精品解析：广东中山纪念中学2025-2026学年高二下学期第一次段考物理试题

中山纪念中学2025-2026学年高二年级下学期第一次段考试题 物理 一、单项选择（共7小题，每题4分，共28分）。 1. 想要学好物理，一定要重视研读教材，下列选项中的四幅图片选自高中物理粤教版课本，其中所包含的物理原理与手持式金属探测器（如图所示）的工作原理最接近的是（　　） A. B. C. D. 2. 反亥姆霍兹线圈是冷原子实验室中的科研装置，结构如图所示。一对完全相同的圆形线圈，共轴放置。已知为装置中心点，、、、点到点距离相等，直线与线圈轴线重合，直线与轴线垂直。现两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，则（　　） A. 两线圈间存在相互吸引的安培力 B. O点的磁感应强度为零 C. a、c两点的磁感应强度相同 D. b、d两点的磁感应强度相同 3. 如图所示，宽度为的有界匀强磁场垂直于纸面向里，一个斜边长为的直角三角形线框在纸面内以垂直于磁场纸面内边界的速度匀速通过磁场区域，其中，边始终与磁场边界保持垂直，此过程中线框中的感应电流随时间的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 4. 下列与分子动理论有关的说法中，正确的是（　　） A. 图甲，做布朗运动的悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显 B. 图乙，当时，分子间的斥力消失，只剩下分子引力作用 C. 图丙，气体分子热运动速率分布图中曲线2表示的气体分子平均动能更大 D. 图丁，某固体的分子紧密排列，则可用该固体摩尔体积和阿伏伽德罗常数近似表示该固体分子的平均间距 5. 如图所示，表示密封容器中的一定量的某气体的状态变化过程，已知状态下气体的温度，则下列说法正确的是（　　） A. 在过程中气体的温度升高 B. 在过程中气体的温度由30℃升高至60℃ C. 在过程中单位时间内与单位面积的容器壁碰撞的气体的分子数减少 D. 状态下气体分子对单位面积的容器壁产生的平均冲击力大于状态 6. 如图所示，单刀双掷开关S先打到端让电容器充满电。时开关打到端，时回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（　　） A. LC回路的周期为0.02 s B. 时线圈中磁场能最大 C. 时回路中电流沿顺时针方向 D. 在0~0.01 s内线圈中自感电动势所产生感应电流的方向与线圈中的实际电流方向相同 7. 霍尔推进器是未来星际航行的绿色引擎，其放电室横截面可简化为一个圆环区域，圆环内存在辐射状磁场，如图所示。另有方向均垂直圆环平面向里的匀强磁场和匀强电场（未画出），且磁感应强度大小为，电场强度大小为。电荷量为、质量为的电子恰好能够沿半径为的轨道做匀速圆周运动。下列说法中正确的是（ ） A. 电场力对电子做正功 B. 电子沿逆时针方向做圆周运动 C. 电子做匀速圆周运动的线速度大小为 D. 轨道处辐射状磁场的磁感应强度大小为 二、多项选择（共4小题，每题6分，共24分。少选且正确得3分，错选、多选不得分） 8. 均匀带电的薄圆盘的右侧，用拉力传感器A、B水平悬挂一根通电导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面．圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，与圆盘静止时相比，拉力传感器的示数增大了，悬线仍然竖直，则下列说法正确的是(　　) A. 圆盘带正电荷 B. 圆盘带负电荷 C. 若增大圆盘转动角速度，则传感器示数减小 D. 若改变圆盘转动方向，则传感器示数减小 9. 如图所示，半径为的超导圆环位于柱状永磁体N极的正上方，圆环上各点处的磁感应强度的大小相等，方向均与圆环所在平面成角（圆环轴线为竖直方向），若超导圆环中有顺时针（俯视）方向的恒定电流，则下列说法正确的有（　　） A. 超导圆环有收缩的趋势 B. 超导圆环所受的安培力方向竖直向上 C. 超导圆环所受的安培力的大小为 D. 超导圆环所受的安培力的大小为 10. 某风速实验装置由如图甲、乙所示的风杯组系统和电磁信号产生系统两部分组成。风杯固定在竖直转轴的顶端，风杯中心到转轴距离为2L，风推动风杯绕竖直转轴顺时针匀速转动。电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于转轴上的导体棒OA组成，磁场半径为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导体棒OA长为1.5L，电阻为r。导体棒每转一周，A端与弹性簧片接触一次，接触时产生的电流强度恒为I。图中电阻为R，其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 流过电阻R的电流为正弦式交流电 B. 当导体棒与弹性簧片接触时，OA两点的电压大小为Ir C. 当导体棒与弹性簧片接触时，O点电势低于A点电势 D. 风杯的速率 11. 导热良好的圆柱形气缸内封闭有一定质量的气体和一个陶瓷玩具，并竖直放置，当环境温度为时，轻质活塞离气缸底部的高度为（图甲）。升高环境温度，当缸内气体温度达到时，测得活塞离气缸底部的高度增加至（图乙），保持缸内气体温度不变，往活塞上轻放质量为的砝码，活塞恰好回到h高度处（图丙），若已知大气压强为，重力加速度为，不计活塞重力与摩擦力，则（　　） A. 活塞面积 B. 活塞面积 C. 陶瓷玩具的体积 D. 甲图中封闭气体的体积 三、实验题（共1小题，每空2分，共8分）。 12. 高中生小明利用光敏电阻为某蔬菜大棚设计制作空气循环系统，该系统的基本功能是每天清晨自动开启排风扇为大棚通风换气，傍晚再自动关闭。小明所用的光敏电阻在不同照度下的阻值如下表，其控制电路原理如图甲所示，电路中的两个电阻，其中一个是阻值可调的可变电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动，内阻不计，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动空气循环系统。该蔬菜大棚某日的光照强度随时间变化曲线如图乙所示。 照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 （1）由题意可知，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而_____。 （2）为了实现空气循环系统清晨开启傍晚关闭的功能，应将光敏电阻放置于甲图中_______（选填“”或“”）的位置。 （3）若要系统从6:00开始工作，需将电路中的可调电阻的阻值调节至_____。 （4）若要延长系统每日的工作时间，只需将可调电阻的阻值适当_____（选填“增大”或“减小”）。 四、计算题（共3题，共40分，第13题12分，第14题12分，第15题16分） 13. 某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为，匝数为100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的副线圈并联接入若干“，”的灯泡，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为时，灯泡正常发光。 （1）从线框平面与磁感线垂直时开始计时，写出线框中感应电动势随时间变化的关系式； （2）求降压变压器原、副线圈的匝数之比； （3）降压变压器的副线圈接入灯泡的数量。 14. 一种质谱仪的结构可简化为如下图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由MN缝进入一个D型通道。MN缝位于通道的中心，该通道的上下表面内半径为、外半径为的半圆环。整个D型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置。若已知直线加速器的加速电压为，质子的比荷（电荷量与质量之比）为，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置，则： （1）匀强磁场的磁感应强度大小； （2）若粒子源只产生其它某种带正电的粒子且照相底片能接收到该粒子，试求这种粒子比荷可能的最大值与最小值。 15. 如图所示，两根形状相同的光滑金属轨道abcd和平行固定，轨道间距为，轨道段和段位于水平面内，段和段位于竖直平面内，段和段是半径为的圆弧，圆心分别在与、等高的、点，金属轨道两端由阻值为的电阻丝和连接，金属轨道的电阻可忽略不计，在两轨道间存在竖直向上的有界匀强磁场，磁感应强度为，磁场的边界为矩形，不计空气阻力及一切摩擦，重力加速度为。 （1）若磁感应强度（为常数且），试求电阻丝上的电流大小与方向； （2）若磁感应强度恒定不变，将一根长度稍大于，质量为，接入电路的阻值为的导体棒P（图中未画出）从处紧靠轨道由静止释放，导体棒P沿轨道下滑至处时，其对轨道的总压力为，试求该过程中导体棒P上产生的焦耳热； （3）条件与（2）中相同，将导体棒P（图中未画出）从轨道的端以速度向右滑进磁场，并对P施加一大小方向时刻变化的外力，使其能匀速率地沿轨道运动至处，试求该过程中此外力所做的功。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 中山纪念中学2025-2026学年高二年级下学期第一次段考试题 物理 一、单项选择（共7小题，每题4分，共28分）。 1. 想要学好物理，一定要重视研读教材，下列选项中的四幅图片选自高中物理粤教版课本，其中所包含的物理原理与手持式金属探测器（如图所示）的工作原理最接近的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】手持式金属探测器的工作原理是：探测器内的线圈通有交变电流，产生交变磁场。当探测器靠近金属物体时，金属物体处于变化的磁场中，其内部会产生感应电流，即涡流。 A．图A为超速“电子眼”（地感线圈），其原理是当汽车（金属物体）通过埋在地下的线圈时，改变了线圈的磁通量或电感量（互感或自感现象），从而产生感应信号，故A错误； B．图B为法拉第圆盘发电机，其原理是导体圆盘转动切割磁感线产生感应电动势（动生电动势），属于发电机原理，故B错误； C．图C为电磁炉，其原理是内部线圈通入高频交流电，产生高频变化的磁场。铁质锅底处于变化的磁场中，产生强烈的涡流，利用电流的热效应加热食物。这与金属探测器利用变化磁场在金属中产生涡流的物理机制（静止金属在变化磁场中产生涡流）最接近，故C正确； D．图D为磁电式电表中的铝框，其原理是当线圈转动时，铝框切割磁感线产生感应电流（涡流），受到安培力阻碍铝框的转动，属于电磁阻尼现象，故D错误。 故选C。 2. 反亥姆霍兹线圈是冷原子实验室中的科研装置，结构如图所示。一对完全相同的圆形线圈，共轴放置。已知为装置中心点，、、、点到点距离相等，直线与线圈轴线重合，直线与轴线垂直。现两线圈内通入大小相等且方向相反的电流，则（　　） A. 两线圈间存在相互吸引的安培力 B. O点的磁感应强度为零 C. a、c两点的磁感应强度相同 D. b、d两点的磁感应强度相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．两线圈电流方向相反，则两线圈间存在相互排斥的安培力，故A错误； B．根据安培定则，左侧线圈产生的磁场在O点处的磁感应强度方向向右，右侧线圈产生的磁场在O点处的磁感应强度方向整体向左，由于两线圈内通入的电流大小相等，根据对称性可知，两线圈在O点产生的磁场的磁感应强度大小相等，方向相反，则O点的磁感应强度为零，故B正确； C．根据环形电流磁场的磁感线分布规律可知，左侧线圈在a点的磁场方向斜向右下方，在c点的磁场方向斜向右上方，右侧线圈在a点的磁场方向斜向左下方，在c点的磁场方向斜向左上方，根据对称性结合磁场叠加可知，两线圈在a、c两点的磁感应强度大小相等，方向相反，即a、c两点的磁感应强度不相同，故C错误； D．根据环形电流磁场的磁感线分布规律可知，左侧线圈在b、d两点的磁场方向均向右，右侧线圈在b、d两点的磁场方向均向左，根据对称性结合磁场叠加可知，b、d两点的磁感应强度大小相等，方向相反，即b、d两点的磁感应强度不相同，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，宽度为的有界匀强磁场垂直于纸面向里，一个斜边长为的直角三角形线框在纸面内以垂直于磁场纸面内边界的速度匀速通过磁场区域，其中，边始终与磁场边界保持垂直，此过程中线框中的感应电流随时间的图像可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题意知，线框为直角三角形，斜边 长为 ，，则，  点在边上的投影点设为，则 因为线框宽度即长为 L，磁场宽度也为 L，当点到达右边界时，点刚好到达左边界，所以线框运动过程分为进入磁场和穿出磁场两个阶段，中间无完全在磁场中运动的阶段 进入磁场阶段，磁通量向里增加，根据楞次定律，感应电流磁场向外，由安培定则知电流为逆时针方向，设逆时针方向为正方向 当线框位移时，磁场左边界切割边，有效切割长度，感应电流，线性增加，此过程持续时间 当线框位移时，磁场左边界切割边，有效切割长度，感应电流线性减小至0，此过程持续时间 综上所述，进入磁场阶段电流为正，先线性增加，后线性减小 穿出磁场阶段，磁通量向里减小，根据楞次定律，感应电流磁场向里，电流为顺时针方向，即负方向 线框穿出过程与进入过程具有对称性，点先穿出磁场右边界 当穿出位移时，磁场右边界切割边。有效切割长度 随时间线性增加，电流绝对值也线性增加 穿出位移时，磁场右边界切割边，有效切割长度随时间线性减小，电流绝对值也线性减小 综上所述，进入磁场阶段电流为正，先线性增加，后线性减小 故选 D。 4. 下列与分子动理论有关的说法中，正确的是（　　） A. 图甲，做布朗运动的悬浮微粒越大，液体分子撞击作用的不平衡性表现得越明显 B. 图乙，当时，分子间的斥力消失，只剩下分子引力作用 C. 图丙，气体分子热运动速率分布图中曲线2表示的气体分子平均动能更大 D. 图丁，某固体的分子紧密排列，则可用该固体摩尔体积和阿伏伽德罗常数近似表示该固体分子的平均间距 【答案】C 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，微粒越小，某一瞬间跟它相撞的液体分子数越少，撞击作用的不平衡性表现得越明显，布朗运动越剧烈，故A错误； B．分子间同时存在引力和斥力，当时，分子间的引力和斥力都随距离的增大而减小，但斥力减小得更快，合力表现为引力，并不是斥力消失，故B错误； C．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子热运动越剧烈，分子平均速率越大，速率分布曲线的峰值向速率大的方向移动。由图丙可知，曲线②的峰值对应的速率较大，说明曲线表示的气体温度较高，分子平均动能更大，故C正确； D．固体分子紧密排列，可将分子看作立方体模型，每个分子占据的体积为 则分子的平均间距（即立方体边长）为，故D错误。 故选C。 5. 如图所示，表示密封容器中的一定量的某气体的状态变化过程，已知状态下气体的温度，则下列说法正确的是（　　） A. 在过程中气体的温度升高 B. 在过程中气体的温度由30℃升高至60℃ C. 在过程中单位时间内与单位面积的容器壁碰撞的气体的分子数减少 D. 状态下气体分子对单位面积的容器壁产生的平均冲击力大于状态 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，D、A 两点在过原点的直线上，满足 根据理想气体状态方程可知，该过程温度 T 不变，故A错误； B．由图可知，A、B 两点横坐标相同，即体积 V 不变。根据查理定律  由图知 ，故  已知 =30°C，即 解得  对应摄氏温度，故B错误； C．由图可知，B、C 两点在过原点的直线上，则温度 T 不变。从 B 到 C，减小，则体积 V 增大，分子数密度 n 减小。温度不变，分子平均动能不变。根据压强的微观解释，压强减小是因为单位时间内与单位面积容器壁碰撞的分子数减少，故C正确； D．气体分子对单位面积容器壁产生的平均冲击力在宏观上表现为气体的压强。由图可知 ，所以平均冲击力相等，故D错误。 故选C。 6. 如图所示，单刀双掷开关S先打到端让电容器充满电。时开关打到端，时回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值。则（　　） A. LC回路的周期为0.02 s B. 时线圈中磁场能最大 C. 时回路中电流沿顺时针方向 D. 在0~0.01 s内线圈中自感电动势所产生感应电流的方向与线圈中的实际电流方向相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，0.02s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值，此时经历了充放电各一次，故LC回路的周期为0.04s，故A错误； BC．根据 可知此时电容器逆时针放电结束，回路中逆时针的电流最大，磁场能最大，故B正确，C错误； D．在 0∼0.01s 即时间内，电容器放电，回路中电流逐渐增大，线圈中产生的自感电动势阻碍电流的增大，感应电流方向与实际电流方向相反，故D错误。 故选B。 7. 霍尔推进器是未来星际航行的绿色引擎，其放电室横截面可简化为一个圆环区域，圆环内存在辐射状磁场，如图所示。另有方向均垂直圆环平面向里的匀强磁场和匀强电场（未画出），且磁感应强度大小为，电场强度大小为。电荷量为、质量为的电子恰好能够沿半径为的轨道做匀速圆周运动。下列说法中正确的是（ ） A. 电场力对电子做正功 B. 电子沿逆时针方向做圆周运动 C. 电子做匀速圆周运动的线速度大小为 D. 轨道处辐射状磁场的磁感应强度大小为 【答案】D 【解析】 【详解】A．因电场力垂直圆环平面向外，电子在圆环平面内做圆周运动，电场力对电子不做功，故A错误； B．电子由于带负电，故所受电场力垂直圆环平面向外，与辐射状磁场对粒子的洛伦兹力平衡，电子受垂直圆环平面向里的匀强磁场的洛伦兹力方向指向圆心O，根据左手定则可知，电子在圆环内沿顺时针方向运动，故B错误； CD．电子在圆环内受到磁场Ⅱ的洛伦兹力提供电子做圆周运动的向心力 解得： 电子在垂直环平面方向受力平衡 解得：，故C错误，D正确。 故选D。 二、多项选择（共4小题，每题6分，共24分。少选且正确得3分，错选、多选不得分） 8. 均匀带电的薄圆盘的右侧，用拉力传感器A、B水平悬挂一根通电导线ab，电流方向由a到b，导线平行于圆盘平面．圆盘绕过圆心的水平轴沿如图所示方向匀速转动，与圆盘静止时相比，拉力传感器的示数增大了，悬线仍然竖直，则下列说法正确的是(　　) A. 圆盘带正电荷 B. 圆盘带负电荷 C. 若增大圆盘转动角速度，则传感器示数减小 D. 若改变圆盘转动方向，则传感器示数减小 【答案】AD 【解析】 【详解】AB．与圆盘静止时相比，拉力传感器的示数增大，悬线竖直，说明导线所受安培力竖直向下，由左手定则可判断，导线所在位置的磁感应强度方向水平向右；由安培定则可以判断，圆盘转动形成的等效电流与其转动方向相同，故圆盘带正电荷，A对，B错； C．若增大圆盘转动角速度，则等效电流增大，方向不变，产生的磁感应强度增大，导线所受安培力增大，传感器示数增大，C选项错误； D．若改变圆盘转动方向，则导线所在位置的磁场方向水平向左，导线所受安培力方向向上，传感器示数减小，D选项正确. 9. 如图所示，半径为的超导圆环位于柱状永磁体N极的正上方，圆环上各点处的磁感应强度的大小相等，方向均与圆环所在平面成角（圆环轴线为竖直方向），若超导圆环中有顺时针（俯视）方向的恒定电流，则下列说法正确的有（　　） A. 超导圆环有收缩的趋势 B. 超导圆环所受的安培力方向竖直向上 C. 超导圆环所受的安培力的大小为 D. 超导圆环所受的安培力的大小为 【答案】ABD 【解析】 【详解】我们将磁感应强度分解为平行于圆环平面（水平面）的分量和垂直圆环平面的竖直分量 A．竖直分量对电流元产生安培力，根据左手定则，永磁体的磁场方向向上，电流为顺时针，每个电流元受到的安培力方向沿径向向里，因此超导圆环有收缩的趋势，故A正确； B．平行分量​对电流元产生的安培力，根据左手定则可以判断，总安培力竖直向上； 或者根据下方永磁体N极的磁场向上，圆环顺时针电流产生的磁场向下，两个磁场反向相互排斥，因此总安培力方向竖直向上，B正确； CD．取一小段圆环，受到的竖直方向安培力大小为 圆环总周长为，因此总安培力， 故C错误，D正确。 故选ABD 。 10. 某风速实验装置由如图甲、乙所示的风杯组系统和电磁信号产生系统两部分组成。风杯固定在竖直转轴的顶端，风杯中心到转轴距离为2L，风推动风杯绕竖直转轴顺时针匀速转动。电磁信号产生器由圆形匀强磁场和固定于转轴上的导体棒OA组成，磁场半径为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，导体棒OA长为1.5L，电阻为r。导体棒每转一周，A端与弹性簧片接触一次，接触时产生的电流强度恒为I。图中电阻为R，其余电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 流过电阻R的电流为正弦式交流电 B. 当导体棒与弹性簧片接触时，OA两点的电压大小为Ir C. 当导体棒与弹性簧片接触时，O点电势低于A点电势 D. 风杯的速率 【答案】CD 【解析】 【详解】ABC．根据题意可知，当导体棒在磁场中顺时针转动时，相当于电源，且O端相当于电源的负极，则根据欧姆定律可知，OA两端电势差UOA数值上等于电路中的外电压，则有 依题意有，电源电动势为 流过电阻R的电流为恒定电流，故AB错误，C正确； D．闭合电路的欧姆定律有 解得 则风杯的速率为 故D正确。 故选CD。 11. 导热良好的圆柱形气缸内封闭有一定质量的气体和一个陶瓷玩具，并竖直放置，当环境温度为时，轻质活塞离气缸底部的高度为（图甲）。升高环境温度，当缸内气体温度达到时，测得活塞离气缸底部的高度增加至（图乙），保持缸内气体温度不变，往活塞上轻放质量为的砝码，活塞恰好回到h高度处（图丙），若已知大气压强为，重力加速度为，不计活塞重力与摩擦力，则（　　） A. 活塞面积 B. 活塞面积 C. 陶瓷玩具的体积 D. 甲图中封闭气体的体积 【答案】AC 【解析】 【详解】设陶瓷玩具体积为，活塞面积为 AB．甲→乙为等压变化，根据盖-吕萨克定律 解得 乙状态压强，体积 丙状态压强， 乙→丙为等温变化，根据玻意耳定律 整理得，故A正确，B错误；​ C．因，所以，​ 故C正确； D．甲状态气体体积 ，故D错误。 故选AC 。 三、实验题（共1小题，每空2分，共8分）。 12. 高中生小明利用光敏电阻为某蔬菜大棚设计制作空气循环系统，该系统的基本功能是每天清晨自动开启排风扇为大棚通风换气，傍晚再自动关闭。小明所用的光敏电阻在不同照度下的阻值如下表，其控制电路原理如图甲所示，电路中的两个电阻，其中一个是阻值可调的可变电阻，另一个是光敏电阻，已知直流电源电动，内阻不计，当控制开关两端电压时，控制开关自动启动空气循环系统。该蔬菜大棚某日的光照强度随时间变化曲线如图乙所示。 照度/Lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻/kΩ 75 40 24 20 18 15 （1）由题意可知，该光敏电阻的阻值随光照强度的增大而_____。 （2）为了实现空气循环系统清晨开启傍晚关闭的功能，应将光敏电阻放置于甲图中_______（选填“”或“”）的位置。 （3）若要系统从6:00开始工作，需将电路中的可调电阻的阻值调节至_____。 （4）若要延长系统每日的工作时间，只需将可调电阻的阻值适当_____（选填“增大”或“减小”）。 【答案】（1）减小 （2） （3）32 （4）增大 【解析】 【小问1详解】 由表格数据可知，光照强度（照度）越大，光敏电阻的阻值越小，因此光敏电阻阻值随光照强度增大而减小。 【小问2详解】 系统要求清晨光照增强时自动启动，启动条件是控制开关电压，是两端电压。 光照增强时光敏电阻阻值减小，若光敏电阻接在位置，串联电路总电阻减小，电流增大，两端电压​随之增大，可满足“光照增强→电压升高→启动系统”的要求 傍晚光照减弱时阻值增大，降低自动关闭，符合功能要求，因此光敏电阻放在​位置。 【小问3详解】 由图乙可知，6:00时光照强度为，对应表格得光敏电阻。 刚好启动时，根据串联分压规律   代入、、 解得 【小问4详解】  延长工作时间，意味着需要在更低光照（更低照度对应光敏电阻阻值更大）时仍满足 由​​可知，当增大时，增大可调电阻​的阻值，可使升高，满足启动电压要求，因此能更早开启、更晚关闭，延长工作时间。 四、计算题（共3题，共40分，第13题12分，第14题12分，第15题16分） 13. 某发电机输电电路的简图如图所示，发电机的矩形线框处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中，线框面积为，匝数为100匝，电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动，并与升压变压器的原线圈相连，升压变压器原、副线圈的匝数之比为，降压变压器的副线圈并联接入若干“，”的灯泡，两变压器间的输电线总电阻，变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为时，灯泡正常发光。 （1）从线框平面与磁感线垂直时开始计时，写出线框中感应电动势随时间变化的关系式； （2）求降压变压器原、副线圈的匝数之比； （3）降压变压器的副线圈接入灯泡的数量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 线框转动产生的感应电动势最大值为 代入数据可得   从线框平面与磁感线垂直（中性面）开始计时，瞬时电动势满足  因此  【小问2详解】 感应电动势有效值 ，线框电阻不计，因此升压变压器原线圈电压  对升压变压器，由理想变压器电压比  可得  已知发电机输出总功率  输电线电流   输电线电压损失  因此降压变压器原线圈电压   灯泡正常发光，降压变压器副线圈电压  根据变压器电压与匝数关系 可得 【小问3详解】 输电线损耗功率 降压变压器输出总功率  每个灯泡额定功率 ，灯泡正常发光 因此 【点睛】 14. 一种质谱仪的结构可简化为如下图所示，粒子源释放出初速度可忽略不计的质子，质子经直线加速器加速后由MN缝进入一个D型通道。MN缝位于通道的中心，该通道的上下表面内半径为、外半径为的半圆环。整个D型通道置于竖直向上的匀强磁场中，正对着通道出口处放置一块照相底片，它能记录下粒子从通道射出时的位置。若已知直线加速器的加速电压为，质子的比荷（电荷量与质量之比）为，且质子恰好能击中照相底片的正中间位置，则： （1）匀强磁场的磁感应强度大小； （2）若粒子源只产生其它某种带正电的粒子且照相底片能接收到该粒子，试求这种粒子比荷可能的最大值与最小值。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 质子在电场中加速，根据动能定理 质子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 由题意知， 解得 【小问2详解】 若粒子运动轨迹如图中轨迹2所示 则 若粒子运动轨迹如图中轨迹3所示，则 根据电场中加速、磁场中 可得，故比荷之比等于半径平方的反比 则 15. 如图所示，两根形状相同的光滑金属轨道abcd和平行固定，轨道间距为，轨道段和段位于水平面内，段和段位于竖直平面内，段和段是半径为的圆弧，圆心分别在与、等高的、点，金属轨道两端由阻值为的电阻丝和连接，金属轨道的电阻可忽略不计，在两轨道间存在竖直向上的有界匀强磁场，磁感应强度为，磁场的边界为矩形，不计空气阻力及一切摩擦，重力加速度为。 （1）若磁感应强度（为常数且），试求电阻丝上的电流大小与方向； （2）若磁感应强度恒定不变，将一根长度稍大于，质量为，接入电路的阻值为的导体棒P（图中未画出）从处紧靠轨道由静止释放，导体棒P沿轨道下滑至处时，其对轨道的总压力为，试求该过程中导体棒P上产生的焦耳热； （3）条件与（2）中相同，将导体棒P（图中未画出）从轨道的端以速度向右滑进磁场，并对P施加一大小方向时刻变化的外力，使其能匀速率地沿轨道运动至处，试求该过程中此外力所做的功。 【答案】（1） ​ ，电流方向为 （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势 回路总电阻为两端电阻丝串联， 因此电流大小  ​ 根据楞次定律，磁感应强度竖直向上增大，感应电流磁场竖直向下，可得电流方向为 【小问2详解】 导体棒滑到处时，根据牛顿第二定律  根据能量守恒，回路总焦耳热  电路结构：导体棒电阻为电源内阻，外电路和的两个并联，外阻​ 焦耳热按电阻分配，因此导体棒的焦耳热  【小问3详解】 导体棒沿圆弧匀速运动，总弧长，总运动时间 感应电动势的瞬时值（​​），最大值，有效值 电路总电阻 总焦耳热为​ 导体棒匀速运动，动能变化为0，由能量守恒：外力做功等于重力势能增量与总焦耳热之和，即 ​ 因此  【点睛】 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $