精品解析：北京市朝阳区2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

北京市朝阳区2024~2025学年度第二学期期末质量检测 高二物理试卷 （考试时间90分钟 满分100分） 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 磁通量的单位是“Wb”，1Wb等于（　　） A. B. C. D. 2. 下列说法正确的是（　　） A. 光的偏振现象说明光是一种纵波 B. 雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射 C. 光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大 D. 水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象 3. 下列说法正确的是（　　） A. 物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大 B. 物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大 C. 质量一定的气体吸收热量，其内能一定增加 D. 质量一定的气体对外做功，其内能一定减少 4. 如图所示，ABC是一个用折射率的透明介质做成的棱镜，其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB面上，则该光束（　　） A. 能从AC面射出 B. 能从BC面射出 C. 进入棱镜后速度不变 D. 进入棱镜后波长变长 5. 分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A. 从到分子间引力、斥力都在减小 B. 从到分子力的大小先减小后增大 C 从到分子势能先减小后增大 D. 从到分子动能先增大后减小 6. 高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)。此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(  ) A. ＋mg B. －mg C. ＋mg D. －mg 7. ―列简谐横波在x轴上传播，某时刻波形如图所示，a、b、c为波上的三个质点，质点a此时向上运动。由此可知（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 质点b振动的周期比质点c振动的周期小 C. 该时刻质点b振动的速度比质点c振动的速度小 D. 从该时刻起质点b比质点c先到达平衡位置 8. 我国的三相共箱气体绝缘输电技术达到国际领先水平，该技术将三根线缆集成于同一管道内，充分压缩了输电线路的空间尺寸。如图甲所示，管道内三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，三根输电线缆A、B、C圆心连线构成正三角形，其中A、B圆心连线水平。不考虑地磁场影响。某时刻A、B中电流方向垂直于纸面向外，大小为I；C中电流方向垂直于纸面向里，大小为2I。则该时刻（　　） A. A、B相互排斥 B. 该正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左 C. A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向水平向左 D. C所受安培力方向垂直A、B圆心连线向下 9. 如图所示电路中，电源电动势为E，内阻不计，L为自感系数较大的线圈（电阻可忽略），R为灯泡，开关S闭合和断开过程中，灯泡灯丝不会烧断。下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合瞬间，线圈右端电势比左端高 B. 开关S闭合后，灯泡会突然闪亮后熄灭 C. 电路接通稳定后断开开关S瞬间，灯泡会突然闪亮后熄灭 D. 电路接通稳定后断开开关S瞬间，线圈两端瞬时电压不为零 10. 如图甲所示，电磁继电器和热敏电阻等元件组成了恒温箱控制电路，处于恒温箱内，图中的“电源”是恒温箱加热器（图中未画）的加热电源。乙图为热敏电阻阻值随温度变化的图像。当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。已知继电器电路中的电源电动势，内阻不计，继电器线圈的电阻，为可变电阻。下列说法正确的是（　　） A. 的阻值随温度的升高而增大 B. 应该把恒温箱的加热器接在甲图的CD端 C. 为使恒温箱温度保持在50℃，的阻值应调为110Ω D. 欲将恒温箱的温度调高一些，应将的阻值调小 二、本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。 11. 如图所示，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，此过程中线圈中电流为I1，，线圈发热功率为P1，产生热量为Q1，流过线圈导线横截面的电荷量为q1。若使该线圈以速度2v向右匀速进入该匀强磁场，此过程对应的上述物理量分别为I2、P2、Q2和q2。下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 12. 如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压不变。在用电高峰时（可等效为用户的总电阻减小），电路中所标物理量变化正确的是（　　） A. 降压变压器的输出电压增大 B. 输电线上的电流，增大 C. 输电线上损失的电压减少 D. 升压变压器的输出电压不变 13. 某同步加速器的简化模型如图所示。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板，质量为m、电荷量为的带电粒子（不计重力）从M板小孔飘入两板间，初速度可视为零。当粒子进入两板间时，两板间的电势差变为U，该粒子得到加速；当粒子离开N板时，两板间电场立即变为零。两板外部存在垂直于纸面向里的匀强磁场，该粒子在磁场中做半径为R的圆周运动（R远大于板间距离），经电场多次加速，其动能不断增大，为使半径R保持不变，磁场随之相应改变。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。则（　　） A. M、N间有电场时，N板电势小于M板电势 B. 粒子第n次与第次绕行时的磁感应强度大小之比为 C. 粒子第n次与第次绕行一圈电场力做功的平均功率之比为 D. 若电荷量为、质量为m的粒子与粒子同时从小孔飘入，其运动半径不断增大 14. 音爆是当飞行体速度超过音速时，其产生的声波压缩堆积在一个锥形区域、形成强烈的冲击波所致。如图甲所示，飞行体飞行至位置时，扰动空气产生的声波向空间各个方向传播，波的前端围成球面，又称球面波。假定飞行体沿直线匀速飞行，同样，飞行体依次飞行至…位置时，也均能引发球面波，如图乙所示。如果飞行体的飞行速度v超过介质中的声速u（空气中约340m/s）时，随着飞行体的前进，这些持续产生的球面波将无法传播到飞行体前方区域，被限制在其后方一个特定的圆锥形区域内，飞行体为圆锥顶点，飞行体航线为圆锥轴线，这个圆锥形区域被称为马赫锥。马赫锥的半顶角称为马赫角，记作α，其大小由飞行体速度v与声速u的比值决定，，图乙中ut、vt分别表示其引发的声波和飞行体在同一时间内传播的距离。声波的能量主要集中在马赫锥面附近，马赫锥随着飞行体前移，当锥面扫过观测者时就会听到音爆。根据上述信息结合所学的相关知识，推断下列说法正确的是（　　） A. 飞行体在太空中超音速飞行时，不会产生音爆 B. 飞行体超音速匀速飞行的速度越大，其引发的声波传播速度也越大 C. 飞行体超音速水平飞行时，其航线正下方的地面观测者均可能听到音爆 D. 飞行体在4km上空以2倍音速水平飞行，其正下方地面观测者约经过10s可听到音爆 三、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。 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。 （1）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。除图中所示器材外，不需要的器材有________。 A. 干电池 B. 低压交流电源 C. 直流电压表 D. 多用电表 （2）在做“用双缝干涉测量光波长”的实验时，以下操作能使干涉条纹间距变窄的是________。 A. 将光屏移近双缝 B. 将滤光片由蓝色换成红色 C. 将单缝向双缝移动一小段距离 D. 换一个两缝之间距离较小的双缝 （3）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，稳定后测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小格的边长为1cm。由此可估测油酸分子的直径的数量级是________m。 （4）在“测定玻璃折射率”的实验中，某同学画出的玻璃砖的两界面ab、cd与实际界面虽平行但小于实际间距，如图所示。假定后续实验均规范操作，则折射率的测量值将________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 16. 某同学为减小实验误差用双线摆装置测量重力加速度。如图甲所示，用长度相同的细线AO、BO悬挂小球，并使小球在垂直于纸面的平面内摆动。 （1）相比于双线摆装置，用单摆装置进行实验的劣势是________（填字母代号）。 A. 摆线的质量不易忽略不计 B. 摆动的幅度较小 C. 不易保证摆球在同一竖直平面内摆动 （2）该同学用游标卡尺测量小球的直径d，示数如图乙所示，则小球的直径________。 （3）使小球垂直纸面做简谐运动，当小球经过最低点时开始计时并计数为1之后每隔一次小球经过最低点时计数加1，当计数到n时停止计时，历时t。则双线摆的振动周期________（用n、t表示）。 （4）用刻度尺测得细线AO、BO的长度均为L，细线AO、BO与竖直方向的夹角均为α，则当地的重力加速度________（用L、α、d和T表示）。 （5）该同学查阅资料得知，单摆做简谐运动的理论周期与实际周期T存在一定的偏差，且实验中初始摆角对实际周期T也有一定影响，与初始摆角θ的图像如图丙所示。由此可知，为使重力加速度的测量值尽可能精确，在实验操作中应当_________。 四、本题共4小题，共40分。解答应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把解答过程填在答题纸相应的空白处。 17. 如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕轴匀速转动，角速度。求： （1）电阻R上电流的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期内通过电阻R上的电荷量q； （3）在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 18. 如图所示，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一电荷量为的粒子从静止开始经电压为U的电场加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场。一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d。不计重力。求： （1）带电粒子的质量m； （2）带电粒子运动至x轴的位置到坐标原点的距离x； （3）带电粒子在磁场中运动时间t。 19. 如图所示，水平桌面上固定一光滑U型金属导轨，电阻忽略不计，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐。导轨所在区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度恰好为l的金属棒P静止在导轨上。质量为2m的绝缘棒Q以大小为的速度沿导轨向右运动与P发生弹性碰撞，碰撞时间极短。仅发生一次碰撞后，P和Q先后从最右端滑出导轨，并落在地面上同一位置。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行、不计空气阻力。求： （1）P和Q碰后瞬间二者速度的大小和； （2）金属棒P在导轨上运动过程克服安培力所做的功W； （3）绝缘棒Q与P碰撞后在导轨上运动的距x。 20. 现代磁流体推进器利用海水所受安培力的反作用力推动船舶运动，具有结构简单、高静音、高能量转换效率等诸多优点。如图甲所示，某实验船舶底部有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，通道中图示的空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，方向垂直通道侧面向外，磁感应强度大小为B。磁场区域上下各有的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中就会产生电流并受到安培力。设电流只存在于磁场区域。海水的电阻率为ρ，上述a、b、c均为已知量。 （1）a.开始供电瞬间，一个推进器中海水所受的安培力大小为，求此时该推进器中海水所产生的电流大小； b.接通电源一段时间后，通道内海水的流速稳定。假设海水中正、负离子只参与产生电流和随水流动，不考虑离子的无规则热运动、相互碰撞以及相互作用力。图丙为图乙的正视图，请在图丙中分别画出正、负离子所受洛伦兹力的大致方向。 （2）若推进器中金属板M、N间的电压恒为U，某时刻一个推进器对船舶的推力大小为F，求此时该推进器中海水相对通道运动的速度大小v。 （3）磁流体推进器驱动船舶在“倒车”和转弯方面也存在优势，请在不改变该船舶推进器结构的条件下，简述如何实现“倒车”和转弯。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市朝阳区2024~2025学年度第二学期期末质量检测 高二物理试卷 （考试时间90分钟 满分100分） 一、本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题目要求的。 1. 磁通量的单位是“Wb”，1Wb等于（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】磁通量Φ的定义式为Φ = BS 其中B是磁感应强度（单位：T），S是面积（单位：），因此，磁通量的单位为 。 故选C。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 光的偏振现象说明光是一种纵波 B. 雨后天空中出现的彩虹属于光的衍射 C. 光导纤维内芯的折射率比外套的折射率大 D. 水面上的油膜呈现彩色花纹属于光的衍射现象 【答案】C 【解析】 【详解】A．光的偏振现象说明光是横波，因为只有横波才有偏振现象，故A错误； B．彩虹的形成是由于光的色散，而非衍射，故B错误； C．光导纤维利用全反射传输光信号，要求内芯折射率大于外套，故C正确； D．油膜彩色花纹是薄膜干涉的结果，与光的衍射无关，故D错误。 故选C。 3. 下列说法正确的是（　　） A. 物体的温度升高，物体内所有分子热运动的速率都增大 B. 物体的温度升高，物体内分子的平均动能增大 C. 质量一定气体吸收热量，其内能一定增加 D. 质量一定的气体对外做功，其内能一定减少 【答案】B 【解析】 【详解】A．温度升高时，分子热运动的平均动能增大，但并非所有分子的速率都增大，可能存在部分分子速率减小，A错误； B．温度是分子平均动能的标志，温度升高时，分子平均动能必然增大，B正确； C．根据热力学第一定律ΔU=Q+W，若气体吸收热量（Q>0）但对外做功（W<0），内能变化ΔU可能为正、负或零，因此内能不一定增加，C错误； D．同理，气体对外做功（W<0）时，若同时吸收足够热量（Q>0），内能可能增加，D错误。 故选B。 4. 如图所示，ABC是一个用折射率的透明介质做成的棱镜，其截面为等腰直角三角形。现有一束光从图示位置垂直入射到棱镜的AB面上，则该光束（　　） A. 能从AC面射出 B. 能从BC面射出 C. 进入棱镜后速度不变 D. 进入棱镜后波长变长 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据 即 C<45° 因光线射到AC面时的入射角为45°大于临界角，可知光线在AC面发生全反射，不能从AC面射出，然后垂直射到BC面上射出，选项A错误，B正确； CD．进入棱镜后速度减小，周期不变，根据可知进入棱镜后波长变短，选项CD错误。 故选B。 5. 分子力随分子间距离的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的是（　　） A. 从到分子间引力、斥力都在减小 B. 从到分子力的大小先减小后增大 C. 从到分子势能先减小后增大 D. 从到分子动能先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】A．从到分子间引力、斥力都在增加，但斥力增加得更快，故A错误； B．由图可知，在时分子力为零，故从到分子力的大小先增大后减小再增大，故B错误； C．分子势能在时分子势能最小，故从到分子势能一直减小，故C错误； D．从到分子势能先减小后增大，故分子动能先增大后减小，故D正确。 故选D。 6. 高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)。此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(  ) A. ＋mg B. －mg C. ＋mg D. －mg 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】在安全带对人有拉力的瞬间时，人做自由落体运动，此过程机械能守恒，故有 即在产生拉力瞬间速度为 之后人在安全带作用下做变速运动，末速度为零，设向上为正方向，则根据动量定理可得 联立解得 故选A。 【点睛】本题关键是明确物体的受力情况和运动情况，然后对自由落体运动过程和全程列式求解，注意运用动量定理前要先规定正方向。 7. ―列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为波上的三个质点，质点a此时向上运动。由此可知（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 质点b振动的周期比质点c振动的周期小 C. 该时刻质点b振动的速度比质点c振动的速度小 D. 从该时刻起质点b比质点c先到达平衡位置 【答案】D 【解析】 【详解】A．此时a正向上运动，根据“走坡法”可知波沿x轴正方向传播，A错误； B．简谐横波上所有质点的振动周期都相同，B错误； C．距离平衡位置越近速度越大，所以b点的速度比c点的速度大，C错误； D．此时质点b正向上运动，而质点c正向下运动，故b质点先到达平衡位置，D正确。 故选D。 8. 我国的三相共箱气体绝缘输电技术达到国际领先水平，该技术将三根线缆集成于同一管道内，充分压缩了输电线路的空间尺寸。如图甲所示，管道内三根绝缘超高压输电线缆平行且间距相等，截面图如图乙所示，三根输电线缆A、B、C圆心连线构成正三角形，其中A、B圆心连线水平。不考虑地磁场影响。某时刻A、B中电流方向垂直于纸面向外，大小为I；C中电流方向垂直于纸面向里，大小为2I。则该时刻（　　） A. A、B相互排斥 B. 该正三角形中心O处的磁感应强度方向水平向左 C. A、B圆心连线中点处的磁感应强度方向水平向左 D. C所受安培力方向垂直A、B圆心连线向下 【答案】D 【解析】 【详解】A．由于A、B输电线缆通入的电流方向相同，所以两线缆相互吸引，故A错误； B．根据右手螺旋定则可知 则O点的合磁感应强度方向水平向右，故B错误； C．A、B电流在A、B圆心连线中点处的磁感应强度大小相等方向相反，C在该点处产生的磁感应强度水平向右，则合磁感应强度水平向右，故C错误； D．如图所示 A和B对C的排斥力方向如图，两力大小相等，合力竖直向下，则输电线缆C所受安培力方向垂直线缆A、B圆心连线向下，故D正确。 故选D 9. 如图所示电路中，电源电动势为E，内阻不计，L为自感系数较大的线圈（电阻可忽略），R为灯泡，开关S闭合和断开过程中，灯泡灯丝不会烧断。下列说法正确的是（　　） A. 开关S闭合瞬间，线圈右端电势比左端高 B. 开关S闭合后，灯泡会突然闪亮后熄灭 C. 电路接通稳定后断开开关S瞬间，灯泡会突然闪亮后熄灭 D. 电路接通稳定后断开开关S瞬间，线圈两端瞬时电压不为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．开关S闭合瞬间，线圈右端与电源负极相连，左端与电源正极相连，故线圈右端电势比左端低，故A错误； B．开关S闭合后，由于线圈自感作用，灯泡会逐渐变亮，故B错误； C．电路接通稳定后断开开关S瞬间，灯泡断路，灯泡立即熄灭，故C错误； D．电路接通稳定后断开开关S瞬间，由于线圈自感作用，线圈两端瞬时电压不为零，故D正确。 故选 D。 10. 如图甲所示，电磁继电器和热敏电阻等元件组成了恒温箱控制电路，处于恒温箱内，图中的“电源”是恒温箱加热器（图中未画）的加热电源。乙图为热敏电阻阻值随温度变化的图像。当继电器线圈中的电流大于或等于20mA时，继电器的衔铁被吸合。已知继电器电路中的电源电动势，内阻不计，继电器线圈的电阻，为可变电阻。下列说法正确的是（　　） A. 的阻值随温度的升高而增大 B. 应该把恒温箱的加热器接在甲图的CD端 C. 为使恒温箱温度保持在50℃，的阻值应调为110Ω D. 欲将恒温箱的温度调高一些，应将的阻值调小 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图乙可知，的阻值随温度的升高而减小，故A错误； B．由图可知，热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，可见温度越高，电路中的电流越大，当电流达到20mA时，继电器的衔铁被吸合，电路应当断开，所以应该把恒温箱的加热器接在AB端，故B错误； C．为使恒温箱温度保持在50℃，由图乙可知此时，根据闭合电路欧姆定律可得 可得的阻值应调为，故C正确； D．欲将恒温箱的温度调高一些，则对应的热敏电阻阻值变小，相同电流情况下，电路总电阻不变，则应将的阻值调大，故D错误。 故选C。 二、本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。 11. 如图所示，单匝线圈ABCD在外力作用下以速度v向右匀速进入匀强磁场，此过程中线圈中电流为I1，，线圈发热功率为P1，产生的热量为Q1，流过线圈导线横截面的电荷量为q1。若使该线圈以速度2v向右匀速进入该匀强磁场，此过程对应的上述物理量分别为I2、P2、Q2和q2。下列关系式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】AD 【解析】 【详解】A．根据， 可得，故A正确； B．根据P=I2R，可得，故B错误； C．线圈进入该匀强磁场的时间为 则有 根据Q=I2Rt，可得，故C错误； D．根据q=It，可得，故D正确。 故选AD。 12. 如图所示为远距离输电示意图，各变压器均视为理想变压器，若发电机的输出电压不变。在用电高峰时（可等效为用户的总电阻减小），电路中所标物理量变化正确的是（　　） A. 降压变压器的输出电压增大 B. 输电线上的电流，增大 C. 输电线上损失的电压减少 D. 升压变压器的输出电压不变 【答案】BD 【解析】 【详解】根据原副线圈电压与匝数的关系可知 若发电机的输出电压不变，则不变。 将降压变压器及用户部分等效为电阻，则有 又有 求得 和是串联，则，，， 在用电高峰时，减小，减小，减小，增大，增大。 故选BD。 13. 某同步加速器的简化模型如图所示。M、N为两块中心开有小孔的平行金属板，质量为m、电荷量为的带电粒子（不计重力）从M板小孔飘入两板间，初速度可视为零。当粒子进入两板间时，两板间的电势差变为U，该粒子得到加速；当粒子离开N板时，两板间电场立即变为零。两板外部存在垂直于纸面向里的匀强磁场，该粒子在磁场中做半径为R的圆周运动（R远大于板间距离），经电场多次加速，其动能不断增大，为使半径R保持不变，磁场随之相应改变。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射，不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。则（　　） A. M、N间有电场时，N板电势小于M板电势 B. 粒子第n次与第次绕行时的磁感应强度大小之比为 C. 粒子第n次与第次绕行一圈电场力做功的平均功率之比为 D. 若电荷量为、质量为m的粒子与粒子同时从小孔飘入，其运动半径不断增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．正电荷从M到N匀加速，电场方向由M指向N，所以M板电势大于N板电势，故A正确； B．粒子第一次在电场中加速，根据动能定理有 解得 粒子加速n次，根据动能定理有 解得 第一次进入磁场，则有 解得 同理，第n次加速后进入磁场有 所以 故B错误； C．粒子在磁场中圆周运动周期 第n周内电场力对粒子做功的平均功率 粒子第n次与第(n+1)次绕行一圈电场力做功的平均功率之比为 故C正确； D．若电荷量为+2q、质量为m的粒子与+q粒子同时从小孔飘入，经过第一次加速后，再也进入不了极板加速了，故D错误。 故选AC。 14. 音爆是当飞行体速度超过音速时，其产生的声波压缩堆积在一个锥形区域、形成强烈的冲击波所致。如图甲所示，飞行体飞行至位置时，扰动空气产生的声波向空间各个方向传播，波的前端围成球面，又称球面波。假定飞行体沿直线匀速飞行，同样，飞行体依次飞行至…位置时，也均能引发球面波，如图乙所示。如果飞行体的飞行速度v超过介质中的声速u（空气中约340m/s）时，随着飞行体的前进，这些持续产生的球面波将无法传播到飞行体前方区域，被限制在其后方一个特定的圆锥形区域内，飞行体为圆锥顶点，飞行体航线为圆锥轴线，这个圆锥形区域被称为马赫锥。马赫锥的半顶角称为马赫角，记作α，其大小由飞行体速度v与声速u的比值决定，，图乙中ut、vt分别表示其引发的声波和飞行体在同一时间内传播的距离。声波的能量主要集中在马赫锥面附近，马赫锥随着飞行体前移，当锥面扫过观测者时就会听到音爆。根据上述信息结合所学的相关知识，推断下列说法正确的是（　　） A. 飞行体在太空中超音速飞行时，不会产生音爆 B. 飞行体超音速匀速飞行的速度越大，其引发的声波传播速度也越大 C. 飞行体超音速水平飞行时，其航线正下方的地面观测者均可能听到音爆 D. 飞行体在4km上空以2倍音速水平飞行，其正下方地面观测者约经过10s可听到音爆 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．太空中没有空气，则飞行体在太空中超音速飞行时，不会产生音爆，选项A正确； B．声波的传播速度与飞行体超音速匀速飞行的速度无关，选项B错误； C．飞行体超音速水平飞行时，其航线正下方的地面观测者，当锥面扫过观测者时均可能听到音爆，选项C正确； D．飞行体在4km上空以2倍音速水平飞行，声音会产生激波，以超音速传播，其航线正下方的地面观测者可能听到音爆， 则其正下方地面观测者约经过10s可听到音爆，选项D正确。 故选ACD。 三、本题共2小题，共18分。把答案填在答题纸相应的横线上。 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。 （1）利用如图所示的装置可以探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系。除图中所示器材外，不需要的器材有________。 A. 干电池 B. 低压交流电源 C. 直流电压表 D. 多用电表 （2）在做“用双缝干涉测量光的波长”的实验时，以下操作能使干涉条纹间距变窄的是________。 A 将光屏移近双缝 B. 将滤光片由蓝色换成红色 C. 将单缝向双缝移动一小段距离 D. 换一个两缝之间距离较小的双缝 （3）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸1mL用注射器测得1mL上述溶液有200滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，稳定后测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小格的边长为1cm。由此可估测油酸分子的直径的数量级是________m。 （4）在“测定玻璃折射率”的实验中，某同学画出的玻璃砖的两界面ab、cd与实际界面虽平行但小于实际间距，如图所示。假定后续实验均规范操作，则折射率的测量值将________（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】（1）AC （2）A （3） （4）大于 【解析】 【小问1详解】 实验时变压器使用的低压交流电，且需要多用电表测量交流电，故实验中不需要的器材为干电池、直流电压表。 故选AC。 【小问2详解】 A．根据 可知将光屏移近双缝，则L减小，减小，干涉条纹间距变窄，故A正确； B．将滤光片由蓝色换成红色，则变大，变大，干涉条纹间距变宽，故B错误； C．将单缝向双缝移动一小段距离，不影响干涉条纹间距，故C错误； D．换一个两缝之间距离较小的双缝，则d减小，变大，干涉条纹间距变宽，故D错误。 故选A。 【小问3详解】 题意可知1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积 题图可知正方形小格数约为40格，故油墨面积 则油酸分子的直径 可知数据量为。 【小问4详解】 根据实验原理，部分光路如下 其中黑色是实际光路图，蓝色是实验光路图，可知实验光路折射角偏小，故折射率的测量值大于真实值。 16. 某同学为减小实验误差用双线摆装置测量重力加速度。如图甲所示，用长度相同的细线AO、BO悬挂小球，并使小球在垂直于纸面的平面内摆动。 （1）相比于双线摆装置，用单摆装置进行实验的劣势是________（填字母代号）。 A. 摆线的质量不易忽略不计 B. 摆动的幅度较小 C. 不易保证摆球在同一竖直平面内摆动 （2）该同学用游标卡尺测量小球的直径d，示数如图乙所示，则小球的直径________。 （3）使小球垂直纸面做简谐运动，当小球经过最低点时开始计时并计数为1之后每隔一次小球经过最低点时计数加1，当计数到n时停止计时，历时t。则双线摆的振动周期________（用n、t表示）。 （4）用刻度尺测得细线AO、BO的长度均为L，细线AO、BO与竖直方向的夹角均为α，则当地的重力加速度________（用L、α、d和T表示）。 （5）该同学查阅资料得知，单摆做简谐运动的理论周期与实际周期T存在一定的偏差，且实验中初始摆角对实际周期T也有一定影响，与初始摆角θ的图像如图丙所示。由此可知，为使重力加速度的测量值尽可能精确，在实验操作中应当_________。 【答案】（1）C （2）1.080 （3） （4） （5）使单摆的初始摆角控制在以内 【解析】 【小问1详解】 单摆实验中，摆球易做圆锥摆（不在同一竖直平面摆动 ），双线摆因两根线约束，更易保证在同一平面摆动，即用单摆装置进行实验的劣势是不易保证摆球在同一竖直平面内摆动。 故选C。 【小问2详解】 图乙可知游标卡尺精度为0.05mm，则小球的直径 【小问3详解】 题意可知t时间内完成的全振动次数为，则双线摆周期 【小问4详解】 双线摆等效摆长为，则有 整理得 【小问5详解】 根据单摆特点，在实验操作中应当使单摆的初始摆角控制在以内。 四、本题共4小题，共40分。解答应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，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。把解答过程填在答题纸相应的空白处。 17. 如图所示，某小型交流发电机内矩形金属线圈ABCD的面积，匝数，线圈的总电阻，线圈所处磁场的磁感应强度大小均为。线圈通过滑环和电刷与阻值的定值电阻连接。在外力驱动下使线圈绕轴匀速转动，角速度。求： （1）电阻R上电流的最大值； （2）从线圈通过中性面（即线圈平面与磁场方向垂直的位置）开始计时，经过周期内通过电阻R上的电荷量q； （3）在线圈转动2周的过程中，整个电路产生的焦耳热Q。 【答案】（1）5A （2）5C （3）314J 【解析】 【小问1详解】 线圈中感应电动势的最大值 线圈中感应电流的最大值 得 【小问2详解】 经过周期内通过电阻R上的电荷量 【小问3详解】 线圈中感应电流的有效值 得 线圈转动两周的过程中，电流通过整个回路产生的焦耳热 其中 得 18. 如图所示，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一电荷量为的粒子从静止开始经电压为U的电场加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场。一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出。已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d。不计重力。求： （1）带电粒子的质量m； （2）带电粒子运动至x轴的位置到坐标原点的距离x； （3）带电粒子在磁场中运动的时间t。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设粒子在电场中加速获得的速度为v，有 设粒子在磁场中做半径为r的匀速圆周运动，如图所示 洛伦兹力提供向心力，有 其中 得 【小问2详解】 由几何关系可得带电粒子运动至x轴的位置到坐标原点的距离 【小问3详解】 设粒子做圆周运动的周期为T，粒子在磁场中运动的时间 周期 得 19. 如图所示，水平桌面上固定一光滑U型金属导轨，电阻忽略不计，其平行部分的间距为l，导轨的最右端与桌子右边缘对齐。导轨所在区域有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B。一质量为m、电阻为R、长度恰好为l的金属棒P静止在导轨上。质量为2m的绝缘棒Q以大小为的速度沿导轨向右运动与P发生弹性碰撞，碰撞时间极短。仅发生一次碰撞后，P和Q先后从最右端滑出导轨，并落在地面上同一位置。P在导轨上运动时，两端与导轨接触良好，P与Q始终平行、不计空气阻力。求： （1）P和Q碰后瞬间二者速度的大小和； （2）金属棒P在导轨上运动过程克服安培力所做的功W； （3）绝缘棒Q与P碰撞后在导轨上运动的距x。 【答案】（1）， （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由于绝缘棒Q与金属棒P发生弹性碰撞，根据动量守恒和机械能守恒定律， 得， 【小问2详解】 由题知，碰撞一次后，P和Q先后从导轨的最右端滑出导轨，并落在地面上同一位置，则金属棒P滑出导轨时的速度大小为 根据动能定理 得 【小问3详解】 P、Q碰撞后，对金属棒P分析，根据动量定理有 其中，，， 得 20. 现代磁流体推进器利用海水所受安培力的反作用力推动船舶运动，具有结构简单、高静音、高能量转换效率等诸多优点。如图甲所示，某实验船舶底部有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，通道中图示的空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，方向垂直通道侧面向外，磁感应强度大小为B。磁场区域上下各有的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中就会产生电流并受到安培力。设电流只存在于磁场区域。海水的电阻率为ρ，上述a、b、c均为已知量。 （1）a.开始供电瞬间，一个推进器中海水所受的安培力大小为，求此时该推进器中海水所产生的电流大小； b.接通电源一段时间后，通道内海水的流速稳定。假设海水中正、负离子只参与产生电流和随水流动，不考虑离子的无规则热运动、相互碰撞以及相互作用力。图丙为图乙的正视图，请在图丙中分别画出正、负离子所受洛伦兹力的大致方向。 （2）若推进器中金属板M、N间的电压恒为U，某时刻一个推进器对船舶的推力大小为F，求此时该推进器中海水相对通道运动的速度大小v。 （3）磁流体推进器驱动船舶在“倒车”和转弯方面也存在优势，请在不改变该船舶推进器结构的条件下，简述如何实现“倒车”和转弯。 【答案】（1）a.；b. （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 a.海水所受的安培力大小 解得 b.如图所示 【小问2详解】 海水流动产生感应电动势为 海水的电阻为 则海水中的电流为 一个通道内海水所受的安培力大小为 根据牛顿第三定律可知，船舶受到该推进器的推力为 解得 【小问3详解】 使电流或磁场方向改变，可以改变海水所受磁场力的方向，实现“倒车”。开启或关闭不同个数的左、右两侧的推进器、实现转弯。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $