高二下学期物理期末压轴题考卷01

**基本信息** 高二下学期物理期末压轴卷，以人教版选修2、3为核心，平均难度0.55，通过法拉第电动机、光伏发电、血流计等真实情境，融合电磁学、光学、力学知识，考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题46分|电磁感应（线圈电路动态分析）、光学折射（日晕冰晶折射）|情境时代性（光伏发电站输电）| |实验题|2题16分|变压器探究（控制变量法）、单摆测g（数据处理）|科学探究（误差分析与改进）| |计算题|3题38分|气体实验定律（弹跳杆）、磁场粒子运动（多过程偏转）、电磁感应综合（双棒运动）|科学思维（模型建构与推理）|

高二下学期物理期末压轴题考卷01（原卷版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版（2019）：选修2，选修3 2．本卷平均难度系数0.55。 第Ⅰ卷 选择题 1、 单项选择题，本题共7小题，单选题每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 法拉第电动机原理如图所示，条形磁铁（N极向上）竖直固定在圆形水银槽中心，斜插在水银中的金属杆上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连，电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。此时从正面看，金属杆受到的安培力 A. 在纸面内斜向上 B. 在纸面内斜向下 C. 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外 2. 如图所示，L 是直流电阻可忽略的线圈，a、b、c 是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是 A. 开关 S 闭合瞬间，c 灯立即亮，a、b 灯逐渐变亮 B. 开关 S 闭合电路稳定后，a、b 灯都亮，c 灯不亮 C. 开关 S 断开后，a、b 灯立即熄灭，c 灯逐渐熄灭 D. 开关 S 断开后，b 灯立即熄灭，a、c 灯逐渐熄灭 3. 图1是小型交流发电机的示意图。N、S两磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动。从图1所示位置开始计时，回路中的交变电流随时间变化的图像如图2所示。下列说法正确的是 A. 时，穿过线圈的磁通量最大 B. 时，线圈平面与磁场方向平行 C. 线圈转动的角速度为rad/s D. 电流表的示数为 4. 如图甲所示，“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是 A. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较大 B. 冰晶对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 C. 在冰晶中，a 光的传播速度较小 D. 用同一装置做双缝干涉实验，b 光的条纹间距比 a 光的宽 5. 如图所示，粗细均匀的正六边形线框 abcdef 由相同材质的导体棒连接而成，顶点 a, b 用导线与直流电源相连接，若 ab 棒受到的安培力大小为 ，则整个六边形线框受到的安培力大小为 A. 7 N B. 7.2 N C. 9 N D. 12 N 6. 如图所示，真空中的△ABC为等边三角形，D点为AB边的中点。分别在A、B、C三点固定三个电荷量的绝对值均为 的点电荷，固定在A、B点的点电荷带正电，固定在C点的点电荷带负电。为使三角形的中心O点的电场强度为零，应在D点固定电荷量的绝对值为 的点电荷。则 为 A. 2:1 B. C. D. 3:1 7. 如图甲所示，一个面积为 S 的 n 匝（图中只画了 2 匝）圆形线圈放在垂直纸面向里的磁场中，将线圈外接一个阻值为 R 的电阻和一个理想电压表，线圈的电阻也为 R，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是 A. 时间内电压表的示数为 B. 时间内 R 上的电流为 C. 和 时间内，流过线圈的电流之比为 D. 和 时间内，外接电阻消耗的功率之比为 二、多项选择题。本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 图甲是太阳能光伏发电装置，是利用太阳能电池板将太阳光能直接转化为电能的一项新兴技术。如图乙所示为某光伏发电站利用总电阻 的线路输电入户的示意图。发电站输出电压为 250 V，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为 1:20，理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为 240:11。则下列说法正确的是 A. 降压变压器输出电压为 时，导线上损失的电压为 B. 降压变压器输出电压为 时，发电站的输出功率为 C. 开关 、 、 均闭合的前提下，线路老化导致 r 增大，则电流表的示数增大 D. 若先让开关 、 保持闭合状态，然后闭合开关 ，则电压表的示数减小 9. 某地举办了盛大的灯光秀，灯光秀用到某种发光二极管，该二极管内有用透明材料制成的等腰直角棱镜，其截面如图所示，通过测量得到直角边长为 a。某同学用一束光从 AB 边的中点 D 入射，光线与 AB 边的夹角为 。在 由 逐渐增大到 的过程中，发现当光线刚好垂直于 AB 边入射时，BC 边恰好无光线射出。若只考虑光线在棱镜中的第一次反射，则下列说法正确的是 A. 该玻璃的折射率为 1.5 B. 从 BC 边射出的光线离 B 点最近的距离为 C. 垂直于 AB 边入射的光线在棱镜中的传播时间为 D. 在 由 逐渐增大到 的过程中，BC 边上有光线射出的区域的长度为 10. 在医院中需要用到呼吸机和血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为 d 的血管右侧流入，左侧流出。流量值 Q 等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，M、N 两点之间可以用电极测出电压 U。下列说法正确的是 A. 离子所受洛伦兹力方向由 M 指向 N B. 血液中正离子多时，M 点的电势高于 N 点的电势 C. 血液中负离子多时，M 点的电势低于 N 点的电势 D. 血液流量 第Ⅱ卷 非选择题 三、实验题（共2小题,共16分） 11.（8 分）某学校高二物理实验课上，同学们用可拆变压器探究 “变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲，乙所示。 （1）下列说法正确的是（） A. 变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同 B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法 C. 为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过 D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好 （2）实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（） A. abcd B. abfe C. abgh D. aehd （3）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线为400匝，原线圈接到学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是（） A. 原线圈导线比副线圈导线粗 B. 学生电源实际输出电压大于标注的 “6V” C. 原线圈实际匝数与标注的 “800” 不符，应大于 800 D. 副线圈实际匝数与标注的 “400” 不符，应小于 400 （4）如图所示的电路中，电压为 的交流电源通过阻值为 的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为 、 。若保持 不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流___（选填“增大”“减小”或“不变”；当可变电阻R的阻值为___时（用 、 和 表示），可变电阻R的功率最大。 12.(8 分） 某同学用如图 1 所示的装置进行 “用单摆测量重力加速度” 的实验。 （1） 用游标卡尺测量摆球直径，如图 2 所示，可知摆球的直径 d 为 ___ mm。 （2） 关于实验操作或结果的分析，下列说法正确的两项是 ___ （选填选项前面的字母）。 A. 为防止测量摆线长度时直尺与摆线不平行，应让摆线平放在桌面测量 B．在摆球运动过程中，小球做了类似如图3所示的圆锥摆运动，导致当地重力加速度的测量值变大了 C. 测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时 D. 为减小偶然误差，实验中可用秒表记录 n 次全振动的时间 t，周期记为 （3） 某同学按正确的操作测量了6组数据，在坐标纸上描点作图得到了如图4所示的图像，其中T表示单摆的周期，L表示单摆的摆长，则计算重力加速度g的表达式为___（用T、L表示），结合图像计算出当地的重力加速度g=___ m/s²（π取3.14，计算结果保留3位有效数字）。 四、计算题（本题共3小题，共38分） 13.（10分）如图甲所示为某型号气压式弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形气缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，活塞与气缸的重力均不计，活塞与气缸间的摩擦不计。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，气缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当质量为 某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在气缸顶端），活塞位于B处。已知大气压强为 ，重力加速度为g，气缸始终竖直，外界温度保持不变。 （1） 求活塞位于 B 处距离缸底的距离 ; （2） 若使用一段时间后，气缸内漏出一部分气体，此时该弹跳杆上站一个质量为 的人稳定时活塞也位于 B 处，求剩余气体的质量与原来气缸中气体质量的比值。 14.（14分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场磁感应强度大小相等，一质量为m、电荷量为+q的粒子从图中x轴上的 点以速度 垂直于x轴进入磁场，并直接偏转到y轴正半轴上的Q点，再进入第一象限，Q点到坐标原点O的距离是L的k倍，不计粒子重力。 （1）若 k=1 ，求此时的磁感应强度大小 ; （2）若 ，求粒子从 P 点到 Q 点的时间 t; （3）若粒子能运动到坐标为（0，5L）的A点（图中未标出），求磁感应强度B的可能值。 15.（14分）如图所示，两条间距 l=1m 的光滑金属导轨制成倾角 的斜面和水平面，上端用阻值为 的电阻连接，在斜面导轨区域和水平导轨区域内分别有垂直于斜面和水平面的匀强磁场 B1 和 B2，且 B1=B2=0.5T 。ab 和 cd 是质量均为 m=0.1kg 、电阻均为 的两根金属棒，ab 置于斜面导轨上，cd 置于水平导轨上，均与导轨垂直且接触良好。已知 t=0 时刻起，cd 棒在外力作用下开始水平向右运动（cd 棒始终在水平导轨上运动），ab 棒受到 F=0.6-0.2t （N）沿斜面向上的力作用，处于静止状态。不计导轨的电阻，试求： （1） 流过 ab 棒的电流强度 随时间 t 变化的函数关系： （2）分析并说明 cd 棒在磁场 B2 中做何种运动： （3）t=0 时刻起，1s 内通过 cd 棒的电量 q: （4） 若前 2.5s 内作用在 cd 棒上外力做功为 W=46.8J，则这段时间内电阻 R 上产生的焦耳热 QR 为多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二下学期物理期末压轴题考卷01 高中物理参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D A B A D BD BD CD 11．【答案】(1)BD，（2）D，（3）B，（4）减小； 【详解】(1) A. 副线圈电压频率与原线圈相同，因为变压器工作时只改变电压，不改变频率，故 A 错误； B. 实验过程中，在原、副线圈匝数和原线圈两端电压三个变量中保持两个不变，改变一个来探究匝数比与原副线圈电压之比的关系，运用的科学方法是控制变量法，故 B 正确； C. 变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过12V，而用直流电压变压器不能工作，故C错误； D. 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理知 可知，匝数少的电流大，则导线应该粗；绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，故D正确。 故选：BD。 （2）由图，根据楞次定律和右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向与面abcd平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直面abcd，即平行于面aehd，故ABC错误，D正确。 故选：D。 （3） A. 原线圈为800匝，副线圈为400匝，副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，故A错误； B. 由于原、副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3.2V，根据变压器原理可知，学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，故B正确； C.根据 : : 可知，原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应小于800匝，故C错误； D.根据 : : 可知，副线实际匝数与标注的“400”不符，应大于400匝，故D错误。 故选：B。 (4）将原线圈等效为电阻 ，则有 因为 整理得 可知阻R的阻值增大，原线圈总电阻变大，因为 不变，则原线圈电流减小。 结合以上分析，可知当 时， 功率最大，即R的功率最大，则有 整理得 12．【答案】(1)20.6，（2)BD，(3) ，9.86( 均正确)。 【详解】 （1）10分度游标卡尺的精确值为0.1mm，由图乙可知摆球直径为： （2） A、测量摆线时，应让小球静止在平衡位置，小球把摆线拉直后测量，而不是让摆线平放在桌面测量，故 A 错误； B.小球做圆锥摆运动，重力和绳的拉力的合力提供向心力，合力为： 圆周运动的半径为： 则根据牛顿第二定律有： 联立求得周期为： 而单摆的周期为： 其周期小于单摆的周期，导致周期测量时偏小，根据公式： ，则当地重力加速度的测量值会变大，故B正确； C.摆球运动的最高点不容易确定，误差较大，应该从最低点开始计时，C错误； D.测量一次全振动的时间作为周期，其误差太大，为减小偶然误差，实验中可用秒表记录n次全振动的时间t，周期记为 ，故D正确； 故选：BD （3）单摆的周期公式为： ，则计算重力加速度g的表达式为： 该图像表示的是 的关系，即： 则图像中斜率： 所以当地的重力加速度： 由于读数时有误差存在，故结果可为 。 13．【答案】(1) （2） 【解析】(1) 当某同学站上弹跳杆后，由于不计活塞和汽缸的重力，对整体受力分析可知连杆对整体的支持力为 ，对活塞受力分析，由力的平衡条件得： ，以被密封气体为研究对象，活塞从位置 A 到位置 B，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知： ，联立解得 ； （2） 设弹跳杆上站一个质量为 的人后稳定时汽缸内气体压强为 ，剩余气体压强变为 时体积为 ，则由玻意耳定律可知 ，同理对活塞受力分析，由力的平衡条件得： ，解得 ，故剩余气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为 。 14．【答案】(1）若k=1，此时的磁感应强度大小为 ; （2）若 ，粒子从P点到Q点的时间为 ; (3）若粒子能运动到坐标为（0,5L）的A点，磁感应强度B的可能值为 (n=1,2,3,4,5,6,7,8,9）。 【详解】(1）当k=1时，粒子恰做四分之一圆周运动，根据几何关系可得 由洛伦兹力提供向心力得 解得 (2) 若 时，轨迹如图所示 根据几何关系可得 可得 粒子圆周运动周期为 粒子运动时间为 (3) 设粒子到达A点的过程中，经过y轴n次，第一次到达y轴的位置与坐标原点的距离为 ，对应的角度为 ，根据第一次进入第一象限的角度，轨迹逐渐经历如图甲（劣弧）、乙（半圆弧）、丙（优弧）、丁（与下边界相切）的变化过程 在磁场中运动有 对于甲： ， 对于乙：当 时， 对于丙： ， 求得通式 对于丁： 结合通式求得 则n最大取9，综上求得 15．【答案】：（1） （2）cd棒做初速为零的匀加速直线运动（3）（4） 【详解】： (1)ab棒平衡，则 得 (2)cd棒上电流 ①, 则回路中电源电动势 ② cd棒切割磁感线，产生的感应电动势为E = BLv ③ 联立①②③得，cd棒的速度v = 9.6t 所以，cd棒做初速为零的匀加速直线运动。 (3)cd棒的加速度为 ，1s内的位移为 根据 得 (4)t = 1.2s时，cd棒的速度v = at = 11.52m/s 根据动能定理 得1.2s内克服安培力做功 回路中产生的焦耳热 电阻R上产生的焦耳热 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二下学期物理期末压轴题考卷01（解析版） 高中物理 （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1.测试范围：人教版（2019）：选修2，选修3 2.本卷平均难度系数0.55。 第Ⅰ卷 选择题 1、 单项选择题，本题共7小题，单选题每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。 1. 法拉第电动机原理如图所示，条形磁铁（N极向上）竖直固定在圆形水银槽中心，斜插在水银中的金属杆上端与固定在水银槽圆心正上方的铰链相连，电源负极与金属杆上端相连，与电源正极连接的导线插入水银中。此时从正面看，金属杆受到的安培力 A. 在纸面内斜向上 B. 在纸面内斜向下 C. 垂直纸面向里 D. 垂直纸面向外 【答案】C 【详解】 1 确定金属杆中的电流方向。 电源、金属杆、导线和水银组成闭合电路，金属杆中有斜向左上方的电流通过。 2 确定金属杆所处的磁场方向。 条形磁体的N极在上，金属杆处在条形磁体的磁场中，磁场方向从上到下。 3 利用左手定则判断安培力的方向。 根据左手定则，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，大拇指所指方向即为安培力方向。因此，金属杆受到的安培力垂直纸面向里。此题选C 2. 如图所示，L 是直流电阻可忽略的线圈，a、b、c 是三个相同的小灯泡，下列说法正确的是 A. 开关 S 闭合瞬间，c 灯立即亮，a、b 灯逐渐变亮 B. 开关 S 闭合电路稳定后，a、b 灯都亮，c 灯不亮 C. 开关 S 断开后，a、b 灯立即熄灭，c 灯逐渐熄灭 D. 开关 S 断开后，b 灯立即熄灭，a、c 灯逐渐熄灭 【答案】C 【详解】1 分析开关S闭合瞬间各灯泡的亮暗情况 开关S闭合瞬间，由于线圈L的直流电阻可忽略，自感电动势对电流变化有阻碍作用，使得通过c灯的电流瞬间增大，c灯立即变亮；而a、b灯所在支路电流瞬间为零，a、b灯逐渐变亮。 2 分析开关S闭合电路稳定后各灯泡的亮暗情况 开关S闭合电路稳定后，自感电动势消失，a、b灯所在支路电流稳定，a、b灯都亮；c灯所在支路电流稳定，c灯也亮。 3 分析开关S断开后流过a灯的电流方向 开关S断开后，线圈L产生自感电动势，阻碍电流减小，此时流过a灯的电流方向与原来相反。 4 分析开关S断开后流过c灯的电流方向 开关S断开后，线圈L产生自感电动势，阻碍电流减小，此时流过c灯的电流方向与原来相同。 3. 图1是小型交流发电机的示意图。N、S两磁极间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动。从图1所示位置开始计时，回路中的交变电流随时间变化的图像如图2所示。下列说法正确的是 A. 时，穿过线圈的磁通量最大 B. 时，线圈平面与磁场方向平行 C. 线圈转动的角速度为rad/s D. 电流表的示数为 【答案】D 【详解】1 分析t = 0.01s时线圈的磁通量情况。 由图2可知，t = 0.01s时，感应电流最大，说明此时穿过线圈的磁通量为0，因为磁通量最大时感应电流为0。 2 分析t=0.02s时线圈平面与磁场方向的关系。 由图2可知，t = 0.02s时，感应电流为0，说明此时穿过线圈的磁通量最大，线圈平面与磁场方向垂直。 3 计算线圈转动的角速度。 由图2可知，周期为T = 0.04s，根据角速度公式 ，可以计算线圈转动的角速度。 4 计算电流表的示数。 电流表测的是有效值，根据正弦式交变电流的有效值与最大值的关系 ，可以计算电流表的示数。 4. 如图甲所示，“日晕”又叫“圆虹”，是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶上时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光，下列说法正确的是 A. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a 光的临界角较大 B. 冰晶对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率 C. 在冰晶中，a 光的传播速度较小 D. 用同一装置做双缝干涉实验，b 光的条纹间距比 a 光的宽 【答案】A 【详解】1 分析a、b光在冰晶中的折射率关系。 根据光路图，a光的折射角大于b光的折射角，说明冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率。 2 计算a、b光在同种玻璃中射入空气发生全反射时的临界角。 由于a光的折射率小于b光，根据全反射公式 ，a光的临界角较大。 3 分析a、b光在冰晶中的传播速度。 根据公式 ，由于a光的折射率较小，a光在冰晶中的传播速度较大。 4 分析a、b光在双缝干涉实验中的条纹间距。 根据双缝干涉条纹间距公式 ，由于a光的波长较长，a光的条纹间距比b光的宽。 5. 如图所示，粗细均匀的正六边形线框 abcdef 由相同材质的导体棒连接而成，顶点 a, b 用导线与直流电源相连接，若 ab 棒受到的安培力大小为 ，则整个六边形线框受到的安培力大小为 A. 7 N B. 7.2 N C. 9 N D. 12 N 【答案】B 【详解】1 分析ab棒受到的安培力。 已知ab棒受到的安培力大小为6N，这是由于ab棒在磁场中受到的力。 2 分析其他导体棒受到的安培力。 由于六边形线框的对称性，其他导体棒受到的安培力与ab棒相同，但方向不同。 3 计算整个六边形线框受到的安培力。 利用力的合成原理，考虑到六边形线框的对称性，整个线框受到的安培力是ab棒安培力的1.2倍。 6. 如图所示，真空中的△ABC为等边三角形，D点为AB边的中点。分别在A、B、C三点固定三个电荷量的绝对值均为 的点电荷，固定在A、B点的点电荷带正电，固定在C点的点电荷带负电。为使三角形的中心O点的电场强度为零，应在D点固定电荷量的绝对值为 的点电荷。则 为 A. 2:1 B. C. D. 3:1 【答案】A 【详解】 设 OD = r，根据几何关系可知 AO = BO = CO = 2r；则固定在 A、B 点的点电荷在 O 点的电场强度大小均为 ；由于固定在 A、B 点的点电荷在 O 点的电场强度方向的夹角为 ，则固定在 A、B 点的点电荷在 O 点的合场强也为 ，方向由 O 指向 C，固定在 C 点的点电荷在 O 点产生的电场强度为 ，方向由 O 指向 C，所以固定在 A、B、C 三个点的点电荷在 O 点产生的合场强为 ，方向由 O 点指向 C 点；固定在 D 点的点电荷在 O 点电场强度大小为 ，该电场与固定在 A、B、C 三点的点电荷在 O 点产生的合场强大小相等，方向相反。则有 ，解得 ，故 A 正确。 7. 如图甲所示，一个面积为 S 的 n 匝（图中只画了 2 匝）圆形线圈放在垂直纸面向里的磁场中，将线圈外接一个阻值为 R 的电阻和一个理想电压表，线圈的电阻也为 R，磁场的磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示。下列说法错误的是 A. 时间内电压表的示数为 B. 时间内 R 上的电流为 C. 和 时间内，流过线圈的电流之比为 D. 和 时间内，外接电阻消耗的功率之比为 【答案】D 【详解】1 计算 时间内电压表的示数。 在 时间内，磁感应强度的变化率为 ，根据法拉第电磁感应定律 ，可以得到感应电动势E=n .由于电路中电阻为2R，根据分压原理，电压表的示数为 ， 2 计算 时间内R上的电流。 在 时间内，磁感应强度的变化率为 ，感应电动势 。根据欧姆定律 ，电路总电阻为2R，因此R上的电流为 3 计算 和 时间内流过线圈的电流之比。 时间内电流 ， 时间内电流 ，因此 ， ，电流之比为 4 计算 和 时间内外接电阻消耗的功率之比。 外接电阻消耗的功率 ，因此 ， ，功率之比为，D选修错误，此题选D 二、多项选择题。本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，选错的得0分。 8. 图甲是太阳能光伏发电装置，是利用太阳能电池板将太阳光能直接转化为电能的一项新兴技术。如图乙所示为某光伏发电站利用总电阻 的线路输电入户的示意图。发电站输出电压为 250 V，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为 1:20，理想降压变压器的原、副线圈的匝数比为 240:11。则下列说法正确的是 A. 降压变压器输出电压为 时，导线上损失的电压为 B. 降压变压器输出电压为 时，发电站的输出功率为 C. 开关 、 、 均闭合的前提下，线路老化导致 r 增大，则电流表的示数增大 D. 若先让开关 、 保持闭合状态，然后闭合开关 ，则电压表的示数减小 【答案】BD 【详解】AB. 根据 ，可得升压变压器副线圈输出电压为 ，降压变压器输出电压为 220 V 时，则降压变压器输入电压为 ，则导线上损失的电压为 ，导线上的电流为 ，则升压变压器原线圈电流为 ，发电站的输出功率为 ，故 A 错误，B 正确；C. 设降压变压器副线圈回路的总电阻为 ，将降压变压器和副线圈负载看成一个等效电阻，则 ，线路老化导致 r 增大，根据欧姆定律可得 ，可知导线上的电流 减小，则电流表的示数减小，故 C 错误；D. 若先让开关 、 保持闭合状态，然后 闭合开关 ，可知降压变压器副线圈回路的总电阻为 变小，根据 ，可知导线上的电流 增大，则导线上损失的电压增大，降压变压器输入电压 减小，根据 可知，降压变压器副线圈输出电压 减小，即电压表的示数减小，故 D 正确。故选 BD。 9. 某地举办了盛大的灯光秀，灯光秀用到某种发光二极管，该二极管内有用透明材料制成的等腰直角棱镜，其截面如图所示，通过测量得到直角边长为 a。某同学用一束光从 AB 边的中点 D 入射，光线与 AB 边的夹角为 。在 由 逐渐增大到 的过程中，发现当光线刚好垂直于 AB 边入射时，BC 边恰好无光线射出。若只考虑光线在棱镜中的第一次反射，则下列说法正确的是 A. 该玻璃的折射率为 1.5 B. 从 BC 边射出的光线离 B 点最近的距离为 C. 垂直于 AB 边入射的光线在棱镜中的传播时间为 D. 在 由 逐渐增大到 的过程中，BC 边上有光线射出的区域的长度为 【答案】BD 【详解】 A. 光在等腰直角棱镜传播的光路图如图所示 设光线刚好垂直于AB边入射时，BC边恰好无光线射出，等腰直角棱镜的临界角为C，可得光发生全反射的临界角 根据 解得 ，故A错误； BD. 如上图所示当 趋近于 时，由折射定律有 解得 在 由 逐渐增大的过程中，光线的出射点由M点逐渐向O点靠近 当 大于 时，光线在O点右侧发生全反射，故B C边上OM部分有光线射出。由几何关系得 从BC边射出的光线离B点最近的距离为 BC边上有光线射出的区域的长度 ，故BD正确； C. 当光线刚好垂直于AB边入射时，光线在O点发生全反射，再垂直于AC边射出，垂直于AB边入射的光线在棱镜中的传播时间 又 解得 ，故C错误。 故选：BD。 10. 在医院中需要用到呼吸机和血流计检测患者身体情况。血流计原理可以简化为如图所示模型，血液内含有少量正、负离子，从直径为 d 的血管右侧流入，左侧流出。流量值 Q 等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场，M、N 两点之间可以用电极测出电压 U。下列说法正确的是 A. 离子所受洛伦兹力方向由 M 指向 N B. 血液中正离子多时，M 点的电势高于 N 点的电势 C. 血液中负离子多时，M 点的电势低于 N 点的电势 D. 血液流量 【答案】CD 【详解】 ABC．根据左手定则可知，正离子受到竖直向下的洛伦兹力，负离子受到竖直向上的洛伦兹力，则正离子聚集在N点一侧，负电荷聚集在M点一侧，则M点的电势低于N点的电势，故AB错误，C正确；D．正负离子达到稳定状态时，有 可得流速则流量为 故D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷 非选择题 三、实验题（共2小题，共16分） 11.（8 分）某学校高二物理实验课上，同学们用可拆变压器探究 “变压器的电压与匝数的关系”。可拆变压器如图甲，乙所示。 （1）下列说法正确的是（） A. 变压器工作时副线圈电压频率与原线圈不相同 B．实验中要通过改变原、副线圈匝数，探究原、副线圈的电压比与匝数比的关系，需要运用的科学方法是控制变量法 C. 为了人身安全，实验中只能使用低压直流电源，电压不要超过 D．绕制降压变压器原、副线圈时，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好 （2）实验中，可拆变压器如图所示，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，铁芯是由相互绝缘的硅钢片平行叠成，硅钢片应平行于平面（） A. abcd B. abfe C. abgh D. aehd （3）一位同学实验时，发现两个线圈的导线粗细不同。他选择的原线圈为800匝，副线为400匝，原线圈接到学生电源的正弦交流输出端“6V”挡位，测得副线圈的电压为3.2V。则下列分析正确的是（） A. 原线圈导线比副线圈导线粗 B. 学生电源实际输出电压大于标注的 “6V” C. 原线圈实际匝数与标注的 “800” 不符，应大于 800 D. 副线圈实际匝数与标注的 “400” 不符，应小于 400 （4）如图所示的电路中，电压为 的交流电源通过阻值为 的定值电阻与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原、副线圈的匝数分别为 、 。若保持 不变，将可变电阻R的阻值增大，则流经原线圈的电流___（选填“增大”“减小”或“不变”；当可变电阻R的阻值为___时（用 、 和 表示），可变电阻R的功率最大。 【答案】(1)BD，（2）D，（3）B，（4）减小； 。 【详解】(1) A. 副线圈电压频率与原线圈相同，因为变压器工作时只改变电压，不改变频率，故 A 错误； B. 实验过程中，在原、副线圈匝数和原线圈两端电压三个变量中保持两个不变，改变一个来探究匝数比与原副线圈电压之比的关系，运用的科学方法是控制变量法，故 B 正确； C. 变压器改变的是交流电压，因此为了人身安全，原线圈两端只能使用低压交流电源，所用交流电压不能超过12V，而用直流电压变压器不能工作，故C错误； D. 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，由变压器工作原理知 可知，匝数少的电流大，则导线应该粗；绕制降压变压器原、副线圈时，由于副线圈的匝数少，副线圈导线应比原线圈导线粗一些好，故D正确。 故选：BD。 （2）由图，根据楞次定律和右手螺旋定则，产生的涡旋电流的方向与面abcd平行，为了减小涡流在铁芯中产生的热量，相互绝缘的硅钢片应垂直面abcd，即平行于面aehd，故ABC错误，D正确。 故选：D。 （3） A. 原线圈为800匝，副线圈为400匝，副线圈匝数少，则电流大，则副线圈导线比原线圈导线粗，故A错误； B. 由于原、副线圈匝数比为2:1，副线圈电压为3.2V，根据变压器原理可知，学生电源实际输出电压大于标注的“6V”，故B正确； C.根据 : : 可知，原线圈实际匝数与标注的“800”不符，应小于800匝，故C错误； D.根据 : : 可知，副线实际匝数与标注的“400”不符，应大于400匝，故D错误。 故选：B。 (4）将原线圈等效为电阻 ，则有 因为 整理得 可知阻R的阻值增大，原线圈总电阻变大，因为 不变，则原线圈电流减小。 结合以上分析，可知当 时， 功率最大，即R的功率最大，则有 整理得 12.（8 分） 某同学用如图 1 所示的装置进行 “用单摆测量重力加速度” 的实验。 （1） 用游标卡尺测量摆球直径，如图 2 所示，可知摆球的直径 d 为 ___ mm。 （2） 关于实验操作或结果的分析，下列说法正确的两项是 ___ （选填选项前面的字母）。 A. 为防止测量摆线长度时直尺与摆线不平行，应让摆线平放在桌面测量 B．在摆球运动过程中，小球做了类似如图3所示的圆锥摆运动，导致当地重力加速度的测量值变大了 C. 测量周期时，应该从摆球运动到最高点时开始计时 D. 为减小偶然误差，实验中可用秒表记录 n 次全振动的时间 t，周期记为 （3） 某同学按正确的操作测量了6组数据，在坐标纸上描点作图得到了如图4所示的图像，其中T表示单摆的周期，L表示单摆的摆长，则计算重力加速度g的表达式为___（用T、L表示），结合图像计算出当地的重力加速度g=___ m/s²（π取3.14，计算结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)20.6，（2)BD，(3) ，9.86( 均正确)。 【详解】 （1）10分度游标卡尺的精确值为0.1mm，由图乙可知摆球直径为： （2） A、测量摆线时，应让小球静止在平衡位置，小球把摆线拉直后测量，而不是让摆线平放在桌面测量，故 A 错误； B.小球做圆锥摆运动，重力和绳的拉力的合力提供向心力，合力为： 圆周运动的半径为： 则根据牛顿第二定律有： 联立求得周期为： 而单摆的周期为： 其周期小于单摆的周期，导致周期测量时偏小，根据公式： ，则当地重力加速度的测量值会变大，故B正确； C.摆球运动的最高点不容易确定，误差较大，应该从最低点开始计时，C错误； D.测量一次全振动的时间作为周期，其误差太大，为减小偶然误差，实验中可用秒表记录n次全振动的时间t，周期记为 ，故D正确； 故选：BD （3）单摆的周期公式为： ，则计算重力加速度g的表达式为： 该图像表示的是 的关系，即： 则图像中斜率： 所以当地的重力加速度： 由于读数时有误差存在，故结果可为 。 四、计算题（本题共3小题，共38分） 13.（10分）如图甲所示为某型号气压式弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形气缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，活塞与气缸的重力均不计，活塞与气缸间的摩擦不计。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，气缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当质量为 某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在气缸顶端），活塞位于B处。已知大气压强为 ，重力加速度为g，气缸始终竖直，外界温度保持不变。 （1） 求活塞位于 B 处距离缸底的距离 ; （2） 若使用一段时间后，气缸内漏出一部分气体，此时该弹跳杆上站一个质量为 的人稳定时活塞也位于 B 处，求剩余气体的质量与原来气缸中气体质量的比值。 【答案】(1) （2） 【解析】(1) 当某同学站上弹跳杆后，由于不计活塞和汽缸的重力，对整体受力分析可知连杆对整体的支持力为 ，对活塞受力分析，由力的平衡条件得： ，以被密封气体为研究对象，活塞从位置 A 到位置 B，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知： ，联立解得 ； （2） 设弹跳杆上站一个质量为 的人后稳定时汽缸内气体压强为 ，剩余气体压强变为 时体积为 ，则由玻意耳定律可知 ，同理对活塞受力分析，由力的平衡条件得： ，解得 ，故剩余气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为 。 14.（14分）如图所示，在平面直角坐标系xOy中，第一象限存在垂直纸面向里的匀强磁场，第二象限存在垂直纸面向外的匀强磁场，两磁场磁感应强度大小相等，一质量为m、电荷量为+q的粒子从图中x轴上的 点以速度 垂直于x轴进入磁场，并直接偏转到y轴正半轴上的Q点，再进入第一象限，Q点到坐标原点O的距离是L的k倍，不计粒子重力。 （1）若 k=1 ，求此时的磁感应强度大小 ; （2）若 ，求粒子从 P 点到 Q 点的时间 t; （3）若粒子能运动到坐标为（0，5L）的A点（图中未标出），求磁感应强度B的可能值。 【答案】(1）若k=1，此时的磁感应强度大小为 ; （2）若 ，粒子从P点到Q点的时间为 ; (3）若粒子能运动到坐标为（0,5L）的A点，磁感应强度B的可能值为 (n=1,2,3,4,5,6,7,8,9）。 【详解】(1）当k=1时，粒子恰做四分之一圆周运动，根据几何关系可得 由洛伦兹力提供向心力得 解得 (2) 若 时，轨迹如图所示 根据几何关系可得 可得 粒子圆周运动周期为 粒子运动时间为 (3) 设粒子到达A点的过程中，经过y轴n次，第一次到达y轴的位置与坐标原点的距离为 ，对应的角度为 ，根据第一次进入第一象限的角度，轨迹逐渐经历如图甲（劣弧）、乙（半圆弧）、丙（优弧）、丁（与下边界相切）的变化过程 在磁场中运动有 对于甲： ， 对于乙：当 时， 对于丙： ， 求得通式 对于丁： 结合通式求得 则n最大取9，综上求得 15.（14分）如图所示，两条间距 l=1m 的光滑金属导轨制成倾角 的斜面和水平面，上端用阻值为 的电阻连接，在斜面导轨区域和水平导轨区域内分别有垂直于斜面和水平面的匀强磁场 B1 和 B2，且 B1=B2=0.5T 。ab 和 cd 是质量均为 m=0.1kg 、电阻均为 的两根金属棒，ab 置于斜面导轨上，cd 置于水平导轨上，均与导轨垂直且接触良好。已知 t=0 时刻起，cd 棒在外力作用下开始水平向右运动（cd 棒始终在水平导轨上运动），ab 棒受到 F=0.6-0.2t （N）沿斜面向上的力作用，处于静止状态。不计导轨的电阻，试求： （1） 流过 ab 棒的电流强度 随时间 t 变化的函数关系： （2）分析并说明 cd 棒在磁场 B2 中做何种运动： （3）t=0 时刻起，1s 内通过 cd 棒的电量 q: （4） 若前 2.5s 内作用在 cd 棒上外力做功为 W=46.8J，则这段时间内电阻 R 上产生的焦耳热 QR 为多少？ 【答案】：（1） （2）cd棒做初速为零的匀加速直线运动（3）（4） 【详解】： (1)ab棒平衡，则 得 (2)cd棒上电流 ①, 则回路中电源电动势 ② cd棒切割磁感线，产生的感应电动势为E = BLv ③ 联立①②③得，cd棒的速度v = 9.6t 所以，cd棒做初速为零的匀加速直线运动。 (3)cd棒的加速度为 ，1s内的位移为 根据 得 (4)t = 1.2s时，cd棒的速度v = at = 11.52m/s 根据动能定理 得1.2s内克服安培力做功 回路中产生的焦耳热 电阻R上产生的焦耳热 。 学科网（北京）股份有限公司 $