精品解析：北京市清华大学附属中学2024-2025学年高三下学期3月月考物理试题（四）

G22级高三第二学期 物理统练（四） 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 下列关于光的说法中，正确的是（　　） A. 泊松亮斑证实了光的粒子性 B. 光的偏振现象说明光是一种纵波 C. 光电效应现象说明光是电磁波 D. 康普顿效应进一步证实了光的粒子性 2. 下列各种关于近代物理学的现象中，与原子核内部变化有关的是（　　） A. 紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象 B. 粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象 C. 氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象 D. 含铀的矿物质自发向外放出射线（高速电子流）的现象 3. 已知铜的摩尔质量为M，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为N，下列说法正确的是（　　） A. 1个铜原子的质量为 B. 1个铜原子的质量为 C. 1个铜原子所占体积为 D. 1个铜原子所占体积为 4. 商场自动感应门如图所示，人走进时两扇门从静止开始同时向左右平移，经4s恰好完全打开，两扇门移动距离均为2m，若门从静止开始以相同加速度大小先匀加速运动后匀减速运动，完全打开时速度恰好为0，则加速度的大小为（　　） A. B. C. D. 5. 在工业生产中，长臂机器人可以代替人类完成各种重复性、危险或高精度的任务。某长臂机器人托着一物块沿竖直方向运动的图像如图所示，以竖直向上为正方向，下列判断正确的是（　　） A. 物块在t=2s时上升到最高点，t=4s时回到出发点 B. 在t=5s时，物块的速度和加速度方向相同 C. 物块在t=4s前后，速度方向和加速度方向均发生变化 D. 物块在0~4s的时间内处于超重状态，4s~8s的时间内处于失重状态 6. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（　　） A. 穿过线圈的磁通量为 B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流的方向为顺时针方向 7. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S闭合，两板间一质量为m，电荷量大小为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则下列说法正确的是（　　） A. 若电阻断路，油滴向下加速运动，G中有从b到a的电流 B. 若电阻短路，油滴向下加速运动，G中有从b到a的电流 C. 将滑动变阻器滑片P向上移动过程中，油滴向上加速运动，G中有从b到a电流 D. 将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过 8. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　） A. 人有触电感觉是在开关闭合瞬间 B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流 C. 断开开关时流过人的电流方向从B→A D. 断开开关时线圈中的电流突然增大 9. 如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（　　） A. B. C. 2f D. 3f 10. 一个简易温度计的结构如图所示，长直玻璃管竖直固定，上端与玻璃球形容器相连，下端通过软管与柱形开口容器相连，用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变，上下移动柱形容器使左右水银面平齐时，长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度。则玻璃管M、N区间内的刻度可能正确的是（　　） A. B. C. D. 11. 质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。a、b是某元素的两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷量，不同的质量。a、b两种带电粒子持续从容器A下方的小孔飘入加速电场，初速度几乎为0，加速后从小孔射出，又通过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上并被吸收。测得a、b打在底片上的位置距小孔的距离分别为、，a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、。不计原子核的重力及相互作用力，下列说法正确的是（　　） A. a、b的质量之比 B. a、b分别形成的等效电流之比 C. a、b对底片的作用力大小之比 D. a、b在磁场中运动时间之比 12. 在如图所示的电路中，M是理想自耦变压器，电表均为理想电表，是定值电阻，R为滑动变阻器，在a、b两端加上电压为U的正弦交流电，则下列判断正确的是（　　） A. 仅将滑片沿顺时针方向转动，电压表示数变大 B. 仅将滑片沿顺时针方向转动，整个电路消耗的功率变大 C. 仅将滑片向下移动，电流表示数变大 D. 仅将滑片向下移动，变压器的输入功率一定变大 13. 静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与Ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图可能是图中（　　） A. B. C. D. 14. 某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为c，钠的极限频率为υ0，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（　　） A. 要使该探测器正常工作，光源S 发出的光波长应大于 B. 若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作 C. 若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为η，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是 D. 增大光电管C的正向电压，光电流一定增大。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等，例如： （1）实验仪器，用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图所示，则该电阻丝的直径为______mm； （2）误差分析，某同学用图所示的电路测量一段金属丝的电阻。不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），误差主要是由______（选填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的； （3）实验原理，图为指针式多用电表电路简图。某同学用指针式多用电表测量电学中的物理量时，发现直流电流、电压表盘刻度线是均匀的，而电阻表盘刻度线是不均匀的，结合图简要分析电阻表盘刻度线不均匀的原因。（ ） 16. 霍尔元件是一种重要的磁传感器，常应用在与磁场有关的自动化控制和测量系统中．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的1、2间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，当霍尔电压UH达到稳定值后，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式 ,其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关． （1）若半导体材料是电子导电，霍尔元件能通过如图甲所示电流I，接线端3的电势比接线端4的电势____（填“高”或 “低”）； （2）已知的厚度为d，宽度为b，电流的大小为I，磁感应强度大小为B，电子电量为e，单位体积内电子的个数为n，测量相应的UH值，则霍尔系数RH=______； （3）图乙是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图丙所示．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式______； （4）如图丁是测速仪的外围电路图，要将图甲中的霍尔元件正确的接入电路中虚线框中四个接线端，则a和b分别连接_______和______（填接线端“1和2”或“3和4”）． 17. 如图所示，质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B，B距O点的距离等于绳长L。现将A拉至某一高度，由静止释放，A以速度v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。求： （1）A释放时距桌面高度H； （2）碰撞前瞬间绳子的拉力大小F； （3）碰撞过程中系统损失的机械能。 18. 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的本质联系． 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，这就是法拉第电磁感应定律． （1）如图所示，把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直．设线框可动部分ab的长度为L，它以速度v向右匀速运动．请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv． （2）两根足够长光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．两导轨间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．导轨和金属杆的电阻可忽略．让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑．求 ①当导体棒的速度为v（未达到最大速度）时，通过MN棒的电流大小和方向； ②导体棒运动的最大速度． 19. 如图甲所示，按压式圆珠笔可以简化为外壳、内芯和轻质弹簧三部分，轻质弹簧穿过内芯，上端与外壳接触，下端与内芯接触。某按压式圆珠笔内芯的质量为m，外壳的质量为3m，外壳与内芯之间的弹簧的劲度系数为k。如图乙所示，先把笔竖直倒立于水平硬桌面上，用力下压外壳使其下端接触桌面（如位置a），此时弹簧的压缩量，然后将圆珠笔由静止释放，弹簧推动圆珠笔外壳竖直上升，当外壳的速度达到最大，此时外壳恰好与内芯发生碰撞（碰撞时间极短），碰后内芯与外壳以共同的速度一起上升到最大高度处（如位置c）。已知弹簧弹性势能的计算公式为，x为弹簧的形变量，不计空气阻力与一切摩擦。 （1）当弹簧的压缩量为多少时，外壳的速度达到最大？ （2）外壳向上的最大高度为多大？ （3）请在丙图中定性画出圆珠笔外壳从静止释放到最高点过程中的速度随时间图像。（以竖直向上为速度正方向） 20. 某学校举办“鸡蛋撞地球”小发明比赛，同学们设计了如图甲所示的装置。装置绝缘外框架MNGH下端固定了一个横截面（俯视）如图乙所示的磁体，两磁极间存在沿径向向外的辐向磁场，不考虑其他区域的磁场。CDEF是一个金属线框，CF、DE两边被约束在外框架的凹槽内，可沿外框架无摩擦上下滑动，CD边的正中间接有一个半径为r（r略大于圆柱形N磁极的半径）、匝数为n、总电阻为R的线圈，EF边接有一装有鸡蛋的铝盒，铝盒的电阻为2R，铝盒与外框架连接了一根劲度系数为k的轻质弹簧。开始装置在离水平地面h高度处保持竖直状态，待铝盒静止后将弹簧锁定，此时线圈下端恰好位于磁体上边界处。现由静止释放装置，装置落地前瞬间弹簧立即解除锁定，落地时外框架MNGH连同磁体的速度立即变为零。已知线框CDEF（含线圈、铝盒、鸡蛋）的总质量为m，线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是刚落地时的两倍，此时EF仍未进入磁场。已知线圈所在处的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，除线圈和铝盒外，其他部分电阻不计，忽略空气阻力。 （1）求装置落地后瞬间C、D两点间的电压； （2）从落地到线框最终静止的过程中，求回路产生的总焦耳热Q； （3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，求通过线圈的电荷量q； （4）有同学提出，为增大缓冲的效果，若采用适当粗些的同种材料导线绕制线圈，而保持线圈匝数、绕制半径不变，且线框除线圈外其余部分（含铝盒和鸡蛋）质量不变的情况下，可以使落地瞬间线框减速的加速度增大。请通过计算分析说明此结论是否合理（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，请在解题时做必要的说明）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ G22级高三第二学期 物理统练（四） 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 下列关于光的说法中，正确的是（　　） A. 泊松亮斑证实了光的粒子性 B. 光的偏振现象说明光是一种纵波 C. 光电效应现象说明光是电磁波 D. 康普顿效应进一步证实了光的粒子性 【答案】D 【解析】 【详解】A．泊松亮斑证实了光的波动性，故A错误； B．光的偏振现象说明光是一种横波，故B错误； C．光电效应现象说明光具有粒子性，光是一种“粒子”，即光子，故C错误； D．康普顿效应表明光具有能量与动量，进一步证实了光的粒子性，故D正确。 故选D。 2. 下列各种关于近代物理学的现象中，与原子核内部变化有关的是（　　） A. 紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象 B. 粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象 C. 氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象 D. 含铀的矿物质自发向外放出射线（高速电子流）的现象 【答案】D 【解析】 【详解】A．紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象是属于光电效应，与原子核外部的电子变化有关，故A错误； B．粒子轰击金箔时，少数发生大角度偏转的现象说明原子核带有正电，并不涉及原子核内部的变化，故B错误； C．氢原子发光时，形成不连续的线状光谱的现象是核外电子在各个能级之间跃迁产生的，不涉及原子核内部变化，故C错误； D．含铀的矿物质自发向外放出射线（高速电子流）的现象是原子核内的中子转化为一个质子和一个电子产生的，与原子核内部变化有关，故D正确。 故选D。 3. 已知铜的摩尔质量为M，铜的密度为ρ，阿伏加德罗常数为N，下列说法正确的是（　　） A. 1个铜原子的质量为 B. 1个铜原子的质量为 C. 1个铜原子所占的体积为 D. 1个铜原子所占的体积为 【答案】B 【解析】 【详解】A．铜原子的质量等于摩尔质量除以阿伏加德罗常数N，即 故A错误，B正确； C．铜原子所占的体积等于摩尔体积除以阿伏加德罗常数，即 故CD错误； 故选B。 4. 商场自动感应门如图所示，人走进时两扇门从静止开始同时向左右平移，经4s恰好完全打开，两扇门移动距离均为2m，若门从静止开始以相同加速度大小先匀加速运动后匀减速运动，完全打开时速度恰好为0，则加速度的大小为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】设门的最大速度为，根据匀变速直线运动的规律可知加速过程和减速过程的平均速度均为，且时间相等，均为2s，根据 可得 则加速度 故选C。 5. 在工业生产中，长臂机器人可以代替人类完成各种重复性、危险或高精度的任务。某长臂机器人托着一物块沿竖直方向运动的图像如图所示，以竖直向上为正方向，下列判断正确的是（　　） A. 物块在t=2s时上升到最高点，t=4s时回到出发点 B. 在t=5s时，物块的速度和加速度方向相同 C. 物块在t=4s前后，速度方向和加速度方向均发生变化 D. 物块在0~4s的时间内处于超重状态，4s~8s的时间内处于失重状态 【答案】B 【解析】 【详解】C．v-t图像中，t轴以上的速度为正方向，以下的速度为负方向，斜率表示加速度，物块在t=4s前后，速度方向发生变化，但是加速度方向不变，选项C错误； B．物块在t=5s时速度和加速度的方向相同，均为负值，选项B正确； A．物块在t=2s时速度最大，t=4s时上升到最高点，t=8s时回到出发点，选项A错误； D．物块在0~2s和6s~8s的时间内加速度向上，处于超重状态，2s~6s的时间内加速度向下，处于失重状态，选项D错误。 故选B。 6. 电磁俘能器可在汽车发动机振动时利用电磁感应发电实现能量回收，结构如图甲所示。两对永磁铁可随发动机一起上下振动，每对永磁铁间有水平方向的匀强磁场，磁感应强度大小均为B．磁场中，边长为L的正方形线圈竖直固定在减震装置上。某时刻磁场分布与线圈位置如图乙所示，永磁铁振动时磁场分界线不会离开线圈。关于图乙中的线圈。下列说法正确的是（　　） A. 穿过线圈的磁通量为 B. 永磁铁相对线圈上升越高，线圈中感应电动势越大 C. 永磁铁相对线圈上升越快，线圈中感应电动势越小 D. 永磁铁相对线圈下降时，线圈中感应电流方向为顺时针方向 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图乙可知此时穿过线圈的磁通量为0，故A错误； BC．根据法拉第电磁感应定律可知永磁铁相对线圈上升越快，磁通量变化越快，线圈中感应电动势越大，故BC错误； D．永磁铁相对线圈下降时，根据安培定则可知线圈中感应电流的方向为顺时针方向，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，电源电动势为E，内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S闭合，两板间一质量为m，电荷量大小为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计。则下列说法正确的是（　　） A. 若电阻断路，油滴向下加速运动，G中有从b到a的电流 B. 若电阻短路，油滴向下加速运动，G中有从b到a的电流 C. 将滑动变阻器滑片P向上移动过程中，油滴向上加速运动，G中有从b到a的电流 D. 将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过 【答案】C 【解析】 【详解】A．若电阻断路，电路总电阻增大，干路电流减小，电源内阻与电阻承担电压减小，根据闭合电路欧姆定律可知，平行板电容器两极板电压增大，极板之间的电场强度增大，油滴所受电场力增大，油滴将向上加速运动，根据 可知，平行板电容器极板所带电荷量增大，平行板电容器上极板与电源正极连接，上极板带正电，则上极板失电子，G中有从b到a的电流，故A错误； B．若电阻短路，电路总电阻减小，干路电流增大，电阻与滑动变阻器并联部分承担电压增大，即平行板电容器两极板电压增大，极板之间的电场强度增大，油滴所受电场力增大，油滴将向上加速运动，根据 可知，平行板电容器极板所带电荷量增大，平行板电容器上极板与电源正极连接，上极板带正电，则上极板失电子，G中有从b到a的电流，故B错误； C．将滑动变阻器滑片P向上移动过程中，滑动变阻器接入电阻增大，干路电流减小，电源内阻与电阻承担电压减小，根据闭合电路欧姆定律可知，平行板电容器两极板电压增大，极板之间的电场强度增大，油滴所受电场力增大，油滴将向上加速运动，根据 可知，平行板电容器极板所带电荷量增大，平行板电容器上极板与电源正极连接，上极板带正电，则上极板失电子，G中有从b到a的电流，故C正确； D．将S断开后，平行板电容器与电阻与滑动变阻器并联部分构成新的回路，电容器将放电，放电完成后，极板不带电，极板之间的电场强度为0，油滴所受电场力为0，即油滴将向下做加速运动，由于平行板电容器上极板与电源正极连接，上极板带正电，放电过程中，上极板得电子，则G中有从a到b的电流，故D错误。 故选C。 8. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、开关、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（　　） A. 人有触电感觉是在开关闭合瞬间 B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流 C. 断开开关时流过人的电流方向从B→A D. 断开开关时线圈中的电流突然增大 【答案】C 【解析】 【详解】A．当开关闭合后，多匝线圈与同学们并联，由于电源为1.5V的干电池，所以电流很小，同学没有触电感觉，故A错误； B．当断开时，多匝线圈电流产生自感现象，从而产生较大的自感电动势，此时人与线圈组成一个闭合的回路，流过人体的电流与流过线圈的电流相等，故B错误； C．当断开时，多匝线圈产生自感电动势，电流方向不变，此时线圈的电流从左向右，流过人的电流从右向左，即从B向A，故C正确； D．断开电键时，由于线圈的电流减小而产生自感电动势，而阻碍电流的减小，只是电流减小的慢一些，不会突然增大，故D错误。 故选C。 9. 如图所示，两拖船P、Q拉着无动力货船S一起在静水中沿图中虚线方向匀速前进，两根水平缆绳与虚线的夹角均保持为30°。假设水对三艘船在水平方向的作用力大小均为f，方向与船的运动方向相反，则每艘拖船发动机提供的动力大小为（　　） A. B. C. 2f D. 3f 【答案】B 【解析】 【详解】根据题意对S受力分析如图 正交分解可知 所以有 对P受力分析如图 则有 解得 故选B。 10. 一个简易温度计的结构如图所示，长直玻璃管竖直固定，上端与玻璃球形容器相连，下端通过软管与柱形开口容器相连，用水银将一定质量的空气封闭在球形容器内。大气压强保持不变，上下移动柱形容器使左右水银面平齐时，长直玻璃管中水银面对应刻度可以表示外界温度。则玻璃管M、N区间内的刻度可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】因为大气压强保持不变，所以球形容器内气体做等压变化，则其体积V与热力学温度T成正比，由此可知，温度越高，体积越大，则玻璃管M、N区间内的刻度越靠下，对应温度越高，又因为摄氏温度与热力学温度差值不变，则M、N区间内的刻度分布均匀。 故选A。 11. 质谱仪可用来分析带电粒子的基本性质，其示意图如图所示。a、b是某元素的两种同位素的原子核，它们具有相同的电荷量，不同的质量。a、b两种带电粒子持续从容器A下方的小孔飘入加速电场，初速度几乎为0，加速后从小孔射出，又通过小孔，沿着与磁场垂直的方向进入匀强磁场中，最后打到照相底片D上并被吸收。测得a、b打在底片上的位置距小孔的距离分别为、，a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、。不计原子核的重力及相互作用力，下列说法正确的是（　　） A. a、b的质量之比 B. a、b分别形成的等效电流之比 C. a、b对底片的作用力大小之比 D. a、b在磁场中运动时间之比 【答案】B 【解析】 【详解】A．粒子在电场中加速过程，根据动能定理有 ， 粒子在磁场中做圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有 ， 根据几何关系有 ， 解得 故A错误； D．粒子在磁场中做圆周运动的周期 ， 结合上述解得 ， 根据轨迹可知，粒子在磁场中运动时间为圆周运动的半个周期，则可解得 故D错误； B． a、b打在底片上的强度（数值上等于单位时间内打在底片上某处的粒子的总动能）分别为、，令对应强度含有单位时间内打在底片上的粒子数目分别为、，则有 ， 根据电流的定义式可知，a、b分别形成的等效电流分别为 ， 结合上述解得 故B正确； C．结合上述，选择在时间内打在底片上的粒子为研究对象，根据动量定理有 ， 结合上述有 ， 根据牛顿第三定律有 ， 结合上述解得 故C错误。 故选B。 12. 在如图所示的电路中，M是理想自耦变压器，电表均为理想电表，是定值电阻，R为滑动变阻器，在a、b两端加上电压为U的正弦交流电，则下列判断正确的是（　　） A. 仅将滑片沿顺时针方向转动，电压表示数变大 B. 仅将滑片沿顺时针方向转动，整个电路消耗的功率变大 C. 仅将滑片向下移动，电流表示数变大 D. 仅将滑片向下移动，变压器输入功率一定变大 【答案】A 【解析】 【详解】AB．将变压器和副线圈负载看成一个等效电阻，则有 仅将滑片沿顺时针方向转动，副线圈匝数减小，由 可知原线圈电流减小，则两端电压减小，电压表示数变大；整个电路消耗的功率为 可知整个电路消耗的功率变小，故A正确，B错误； CD．仅将滑片向下移动，变大，根据 可知原线圈电流减小，根据 可知副线圈电路中的电流变小，则电流表示数变小；变压器输入功率为 由于与是非单调关系，因此不能确定变压器输入功率如何变化，故CD错误。 故选A。 13. 静电透镜是利用静电场使电子束汇聚或发散的一种装置，其中某部分静电场的分布如图所示.虚线表示这个静电场在xOy平面内的一簇等势线，等势线形状相对于Ox轴、Oy轴对称.等势线的电势沿x轴正向增加，且相邻两等势线的电势差相等.一个电子经过P点（其横坐标为-x0）时，速度与Ox轴平行.适当控制实验条件，使该电子通过电场区域时仅在Ox轴上方运动.在通过电场区域过程中，该电子沿y方向的分速度vy随位置坐标x变化的示意图可能是图中（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】 由于等势线的电势沿x轴正向增加，等势线与电场线垂直，故可做出经过P点的电场线如图所示，电子所受的电场力与场强方向相反，故电子受到一个斜向右下方的电场力，故沿y负方向加速运动．电子通过y轴后受到的电场力斜向右上方，故沿y轴负方向减速运动；又由于在x轴方向始终加速，故在水平方向通过相同的位移时间变短，根据 故通过相同的水平位移竖直向速度变化量减小．由于的斜率代表竖直向速度vy随x轴变化的快慢，故D正确ABC错误。 故选D． 【点睛】本题难度较大，综合性较强，解决这类题目的一定要从受力情况着手，然后根据运动情况判定出物体在某一方向的速度随水平位移变化的快慢． 【考点】电子在电场中的运动 14. 某同学设计了一个烟雾探测器，如图所示，S为光源，当有烟雾进入探测器时，S发出的光被烟雾散射进入光电管C。光射到光电管中的钠表面产生光电子，当光电流大于或等于I时，探测器触发报警系统报警。已知真空中光速为c，钠的极限频率为υ0，电子的电荷量为e，下列说法正确的是（　　） A. 要使该探测器正常工作，光源S 发出的光波长应大于 B. 若用极限频率更高的材料取代钠，则该探测器一定不能正常工作 C. 若射向光电管C的光子中能激发出光电子的光子数占比为η，报警时，t时间内射向光电管钠表面的光子数至少是 D. 增大光电管C的正向电压，光电流一定增大。 【答案】C 【解析】 【详解】A．应使入射光的频率大于极限频率才会产生光电效应，因此要使该探测器正常工作，光源S发出的光波长应小于，A错误； B．若用极限频率更高的材料取代钠，如果光子的频率仍大于该材料的极限频率探测器仍能正常工作，B错误； C．由题可知 因此光子数 C正确； D．即使增大光电管C的正向电压，如果光电流已经达到饱和，光电流也不会再增大，D错误。 故选C。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据处理、误差分析等，例如： （1）实验仪器，用螺旋测微器测量电阻丝的直径，示数如图所示，则该电阻丝的直径为______mm； （2）误差分析，某同学用图所示的电路测量一段金属丝的电阻。不考虑偶然误差，测量值与真实值相比较将______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），误差主要是由______（选填“电流表”或“电压表”）的内阻引起的； （3）实验原理，图为指针式多用电表电路简图。某同学用指针式多用电表测量电学中的物理量时，发现直流电流、电压表盘刻度线是均匀的，而电阻表盘刻度线是不均匀的，结合图简要分析电阻表盘刻度线不均匀的原因。（ ） 【答案】 ①. 0.183（0.182~0.184） ②. 偏小 ③. 电压表 ④. 当用指针式多用电表测量未知电阻时，通过表头的电流I与待测电阻的关系为非线性关系，因此电阻表盘的刻度线是不均匀的 【解析】 【详解】（1）[1]螺旋测微器读数为 （2）[2][3]电压表测得的电压为待测电阻两端电压，但电流表测得的电流为通过电压表和电阻的总电流，根据 可知测量值与真实值相比较将偏小，这是由于电压表分流引起的。 （3）[4]通过表头电流为 当用指针式多用电表测量未知电阻时，通过表头的电流I与待测电阻的关系为非线性关系，因此电阻表盘的刻度线是不均匀的。 16. 霍尔元件是一种重要的磁传感器，常应用在与磁场有关的自动化控制和测量系统中．如图甲所示，在一矩形半导体薄片的1、2间通入电流I，同时外加与薄片垂直的磁场B，当霍尔电压UH达到稳定值后，UH的大小与I和B以及霍尔元件厚度d之间满足关系式 ,其中比例系数RH称为霍尔系数，仅与材料性质有关． （1）若半导体材料是电子导电，霍尔元件能通过如图甲所示电流I，接线端3的电势比接线端4的电势____（填“高”或 “低”）； （2）已知的厚度为d，宽度为b，电流的大小为I，磁感应强度大小为B，电子电量为e，单位体积内电子的个数为n，测量相应的UH值，则霍尔系数RH=______； （3）图乙是霍尔测速仪的示意图，将非磁性圆盘固定在转轴上，圆盘的周边等距离地嵌装着m个永磁体，相邻永磁体的极性相反．霍尔元件置于被测圆盘的边缘附近．当圆盘匀速转动时，霍尔元件输出的电压脉冲信号图像如图丙所示．若在时间t内，霍尔元件输出的脉冲数目为P，请导出圆盘转速N的表达式______； （4）如图丁是测速仪的外围电路图，要将图甲中的霍尔元件正确的接入电路中虚线框中四个接线端，则a和b分别连接_______和______（填接线端“1和2”或“3和4”）． 【答案】 ①. （1）低； ②. （2） ③. （3） ④. （4）1 ⑤. 2 【解析】 【详解】【分析】由左手定则可判断出电子的运动方向，从而判断接线端3和接线端4的电荷聚集情况，聚集正电荷的一侧电势高；根据题中所给的霍尔电势差和霍尔系数的关系，结合电场力与洛伦兹力的平衡，可求出霍尔系数的表达式；由转速时间以及圆盘的周边永久磁体的个数，可表示出霍尔元件输出的脉冲数目，从而表示出圆盘转速； 解：(1)导体或半导体中的电子定向移动形成电流，由左手定则判断，电子会偏向接线端3，使其电势低，同时相对的接线端4的电势高，故接线端3的电势比接线端4的电势低； (2)由题意得：，解得； 当电场力与洛伦兹力平衡时，有，解得，又有电流微观表达式：I=nevS，联立解得； (3) 由于在时间t内，霍尔元件输出脉冲数目为P，则有：，圆盘转速为：； (4) 要将图甲中的霍尔元件正确的接入电路中虚线框中四个接线端，则a和b分别连接线端“1和2”． 17. 如图所示，质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点，在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B，B距O点的距离等于绳长L。现将A拉至某一高度，由静止释放，A以速度v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。求： （1）A释放时距桌面的高度H； （2）碰撞前瞬间绳子的拉力大小F； （3）碰撞过程中系统损失的机械能。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）A释放到与B碰撞前，根据动能定理得 解得 （2）碰前瞬间，对A由牛顿第二定律得 解得 （3）A、B碰撞过程中，根据动量守恒定律得 解得 则碰撞过程中损失的机械能为 18. 电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它揭示了电、磁现象之间的本质联系． 电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比，即，这就是法拉第电磁感应定律． （1）如图所示，把矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场里，线框平面跟磁感线垂直．设线框可动部分ab的长度为L，它以速度v向右匀速运动．请根据法拉第电磁感应定律推导出闭合电路的感应电动势E=BLv． （2）两根足够长的光滑直金属导轨平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L．两导轨间接有阻值为R的电阻．一根质量为m的均匀直金属杆MN放在两导轨上，并与导轨垂直．整套装置处于磁感应强度为B匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向上．导轨和金属杆的电阻可忽略．让金属杆MN由静止沿导轨开始下滑．求 ①当导体棒的速度为v（未达到最大速度）时，通过MN棒的电流大小和方向； ②导体棒运动的最大速度． 【答案】（1）见解析；（2）①；电流方向为从N到M；②． 【解析】 【详解】（1）在Δt时间内，ab棒向右移动的距离为vΔt， 这个过程中线框的面积变化量是ΔS=LvΔt 穿过闭合回路的磁通量的变化量是=BΔS=B LvΔt 根据法拉第电磁感应定律 （2）①当导体棒的速度为v时，产生的感应电动势为E=BLv 回路中的电流大小为 由右手定则可知电流方向为从N到M ②导体棒在磁场中运动时，所受安培力大小为 由左手定则可知，安培力方向沿斜面向上 当导体棒的加速度为零时，速度最大 即： 可解得最大速度为 19. 如图甲所示，按压式圆珠笔可以简化为外壳、内芯和轻质弹簧三部分，轻质弹簧穿过内芯，上端与外壳接触，下端与内芯接触。某按压式圆珠笔内芯的质量为m，外壳的质量为3m，外壳与内芯之间的弹簧的劲度系数为k。如图乙所示，先把笔竖直倒立于水平硬桌面上，用力下压外壳使其下端接触桌面（如位置a），此时弹簧的压缩量，然后将圆珠笔由静止释放，弹簧推动圆珠笔外壳竖直上升，当外壳的速度达到最大，此时外壳恰好与内芯发生碰撞（碰撞时间极短），碰后内芯与外壳以共同的速度一起上升到最大高度处（如位置c）。已知弹簧弹性势能的计算公式为，x为弹簧的形变量，不计空气阻力与一切摩擦。 （1）当弹簧的压缩量为多少时，外壳的速度达到最大？ （2）外壳向上的最大高度为多大？ （3）请在丙图中定性画出圆珠笔外壳从静止释放到最高点过程中的速度随时间图像。（以竖直向上为速度正方向） 【答案】（1） （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 外壳受向下的重力和向上的弹力，当弹力等于重力时，速度最大 解得 故当弹簧的压缩量为时，外壳的速度达到最大； 【小问2详解】 设外壳的最大速度为v，根据机械能守恒 又由弹性势能 可得 由几何关系可知，外壳升高的高度 代入机械能守恒方向可得 解得 外壳与内芯碰撞过程，动量守恒可得 故外壳与内芯的最大速度为 则上升的最大高度为 【小问3详解】 外壳先在弹力作用下向上做加速度减小的加速运动，与内芯碰撞后结合在一起，速度瞬时减小，然后一起做上抛运动，则画出圆珠笔外壳从静止释放到最高点过程中的速度随时间图像如图 20. 某学校举办“鸡蛋撞地球”小发明比赛，同学们设计了如图甲所示的装置。装置绝缘外框架MNGH下端固定了一个横截面（俯视）如图乙所示的磁体，两磁极间存在沿径向向外的辐向磁场，不考虑其他区域的磁场。CDEF是一个金属线框，CF、DE两边被约束在外框架的凹槽内，可沿外框架无摩擦上下滑动，CD边的正中间接有一个半径为r（r略大于圆柱形N磁极的半径）、匝数为n、总电阻为R的线圈，EF边接有一装有鸡蛋的铝盒，铝盒的电阻为2R，铝盒与外框架连接了一根劲度系数为k的轻质弹簧。开始装置在离水平地面h高度处保持竖直状态，待铝盒静止后将弹簧锁定，此时线圈下端恰好位于磁体上边界处。现由静止释放装置，装置落地前瞬间弹簧立即解除锁定，落地时外框架MNGH连同磁体的速度立即变为零。已知线框CDEF（含线圈、铝盒、鸡蛋）的总质量为m，线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是刚落地时的两倍，此时EF仍未进入磁场。已知线圈所在处的磁感应强度大小为B，重力加速度为g，弹簧始终在弹性限度内，除线圈和铝盒外，其他部分电阻不计，忽略空气阻力。 （1）求装置落地后瞬间C、D两点间的电压； （2）从落地到线框最终静止的过程中，求回路产生的总焦耳热Q； （3）从刚落地到线框第一次运动到最低点的过程中，求通过线圈的电荷量q； （4）有同学提出，为增大缓冲的效果，若采用适当粗些的同种材料导线绕制线圈，而保持线圈匝数、绕制半径不变，且线框除线圈外其余部分（含铝盒和鸡蛋）质量不变的情况下，可以使落地瞬间线框减速的加速度增大。请通过计算分析说明此结论是否合理（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，请在解题时做必要的说明）。 【答案】（1）；（2）mgh；（3）；（4）见解析 【解析】 【详解】（1）装置落地时速度为v，由机械能守恒定律可知 解得 线圈切割辐向磁场产生感应电动势 CD两点间的电压 （2）从落地到线框最终静止的过程中，根据能量守恒，回路产生的总焦耳热 （3）线框CDEF静止时有 由题知线框第一次运动到最低点时弹簧的形变量是装置刚落地时的2倍，则说明线框刚落地到最低点下落的距离为x1，根据法拉第电磁感应定律有 则通过回路某截面的电荷量 （4）设线框中线圈部分的电阻为，质量为，线框其余部分的质量为；线圈材料的电阻率为，密度为，横截面积为 则有 线框落地瞬间线圈中的电流为 落地瞬间线框的瞬时加速度为 代入，有 因此，增大线圈横截面积不一定可以使增大 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$