精品解析：山东省临沂市莒南县2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

2024-2025学年度第二学期模块测试 高二物理试题 注意事项： 1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。 2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低 B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹 C. 由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力先减小后增大 D. 由图丁可知，在r由变到的过程中分子力做正功 2. 如图甲所示为LC振荡电路，图乙的图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，线圈中磁场能在减小 B. 时间内，电容器在放电 C. 、两时刻电路中电流最大 D. 、两时刻电容器中磁场能最大 3. 近年来，无线门铃逐渐在各大城市流行。图甲为某款无线门铃按钮，这款门铃可以自己发电，不需要连接外电源，其“自发电”部分电路如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确的是（　　） A. 按住按钮不动，门铃会一直响 B. 按下按钮过程，螺线管上有从Q到P方向的电流 C. 松开按钮过程，螺线管与磁铁之间有吸引力 D. 按下和松开按钮过程，螺线管产生的感应电动势大小一定相等 4. 在如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是理想电感线圈，D是理想二极管，R为保护电阻。下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关，A立即亮，随后变暗 B. 闭合开关，B立即亮，随后变暗 C. 断开开关瞬间，b点电势高于a点电势 D. 断开开关瞬间，A、B都闪亮一下后再熄灭 5. 平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场、磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q>0），沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度方向与OM成30°角，已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场，不计重力。则粒子离开磁场时的出射点到两平面交线O的距离为（　　） A. B. C. D. 6. 2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，如图甲所示。南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图乙，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A. 海浪频率的变化对输出电流没有影响 B. 在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 C. 在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最小 D. 在图乙所示位置时，线圈靠近N极的导线受到的安培力方向向上 7. 如图所示，在xOy平面内，第二象限和第四象限分别存在垂直平面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为3B和B。四分之一圆弧形的扇形闭合线圈的圆心位于原点O，并以角速度绕O点在xOy平面内匀速转动，已知线圈的半径为r、总电阻为R。则闭合线圈中产生的感应电流的有效值为（ ） A. B. C. D. 8. 图为一理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，、端与滑动变阻器串联后接交流电源，输出端的灯泡、规格相同，、、为滑动变阻器的滑片。当开关闭合，、、、处于如图所在的位置时，两灯均正常发光，忽略灯泡电阻的变化，导线电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 两端电压有效值为220V B. 若仅将向左移动，电流表示数将减小 C. 置于滑动变阻器最左端，逆时针转动过程中将向右移动，灯泡、不一定变亮 D. 置于滑动变阻器最左端，使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先增大后减小 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，间距为L的两条光滑平行的金属导轨水平放置，导轨电阻不计，导轨的右端接有阻值为R的定值电阻。电阻也为R的导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。从时刻开始，导体棒的速度随时间变化的规律为，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列判断正确的是（　　） A. 导体棒中电流的瞬时值表达式为 B. 导体棒中电流的最大值为 C. 导体棒两端的电压为 D. 电阻R消耗的电功率为 10. 霍尔元件被广泛使用在新能源行业中。图甲中线圈连接待测电压U时，霍尔元件将输出一个电压值。霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，a、b、c、d分别为霍尔元件的四个侧面，元件中通入的霍尔电流从a流向b，放大示意图如图乙所示。则（　　） A. 图中霍尔元件处有方向向下的磁场 B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面 C. 增大待测电压U，霍尔电压将增大 D. 霍尔电压的大小与霍尔电流无关 11. 如图所示，一个“匚”形单匝金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度逆时针（从金属框上方看）转动，通过导线与一阻值的电阻相连，“匚”形金属框的面积，、、边的电阻均为，图中电表均为理想电表，导线电阻不计。时刻，金属框平面与磁场方向平行（如图）。则下列说法正确的是（　　） A. 时刻，电流表示数为 B. 金属框从时刻开始转过的过程中，通过电阻的电荷量为 C. 电压表的示数为 D. 金属框从0时刻开始转过一圈的过程中，电阻R上产生的热量为 12. 如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线，在之间，之间存在匀强磁场，磁感应强度大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形线圈，宽度，质量为，电阻为，将其从图示位置由静止释放（边与重合），线圈速度随时间的变化关系如图乙所示，时刻边与重合，时刻边与重合，时刻边与重合，已知的时间间隔为，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向（重力加速度取）。则下列说法中正确的是（　　） A. 在时间内，通过线圈的电荷量为 B. 线圈匀速运动的速度大小为 C. 线圈的长度为 D. 时间内，线圈产生热量为 三、非选择题：本题包括6小题，共60分。 13. 2023年11月，第二十五届高交会上展示的我国首台高分辨场发射枪扫描电子显微镜，被誉为“科学之眼”，作为高端通用大型科学仪器，这款显微镜最佳分辨率已经达到可以分辨一个分子的水平。用油膜法也能粗略测出分子直径，在“油膜法测分子直径”的实验中，某同学进行了四步操作（步骤已经打乱）： a.待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸膜的轮廓（如图所示），每个方格的边长为。 b.在边长约的正方形浅盘内注入适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液； c.用滴管吸取油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了50滴； d.取油酸配成油酸酒精溶液； （1）以上四个步骤，按正确的先后顺序排列应是______（用符号表示） （2）该实验中一滴油酸酒精溶液含______ml油酸； （3）由上述数据估算得到油酸分子直径约为______。 A. B. C. D. 14. 某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；为滑动变阻器。4是滑动片，它与电阻器在一端间的阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置实际上是一个加速度传感器。工作时将被固定在被测物体上，使弹簧及电阻均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时，滑块将在弹簧的作用下，以同样的加速度运动，通过电路中仪表的读数，可以得知已知两个电池的电动势相同，均为，内阻可以忽略不计；滑块的质量为，两弹簧的劲度系数均为，电阻器的全长，被测物体可能达到的球大加速度为（此时弹簧仍为弹性形变），电压表为指针式直流电压表（可视为理想电压表），零刻度在表盘中央（即可显示正负电压），当端的电势高于端时，指针向零右侧偏转。当被测物体的加速度为零时，电压表的示数为零；当被测物体的加速度达到最大时，电压表的示数为满偏量程。 （1）当加速度为零时，应将滑动片调到距电阻器左端___________cm处（结果保留两位有效数字） （2）当物体具有图示方向的加速度时，电压表的指针将向零点___________（填“左”、“右”）侧偏转； （3）所给电压表量程为___________ （4）若将电压表的表盘换成直接表示加速度的刻度盘，只需满足关系式___________（用字母表示，各量均采用国际单位） 15. 如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为，现垂直于导轨放置一根质量为的金属棒，和之间接入一电源，回路中电流大小恒定为，在导轨间加一个范围足够大的匀强磁场且磁场方向始终与金属棒垂直，方向与水平面间夹角可调，重力加速度，，。求： （1）当磁感应强度的大小，方向与水平方向成角时，棒恰好处于静止状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则导体棒与轨道间的动摩擦因数为多大； （2）若要使棒所受支持力为零，的大小至少为多少？此时的方向如何？ 16. 如图，用一小型交流发电机向较远处用户供电时，为减小输电的功率损耗，使用两个理想变压器，先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V　11kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；（计算结果可以保留根号） （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求升压变压器原线圈两端的电压。 17. 如图甲所示，足够长的水平金属导轨CD、EF固定在地面上，间距L=0.5m，一质量m=0.2kg的金属棒GH垂直地放置在导轨上，导轨处于大小B1=1T、方向竖直向下的匀强磁场B1中。有一匝数n=200匝、面积S=0.1m2的线圈通过开关S与导轨相连，线圈处于平行于线圈轴线、方向竖直向上的另一匀强磁场B2中，B2大小随时间t变化的关系图像如图乙所示。t=0时刻闭合开关S，金属棒由静止释放，当t=8s时金属棒开始做匀速运动。已知线圈电阻r=0.5，金属棒电阻R=2.5，其余电阻不计，金属棒GH与导轨间的动摩擦因数=0.2，重力加速度g=10m/s2。求： （1）刚闭合开关时金属棒的加速度大小； （2）0-8s内金属棒位移大小； 18. 如图所示，平面直角坐标系xOy被三条平行分界线分为I、II、III、IV四个区域，每条分界线与x轴成30°夹角。区域I中有方向垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场；区域II中有方向平行于分界线斜向左下方大小为E的匀强电场。区域III为真空区域。区域IV中有方向垂直于纸面向外、大小为2B的匀强磁场。现有不计重力的两粒子，粒子1带正电，以速度v1从原点沿x轴正方向运动；粒子2带负电，以一定的速度从x轴上A点沿x轴负方向与粒子1同时开始运动，其中A点坐标为（，0），两粒子恰在同一点垂直分界线进入区域II。随后粒子1以平行于x轴的方向进入区域III，粒子2以平行于y轴的方向进入区域III，最后两粒子均能再次进入区域Ⅲ。求： （1）粒子1和粒子2在区域I中分别做圆周运动的轨迹半径； （2）区域II的宽度d； （3）粒子2比荷和在A点的速度大小； （4）两粒子在区域IV运动的时间之比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年度第二学期模块测试 高二物理试题 注意事项： 1.本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。 2.答题前，考生务必将姓名、班级等个人信息填写在答题卡指定位置。 3.考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答。超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 下列说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低 B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹 C. 由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力先减小后增大 D. 由图丁可知，在r由变到的过程中分子力做正功 【答案】D 【解析】 【详解】A．温度升高，速率大的分子占比增大，速率小的分子占比减小，可知状态①的温度比状态②的温度高，A错误； B．由于图乙中的位置是每隔一定时间记录的，所以位置的连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，只能说明花粉颗粒运动的无规则性，B错误； C．由图丙可知当分子间的距离时，分子间的作用力先增大后减小，C错误； D．由图丁可知，在r由变到的过程中，分子势能减小，分子力做正功，D正确。 故选D。 2. 如图甲所示为LC振荡电路，图乙的图像表示LC振荡电路中电容器上极板电荷量随时间变化的关系，下列说法正确的是（　　） A. 时间内，线圈中磁场能在减小 B. 时间内，电容器在放电 C. 、两时刻电路中电流最大 D. 、两时刻电容器中磁场能最大 【答案】B 【解析】 【详解】AB．时间内，电容器上极板电荷量减小，电场能减小，线圈中磁场能在增大，电容器在放电，故A错误，B正确； CD．、两时刻电容器极板所带电荷量最大，电场能最大，线圈中磁场能最小，电路中电流最小，故CD错误。 故选B。 3. 近年来，无线门铃逐渐在各大城市流行。图甲为某款无线门铃按钮，这款门铃可以自己发电，不需要连接外电源，其“自发电”部分电路如图乙所示，按下门铃按钮过程磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮磁铁远离螺线管回归原位置。下列说法正确是（　　） A. 按住按钮不动，门铃会一直响 B. 按下按钮过程，螺线管上有从Q到P方向的电流 C. 松开按钮过程，螺线管与磁铁之间有吸引力 D. 按下和松开按钮过程，螺线管产生的感应电动势大小一定相等 【答案】C 【解析】 【详解】A．按住按钮不动，穿过螺线管的磁通量不变，不会产生感应电流，则门铃不会响，故A错误； B．按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增加，根据楞次定律可知，螺线管上有从P到Q方向的电流，故B错误； C．松开按钮过程，根据“来拒去留”可知，螺线管与磁铁之间有吸引力，故C正确； D．按下和松开按钮过程所用时间不一定相同，则螺线管中磁通量变化率不一定相同，则螺线管产生的感应电动势大小不一定相等，故D错误。 故选C。 4. 在如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是理想电感线圈，D是理想二极管，R为保护电阻。下列说法正确的是（　　） A. 闭合开关，A立即亮，随后变暗 B. 闭合开关，B立即亮，随后变暗 C. 断开开关瞬间，b点电势高于a点电势 D 断开开关瞬间，A、B都闪亮一下后再熄灭 【答案】C 【解析】 【详解】AB．闭合开关时，由于线圈的阻碍作用，所以AB立即亮，但之后流过线圈的电流逐渐增大，将A短路，A逐渐熄灭，使得回路中总电阻减小，B更亮，故AB错误； CD．断开开关瞬间，线圈和A构成闭合回路，流过A的电流方向向左，所以b点电势高于a点电势，B和二极管被短路，所以B立即熄灭，A闪亮后逐渐熄灭，故C正确，D错误。 故选C。 5. 平面OM和平面ON之间的夹角为30°，其横截面（纸面）如图所示，平面OM上方存在匀强磁场、磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外。一带电粒子的质量为m，电荷量为q（q>0），沿纸面以大小为v的速度从OM上的某点向左上方射入磁场，速度方向与OM成30°角，已知该粒子在磁场中的运动轨迹与ON只有一个交点，并从OM上另一点射出磁场，不计重力。则粒子离开磁场时的出射点到两平面交线O的距离为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】带电粒子在磁场中做圆周运动洛伦兹力提供向心力，所以 根据题意，轨迹与ON相切，画出粒子的运动轨迹如图所示 由于 故△AO′D为等边三角形，∠O′DA=60°，而∠MON=30°，则∠OCD=90°，故CO′D为一直线，则 故选D。 6. 2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲号”在广东珠海投入试运行，如图甲所示。南鲲号发电原理可作如下简化：海浪带动浪板上下摆动，驱动发电机转子转动，其中浪板和转子的链接装置使转子只能单方向转动。如图乙，若转子带动线圈沿逆时针方向转动，并向外输出电流，下列说法正确的是（　　） A. 海浪频率的变化对输出电流没有影响 B. 在图乙所示位置时，线圈b端电势高于a端电势 C. 在图乙所示位置时，穿过线圈的磁通量变化率最小 D. 在图乙所示位置时，线圈靠近N极的导线受到的安培力方向向上 【答案】D 【解析】 【详解】A．线圈转动过程中产生的电动势的最大值为 其中 则输出电流的最大值为 则海浪频率的变化对输出电流有影响，故A错误； B．根据右手定则可知此时线圈内部电流从b到a，则线圈转动到如图所示位置时a端电势高于b端电势，故B错误； C．图乙中线圈所处位置与磁感线平行，穿过线圈的磁通量最小，与中性面垂直，磁通量的变化率最大，故C错误； D．线圈内部电流从b到a，根据左手定则可知线圈靠近N极的导线受到的安培力方向向上，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，在xOy平面内，第二象限和第四象限分别存在垂直平面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为3B和B。四分之一圆弧形的扇形闭合线圈的圆心位于原点O，并以角速度绕O点在xOy平面内匀速转动，已知线圈的半径为r、总电阻为R。则闭合线圈中产生的感应电流的有效值为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】线圈进入或离开第二象限磁场时，相当于单边导体杆转动切割磁感线，产生的电动势大小 形成的感应电流大小 由楞次定律可知，线圈进入第二象限磁场时，产生顺时针的感应电流，线圈离开第二象限磁场时，产生逆时针的感应电流；同理线圈进入或离开第四象限磁场时，相当于单边导体杆转动切割磁感线，产生的电动势大小 形成的感应电流大小 由楞次定律可知，线圈进入第四象限磁场时，产生逆时针的感应电流，线圈离开第四象限磁场时，产生逆时针的感应电流；做出如图所示的感应电流随时间变化的图像为 根据电流热效应可知 解得 故选A。 8. 图为一理想自耦变压器示意图，线圈绕在一个圆环形的铁芯上，是可移动的滑动触头，、端与滑动变阻器串联后接交流电源，输出端的灯泡、规格相同，、、为滑动变阻器的滑片。当开关闭合，、、、处于如图所在的位置时，两灯均正常发光，忽略灯泡电阻的变化，导线电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 两端电压有效值为220V B. 若仅将向左移动，电流表示数将减小 C. 置于滑动变阻器最左端，逆时针转动的过程中将向右移动，灯泡、不一定变亮 D. 置于滑动变阻器最左端，使滑片自变阻器端向端移动，原线圈输入功率先增大后减小 【答案】C 【解析】 【详解】A．变压器输入端的电压为电源电压的一部分，电源电压为V 所以变压器的输入电压小于220V，故A错误； B．设图示位置时，自耦变压器的原副线圈匝数比为k，则副线圈等效电阻为 若仅将向左移动，则减小，根据 可知原线圈电流增大，由原副线圈匝数与电流关系可知，电流表示数将增大，故B错误； C．置于滑动变阻器最左端，此时变压器输入电压为220V保持不变，逆时针转动的过程中，原副线圈匝数比k减小，副线圈输出电压增大，将向右移动，滑动变阻器R2的阻值增大，由 可知副线圈电流变化情况不确定，所以灯泡、不一定变亮，故C正确； D．同理，置于滑动变阻器最左端，使滑片N自变阻器c端向d端移动，先增大后减小，可知副线圈电流先减小后增大，则原线圈电流也是先减小后增大，根据可知，原线圈输入功率先减小后增大，故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。 9. 如图所示，间距为L的两条光滑平行的金属导轨水平放置，导轨电阻不计，导轨的右端接有阻值为R的定值电阻。电阻也为R的导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。从时刻开始，导体棒的速度随时间变化的规律为，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列判断正确的是（　　） A. 导体棒中电流的瞬时值表达式为 B. 导体棒中电流的最大值为 C. 导体棒两端的电压为 D. 电阻R消耗的电功率为 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．根据电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得 ， 整理得导体棒中电流的瞬时值表达式为 导体棒中电流的最大值为 故A错误，B正确； C．导体棒两端的电压为路端电压的有效值，即 故C错误； D．电阻R消耗的电功率为 故D正确。 故选BD。 10. 霍尔元件被广泛使用在新能源行业中。图甲中线圈连接待测电压U时，霍尔元件将输出一个电压值。霍尔元件由载流子为正电荷材料制成，a、b、c、d分别为霍尔元件的四个侧面，元件中通入的霍尔电流从a流向b，放大示意图如图乙所示。则（　　） A. 图中霍尔元件处有方向向下的磁场 B. 图中霍尔元件前表面c为高电势面 C. 增大待测电压U，霍尔电压将增大 D. 霍尔电压的大小与霍尔电流无关 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据右手螺旋定则可知图中霍尔元件处有方向向上的磁场，故A错误； B．霍尔元件由载流子为正电荷的材料制成，根据左手定则可知正电荷在霍尔元件中向前表面c聚集，霍尔元件前表面c为高电势面，故B正确； CD．设霍尔元件宽为，根据 可得 增大待测电压U，则霍尔元件所在处的磁感应强度增大，霍尔电压将增大；根据电流微观表达式 可知正电荷的移动速度与霍尔电流大小有关，所以霍尔电压的大小与霍尔电流有关，故C正确，D错误。 故选BC。 11. 如图所示，一个“匚”形单匝金属框在磁感应强度的匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴以角速度逆时针（从金属框上方看）转动，通过导线与一阻值的电阻相连，“匚”形金属框的面积，、、边的电阻均为，图中电表均为理想电表，导线电阻不计。时刻，金属框平面与磁场方向平行（如图）。则下列说法正确的是（　　） A. 时刻，电流表示数为 B. 金属框从时刻开始转过的过程中，通过电阻的电荷量为 C. 电压表的示数为 D. 金属框从0时刻开始转过一圈的过程中，电阻R上产生的热量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．感应电动势的峰值为 有效值为 时刻，电流表示数为，故A错误； B．金属框从时刻开始转过的过程中，有，， 联立得，故B正确； C．电压表的示数为，故C错误； D．金属框从0时刻开始转过一圈的过程中，电阻R上产生的热量为，故D正确。 故选BD。 12. 如图甲所示，在竖直方向上有四条间距相等的水平虚线，在之间，之间存在匀强磁场，磁感应强度大小均为1T，方向垂直于虚线所在平面。现有一矩形线圈，宽度，质量为，电阻为，将其从图示位置由静止释放（边与重合），线圈速度随时间的变化关系如图乙所示，时刻边与重合，时刻边与重合，时刻边与重合，已知的时间间隔为，整个运动过程中线圈平面始终处于竖直方向（重力加速度取）。则下列说法中正确的是（　　） A. 在时间内，通过线圈的电荷量为 B. 线圈匀速运动的速度大小为 C. 线圈的长度为 D. 时间内，线圈产生的热量为 【答案】AB 【解析】 【详解】ABC．由题图可知，在t2~t3时间内，线圈向下做匀速直线运动，受力平衡，则根据平衡条件则有mg＝BIL 由欧姆定律可知 联立两式，解得 t1~t2时间内线圈一直做匀加速直线运动，则知线圈内磁通量变化为零，不产生感应电流，线圈不受安培力作用，仅在重力作用下运动，以cd边与L2重合时为初状态，以ab边与L3重合时为末状态，设磁场的宽度为d，则线圈长度为2d，线圈下降的位移为3d，则有 其中v2＝8 m/s，t＝0.6s 代入解得d＝1 m 所以线圈的长度为2d＝2 m 在0~t1时间内，cd边从L1运动到L2，则通过线圈的电荷量为，故AB正确，C错误； D．0~t3时间内，根据能量守恒定律得，故D错误。 故选AB。 三、非选择题：本题包括6小题，共60分。 13. 2023年11月，第二十五届高交会上展示我国首台高分辨场发射枪扫描电子显微镜，被誉为“科学之眼”，作为高端通用大型科学仪器，这款显微镜最佳分辨率已经达到可以分辨一个分子的水平。用油膜法也能粗略测出分子直径，在“油膜法测分子直径”的实验中，某同学进行了四步操作（步骤已经打乱）： a.待油膜形状稳定后，将绘有方格的玻璃板放在浅盘上，绘出油酸膜的轮廓（如图所示），每个方格的边长为。 b.在边长约的正方形浅盘内注入适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，用滴管滴入一滴溶液； c.用滴管吸取油酸酒精溶液逐滴滴入量筒，全部滴完共滴了50滴； d.取油酸配成油酸酒精溶液； （1）以上四个步骤，按正确的先后顺序排列应是______（用符号表示） （2）该实验中一滴油酸酒精溶液含______ml油酸； （3）由上述数据估算得到油酸分子直径约为______。 A. B. C. D. 【答案】（1）dcba （2）2×10-5 （3）C 【解析】 【小问1详解】 以上四个步骤，先配制油酸酒精溶液，然后测量一滴油酸酒精溶液的体积，然后在水槽上撒上痱子粉，将一滴油酸酒精溶液滴到水面测量油膜面积，则按正确的先后顺序排列应是dcba。 【小问2详解】 该实验中一滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为 【小问3详解】 油膜面积约为 S=55×1cm2 则油分子直径为 故选C。 14. 某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；为滑动变阻器。4是滑动片，它与电阻器在一端间的阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置实际上是一个加速度传感器。工作时将被固定在被测物体上，使弹簧及电阻均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时，滑块将在弹簧的作用下，以同样的加速度运动，通过电路中仪表的读数，可以得知已知两个电池的电动势相同，均为，内阻可以忽略不计；滑块的质量为，两弹簧的劲度系数均为，电阻器的全长，被测物体可能达到的球大加速度为（此时弹簧仍为弹性形变），电压表为指针式直流电压表（可视为理想电压表），零刻度在表盘中央（即可显示正负电压），当端的电势高于端时，指针向零右侧偏转。当被测物体的加速度为零时，电压表的示数为零；当被测物体的加速度达到最大时，电压表的示数为满偏量程。 （1）当加速度为零时，应将滑动片调到距电阻器左端___________cm处（结果保留两位有效数字） （2）当物体具有图示方向的加速度时，电压表的指针将向零点___________（填“左”、“右”）侧偏转； （3）所给电压表量程为___________ （4）若将电压表的表盘换成直接表示加速度的刻度盘，只需满足关系式___________（用字母表示，各量均采用国际单位） 【答案】（1）4.5 （2）左 （3）8 （4） 【解析】 【小问1详解】 加速度为零时，滑块应处于电阻器的中央，电阻器全长9cm，应将滑动片调到距电阻器左端4.5cm处。 【小问2详解】 当物体具有图示方向的加速度a时，滑块所受的弹簧的拉力的合力向右，滑块向左移动，顺着电流方向电势降低，可知P端的电势低于Q点的电势，则电压表的指针将向零点左侧偏转。 【小问3详解】 设加速度最大时，滑块向左移动的距离为，根据牛顿第二定律得 解得 此时电压表的读数为，故电压表的量程应为8V。 【小问4详解】 设加速度为时，电压表的读数为，则 又 联立解得 15. 如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ，它们之间的宽度为，现垂直于导轨放置一根质量为的金属棒，和之间接入一电源，回路中电流大小恒定为，在导轨间加一个范围足够大的匀强磁场且磁场方向始终与金属棒垂直，方向与水平面间夹角可调，重力加速度，，。求： （1）当磁感应强度的大小，方向与水平方向成角时，棒恰好处于静止状态，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则导体棒与轨道间的动摩擦因数为多大； （2）若要使棒所受支持力为零，的大小至少为多少？此时的方向如何？ 【答案】（1） （2）；方向水平向右 【解析】 【小问1详解】 对金属棒ab受力分析，如图所示 由平衡条件可知，在水平方向则有 在竖直方向有 联立解得， 棒恰好静止，即最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则有 解得 【小问2详解】 若要使ab棒所受支持力为零，即，则有 可得 当，即，磁场方向水平向右，此时磁感应强度最小，可得 16. 如图，用一小型交流发电机向较远处用户供电时，为减小输电的功率损耗，使用两个理想变压器，先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用。发电机线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。已知线圈的匝数，面积，线圈匀速转动的角速度，匀强磁场的磁感应强度大小。输电导线的总电阻，降压变压器原、副线圈的匝数比为。用户区标有“220V　11kW”的电动机恰能正常工作，用户区输电导线的电阻可以忽略，发电机线圈电阻不可忽略。求： （1）交流发电机产生的感应电动势的最大值；（计算结果可以保留根号） （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，求升压变压器原线圈两端的电压。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 交流发电机产生的感应电动势的最大值为 代入数据解得 【小问2详解】 设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，则 解得 根据理想变压器的变流规律有 解得 输电线路上损耗的电功率为 解得 【小问3详解】 根据理想变压器的变压规律有 解得 升压变压器副线圈两端电压为 解得 根据理想变压器的变压规律有 解得 17. 如图甲所示，足够长的水平金属导轨CD、EF固定在地面上，间距L=0.5m，一质量m=0.2kg的金属棒GH垂直地放置在导轨上，导轨处于大小B1=1T、方向竖直向下的匀强磁场B1中。有一匝数n=200匝、面积S=0.1m2的线圈通过开关S与导轨相连，线圈处于平行于线圈轴线、方向竖直向上的另一匀强磁场B2中，B2大小随时间t变化的关系图像如图乙所示。t=0时刻闭合开关S，金属棒由静止释放，当t=8s时金属棒开始做匀速运动。已知线圈电阻r=0.5，金属棒电阻R=2.5，其余电阻不计，金属棒GH与导轨间的动摩擦因数=0.2，重力加速度g=10m/s2。求： （1）刚闭合开关时金属棒的加速度大小； （2）0-8s内金属棒的位移大小； 【答案】（1） （2）40.32m 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知，磁感应强度的变化率为 刚闭合开关时，线圈产生的感应电动势为 根据闭合电路欧姆定律有 刚闭合开关时，对金属棒进行分析，根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 当时金属棒开始做匀速运动，此时的感应电动势为 此时的感应电流 根据平衡条件有 解得 0～8s内，对金属棒进行分析，根据动量定理有 其中 根据速度的定义式有 解得x=40.32m 18. 如图所示，平面直角坐标系xOy被三条平行的分界线分为I、II、III、IV四个区域，每条分界线与x轴成30°夹角。区域I中有方向垂直于纸面向里、大小为B的匀强磁场；区域II中有方向平行于分界线斜向左下方大小为E的匀强电场。区域III为真空区域。区域IV中有方向垂直于纸面向外、大小为2B的匀强磁场。现有不计重力的两粒子，粒子1带正电，以速度v1从原点沿x轴正方向运动；粒子2带负电，以一定的速度从x轴上A点沿x轴负方向与粒子1同时开始运动，其中A点坐标为（，0），两粒子恰在同一点垂直分界线进入区域II。随后粒子1以平行于x轴的方向进入区域III，粒子2以平行于y轴的方向进入区域III，最后两粒子均能再次进入区域Ⅲ。求： （1）粒子1和粒子2在区域I中分别做圆周运动的轨迹半径； （2）区域II的宽度d； （3）粒子2的比荷和在A点的速度大小； （4）两粒子在区域IV运动的时间之比。 【答案】（1）； （2） （3）； （4） 【解析】 【小问1详解】 粒子的运动轨迹如图所示 因为粒子1和粒子2在同一点垂直分界线进入区域Ⅱ，设粒子1在区域Ⅰ运动半径为，粒子2在区域Ⅰ运动半径为，根据几何关系可得 解得 又因为 联立，解得， 【小问2详解】 要满足题设条件，区域Ⅱ中电场方向必须平行于分界线斜向左下方，两粒子进入电场中都做类平抛运动，区域Ⅱ的宽度为d，出电场时，对粒子1沿电场方向的运动有 又 根据 解得 联立，解得 【小问3详解】 粒子2经过区域Ⅱ电场加速获得的速度大小为 对粒子2在电场中运动有 又 联立解得， 【小问4详解】 粒子1和粒子2在区域Ⅳ的轨迹如图，由几何关系得：圆对应的圆心角为300°，圆对应的圆心角为240°。根据 又 可得 所以 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$