精品解析：福建厦门市集美中学2025-2026学年第二学期高二年级期中质量检测物理试题A卷

集美中学2025-2026学年第二学期高二年级期中质量检测 物理试题A卷 （考试时间∶75分钟；满分∶100分） 一、单选题（每题4分，共16分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 电磁波谱按波长从长到短排序为射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 B. 变化的电场能够产生恒定的磁场，变化的磁场能够产生恒定的电场 C. 传感器只能是通过感知电压的变化将电学量转换成非电学量来传递信号 D. 电饭锅可以通过温度传感器实现温度的自动控制 2. 如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场，击中光屏同一位置的粒子一定是相同的粒子 B. 乙图中磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越大 C. 丙图中只要回旋加速器D形盒足够大，粒子就能获得无限大的速度 D. 丁图中，无论是电子还是质子从左向右水平射入速度选择器中均可能做匀速直线运动 3. 如图甲所示，100匝的线圈与的定值电阻构成闭合回路，线圈面积为、电阻为，线圈放置在垂直于线圈平面的匀强磁场内，以垂直线圈向里为磁场的正方向。不计导线电阻，当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（ ） A. 0∼1s内线圈有收缩的趋势 B. 1s时电流方向改变 C. 1∼2s内a、b两点间的电势差 D. 2s时穿过线圈的磁通量大小为0.04Wb 4. 如图所示，在xOy平面的的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，速率相等的大量质子从原点O朝各个方向均匀发射到第一象限内，发现从磁场上边界射出的质子数占总数的，不计质子间相互作用及重力，则质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为（　　） A. B. C. D. 二、多选题（每题6分，共24分） 5. 在如图所示电路中，L为自感系数较大的线圈，直流电阻不计，灯泡A1和A2是两个相同的灯泡，R为定值电阻，下列说法正确的是（　　） A. 开关闭合瞬间，灯泡A1和A2都立即变亮 B. 开关闭合稳定后，灯泡A1和A2一样亮 C. 开关由闭合再突然断开，A1逐渐熄灭，A2闪亮一下再熄灭 D. 开关由闭合再突然断开，线圈L的左端电势低于右端 6. 在如图所示的电路中，将开关S与b端连接，稳定后改为与a端连接，这样在线圈和电容构成的回路中将产生电磁振荡，若振荡周期为T，以开关与a端接触的瞬间为时刻，则（　　） A. 时，电路中磁场的能量最大 B. 时，振荡回路中电流最大，且从a经线圈流向d C. 时，电容器的电荷量最大 D. 在到时间段内，电容器充电 7. 如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ水平平行放置，处于竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场中，导轨间距为。导体棒、垂直导轨放置并与导轨接触良好，两导体棒的质量均为，其在导轨间的电阻均为，不计一切摩擦及导轨电阻。现给导体棒一个平行于导轨向右的初速度，运动中导体棒、未相撞。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒做匀减速直线运动，导体棒做匀加速直线运动 B. 导体棒的速度为时，导体棒的加速度大小为 C. 整个运动过程中电路中产生的焦耳热为 D. 整个运动过程穿过导轨横截面的电荷量为 8. 如图甲为风力发电的简易模型，发电机接在理想变压器原线圈上，导线上接入阻值的电阻，原、副线圈匝数之比，副线圈上的滑动变阻器的最大阻值为。在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁体转动，转速与风速成正比。某一风速时，发电机两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示。其余电阻不计，电路中电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A. 风速加倍时，发电机两端电压的瞬时值表达式为 B. 将滑动触头从最下端滑到接近最上端的过程中，R消耗的功率先增大后减小 C. 滑动变阻器的阻值为时，其消耗的功率最大 D. 若维持滑动变阻器消耗功率最大的电路状态，则2s内r产生的焦耳热为375J 三、填空题（每空2分，共12分） 9. 气溶胶传播是指飞沫混合在空气中，形成气溶胶，吸入后导致感染。颗粒直径小于10μm的气溶胶微粒是悬浮在大气中肉眼看不见的微波颗粒，在封闭的环境中气溶胶微粒会做无规则运动，该运动是__________（选填“分子热运动”或“布朗运动”）；微粒尺寸越大，该运动越__________（选填“剧烈”或“不剧烈”）。 10. 法拉第圆盘发电机如图所示。半径为的导体圆盘绕竖直轴以角速度大小为旋转，匀强磁场磁感应强度大小为方向竖直向上，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有阻值为的电阻，其它电阻不计。流过电阻的电流方向为___________（选填“”或“”），大小为___________。 11. 某交变电流电压随时间变化的规律如图所示（初始部分为正弦函数的四分之一周期），将该交变电流加在启辉电压（达到或超过启辉电压后氖管会发光）为200V的氖管上，氖管未被击穿，氖管1秒钟内发光次数为_________次，该交变电流电压的有效值为_________V。 四、实验题（共11分） 12. 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。乙图中线圈上标的数字×100为该接线柱到“0”接线柱间的线圈匝数。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是（　　） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）如图，当左侧线圈“0”“2”间接入6V交流电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是（　　） A. 3V B. 11.2V C. 12.4V （3）第（2）问测得结果电压比不等于匝数比的原因可能是___________。（三个原因） 力传感器是一种将力信号转变为电信号的电子元件。图中的金属丝是一种“应变片”，它将金属片在力作用下的形变转换成电阻的变化。 13. 金属丝电阻大小的变化遵循了（　　） A. 欧姆定律 B. 焦耳定律 C. 楞次定律 D. 电阻定律 14. 有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图所示，主要由三部分构成：受压板、力传感器R和显示重量的仪表G（实质上是电流表）。不计受压板的质量，已知电流表的测量范围为0~3A，内阻不计；电源电动势为12V，内阻为3Ω：电阻随压力变化的函数式为（和的单位分别是N和Ω）。 （1）当在允许的测量范围内减小时，流过电流表的电流将（ ） A.变大 B.不变 C.变小 （2）该秤能测量的最大重量是（ ） A.1900N B.1700N C.1600N D.1500N （3）该秤将电流表的电流刻度转换成重量刻度，则的刻度是______的。（选填“均匀”或者“不均匀”）。 五、解答题 15. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，求： （1）发电机输出的电流I1； （2）输电线上的电流I线； （3）降压变压器的匝数比n3∶n4。 16. 如图所示，水平放置且电阻不计的固定平行轨道，间距，两端连接电动势、内阻的电源及的电阻。一根质量为的金属杆放置于平行导轨上且垂直于两轨道，其在轨道间的电阻为，轨道与金属杆接触良好，绝缘细线通过定滑轮连接金属杆及重物，空间中存在一垂直于水平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。忽略一切摩擦，重力加速度g取，求： （1）当金属杆静止时，流过金属杆的电流； （2）若金属杆能保持静止，重物的质量； （3）若金属杆与轨道间摩擦不能忽略，且动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若金属杆能保持静止，所挂重物的质量范围。 17. 某粒子分析器的工作原理如图所示，粒子源产生质量为m、电荷量为q，初速度为零的正粒子（不计重力），经加速器加速后以速度v0进入速度选择器，并沿直线通过速度选择器后垂直于MN从MN的中点进入磁分析器，然后从出口端PQ（含P、Q两点）间的某点飞出进入足够大的匀强电场偏转区，最终打在与PQ距离为2L的xOy平面上。已知磁分析器的截面是内外半径分别为L和3L的四分之一圆环，其圆心为O′，内部分布有垂直纸面向里的匀强磁场；PQ的中点K与O点的连线垂直于xOy平面；速度选择器中的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，速度选择器和偏转系统中的电场强度大小相同，方向分别为水平向右和垂直纸面向外。求： （1）速度选择器中的电场强度E的大小； （2）要保证粒子能顺利通过磁分析器，磁感应强度B的取值范围； （3）当磁分析器中的磁感应强度大小B=B0时，粒子落在xOy平面上时距O点的距离。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 集美中学2025-2026学年第二学期高二年级期中质量检测 物理试题A卷 （考试时间∶75分钟；满分∶100分） 一、单选题（每题4分，共16分） 1. 下列说法正确的是（　　） A. 电磁波谱按波长从长到短排序为射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波 B. 变化的电场能够产生恒定的磁场，变化的磁场能够产生恒定的电场 C. 传感器只能是通过感知电压的变化将电学量转换成非电学量来传递信号 D. 电饭锅可以通过温度传感器实现温度的自动控制 【答案】D 【解析】 【详解】A．电磁波谱按波长从短到长排序为射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的电场能够产生恒定的磁场，均匀变化的磁场能够产生恒定的电场，故B错误； C．传感器是通过感知非电学量的温度压力、光照等的变化转换成电学量的变化来传递信号，故C错误； D．电饭锅可以通过温度传感器感知温度的变化，将温度这一非电学量转变为电学量来实现温度的自动控制，故D正确。 故选D。 2. 如图所示，带电粒子（不计重力）在以下四种器件中运动，下列说法正确的是（　　） A. 甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场，击中光屏同一位置的粒子一定是相同的粒子 B. 乙图中磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越大 C. 丙图中只要回旋加速器D形盒足够大，粒子就能获得无限大的速度 D. 丁图中，无论是电子还是质子从左向右水平射入速度选择器中均可能做匀速直线运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．甲图中不改变质谱仪各区域的电场、磁场，在加速电场中有 根据洛伦兹力提供向心力 击中光屏同一位置 可知击中光屏同一位置的粒子比荷一定相等，但不一定是相同的粒子，故A错误： B．乙图中，电子的运动由洛伦兹力提供向心力，则有 解得 当电子的速度一定时，磁感应强度越大，电子的运动径迹半径越小，故B错误； C．丙图中只要回旋加速器的D形盒足够大，加速粒子就能获得较大的能量，具有较大的速度，可当能量达到25MeV~30 MeV后就很难再加速了，原因是按照狭义相对论，粒子的质量随速度的增大而增大，而质量的变化会导致其回旋周期的变化，从而破坏了与电场变化周期的同步，因此加速粒子就不能获得无限大的速度，故C错误； D．丁图中带正电的粒子从左侧射入复合场中时，受向下的电场力和向上的洛伦兹力，当两个力平衡时，带电粒子有可能沿直线射出；当带负电的粒子从左侧射入复合场中时，受向下的洛伦兹力和向上的电场力，当两个力平衡时，带电粒子有可能沿直线射出，故D正确。 故选D。 3. 如图甲所示，100匝的线圈与的定值电阻构成闭合回路，线圈面积为、电阻为，线圈放置在垂直于线圈平面的匀强磁场内，以垂直线圈向里为磁场的正方向。不计导线电阻，当磁感应强度B随时间t按图乙变化时，下列说法正确的是（ ） A. 0∼1s内线圈有收缩的趋势 B. 1s时电流方向改变 C. 1∼2s内a、b两点间的电势差 D. 2s时穿过线圈的磁通量大小为0.04Wb 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题知，以垂直线圈向里为磁场的正方向。根据乙图可知，在0∼1s内的磁感应强度垂直线圈向外随时间均匀减小，故穿过线圈的磁通量逐渐减小，根据“增缩减扩”可知，线圈具有扩张的趋势，故A错误； B．根据乙图可知，在0∼1s内的磁感应强度垂直线圈向外随时间均匀减小，故穿过线圈的磁通量逐渐减小，根据楞次定律，可知感应电流方向为逆时针；在1∼2s内的磁感应强度垂直线圈向里随时间均匀增大，故穿过线圈的磁通量逐渐增大，根据楞次定律，可知感应电流方向为逆时针，故1s时电流方向没有发生改变，故B错误； C．在1∼2s内，根据法拉第电磁感应定律有 其中 联立解得 根据电路的结构分析，可知a、b两点间的电势差等于路端电压，则有，故C错误； D．根据乙图可知，在t=2s时磁感应强度为，则此时穿过线圈的磁通量大小为，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，在xOy平面的的区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，速率相等的大量质子从原点O朝各个方向均匀发射到第一象限内，发现从磁场上边界射出的质子数占总数的，不计质子间相互作用及重力，则质子在磁场中做匀速圆周运动的半径为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据洛伦兹力提供向心力可得  可知速率相等的大量质子的运动半径也相等，可知从原点均匀发射到第一象限内，从磁场上边界射出的质子数占总数的，则从磁场上边界射出的电子的发射角度范围有 则根据质子的偏转轨迹和几何关系可得，能从上边界射出的电子的发射角度在 设轨迹半径为 R ，则由几何关系知 代入得 故选C。 二、多选题（每题6分，共24分） 5. 在如图所示电路中，L为自感系数较大的线圈，直流电阻不计，灯泡A1和A2是两个相同的灯泡，R为定值电阻，下列说法正确的是（　　） A. 开关闭合瞬间，灯泡A1和A2都立即变亮 B. 开关闭合稳定后，灯泡A1和A2一样亮 C. 开关由闭合再突然断开，A1逐渐熄灭，A2闪亮一下再熄灭 D. 开关由闭合再突然断开，线圈L的左端电势低于右端 【答案】CD 【解析】 【详解】A．开关闭合瞬间，A1逐渐变亮，A2立即变亮，故A错误； B．闭合稳定后，L电阻不计，A1支路电阻较小，所以A1支路电流更大，A1更亮，故B错误； CD．开关由闭合再突然断开时，A1逐渐熄灭，A2闪亮一下再熄灭，线圈右端电势更高，故CD正确。 故选CD。 6. 在如图所示的电路中，将开关S与b端连接，稳定后改为与a端连接，这样在线圈和电容构成的回路中将产生电磁振荡，若振荡周期为T，以开关与a端接触的瞬间为时刻，则（　　） A. 时，电路中磁场的能量最大 B. 时，振荡回路中电流最大，且从a经线圈流向d C. 时，电容器的电荷量最大 D. 在到时间段内，电容器充电 【答案】BC 【解析】 【详解】开关先与连接，电容器充电，上级板带正电，下级板带负电，开关再与连接开始计时，此时振荡回路中电荷量最大，电流为，如图所示 A．时刻，线圈中的电流为，无法激发磁场，磁场的能量为，A错误； B．时刻，振荡回路中电流最大，电容器从初始时刻放电结束，电流方向为到，B正确； C．时刻，电容器反向充电结束，电荷量达到最大，C正确； D．到时间段内，电容器反向放电，D错误。 故选BC。 7. 如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ水平平行放置，处于竖直向上、磁感应强度为的匀强磁场中，导轨间距为。导体棒、垂直导轨放置并与导轨接触良好，两导体棒的质量均为，其在导轨间的电阻均为，不计一切摩擦及导轨电阻。现给导体棒一个平行于导轨向右的初速度，运动中导体棒、未相撞。下列说法正确的是（　　） A. 导体棒做匀减速直线运动，导体棒做匀加速直线运动 B. 导体棒的速度为时，导体棒的加速度大小为 C. 整个运动过程中电路中产生的焦耳热为 D. 整个运动过程穿过导轨横截面的电荷量为 【答案】CD 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知导体棒、以及两导轨构成的回路中电流方向为逆时针方向，根据左手定则可知刚开始导体棒所受的安培力水平向左，做减速运动。导体棒所受的安培力水平向右，开始向右做加速运动，切割磁感线。两导体棒中感应电流大小相等均为 两导体棒所受安培力方向相反，大小相等，均为 随着导体棒减速，加速可知感应电流逐渐减小，两导体棒所受安培力逐渐减小，根据加速度可知，导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，故A错误； B．两导体棒所受的安培力大小相等方向相反，合外力为0，整体动量守恒，当导体棒的速度为时，根据 解得 代入A选项中的表达式可得导体棒的加速度大小为 故B错误； C．根据分析可知最终两导体棒会共速，则有 解得 根据能量守恒定律可知 解得整个运动过程中电路中产生的焦耳热为 故C正确； D．对导体棒分析，根据动量定理可得 又因为 解得整个运动过程穿过导轨横截面的电荷量为 故D正确。 故选CD。 8. 如图甲为风力发电的简易模型，发电机接在理想变压器原线圈上，导线上接入阻值的电阻，原、副线圈匝数之比，副线圈上的滑动变阻器的最大阻值为。在风力的作用下，风叶带动与其固定在一起的永磁体转动，转速与风速成正比。某一风速时，发电机两端电压随时间变化的关系图像如图乙所示。其余电阻不计，电路中电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A. 风速加倍时，发电机两端电压的瞬时值表达式为 B. 将滑动触头从最下端滑到接近最上端的过程中，R消耗的功率先增大后减小 C. 滑动变阻器的阻值为时，其消耗的功率最大 D. 若维持滑动变阻器消耗功率最大的电路状态，则2s内r产生的焦耳热为375J 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据，风速加倍时，风速加倍时 发电机两端电压的瞬时值表达式为，故A错误； BC．变压器原线圈端等效电阻的最大值为 将r看成电源的内阻，当等效电阻等于等效电源内阻时，等效电源的输出功率最大，电阻R消耗的功率最大，所以滑动变阻器的阻值为时，，等于等效电源的内阻，R消耗的功率最大；将滑动触头从最下端滑到接近最上端的过程中，等效电阻先靠近等效电源内阻后远离等效电源内阻，所以R消耗的功率先增大后减小，BC正确； D．若维持滑动变阻器消耗功率最大的电路状态，则2s内r产生的焦耳热为，故 D错误。 故选BC。 三、填空题（每空2分，共12分） 9. 气溶胶传播是指飞沫混合在空气中，形成气溶胶，吸入后导致感染。颗粒直径小于10μm的气溶胶微粒是悬浮在大气中肉眼看不见的微波颗粒，在封闭的环境中气溶胶微粒会做无规则运动，该运动是__________（选填“分子热运动”或“布朗运动”）；微粒尺寸越大，该运动越__________（选填“剧烈”或“不剧烈”）。 【答案】 ①. 布朗运动 ②. 不剧烈 【解析】 【详解】[1]根据题意可知，气溶胶微粒的运动是布朗运动，并非分子的热运动； [2]气溶胶微粒的尺寸越大，分子沿各个方向对它的撞击越趋于平衡，其运动越不剧烈。 10. 法拉第圆盘发电机如图所示。半径为的导体圆盘绕竖直轴以角速度大小为旋转，匀强磁场磁感应强度大小为方向竖直向上，两电刷分别与圆盘中心轴和边缘接触，电刷间接有阻值为的电阻，其它电阻不计。流过电阻的电流方向为___________（选填“”或“”），大小为___________。 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]根据右手定则可知，流过定值电阻的电流方向为b到a； [2]电动势的大小为E=Bωr2 电流大小为 11. 某交变电流电压随时间变化的规律如图所示（初始部分为正弦函数的四分之一周期），将该交变电流加在启辉电压（达到或超过启辉电压后氖管会发光）为200V的氖管上，氖管未被击穿，氖管1秒钟内发光次数为_________次，该交变电流电压的有效值为_________V。 【答案】 ①. 100 ②. 100 【解析】 【详解】[1]因为在一个周期时间内，电压大于200V的电压出现2次，则氖管1秒钟内发光次数为 次 [2]根据有效值的概念可知 该交变电流电压的有效值为 四、实验题（共11分） 12. 物理实验课上，同学们用可拆变压器探究“变压器原、副线圈电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲、乙所示。乙图中线圈上标的数字×100为该接线柱到“0”接线柱间的线圈匝数。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是（　　） A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）如图，当左侧线圈“0”“2”间接入6V交流电压时，右侧线圈“0”“4”接线柱间输出电压可能是（　　） A. 3V B. 11.2V C. 12.4V （3）第（2）问测得结果电压比不等于匝数比的原因可能是___________。（三个原因） 【答案】（1）D （2）B （3）①原、副线圈上通过电流发热；②铁芯在交变磁场作用下发热；③变压器铁芯漏磁。 【解析】 【小问1详解】 观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，故选D。 【小问2详解】 若是理想变压器，则有变压器线圈两端的电压与匝数成正比的关系，若变压器的原线圈“0”“2”间两个接线柱，副线圈接“0”“4”两个接线柱，可知原副线圈的匝数比为1：2，则副线圈的电压为12V，考虑到可能不是理想变压器，有漏磁等现象，则输出电压可能小于12V，但一定大于原线圈的6V。故选B。 【小问3详解】 第（2）问测得结果电压比不等于匝数比的原因可能是：①原、副线圈上通过电流发热；②铁芯在交变磁场作用下发热；③变压器铁芯漏磁。 力传感器是一种将力信号转变为电信号的电子元件。图中的金属丝是一种“应变片”，它将金属片在力作用下的形变转换成电阻的变化。 13. 金属丝电阻大小的变化遵循了（　　） A. 欧姆定律 B. 焦耳定律 C. 楞次定律 D. 电阻定律 14. 有一种测量物体重量的电子秤，其电路原理图如图所示，主要由三部分构成：受压板、力传感器R和显示重量的仪表G（实质上是电流表）。不计受压板的质量，已知电流表的测量范围为0~3A，内阻不计；电源电动势为12V，内阻为3Ω：电阻随压力变化的函数式为（和的单位分别是N和Ω）。 （1）当在允许的测量范围内减小时，流过电流表的电流将（ ） A.变大 B.不变 C.变小 （2）该秤能测量的最大重量是（ ） A.1900N B.1700N C.1600N D.1500N （3）该秤将电流表的电流刻度转换成重量刻度，则的刻度是______的。（选填“均匀”或者“不均匀”）。 【答案】13. D 14. ①. C ②. A ③. 不均匀 【解析】 【13题详解】 由图可知，金属丝电阻大小的变化是通过改变长度等来改变电阻的大小的，则金属丝电阻大小的变化遵循了电阻定律。 故选D。 【14题详解】 （1）[1]由电阻R随压力F变化的函数式 可知当压力F减小时，电阻R增大，则流过电流表的电流将变小。 故选C。 （2）[2]当该秤测量的重量为最大时，压力F最大，则电阻R最小，电流表示数最大为3A，此时根据闭合电路欧姆定律有 可得此时电阻R的阻值为 则根据电阻R随压力F变化的函数式 可得，此时的压力为 即该秤能测量的最大重量是1900N。 故选A。 （3）[3]由闭合电路欧姆定律有 根据电阻R随压力F变化的函数式 联立可得 即压力F和电流I不是线性关系，所以G的刻度是不均匀的。 五、解答题 15. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻R线=8Ω，在用户端用降压变压器把电压降为U4=220V。已知输电线上损失的功率P线=5kW，假设两个变压器均是理想变压器，求： （1）发电机输出的电流I1； （2）输电线上的电流I线； （3）降压变压器的匝数比n3∶n4。 【答案】（1）400A （2）25A （3）190∶11 【解析】 【小问1详解】 发电机的输出功率P=100kW，发电机的输出电压U1=250V，根据 解得 【小问2详解】 输电线上损失的功率P线=5kW，根据 解得 【小问3详解】 根据能量守恒定律有 解得 根据电流匝数关系有 解得 16. 如图所示，水平放置且电阻不计的固定平行轨道，间距，两端连接电动势、内阻的电源及的电阻。一根质量为的金属杆放置于平行导轨上且垂直于两轨道，其在轨道间的电阻为，轨道与金属杆接触良好，绝缘细线通过定滑轮连接金属杆及重物，空间中存在一垂直于水平面竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为。忽略一切摩擦，重力加速度g取，求： （1）当金属杆静止时，流过金属杆的电流； （2）若金属杆能保持静止，重物的质量； （3）若金属杆与轨道间摩擦不能忽略，且动摩擦因数，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，若金属杆能保持静止，所挂重物的质量范围。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当杆静止时，根据闭合电路的欧姆定律可得 代入数据解得，流过金属杆的电流 【小问2详解】 对金属杆与重物整体进行分析，根据平衡条件则有 代入数据解得，重物的质量为 【小问3详解】 当重物质量最大时，金属杆所受摩擦力达到最大值，方向水平向左，则有 代入数据解得 当重物质量最小时，金属杆所受摩擦力达到最大值，方向水平向右，则有 代入数据解得 综合上述可知，若金属棒能保持静止，所挂重物的质量范围 17. 某粒子分析器的工作原理如图所示，粒子源产生质量为m、电荷量为q，初速度为零的正粒子（不计重力），经加速器加速后以速度v0进入速度选择器，并沿直线通过速度选择器后垂直于MN从MN的中点进入磁分析器，然后从出口端PQ（含P、Q两点）间的某点飞出进入足够大的匀强电场偏转区，最终打在与PQ距离为2L的xOy平面上。已知磁分析器的截面是内外半径分别为L和3L的四分之一圆环，其圆心为O′，内部分布有垂直纸面向里的匀强磁场；PQ的中点K与O点的连线垂直于xOy平面；速度选择器中的磁感应强度大小为，方向垂直纸面向里，速度选择器和偏转系统中的电场强度大小相同，方向分别为水平向右和垂直纸面向外。求： （1）速度选择器中的电场强度E的大小； （2）要保证粒子能顺利通过磁分析器，磁感应强度B的取值范围； （3）当磁分析器中的磁感应强度大小B=B0时，粒子落在xOy平面上时距O点的距离。 【答案】（1） （2） （3）L 【解析】 【小问1详解】 粒子通过速度选择器时，洛伦兹力和电场力平衡，则有 解得 【小问2详解】 当粒子从P点飞出时，设粒子在磁分析器中的运动半径为，根据几何关系则有 根据牛顿第二定律则有 解得 当粒子从Q点飞出时，设粒子在磁分析器中的运动半径为，根据几何关系则有 结合牛顿第二定律可得 解得 磁感应强度B的取值范围是 【小问3详解】 当时，根据牛顿第二定律可得 解得 所以，粒子从K点垂直PQ射入电场偏转区，则在电场中运动的时间为 粒子在电场力的作用下沿x方向的分运动为匀加速直线运动，则 结合 解得x=L 即粒子落在xOy平面上时距O点的距离为。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $