必须同时抛出 B. 初速度v1与v2相等 C. 击中O点时速度相同 D. 击中O点时重力的瞬时功率相等 8. 如图（a）为简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点，M是平衡位置在处的质点，图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 在时，质点P向y轴正方向运动 B. 在时，质点P的加速度方向沿y轴负方向 C. 质点M简谐运动的表达式为 D. 到，质点P通过的路程为 9. 交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。测试仪可根据电压表读数变化判断驾驶员饮酒情况。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数变大，电流表的示数变小 B. 酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大 C. 适当减小R0的电阻值，则同等酒精气体浓度下吹气前后电压表示数变化会更大 D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变大 10. 如图所示，粗糙斜面倾角为θ，弹簧一端与斜面顶端相连，另一端与质量为m的滑块连接，开始滑块静止在O处（图中未标出），与斜面间恰好没有摩擦力。现用沿斜面向下的力将滑块从O点缓慢拉至A点，拉力做的功为W。撤去拉力后滑块由静止沿斜面向上运动，经O点到达B点时速度为零，，重力加速度为g，斜面与滑块间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（　　） A. 从A到O，滑块一直做加速运动 B. 从O到A再到B，弹簧弹力做功为 C. 向上经过O点时，滑块的动能小于 D. 滑块到达B处后可能保持静止 二、非选择题：共5题，共60分，其中第12题 第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某科学兴趣小组进行了系列电学实验。 （1）为了测量某种新材料制成的圆柱形电阻的电阻率，该小组用螺旋测微器测量其直径D，示数如图甲所示，读数为____________。 （2）为了测量某电池的电动势E（约）和内阻（小于），该小组采用图乙所示的电路图。其中电压表量程为1V；定值电阻；电阻箱的最大阻值为；为开关。连接电路后，根据下列操作完成填空。 a．闭合开关前，为保护电压表，电阻箱接入电路的电阻值可以选_____________（填“6.0”或“16.0”）； b．闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数； c．根据图乙所示电路，用、、和表示，得_______________； d．利用测量数据，做图线，如图丙所示； e．利用图丙可得__________V（保留2位小数）； f．若考虑电压表的内阻，则测得的电动势与真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”“不变”）。 12. 图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为、匝数为100的线圈a，所在位置的磁感应强度。线圈a接原副线圈匝数比为的理想变压器，给两个额定电流均为的灯泡供电。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈a及导线电阻不计。求： （1）图丙中电动势表达式； （2）若手动发电的效率为，两灯泡正常发光，手动做功的功率； （3）线圈a往复运动过程中最大速度。 13. 某物理兴趣小组设计了一款火警报警装置，原理图简化如下：质量M=2kg的汽缸通过细线悬挂在天花板下，质量m=0.1kg、横截面积S=10cm2的活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内。开始时活塞距汽缸底部的高度h=30cm，缸内温度t1=27℃；当环境温度上升，活塞缓慢下移时，活塞表面（涂有导电物质）恰与a、b两触点接触，蜂鸣器发出报警声。不计活塞与汽缸之间的摩擦，活塞厚度可忽略，大气压强p0=1.0×105Pa，求： （1）细线的拉力及缸内气体的压强； （2）蜂鸣器刚报警时的环境温度t2； （3）若气体内能增加了15J，该过程中气体吸收的热量Q为多大？ 14. 如图所示，M、N为两根相同的轻弹簧，M竖直放置，上端与小物块A相连，下端固定在地面上，N套在光滑水平轻杆上，左端固定在竖直细管上，右端与物块B相连，一根不可伸长的轻绳穿过细管及管上的小孔连接物块A和B。杆可绕细管在水平面内转动。初始时系统静止，M处于压缩状态，两弹簧的形变量均为∆x=0.1m，物块B与弹簧左端距离L=0.8m。已知物块A、B的质量分别为mA=2.0kg、mB=0.4kg，A距管下端口及杆都足够长，重力加速度g取10m/s2.不计一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内。 （1）系统静止时，求轻绳中的张力F； （2）杆绕细管以角速度ω稳定转动时，A静止，M的形变量仍为∆x，求角速度ω； （3）系统从静止到（2）中情境的过程中，外界对系统做的功W。 15. 如图甲所示，板长为L、板间距离为d的平行金属板，虚线PO为两板间的中轴线。紧靠板右侧有一直径为d的半圆型磁场区域，匀强磁场垂直纸面向里。两板间加电压（U未知）如图乙所示，电压变化周期为T（可调）。质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从P点沿虚线方向以初速度持续射入。若，所有粒子刚好都打不到上下两极板，粒子的重力以及粒子间的相互作用力不计。 （1）求U的大小； （2）若时刻进入粒子经过磁场后恰好能回到电场，求磁感应强度的大小； （3）若，磁感应强度，求粒子在磁场中运动最长时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023年高三年级期末学情调研（物理） 时间：75分钟满分100分 2023年1月11日 一、选择题（每小题4分，共40分，每小题只有一个选项正确） 1. 在长方体顶点A、D处各固定一正点电荷，电荷量均为﹐整个空间处在匀强电场中，顶点F处一电荷量为的粒子（不计重力）恰好处于静止状态，已知AE=ED=136cm，BD=102cm，取，则下列说法正确的是（　　） A. 顶点A、D两处的电荷在顶点E处的电场强度相同 B. 此匀强电场的方向可能水平向右 C. 此匀强电场的大小为 D. 撤去匀强电场，给F处的粒子一个合适的速度，此粒子可在CEFH平面内做匀速圆周运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．电场强度是矢量，根据可得，顶点A、D两处的正电荷在顶点E处产生的电场强度大小相等，但方向不同，故A错误； B．根据矢量叠加原理可知，顶点A、D两处的正电荷在顶点F处产生的电场强度方向沿着底边的中垂线指向点，由于顶点F处一电荷量为的粒子（不计重力）恰好处于静止状态，则点处的合场强为0，所以此匀强电场的方向与两正点电荷在点产生的合场强大小相等，方向相反，不可能水平向右，故B错误； C．由几何关系可得 可得单独一个正电荷在F点产生的场强大小为 设与底边的中垂线夹角为，则两正点电荷在点处产生的合场强为 而 由数学知识，可判断知该匀强电场的大小 故C错误； D．撤去匀强电场，给处的粒子一个大小合适的速度，且让速度方向垂直底边的中垂线时，若此粒子受到的电场力恰好提供所需向心力，则该粒子可在CEFH平面内做匀速圆周运动，故D正确。 故选D。 2. 2022年7月24日，中国空间站问天实验舱发射成功。中国空间站组建完成后，将从空间站中释放伴随卫星。如图所示，空间站绕地球运行轨道为圆轨道，伴随卫星绕地球运行轨道为接近圆的椭圆轨道，二者位于同一轨道平面内，分别为伴随卫星轨道的远地点和近地点，伴随卫星在P处时位于空间站正上方，两点与空间站轨道的高度差相等，仅考虑地球的引力作用。则 （　　） A. 当伴随卫星运行到P点时，速度比空间站的大 B. 当伴随卫星运行到Q点时，加速度比空间站的小 C. 经过相同时间，伴随卫星、空间站分别与地心的连线扫过的面积相等 D. 空间站绕地球转过一周的过程，以空间站为参考系，伴随卫星绕空间站也转过一周 【答案】D 【解析】 【详解】A．构造一个过伴随卫星远地点的绕地圆轨道1，设在其上运行的天体速度为。当伴随卫星位于P点时，做近心运动，速度小于。圆轨道1的半径大于空间站的轨道半径，小于空间站的速度v，所以小于v，A错误； B．万有引力提供加速度，由 得 当伴随卫星位于Q点时，空间站的加速度小于伴随卫星的加速度，B错误； C．伴随卫星的轨道半长轴与空间站的轨道半径相等，则周期相等，但是两者处于不同的轨道，则经过相同时间伴随卫星与地心连线扫过的面积与空间站与地心连线扫过的面积不相等，C错误； D．伴随卫星与空间站的周期相等，伴随卫星在P处时位于空间站正上方，经过半个周期，伴随卫星在Q处时转到空间站正下方，再经过半个周期，伴随卫星运动到P处时又转到空间站正上方，可见空间站绕地球转过一周的过程中，以空间站为参考系，伴随卫星绕空间站也转过一周，D正确。 故选D。 3. 电吉他中电拾音器的基本结构如图所示，磁体附近的金属弦被磁化，因此弦振动时，在线圈中产生电流，电流经电路放大后传送到音箱发出声音。下列说法正确的有（　　） A. 电吉他中电拾音器工作时利用了电流的磁效应 B. 选用优质铜弦，电吉他能更好地工作 C. 弦振动过程中，线圈中的电流方向不断变化 D. 减少线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势 【答案】C 【解析】 【详解】A．电吉他中电拾音器工作时利用了电磁感应原理，选项A错误； B．铜不可以被磁化，则选用铜质弦，电吉他不能正常工作，故B错误； C．弦振动过程中，切割磁感线的方向不断变化，则线圈中的电流方向不断变化，选项C正确； D．根据法拉第电磁感应定律可知，增加线圈匝数可以增大线圈中的感应电动势，选项D错误。 故选C。 4. 如图，用打气筒和气针给篮球充气，把气针安装在打气筒气嘴上，把气针慢慢插入篮球气孔，然后压缩打气筒内空气，在一次缓慢充气过程中，设篮球的体积不变，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，对于此次充气前打气筒内和篮球内的全部气体（　　） A. 此过程中气体的内能增大 B. 此过程中气体从外界吸收热量 C. 此过程中气体分子对篮球内壁平均撞击力变大 D. 此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多 【答案】D 【解析】 【详解】A.在一次缓慢充气过程中，气体温度不变，打气筒内的气体全部压入篮球内，无漏气，气体可视为理想气体，气体温度不变，因此此过程中气体的内能不变，A错误； B.充气前，气体在篮球和气筒之间，充气后，气体在篮球中，由于篮球的体积不变，因此气体的体积变小，此过程中外界对气体做正功，，气体的温度不变，则，由热力学第一定律 可得：，即此过程中气体向外界释放热量，B错误； C.由于气体的温度不变，气体分子的平均动能不变，则此过程中气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，C错误； D.缓慢充气过程气体的温度不变，由玻意耳定律可得，气体的压强变大，气体的温度不变，气体分子对篮球内壁的平均撞击力不变，因此此过程中气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数增多，D正确； 故选D。 5. 处于n＝3能级的大量氢原子向低能级跃迁辐射多种频率的光子，已知普朗克常量为h，氢原子能级公式为E=，不同轨道半径为rn=n2r1，E1为基态能量，r1为处于基态时电子的轨道半径，n=1，2，3，…。则下列说法中错误的是（　　） A. 共产生3种不同频率的光子 B. 氢原子由n＝3能级跃迁到基态时，电子电势能减小，动能增加，总能量减小 C. 处于n＝3能级和处于基态的电子做圆周运动的线速度大小之比为1∶3 D. 产生光子的最大波长为λm=－ 【答案】D 【解析】 【详解】A．大量处于n＝3能级的氢原子向低能级跃迁，能产生3种不同频率的光子，A正确； B．当氢原子从n＝3能级跃迁到基态时，电子的速率增大，动能增加，电势能减小，因向外辐射光子总能量减小，B正确； C．依据库仑力提供向心力，可得 =m 已知 rn=n2r1 则有处于n＝3能级和处于基态的电子做圆周运动的速度大小之比为 ∶＝1∶3 C正确； D．产生的光子的最小频率为 ν小= 依据 λ= 对应波长最长，即为 λm= D错误。 本题选择错误的，故选D。 6. 某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝、屏上的点位于双缝和的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间距分别为与，当介质为矿泉水时，屏上点处是上方的第4条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为，则（ ） A. 大于 B. 该矿泉水的折射率为 C. 当介质为矿泉水时，来自和的光传播到点处的时间差为 D. 仅将水平向左移动的过程中，点不能观察到亮条纹 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据双缝干涉相邻条纹间距的公式有 当双缝与屏之间的介质为矿泉水时，波长会变小，而双缝间距与双缝与屏之间的距离相同，所以小于，故A错误； B．设光在真空中的波长为、在介质中的波长为，依题意有 联立可得该矿泉水的折射率为 故B错误； C．点处是上方的第4条亮条纹的中心，则光到双缝的光程差为光在矿泉水波长的4倍，则来自S1和S2的光传播到点处的时间差为 故C正确； D．将S0水平向左移动的过程中，点与双缝光程差不会改变，仍是光在介质中波长的四倍，所以点仍能观察到亮条纹，故D错误。 故选C。 7. 如图，O为抛物线OM的顶点，A、B为抛物线上两点，O点的切线水平。从A、B两点分别以初速度v1、v2水平抛出两小球，同时击中O点，不计空气阻力，则两球（　　） A. 必须同时抛出 B. 初速度v1与v2相等 C. 击中O点时速度相同 D. 击中O点时重力的瞬时功率相等 【答案】B 【解析】 【详解】B．已知O为抛物线OM顶点，则以O为原点建立xOy直角坐标系， 则设OM为 则两平抛运动在竖直方向为自由落体运动，有 联立解得 平抛在水平方向为匀速直线运动，有 联立可得 整理可得 故B正确； A．因 则可得 故A球先抛出才能同时击中O点，故Ａ错误； C．因，但竖直方向有 故两分速度合成后可知O点的速度不同，故C错误； D．两球在O点重力瞬时功率为 即击中O点时重力的瞬时功率不相等，故D错误。 故选B。 8. 如图（a）为简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点，M是平衡位置在处的质点，图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 在时，质点P向y轴正方向运动 B. 在时，质点P的加速度方向沿y轴负方向 C. 质点M简谐运动的表达式为 D. 到，质点P通过的路程为 【答案】D 【解析】 【详解】A．图（b）为质点的振动图像，则知在时，质点正从平衡位置向波峰运动，所以时，质点向轴正方向运动，可知该波沿轴正方向传播，此时质点正向y轴负方向运动，故A错误； B．由图乙读出周期 从到经过的时间为 则在时，质点位于轴下方，加速度方向与轴正方向相同，故B错误； C．在时，M振动刚好经历一个周期且此时向下振动，则其简谐运动的表达式为 故C错误； D．该简谐横波的表达式为 时的位移为 波向前传播的位移 即的位移与时处的质点的位移相同 所以从到，质点P通过的路程为 而从到为，通过路程为2A=20cm。则到，质点P通过的路程为 故D正确 故选D。 9. 交警使用的某型号酒精测试仪如图甲，其工作原理如图乙所示，传感器电阻R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。测试仪可根据电压表读数变化判断驾驶员饮酒情况。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（ ） A. 电压表的示数变大，电流表的示数变小 B. 酒精气体浓度越大，电源的输出功率越大 C. 适当减小R0的电阻值，则同等酒精气体浓度下吹气前后电压表示数变化会更大 D. 电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比变大 【答案】C 【解析】 【详解】A．当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，电阻R的阻值变小，则电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小，则电流表示数变大，两端电压变大，则电压表的示数变小，故A错误； B．电源的输出功率 因为不知道与r的具体关系未知，故无法确定酒精气体浓度越大时，电源的输出功率如何变化，故B错误； C．由闭合电路欧姆定律可得 可知同等酒精浓度下吹气前后即的变化量相同，减小，则减小，则电压表示数变化会更大，故C正确； D．根据闭合电路欧姆定律可得 可得压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为 可知电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D错误。 故选C。 10. 如图所示，粗糙斜面倾角为θ，弹簧一端与斜面顶端相连，另一端与质量为m的滑块连接，开始滑块静止在O处（图中未标出），与斜面间恰好没有摩擦力。现用沿斜面向下的力将滑块从O点缓慢拉至A点，拉力做的功为W。撤去拉力后滑块由静止沿斜面向上运动，经O点到达B点时速度为零，，重力加速度为g，斜面与滑块间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。则（　　） A. 从A到O，滑块一直做加速运动 B. 从O到A再到B，弹簧弹力做的功为 C. 向上经过O点时，滑块的动能小于 D. 滑块到达B处后可能保持静止 【答案】CD 【解析】 【详解】A．第一步：判断O点是否为的中点、加速度为零的位置滑块从A点向B点运动的过程，先加速后减速，由于弹簧弹力随位移线性变化，重力沿斜面向下的分力及滑动摩擦力均为恒力，可知加速度也随位移线性变化。图如图甲所示，又 则合力与位移的图象与图象类似，由合力与位移图线与坐标轴围成的面积表示动能的变化量可知x轴上、下两部分围成的面积相等。由对称性可知，滑块到的中点C时速度达到最大，该处弹簧弹力、重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力的合力为0，如图乙所示，此位置比O点低，则从A到O，滑块先做加速运动后做减速运动，选项A错误。 B．第二步：由动能定理计算弹力做功和动能设，由动能定理，从O到A再到B有 得弹簧弹力做的功 选项B错误 C．从开始到滑块向上经过O点，有 得 选项C正确。 D．第三步：用假设法分析滑块能否停在B点 题中没有给出弹簧劲度系数k、滑块质量m、斜面倾角θ及动摩擦因数μ的具体数值或关系，设，若B点离O点很近，即滑块在该处时弹簧处于伸长状态，在O点时有 当满足 即时，滑块到达B处后保持静止，选项D正确。 故选CD。 二、非选择题：共5题，共60分，其中第12题 第16题解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 某科学兴趣小组进行了系列电学实验。 （1）为了测量某种新材料制成的圆柱形电阻的电阻率，该小组用螺旋测微器测量其直径D，示数如图甲所示，读数为____________。 （2）为了测量某电池的电动势E（约）和内阻（小于），该小组采用图乙所示的电路图。其中电压表量程为1V；定值电阻；电阻箱的最大阻值为；为开关。连接电路后，根据下列操作完成填空。 a．闭合开关前，为保护电压表，电阻箱接入电路的电阻值可以选_____________（填“6.0”或“16.0”）； b．闭合开关，多次调节电阻箱，记录下阻值和电压表的相应读数； c．根据图乙所示电路，用、、和表示，得_______________； d．利用测量数据，做图线，如图丙所示； e．利用图丙可得__________V（保留2位小数）； f．若考虑电压表的内阻，则测得的电动势与真实值相比___________（选填“偏大”“偏小”“不变”）。 【答案】 ①. 0.0867##0.0868##0.0869##0.0870 ②. 16.0 ③. ④. 1.49 ⑤. 偏小 【解析】 【详解】（1）[1]读数为0.5mm+36.8×0.01mm=0.868mm=0.0868cm。考虑估读所以在0.0867cm到0.0870cm范围内都对。 （2）[2]电阻箱接入电路的电阻值，若选“6.0”，根据串联电路电压与电阻成正比可得，电压表获得的电压约为 故选“6.0”错误。 若选“16.0”，根据串联电路电压与电阻成正比可得，电压表获得电压约为 故选“16.0”。 [3]根据闭合电路欧姆定律得 整理可得 [4]由丙图像表达式和丙图像的数据得丙图像的斜率为 由题得R0=20.0Ω，则E=1.49V。 [5] 若考虑电压表的内阻，设电压表的内阻为，令 根据闭合电路欧姆定律得丙图像新的表达式为 整理可得 则 其中k为丙图像的斜率固定不变，由于 所以 故选“偏小”。 12. 图甲和图乙所示是手动式手电筒内振动式发电机的两个截面图，半径为、匝数为100的线圈a，所在位置的磁感应强度。线圈a接原副线圈匝数比为的理想变压器，给两个额定电流均为的灯泡供电。推动手柄使线圈a沿轴线往复运动，线圈a中电动势随时间按正弦规律变化，如图丙所示。线圈a及导线电阻不计。求： （1）图丙中电动势的表达式； （2）若手动发电的效率为，两灯泡正常发光，手动做功的功率； （3）线圈a往复运动过程中的最大速度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由丙图可知 且 根据电动势的表达式 可得 （2）设原线圈中电压的有效值，根据可得 设副线圈两端电压为，根据理想变压器公式可得 灯泡功率 可得人对手电筒做功的功率为 （3）根据法拉第电磁感应定律得 解得 13. 某物理兴趣小组设计了一款火警报警装置，原理图简化如下：质量M=2kg的汽缸通过细线悬挂在天花板下，质量m=0.1kg、横截面积S=10cm2的活塞将一定质量的理想气体密封在导热汽缸内。开始时活塞距汽缸底部的高度h=30cm，缸内温度t1=27℃；当环境温度上升，活塞缓慢下移时，活塞表面（涂有导电物质）恰与a、b两触点接触，蜂鸣器发出报警声。不计活塞与汽缸之间的摩擦，活塞厚度可忽略，大气压强p0=1.0×105Pa，求： （1）细线的拉力及缸内气体的压强； （2）蜂鸣器刚报警时的环境温度t2； （3）若气体内能增加了15J，该过程中气体吸收的热量Q为多大？ 【答案】（1）21N，0.99×105Pa；（2）360K或；（3）20.94J 【解析】 【详解】（1）对汽缸活塞整体 F=（M+m）g=21N 对活塞 p0S=p1S+mg 解得 p1=0.99×105Pa （2）等压变化过程，，则 解得 T2=360K 则 （3）气体等压膨胀对外做功 W=－p1SΔh=－5.94J 根据热力学第一定律ΔU=W+Q，又 解得 Q=20.94J 14. 如图所示，M、N为两根相同的轻弹簧，M竖直放置，上端与小物块A相连，下端固定在地面上，N套在光滑水平轻杆上，左端固定在竖直细管上，右端与物块B相连，一根不可伸长的轻绳穿过细管及管上的小孔连接物块A和B。杆可绕细管在水平面内转动。初始时系统静止，M处于压缩状态，两弹簧的形变量均为∆x=0.1m，物块B与弹簧左端距离L=0.8m。已知物块A、B的质量分别为mA=2.0kg、mB=0.4kg，A距管下端口及杆都足够长，重力加速度g取10m/s2.不计一切摩擦，弹簧始终在弹性限度内。 （1）系统静止时，求轻绳中的张力F； （2）杆绕细管以角速度ω稳定转动时，A静止，M的形变量仍为∆x，求角速度ω； （3）系统从静止到（2）中情境的过程中，外界对系统做的功W。 【答案】（1）F=10N；（2）；（3）W=24J 【解析】 【详解】（1）系统静止时设弹簧中弹力为F1，A物体受力平衡，有 易判断此时弹簧N也处于压缩状态，B物体受力平衡，有 F=F1 解得 F=10N （2）由题意可知两弹簧均处于拉伸状态，且形变量相同。设绳中张力为F2，则A物体受力平衡 B物体 解得 （3）根据功能关系有 解得 W=24J 15. 如图甲所示，板长为L、板间距离为d的平行金属板，虚线PO为两板间的中轴线。紧靠板右侧有一直径为d的半圆型磁场区域，匀强磁场垂直纸面向里。两板间加电压（U未知）如图乙所示，电压变化周期为T（可调）。质量为m、电荷量为q的带正电的粒子从P点沿虚线方向以初速度持续射入。若，所有粒子刚好都打不到上下两极板，粒子的重力以及粒子间的相互作用力不计。 （1）求U的大小； （2）若时刻进入的粒子经过磁场后恰好能回到电场，求磁感应强度的大小； （3）若，磁感应强度，求粒子在磁场中运动的最长时间。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由类平抛运动规律可知 垂直于初速度方向 ， 初速度方向 所以 （2）t=T/4时刻进入的粒子进入磁场前位置离中轴线的距离为y、速度为v，则 所以 设轨迹圆半径为，则 所以 （3）因为，设t时刻进入的粒子经过一个周期T在竖直方向上的速度为，则 即任意时刻进入的粒子，飞出电场时的速度均为 即粒子在磁场中的轨迹圆半径均为d，如图设从Q点进入磁场的粒子刚好从磁场的最右边界射出，其时间最长，速度偏转角为θ，则 即 又 粒子在电场中竖直位移的最大值 即粒子在磁场中运动的最长时间 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$