精品解析：江西省景德镇市乐平市第三中学2024-2025学年高二下学期6月期末物理试题

乐平三中2024-2025学年度下学期期末考试高二物理试卷 一、选择题：（本大题共10小题，1-7小题为单选题，每小题4分；8-10为多选题，每小题6分） 1. 如图所示，将两根材质不同、粗细也不同的细管插入水中。一根细管中水面明显高于水槽水面，形成凹液面；另一根细管中水面略低于水槽水面，形成凸液面。则（　　） A. 两根细管中的液面不同是因为粗细差异导致的 B. 细管越细毛细现象越明显 C. 水浸润粗管 D. 出现凹液面是因为水的表面张力，与毛细现象和浸润、不浸润无关 2. 在春晚舞台上很多演员使用了动圈式无线麦克风设备。这种麦克风能够将声音信号转换为电信号，然后通过无线传输的方式发送到音响设备中。关于动圈式无线麦克风的工作原理，下列说法正确的是（　　） A. 动圈式麦克风是利用电磁感应原理将声音信号转换为电信号的 B. 无线传输过程中，电信号是通过超声波进行传播的 C. 音响设备将电信号转换为声音信号的过程中，利用了电流的热效应 D. 无线麦克风的信号传输速度比光速快 3. 四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中心。现让强度为I的电流从a点流入d点流出。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，并且ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则下列说法正确的是（　　） A. ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里 B. bc边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B C. 整个线框在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里 D. 整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小为零 4. 将绕在塑料管上的自感系数为L的线圈与高压直流电源、电容量为C的电容器及单刀双掷开关S接入如图所示的电路，在线圈右侧的管内固定一金属小球。先将开关S接1，使电容器充电，然后再将S接2（设此时为时刻），则时（　　） A. 电容器正在充电 B. 电容器上极板带正电 C. 自右向左看线圈中有逆时针方向的电流流过 D. 金属小球受到向右的磁场力的作用 5. 汽车轮胎内的压强（胎压）是保证车辆行驶安全与降低汽车能耗的关键指标。一台小汽车的轮胎容积为V0。冬天时理想胎压为2.5倍标准大气压强，夏天环境温度为冬天时的1.2倍（热力学单位），理想胎压为2.4倍标准大气压强。假设轮胎容积不变，空气视为理想气体，外界大气压恒为一个标准大气压。该轮胎冬天时已是理想胎压，夏天来临时为达至理想胎压需要释放的胎内空气在外界时的体积为（　　） A. 0.1V0 B. 0.6V0 C. V0 D. 1.5V0 6. 如图所示的平面内有宽度均为d的区域I、II，区域内有磁场方向分别垂直图示平面向里和向外的匀强磁场，区域Ⅱ内磁场磁感应强度大小为区域Ⅰ内磁场磁感应强度大小的 3倍。一带负电的粒子以垂直于边界向右的初速度从区域Ⅰ左边界上的O点进入磁场，运动轨迹与区域Ⅱ右边界上的P点（图中未画出）相切。不计粒子重力，忽略边界效应，则下列判断正确的是（　　） A. O、P两点竖直方向上的距离为 B. 粒子从区域Ⅰ进入区域Ⅱ，速度与边界的夹角为60° C. 粒子从O点到P点，在区域Ⅰ、Ⅱ运动时间之比为3∶2 D. 粒子从O点到P点，在区域Ⅰ、Ⅱ运动路程之比为2∶3 7. 如图所示，上端封闭的连通器A、B、C三管中水银面相平，管内水银上方的空气柱长，若从下方阀门k流出量水银（保持三管中均留有水银）后，三管水银面的高度关系是（　　） A. A管中水银面最高 B. B管中水银面最高 C. C管中水银面最高 D. 三管中水银面一样高 8. 在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图为结晶态对应的温度为，乙图为液晶态对应的温度为。则（　　） A. B. 甲、乙两图中的分子都在做热运动，且甲图中的分子热运动更剧烈 C. 若降低乙图液晶态的温度，分子排列会变得更无序 D. 乙图液晶态具有流动性，同时具有光学的各项异性 9. 如图所示，发电机输出电压为2V的正弦式交流电，接入理想变压器原线圈，原线圈匝数，副线圈有两个绕组，匝数分别为、，负载定值电阻，下列选项中不正确的是（　　） A. 端接1，端接2，电阻消耗的功率为1W B. 端接3，端接4，电阻消耗的功率为18W C. 2、3连接，端接1，端接4，电阻消耗的功率为32W D. 1、3连接，端接2，端接4，电阻消耗的功率为16W 10. 如图1所示，一上粗下细的导热汽缸，上端开口，下端封闭，粗缸和细缸的长度均为，粗糙的横截面积为，细缸的横截面积为。将一横截面积为的薄活塞轻轻放入汽缸中，活塞缓慢下降后静止，此时环境温度为，如图2所示。已知大气压强为，活塞与汽缸壁接触良好且与汽缸间无摩擦，封闭气体的质量不变且可视为理想气体。下列说法正确的是（ ） A. 活塞的重力大小为 B. 环境温度上升至时，活塞恰好回到粗缸的顶端 C. 环境温度下降至时，活塞恰好下降至粗缸的底端 D. 环境温度下降至时，封闭气体的压强为 二、非选择题：本题共5小题，共计54分。 11. 某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 为了避免油酸挥发带来影响，在滴完油酸之后要立即测量油膜的面积 B. 在计算油膜面积时，半格左右的油膜都算成了一格 C. 该实验的研究方法为“理想模型法” （2）该同学在一次实验中，用体积为的油酸配制成体积为的油酸酒精溶液，紧接着将滴溶液滴至量筒中形成的总体积为后，将一滴油酸酒精溶液滴入水中后形成的单分子油膜的面积为，由此可算得油酸分子的直径_______。 （3）该同学在测出滴溶液的总体积为后，未拿到刚才测滴溶液总体积的注射器，错拿了一个针孔较大的另一个注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，由此，这位同学所测出的分子直径将比真实值________（填“偏大”“偏小”或“等大”）。 12. 在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，第1小组同学先后两次使用如图甲所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积和压强的测量值，并通过计算机拟合得到如图乙所示两组图线；第2小组也用甲装置得到的实验数据作出的图如图丙所示。 （1）下列实验操作中正确的是_____。 A. 密封气体前，在活塞上均匀涂抹润滑油 B. 推拉活塞时，用手握住注射器气体部分 C. 实验时缓慢移动活塞 （2）如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为①_____②（选填“<”“=”或“>”）。 （3）如图丙所示，若第2小组实验操作正确，则为____________________。 13. 如图所示，在竖直平面内有两根弹簧，上端均悬挂于天花板，下端均通过绝缘环挂着一质量、、的导体棒，导体棒水平放置且与电动势的电源相连，匀强磁场垂直竖直平面向里，取重力加速度大小，其他电阻不计，闭合开关前后，稳定时，弹簧的形变量（在弹性限度内）均为2.5cm，求： （1）弹簧的劲度系数k； （2）磁感应强度大小B。 14. 如图所示，竖直放置导热良好的汽缸缸体质量，轻质活塞横截面积，活塞上部的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的下表面与劲度系数的弹簧相连，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦。当汽缸内气体温度为27°C时，缸内气柱长l=50cm，汽缸下端边缘距水平地面。已知大气压强，，重力加速度g取10，则： （1）当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，汽缸下端边缘刚好接触地面？ （2）当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，弹簧恢复原长？ 15. 图1为某振动发电机原理图，图2是其俯视图。质量的共轭磁铁由一竖直轻质弹簧（劲度系数）与水平地面连接，磁铁和弹簧构成振动体。磁铁中心部分为N极，外圆部分为S极，两磁极之间可视为均匀辐向磁场。固定不动的线圈与磁铁共轴且始终处于辐向磁场内，线圈所处的磁感应强度大小，线圈匝数匝，直径，电阻。线圈上下两端点a、b通过导线与外部一理想二极管D和阻值的电阻构成闭合回路（如图3）。在外力F的驱动下，磁铁在竖直方向做简谐运动，若取竖直向上为正，初始平衡位置为原点，其振动方程。已知磁铁最大速率，当弹簧形变量为x时，其弹性势能。不考虑空气阻力、线圈的自感和其它电阻，计算时取10。求 （1）时，线圈中产生电动势的大小及电流的大小； （2）0~1s内，电阻R上产生的热量Q； （3）0~0.02s内，通过电阻的电荷量q； （4）0.01s~0.015s内，外力F做的功W。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 乐平三中2024-2025学年度下学期期末考试高二物理试卷 一、选择题：（本大题共10小题，1-7小题为单选题，每小题4分；8-10为多选题，每小题6分） 1. 如图所示，将两根材质不同、粗细也不同的细管插入水中。一根细管中水面明显高于水槽水面，形成凹液面；另一根细管中水面略低于水槽水面，形成凸液面。则（　　） A. 两根细管中的液面不同是因为粗细差异导致的 B. 细管越细毛细现象越明显 C. 水浸润粗管 D. 出现凹液面是因为水的表面张力，与毛细现象和浸润、不浸润无关 【答案】B 【解析】 【详解】A．两根细管液面不同是因为浸润和不浸润以及表面张力导致的，不是粗细差异导致的，故A错误； B．细管越细，毛细现象（液面上升或下降）越明显，故B正确； C．形成凹液面的管是水浸润的，凸液面的管是水不浸润的，故水不浸润粗管，故C错误； D．凹液面与毛细现象、浸润有关，是表面张力等共同作用，故D错误。 故选B。 2. 在春晚舞台上很多演员使用了动圈式无线麦克风设备。这种麦克风能够将声音信号转换为电信号，然后通过无线传输的方式发送到音响设备中。关于动圈式无线麦克风的工作原理，下列说法正确的是（　　） A. 动圈式麦克风是利用电磁感应原理将声音信号转换为电信号的 B. 无线传输过程中，电信号是通过超声波进行传播的 C. 音响设备将电信号转换为声音信号的过程中，利用了电流的热效应 D. 无线麦克风的信号传输速度比光速快 【答案】A 【解析】 【详解】A．动圈式麦克风的工作原理是：当声波使膜片振动时，连接在膜片上的线圈（位于磁场中）会随着膜片一起振动，线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而根据电磁感应原理产生感应电流，这样就把声音信号转化成了电信号，故 A 正确； B．在无线传输过程中，电信号通常是通过电磁波进行传播的，而不是超声波，超声波是一种机械波，在介质中传播，不适合用于无线通信中远距离的电信号传输，故B 错误； C．音响设备是利用通电导体在磁场中受到力的作用（即电动机的原理），将电信号转换为纸盆等发声部件的振动，进而产生声音信号，而不是利用电流的热效应，电流的热效应主要体现为电能转化为内能使导体发热等情况，故 C 错误； D．所有的电磁波在真空中的传播速度都是光速（在空气中传播速度近似等于光速），无线麦克风传输信号利用的是电磁波，其信号传输速度等于光速，不存在比光速快的情况，故D 错误。 故选A。 3. 四根电阻均匀分布的电阻丝连接成一个闭合的正方形线框，O为正方形线框的中心。现让强度为I的电流从a点流入d点流出。已知直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，并且ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，则下列说法正确的是（　　） A. ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里 B. bc边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为B C. 整个线框在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向里 D. 整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小为零 【答案】D 【解析】 【详解】A．题意可知ad边电流方向a指向d，右手定则可知，ad边在O点产生的磁场方向为垂直于纸面向外，故A错误； B．题意易知abcd边总电阻为ad边电阻的3倍，故abcd边电流为ab边电流的三分之一，设abcd边电流为I，则ad边时3I，题意可知ad边在O点产生的磁场磁感应强度为B，又因为直导线在O点产生的磁场大小与流经导线的电流大小成正比，则bc边在O点产生的磁场的磁感应强度大小为，故B错误； CD．右手定则可知ab边、bc边、cd边在O点产生的磁场大小均为且方向垂直于纸面向里；ad边电流方向a指向d，右手定则可知其在O点产生的磁场大小为B且方向垂直于纸面向外，综合以上可知整个线框在O点产生的磁场的磁感应强度大小，故C错误，D正确。 故选D。 4. 将绕在塑料管上的自感系数为L的线圈与高压直流电源、电容量为C的电容器及单刀双掷开关S接入如图所示的电路，在线圈右侧的管内固定一金属小球。先将开关S接1，使电容器充电，然后再将S接2（设此时为时刻），则时（　　） A. 电容器正在充电 B. 电容器上极板带正电 C. 自右向左看线圈中有逆时针方向的电流流过 D. 金属小球受到向右的磁场力的作用 【答案】D 【解析】 【详解】A．时刻电容器的上极板带正电，此时刻将开关S接2，的时间内电容器放电，时刻放电结束，开始反向充电，充电结束，接着在又开始放电，由题可知，LC振荡电路的周期 刚好在时间内，电容器处于放电状态，A错误； B．结合上述分析可知，电容器处于反向放电状态，故此时上极板带负电，B错误； C．的时间内电容器放电，电路中的电流沿顺时针方向，从右向左看线圈中的电流恰好为逆时针方向，而时间内，电容器恰好处于反向放电状态，电路中的电流为逆时针方向，从右向左看线圈中的电流为顺时针方向，C错误； D．根据上述分析可知，电容器处于反向放电状态，线圈电流在线圈内产生的磁场方向向左，线圈中的电流逐渐增大，则产生的磁场也在增强，通过金属小球的磁通量在增大，根据楞次定律可知，金属小球中产生涡流的磁场方向向右，由安培定则可知，金属小球中产生的涡流从右向左看是逆时针方向的，根据左手定则，可知金属小球受到的磁场力向右，D正确。 故选D。 5. 汽车轮胎内的压强（胎压）是保证车辆行驶安全与降低汽车能耗的关键指标。一台小汽车的轮胎容积为V0。冬天时理想胎压为2.5倍标准大气压强，夏天环境温度为冬天时的1.2倍（热力学单位），理想胎压为2.4倍标准大气压强。假设轮胎容积不变，空气视为理想气体，外界大气压恒为一个标准大气压。该轮胎冬天时已是理想胎压，夏天来临时为达至理想胎压需要释放的胎内空气在外界时的体积为（　　） A. 0.1V0 B. 0.6V0 C. V0 D. 1.5V0 【答案】B 【解析】 【详解】设标准大气压强为，冬天温度为，由理想气体状态方程 解得需要释放的胎内空气在外界时的体积为 故选B。 6. 如图所示的平面内有宽度均为d的区域I、II，区域内有磁场方向分别垂直图示平面向里和向外的匀强磁场，区域Ⅱ内磁场磁感应强度大小为区域Ⅰ内磁场磁感应强度大小的 3倍。一带负电的粒子以垂直于边界向右的初速度从区域Ⅰ左边界上的O点进入磁场，运动轨迹与区域Ⅱ右边界上的P点（图中未画出）相切。不计粒子重力，忽略边界效应，则下列判断正确的是（　　） A. O、P两点竖直方向上的距离为 B. 粒子从区域Ⅰ进入区域Ⅱ，速度与边界的夹角为60° C. 粒子从O点到P点，在区域Ⅰ、Ⅱ运动时间之比为3∶2 D. 粒子从O点到P点，在区域Ⅰ、Ⅱ运动路程之比为2∶3 【答案】B 【解析】 【详解】根据洛伦兹力提供给向心力 可得 由于 可知 粒子运动轨迹如图所示 设粒子在磁场I中的偏转角为θ，则 ， 联立解得，， A．O、P两点竖直方向上的距离，A错误； B．粒子从区域Ⅰ进入区域Ⅱ，圆心角为30o，即速度的偏向角为30o，因此速度与边界的夹角为60°，B正确； C．粒子在区域I中运动的时间 粒子在区域II中运动的时间 在区域Ⅰ、Ⅱ运动时间之比 D．粒子从O点到P点，在区域Ⅰ、Ⅱ运动路程之比为 D错误。 故选B。 7. 如图所示，上端封闭的连通器A、B、C三管中水银面相平，管内水银上方的空气柱长，若从下方阀门k流出量水银（保持三管中均留有水银）后，三管水银面的高度关系是（　　） A. A管中水银面最高 B. B管中水银面最高 C. C管中水银面最高 D. 三管中水银面一样高 【答案】A 【解析】 【详解】初始时刻，三管中水银面相平，说明A、B、C三管中封闭气体的压强相同，假设打开阀门三管中水银面降低了相同的高度h，三管中水银面保持相平，气体末态压强也相同，设管的横截面积均为S，对管内气体，由玻意耳定律有 解得 由于 可知 与假设相矛盾，说明后来三管内水银面不相平，以K为参考点，由连通器原理有 因为 可知 即A管中水银面最高。 故选A。 8. 在不同温度下某物质材料的分子排列如图所示，甲图为结晶态对应的温度为，乙图为液晶态对应的温度为。则（　　） A. B. 甲、乙两图中的分子都在做热运动，且甲图中的分子热运动更剧烈 C. 若降低乙图液晶态的温度，分子排列会变得更无序 D. 乙图液晶态具有流动性，同时具有光学的各项异性 【答案】AD 【解析】 【详解】A．晶体有固定的熔点，温度低于熔点时为结晶态，液晶是介于结晶态和液态之间的一种形态，温度升高时，结晶态可转变为液晶态 ，所以 故A正确； B．分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈，因为，故乙图中的分子热运动更剧烈，故B错误； C．降低液晶态温度，分子排列会更有序，逐渐向结晶态转变，而不是更无序，故C错误； D．液晶态具有流动性，同时其分子排列有序，具有光学的各向异性，故D正确。 故选AD。 9. 如图所示，发电机输出电压为2V的正弦式交流电，接入理想变压器原线圈，原线圈匝数，副线圈有两个绕组，匝数分别为、，负载定值电阻，下列选项中不正确的是（　　） A. 端接1，端接2，电阻消耗的功率为1W B. 端接3，端接4，电阻消耗的功率为18W C. 2、3连接，端接1，端接4，电阻消耗的功率为32W D. 1、3连接，端接2，端接4，电阻消耗的功率为16W 【答案】AD 【解析】 【详解】A．端接1，端接2，则1、2端电压 则电阻消耗的功率为 故A错误，符合题意； B．端接3，端接4，则3、4端电压 则电阻消耗的功率为 故B正确，不符合题意； C．2、3连接，端接1，端接4，则1、4端电压 则电阻消耗的功率为 故C正确，不符合题意； D．1、3连接，端接2，端接4，则2、4端电压 则电阻消耗的功率为 故D错误，符合题意。 故选AD。 10. 如图1所示，一上粗下细的导热汽缸，上端开口，下端封闭，粗缸和细缸的长度均为，粗糙的横截面积为，细缸的横截面积为。将一横截面积为的薄活塞轻轻放入汽缸中，活塞缓慢下降后静止，此时环境温度为，如图2所示。已知大气压强为，活塞与汽缸壁接触良好且与汽缸间无摩擦，封闭气体的质量不变且可视为理想气体。下列说法正确的是（ ） A. 活塞的重力大小为 B. 环境温度上升至时，活塞恰好回到粗缸的顶端 C. 环境温度下降至时，活塞恰好下降至粗缸的底端 D. 环境温度下降至时，封闭气体的压强为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．封闭气体初始时的压强为，温度为，体积为，放入活塞稳定后，体积，设此时气体的压强为，根据玻意耳定律，有 对活塞受力分析，根据平衡条件有 解得 A错误； B．环境温度上升至时，若气体做等压变化，此时气体的体积为，根据盖-吕萨克定律，有 解得 则活塞恰好回到粗缸的顶端，B正确； C．环境温度下降至时，若气体做等压变化，此时气体的体积为，根据盖-吕萨克定律，有 解得 则活塞恰好下降至粗缸的底端，C正确； D．环境温度下降至时，气体体积保持不变，设封闭气体的压强为，根据查理定律，有 解得 D错误。 故选BC。 二、非选择题：本题共5小题，共计54分。 11. 某同学做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验。 （1）下列说法正确的是（　　） A. 为了避免油酸挥发带来影响，在滴完油酸之后要立即测量油膜的面积 B. 在计算油膜面积时，半格左右的油膜都算成了一格 C. 该实验的研究方法为“理想模型法” （2）该同学在一次实验中，用体积为的油酸配制成体积为的油酸酒精溶液，紧接着将滴溶液滴至量筒中形成的总体积为后，将一滴油酸酒精溶液滴入水中后形成的单分子油膜的面积为，由此可算得油酸分子的直径_______。 （3）该同学在测出滴溶液的总体积为后，未拿到刚才测滴溶液总体积的注射器，错拿了一个针孔较大的另一个注射器将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，由此，这位同学所测出的分子直径将比真实值________（填“偏大”“偏小”或“等大”）。 【答案】（1）C （2） （3）偏小 【解析】 【小问1详解】 A．在滴完油酸之后应等油膜稳定后再测油膜的面积，故A错误； B．在计算油膜面积时，不足半格的油膜应舍去不计，大于半格的油膜应计为一格，这样正负误差才能大致相互抵消，故B错误； C．假设分子为球形、不考虑分子间的间隙及将所形成的油膜看成为单分子油膜均为理想化考虑，故C正确。 故选C。 【小问2详解】 油酸酒精溶液所含油酸的浓度为，一滴油酸酒精溶液的体积为，故一滴油酸酒精溶液所含油酸的体积为，油酸分子的直径为 【小问3详解】 由于该同学取一滴溶液时用的注射器针孔较大，计算所代入的一滴溶液的体积偏小，根据分子直径的计算式可知，这位同学所测出的分子直径将比真实值偏小。 12. 在“用DIS研究温度不变时一定质量的气体压强与体积的关系”实验中，第1小组同学先后两次使用如图甲所示实验装置获得多组注射器内封闭气体的体积和压强的测量值，并通过计算机拟合得到如图乙所示两组图线；第2小组也用甲装置得到的实验数据作出的图如图丙所示。 （1）下列实验操作中正确的是_____。 A. 密封气体前，在活塞上均匀涂抹润滑油 B. 推拉活塞时，用手握住注射器气体部分 C. 实验时缓慢移动活塞 （2）如图乙所示，由图可知一定质量的气体，在温度保持不变的条件下，压强与体积成反比。进一步分析可知两次实验的温度大小关系为①_____②（选填“<”“=”或“>”）。 （3）如图丙所示，若第2小组实验操作正确，则为____________________。 【答案】（1）AC （2）< （3）注射器与压强传感器连接处的气体体积 【解析】 【小问1详解】 A．为了保持封闭气体的质量不变，密封气体前，在活塞上均匀涂抹润滑油，故A正确； BC．为了保持封闭气体的温度不变，推拉活塞时，应缓慢移动活塞，不能用手握住注射器气体部分，避免热传递导致温度变化，故B错误，C正确。 故选AC。 【小问2详解】 根据，对于图乙中两条等温线，取相同体积进行比较，由图可知，则两次实验的温度大小关系为①<②。 【小问3详解】 设注射器与压强传感器连接处的气体体积为，根据玻意耳定律可得 整理可得 可知图丙中的为注射器与压强传感器连接处的气体体积。 13. 如图所示，在竖直平面内有两根弹簧，上端均悬挂于天花板，下端均通过绝缘环挂着一质量、、的导体棒，导体棒水平放置且与电动势的电源相连，匀强磁场垂直竖直平面向里，取重力加速度大小，其他电阻不计，闭合开关前后，稳定时，弹簧的形变量（在弹性限度内）均为2.5cm，求： （1）弹簧的劲度系数k； （2）磁感应强度大小B。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 闭合开关前，导体棒受力平衡，有 其中伸长量，解得弹簧的劲度系数为 【小问2详解】 导体棒通电后的电流为 导体棒所受安培力竖直向上，则弹簧的形变量应为压缩量，有 解得磁感应强度大小为 14. 如图所示，竖直放置导热良好的汽缸缸体质量，轻质活塞横截面积，活塞上部的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞的下表面与劲度系数的弹簧相连，活塞不漏气且与汽缸壁无摩擦。当汽缸内气体温度为27°C时，缸内气柱长l=50cm，汽缸下端边缘距水平地面。已知大气压强，，重力加速度g取10，则： （1）当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，汽缸下端边缘刚好接触地面？ （2）当缸内气体温度缓慢降低到多少K时，弹簧恢复原长？ 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）汽缸下端边缘恰好接触地面前，弹簧长度不变，汽缸内气体压强不变，气体发生等压变化 解得 （2）设初态弹簧压缩量为x，气体初态压强为 对汽缸，由平衡条件有 解得 初态气体压强为，根据 解得 末态气体压强为，由理想气体状态方程 解得 15. 图1为某振动发电机原理图，图2是其俯视图。质量的共轭磁铁由一竖直轻质弹簧（劲度系数）与水平地面连接，磁铁和弹簧构成振动体。磁铁中心部分为N极，外圆部分为S极，两磁极之间可视为均匀辐向磁场。固定不动的线圈与磁铁共轴且始终处于辐向磁场内，线圈所处的磁感应强度大小，线圈匝数匝，直径，电阻。线圈上下两端点a、b通过导线与外部一理想二极管D和阻值的电阻构成闭合回路（如图3）。在外力F的驱动下，磁铁在竖直方向做简谐运动，若取竖直向上为正，初始平衡位置为原点，其振动方程。已知磁铁最大速率，当弹簧形变量为x时，其弹性势能。不考虑空气阻力、线圈的自感和其它电阻，计算时取10。求 （1）时，线圈中产生电动势的大小及电流的大小； （2）0~1s内，电阻R上产生的热量Q； （3）0~0.02s内，通过电阻的电荷量q； （4）0.01s~0.015s内，外力F做的功W。 【答案】（1）， （2） （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 由振动方程可知，时刻磁铁位于平衡位置且以速度向上，线圈中产生电动势的大小为 此时线圈相对磁体向下运动，由右手定则判断图乙中电流方向为顺时针，即由b端流出。由于理想二极管成反向截止状态，故电流大小为 【小问2详解】 流过R的电流在一个周期内如图所示 电流最大值为 根据有效值定义可得 解得电流有效值为 则0~1s内，电阻R上产生的热量为 【小问3详解】 由振动方程可知周期为 前0.02s内，仅在0.005s到0.015s有电流通过电阻R，则有 【小问4详解】 0.01s~0.015s内，磁铁由平衡位置向最大负位移运动，受力如图所示 由动能定理得 磁场力做功 又，， 联立解得外力F做的功为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $