精品解析：江西萍乡市2025-2026学年高二下学期期末考试物理试卷

萍乡市2025—2026学年度第二学期期末考试 高二物理 本试卷分选择题和非选择题两部分，满分：100分，考试时间：75分钟 考生注意： 1．答题前，考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名、考试科目”与考生本人准考证号、姓名是否一致。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，用黑色墨水签字笔将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3．考试结束，监考员将试卷、答题卡一并收回。 一、单项选择题（共28分） 1. “羲和号”卫星通过分析太阳光谱中的特定谱线来研究太阳活动。太阳光谱中某条谱线对应光子的能量与氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子能量相同。氢原子的能级图如图所示，则该谱线对应的光子能量为（　　） A. 0.66eV B. 1.89eV C. 2.55eV D. 12.09eV 2. 如图所示，两根长直导线和平行放置，分别通有大小为、的电流，电流方向相反，若的磁场对的作用力的大小为，则的磁场对的作用力的大小和方向分别为（　　） A. ，向左 B. ，向右 C. ，向左 D. ，向右 3. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。图示为某时刻电路的工作状态，则下列说法正确的是（ ） A. 该时刻，电路中的电流正在减小 B. 该时刻，电容器的电场能正在减小 C. 其他条件不变，仅在线圈中插入铁芯，则振荡周期减小 D. 其他条件不变，仅增大电容器的电容，则振荡周期减小 4. 对于如图所示的电流随时间做周期性变化的图像，下列说法正确的是（　　） A. 电流做周期性变化，它是交流电 B. 电流的频率是，最大值是 C. 电流的有效值小于 D. 电流的有效值大于 5. 一定质量的理想气体从状态a开始，先后经历状态b、c回到状态a，其图像如图所示，则下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体体积减小 B. 从b到c，气体放出热量 C. 从a到b，气体内能增加 D. 从c到a，气体放出热量 6. 如图所示，虚线上方足够大的区域内有匀强磁场，转轴位于磁场下边界的虚线上且垂直于四分之一圆形闭合导线框框面，导线框绕轴以角速度在纸面内沿逆时针方向匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针方向为正，则图中可能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 7. 如图1所示，一质量为、电荷量为的正粒子在时刻以初速度沿直径进入一圆形磁场区域，已知磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图2所示（取磁场方向垂直纸面向外时磁感应强度为正值，图示为磁感应强度一个周期内的变化情况），若带电粒子最终又从点沿直径方向离开圆形磁场区域，不计带电粒子的重力，则下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子在磁场中运动的时间可能为 B. 带电粒子在磁场中运动的过程中，距离直径的最远距离为 C. 带电粒子在磁场中运动的过程中，只能处于直径的右下方 D. 圆形磁场区域的直径最小值为 二、多项选择题（共18分） 8. 下列关于四幅图的说法正确的是（　　） A. 甲图微粒的运动就是物质分子的无规则热运动 B. 乙图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 C. 丙图分子间作用力与分子间距离的关系，分子间距为时，分子势能最小 D. 丁图水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不能浸润玻璃 9. 如图所示，光滑绝缘水平区域Ⅰ、Ⅱ内分别存在着垂直于平面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度大小分别为、，区域宽度均为。初始时刻边长为、电阻为的单匝正方形金属线框位于区域Ⅰ的左边界处，金属线框在外力作用下始终以垂直于区域边界向右、大小为的速度做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ） A. 线框进入区域Ⅰ的过程中受到的安培力大小为 B. 线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中通过线框的电荷量为 C. 线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中整体产生的感应电动势为 D. 线框从开始进入区域Ⅰ到完全离开区域Ⅱ过程中产生的总焦耳热为 10. 如图所示电路，理想变压器的原线圈与定值电阻串联后接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，副线圈与定值电阻和电阻箱串联，已知，、为理想交流电表。调节的阻值由0逐渐增大的过程中，当时，电流表A的示数为；当时，电流表的示数为，则（　　） A. 变压器原副线圈的匝数比为 B. 变压器原副线圈匝数比为 C. 当时，变压器有最大输出功率 D. 当时，变压器有最大输出功率 三、非选择题 11. 某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。 （1）请选出必要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D__________（用字母符号表示，第一步已经给出）。 A. B. C. D. E. F. （2）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是__________。 A. 将油膜看成单分子层油膜是一种理想化假设 B. 油酸酒精溶液中酒精的作用是有助于测量一滴油酸的体积 C. 轮廓范围内的完整正方形个数即代表油膜铺开的面积 D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图 （3）已知实验室中使用的油酸酒精溶液每溶液中含有油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为的正方形小格的纸上，如图所示共有62个小格。则油酸分子的直径__________m。（结果保留1位有效数字） （4）某同学利用所学知识和查阅的数据估算油酸分子直径。他把油酸分子看成紧密排列的球体，查阅得知油酸的密度，油酸的摩尔质量，阿伏加德罗常数为，则油酸分子的直径约为__________（用本问中字母表示）。 12. 2025年11月5日，我国第三艘航空母舰福建舰入列，其搭载的电磁弹射器世界领先。某兴趣小组对其中的电生磁部分产生浓厚兴趣，讨论发现可以通过霍尔效应来测量磁感应强度。据此该小组拟定了“探究电感线圈中磁感应强度大小与电流大小的关系”的实验方案，实验电路示意图如图所示，当闭合开关S后，电感线圈会产生穿过霍尔元件的磁场，当在垂直磁场的方向上给霍尔元件通电流后，载流子发生偏转，从而使霍尔元件产生电势差（也称霍尔电压）。请根据以上信息回答下列问题： （1）已知该霍尔元件的载流子为自由电子，则电压表的端为__________（选填“正”或“负”）接线柱。 （2）设材料中载流子密度（单位体积内自由电子的数量）为，元电荷为，霍尔元件的尺寸用、、来表示（如图所示），电压表示数为霍尔电压，霍尔元件的电流恒定为。请列出霍尔元件所在位置的磁感应强度的表达式__________（用、、、、、、来表示）。 （3）实验小组经过多次测量，得到多组电流表A和电压表V的读数，分别用和来表示，如下表所示，请在答题卡中描点绘出图像_________。 （4）根据图像，对实验数据进行计算，可以写出和的表达式为：__________（）。据此实验小组得到实验结论：在误差允许范围内，电感线圈中磁感应强度大小与电感线圈的电流大小成正比。（计算结果精确到小数点后两位，表示该表达式中所有物理量的单位均为国际单位制单位）。 13. 如图所示，用轻质活塞（厚度不计）在导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间的摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度，气体的温度；现给汽缸缓慢加热至，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度处，此过程中缸内气体增加的内能。已知该装置周围大气压强，活塞横截面积。求： （1）活塞距离汽缸底部的高度； （2）此过程中缸内气体吸收的热量。 14. 如图所示，某科研装置由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。带正电的粒子从加速电场的点由静止漂入，经电压为的电场加速后，沿直线通过速度选择器，再垂直射入磁感应强度为的匀强磁场Ⅱ中。已知粒子的比荷，速度选择器水平极板长、间距，板间电压，磁场Ⅱ区域的水平宽度为，不计粒子重力。 （1）求速度选择器中磁场Ⅰ的磁感应强度的大小； （2）若仅撤去速度选择器中的磁场Ⅰ，粒子仍从点由静止加速，求粒子在磁场Ⅱ中运动至离开磁场时，沿竖直方向的偏转距离。 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，、两端接有的电阻（体积不计）。一金属棒ab垂直导轨放置，与的距离也为，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度按(,)的规律开始变化，同时ab在平行于导轨方向的拉力作用下，处于静止状态，重力加速度。求： （1）时，拉力的大小； （2）从开始，磁感应强度开始保持不变，改变平行于导轨斜向上的拉力大小，在此拉力作用下导体棒由静止沿导轨向上运动，拉力的功率恒为，求ab棒获得的最大速度； （3）在（2）条件下，导体棒在一初始位置时速度大小，经过时间，位移为，速度大小增加到立即撤去拉力，此过程中电阻上产生的焦耳热，又经过一段时间导体棒回到初始位置时速度大小，求撤去拉力前电阻上产生的焦耳热以及撤去拉力后棒回到初始位置所用的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 萍乡市2025—2026学年度第二学期期末考试 高二物理 本试卷分选择题和非选择题两部分，满分：100分，考试时间：75分钟 考生注意： 1．答题前，考生务必将自己的准考证号、姓名填写在答题卡上。考生要认真核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名、考试科目”与考生本人准考证号、姓名是否一致。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其它答案标号。回答非选择题时，用黑色墨水签字笔将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 3．考试结束，监考员将试卷、答题卡一并收回。 一、单项选择题（共28分） 1. “羲和号”卫星通过分析太阳光谱中的特定谱线来研究太阳活动。太阳光谱中某条谱线对应光子的能量与氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射的光子能量相同。氢原子的能级图如图所示，则该谱线对应的光子能量为（　　） A. 0.66eV B. 1.89eV C. 2.55eV D. 12.09eV 【答案】C 【解析】 【详解】由图可知，氢原子从n=4能级跃迁到n=2 能级时辐射的光子能量为E=(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55 eV 故选C。 2. 如图所示，两根长直导线和平行放置，分别通有大小为、的电流，电流方向相反，若的磁场对的作用力的大小为，则的磁场对的作用力的大小和方向分别为（　　） A. ，向左 B. ，向右 C. ，向左 D. ，向右 【答案】B 【解析】 【详解】对的作用力与对的作用力是一对相互作用力，大小相等；则的磁场对的作用力大小为；根据安培定则可知，的磁场在处垂直纸面向里，根据左手定则可知，受到的安培力向右。 故选B。 3. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。图示为某时刻电路的工作状态，则下列说法正确的是（ ） A. 该时刻，电路中的电流正在减小 B. 该时刻，电容器的电场能正在减小 C. 其他条件不变，仅在线圈中插入铁芯，则振荡周期减小 D. 其他条件不变，仅增大电容器的电容，则振荡周期减小 【答案】B 【解析】 【详解】B．由图知，电容器上极板带正电，下极板带负电，电流方向沿回路由上极板流出，再回到下极板，这表明此时电容器正在放电。所以电容器所带电荷量正在减小，电容器的电场能也正在减小，而线圈中的磁场能正在增大，故B正确。 A．在电容器放电过程中，回路电流由零逐渐增大到最大值，所以该时刻电流不是正在减小，故A错误。 C．振荡电路的周期为，仅在线圈中插入铁芯时，线圈电感增大，所以周期增大，不是减小，故C错误。 D．仅增大电容器的电容时，周期也增大，不是减小，故 D 错误。 故选B。 4. 对于如图所示的电流随时间做周期性变化的图像，下列说法正确的是（　　） A. 电流做周期性变化，它是交流电 B. 电流的频率是，最大值是 C. 电流的有效值小于 D. 电流的有效值大于 【答案】C 【解析】 【详解】A．电流大小变化、方向不变，是直流电，故A错误； B．电流随时间做周期性变化，由图像可得电流的周期为0.01s，最大值为0.2A，所以其频率为，故B错误； CD．根据焦耳定律，有效值的定义为：一个周期内周期性变化的电流产热等于相同阻值通恒定电流相同时间的产热，可得 图像的面积除以时间可得。 由图像得，内，图像中，最大值相同的三角形电流围成的面积小于正弦电流围成的面积，可推测得图像中三角形电流对应的面积也小于正弦电流对应的面积，所以有效电流 对于交流电的有效电流 所以，故C正确，D错误。 故选C。 【点睛】图中三角形图像对应电流的有效值 5. 一定质量的理想气体从状态a开始，先后经历状态b、c回到状态a，其图像如图所示，则下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体体积减小 B. 从b到c，气体放出热量 C. 从a到b，气体内能增加 D. 从c到a，气体放出热量 【答案】A 【解析】 【详解】AC．从a到b，气体压强不变，温度降低，则内能减小。根据理想气体状态方程，可得气体体积减小，故A正确，C错误； B．从b到c，温度升高，。由于不变，说明体积不变，外界不对气体做功，即。根据热力学第一定律，可知，气体吸热，故B错误； D．从c到a，气体压强减小，温度不变，体积增大。因为温度不变，理想气体的内能不变，。体积增大，气体对外做功，即。根据热力学第一定律，可得，这意味着气体需要吸收热量，故D错误。 故选A。 6. 如图所示，虚线上方足够大的区域内有匀强磁场，转轴位于磁场下边界的虚线上且垂直于四分之一圆形闭合导线框框面，导线框绕轴以角速度在纸面内沿逆时针方向匀速转动，线框中感应电流方向以逆时针方向为正，则图中可能正确反映线框转动一周过程中感应电流随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】线框做匀速圆周运动，时间内，线框未进入磁场，磁通量为0，无感应电流；时间内，线框进入磁场过程中，根据楞次定律可得，感应磁场的方向垂直纸面向外，根据右手螺旋定则可得，感应电流方向为逆时针方向，即电流为正，只有一条半径切割磁感线，又线速度大小不变，可得感应电流大小不变；时间内，线框在磁场中运动，磁通量不变，无感应电流；时间内，线框离开磁场过程中，根据楞次定律可得，感应磁场的方向垂直纸面向内，根据右手螺旋定则可得，感应电流方向为顺时针方向，即电流为负，只有一条半径切割磁感线，又线速度大小不变，可得感应电流大小不变。 故选D。 7. 如图1所示，一质量为、电荷量为的正粒子在时刻以初速度沿直径进入一圆形磁场区域，已知磁场的磁感应强度随时间的变化关系如图2所示（取磁场方向垂直纸面向外时磁感应强度为正值，图示为磁感应强度一个周期内的变化情况），若带电粒子最终又从点沿直径方向离开圆形磁场区域，不计带电粒子的重力，则下列说法正确的是（　　） A. 带电粒子在磁场中运动的时间可能为 B. 带电粒子在磁场中运动的过程中，距离直径的最远距离为 C. 带电粒子在磁场中运动的过程中，只能处于直径的右下方 D. 圆形磁场区域的直径最小值为 【答案】D 【解析】 【详解】AC．带电粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力 解得， 磁感应强度变化的1个周期恰好是粒子运动的2个周期，满足条件的粒子在磁场中运动情况如图所示 只有当粒子在磁场中的运动时间等于粒子做圆周运动周期的整数倍时，粒子才可能沿直径方向射出磁场，即(，，…)，故AC错误； B．根据几何关系，可得粒子在磁场中运动的过程中距离直径的最远距离，故B错误； D．根据几何关系，可得圆形磁场区域的最小直径为，故D正确。 故选D。 二、多项选择题（共18分） 8. 下列关于四幅图的说法正确的是（　　） A. 甲图微粒的运动就是物质分子的无规则热运动 B. 乙图食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的 C. 丙图分子间作用力与分子间距离的关系，分子间距为时，分子势能最小 D. 丁图水银在玻璃上形成“圆珠状”的液滴说明水银不能浸润玻璃 【答案】CD 【解析】 【详解】A．微粒的运动是布朗运动，是分子无规则热运动的间接反映，不是分子热运动，故A错误； B．乙图中的食盐晶体属于单晶体，单晶体内部的微粒按一定规律在空间周期性排列，这种规则的结构导致单晶体在不同的方向上物理性质存在差异，即表现出各向异性，故B错误； C．丙图是分子间作用力随距离变化的图像，当时，分子力表现为引力，若分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小；当时，分子力表现为斥力，若分子间距离增大，分子力做正功，分子势能同样减小，因此在处，分子的势能达到最小值，故C正确； D．水银在玻璃板上收缩成“圆珠状”，说明了水银内部的内聚力大于水银与玻璃之间的附着力，这属于不浸润现象，故D正确。 故选CD。 9. 如图所示，光滑绝缘水平区域Ⅰ、Ⅱ内分别存在着垂直于平面向里、向外的匀强磁场，磁感应强度大小分别为、，区域宽度均为。初始时刻边长为、电阻为的单匝正方形金属线框位于区域Ⅰ的左边界处，金属线框在外力作用下始终以垂直于区域边界向右、大小为的速度做匀速直线运动。下列说法正确的是（ ） A. 线框进入区域Ⅰ的过程中受到的安培力大小为 B. 线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中通过线框的电荷量为 C. 线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中整体产生的感应电动势为 D. 线框从开始进入区域Ⅰ到完全离开区域Ⅱ过程中产生的总焦耳热为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．线框进入区域Ⅰ的过程中产生的感应电动势为 感应电流 受到的安培力大小为，故A错误； C．线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中，左侧边缘切割磁感线产生的感应电动势为 右侧边缘切割磁感线产生的感应电动势为 根据左手定则得，左侧边缘切割磁感线产生的电流为逆时针方向，右侧边缘切割磁感线产生的电流为逆时针方向，两侧感应电动势叠加，得，故C错误； B．线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中，做匀速直线运动，运动时间 感应电流 通过线框的电荷量为，故B正确； D．线框从开始进入区域Ⅰ到刚进入区域Ⅱ，只有右侧边缘切割磁感线，根据A选项分析得，感应电流 运动时间 产生的焦耳热为 线框刚进入区域Ⅱ到完全进入区域Ⅱ的过程中，根据B选项分析得，产生的焦耳热为 线框完全进入区域Ⅱ到完全离开区域Ⅱ过程中，只有左侧边缘切割磁感线，产生的感应电动势为 感应电流 产生的焦耳热为 所以，线框从开始进入区域Ⅰ到完全离开区域Ⅱ过程中产生的总焦耳热为，故D正确。 故选BD。 10. 如图所示电路，理想变压器的原线圈与定值电阻串联后接入输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，副线圈与定值电阻和电阻箱串联，已知，、为理想交流电表。调节的阻值由0逐渐增大的过程中，当时，电流表A的示数为；当时，电流表的示数为，则（　　） A. 变压器原副线圈的匝数比为 B. 变压器原副线圈匝数比为 C. 当时，变压器有最大输出功率 D. 当时，变压器有最大输出功率 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．设原、副线圈匝数比为 电源电压有效值恒定为U，原副线圈电流分别为，，且满足 原副线圈电压为，，且满足， 已知， 原线圈回路满足基尔霍夫电压定律 代入两种情况，列方程联立求解匝数比。情况1：， 代入得 情况2：， 代入得 联立两个方程，得 由于为正数，解得 所以原副线圈匝数比 A正确，B错误； CD．把副线圈回路负载等效到原线圈回路。理想变压器功率守恒，原线圈输出功率等于副线圈回路功率 又由于， 若将副线圈电阻等效到原线圈回路，等效电阻满足 整理得 结合题目， 得 原电路相当于与可变电阻串联，消耗的电功率 求解电功率的最大值，由于 等价于求解分母部分的最小值 设，，由 可得 当，即时，取最小值。结合题设，当时分母最小，电功率最大。又由于，均大于等于零，即时，电功率最大。代入等效电阻得 解得 C正确，D错误。 故选AC。 三、非选择题 11. 某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。 （1）请选出必要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D__________（用字母符号表示，第一步已经给出）。 A. B. C. D. E. F. （2）为了尽可能准确地估测出油膜分子的大小，下列措施可行的是__________。 A. 将油膜看成单分子层油膜是一种理想化假设 B. 油酸酒精溶液中酒精的作用是有助于测量一滴油酸的体积 C. 轮廓范围内的完整正方形个数即代表油膜铺开的面积 D. 油酸扩散并待其收缩稳定后再绘出轮廓图 （3）已知实验室中使用的油酸酒精溶液每溶液中含有油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为的正方形小格的纸上，如图所示共有62个小格。则油酸分子的直径__________m。（结果保留1位有效数字） （4）某同学利用所学知识和查阅的数据估算油酸分子直径。他把油酸分子看成紧密排列的球体，查阅得知油酸的密度，油酸的摩尔质量，阿伏加德罗常数为，则油酸分子的直径约为__________（用本问中字母表示）。 【答案】（1）BFEC （2）AD （3） （4） 【解析】 【分析】 【小问1详解】 “油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤：第一步D（测量油酸酒精溶液的体积，得到一滴溶液的体积）之后，依次为：B向浅盘倒入水、F在水面撒痱子粉、E将一滴油酸酒精溶液滴入水面、C油膜稳定后描出油膜轮廓，A直接倒入油酸不是实验必要操作，故顺序为。 【小问2详解】 A．本实验将油膜假设为单分子层，属于理想化模型假设，故A正确； B．酒精的作用是促进油酸扩散，便于形成单分子油膜，且酒精溶于水挥发，不是为了测量油酸体积，故B错误； C．计算油膜面积时，超过半格计为一格，不足半格舍去，不是只算完整正方形，故C错误； D．需要等油酸扩散收缩稳定后再绘制轮廓，保证形状准确，故D正确。 故选AD。 【小问3详解】  一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积   油膜面积 油酸分子的直径，保留1位有效数字得到结果。 【小问4详解】  油酸的摩尔体积 ​单个油酸分子的体积 将分子看成球体 整理得 【点睛】 12. 2025年11月5日，我国第三艘航空母舰福建舰入列，其搭载的电磁弹射器世界领先。某兴趣小组对其中的电生磁部分产生浓厚兴趣，讨论发现可以通过霍尔效应来测量磁感应强度。据此该小组拟定了“探究电感线圈中磁感应强度大小与电流大小的关系”的实验方案，实验电路示意图如图所示，当闭合开关S后，电感线圈会产生穿过霍尔元件的磁场，当在垂直磁场的方向上给霍尔元件通电流后，载流子发生偏转，从而使霍尔元件产生电势差（也称霍尔电压）。请根据以上信息回答下列问题： （1）已知该霍尔元件的载流子为自由电子，则电压表的端为__________（选填“正”或“负”）接线柱。 （2）设材料中载流子密度（单位体积内自由电子的数量）为，元电荷为，霍尔元件的尺寸用、、来表示（如图所示），电压表示数为霍尔电压，霍尔元件的电流恒定为。请列出霍尔元件所在位置的磁感应强度的表达式__________（用、、、、、、来表示）。 （3）实验小组经过多次测量，得到多组电流表A和电压表V的读数，分别用和来表示，如下表所示，请在答题卡中描点绘出图像_________。 （4）根据图像，对实验数据进行计算，可以写出和的表达式为：__________（）。据此实验小组得到实验结论：在误差允许范围内，电感线圈中磁感应强度大小与电感线圈的电流大小成正比。（计算结果精确到小数点后两位，表示该表达式中所有物理量的单位均为国际单位制单位）。 【答案】（1）负 （2） （3） （4）0.54I##0.55I##0.56I 【解析】 【小问1详解】 [1] 结合题图中电流方向和磁场方向，可判定自由电子所受洛伦兹力指向端，电子在端积累，故端为负接线柱。 【小问2详解】 [2] 设自由电子定向移动速率为，垂直于方向的截面积为，由电流微观表达式有 稳定时霍尔电场力与洛伦兹力平衡，有 解得 【小问3详解】 [3] 根据表中五组数据描点，数据点近似在过原点的同一直线上，将各点用平滑直线连接，图像见答案。 【小问4详解】 [4] 图像斜率，取较远两点估算，有 因此可写为，在误差允许范围内与成正比，进而说明电感线圈中磁感应强度大小与电流大小成正比。 13. 如图所示，用轻质活塞（厚度不计）在导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间的摩擦忽略不计，开始时活塞距离汽缸底部高度，气体的温度；现给汽缸缓慢加热至，活塞缓慢上升到距离汽缸底部某一高度处，此过程中缸内气体增加的内能。已知该装置周围大气压强，活塞横截面积。求： （1）活塞距离汽缸底部的高度； （2）此过程中缸内气体吸收的热量。 【答案】（1）1.0m （2）500J 【解析】 【小问1详解】 由题意知，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律得 其中体积，体积 联立解得 【小问2详解】 在缓慢加热过程中，气体膨胀对外做功为 根据热力学第一定律可得气体内能的变化量为 解得 14. 如图所示，某科研装置由加速电场、速度选择器和偏转磁场组成。带正电的粒子从加速电场的点由静止漂入，经电压为的电场加速后，沿直线通过速度选择器，再垂直射入磁感应强度为的匀强磁场Ⅱ中。已知粒子的比荷，速度选择器水平极板长、间距，板间电压，磁场Ⅱ区域的水平宽度为，不计粒子重力。 （1）求速度选择器中磁场Ⅰ的磁感应强度的大小； （2）若仅撤去速度选择器中的磁场Ⅰ，粒子仍从点由静止加速，求粒子在磁场Ⅱ中运动至离开磁场时，沿竖直方向的偏转距离。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 在加速电场中，由动能定理，有 代入数据得 在速度选择器中，电场力与洛伦兹力平衡 代入数据得磁场Ⅰ的磁感应强度大小 【小问2详解】 撤去磁场Ⅰ后，粒子在该区域只受电场力作用，做类平抛运动，水平方向 竖直加速度 竖直分速度 合速度 设速度与水平方向夹角为， 可得 因，粒子未碰到极板进入偏转磁场Ⅱ。 在磁场Ⅱ中，洛伦兹力提供向心力 代入数据得 结合粒子运动轨迹，由几何关系，竖直方向的偏转距离 15. 如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨、间距，其电阻不计，两导轨及其构成的平面均与水平面成角，、两端接有的电阻（体积不计）。一金属棒ab垂直导轨放置，与的距离也为，ab两端与导轨始终有良好接触，已知ab的质量，电阻，整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度按(,)的规律开始变化，同时ab在平行于导轨方向的拉力作用下，处于静止状态，重力加速度。求： （1）时，拉力的大小； （2）从开始，磁感应强度开始保持不变，改变平行于导轨斜向上的拉力大小，在此拉力作用下导体棒由静止沿导轨向上运动，拉力的功率恒为，求ab棒获得的最大速度； （3）在（2）条件下，导体棒在一初始位置时速度大小，经过时间，位移为，速度大小增加到立即撤去拉力，此过程中电阻上产生的焦耳热，又经过一段时间导体棒回到初始位置时速度大小，求撤去拉力前电阻上产生的焦耳热以及撤去拉力后棒回到初始位置所用的时间。 【答案】（1）0.75N （2）2m/s （3）0.03J，0.55s 【解析】 【小问1详解】 由 得 根据法拉第电磁感应定律，感应电动势大小为 时，磁感应强度 安培力大小 由楞次定律，可得导体棒中电流从b到a，由左手定则可得安培力沿导轨向上，金属棒受力平衡 联立解得 【小问2详解】 磁感应强度不变后，安培力大小 拉力功率 速度最大时加速度为0，受力平衡 联立得 代入已知量整理得 解得或(由于导体棒向上运动，舍去) 【小问3详解】 撤去拉力前，根据能量守恒 代入解得总焦耳热 与串联，焦耳热按电阻分配，故 设撤去拉力后，金属棒上滑的位移大小为，上滑所用时间为，下滑时所用时间为。 取沿导轨向上为正方向，由动量定理得，上滑过程 下滑过程 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $