精品解析：重庆市第一中学2025-2026学年高二上学期期末考试物理试卷

重庆一中高2027届高二上期期末考试 物理试题卷 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号码填写在答题卡上。 2．作答时，务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。 3．考试结束后，将答题卡交回。 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，只有一项符合题目要求，选对得3分，选错得0分。 1. 如图，示波管内存在垂直纸面向外的匀强磁场，则电子束进入示波管后（ ） A. 向纸里偏转 B. 向纸外偏转 C. 向下偏转 D. 向上偏转 2. 某同学制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上放置一盛有冷水的铁质水杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（　　） A. 简易电磁炉工作时，在水杯底部有涡流产生 B. 使用陶瓷器皿，不影响简易电磁炉加热效果 C. 仅增大交流电的频率，简易电磁炉的功率减小 D. 若在输入端接恒定电流，简易电磁炉仍能正常工作 3. 如图所示，边长为l的正方形导体框匀速地从磁场左边穿过磁场运动到磁场右边，磁场的宽度为d，线框的速度为v。若l＜d，则线框中存在感应电流的时间为（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，速度选择器的两板间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场，甲、乙两个带电粒子先后以一定的速度从速度选择器左侧射入，恰好都能沿直线飞出速度选择器，不考虑两粒子间的相互作用，不计粒子受到的重力和空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两粒子一定都带正电 B. 甲、乙两粒子一定都带负电 C. 甲、乙两粒子的速度大小可能不同 D. 甲、乙两粒子的速度大小一定相同 5. 如图所示，一定质量的导体棒ab横放在U形金属框架上。框架固定放在绝缘水平面上，框架粗糙，电阻不计且足够长，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。t=0时刻，垂直于ab导体棒施加水平恒力F，使ab从静止开始加速，作用一段时间后，撤掉外力F。下列导体棒ab速度随时间变化图像中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 如图所示，这是一个半径为的圆柱形绝缘容器的截面，容器内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，截面的处开有一个可容纳微小带电粒子进入的小孔，一个不计重力的带电粒子平行截面从孔以正对圆心的速度进入容器，粒子质量为，电荷量为，粒子与容器壁碰撞前后速度大小不变方向相反，电荷量不改变，碰撞时间忽略不计。以下的取值能使粒子从小孔射入后最快从小孔射出容器的是（　　） A. B. C. D. 7. 利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。如图甲，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。某同学在测量地磁场时，以轴为转轴，水平匀速转动手机，坐标系随手机同步转动，测量结果如图乙所示，其中方向的磁感应强度分别为和，则从上往下看（　　） A. 手机顺时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 B. 手机顺时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 C. 手机逆时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 D. 手机逆时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 8. 长为、宽为的长方形导线框abcd置于磁感应强度大小为的匀强磁场中，点为边的中点，点为边的中点，将长方形导线框沿折成“”形导线框如图所示，使面垂直于面，面垂直于磁场方向，让导线框绕轴以角速度顺时针匀速转动，产生电动势的峰值为，从图示位置转动过程中的平均电动势为。则下列关系式中正确的是（　　） A. B. C. D. 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. LC振荡电路，能减小其电磁振荡周期的措施是（　　） A. 线圈中插入铁芯 B. 减少线圈匝数 C. 电容器极板间插入电介质 D. 增大电容器极板间距 10. 分子间作用力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的坐标为r0，若两分子相距无穷远时分子势能为零，则相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 在r<r0时，分子间作用力表现为引力 B. 在r<r0时，分子间作用力表现为斥力 C. 在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小 D. 在r>r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能增大 11. 如题图所示，理想变压器原线圈连接输出电压有效值恒定的交变电源，定值电阻R1=R2=R3=R。开关S闭合且电路稳定后，与闭合前相比（　　） A. R1的电功率增大 B. R1的电功率减小 C. R2的电功率增大 D. R2的电功率减小 12. 如图所示，位于竖直平面内的平面直角坐标系xOy的第一象限内有一抛物线，如图中虚线所示，其方程为y=0.5x2，虚线上方（包含虚线）存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E=1N/C，第三象限内（含坐标轴）存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T。在抛物线的下方0≤y≤0.5m的区域有大量质量m=6.0×10-6kg、电荷量q=+6.0×10-6C的粒子以相同的初速度v0平行于x轴射入电场，最后均经过O点进入磁场，不计粒子的重力，不考虑电场的边界效应，则下列判断正确的是（　　） A. v0=1m/s B. 粒子在磁场中运动的最短时间为 C. 所有的粒子出磁场的位置在y轴上的坐标都为-1m D. 在第三象限内有粒子扫过的面积为 三、实验题：本题共2个小题，每空2分，共16分。第13题6分，第14题10分。 13. 艾依钟同学在实验室做电学实验时，设计了如图甲所示的电路。已知电源的电动势约为12V，开关闭合后灯泡不发光，于是该同学拿来一只多用电表进行电路故障的分析，其操作如下： （1）将多用电表的选择开关指到直流50V的挡位，红、黑表笔分别插入相应的插孔； （2）将___________（选填“红”或“黑”）表笔接在电路中的d点，另一表笔接在电路中的a点，开关闭合与断开的状态下，多用电表的指针均发生偏转，且指针指示的位置如图乙所示，其读数为___________V，表明电源没有问题； （3）将两表笔分别正确接在电路中的c、d两点，开关断开时，多用电表的指针不偏转；开关闭合时，多用电表的指针指示的位置仍为图乙所示，则表明电学元件___________（选填“S”、“R”或“L”）断路。 14. 某科技小组想通过实验探究热敏电阻（视为纯电阻）的温度特性。如图甲所示，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。 （1）实验前，开关S1、S2先断开，将滑动变阻器R1的滑片移到___________（选填“a”或“b”）端；实验时，记录温控室的温度t0，将S2打到1，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为I0；然后保持滑动变阻器的滑片P位置不变，再将S2打到2，调节电阻箱R2，使电流表的示数为___________，记录此时电阻箱的示数R，即为热敏电阻的阻值； （2）上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值； （3）多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值R，作出R-t图像，如图乙所示； （4）现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值t，且满足关系式，其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流。已知I=40mA，t0=25℃，，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在___________℃；（结果保留两位有效数字） （5）将热敏电阻与一个电动势不变，内阻为2kΩ的电源串联。发现热敏电阻温度稳定在72.5℃时与稳定在另一不同的温度___________℃时，该热敏电阻功率相同。（结果保留两位有效数字） 四、计算题：本题共4小题，共44分。第15题6分，第16题8分，第17题12分，第18题18分。 15. 如图所示为交流发电机示意图，匝数n=200匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场的OOʹ轴以角速度匀速转动，线圈与定值电阻R=15Ω连成闭合回路。电流表、电压表均为理想电表，求： （1）开关S闭合后，电压表和电流表示数； （2）电阻R上消耗的电功率。 16. 如图所示，电阻不计的U形金属框架倾斜固定，框架与水平面夹角θ=37°，间距l=0.5m，金属棒ab静止在框架上，其质量m=1kg，阻值R=0.1Ω，金属棒ab与框顶端距离d=0.2m，该装置处于垂直框架向下的磁场中，磁感应强度大小随时间变化的规律为，金属棒与框架之间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦等于滑动摩擦，重力加速度g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求： （1）金属棒静止时金属棒中的感应电流的大小； （2）t=0时，金属棒所受摩擦力的大小和方向； （3）经多长时间金属棒开始滑动。 17. 如图所示，水平面内有两根电阻不计、间距为L=0.5m足够长的光滑平行导轨，一质量为m=0.2kg、电阻不计的导体棒ab置于导轨上，绝缘轻绳一端连接导体棒，另一端绕过定滑轮与一质量为M=0.2kg的物块连接，系统可通过单刀双掷开关选择接入电阻回路或电容器回路。电容器的电容C=0.6F，定值电阻R=2Ω。空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T。物块在外力作用下静止，轻绳恰好伸直。开关S接2，撤去外力使物块从静止开始下落并牵引导体棒向左运动，当导体棒速度为v0=6m/s时，将开关S接1，之后当导体棒减速至v1=5m/s时，电阻R产生的总的焦耳热Q=8.2J，导体棒始终与导轨接触良好并保持垂直，忽略绳与定滑轮间的摩擦。重力加速度g取10m/s2。求： （1）开关S接1后瞬间导体棒所受安培力的大小； （2）导体棒从v0减至v1的过程中物块下落的高度和流过电阻R的电荷量； （3）导体棒从静止加速至v0的时间。 18. 某科研小组设计了控制带电粒子在电磁场中运动的实验装置，其结构简图如图甲所示，三维坐标系-xyz中存在从左到右的三个区域，I区与II区在平面内。I区是半径为、圆心为的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向沿方向；II区是宽度为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向沿-方向，II区左边界与圆形磁场相切于点，II区右边界紧靠轴。平面右侧为III区，存在沿方向的电场（图中未画出）和磁场，电场的电场强度随时间变化的关系如图乙所示（沿方向电场强度为正）：磁场沿方向，区域的匀强磁场的磁感应强度大小为区域的匀强磁场的磁感应强度大小为。在（未知）处有一平行于平面的荧光屏。区圆形磁场边界上有一个点，点与点沿方向的距离为。一个质量为、电荷量为的粒子从点以速度沿-方向射入区磁场，再经某点进入区磁场，然后进入III区（此时为时刻）。已知，不计粒子重力，不考虑电场变化产生的影响。求： （1）带电粒子进入II区时的位置和速度方向； （2）若，带电粒子进入区到打到荧光屏上的时间及位置坐标（结果用和表示）； （3）若带电粒子进入区后，第次穿过平面时恰好打到荧光屏上，求的可能值（结果用和表示）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 重庆一中高2027届高二上期期末考试 物理试题卷 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号码填写在答题卡上。 2．作答时，务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。 3．考试结束后，将答题卡交回。 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，只有一项符合题目要求，选对得3分，选错得0分。 1. 如图，示波管内存在垂直纸面向外的匀强磁场，则电子束进入示波管后（ ） A. 向纸里偏转 B. 向纸外偏转 C. 向下偏转 D. 向上偏转 【答案】D 【解析】 【详解】由左手定则可知，电子束受到的洛伦兹力竖直向上，则电子束向上偏转。 故选D。 2. 某同学制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图所示。在线圈上放置一盛有冷水的铁质水杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。下列说法正确的是（　　） A. 简易电磁炉工作时，在水杯底部有涡流产生 B. 使用陶瓷器皿，不影响简易电磁炉加热效果 C. 仅增大交流电的频率，简易电磁炉的功率减小 D. 若在输入端接恒定电流，简易电磁炉仍能正常工作 【答案】A 【解析】 【详解】AB．交流电源产生变化的磁场，通过铁质水杯底部的磁通量发生变化而产生涡流，利用涡流来加热食物或者水；如果将金属杯换作陶瓷器皿，将不能再产生涡流，即简易电磁炉不能正常工作，故A正确，B错误； C．仅增大交流电的频率，根据法拉第电磁感应定律可知，涡流增大，简易电磁炉的功率增大，故C错误； D．若在输入端接恒定电流，无法产生感应电流，电磁炉不能正常工作，故D错误。 故选A。 3. 如图所示，边长为l的正方形导体框匀速地从磁场左边穿过磁场运动到磁场右边，磁场的宽度为d，线框的速度为v。若l＜d，则线框中存在感应电流的时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】导线框进入磁场与出磁场时有感应电流，完全在磁场中时，导线框不产生感应电流，由感应电流的过程的路程s=2l，则感应电流的时间： 故B正确，ACD错误； 故选B。 4. 如图所示，速度选择器的两板间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场，甲、乙两个带电粒子先后以一定的速度从速度选择器左侧射入，恰好都能沿直线飞出速度选择器，不考虑两粒子间的相互作用，不计粒子受到的重力和空气阻力，下列说法正确的是（　　） A. 甲、乙两粒子一定都带正电 B. 甲、乙两粒子一定都带负电 C. 甲、乙两粒子的速度大小可能不同 D. 甲、乙两粒子的速度大小一定相同 【答案】D 【解析】 【详解】甲、乙两粒子恰好都能沿直线飞出速度选择器，可知洛伦兹力和电场力等大反向，即 可得 可知甲、乙两粒子的速度大小一定相同，但无法确定甲、乙两粒子的电性。 故选D。 5. 如图所示，一定质量的导体棒ab横放在U形金属框架上。框架固定放在绝缘水平面上，框架粗糙，电阻不计且足够长，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中。t=0时刻，垂直于ab导体棒施加水平恒力F，使ab从静止开始加速，作用一段时间后，撤掉外力F。下列导体棒ab速度随时间变化图像中可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】当开始时用恒力F拉导体棒时，由牛顿第二定律 则随着速度的增加，导体棒的加速度减小，即开始时导体棒做加速度减小的加速运动；撤去力F后，导体棒受安培力作用速度减小，则其加速度 则随着速度的减小，加速度逐渐减小，因v-t图像的斜率等于加速度，可知图像C可能正确。 故选C。 6. 如图所示，这是一个半径为的圆柱形绝缘容器的截面，容器内部存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为，截面的处开有一个可容纳微小带电粒子进入的小孔，一个不计重力的带电粒子平行截面从孔以正对圆心的速度进入容器，粒子质量为，电荷量为，粒子与容器壁碰撞前后速度大小不变方向相反，电荷量不改变，碰撞时间忽略不计。以下的取值能使粒子从小孔射入后最快从小孔射出容器的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，则有， 解得 粒子在磁场中运动时间 粒子与容器壁碰撞前后速度大小不变方向相反，令粒子与容器壁碰撞的次数为n，粒子从小孔射入到从小孔射出容器运动轨迹对应的圆心角（n=2，3，4…） 可知，当粒子与容器壁碰撞时射出时间最短，假设粒子带正电，作出粒子运动轨迹如图所示 解得此时前后两次碰撞轨迹对应的圆心角 根据几何关系有 解得 根据洛伦兹力提供向心力有 解得 故选C。 7. 利用智能手机中的磁传感器可以测量磁感应强度。如图甲，在手机上建立直角坐标系，手机显示屏所在平面为面。某同学在测量地磁场时，以轴为转轴，水平匀速转动手机，坐标系随手机同步转动，测量结果如图乙所示，其中方向的磁感应强度分别为和，则从上往下看（　　） A. 手机顺时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 B. 手机顺时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 C. 手机逆时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 D. 手机逆时针旋转，测量处的磁感应强度大小约为 【答案】B 【解析】 【详解】由图乙可知，垂直手机平面的磁感应强度大小为 手机平面内的磁感应强度大小为， 则测量处的磁感应强度大小约为 由图乙可知，开始计时时，手机平面的磁场强度方向沿轴正方向，转过后磁场沿轴负方向，所以手机顺时针旋转。 故选B。 8. 长为、宽为的长方形导线框abcd置于磁感应强度大小为的匀强磁场中，点为边的中点，点为边的中点，将长方形导线框沿折成“”形导线框如图所示，使面垂直于面，面垂直于磁场方向，让导线框绕轴以角速度顺时针匀速转动，产生电动势的峰值为，从图示位置转动过程中的平均电动势为。则下列关系式中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】AB．设时刻的磁通量为 将和代入可得从图示位置转动过程中的磁通量变化量为，根据法拉第电磁感应定律可知，故AB错误； CD．根据法拉第电磁感应定律对磁通量求导可知，回路的电动势为 即 所以“”形导线框中感应电动势的峰值为，故C正确，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. LC振荡电路，能减小其电磁振荡周期的措施是（　　） A. 线圈中插入铁芯 B. 减少线圈匝数 C. 电容器极板间插入电介质 D. 增大电容器极板间距 【答案】BD 【解析】 【详解】A．电磁振荡的周期为 线圈中插入铁芯，自感系数L变大，则周期T变大，故A错误； B．减少线圈匝数，自感系数L变小，则周期T变小，故B正确； C．电容器极板间插入电介质，根据电容的决定式可知，电容C变大，则周期变大，故C错误； D．增大电容器极板间距，根据电容的决定式可知，电容C变小，则周期变小，故D正确。 故选BD。 10. 分子间作用力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的坐标为r0，若两分子相距无穷远时分子势能为零，则相距很远的两分子仅在分子力作用下，由静止开始相互靠近的过程中，下列说法正确的是（　　） A. 在r<r0时，分子间作用力表现为引力 B. 在r<r0时，分子间作用力表现为斥力 C. 在r>r0阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小 D. 在r>r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能增大 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．在r<r0时，分子间作用力表现为斥力，r>r0时，分子间作用力表现为引力，故A错误，B正确； CD．在r>r0阶段，分子间作用力表现为引力，F做正功，分子动能增大，势能减小，故C正确，D错误。 故选BC。 11. 如题图所示，理想变压器原线圈连接输出电压有效值恒定的交变电源，定值电阻R1=R2=R3=R。开关S闭合且电路稳定后，与闭合前相比（　　） A. R1的电功率增大 B. R1的电功率减小 C. R2的电功率增大 D. R2的电功率减小 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．设交变电源的输出电压有效值为U0，理想变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2。开关S闭合前，通过原、副线圈的电流分别为I1、I2，则 又因为 联立解得 开关S闭合后，通过原线圈的电流为，同理可得 可知 根据 可知R1的电功率增大，故A正确，B错误； CD．根据 可知（因为） 可得 则R2的电功率 即R2的电功率减小，故C错误，D正确。 故选AD。 12. 如图所示，位于竖直平面内的平面直角坐标系xOy的第一象限内有一抛物线，如图中虚线所示，其方程为y=0.5x2，虚线上方（包含虚线）存在竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E=1N/C，第三象限内（含坐标轴）存在垂直于纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T。在抛物线的下方0≤y≤0.5m的区域有大量质量m=6.0×10-6kg、电荷量q=+6.0×10-6C的粒子以相同的初速度v0平行于x轴射入电场，最后均经过O点进入磁场，不计粒子的重力，不考虑电场的边界效应，则下列判断正确的是（　　） A. v0=1m/s B. 粒子在磁场中运动的最短时间为 C. 所有的粒子出磁场的位置在y轴上的坐标都为-1m D. 在第三象限内有粒子扫过的面积为 【答案】AC 【解析】 【详解】A．设从坐标为（x，y）处射入的粒子，在电场中做类平抛运动，则，， 联立解得，故A正确； B．粒子的运动轨迹，如图所示 粒子从O点进入磁场时，速度大小为 速度方向与x轴负方向的夹角为α，则 粒子在磁场中运动的时间为， 由此可知，当x越大，α越大，粒子在磁场中运动的时间越短，由于0≤y≤0.5m，所以当x=1m时，α=45°，最短时间为，故B错误； C．粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力有 粒子从y轴射出时出射点距离O点的距离为 联立可得 即所有的粒子出磁场的位置在y轴上的坐标都为-1m，故C正确； D．在第三象限内有粒子扫过的区域如图所示 左侧边界为α=0°时粒子的运动轨迹，右侧边界为α=45°时粒子的运动轨迹，此时粒子的轨迹半径为rʹ，且有 所以，故D错误。 故选AC。 三、实验题：本题共2个小题，每空2分，共16分。第13题6分，第14题10分。 13. 艾依钟同学在实验室做电学实验时，设计了如图甲所示的电路。已知电源的电动势约为12V，开关闭合后灯泡不发光，于是该同学拿来一只多用电表进行电路故障的分析，其操作如下： （1）将多用电表的选择开关指到直流50V的挡位，红、黑表笔分别插入相应的插孔； （2）将___________（选填“红”或“黑”）表笔接在电路中的d点，另一表笔接在电路中的a点，开关闭合与断开的状态下，多用电表的指针均发生偏转，且指针指示的位置如图乙所示，其读数为___________V，表明电源没有问题； （3）将两表笔分别正确接在电路中的c、d两点，开关断开时，多用电表的指针不偏转；开关闭合时，多用电表的指针指示的位置仍为图乙所示，则表明电学元件___________（选填“S”、“R”或“L”）断路。 【答案】 ①. 黑 ②. 11.0 ③. L 【解析】 【详解】[1]多用电表测量电压时，红表笔接电源的正极，黑表笔接电源的负极，所以黑表笔接在电路中的d点； [2]由于多用电表测量电压时量程为50V，所以表盘刻度一小格为1V，电压读数为11.0V； [3]d、c间接上多用电表，闭合开关后指针发生偏转，说明开关和定值电阻正常，故灯泡L发生断路。 14. 某科技小组想通过实验探究热敏电阻（视为纯电阻）的温度特性。如图甲所示，R1为滑动变阻器，R2为电阻箱，热敏电阻RT处在虚线所示的温控室中。 （1）实验前，开关S1、S2先断开，将滑动变阻器R1的滑片移到___________（选填“a”或“b”）端；实验时，记录温控室的温度t0，将S2打到1，闭合S1，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数为I0；然后保持滑动变阻器的滑片P位置不变，再将S2打到2，调节电阻箱R2，使电流表的示数为___________，记录此时电阻箱的示数R，即为热敏电阻的阻值； （2）上述实验过程中，若电流表内阻不可忽略，则热敏电阻的测量值___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）真实值； （3）多次改变温控室的温度，重复上述实验过程，测得多组热敏电阻在不同温度下对应的电阻值R，作出R-t图像，如图乙所示； （4）现将此热敏电阻接在电流恒定的电路中，当它产生的热量与向周围环境散热达到平衡时，热敏电阻的温度稳定在某一值t，且满足关系式，其中k是散热系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，I为电流。已知I=40mA，t0=25℃，，结合乙图可知该热敏电阻的温度稳定在___________℃；（结果保留两位有效数字） （5）将热敏电阻与一个电动势不变，内阻为2kΩ的电源串联。发现热敏电阻温度稳定在72.5℃时与稳定在另一不同的温度___________℃时，该热敏电阻功率相同。（结果保留两位有效数字） 【答案】 ①. b ②. I0 ③. 等于 ④. 50 ⑤. 39 【解析】 【详解】[1]闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，即b端； [2]根据等效替代法可知，保持滑动变阻器的滑片P位置不变，再将S2打到2，调节电阻箱R2，使电流表的示数为I0，记录此时电阻箱的示数R，即为热敏电阻的阻值； [3]电流表内阻即使不可忽略，只要保证开关打到1或2时电流表的读数一致，则热敏电阻的测量值等于真实值； [4]由题意可知，电阻的散热功率表示为 可得 在图像中做出如图所示的图线 由此可知，该热敏电阻的温度稳定在50℃； [5]由图可知，当热敏电阻温度稳定在72.5℃时，其阻值为1.0kΩ，此时热敏电阻的功率为 与另一不同的温度时该热敏电阻功率相同，即 联立可得 所以 由图可知，当热敏电阻的阻值为4.0kΩ时，温度约为39℃。 四、计算题：本题共4小题，共44分。第15题6分，第16题8分，第17题12分，第18题18分。 15. 如图所示为交流发电机示意图，匝数n=200匝的矩形线圈，边长分别为10cm和20cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场的OOʹ轴以角速度匀速转动，线圈与定值电阻R=15Ω连成闭合回路。电流表、电压表均为理想电表，求： （1）开关S闭合后，电压表和电流表示数； （2）电阻R上消耗的电功率。 【答案】（1）75V，5A （2）375W 【解析】 【小问1详解】 感应电动势的最大值为 有效值为 S闭合后，电流表示数为 电压表的读数为路端电压 【小问2详解】 S闭合后，电阻R上所消耗的电功率 16. 如图所示，电阻不计的U形金属框架倾斜固定，框架与水平面夹角θ=37°，间距l=0.5m，金属棒ab静止在框架上，其质量m=1kg，阻值R=0.1Ω，金属棒ab与框顶端距离d=0.2m，该装置处于垂直框架向下的磁场中，磁感应强度大小随时间变化的规律为，金属棒与框架之间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦等于滑动摩擦，重力加速度g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）求： （1）金属棒静止时金属棒中的感应电流的大小； （2）t=0时，金属棒所受摩擦力的大小和方向； （3）经多长时间金属棒开始滑动。 【答案】（1）2A （2）2N，方向沿框架平面向上 （3）3s 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律可得 所以感应电流的大小为 【小问2详解】 根据楞次定律可知，ab棒中的电流由a流向b，根据左手定则可知，ab棒所受安培力方向沿框架平面向上，大小为 由于 所以金属棒所受摩擦力的方向沿框架平面向上，根据平衡条件可得 解得 【小问3详解】 磁感应强度不断增大，则金属棒所受安培力不断增大，当金属棒所受摩擦力达到最大静摩擦力时，且方向沿框架平面向下，金属棒将开始向上运动，则 代入数据解得 17. 如图所示，水平面内有两根电阻不计、间距为L=0.5m足够长的光滑平行导轨，一质量为m=0.2kg、电阻不计的导体棒ab置于导轨上，绝缘轻绳一端连接导体棒，另一端绕过定滑轮与一质量为M=0.2kg的物块连接，系统可通过单刀双掷开关选择接入电阻回路或电容器回路。电容器的电容C=0.6F，定值电阻R=2Ω。空间中存在竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B=2T。物块在外力作用下静止，轻绳恰好伸直。开关S接2，撤去外力使物块从静止开始下落并牵引导体棒向左运动，当导体棒速度为v0=6m/s时，将开关S接1，之后当导体棒减速至v1=5m/s时，电阻R产生的总的焦耳热Q=8.2J，导体棒始终与导轨接触良好并保持垂直，忽略绳与定滑轮间的摩擦。重力加速度g取10m/s2。求： （1）开关S接1后瞬间导体棒所受安培力的大小； （2）导体棒从v0减至v1的过程中物块下落的高度和流过电阻R的电荷量； （3）导体棒从静止加速至v0的时间。 【答案】（1）3N （2）3m，1.5C （3）3s 【解析】 【小问1详解】 开关S接1后瞬间导体棒所受安培力的大小为， 所以 【小问2详解】 导体棒从v0减至v1的过程中，根据能量守恒定律可得 代入数据解得 流过电阻R的电荷量为，，， 联立解得 【小问3详解】 对导体棒和物块组成的系统，根据牛顿第二定律可得， 联立解得 根据速度时间关系可得 所以 18. 某科研小组设计了控制带电粒子在电磁场中运动的实验装置，其结构简图如图甲所示，三维坐标系-xyz中存在从左到右的三个区域，I区与II区在平面内。I区是半径为、圆心为的圆形匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向沿方向；II区是宽度为的匀强磁场区域，磁感应强度大小为，方向沿-方向，II区左边界与圆形磁场相切于点，II区右边界紧靠轴。平面右侧为III区，存在沿方向的电场（图中未画出）和磁场，电场的电场强度随时间变化的关系如图乙所示（沿方向电场强度为正）：磁场沿方向，区域的匀强磁场的磁感应强度大小为区域的匀强磁场的磁感应强度大小为。在（未知）处有一平行于平面的荧光屏。区圆形磁场边界上有一个点，点与点沿方向的距离为。一个质量为、电荷量为的粒子从点以速度沿-方向射入区磁场，再经某点进入区磁场，然后进入III区（此时为时刻）。已知，不计粒子重力，不考虑电场变化产生的影响。求： （1）带电粒子进入II区时的位置和速度方向； （2）若，带电粒子进入区到打到荧光屏上的时间及位置坐标（结果用和表示）； （3）若带电粒子进入区后，第次穿过平面时恰好打到荧光屏上，求的可能值（结果用和表示）。 【答案】（1）见解析 （2） （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 带电粒子进入I区磁场，根据洛伦兹力提供向心力 解得 画出带电粒子的运动轨迹，如下图所示 轨迹恰好经过点，确定轨迹圆圆心，连接、、、，得到菱形，利用几何知识可知带电粒子会经过点，且速度方向与轴正方向夹角为 【小问2详解】 粒子在区中运动时，由 解得 由几何知识可得粒子恰好从进入区，此时速度方向与轴正方向也夹，由运动的分解可知，可以将粒子的运动分解成沿轴的变速直线和平行于平面的圆周运动。将点的速度分解成沿轴和轴的速度，分别为， 若在方向上假设粒子一直做匀加速直线，则有 解得 所以假设成立。粒子在区中运动时，在区域，满足 解得 可知 所以粒子做圆周运动转过的角度为，在平面内运动的投影如图所示 则 所以坐标为 【小问3详解】 粒子在区中运动时，在区域， 解得 粒子在方向上做变速直线运动，其图像为 由图像可知，粒子在连续时间内的位移为等差数列，其中 公差为 若为奇数，粒子在区中运动时间 化简得 若为偶数，粒子在区中运动时间 化简得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $