精品解析：山东省滨州市阳信县第一中学2024-2025学年高二下学期期末考试物理试题

阳信县第一中学贯培中心高二期末考 物理试题 一、单选题 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B. 密封在容器中的气体，在完全失重的情况下，对器壁的压强为零 C. 第二类永动机没有违反能量守恒定律但违背热力学第一定律 D. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 2. 下列关于原子核与核能的说法正确的是（　　） A. 粒子散射实验表明原子核具有复杂的结构 B. 平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C. 核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子释放的能量称为结合能 D. 根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，电势能减小 3. 甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近或驶离自感线圈L时，可使线圈L自感系数发生变化，从而引起LC电路中振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次汽车靠近自感线圈L时，振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，则下列说法正确的是（ ） A. 若汽车驶离智能停车位，则线圈L自感系数变大 B. t1~t2过程，电容C中电场能在增大 C. t1~t2过程，线圈L的自感电动势在减小 D. t2时刻电容器C所带电量为最大 4. 如图所示，在平面直角坐标系中，第Ⅱ象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第Ⅳ象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。半径为L、电阻为R、圆心角为的扇形合金属线框，绕O点以角速度顺时针匀速转动。则线框转动一周的过程中，电流的有效值为（　　） A B. C. D. 5. 图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K由逸出功的金属钙制成。图乙是汞原子的能级图，用汞原子跃迁发出的光子照射阴极，下列说法正确的是（　　） A. 大量处于能级汞原子向低能级跃迁时发出的光中有4种能使金属钙发生光电效应 B. 用动能为8eV的电子撞击处于基态的汞原子不能使之跃迁至3能级 C. 用大量能级跃迁到基态发出的光照射阴极K，对应的遏止电压为2.0V D. 用大量能级跃迁到基态发出的光照射阴极K，要研究饱和电流，滑片P应向a端移动 6. 原子处于磁场中时，某些能级会发生劈裂现象。劈裂前的能级，如图甲所示，X代表激发态1，XX代表激发态2，G代表基态；由于能级劈裂，X态劈裂为两支，分别为、两个能级，如图乙所示。①和②为原子劈裂前辐射出的光谱线，③、④、⑤和⑥为劈裂后辐射出的光谱线，下列说法正确的是（　　） A. 的能级低于的能级 B. ②的波长大于⑥的波长 C. ①和②的频率之和等于③和④的频率之和 D. ⑤和③的频率之差小于④和⑥的频率之差 7. 如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，两圆环相互排斥 B. 时刻，圆环Q中感应电流最大，受到的安培力为零 C. 时间内，圆环Q中感应电流先顺时针后逆时针 D. 时间内，圆环Q有扩张的趋势 8. 如图所示，一顶端附有定滑轮O1的斜面体放置在水平地面上，斜面体质量为M、倾角为30°。定滑轮O2通过轻杆固定在天花板上，一细绳绕过两定滑轮O1、O2，一端连接质量为2m的物块A，另一端连接质量为m的物块C，A物块放置在斜面体上，C物块竖直悬挂。另有一动滑轮O3跨在细绳上，下端通过另一细绳连接一质量为m的物块B，整个系统处于静止状态。现在右侧细绳的结点P处施加一与细绳成120°夹角的力F，使物块C缓慢移动，直至右侧细绳O2P处于水平状态。在这个过程中细绳始终拉直，力F的方向始终保持与细绳的夹角不变，物块A和斜面体始终处于静止状态。忽略滑轮的摩擦，在施加力F以后的过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 力F的最大值为2mg B. 物块B始终保持不动 C. A物体受到的摩擦力先减小后增大 D. 地面对斜面体的摩擦力先增大后减小 二、多选题 9. 图甲是三颗微粒做布朗运动的位置连线图，图乙是氧气分子速率分布图像，图丙是分子间作用力和分子间距离的关系图像，图丁是分子势能和分子间距离的关系图像。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，微粒越小，布朗运动越明显，但连线并不是微粒的运动轨迹 B. 图乙中，曲线Ⅰ对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度高 C. 由图丙可知，当分子间的距离从r0开始增大时，分子间的作用力先增大后减小 D. 由图丁可知，当分子间的距离从r1开始增大时，分子势能先增大后减小 10. 如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为，左端连接电阻，轨道平面内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化规律为，导体棒ab放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，导体棒质量，电阻为，初始时导体棒位于导轨左端。在平行于导轨外力作用下，导体棒沿导轨以速度向右做匀速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒中感应电流I随时间t变化规律为 B. 导体棒所受拉力F随时间t变化规律为 C. 0~2s内通过电阻R的电量为8C D. 时外力的瞬时功率为128W 11. 如图甲所示，交流发电机两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，线圈平面与磁场垂直，线圈电阻不计。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈通过金属滑环K、L及两个导体电刷E、F与外电路连接，电阻R=100Ω。从某时刻开始计时，交流发电机产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A. t=0时刻，线圈处于中性面位置 B. 线圈中产生的交变电流的有效值为22A C. 线圈转一圈，电阻R上产生的焦耳热为968J D. 线圈中产生的交变电流的瞬时值可表示为 12. 如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸由横截面面积不同的上、下两部分组成，上半部分的横截面面积为，下半部分的横截面面积为，上半部分的汽缸内有一个质量为的活塞A，下半部分的汽缸内有一个质量为的活塞B，两个活塞之间用一根长为的轻质细杆连接，两个活塞之间封闭了一定质量的理想气体，两活塞可在汽缸内无摩擦滑动而不漏气。初始时，两活塞均处于静止状态，缸内封闭气体温度为，两活塞到汽缸粗细部分交接处的距离均为，重力加速度为，环境大气压强为，则下列说法正确的是（　　） A. 初始时，汽缸内封闭气体的压强为 B. 初始时，细杆对活塞B的作用力大小为 C. 若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，则两活塞向下移动的距离为 D. 若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，则缸内气体对外做功为 三、实验题（16分） 13. 某实验小组利用如图所示的装置来探究一定质量的理想气体在保持温度不变的条件下，气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器壁上的刻度直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 （1）本实验中以下操作正确的是（　　） A. 要尽可能保持环境温度不变 B. 实验过程中应快速推拉活塞 C. 实验过程中要用手握紧注射器 D. 实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油 （2）实验时缓慢推动活塞逐渐减小气体的体积，记录多组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，用计算机对数据进行拟合，做出图像为一条过原点的直线，则可以得到的实验结论为：___________； （3）另一实验小组在缓慢推动活塞逐渐减小气体体积的实验过程中，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。该小组绘出的关系图像应是___________。 A. B. C. D. 14. 小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示（虚线框内的连接没有画出）。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电源，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻。当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。 （1）由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为________； （2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将________（选填“增大”、“减小”或“不变”），继电器的磁性将________（选填“增强”、“减弱”或“不变”）； （3）图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱________相连（均选填“A”或“B”）； （4）当环境温度大于等于________时，警铃报警。 四、解答题 15. 如图所示，放在水平地面上的半圆柱体的曲面光滑，可视为质点的小球质量为m，轻绳OA一端拴接小球置于半圆柱曲面上的A点，另一端与竖直轻绳系于O点，O点位于半圆柱体横截面圆心的正上方，OA与半圆柱体的曲面相切且与竖直方向夹角。倾角的斜面体固定在水平面上，轻绳OB一端拴接一个放在斜面体上的小物块，另一端也与竖直轻绳系于O点，OB与斜面体的上表面平行，小物块与斜面间的动摩擦因数为，整个装置始终处于静止状态。已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求： （1）半圆柱体受到水平地面摩擦力的大小； （2）小物块质量取值范围。 16. 现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低20m，水流量，水轮机效率为，发电机效率为，然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户。该发电机组输出的电压，在输电线路上接入一个原，副线圈的匝数比为的电流互感器，其电流表的示数。已知输电线的总电阻，用户两端的电压为220V，水的密度，重力加速度，变压器均为理想变压器。求： （1）该发电机组输出的电功率； （2）升压变压器的原、副线圈匝数比； （3）降压变压器原、副线圈匝数比。 17. 某农用喷雾装置简化图如图所示，按下左侧活塞，使空气经进气管压入密闭水桶内，从而将桶中的水从出口压出，进气管体积忽略不计。开始时桶内气体的体积，出水管竖直部分内、外液面相平，出水口与大气相通且与桶内水面的高度差。出水管内气体和水的体积均忽略不计，水桶的横截面积。已知水的密度，外界大气压强，取重力加速度大小，整个过程中气体可视为理想气体且温度保持不变。现将活塞按下压入空气，则： (1)若要将桶中水从出水口压出，求压入桶中的空气在外界环境下体积的最小值； (2)若通过左侧的压气装置将的外界空气压入桶中，求从出水口流出的水的体积。 18. 我国第三艘航母“福建号”已装备最先进的电磁弹射技术。某兴趣小组根据所学的物理原理进行电磁弹射设计，其加速和减速过程可以简化为下述过程。两根足够长的平直轨道AB和CD固定在水平面上，其中PQ左侧为光滑金属轨道，轨道电阻忽略不计，AC间接有定值电阻R，PQ右侧为粗糙绝缘轨道。沿CD轨道建立x轴，坐标原点与Q点重合。PQ左侧分布有垂直于轨道平面向下的匀强磁场，PQ右侧为沿x轴渐变的磁场，垂直于x轴方向磁场均匀分布。现将一质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒ab垂直放置在轨道上，与PQ距离为s。PQ的右方还有质量为3m、各边长均为L的U形框cdef，其电阻为3R。ab棒在恒力F作用下向右运动，到达PQ前已匀速。当ab棒运动到PQ处时撤去恒力F，随后与U形框发生碰撞，碰后连接成“口”字形闭合线框，并一起运动，后续运动中受到与运动方向相反的阻力f，阻力大小与速度满足。已知，，，，，，，求： （1）棒ab与U形框碰撞前速度的大小； （2）棒ab与U形框碰撞前通过电阻R的电量； （3）“口”字形线框停止运动时，ed边的坐标； （4）U形框在运动过程中产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 阳信县第一中学贯培中心高二期末考 物理试题 一、单选题 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 热量不能自发地从低温物体传到高温物体 B. 密封在容器中的气体，在完全失重的情况下，对器壁的压强为零 C. 第二类永动机没有违反能量守恒定律但违背热力学第一定律 D. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 【答案】A 【解析】 【详解】A．不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，故A正确； B．密封在容器中的气体的压强不是由于气体重力而产生的，而是由于做无规则运动对容器壁碰撞产生的，所以在完全失重的情况下，对器壁的压强不为零，故 B错误； C．第二类永动机没有违反能量守恒定律，但却不能成功制成，是因为违反了热力学第二定律，故 C错误； D．气体压缩可以忽略分子间作用力，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，故 D错误； 故选A。 2. 下列关于原子核与核能的说法正确的是（　　） A. 粒子散射实验表明原子核具有复杂的结构 B. 平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C. 核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子释放的能量称为结合能 D. 根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，电势能减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．粒子散射实验表明，原子具有核式结构，故A错误； B．平均结合能越大，原子核越稳定。原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核越大，它的结合能越高。故B错误； C．将原子核分解成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核分解成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，故C错误； D．根据玻尔理论可知，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，半径减小电场力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供向心力得 可知电子动能增大。故D正确。 故选D。 3. 甲为智能停车位，车位地面预埋有自感线圈L和电容器C构成LC振荡电路。当车辆靠近或驶离自感线圈L时，可使线圈L自感系数发生变化，从而引起LC电路中的振荡电流频率变化。智能停车位计时器根据振荡电流频率变化，进行计时。某次汽车靠近自感线圈L时，振荡电路中的电流随时间变化如图乙所示，则下列说法正确的是（ ） A. 若汽车驶离智能停车位，则线圈L自感系数变大 B. t1~t2过程，电容C中电场能在增大 C. t1~t2过程，线圈L的自感电动势在减小 D. t2时刻电容器C所带电量为最大 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，振荡电路的周期变大，根据 可知线圈自感系数变大，则汽车正驶入智能停车位，故A错误； B．t1～t2过程，电流逐渐增大，线圈L中磁场能在增大，电场能在减小，故B错误； C．t1～t2过程，由图可知，图像的斜率减小，电流的变化率越来越小，线圈L的自感电动势在减小，故C正确； D．t2时刻电流最大，电容器放电结束，此时电容器C所带电量最小，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，在平面直角坐标系中，第Ⅱ象限存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B，第Ⅳ象限存在垂直于纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为。半径为L、电阻为R、圆心角为的扇形合金属线框，绕O点以角速度顺时针匀速转动。则线框转动一周的过程中，电流的有效值为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】线框从图中位置开始计时转过的过程中，产生的感应电动势为 同理可求得线框出第4象限的过程中，产生的感应电动势大小也为 时间均为 线框进出第2象限时，产生的感应电动势大小为 时间也均为 根据交变电流的有效值的定义 解得 故选D。 5. 图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极K由逸出功的金属钙制成。图乙是汞原子的能级图，用汞原子跃迁发出的光子照射阴极，下列说法正确的是（　　） A. 大量处于能级的汞原子向低能级跃迁时发出的光中有4种能使金属钙发生光电效应 B. 用动能为8eV的电子撞击处于基态的汞原子不能使之跃迁至3能级 C. 用大量能级跃迁到基态发出的光照射阴极K，对应的遏止电压为2.0V D. 用大量能级跃迁到基态发出的光照射阴极K，要研究饱和电流，滑片P应向a端移动 【答案】A 【解析】 【详解】A．大量能级的汞原子向低能级跃迁时能发出种频率的光，其中能级到能级的光子和能级到能级的光子能量小于金属钙的逸出功，其余4种光子能量都大于金属钙的逸出功，能使金属钙发生光电效应，A正确； B．3能级和基态的能量差为7.7eV，动能为8eV的电子撞击处于基态的汞原子能使之跃迁至3能级，B错误； C．能级跃迁到能级发出的光子能量为 根据光电效应方程 根据动能定理得 解得，对应的遏止电压，错误； D．要研究饱和电流，应使O点电势比P点低，所以滑片P应向b端移动，D错误。 故选A。 6. 原子处于磁场中时，某些能级会发生劈裂现象。劈裂前的能级，如图甲所示，X代表激发态1，XX代表激发态2，G代表基态；由于能级劈裂，X态劈裂为两支，分别为、两个能级，如图乙所示。①和②为原子劈裂前辐射出的光谱线，③、④、⑤和⑥为劈裂后辐射出的光谱线，下列说法正确的是（　　） A. 的能级低于的能级 B. ②的波长大于⑥的波长 C. ①和②的频率之和等于③和④的频率之和 D. ⑤和③的频率之差小于④和⑥的频率之差 【答案】C 【解析】 【详解】A．的能级高于的能级，故A错误； B．因原子能级跃迁放出的光子的能量等于原子的能级差，由题图可知光子②、⑥对应的能量关系为E⑥＜E②，二光子的能量与频率成正比，与波长成反比，则⑥的波长大于②的波长，故B错误； C．XX态能级与基态能级差保持不变，由可知①和②的频率之和等于③和④的频率之和，故C正确； D． XX态能级与基态能级差保持不变，故③④和的频率之和等于⑤和⑥的频率之和，即⑤和③的频率之差等于④和⑥的频率之差，故D错误。 故选C。 7. 如图所示，两固定在绝缘水平面上的同心金属圆环P、Q水平放置，圆环P中通有如图所示的电流，以图示方向为电流正方向，下列说法正确的是（　　） A. 时刻，两圆环相互排斥 B. 时刻，圆环Q中感应电流最大，受到的安培力为零 C. 时间内，圆环Q中感应电流先顺时针后逆时针 D. 时间内，圆环Q有扩张的趋势 【答案】B 【解析】 【详解】A．时刻，P中电流最大，但电流的变化率为零，则在Q中的感应电流为零，则两圆环无相互作用力，故A错误； B．时刻，圆环P中电流的变化率最大，此时圆环Q中感应电流最大，但是由于圆环P中电流为零，则Q受到的安培力为零，故B正确； C．时间内，圆环P中电流先沿正方向减小，后沿负方向增加，则根据楞次定律可知，圆环Q中感应电流始终沿顺时针方向，故C错误； D．时间内，圆环P中电流负向减小，则根据楞次定律可知，圆环Q中产生逆时针方向的电流，圆环Q所处的磁场方向向下，由左手定则可知，圆环Q受安培力指向圆心，则有收缩的趋势，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，一顶端附有定滑轮O1的斜面体放置在水平地面上，斜面体质量为M、倾角为30°。定滑轮O2通过轻杆固定在天花板上，一细绳绕过两定滑轮O1、O2，一端连接质量为2m的物块A，另一端连接质量为m的物块C，A物块放置在斜面体上，C物块竖直悬挂。另有一动滑轮O3跨在细绳上，下端通过另一细绳连接一质量为m的物块B，整个系统处于静止状态。现在右侧细绳的结点P处施加一与细绳成120°夹角的力F，使物块C缓慢移动，直至右侧细绳O2P处于水平状态。在这个过程中细绳始终拉直，力F的方向始终保持与细绳的夹角不变，物块A和斜面体始终处于静止状态。忽略滑轮的摩擦，在施加力F以后的过程中，下列说法中正确的是（　　） A. 力F的最大值为2mg B. 物块B始终保持不动 C. A物体受到的摩擦力先减小后增大 D. 地面对斜面体的摩擦力先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．对结点P受力分析，如图所示 设O2P与竖直方向的夹角为α，O2P绳上的拉力为T，根据几何关系可得 根据正弦定理可得 当α由0逐渐增大到90°的过程中，sinα逐渐增大，sin（120°-α）先增大后减小，所以F逐渐增大，当O2P水平时，即α=90°时，F达到最大，此时 T先增大后减小，当α=30°时，T达到最大，此时 故A错误； B．对滑轮O3与绳的结点受力分析，左右两段绳中的拉力大小相等，均等于T，而连接B物体的绳拉力始终等于mg，设绳与竖直方向的夹角为θ，根据力的合成法有 当T先增大后减小的过程中，绳与竖直方向的夹角θ先增大后减小，所以物块B将先向上后向下移动，故B错误； C．对A物体受力分析，初始时重力沿斜面向下的分力与绳的拉力大小相等，所以摩擦力为零，当绳中的拉力先增大后减小的过程中，A所受到的摩擦力方向沿斜面向下，且有 当T先增大后减小的过程中，Ff应先增大后减小，故C错误； D．对物块A以及斜面整体为研究对象，地面对斜面体的摩擦力等于O1O3间绳拉力在水平方向的分力，即 当T先增大后减小的过程中，绳与竖直方向的夹角θ先增大后减小，所以f先增大后减小，故D正确。 故选D。 二、多选题 9. 图甲是三颗微粒做布朗运动的位置连线图，图乙是氧气分子速率分布图像，图丙是分子间作用力和分子间距离的关系图像，图丁是分子势能和分子间距离的关系图像。下列说法正确的是（ ） A. 图甲中，微粒越小，布朗运动越明显，但连线并不是微粒的运动轨迹 B. 图乙中，曲线Ⅰ对应的温度比曲线Ⅱ对应的温度高 C. 由图丙可知，当分子间距离从r0开始增大时，分子间的作用力先增大后减小 D. 由图丁可知，当分子间的距离从r1开始增大时，分子势能先增大后减小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．图甲中，微粒越小，布朗运动越明显，但连线记录的是每隔一定时间微粒的位置，并不是微粒的运动轨迹，故A正确； B．温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，温度越高，平均动能越大，故平均速率越大，由图乙可知，曲线Ⅱ的温度高于曲线Ⅰ的温度，故B错误； C．由图丙可知，当分子间的距离从开始增大时，分子间的作用力先增大后减小，故C正确； D．由图丁可知，当分子间的距离为时，分子势能最小，所以当分子间的距离从开始增大时，分子势能先减小后增大，故D错误。 故选AC。 10. 如图所示，两根平行光滑金属导轨固定在水平面内，导轨间距为，左端连接电阻，轨道平面内存在着竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化规律为，导体棒ab放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，导体棒质量，电阻为，初始时导体棒位于导轨左端。在平行于导轨外力作用下，导体棒沿导轨以速度向右做匀速运动，运动过程中导体棒始终与导轨垂直且接触良好。设金属导轨足够长，不计导轨电阻和空气阻力。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒中感应电流I随时间t变化规律为 B. 导体棒所受拉力F随时间t变化规律为 C. 0~2s内通过电阻R的电量为8C D. 时外力的瞬时功率为128W 【答案】CD 【解析】 【详解】A．经时间t导体棒移动位移 回路面积 回路产生感生电动势 根据楞次定律和安培定则，导体棒电流方向由a到b，t时刻导体棒切割磁感线产生的动生电动势 根据右手定则，导体棒电流方向由a到b，两个电动势方向一致，回路电动势 根据欧姆定律有 故A错误； B．导体棒匀速运动，所受拉力与安培力等大反向，可得导体棒所受拉力大小 故B错误； C．通过电阻的电流表达式 在图像中对应图线面积表示电量，0~2s内通过电阻R的电量 故C正确； D．时外力 其功率 故D正确。 故选CD。 11. 如图甲所示，交流发电机两磁极之间的磁场可视为匀强磁场，线圈平面与磁场垂直，线圈电阻不计。线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，线圈通过金属滑环K、L及两个导体电刷E、F与外电路连接，电阻R=100Ω。从某时刻开始计时，交流发电机产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列判断正确的是（　　） A. t=0时刻，线圈处于中性面位置 B. 线圈中产生的交变电流的有效值为22A C. 线圈转一圈，电阻R上产生的焦耳热为968J D. 线圈中产生交变电流的瞬时值可表示为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由题图乙可知，时刻，电流具有最大值，线圈处于与中性面垂直的位置，故A错误； B．由题图乙知，线圈中产生正弦交变电流的最大值 则电流的有效值 故B正确； C．线圈转一圈，电阻R上产生的焦耳热为 故C正确； D．由题图乙可知，正弦交流电的周期 角频率 线圈中产生的交变电流的瞬时值可表示为 故D正确。 故选BCD。 12. 如图所示，竖直放置的导热良好的汽缸由横截面面积不同的上、下两部分组成，上半部分的横截面面积为，下半部分的横截面面积为，上半部分的汽缸内有一个质量为的活塞A，下半部分的汽缸内有一个质量为的活塞B，两个活塞之间用一根长为的轻质细杆连接，两个活塞之间封闭了一定质量的理想气体，两活塞可在汽缸内无摩擦滑动而不漏气。初始时，两活塞均处于静止状态，缸内封闭气体温度为，两活塞到汽缸粗细部分交接处的距离均为，重力加速度为，环境大气压强为，则下列说法正确的是（　　） A. 初始时，汽缸内封闭气体的压强为 B. 初始时，细杆对活塞B的作用力大小为 C. 若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，则两活塞向下移动的距离为 D. 若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，则缸内气体对外做功为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．设初始时䍂内气体的压强为，则两活塞受力平衡有 解得 A错误； B．对活塞受力分析有 解得 B正确； C．若汽缸内密封气体温度缓慢降低到，气体发生等压变化，则有 解得 设两活塞向下移动的距离为，则有 解得 C错误； D．若汽缸内密封气体温度缓慢升高到，气体发生等压变化有 解得 汽缸内等压膨胀对外做功为 D正确。 故选BD。 三、实验题（16分） 13. 某实验小组利用如图所示的装置来探究一定质量的理想气体在保持温度不变的条件下，气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器壁上的刻度直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。 （1）本实验中以下操作正确的是（　　） A. 要尽可能保持环境温度不变 B. 实验过程中应快速推拉活塞 C. 实验过程中要用手握紧注射器 D. 实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油 （2）实验时缓慢推动活塞逐渐减小气体的体积，记录多组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，用计算机对数据进行拟合，做出图像为一条过原点的直线，则可以得到的实验结论为：___________； （3）另一实验小组在缓慢推动活塞逐渐减小气体体积的实验过程中，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。该小组绘出的关系图像应是___________。 A. B. C. D. 【答案】（1）AD （2）在温度不变的情况下，气体压强与体积成反比 （3）B 【解析】 【小问1详解】 [1]A．为了探究气体压强与体积的关系，要尽可能保持环境温度不变，故A正确； B．若急速推拉活塞，则有可能造成漏气和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故B错误； C．实验过程中要用手握紧注射器可能导致活塞造成温度变化，故C错误； D．为防止漏气，实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，故D正确。 故选AD。 【小问2详解】 [2]在温度不变情况下，气体压强与体积成反比。 【小问3详解】 [3]软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，又因为是成正比的，要过原点。 故选B。 14. 小明利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示（虚线框内的连接没有画出）。将热敏电阻R安装在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响。图甲中继电器的供电电源，内阻不计，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻。当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图像。 （1）由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为________； （2）由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将________（选填“增大”、“减小”或“不变”），继电器的磁性将________（选填“增强”、“减弱”或“不变”）； （3）图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱________相连（均选填“A”或“B”）； （4）当环境温度大于等于________时，警铃报警。 【答案】 ①. 30##29##31 ②. 减小 ③. 增强 ④. A ⑤. 40##39##41 【解析】 【详解】（1）[1]由图乙可知，当环境温度为时，热敏电阻阻值为。 （2）[2]由图乙可知，当环境温度升高时，热敏电阻阻值将减小。 [3] 热敏电阻阻值减小，则流过继电器的电流增大，磁性增强。 （3）[4]由于继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮。所以图甲中指示灯的接线柱D应与接线柱A相连。 （4）[5]当线圈中的电流大于等于时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响。根据欧姆定律 得 此时温度为，则环境温度大于等于时，警铃报警。 四、解答题 15. 如图所示，放在水平地面上的半圆柱体的曲面光滑，可视为质点的小球质量为m，轻绳OA一端拴接小球置于半圆柱曲面上的A点，另一端与竖直轻绳系于O点，O点位于半圆柱体横截面圆心的正上方，OA与半圆柱体的曲面相切且与竖直方向夹角。倾角的斜面体固定在水平面上，轻绳OB一端拴接一个放在斜面体上的小物块，另一端也与竖直轻绳系于O点，OB与斜面体的上表面平行，小物块与斜面间的动摩擦因数为，整个装置始终处于静止状态。已知重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求： （1）半圆柱体受到水平地面摩擦力的大小； （2）小物块质量的取值范围。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）对小球受力分析如图 轻绳OA拉力大小 解得 以小球和半圆柱体整体为研究对象，可知半圆柱体所受的摩擦力方向水平向左，大小等于拉力T沿水平向右方向的分力，即 解得 （2）以结点O为研究对象，对其受力分析如图 由平衡关系得 代入数据解得 以B为研究对象，当静摩擦力沿斜面向上达到最大值时有 解得 当静摩擦力沿斜面向下达到最大值时有 解得 物块B质量的取值范围为 16. 现有一水力发电站的发电机组设计为：水以的速度流入水轮机后以的速度流出，已知流出水位比流入水位低20m，水流量，水轮机效率为，发电机效率为，然后利用如图所示的高压输电线路将发电机输出的电能输送给用户。该发电机组输出的电压，在输电线路上接入一个原，副线圈的匝数比为的电流互感器，其电流表的示数。已知输电线的总电阻，用户两端的电压为220V，水的密度，重力加速度，变压器均为理想变压器。求： （1）该发电机组输出的电功率； （2）升压变压器的原、副线圈匝数比； （3）降压变压器的原、副线圈匝数比。 【答案】（1）kW （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 经时间t，参与发电的水损失的机械能 该发电机组的输出电功率kW 【小问2详解】 输电线中的电流为I，对电流互感器，根据电流之比与线圈匝数之比的关系有 解得I=16.6A 升压变压器的输出电压为U，根据电功率公式有V 升压变压器的原、副线圈匝数比 【小问3详解】 根据欧姆定律有V 根据串联电路电压规律有V 则 17. 某农用喷雾装置简化图如图所示，按下左侧活塞，使空气经进气管压入密闭水桶内，从而将桶中的水从出口压出，进气管体积忽略不计。开始时桶内气体的体积，出水管竖直部分内、外液面相平，出水口与大气相通且与桶内水面的高度差。出水管内气体和水的体积均忽略不计，水桶的横截面积。已知水的密度，外界大气压强，取重力加速度大小，整个过程中气体可视为理想气体且温度保持不变。现将活塞按下压入空气，则： (1)若要将桶中水从出水口压出，求压入桶中的空气在外界环境下体积的最小值； (2)若通过左侧的压气装置将的外界空气压入桶中，求从出水口流出的水的体积。 【答案】(1)；(2) 【解析】 【分析】 【详解】(1)初始时，密闭气体压强，设压入空气的体积为V0，密闭气体和压入空气的总体积 刚出水时，密闭气体的压强 密闭气体的体积 根据玻意耳定律有 解得能出水的外界环境下最小的体积 (2)初始时，密闭气体压强 密闭气体的体积和压入气体的体积总和 设流出的水的体积为，末状态密闭气体的体积 密闭气体的压强 根据玻意耳定律有 解得 18. 我国第三艘航母“福建号”已装备最先进的电磁弹射技术。某兴趣小组根据所学的物理原理进行电磁弹射设计，其加速和减速过程可以简化为下述过程。两根足够长的平直轨道AB和CD固定在水平面上，其中PQ左侧为光滑金属轨道，轨道电阻忽略不计，AC间接有定值电阻R，PQ右侧为粗糙绝缘轨道。沿CD轨道建立x轴，坐标原点与Q点重合。PQ左侧分布有垂直于轨道平面向下的匀强磁场，PQ右侧为沿x轴渐变的磁场，垂直于x轴方向磁场均匀分布。现将一质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒ab垂直放置在轨道上，与PQ距离为s。PQ的右方还有质量为3m、各边长均为L的U形框cdef，其电阻为3R。ab棒在恒力F作用下向右运动，到达PQ前已匀速。当ab棒运动到PQ处时撤去恒力F，随后与U形框发生碰撞，碰后连接成“口”字形闭合线框，并一起运动，后续运动中受到与运动方向相反的阻力f，阻力大小与速度满足。已知，，，，，，，求： （1）棒ab与U形框碰撞前速度的大小； （2）棒ab与U形框碰撞前通过电阻R电量； （3）“口”字形线框停止运动时，ed边的坐标； （4）U形框在运动过程中产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 由闭合电路欧姆定律得 此时安培力和恒力等大反向，则 联立，解得 【小问2详解】 棒ab与U形框碰撞前通过电阻R的电量为 其中， 联立，可得 【小问3详解】 设碰后瞬间金属框的速度为，根据动量守恒 此后任意时刻闭合线框的速度为v，ab边处磁场为，de边处磁场为，则回路中的电动势为 回路总电阻为4R，根据闭合电路欧姆定律 其中 此时回路受到的安培力大小为 根据动量定理 其中 联立，解得 【小问4详解】 根据功能关系可知，回路运动过程中产生的总热量为 因任意时刻安培力与摩擦力1∶2，所以焦耳热与摩擦热也1∶2，即 所以 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$