精品解析：湖南省长沙市雅礼中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

雅礼中学2024-2025学年度高二第二学期期末考试 物理 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟。满分100分。 一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个正确选项） 1. 关于物理思想方法下列叙述正确的是（　　） A. 平均速度和瞬时速度都用到极限的思想 B. 加速度和都是采用的比值定义法 C. 质点和自由落体运动都是理想化模型 D. 合力与分力、重力的作用点在重心，都是假设的思想 【答案】C 【解析】 【详解】A．瞬时速度用到了极限的思想，平均速度用到了比值定义法，故A错误； B．是加速度的定义式，采用的是比值定义法，而是加速度的决定式，采用的不是比值定义法，故B错误； C．质点是忽略物体的形状和大小后建立的理想化模型，自由落体运动是忽略空气阻力的影响后建立的理想化模型，故C正确； D．合力与分力、重力的作用点在重心，都是等效替代的思想，故D错误。 故选C。 2. 如图所示，一条直线上分布着等间距的、、、、、点，一质点从间的点（未画出）以初速度沿直线做匀减速运动，运动到点时速度恰好为零。若此质点从点以的初速度出发，以相同加速度沿直线做匀减速运动，质点速度减为零的位置在（　　） A. 之间的某点 B. 之间的某点 C. 之间的某点 D. 之间的某点 【答案】A 【解析】 【详解】设相邻点间的距离为s，P点距b的距离为，质点的加速度为a，根据题意则有 设质点从点以的匀减速运动可以运动n个相等间距，则有 联立解得 故质点速度减为零的位置在bc之间。 故选A。 3. 一个质点沿x轴做直线运动，t=0时刻.物体通过坐标原点，其-t 图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 质点运动的初速度为4 m/s B. 质点运动的加速度为-2 m/s2 C. 质点在2s末的速度为0 D. 4 s末质点回到坐标原点 【答案】A 【解析】 【详解】AB．根据图像可知，质点做匀变速直线运动，由 可得 结合图像可知 质点运动的初速度为4m/s，加速度为 B错误A正确； C．根据公式 可知经过时间，质点速度， C错误； D．当t=4s时，根据 解得 所以4s末质点没有回到坐标原点，D错误。 故选A。 4. 在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　） A. 原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大 B. 若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子 C. 原子核衰变的方程可以是 D. 原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量 【答案】B 【解析】 【详解】A．原子核衰变的周期，由原子核本身的性质决定，与压强无关，故A错误； B．衰变过程满足动量守恒而且总动量为0，则衰变刚结束时，α粒子与新核X的动量等大反向，根据洛伦兹力提供向心力 可得 由于α粒子的电荷量较小，所以半径较大，故B正确； C．由图可知，两粒子在相切的位置受到相反方向的洛伦兹力，且两粒子的速度方向相反，所以粒子的电性相同，则两粒子应该都带正电，故C错误； D．原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于反应后的，放出能量，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，轻质滑轮固定在水平天花板上，动滑轮挂在轻绳上，整个系统处于静止状态，轻绳与水平方向的夹角θ，不计摩擦。现将绳的一端由Q点缓慢地向左移到P点，则（　　） A. θ角不变，物体上升 B. θ角不变，物体下降 C. θ角变小，物体上升 D. θ角变小，物体下降 【答案】A 【解析】 【详解】ABCD.对A物体由二力平衡可得，绳的拉力等于物体重力，对滑轮由三力平衡得，绳拉力的合力不变，绳的拉力不变，故绳的夹角不变，所以θ不变，由于Q点缓慢地向左移到P点，所以绳子向左移，故A上升，故选项A正确，选项BCD错误。 故选A。 6. 图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为，各答题卡间的动摩擦因数范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最大取值范围为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】要使扫描仪正常工作，每次只能带动顶部答题卡，需满足：滚轮对顶部答题卡的摩擦力大于顶部与下方答题卡间的最大静摩擦力，则由平衡条件及摩擦力的计算公式可得 由题知 令（取最大值保证所有情况） 解得 同时第二张答题卡不能动，需满足：第一张答题卡给第二张答题卡的最大滑动摩擦力小于等于第二张答题卡受到的最大静摩擦力，即 解得F≤3mg 因个答题卡间动摩擦因数相同，则当第二张答题卡不动时，第三张一定不动，直到第n张也不动。 综上可得 故选A。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分，每小题有多个选项符合要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分） 7. 下列有关电与磁的四幅情景图像，说法正确的是（　　） A. 对甲：当线圈绕OO′轴匀速转动时，会产生感应电流 B. 对乙：当导线中通有从左向右的电流时，小磁针的N极向里偏转 C. 对丙：变化的电场和变化的磁场互相激发交替产生，形成电磁波 D. 对丁：电磁波谱中，红外线就是红光，紫外线就是紫光，均属于可见光 【答案】BC 【解析】 【详解】A．甲图中，无论是匀速转动或非匀速转动时，磁通量一直为0，不会产生感应电流，故A错误； B．乙图中，当导线中通有从左向右的电流时，根据右手安培定则可知，导线下方的磁场垂直纸面向里，则小磁针的N极向里偏转，S极向外偏转，故B正确； C．丙图中，周期性变化的电场和周期性变化的磁场互相激发交替产生，就产生电磁波，故C正确； D．丁图中，紫光与红光属于可见光，红外线、紫外线与红光和紫光不同，不属于可见光，故D错误。 故选BC。 8. 用图1所示装置研究光电效应现象，使用同一光电管在不同光照条件下进行了三次实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条曲线，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 甲光的强度大于丙光的强度 B. 甲光的频率大于乙光的频率 C. 甲光在单位时间内产生的光电子数最多 D. 甲光产生的光电子最大初动能最大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图1可知甲光和丙光的饱和光电流不相同，甲的饱和光电流大一些，说明甲光比丙光的强度强，故A正确； B．由光电子逸出后，由动能定理可得 由爱因斯坦光电效应方程有 联立可得 由此可知，遏止电压越大，入射光的频率越大，由图2可知，甲光对应的遏止电压与丙光对应的遏止电压小于乙光对应的遏止电压，则甲光的频率小于乙光的频率，故B错误； C．由图2可知，甲光的强度最大，则甲光在单位时间内产生的光电子数最多，故C正确； D．由爱因斯坦光电效应方程有 由于乙光的频率最大，则乙光产生的光电子最大初动能最大，故D错误。 故选AC。 9. 如图所示，在水平地面上的箱子内，用细线将质量均为m的两个球a、b分别系于箱子的上、下两底的内侧，轻质弹簧两端分别与球相连接，系统处于静止状态时，弹簧处于拉伸状态，下端细线对箱底的拉力为F，箱子的质量为M，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ） A. 系统处于静止状态时地面受到的压力大小为 B. 系统处于静止状态时地面受到压力大小为 C. 剪断连接球b与箱底的细线瞬间，地面受到的压力大小为 D. 剪断连接球b与箱底的细线瞬间，地面受到的压力大小为 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．当系统处于静止状态时，球a、b和箱子可看成整体，对其进行受力分析，如图所示 则 由牛顿第三定律，地面受到压力大小为 ，A错误B正确； CD．没有剪断前，其中对球b进行受力分析，可得 剪断连接球b与箱底的细线瞬间，球b受力发生变化，不再处于平衡状态，此时把球a和箱子看成整体，对其对其进行受力分析，如图所示 地面对箱底的支持力 则 故选BC。 10. 为了实现月球航天探测器在月球表面安全着陆，其底部安装了一个电磁缓冲装置，如图所示。该装置主要部件有两部分：①由高强度绝缘材料制成的缓冲滑块，其内部边缘绕有闭合的矩形单匝线圈；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道、，缓冲轨道内存在磁感应强度大小为、方向垂直于整个缓冲轨道平面向里的稳定匀强磁场。已知线圈的总电阻为，边的长度为，探测器主体的质量为。当探测器以速度接触月球表面时，缓冲滑块的速度立刻减为零，而探测器主体下落高度为时才停止，月球表面的重力加速度为，探测器主体下落的整个过程均未与缓冲滑块接触。关于整个过程，下列说法正确的是（　　） A. 线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向 B. 穿过线圈的磁通量的变化量为 C. 探测器主体克服安培力做的功为 D. 探测器主体所受重力的冲量大小为 【答案】ACD 【解析】 【详解】A．探测器主体下落的过程中，是磁场向下运动，线圈相对磁场向上运动，根据右手定则可知，感应电流方向为逆时针方向，A正确； B．根据磁通量公式，可知穿过线圈的磁通量的变化量 B错误； C．下落过程中，重力做正功，安培力做负功，根据动能定理有 解得 C正确； D．根据动量定理有 又 解得 D正确。 故选ACD。 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 11. 关于“研究共点力合成规律”的实验，请回答下列问题： （1）在实验中我们采用的研究方法是_____（填字母）。 A. 等效替代法 B. 理想实验法 C. 理想模型法 D. 控制变量法 （2）某同学做实验时有一个弹簧秤的示数如图乙所示，其读数为_____。 （3）某同学完成实验后得到的图形如图丙所示，在所画的“”与“”中，由一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的力是_____。 （4）小李同学用如图丁所示的装置来做实验，三根绳套系在同一个节点处，用弹簧测力计和将重物悬挂起来，实验装置在同一竖直面内。在实验中利用弹簧测力计和测出两个拉力、的大小，、的方向沿细绳方向；接着只用弹簧测力计单独测量合力的大小，不必保证_____（填字母）。 A. 点位置不变 B. 悬挂的重物质量不变 C. 悬挂的重物保持平衡 【答案】（1）A （2）2.20 （3）F （4）A 【解析】 【小问1详解】 在实验中我们采用的研究方法是等效替代法，故选A； 【小问2详解】 弹簧秤的精度为0.1N，则示数为2.20 【小问3详解】 在所画的“”与“”中，是两个分力合力的理论值，F是实验值，则由一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的力是F。 【小问4详解】 AB．在竖直面内通过悬挂重物验证力的平行四边形定则，因重物所受的重力大小和方向恒定，与它等大反向的力即为两个弹簧秤拉力的合力，故同一次实验合力大小和方向一定，则O点的位置可以变动，只需要满足悬挂的重物质量M不变即可，故A符合题意，B不符合题意； C．为了保证效果相同，需要重物的合力为零，则需悬挂的重物保持平衡，不符合题意，故C不符合题意。 故选A。 12. 某实验小组为探究远距离高压输电的节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为： 学生电源； 可调变压器、； 电阻箱R； 灯泡L（额定电压为）； 交流电流表，交流电压表， 开关、，导线若干 部分实验步骤如下： （1）模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，闭合，调节电阻箱阻值，使示数为，此时（量程为）示数如图乙所示，为________，学生电源的输出功率为________W。 （2）模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图丙连接电路后闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的________倍。 （3）示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了________W。 【答案】（1） ①. 200 ②. 2.4 （2）100 （3）0.9 【解析】 【小问1详解】 [1]根据题图可知电流表的分度值为5mA，故读数为200mA； [2]学生电源的输出功率 【小问2详解】 低压输电时电阻箱消耗的功率为 电阻箱的接入的电阻为 高压输电时，电阻箱消耗的功率为 可得 即低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的100倍。 小问3详解】 示数为时，学生电源的输出功率 高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了 四、计算题（本题共3小题，共40分） 13. 如图所示，一光滑圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，现通过电热丝给气体加热一段时间，使活塞上升高度为h。若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g。求： （1）气体的压强； （2）这段时间内气体内能的变化量。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）活塞的受力如图所示 根据平衡条件有 解得 （2）气体对外做功大小为 由热力学第一定律可知增加的内能为 14. 某公司利用“眼疾手快”游戏测试机器手能否抓住从支架上随机落下的圆棒，来检验其灵活性。如图所示，已知圆棒长，下端与水平地面距离。圆棒下落过程中始终保持竖直，机器手与右侧第一根圆棒的水平距离，与棒下端的竖直高度。假设机器手去抓取圆棒时的运动始终沿水平方向，且当任何一根圆棒开始下落时，机器手立即从静止开始运动。忽略圆棒水平截面的大小和机器手掌大小影响，机器手与圆棒均在同一竖直平面，不计空气阻力，取。请解答： （1）机器手未启动，圆棒从下落到下端刚触地时的时间为多少； （2）若右侧第一根圆棒开始下落时，机器手立即由静止开始做匀加速直线运动，且恰能触碰到圆棒正中央，则触碰前瞬间机器手的速度为多大； （3）为了抓稳右侧第一根圆棒正中央，需控制机器手抓住棒前速度减为零。若机器手的运动可视为匀变速运动，且加速和减速过程的加速度大小相等，则为了成功实现这一抓取动作，机器手的加速度至少要多大。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 圆棒做自由落体运动，根据 可得圆棒从下落到下端刚触地时的时间为 【小问2详解】 机器手触碰到圆棒时，棒下落的高度为 由 解得 机器手水平方向做匀加速直线运动，则有 解得触碰前瞬间机器手速度为 【小问3详解】 由（2）问可知，机器手从开始运动到抓取点的最大时间为；机器手的加速和减速的加速度和速度变化量大小均相同，由对称性可知加速和减速的时间、最大位移相等。加速和减速的最大时间为 加速和减速的最大位移为 由 解得机器手的加速度至少为 15. 2023年4月12日21时，在中国合肥运行的“东方超环”成功实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。如图1所示是磁约束核聚变实验装置。图2为其模拟的磁场分布图，半径为R的足够长圆柱形区域内分布水平向右的匀强磁场I，磁感应强度大小为B，圆柱形磁场区域外侧分布有方向与磁场Ⅰ垂直的环形磁场Ⅱ，其磁感应强度大小也为B，且处处相等；图3和图4分别为其模拟的横截面与纵截面磁场分布图。从图3看，某时刻速度的氘原子核（已知氘原子核质量为m，电荷量为q）从水平磁场Ⅰ最低点竖直向下射入磁场Ⅱ。不计粒子的重力和空气阻力，不考虑相对论效应。 （1）要使氘核不射出磁场Ⅱ边界，求磁场Ⅱ的最小厚度L； （2）求氘核从出发时到第三次从磁场Ⅱ返回磁场Ⅰ边界的过程中，该氘核运动的平均速度大小； （3）磁场Ⅱ实际上是不均匀的，设磁场沿径向可看成间距为d（d很小且未知）的许多条形匀强磁场紧密排布，且自内向外的磁感应强度大小为、、、…、（k为已知常数），仍要保证氘核不射出磁场Ⅱ边界，求磁场Ⅱ的最小厚度。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）氘核不飞出磁场Ⅱ的条件是轨迹与下边界相切，即有 根据牛顿第二定律有 解得 （2）粒子在磁场Ⅰ和Ⅱ中运动的周期都是 作出粒子运动的轨迹，如图所示 则粒子在磁场Ⅱ中运动的时间是 粒子在磁场Ⅰ中运动的时间是 所以整个过程的时间是 该过程氘核在竖直平面内位移大小为2R，沿磁场Ⅰ区方向发生的位移为三个直径6R，所以整个过程的位移大小为 该过程氘核运动的平均速度大小为 （3）在图4中下方的磁场Ⅱ中建立直角坐标系，如图所示 氘核竖直向下进入第一层，由动量定理有 即有 氘核竖直向下进入第二层，同理可得 氘核竖直向下进入第三层，同理可得 … 氘核竖直向下进入第n层，同理可得 将以上n个式子相加，可得 由题意知，当时，即没有y方向的速度分量时，氘核离磁场Ⅱ内边界最远，则有 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 雅礼中学2024-2025学年度高二第二学期期末考试 物理 本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页。时量75分钟。满分100分。 一、单项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分，每小题只有一个正确选项） 1. 关于物理思想方法下列叙述正确是（　　） A. 平均速度和瞬时速度都用到极限的思想 B. 加速度和都是采用的比值定义法 C. 质点和自由落体运动都是理想化模型 D. 合力与分力、重力的作用点在重心，都是假设的思想 2. 如图所示，一条直线上分布着等间距的、、、、、点，一质点从间的点（未画出）以初速度沿直线做匀减速运动，运动到点时速度恰好为零。若此质点从点以的初速度出发，以相同加速度沿直线做匀减速运动，质点速度减为零的位置在（　　） A. 之间的某点 B. 之间的某点 C. 之间的某点 D. 之间的某点 3. 一个质点沿x轴做直线运动，t=0时刻.物体通过坐标原点，其-t 图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 质点运动初速度为4 m/s B. 质点运动的加速度为-2 m/s2 C. 质点在2s末的速度为0 D. 4 s末质点回到坐标原点 4. 在垂直纸面向里的磁场中，有一原子核发生衰变成新的原子核，下列说法正确的是（　　） A. 原子核衰变的周期，与压强有关，压强越大，衰变周期变大 B. 若原子核的衰变是α衰变，则半径较大的是α粒子 C. 原子核衰变方程可以是 D. 原子核衰变时会发生质量亏损，反应前的质量不等于等于反应后的，需要吸收能量 5. 如图所示，轻质滑轮固定在水平天花板上，动滑轮挂在轻绳上，整个系统处于静止状态，轻绳与水平方向的夹角θ，不计摩擦。现将绳的一端由Q点缓慢地向左移到P点，则（　　） A. θ角不变，物体上升 B. θ角不变，物体下降 C. θ角变小，物体上升 D. θ角变小，物体下降 6. 图（a）为答题卡扫描仪，其内部结构如图（b）所示。扫描仪内部有一个摩擦滚轮放置在水平答题卡上方。正常工作时滚轮对顶部答题卡的正压力为F，摩擦滚轮顺时针转动，摩擦力只带动与之接触的顶部答题卡进入扫描仪内部进行逐张扫描，直至所有答题卡扫描完毕。已知每张答题卡的质量均为m，摩擦滚轮与答题卡间的动摩擦因数恒为，各答题卡间的动摩擦因数范围为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。要使该扫描仪能一直正常工作，正压力F的最大取值范围为（ ） A. B. C. D. 二、多项选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分，每小题有多个选项符合要求，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错的得0分） 7. 下列有关电与磁的四幅情景图像，说法正确的是（　　） A. 对甲：当线圈绕OO′轴匀速转动时，会产生感应电流 B. 对乙：当导线中通有从左向右的电流时，小磁针的N极向里偏转 C. 对丙：变化的电场和变化的磁场互相激发交替产生，形成电磁波 D. 对丁：电磁波谱中，红外线就是红光，紫外线就是紫光，均属于可见光 8. 用图1所示装置研究光电效应现象，使用同一光电管在不同光照条件下进行了三次实验，记录微安表的示数I随光电管电压U的变化情况，得到甲、乙、丙三条曲线，如图2所示。下列说法正确的是（　　） A. 甲光的强度大于丙光的强度 B. 甲光的频率大于乙光的频率 C. 甲光在单位时间内产生的光电子数最多 D. 甲光产生的光电子最大初动能最大 9. 如图所示，在水平地面上的箱子内，用细线将质量均为m的两个球a、b分别系于箱子的上、下两底的内侧，轻质弹簧两端分别与球相连接，系统处于静止状态时，弹簧处于拉伸状态，下端细线对箱底的拉力为F，箱子的质量为M，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（ ） A. 系统处于静止状态时地面受到的压力大小为 B. 系统处于静止状态时地面受到压力大小为 C. 剪断连接球b与箱底的细线瞬间，地面受到的压力大小为 D. 剪断连接球b与箱底的细线瞬间，地面受到的压力大小为 10. 为了实现月球航天探测器在月球表面安全着陆，其底部安装了一个电磁缓冲装置，如图所示。该装置主要部件有两部分：①由高强度绝缘材料制成的缓冲滑块，其内部边缘绕有闭合的矩形单匝线圈；②探测器主体，包括绝缘光滑缓冲轨道、，缓冲轨道内存在磁感应强度大小为、方向垂直于整个缓冲轨道平面向里的稳定匀强磁场。已知线圈的总电阻为，边的长度为，探测器主体的质量为。当探测器以速度接触月球表面时，缓冲滑块的速度立刻减为零，而探测器主体下落高度为时才停止，月球表面的重力加速度为，探测器主体下落的整个过程均未与缓冲滑块接触。关于整个过程，下列说法正确的是（　　） A. 线圈中产生的感应电流的方向为逆时针方向 B. 穿过线圈的磁通量的变化量为 C. 探测器主体克服安培力做的功为 D. 探测器主体所受重力的冲量大小为 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分） 11. 关于“研究共点力的合成规律”的实验，请回答下列问题： （1）在实验中我们采用的研究方法是_____（填字母）。 A. 等效替代法 B. 理想实验法 C. 理想模型法 D. 控制变量法 （2）某同学做实验时有一个弹簧秤的示数如图乙所示，其读数为_____。 （3）某同学完成实验后得到的图形如图丙所示，在所画的“”与“”中，由一个弹簧测力计拉橡皮筋得到的力是_____。 （4）小李同学用如图丁所示的装置来做实验，三根绳套系在同一个节点处，用弹簧测力计和将重物悬挂起来，实验装置在同一竖直面内。在实验中利用弹簧测力计和测出两个拉力、的大小，、的方向沿细绳方向；接着只用弹簧测力计单独测量合力的大小，不必保证_____（填字母）。 A. 点位置不变 B. 悬挂的重物质量不变 C. 悬挂的重物保持平衡 12. 某实验小组为探究远距离高压输电节能优点，设计了如下实验。所用实验器材为： 学生电源； 可调变压器、； 电阻箱R； 灯泡L（额定电压为）； 交流电流表，交流电压表， 开关、，导线若干。 部分实验步骤如下： （1）模拟低压输电。按图甲连接电路，选择学生电源交流挡，使输出电压为，闭合，调节电阻箱阻值，使示数为，此时（量程为）示数如图乙所示，为________，学生电源的输出功率为________W。 （2）模拟高压输电。保持学生电源输出电压和电阻箱阻值不变，按图丙连接电路后闭合。调节、，使示数为，此时示数为，则低压输电时电阻箱消耗的功率为高压输电时的________倍。 （3）示数为，高压输电时学生电源的输出功率比低压输电时减少了________W。 四、计算题（本题共3小题，共40分） 13. 如图所示，一光滑圆柱形绝热容器竖直放置，通过绝热活塞封闭一定质量的理想气体，活塞的质量为m，横截面积为S，现通过电热丝给气体加热一段时间，使活塞上升高度为h。若这段时间内气体吸收的热量为Q，已知大气压强为p0，重力加速度为g。求： （1）气体的压强； （2）这段时间内气体内能的变化量。 14. 某公司利用“眼疾手快”游戏测试机器手能否抓住从支架上随机落下的圆棒，来检验其灵活性。如图所示，已知圆棒长，下端与水平地面距离。圆棒下落过程中始终保持竖直，机器手与右侧第一根圆棒的水平距离，与棒下端的竖直高度。假设机器手去抓取圆棒时的运动始终沿水平方向，且当任何一根圆棒开始下落时，机器手立即从静止开始运动。忽略圆棒水平截面的大小和机器手掌大小影响，机器手与圆棒均在同一竖直平面，不计空气阻力，取。请解答： （1）机器手未启动，圆棒从下落到下端刚触地时的时间为多少； （2）若右侧第一根圆棒开始下落时，机器手立即由静止开始做匀加速直线运动，且恰能触碰到圆棒正中央，则触碰前瞬间机器手的速度为多大； （3）为了抓稳右侧第一根圆棒正中央，需控制机器手抓住棒前速度减为零。若机器手的运动可视为匀变速运动，且加速和减速过程的加速度大小相等，则为了成功实现这一抓取动作，机器手的加速度至少要多大。 15. 2023年4月12日21时，在中国合肥运行的“东方超环”成功实现403秒稳态长脉冲高约束模式等离子体运行，创造了新的世界纪录。如图1所示是磁约束核聚变实验装置。图2为其模拟的磁场分布图，半径为R的足够长圆柱形区域内分布水平向右的匀强磁场I，磁感应强度大小为B，圆柱形磁场区域外侧分布有方向与磁场Ⅰ垂直的环形磁场Ⅱ，其磁感应强度大小也为B，且处处相等；图3和图4分别为其模拟的横截面与纵截面磁场分布图。从图3看，某时刻速度的氘原子核（已知氘原子核质量为m，电荷量为q）从水平磁场Ⅰ最低点竖直向下射入磁场Ⅱ。不计粒子的重力和空气阻力，不考虑相对论效应。 （1）要使氘核不射出磁场Ⅱ边界，求磁场Ⅱ的最小厚度L； （2）求氘核从出发时到第三次从磁场Ⅱ返回磁场Ⅰ边界过程中，该氘核运动的平均速度大小； （3）磁场Ⅱ实际上是不均匀的，设磁场沿径向可看成间距为d（d很小且未知）的许多条形匀强磁场紧密排布，且自内向外的磁感应强度大小为、、、…、（k为已知常数），仍要保证氘核不射出磁场Ⅱ边界，求磁场Ⅱ的最小厚度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $