精品解析：浙江温州市环大罗山联盟2025-2026学年高二下学期6月期末物理试题

2025学年第二学期温州环大罗山联盟期末联考 高二年级物理学科试题 考生须知： 1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。 2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。 3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。 4．考试结束后，只需上交答题纸。 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列物理公式中所标注的物理量，没有单位的是（ ） A. 弹簧弹力公式F＝kx中的劲度系数k B. 库仑定律中的静电力常量k C. 电阻定律中的电阻率ρ D. 折射率公式中的折射率n 【答案】D 【解析】 【详解】A．由胡克定律变形得，力的单位为，形变量的单位为，推导可得劲度系数的单位为，有单位，故A错误； B．由库仑定律变形得，力的单位为，距离的单位为，电荷量的单位为，推导可得静电力常量的单位为，有单位，故B错误； C．由电阻定律变形得，电阻的单位为，横截面积的单位为，长度的单位为，推导可得电阻率的单位为，有单位，故C错误； D．由折射率公式，真空中光速和介质中光速的单位均为，比值的单位相互约去，折射率是无单位的纯数，故D正确。 故选D。 2. 2024年央视春晚某分会场上，由宇树科技人形机器人扮演的“黑悟空”脚踏机器狗“筋斗云”惊艳亮相。表演中，“黑悟空”接棒后立即展示了一套行云流水的武术动作。下列说法正确的是（ ） A. 研究“黑悟空”在空中完成后空翻的动作时，可将其视为质点 B. “黑悟空”接住金箍棒时，金箍棒对“黑悟空”手掌的力与“黑悟空”手掌对金箍棒的力，是一对平衡力 C. “黑悟空”接住金箍棒时，金箍棒对“黑悟空”手掌的力是因为手掌发生了弹性形变 D. “黑悟空”用棒支撑身体向上跃起的一瞬间，金箍棒对地面的压力大于“黑悟空”与金箍棒的总重力 【答案】D 【解析】 【详解】A．研究“黑悟空”后空翻动作时，需要关注其肢体姿态、动作细节，形状和大小不可忽略，不能将其视为质点，故A错误； B． 金箍棒对手掌的力作用在手掌上，手掌对金箍棒的力作用在金箍棒上，两个力作用在不同物体上，属于作用力与反作用力，而平衡力要求作用在同一物体上，故B错误； C．弹力是施力物体发生弹性形变产生的，金箍棒对手掌的力的施力物体是金箍棒，因此该力是金箍棒发生弹性形变产生的，故C错误； D．向上跃起瞬间，“黑悟空”与金箍棒组成的整体加速度向上，处于超重状态，地面对金箍棒的支持力满足；根据牛顿第三定律，金箍棒对地面的压力与地面对金箍棒的支持力大小相等，因此金箍棒对地面的压力大于二者总重力，故D正确。 故选D。 3. 我国“鹊桥”中继星绕月球运行，从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅰ，两轨道相切于点A，则下列说法正确的是（ ） A. 卫星在轨道Ⅰ上的运行速度约为7.9 km/s B. 卫星在轨道Ⅰ上的周期小于在轨道Ⅱ上的周期 C. 卫星变轨前后在A点的加速度一定不同 D. 卫星在轨道Ⅱ上从远月点B向近月点A运动的过程中，机械能增大 【答案】B 【解析】 【详解】A.是地球的第一宇宙速度，对应近地卫星的环绕速度。该卫星绕月球运行，月球的第一宇宙速度远小于，故A错误； B.根据开普勒第三定律，轨道半长轴越大，运行周期越大。圆轨道I的半径小于椭圆轨道II的半长轴，因此卫星在轨道I上的周期小于在轨道II上的周期，故B正确； C.卫星的加速度由万有引力决定，由，得。变轨前后卫星在A点到月心的距离相同，因此加速度相同，故C错误； D.卫星在轨道II上运行时，只有月球的万有引力做功，机械能守恒，从远月点B向近月点A运动的过程中机械能不变，故D错误。 故选B。 4. 在地图中，通常用等高线来表示地势的高低，在物理学中通常采用等势线来表示电势的高低，若将图中等高线改为等势线，所标数字为电势，则（ ） A. 图中B、D两点电场强度大小相等 B. 电子在A、C两点具有相同的电势能 C. 将一正电荷从B点移到C点，电场力做负功 D. 选择不同的零参考面，A、B两点电势差将发生变化 【答案】C 【解析】 【详解】A．电场中等差等势线越密的地方，电场强度越大，由图可知，B点的电场强度小于D点的电场强度，A错误； B．由图可知，，根据可知，电子在A、C两点的电势能，B错误； C．由图可知，，根据可知，正电荷从B点移到C点过程中，电势能增大，所以电场力做负功，C正确； D．选择不同的零参考面时，某点电势不同，但是两点间的电势差是恒定的，D错误。 故选C。 5. 有关下列四幅图的描述正确的是（ ） A. 图甲是装在汽车上的加速度计，输出信号电压U的大小与装置的加速度a的大小成正比 B. 图乙是液位监测仪，当数字电容表示数减小时，可知液面高度上升了 C. 图丙是LC振荡电路，线圈中的自感电动势正在增大 D. 图丁是真空冶炼炉，炉壁产生涡流，使炉内金属熔化 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲为装在汽车上的电位器式加速度计。设敏感元件的质量为，两端弹簧的等效劲度系数为，系统平衡时滑片位于某中心零位。当汽车产生加速度时，敏感元件相对滑动变阻器发生位移，由牛顿第二定律可知。由于滑动变阻器上电阻均匀分布，滑片移动引起的输出电压变化量。综合可知，输出信号电压的改变大小与加速度的大小成正比。在很多仪表的刻度盘设计中，常将这一线性关系直接表述为输出电压与加速度成正比，故A正确； B．图乙为电容式液位计。被测液体为电介质，其相对介电常数通常大于上方气体的相对介电常数。根据平行板电容器电容决定式，当液面高度上升时，两极板间的平均有效相对介电常数增大，电容器的电容会增大。因此，当数字电容表示数减小时，可知液面高度必定下降，故B错误； C．图丙为LC振荡电路。观察电容器，内部电场线方向向下，说明电容器上极板带正电；再观察上方导线上的电流的方向为向左，说明正电荷正从上极板流出。综合可知，电容器目前正在放电。在放电过程中，电容器极板上的电荷量不断减小。由于线圈两端的自感电动势大小等于电容器两端的电压，即，由于正在减小，所以线圈中的自感电动势正在减小，故C错误； D．图丁为高频真空冶炼炉。其工作原理是在炉外的线圈中通入高频交流电，产生高频交变磁场，从而在炉内的金属矿石内部激发出强大的涡流，利用涡流产生的焦耳热使金属熔化。为了防止炉壁受热熔化并减少能量损耗，炉壁必须选用不会产生涡流的绝缘材料（如陶瓷）制成，故D错误。 故选A。 6. 一电动自行车中电源铭牌标有“60 V 15 A·h”字样，假设工作时输出电压恒为60 V，额定功率为300 W，电动机内阻为1 Ω。某次在平直公路上行驶，人和车的总质量为120 kg，阻力恒为总重力的0.02倍，g取10 m/s2。下列说法正确的是（ ） A. 额定工作电流为15 A B. 充满电后该电池的总能量为900 J C. 以额定功率行驶时，电动机内阻每分钟产生的热量为1.5×103 J D. 以额定功率行驶时，在平直公路上行驶的最大速度约为12.5 m/s 【答案】C 【解析】 【详解】A．额定工作电流由功率公式 得，故A错误； B．充满电后电池总能量为，故B错误； C．电动机内阻产热由焦耳定律得，故C正确； D．电动机输出功率 最大速度时牵引力等于阻力 由 得，故D错误。 故选C。 7. 某智慧工地现场，一台智能卷扬机将一质量为2 kg的建材从地面由静止开始竖直向上提升。其速度—时间图像如图所示，0~4s的v-t图像是直线，4s~5s卷扬机以恒定功率运行，5s~6s的v-t图像是直线，提升过程中建材只受重力和钢丝绳竖直向上的拉力作用，g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 5s时建材离地面最高 B. 0~4s内建材处于超重状态，4s~5s内处于失重状态 C. 4 s~5s内卷扬机的功率为192 W D. 4 s~5s建材的位移为8.5 m 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图像面积可得建材减速上升，高度继续增加，故6s时建材离地面最高。故A错误； B．0~4s内建材匀加速上升，加速度向上，处于超重状态，4s~5s内建材做加速度减小的加速运动，速度方向向上，加速度方向也向上，处于超重状态。故B错误； C．由图可得在内的加速度 根据牛顿第二定律得 解得在内，钢丝绳竖直向上的拉力 根据4s末速度可得4s末卷扬机功率 4s~5s卷扬机以恒定功率运行，故4s~5s内卷扬机的功率为192 W。C正确； D．4s~5s以建材为研究对象，根据动能定理得 其中 解得4s~5s建材的位移，D错误。 故选C。 8. 某风力发电机的原理如图，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2 T，线圈的匝数为50匝、面积为0.4 m2，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶37，输电线总电阻为12 Ω，输电线上损失的功率为2028 W，在用户端用降压变压器降压，降压变压器原、副线圈的匝数比为4∶1。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ） A. 用户端得到的电压为220 V B. 输电线上的电流为17 A C. 图示位置时，矩形线圈中的电流变化最慢 D. 图示位置时，穿过矩形线圈的磁通量为4Wb 【答案】A 【解析】 【详解】AB．发电机输出电压的最大值为 发电机输出电压的有效值为 根据理想变压器电压与匝数成正比，有 解得 根据 解得输电电流为 输电线损失的电压为 降压变压器的输入电压为 根据理想变压器电压与匝数成正比，有 可得用户端得到的电压为U4=220 V，故A正确，B错误； C．图示位置时，矩形线圈处于中性面，瞬时电流为零，矩形线圈中的电流变化最快，故C错误； D．图示位置时，穿过矩形线圈的磁通量为，故D错误。 故选A。 9. 如图甲所示，两波源和分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图乙所示。时与两处的质点开始振动，不考虑反射波的影响，则（ ） A. 时两列波开始相遇 B. 在间S1波的波长为0.8m C. 两列波叠加稳定后，处的质点振动加强 D. 两列波叠加稳定后，在间共有15个振动加强点 【答案】D 【解析】 【详解】A．波在左侧的波速为 右侧的波速为 从0.1s开始到两波相遇用时 故两波相遇时间，故A错误； B．图乙可知波的传播周期为，则在间波的波长为，故B错误； C．左侧波传到用时为 此时右侧波在该质点已经振动 即此时刻左侧波在该点的振动在平衡位置向上运动，右侧波在该点的振动也在平衡位置向下振动，可知该点的振动减弱，故C错误； D．当右侧波传到位置时用时间为，即此时处质点从平衡位置向上振动；此时处的波源也在平衡位置向上振动，即振动方向相同，可知在内到和两点的路程差为波长整数倍时振动加强，波在该区间内的波长 可知 解得 可知n可取0、±1、±2、±3、±4、±5、±6、±7，则在间共有15个振动加强点，故D正确。 故选D。 10. 如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角α＝58°，已知sin58°＝0.85，sin53°＝0.80，sin37°＝0.60，则下列说法正确的是（ ） A. 该单色光的彩虹角β＝37° B. 水滴对该单色光的折射率约为1.42 C. 该单色光在水滴内部B点处发生全反射 D. 若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间距更大 【答案】B 【解析】 【详解】A．由光路对称性可知，光线在C点出射时，出射角（光线与法线OC的夹角）与入射角相等，均为 由于法线OC沿竖直方向，故出射光线与水平面的夹角（彩虹角）为，故A错误； B．白光水平射入，法线OA与水平向右方向夹角为。C点在球心正下方，对应角度为。光线从A到C跨过的圆心角为 由几何关系可知，该圆心角也等于，解得折射角 根据折射定律，折射率，故B正确； C．光线在B点的入射角为，其正弦值。而发生全反射的临界角C的正弦值 因，入射角小于临界角，所以在B点不发生全反射，故C错误； D．光线进、出水滴时各发生一次偏折（偏转角均为），在内壁发生一次反射（偏转角为）。将总偏向角扣除平角后，即可得出彩虹角表达式 对于同一入射角，红光折射率较小，对应的折射角较大，因此红光的彩虹角较大（出射光线较陡，落在近处的N点）； 同理，紫光落在远处的M点。因紫光波长较短（），根据干涉条纹间距公式，M所对应的光条纹间距更小，故D错误。 故选B。 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少一个是符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 如图所示为课本中的四幅插图，下列说法正确的是（ ） A. 图甲燃气灶点火器的原理是静电屏蔽 B. 图乙盥洗用的脸盆在“洗”中溅起水花的原理是共振 C. 图丙是利用涡流来探测金属壳的地雷 D. 图丁是使用放射性同位素发出的α射线来测厚度 【答案】BC 【解析】 【详解】A．燃气灶点火器的原理是尖端放电，不是静电屏蔽，故A错误。 B．双手周期性按压脸盆使振动，当驱动力频率等于脸盆的固有频率时发生共振，振幅最大，水花溅起，原理为共振，故B正确； C．金属地雷探测器工作时，探测器的交变磁场会在金属地雷中感应出涡流，涡流的磁场会反过来影响探测器，从而实现探测，利用了涡流的原理，故C正确； D．α射线穿透能力极弱，无法穿透塑料板/金属板，不能用来测量厚度；工业测厚度一般利用穿透能力适中的射线，故D错误。 故选BC。 12. 如图，一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光，其中只有3种频率的光a、b、c照射到图甲电路阴极K的金属上能发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示，下列推断正确的是（ ） A. a光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放出的光 B. 阴极金属的逸出功小于10.2 eV C. 若图乙中的Ua＝6.00 V，则b光照到金属表面后形成的光电子的动能可能为5.34 eV D. 若图甲中电源右端为正极，随着滑片向右滑动，光电流逐渐增大 【答案】BC 【解析】 【详解】由得，即氢原子从能级向低能级跃迁，共产生6种光子。按光子能量从大到小排序为：、、、、、。其中仅3种能发生光电效应，对应能量最大的前三种跃迁。由光电效应方程可知，遏止电压越大，光子能量越高，因此光对应，光对应，光对应。 A．光遏止电压最大、光子能量最高，对应氢原子从能级跃迁到能级释放的光，故A错误； B．能发生光电效应的光子中能量最小的是跃迁，其能量为，发生光电效应要求，因此逸出功，故B正确； C．若，对光由光电效应方程得，代入，解得逸出功，光对应跃迁，能量，其光电子最大初动能，光电子的动能取值范围为，因此动能可能为，故C正确； D．若甲图中电源右端为正极，则光电管上加的反向电压，随着滑片向右滑动，反向电压逐渐增大，更少的光电子到达A极，光电流在减小，故D错误。 故选BC。 13. 如图甲所示，在倾角为30°的光滑斜面上，存在与斜面垂直向上的磁感应强度为B的条状匀强磁场区域，磁场的宽度为L，相邻条状磁场的间距也为L。一个质量为m、边长为L的单匝正方形线圈abcd以与斜面底边平行的初速度v0水平抛出，bc边与磁场边界平行，如图乙所示。已知线圈电阻，斜面的宽度足够大、斜面足够长、磁场区域的数量足够多，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 线圈的bc边刚进入第二个条状磁场区域时，水平速度大小为 B. 线圈的bc边刚进入第二个条状磁场区域时，加速度大小为 C. 线圈最多穿过4个条状磁场区域 D. 线圈最多穿过5个条状磁场区域 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．在进入第一个条状匀强磁场的过程中，对线圈水平方向分析，由动量定理可得 其中， 解得 所以线圈从进入第一个条状匀强磁场到刚好进入第二个磁场的过程中有 解得 此时线圈中的电流 线圈在水平方向受力分析，由牛顿第二定律可得 联立解得，线圈刚进入第二个磁场区域时，水平方向的加速度大小为 沿斜面向下的加速度为，则其合加速度不为，故B错误，A正确； CD．由AB选项的分析可知，线圈每穿过一个磁场区域，水平方向动量减少，所以线圈穿过磁场区域的个数为 所以线圈最多穿过4个磁场区域，故D错误，C正确。 故选AC。 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 某实验小组利用单摆测量当地的重力加速度，设计如图1所示装置： （1）如图2所示，摆线上端有甲、乙两种悬挂方式，应该选择_______（选填“甲”或“乙”） （2）为了减小测量误差，下列说法正确的是 ； A. 用20分度游标卡尺来测量摆球的直径，可以得到测量值d＝2.25 cm B. 应尽量选择质量大些、体积小些的摆球 C. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角为30°后释放 （3）正确挂起单摆后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球某次经过平衡位置时开始计时，测出小球完成20次全振动的时间如图3所示，为_______s； （4）多次改变摆长L，测出对应的周期T，绘制T2-L的图像，得到一条倾斜直线，求得图像斜率为4.02 s2/m，π2取9.86，可求得当地重力加速度g＝_______m/s2（结果保留三位有效数字）；利用此图像计算重力加速度，_______（选填“可以”或“不可以”）消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差。 【答案】（1）乙 （2）B （3）41.5 （4） ①. 9.81 ②. 可以 【解析】 【小问1详解】 甲方式下摆线可绕杆滑动，摆动过程中悬挂点位置变化，导致摆长不稳定；乙方式固定了悬挂点，能保证摆长恒定，符合单摆实验的要求，可减小实验误差，所以应选择乙。 【小问2详解】 A．20分度游标卡尺的精度为0.05mm=0.005cm，读数以cm为单位时小数点后应有三位，2.25cm不符合精度要求，故A错误； B．选择质量大、体积小的摆球，可减小空气阻力对摆动的影响，降低实验误差，故B正确； C．单摆周期公式仅适用于小角度摆动（摆角小于），摆角过大，周期公式不再成立，会引入显著误差，故C错误。 故选B。 【小问3详解】 秒表小表盘（分针）指针在区间，且超过半分钟刻度；大表盘（秒针）读取量程，分度值，因此20次全振动的总时间为。 【小问4详解】 [1]由单摆周期公式变形得，因此图像的斜率 整理得，代入数据得。 [2]摆球质量分布不均匀时，等效摆长（悬点到重心的距离）与测量摆长存在固定差值，只会改变图像的截距，不影响图像斜率。因此通过斜率计算重力加速度，可以消除摆球质量分布不均带来的测量误差。 15. 智能机器人的感知依赖于敏感元件的实时反馈，弹性导电绳便是这类传感器的核心敏感元件之一。现取一段自由伸长时长度为的弹性导电绳，让其自由伸长，两端点接入测量电路，测量其自由伸长时的电阻率，并设其自由伸长时的阻值为。 （1）用螺旋测微器测出弹性导电绳在自由伸长时的直径如图甲所示，则其直径d为________mm。 （2）郑同学采用如图乙所示电路进行测量 ①实验中滑动变阻器应选择________。 A.滑动变阻器（0~5Ω） B.滑动变阻器（0~50Ω） C.滑动变阻器（0~100Ω） ②改变金属夹P的位置，测得多组自由伸长弹性导电绳接入电路的长度L及相应电压表示数U、电流表示数I，作出图像如图丙所示。测得图线斜率为k，则该弹性导电绳在自由伸长时的电阻率ρ为________（用d、k表示）。 （3）张同学采用图丁所示电路进行测量，为定值电阻。 ①断开S1和S2，将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，闭合开关S1，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置，记录两表的示数U和。 ②闭合S2，电压表示数发生了变化，应向________（填“左”或“右”）缓慢滑动R的滑片，使电压表的示数恢复到U，记录此时电流表的示数，则自由伸长时的弹性导电绳的电阻________（用和U表示）。 ③改变长度L，重复实验。 ④由实验测得的数据，求出该弹性导电绳在自由伸长时的电阻率ρ。该同学在实验误差分析中，如果考虑电压表不是理想电压表，弹性导电绳电阻率的测量值________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 【答案】（1）1.300##1.299##1.301 （2） ①. A ②. （3） ①. 左 ②. ③. 等于 【解析】 【小问1详解】 由图甲可知，弹性导电绳的直径 【小问2详解】 [1]由图乙电路图可知，滑动变阻器采用分压接法，则应选阻值较小的滑动变阻器，便于调节。 故选A。 [2]根据题意，由欧姆定律和电阻定律有 整理可得 则有 解得 【小问3详解】 [1]由图丁可知，闭合S2，与电压表并联的总电阻减小，则电压表示数减小，要使电压表的示数恢复到U，需减小滑动变阻器接入电路的电阻，则应向左缓慢滑动R的滑片。 [2]闭合S2，电压表的示数恢复到U，则通过的电流仍为，则通过的电流为，则自由伸长时的弹性导电绳的电阻。 [3]由上述分析可知，待测电阻电阻两端的电压和通过的电流的测量值均为真实值，则弹性导电绳电阻的测量值等于真实值，弹性导电绳电阻率的测量值等于真实值。 16. 下列说法正确的是 。（多选） A. “探究加速度与力、质量的关系”的实验中，要调节细绳与桌面平行 B. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，如果测力计外壳与纸面间有摩擦，则会给拉力大小的测量带来误差 C. “用油膜法估测油酸分子大小”是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法 D. “用双缝干涉测量光的波长”的实验中，观察到干涉条纹较模糊，要调节拨杆使单缝与双缝平行 【答案】CD 【解析】 【详解】A.“探究加速度与力、质量的关系”实验中，需调节细绳与长木板平行，保证拉力沿小车运动方向。实验中为平衡摩擦力会将木板一端垫高，木板与桌面不平行，因此细绳无需与桌面平行，故A错误； B.弹簧测力计的拉力示数由弹簧形变决定，等于挂钩对橡皮条的拉力。外壳与纸面的摩擦力作用在外壳上，不影响弹簧弹力的大小，不会给拉力测量带来误差，故B错误； C. “用油膜法估测油酸分子大小”通过测量宏观的油酸体积与油膜面积，利用计算微观的分子直径，是典型的通过宏观量测量微观量的实验方法，故C正确； D.双缝干涉实验中，若单缝与双缝不平行，干涉条纹会模糊不清。调节拨杆使单缝与双缝平行后，干涉条纹会变得清晰，故D正确。 故选CD。 17. 某款智能手机可以直接显示手机所处环境的压强和温度，某科创小组想利用智能手机的这种功能测量一形状不规则又易溶于水的物体密度，他们自制了“测量筒”，测量筒由上端开口的隔热性良好且可电加热的圆柱形气缸和横截面积为S＝0.15 m2的隔热性良好的轻质活塞组成。具体操作如下： 第一步：如图甲所示，将手机放入测量筒，放上活塞，稳定后，手机显示压强P1＝1.012×105 Pa； 第二步：如图乙所示，在活塞上轻放待测物体，稳定后，手机显示压强P2＝1.022×105 Pa； 第三步：如图丙所示，把待测物体也放入气缸里，再放上活塞，稳定后，手机显示温度t1＝17℃时，测得活塞到气缸底部高度h＝0.60 m。然后开启电热丝加热一段时间，稳定后，手机显示温度t2＝46℃时，测得活塞上升了Δh＝0.02 m。 （封闭的空气视为理想气体，忽略一切摩擦，待测物体的体积始终不变，不计电热丝和手机的体积） （1）第二步中，在活塞上轻放待测物体前后，筒内气体的温度_______（填“升高”、“降低”或“不变”），筒内气体单位时间撞击活塞的分子数_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）求待测物体体积V是多少？ （3）第二步中，筒内气体在放上待测物前后的两种稳定状态分别记为状态A、状态B。由状态A到状态B，筒内气体的压强p随体积V的变化可近似地视为线性变化，如图丁所示，求此过程中气体的内能变化了多少？ 【答案】（1） ①. 升高 ②. 增大 （2） （3）101.7 J 【解析】 【小问1详解】 [1]气缸和活塞隔热，气体与外界无热交换 放上物体后活塞下降，外界对气体做功，则 根据热力学第一定律 可得，气体内能增加，理想气体内能仅与温度有关，因此温度升高； [2]气体压强增大，体积减小，单位体积内分子数增多，且温度升高分子平均动能增大，因此单位时间撞击活塞的分子数增大。 【小问2详解】 第三步，设待测物的体积为，则初状态， 末状态， 等压变化，由盖-吕萨克定律得 得 【小问3详解】 第二步中，外界对气体做功 过程绝热，Q＝0 由热力学第一定律ΔU＝W＋Q 得ΔU＝101.7 J 18. 如图所示，质量为3m的小球A用长为L（未知）的轻绳连接于O点，O点正下方O′点固定一颗钉子，质量为m的物块B静止在水平台面上C点，CD间粗糙。在平台右侧有质量为m的“”形载物盘E，用轻质细线通过定滑轮与静止在地面上质量也为m的物块F相连，载物盘E距离地面高为h，与水平台面处于同一水平面并且静止。开始时，将轻绳水平拉直，由静止释放A，A运动到最低点时刚好与B沿水平方向发生弹性正碰，碰撞后A刚好绕钉子做半径为R的完整的圆周运动，B运动到载物盘上时恰好静止，然后物块F上升碰到小平台H，触动弹射器（压缩量可调）将小平台H上的小球水平抛出，落在倾角为θ的斜面上。小平台H的右端恰好位于斜面底端G的正上方。已知滑块只与平台CD段有摩擦，不计空气阻力、细绳与滑轮的摩擦力。“”形载物盘的宽度不计，且着地时立即静止，滑块、小球均可视为质点。 （1）A、B碰撞后瞬间，A的速度大小vA； （2）细线长度L； （3）求小平台H距离地面的最大高度hF； （4）若小平台H在第（3）问的最大高度上，斜面的倾角范围为0°≤θ＜90°，要使小球在斜面上的着落点离抛出点距离最近，试求抛出初速度vH与斜面倾角θ的关系。 【答案】（1） （2）L＝10R （3） （4） 【解析】 【小问1详解】 碰撞后，A刚好绕钉子做完整圆周运动，在圆周最高点满足重力提供向心力，则有 解得最高点速度 在碰撞后，A从最低点到圆周最高点，上升高度为2R，根据机械能守恒有 解得 【小问2详解】 A下摆到碰撞前过程机械能守恒，下落高度为L，有 解得 A与B发生弹性正碰，根据动量守恒和机械能守恒有，， 解得碰撞后，A的速度，即 联立解得 【小问3详解】 滑块进入载物盘至落地过程整体机械能守恒，令物块F升至高度时的速度为，有 解得 继续上抛的高度 所以物块F上升的总高度为 【小问4详解】 点到直线的最短路径为垂线段，因此小球落点与抛出点的连线垂直于斜面如图所示 根据平抛运动的规律有， ，根据几何关系有 消去时间可得 由几何关系有 解得 则可得 19. 如图所示，半径r=0.5m的水平金属圆盘处在磁感应强度B1=1.0T竖直向上的匀强磁场中，圆盘绕过中心O的导电竖直转轴以ω=200rad/s的角速度逆时针匀速转动，与圆盘边缘、转轴接触良好的电刷分别与导轨的D1点、单刀双掷开关S的接线柱1相连，电阻R1=5.0Ω，电容器的电容C=0.2F。有两条不计阻值的水平固定、长度足够的平行金属导轨D1D5、A1A5，导轨间距d=1.0m，其中A1A2段和D1D2段为粗糙导轨，其余各段均为光滑导轨，且A1A2段与A2A5段在A2处绝缘，D1D2段与D2D5段在D2处绝缘，在A5和D5之间接有定值电阻R2=0.6Ω，水平导轨的D1D2A2A1区域内加有竖直向下的匀强磁场B2=1.0T，水平导轨的D3D4A4A3区域内加有竖直向下的匀强磁场B3=0.6T，D2A2、D3A3、D4A4均与导轨垂直，且D3D4=A3A4=d=1.0m，efgh是质量为M=0.2kg、各边长度均为d的开口向左的U形金属框，已知其fg边电阻为R3=0.3Ω，其余各段电阻可忽略不计，开始时金属框紧挨导轨静置于D2D3A3A2区域内。一不计阻值的质量为m=0.2kg的金属棒a垂直导轨放置，与粗糙段导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5。重力加速度g取10m/s2，待电容器C充满电后。 （1）求电容器所带的电荷量；并判断哪个极板带正电？（选“M极板”或“N极板”） （2）若将开关从1打到2，金属棒a由静止开始运动，从开始到最大速度经历的时间t=0.4s，此时金属棒仍在D2A2的左侧，求金属棒的最大速度vm； （3）若将开关从1打到2，金属棒a经过D2A2时的速度为v0=8.0m/s，然后与U形金属框发生碰撞，碰后粘在一起形成一个正方形导体框沿导轨向右运动。求：整个过程中电阻R2上产生的焦耳热Q2。 【答案】（1）5C，M极板带正电 （2）9m/s （3） 【解析】 【小问1详解】 设金属圆盘转动产生的电动势为E，则有 所以电容器所带的电荷量 根据右手定则可知M极板带正电。 【小问2详解】 设金属棒的最大速度为vm，最大速度时电流为I，电容器电压为U，则有 解得 设在达到最大速度过程中通过金属棒的电量为q，则有 其中 在达到最大速度过程中，对金属棒列动量定理方程有 又因为 联立解得 【小问3详解】 金属棒a越过D2A2后与U形金属框碰撞，根据动量守恒有 解得碰后整体的速度为 此后整体一起以的速度匀速向右运动直到fg边进入磁场B3区域。在fg边进入磁场B3区域过程，电阻R2被a棒短路，无电流，此时回路总电阻就为fg边的电阻R3，对fg边列动量定理方程有 解得a棒进入磁场时的速度为 fg边离开磁场后，此时fg边和电阻R2并联，其总电阻为 研究正方形导体框继续运动到停止的过程，对a棒列动量定理方程有 解得 即a棒还没离开磁场时，正方形导体框已停止。所以此过程中电阻R2上产生的焦耳热为 20. 如图所示，正方体EFGHE′F′G′H′在竖直面EFGH右侧的空间内有垂直平面GG′F′F向外的匀强磁场，在竖直面EFGH左侧有立体的静电分析器，静电分析器线状通道截面的四分之一圆弧通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐向分布的电场，场强方向均在竖直面内，指向OO′（OO′垂直纸面），中心线处的电场强度大小为E0（未知）；由线状粒子源发出质量为m、电荷量为q的带电粒子无初速度，经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后以一定的水平速度从GS段（S为GH的中点）进入正方体区域内，从G点射入的粒子从F′点射出，射出时速度方向沿G′F′。已知正方体的棱长为L，磁感应强度大小为B，带电粒子的质量为m、电荷量为＋q，粒子重力和粒子间的相互作用忽略不计。 （1）求中心线处的电场强度大小E0； （2）若撤去磁场，其他条件不变，施加垂直平面GG′F′F向外的匀强电场，电场强度大小，从S点射入的粒子，从G′H′边上的某点射出，求该点距H′点的距离Δy； （3）以F为坐标原点建立空间直角坐标系，，，分别为x，y，z轴的正方向，若该正方体区域内同时存在原匀强磁场B和（2）中匀强电场E，其他条件不变，请通过计算写出从S点射入的粒子离开该正方体区域时的坐标和速度的大小v′。 【答案】（1） （2） （3）， 【解析】 【小问1详解】 从G点射入的粒子恰好从F′点射出的轨迹为圆周，设运动半径为r，则， 联立解得 离子在静电分析器中沿中心线做匀速圆周运动，电场力提供向心力。根据牛顿第二定律有 解得 【小问2详解】 粒子在该区域内电场中做类平抛运动，将运动分解为垂直于G′H′方向的匀速直线运动和平行于G′H′方向的匀加速直线运动，则垂直于G′H′方向 平行于G′H′方向，， 联立解得 【小问3详解】 该区域内同时存在上述磁场与电场时，从S点进入的粒子在正方体区域内做不等距螺旋线运动，可将其运动分解为沿GH方向的初速度为零的匀加速直线运动，和平行于GG′F′F平面的线速度为v0，半径为R＝L的匀速圆周运动，可得匀速圆周运动的周期 假设粒子可完成个圆周运动，则 粒子在GH方向的加速度为 位移为 解得（假设成立） 且该粒子在E′F′边射出，射出坐标为 离开该区域时沿GH方向的速度为 解得 此时速度的大小 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025学年第二学期温州环大罗山联盟期末联考 高二年级物理学科试题 考生须知： 1．本卷共8页满分100分，考试时间90分钟。 2．答题前，在答题卷指定区域填写班级、姓名、考场号、座位号及准考证号并填涂相应数字。 3．所有答案必须写在答题纸上，写在试卷上无效。 4．考试结束后，只需上交答题纸。 选择题部分 一、选择题Ⅰ（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分） 1. 下列物理公式中所标注的物理量，没有单位的是（ ） A. 弹簧弹力公式F＝kx中的劲度系数k B. 库仑定律中的静电力常量k C. 电阻定律中的电阻率ρ D. 折射率公式中的折射率n 2. 2024年央视春晚某分会场上，由宇树科技人形机器人扮演的“黑悟空”脚踏机器狗“筋斗云”惊艳亮相。表演中，“黑悟空”接棒后立即展示了一套行云流水的武术动作。下列说法正确的是（ ） A. 研究“黑悟空”在空中完成后空翻的动作时，可将其视为质点 B. “黑悟空”接住金箍棒时，金箍棒对“黑悟空”手掌的力与“黑悟空”手掌对金箍棒的力，是一对平衡力 C. “黑悟空”接住金箍棒时，金箍棒对“黑悟空”手掌的力是因为手掌发生了弹性形变 D. “黑悟空”用棒支撑身体向上跃起的一瞬间，金箍棒对地面的压力大于“黑悟空”与金箍棒的总重力 3. 我国“鹊桥”中继星绕月球运行，从椭圆轨道Ⅱ进入圆轨道Ⅰ，两轨道相切于点A，则下列说法正确的是（ ） A. 卫星在轨道Ⅰ上的运行速度约为7.9 km/s B. 卫星在轨道Ⅰ上的周期小于在轨道Ⅱ上的周期 C. 卫星变轨前后在A点的加速度一定不同 D. 卫星在轨道Ⅱ上从远月点B向近月点A运动的过程中，机械能增大 4. 在地图中，通常用等高线来表示地势的高低，在物理学中通常采用等势线来表示电势的高低，若将图中等高线改为等势线，所标数字为电势，则（ ） A. 图中B、D两点电场强度大小相等 B. 电子在A、C两点具有相同的电势能 C. 将一正电荷从B点移到C点，电场力做负功 D. 选择不同的零参考面，A、B两点电势差将发生变化 5. 有关下列四幅图的描述正确的是（ ） A. 图甲是装在汽车上的加速度计，输出信号电压U的大小与装置的加速度a的大小成正比 B. 图乙是液位监测仪，当数字电容表示数减小时，可知液面高度上升了 C. 图丙是LC振荡电路，线圈中的自感电动势正在增大 D. 图丁是真空冶炼炉，炉壁产生涡流，使炉内金属熔化 6. 一电动自行车中电源铭牌标有“60 V 15 A·h”字样，假设工作时输出电压恒为60 V，额定功率为300 W，电动机内阻为1 Ω。某次在平直公路上行驶，人和车的总质量为120 kg，阻力恒为总重力的0.02倍，g取10 m/s2。下列说法正确的是（ ） A. 额定工作电流为15 A B. 充满电后该电池的总能量为900 J C. 以额定功率行驶时，电动机内阻每分钟产生的热量为1.5×103 J D. 以额定功率行驶时，在平直公路上行驶的最大速度约为12.5 m/s 7. 某智慧工地现场，一台智能卷扬机将一质量为2 kg的建材从地面由静止开始竖直向上提升。其速度—时间图像如图所示，0~4s的v-t图像是直线，4s~5s卷扬机以恒定功率运行，5s~6s的v-t图像是直线，提升过程中建材只受重力和钢丝绳竖直向上的拉力作用，g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的是（ ） A. 5s时建材离地面最高 B. 0~4s内建材处于超重状态，4s~5s内处于失重状态 C. 4 s~5s内卷扬机的功率为192 W D. 4 s~5s建材的位移为8.5 m 8. 某风力发电机的原理如图，发电机的线圈固定，磁体在叶片驱动下绕线圈对称轴转动，磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小为0.2 T，线圈的匝数为50匝、面积为0.4 m2，不计线圈的电阻，磁体转动的角速度为。发电机产生的交变电流经过变压器升压后向远处输电，升压变压器原、副线圈的匝数比为1∶37，输电线总电阻为12 Ω，输电线上损失的功率为2028 W，在用户端用降压变压器降压，降压变压器原、副线圈的匝数比为4∶1。假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ） A. 用户端得到的电压为220 V B. 输电线上的电流为17 A C. 图示位置时，矩形线圈中的电流变化最慢 D. 图示位置时，穿过矩形线圈的磁通量为4Wb 9. 如图甲所示，两波源和分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图乙所示。时与两处的质点开始振动，不考虑反射波的影响，则（ ） A. 时两列波开始相遇 B. 在间S1波的波长为0.8m C. 两列波叠加稳定后，处的质点振动加强 D. 两列波叠加稳定后，在间共有15个振动加强点 10. 如图甲所示，一束白光水平射入空中一球形的水滴，经过两次折射和一次反射后射出形成光带MN，出射光线与水平面的夹角称为彩虹角。如图乙所示，从球心O的正下方C点射出的某单色光的入射角α＝58°，已知sin58°＝0.85，sin53°＝0.80，sin37°＝0.60，则下列说法正确的是（ ） A. 该单色光的彩虹角β＝37° B. 水滴对该单色光的折射率约为1.42 C. 该单色光在水滴内部B点处发生全反射 D. 若分别用图甲中M、N所对应的两种光在同一装置上做双缝干涉实验，则M所对应的光的条纹间距更大 二、选择题Ⅱ（本题共3小题，每小题4分，共12分。每小题列出的四个备选项中至少一个是符合题目要求的，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 如图所示为课本中的四幅插图，下列说法正确的是（ ） A. 图甲燃气灶点火器的原理是静电屏蔽 B. 图乙盥洗用的脸盆在“洗”中溅起水花的原理是共振 C. 图丙是利用涡流来探测金属壳的地雷 D. 图丁是使用放射性同位素发出的α射线来测厚度 12. 如图，一群处于n能级的氢原子向低能级跃迁时能发出6种不同频率的光，其中只有3种频率的光a、b、c照射到图甲电路阴极K的金属上能发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示。已知氢原子的能级图如图丙所示，下列推断正确的是（ ） A. a光是氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时释放出的光 B. 阴极金属的逸出功小于10.2 eV C. 若图乙中的Ua＝6.00 V，则b光照到金属表面后形成的光电子的动能可能为5.34 eV D. 若图甲中电源右端为正极，随着滑片向右滑动，光电流逐渐增大 13. 如图甲所示，在倾角为30°的光滑斜面上，存在与斜面垂直向上的磁感应强度为B的条状匀强磁场区域，磁场的宽度为L，相邻条状磁场的间距也为L。一个质量为m、边长为L的单匝正方形线圈abcd以与斜面底边平行的初速度v0水平抛出，bc边与磁场边界平行，如图乙所示。已知线圈电阻，斜面的宽度足够大、斜面足够长、磁场区域的数量足够多，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ） A. 线圈的bc边刚进入第二个条状磁场区域时，水平速度大小为 B. 线圈的bc边刚进入第二个条状磁场区域时，加速度大小为 C. 线圈最多穿过4个条状磁场区域 D. 线圈最多穿过5个条状磁场区域 非选择题部分 三、非选择题（本题共5小题，共58分） 14. 某实验小组利用单摆测量当地的重力加速度，设计如图1所示装置： （1）如图2所示，摆线上端有甲、乙两种悬挂方式，应该选择_______（选填“甲”或“乙”） （2）为了减小测量误差，下列说法正确的是 ； A. 用20分度游标卡尺来测量摆球的直径，可以得到测量值d＝2.25 cm B. 应尽量选择质量大些、体积小些的摆球 C. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角为30°后释放 （3）正确挂起单摆后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放，使摆球在竖直平面内稳定摆动，当摆球某次经过平衡位置时开始计时，测出小球完成20次全振动的时间如图3所示，为_______s； （4）多次改变摆长L，测出对应的周期T，绘制T2-L的图像，得到一条倾斜直线，求得图像斜率为4.02 s2/m，π2取9.86，可求得当地重力加速度g＝_______m/s2（结果保留三位有效数字）；利用此图像计算重力加速度，_______（选填“可以”或“不可以”）消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差。 15. 智能机器人的感知依赖于敏感元件的实时反馈，弹性导电绳便是这类传感器的核心敏感元件之一。现取一段自由伸长时长度为的弹性导电绳，让其自由伸长，两端点接入测量电路，测量其自由伸长时的电阻率，并设其自由伸长时的阻值为。 （1）用螺旋测微器测出弹性导电绳在自由伸长时的直径如图甲所示，则其直径d为________mm。 （2）郑同学采用如图乙所示电路进行测量 ①实验中滑动变阻器应选择________。 A.滑动变阻器（0~5Ω） B.滑动变阻器（0~50Ω） C.滑动变阻器（0~100Ω） ②改变金属夹P的位置，测得多组自由伸长弹性导电绳接入电路的长度L及相应电压表示数U、电流表示数I，作出图像如图丙所示。测得图线斜率为k，则该弹性导电绳在自由伸长时的电阻率ρ为________（用d、k表示）。 （3）张同学采用图丁所示电路进行测量，为定值电阻。 ①断开S1和S2，将滑动变阻器R的滑片滑到最右端，闭合开关S1，调节滑动变阻器R的滑片，使电压表和电流表的指针偏转到合适位置，记录两表的示数U和。 ②闭合S2，电压表示数发生了变化，应向________（填“左”或“右”）缓慢滑动R的滑片，使电压表的示数恢复到U，记录此时电流表的示数，则自由伸长时的弹性导电绳的电阻________（用和U表示）。 ③改变长度L，重复实验。 ④由实验测得的数据，求出该弹性导电绳在自由伸长时的电阻率ρ。该同学在实验误差分析中，如果考虑电压表不是理想电压表，弹性导电绳电阻率的测量值________（选填“大于”、“小于”或“等于”）真实值。 16. 下列说法正确的是 。（多选） A. “探究加速度与力、质量的关系”的实验中，要调节细绳与桌面平行 B. “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中，如果测力计外壳与纸面间有摩擦，则会给拉力大小的测量带来误差 C. “用油膜法估测油酸分子大小”是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法 D. “用双缝干涉测量光的波长”的实验中，观察到干涉条纹较模糊，要调节拨杆使单缝与双缝平行 17. 某款智能手机可以直接显示手机所处环境的压强和温度，某科创小组想利用智能手机的这种功能测量一形状不规则又易溶于水的物体密度，他们自制了“测量筒”，测量筒由上端开口的隔热性良好且可电加热的圆柱形气缸和横截面积为S＝0.15 m2的隔热性良好的轻质活塞组成。具体操作如下： 第一步：如图甲所示，将手机放入测量筒，放上活塞，稳定后，手机显示压强P1＝1.012×105 Pa； 第二步：如图乙所示，在活塞上轻放待测物体，稳定后，手机显示压强P2＝1.022×105 Pa； 第三步：如图丙所示，把待测物体也放入气缸里，再放上活塞，稳定后，手机显示温度t1＝17℃时，测得活塞到气缸底部高度h＝0.60 m。然后开启电热丝加热一段时间，稳定后，手机显示温度t2＝46℃时，测得活塞上升了Δh＝0.02 m。 （封闭的空气视为理想气体，忽略一切摩擦，待测物体的体积始终不变，不计电热丝和手机的体积） （1）第二步中，在活塞上轻放待测物体前后，筒内气体的温度_______（填“升高”、“降低”或“不变”），筒内气体单位时间撞击活塞的分子数_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）求待测物体体积V是多少？ （3）第二步中，筒内气体在放上待测物前后的两种稳定状态分别记为状态A、状态B。由状态A到状态B，筒内气体的压强p随体积V的变化可近似地视为线性变化，如图丁所示，求此过程中气体的内能变化了多少？ 18. 如图所示，质量为3m的小球A用长为L（未知）的轻绳连接于O点，O点正下方O′点固定一颗钉子，质量为m的物块B静止在水平台面上C点，CD间粗糙。在平台右侧有质量为m的“”形载物盘E，用轻质细线通过定滑轮与静止在地面上质量也为m的物块F相连，载物盘E距离地面高为h，与水平台面处于同一水平面并且静止。开始时，将轻绳水平拉直，由静止释放A，A运动到最低点时刚好与B沿水平方向发生弹性正碰，碰撞后A刚好绕钉子做半径为R的完整的圆周运动，B运动到载物盘上时恰好静止，然后物块F上升碰到小平台H，触动弹射器（压缩量可调）将小平台H上的小球水平抛出，落在倾角为θ的斜面上。小平台H的右端恰好位于斜面底端G的正上方。已知滑块只与平台CD段有摩擦，不计空气阻力、细绳与滑轮的摩擦力。“”形载物盘的宽度不计，且着地时立即静止，滑块、小球均可视为质点。 （1）A、B碰撞后瞬间，A的速度大小vA； （2）细线长度L； （3）求小平台H距离地面的最大高度hF； （4）若小平台H在第（3）问的最大高度上，斜面的倾角范围为0°≤θ＜90°，要使小球在斜面上的着落点离抛出点距离最近，试求抛出初速度vH与斜面倾角θ的关系。 19. 如图所示，半径r=0.5m的水平金属圆盘处在磁感应强度B1=1.0T竖直向上的匀强磁场中，圆盘绕过中心O的导电竖直转轴以ω=200rad/s的角速度逆时针匀速转动，与圆盘边缘、转轴接触良好的电刷分别与导轨的D1点、单刀双掷开关S的接线柱1相连，电阻R1=5.0Ω，电容器的电容C=0.2F。有两条不计阻值的水平固定、长度足够的平行金属导轨D1D5、A1A5，导轨间距d=1.0m，其中A1A2段和D1D2段为粗糙导轨，其余各段均为光滑导轨，且A1A2段与A2A5段在A2处绝缘，D1D2段与D2D5段在D2处绝缘，在A5和D5之间接有定值电阻R2=0.6Ω，水平导轨的D1D2A2A1区域内加有竖直向下的匀强磁场B2=1.0T，水平导轨的D3D4A4A3区域内加有竖直向下的匀强磁场B3=0.6T，D2A2、D3A3、D4A4均与导轨垂直，且D3D4=A3A4=d=1.0m，efgh是质量为M=0.2kg、各边长度均为d的开口向左的U形金属框，已知其fg边电阻为R3=0.3Ω，其余各段电阻可忽略不计，开始时金属框紧挨导轨静置于D2D3A3A2区域内。一不计阻值的质量为m=0.2kg的金属棒a垂直导轨放置，与粗糙段导轨之间的动摩擦因数为μ=0.5。重力加速度g取10m/s2，待电容器C充满电后。 （1）求电容器所带的电荷量；并判断哪个极板带正电？（选“M极板”或“N极板”） （2）若将开关从1打到2，金属棒a由静止开始运动，从开始到最大速度经历的时间t=0.4s，此时金属棒仍在D2A2的左侧，求金属棒的最大速度vm； （3）若将开关从1打到2，金属棒a经过D2A2时的速度为v0=8.0m/s，然后与U形金属框发生碰撞，碰后粘在一起形成一个正方形导体框沿导轨向右运动。求：整个过程中电阻R2上产生的焦耳热Q2。 20. 如图所示，正方体EFGHE′F′G′H′在竖直面EFGH右侧的空间内有垂直平面GG′F′F向外的匀强磁场，在竖直面EFGH左侧有立体的静电分析器，静电分析器线状通道截面的四分之一圆弧通道中心线MN所在圆的半径为R，通道内有均匀辐向分布的电场，场强方向均在竖直面内，指向OO′（OO′垂直纸面），中心线处的电场强度大小为E0（未知）；由线状粒子源发出质量为m、电荷量为q的带电粒子无初速度，经加速电场加速后进入静电分析器，沿中心线MN做匀速圆周运动，而后以一定的水平速度从GS段（S为GH的中点）进入正方体区域内，从G点射入的粒子从F′点射出，射出时速度方向沿G′F′。已知正方体的棱长为L，磁感应强度大小为B，带电粒子的质量为m、电荷量为＋q，粒子重力和粒子间的相互作用忽略不计。 （1）求中心线处的电场强度大小E0； （2）若撤去磁场，其他条件不变，施加垂直平面GG′F′F向外的匀强电场，电场强度大小，从S点射入的粒子，从G′H′边上的某点射出，求该点距H′点的距离Δy； （3）以F为坐标原点建立空间直角坐标系，，，分别为x，y，z轴的正方向，若该正方体区域内同时存在原匀强磁场B和（2）中匀强电场E，其他条件不变，请通过计算写出从S点射入的粒子离开该正方体区域时的坐标和速度的大小v′。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $