内容正文:
2025—2026学年度第二学期学科素养练习
高二 物理
注意事项:
1.本试卷共6页,满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前将姓名、准考证号、座位号准确填写在答题卡指定的位置上。
3.选择题须使用2B铅笔将答题卡相应题号对应选项涂黑,若需改动,须擦净另涂;非选择题在答题卡上对应位置用黑色墨水笔或黑色签字笔书写。在试卷、草稿纸上答题无效。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1. PET(正电子发射断层成像)是临床核医学影像诊断技术,常将含有放射性同位素的物质注入人体参与代谢,通过探测湮没辐射进行显像。的衰变方程为,式中是中微子,的半衰期是110分钟。下列说法正确的是( )
A. 该反应属于核聚变反应
B. a=8,b=18
C. 该反应中产生的中微子在磁场中运动时会发生偏转
D. 将含有的化合物加热至高温,其半衰期会明显缩短
【答案】B
【解析】
【详解】A.核聚变是轻原子核聚合为较重原子核的核反应,该反应是原子核放出正电子的β+衰变,不属于核聚变,故A错误;
B.核反应满足质量数守恒和电荷数守恒:质量数守恒得
即
电荷数守恒得
即,故B正确;
C.中微子不带电,在磁场中不受洛伦兹力,运动轨迹不会发生偏转,故C错误;
D.半衰期由原子核内部自身性质决定,与温度、化合态等外界物理化学条件无关,高温不会缩短其半衰期,故D错误。
故选B。
2. 小明乘坐复兴号动车组出游,动车组进站滑行时做匀减速直线运动。动车组开始滑行时的初速度为90 km/h,直至速度减为零;减速全程小明以脉搏计时,脉搏共跳动40次。已知成人正常脉搏约为每分钟75次,动车组滑行距离约为( )
A. 188 m B. 250 m C. 400 m D. 750 m
【答案】C
【解析】
【详解】首先换算初速度:
脉搏每分钟跳动75次,跳动40次的总时长即滑行总时间
动车组做匀减速直线运动到静止,平均速度
可求得滑行距离为
故选C。
3. 图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,图乙为x=2 m处质点P的振动图像。则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波速为20 m/s
C. t=0.15 s时,质点P的位移为-20 cm
D. t=0.25 s时,质点Q的加速度方向沿y轴正方向
【答案】B
【解析】
【详解】AB.由波形图和P的振动图像可知,波长为,周期为
根据公式
可得该列波的传播速度为
时刻质点P向下振动,由“上下坡”法,可知该列波沿x轴正方向传播,故B正确,A错误;
C. t=0.15 s时,有
根据振动规律,可知质点P的位移为20 cm,故C错误;
t=0.25 s时
D.波沿x轴正方向传播,t=0时刻质点Q在平衡位置下方向上振动,因为,所以从时刻开始经过四分之一个周期,质点Q在平衡位置上方,加速度的方向沿y轴负方向,故D错误。
故选B。
4. 如图甲所示为劈尖干涉的示意图,在两块透明的玻璃薄片间垫两张纸片,使两块玻璃片形成一定的夹角,当平行单色光从上方竖直射下时会形成如图乙所示的明暗相间的条纹,下列选项中原理与劈尖干涉相同的是( )
A. 玻璃中的气泡看上去特别明亮
B. 将肥皂膜靠近烛火,肥皂膜上呈现彩色条纹
C. 单色平行光通过单缝后在光屏上形成明暗相间的条纹
D. 激光在工程中常用于精准测距
【答案】B
【解析】
【详解】图中所说的现象属于薄膜干涉现象;
A.玻璃中的气泡看上去特别明亮,该现象是全反射现象,故A错误;
B.将肥皂膜靠近烛火,肥皂膜上呈现彩色条纹,该现象属于薄膜干涉现象,故B正确;
C.单色平行光通过单缝后在光屏上形成明暗相间的条纹,该现象属于光的衍射现象,故C错误;
D.激光在工程中常用于精准测距,这是由于激光的方向性较好,与干涉现象无关,故D错误。
故选B。
5. 如图是A、B两颗恒星组成的双星系统,它们绕连线上的O点做匀速圆周运动,测得A、B两颗恒星间的距离为L,恒星A的周期为T,其中恒星A的向心加速度是恒星B的2倍,则( )
A. A、B两颗恒星的线速度之比为1∶2 B. A、B两颗恒星的角速度之比为2∶1
C. A、B两颗恒星的质量之比为2∶1 D. A、B两颗恒星的质量之和为
【答案】D
【解析】
【详解】AB.在双星系统中,两颗恒星绕连线上同一点做匀速圆周运动,二者的角速度、周期相等;
设两恒星质量分别为和,轨道半径分别为和,间距为
根据向心加速度公式,由于角速度相同,且
可解得两星的轨道半径之比为
由线速度公式可知,两恒星线速度之比为,故AB错误;
C.由万有引力提供向心力可得
化简可得
解得两恒星的质量之比为,故C错误;
D.将上述向心力表达式变形,可得,
两式相加得
结合角速度公式,代入上式并化简,可得两恒星质量之和为,故D正确。
故选D。
6. 如图所示,细绳下系有一个带负电的小球,小球始终处在垂直于纸面向内的水平匀强磁场中。以下措施可能使小球平衡在图示位置的是( )
A. 将磁场水平向左移动 B. 将磁场竖直向下移动
C. 将磁场竖直向上移动 D. 将磁场向左下移动
【答案】C
【解析】
【详解】A.小球受重力方向竖直向下,绳子拉力 沿绳指向右上方,若使小球在题中位置平衡,小球还受洛伦兹力。 由题图可知,绳子拉力 在水平方向的分量 向右。根据平衡条件可得洛伦兹力 在水平方向的分量 必须向左,才能与 平衡。
将磁场水平向左移动,小球相对磁场水平向右运动。根据左手定则可知洛伦兹力 竖直向下。水平方向无分力,无法平衡拉力的水平分量,故A错误;
B.将磁场竖直向下移动,小球相对磁场竖直向上运动。根据左手定则洛伦兹力 水平向右。水平方向 与 同向,合力不为零,故B错误;
C.将磁场竖直向上移动,小球相对磁场竖直向下运动。根据左手定则洛伦兹力 水平向左。水平方向 与 反向,若 且竖直方向 ,小球可能平衡,故C正确;
D.将磁场向左下移动,小球相对磁场向右上运动。可将速度分解为水平向右和竖直向上。水平向右的速度分量产生竖直向下的洛伦兹力,竖直向上的速度分量产生水平向右的洛伦兹力。合洛伦兹力指向右下方,水平分量向右,无法平衡拉力的水平分量,故D错误。
故选C。
7. 龙里大草原风力发电机工作原理模型如图所示。风轮机叶片转速为m转/秒,并形成半径为r的圆面,通过1∶n转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动,产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。已知空气密度为ρ,风速为v,匀强磁场的磁感应强度为B,忽略线圈电阻,则( )
A. 单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为
B. 经升压变压器后,输出交变电流的频率高于mn
C. 变压器原、副线圈的匝数比为
D. 高压输电有利于减少能量损失,因此电网的输电电压越高越好
【答案】A
【解析】
【详解】A.单位时间内冲击风轮机叶片的气流体积为,该部分气流的质量为
因此,单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为,故A正确;
B.变压器只改变交变电流的电压和电流,不改变交变电流的频率,因此经升压变压器后,输出交变电流的频率依然为,故B错误;
C.发电机高速轴转动的角速度为
发电机产生的感应电动势最大值为,有效值为
忽略线圈电阻,变压器原线圈输入电压
已知变压器副线圈输出电压为,根据理想变压器电压比公式,有原、副线圈的匝数比为,故C错误;
D.高压输电有利于减少输电线上的能量损失,但并非输电电压越高越好,输电电压过高,对输电线路绝缘性能的要求也相应提高,会大大增加输电线路的建设和维护成本,故D错误。
故选A。
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。在每个小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
8. 高层建筑屋顶通常安装有避雷针,如图1,某时刻避雷针周围的等势面如图2所示,若一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹为图中虚线所示,则( )
A. 粒子带负电
B. 带电粒子在A点的动能大于在B点的动能
C. C点的电场强度比D点的电场强度小
D. 比较C、D两点,C点更接近避雷针尖端
【答案】AD
【解析】
【详解】A.等势面电势由右向左降低,电场线垂直等势面并指向电势降低的方向,所以图中粒子所在区域电场方向大致向左;曲线运动的合力指向轨迹弯曲的内侧,由虚线轨迹可知电场力方向大致向右,与电场方向相反,因此粒子带负电,故A正确;
B.从图中可知点比点靠近高电势区域,,粒子带负电,电势升高时电势能减小、动能增大,因此粒子在点的动能大于在点的动能,故B错误;
C.等势面越密,电场强度越大,点附近等势面比点附近密集,所以点的电场强度大于点的电场强度,故C错误;
D.避雷针尖端附近等势面更密集,由图可知点处在更内侧且等势面更密集的区域,点在外侧低电势等势面上,所以点更接近避雷针尖端,故D正确。
故选AD。
9. 为推进智慧城市与绿色交通建设,某地区引进搭载车载无线充电装置的新能源公交车,其简化原理如图所示。发射线圈接380 V的交流电压,匝数为1100匝,车载接收线圈的匝数为50匝。受安装空间与磁场泄漏影响,工作时穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的90%,忽略线圈电阻及其他能量损耗,下列说法正确的是( )
A. 接收线圈与发射线圈中的电流之比为22∶1
B. 在停电的情况下可以用大型电池组通过发射线圈为公交车充电
C. 接收线圈两端的输出电压约为16 V
D. 减小发射线圈的匝数可提高接收线圈两端的电压
【答案】CD
【解析】
【详解】A.若为理想变压器,则接收线圈
忽略损耗时满足功率相等
可得电流比
本题存在漏磁,不为理想变压器,则电流之比一定不为22∶1,故A错误;
B.电池组输出直流电,直流电产生的磁通量恒定,接收线圈的磁通量不发生变化,无法产生感应电动势,因此不能充电,故B错误;
C.穿过接收线圈每匝的磁通量仅为发射线圈的90%,由法拉第电磁感应定律可得
代入已知条件数据得,故C正确;
D.由可知,在输入电压不变时,减小发射线圈匝数会使增大,故D正确。
故选CD。
10. 如图,甲为粒子加速器(两极板电性可调),电压为U1,乙为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,电压为U2,两板间距离为d。现有一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力),从静止开始加速,恰能沿直线通过速度选择器;之后进入宽度为L(未知)、磁感应强度为B2、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场,MN、PQ是磁场的边界且与水平方向的夹角为30°,该粒子刚好不能从PQ边界射出磁场,所有装置均在竖直面内,则( )
A. 粒子离开加速电场的速度v为
B. 速度选择器两板间磁场方向垂直于纸面向里,大小为
C. 若粒子带正电,有界匀强磁场的宽度为
D. 若粒子带负电,粒子在有界匀强磁场中运动的时间为
【答案】ABD
【解析】
【详解】A.粒子在加速器中由静止加速,根据动能定理可得
解得,故A正确;
B.粒子沿直线通过速度选择器时,电场力与洛伦兹力平衡
代入得
方向验证:无论粒子带正电/负电,电场力与洛伦兹力平衡时,磁场方向都垂直纸面向里(正电:电场力向下,洛伦兹力向上,左手定则得磁场向里;负电:电场力向上,洛伦兹力向下,磁场仍向里),故B正确;
C.粒子在磁场中做圆周运动,洛伦兹力提供向心力
轨道半径
粒子带正电时,刚好不从PQ射出,轨迹与PQ相切,轨迹如图所示
由几何关系得磁场宽度,故C错误;
D.粒子带负电时,洛伦兹力向下,偏转后从MN边界出射,刚好不穿出PQ时轨迹与PQ相切。入射速度与MN边界夹角为(弦切角),可得圆周运动的圆心角
圆周运动周期
运动时间,故D正确。
故选ABD。
三、非选择题(本题共5小题,共57分)
11. 某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。
(1)利用图甲装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。方法是调整轨道的倾斜度,使小车( )(填选项前字母)。
A. 能在轨道上保持静止
B. 受牵引时,能拖动纸带沿轨道做直线匀速运动
C. 不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速直线运动
(2)某次实验得到一条纸带,部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),测量时刻度尺零刻度对齐A点,测得B点的读数即s1=______cm。已知s2=5.85 cm,s3=6.53 cm,s4=7.18 cm,打点计时器所接交流电源频率为50 Hz,则小车的加速度a=______m/s2(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1)C (2) ①. 5.20 ②. 0.66
【解析】
【小问1详解】
平衡小车阻力时,是让重力的下滑分力平衡包括纸带与打点计时器摩擦在内的所有阻力,因此不能挂槽码(不受牵引),只需让小车拖动纸带运动,若小车能沿轨道做匀速直线运动,说明阻力已经平衡。
故选C。
【小问2详解】
[1]刻度尺分度值为,需估读到分度值下一位,由图可知B点读数为
[2]每相邻两个计数点间有4个点未画出,因此相邻计数点的时间间隔
利用逐差法可得
12. 开车不喝酒,喝酒不开车。某同学利用二氧化锡半导体酒精气体传感器设计酒精气体浓度测试仪。查阅二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻Rx随酒精气体浓度c的变化规律如图甲所示,所用的器材规格如下:
A.二氧化锡半导体型酒精气体传感器 B.直流电源E(电动势为4 V,内阻为1.0 Ω)
C.电压表V(量程为3 V,内阻非常大) D.电阻箱R1(最大阻值为999.9 Ω)
E.定值电阻R2 F.单刀双掷开关S一个,导线若干
该同学设计了如图乙所示的电路,据此回答下列问题:
(1)将开关S向a端闭合,调节电阻箱R1,当电阻箱R1的阻值为40.0 Ω时,电压表示数为0.72 V,通过R2的电流为0.08 A,可得定值电阻R2的阻值为______Ω。
(2)将开关S向b端闭合时,可测量酒精气体的浓度。某次测量时,电压表示数为0.72 V,此时酒精气体浓度为______mg/mL。测量过程中,电压表示数越小,所测酒精气体浓度______(选填“越大”或“越小”)。
(3)酒精气体浓度c满足0.2 mg/mL≤c<0.8 mg/mL时可判定为酒驾,酒精气体浓度c满足c≥0.8 mg/mL时可判定为醉驾。若测试时电压表示数为0.5 V,则可判定驾驶员______(选填“状态正常”“酒驾”或“醉驾”)。测试时电压表示数超过______V可判定驾驶员醉驾。
【答案】(1)9 (2) ①. ②. 越小
(3) ①. 状态正常 ②. 1.8
【解析】
【分析】
【小问1详解】
由欧姆定律
【小问2详解】
[1]开关接,电压表示数仍为,电路电流仍为,因此传感器电阻
结合图甲可知对应酒精浓度
[2]由,越小,说明越大;结合图甲,越大,酒精浓度越小。
【小问3详解】
[1]当电压表示数时,电流
总电阻
得
则,因此,判定为状态正常。
[2]醉驾要求,结合图甲,时
此时总电阻
电流
电压表示数,因此电压表示数超过可判定为醉驾。
【点睛】
13. 国家强制要求乘用车安装胎压监测系统(TPMS)。某汽车长时间停于T0=299 K的环境后,左前轮胎压为2.4×105 Pa。驾驶员启动后行驶一段路程,左前轮胎压升至2.5×105 Pa。将轮胎内气体视为理想气体,且轮胎容积视为不变。求:
(1)此时左前轮胎中气体的温度T;(结果保留两位小数)
(2)若此时左前轮胎因胎压过高突然爆胎,爆胎过程时间极短,可视为绝热膨胀。已知爆胎过程中气体对外做功为9.5×103 J,求该过程中气体内能的变化量。
【答案】(1)
(2)(或气体内能减少)
【解析】
【小问1详解】
轮胎内气体可视为理想气体,且轮胎容积视为不变,故该过程为等容变化
设初始状态时气体的压强为,热力学温度为,行驶一段时间后的状态压强为,热力学温度为
根据查理定律,有
代入数据解得
【小问2详解】
爆胎过程时间极短,可视为绝热膨胀,因此该过程中气体与外界没有热量交换,即
已知气体对外做功,根据热力学第一定律
代入数据解得
因此该过程中气体内能的变化量为(或气体内能减少)
14. 如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,固定在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B=1 T,定值电阻的阻值为R=4 Ω。已知导轨足够长,间距L=1 m,且电阻不计。ab是金属杆,与导轨垂直且始终接触良好,ab杆质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,经时间t=0.2 s,将开关S闭合。重力加速度g取10 m/s2。试求:
(1)闭合开关瞬间,ab杆两端的电压Uab;
(2)闭合开关S后,ab杆下落的最终速度;
(3)若从开关闭合到杆达到最大速度的过程中,杆下落的高度h=2.4 m,求此过程中定值电阻R上产生的焦耳热。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
开关闭合前自由下落,闭合开关瞬间的速度
切割磁感线产生的感应电动势
电路总电流
两端电压为路端电压(定值电阻两端电压),由右手定则可知端电势更高,则
【小问2详解】
匀速下落时速度最大,重力与安培力平衡
安培力
整理得最终速度
【小问3详解】
从闭合开关到达到最大速度,由能量守恒可得
代入数据得总焦耳热
串联电路中焦耳热与电阻成正比,因此上的焦耳热
15. 竖直平面内有足够长的AOB轨道,由光滑斜面AO和粗糙水平面OB组成,两者在斜面底端O处平滑连接。质量为m=0.5 kg的滑块1从斜面上高为h=1 m处由静止释放,到达水平面上后,停在距O点x=5 m远处。现将质量同为m=0.5 kg的滑块2、滑块3……滑块n自距离O点L=0.5 m处从左向右依次排列,间距均为L,将滑块1从A点由静止释放,与滑块2碰撞,滑块间的碰撞时间极短,且碰后就粘在一起形成组合体,滑块均视为质点。取g=10 m/s2。求:
(1)滑块与水平面间的动摩擦因数;
(2)滑块第一次碰撞后的速度大小;
(3)组合体最终包含滑块的个数,及停止位置到O点的距离。
【答案】(1)
(2)
(3)最终组合体包含个滑块,停止位置到O点的距离
【解析】
【分析】
【小问1详解】
对滑块1单独下滑到静止的过程,由动能定理可得
代入数据得
【小问2详解】
滑块1从释放到碰撞滑块2前,由动能定理可得
碰撞过程时间极短,动量守恒
联立解得
【小问3详解】
碰撞1次得2个滑块组成的组合体,碰撞后动能,位置在处;
2个滑块组成的组合体到滑块3的位置碰撞前,由动能定理可得
由动量守恒可得
则碰撞后3个滑块组成的组合体动能
3个滑块组成的组合体若要碰撞第4个滑块,需要克服摩擦力做功
由于,无法到达第4个滑块位置,最终停下。
设3个滑块组成的组合体滑行距离后停下,由动能定理
代入数据得
总位置距离O点
最终组合体包含个滑块。
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2025—2026学年度第二学期学科素养练习
高二 物理
注意事项:
1.本试卷共6页,满分100分,考试时间75分钟。
2.答题前将姓名、准考证号、座位号准确填写在答题卡指定的位置上。
3.选择题须使用2B铅笔将答题卡相应题号对应选项涂黑,若需改动,须擦净另涂;非选择题在答题卡上对应位置用黑色墨水笔或黑色签字笔书写。在试卷、草稿纸上答题无效。
一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一个选项是符合题目要求的)
1. PET(正电子发射断层成像)是临床核医学影像诊断技术,常将含有放射性同位素的物质注入人体参与代谢,通过探测湮没辐射进行显像。的衰变方程为,式中是中微子,的半衰期是110分钟。下列说法正确的是( )
A. 该反应属于核聚变反应
B. a=8,b=18
C. 该反应中产生的中微子在磁场中运动时会发生偏转
D. 将含有的化合物加热至高温,其半衰期会明显缩短
2. 小明乘坐复兴号动车组出游,动车组进站滑行时做匀减速直线运动。动车组开始滑行时的初速度为90 km/h,直至速度减为零;减速全程小明以脉搏计时,脉搏共跳动40次。已知成人正常脉搏约为每分钟75次,动车组滑行距离约为( )
A. 188 m B. 250 m C. 400 m D. 750 m
3. 图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,图乙为x=2 m处质点P的振动图像。则下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴负方向传播
B. 该波的波速为20 m/s
C. t=0.15 s时,质点P的位移为-20 cm
D. t=0.25 s时,质点Q的加速度方向沿y轴正方向
4. 如图甲所示为劈尖干涉的示意图,在两块透明的玻璃薄片间垫两张纸片,使两块玻璃片形成一定的夹角,当平行单色光从上方竖直射下时会形成如图乙所示的明暗相间的条纹,下列选项中原理与劈尖干涉相同的是( )
A. 玻璃中的气泡看上去特别明亮
B. 将肥皂膜靠近烛火,肥皂膜上呈现彩色条纹
C. 单色平行光通过单缝后在光屏上形成明暗相间的条纹
D. 激光在工程中常用于精准测距
5. 如图是A、B两颗恒星组成的双星系统,它们绕连线上的O点做匀速圆周运动,测得A、B两颗恒星间的距离为L,恒星A的周期为T,其中恒星A的向心加速度是恒星B的2倍,则( )
A. A、B两颗恒星的线速度之比为1∶2 B. A、B两颗恒星的角速度之比为2∶1
C. A、B两颗恒星的质量之比为2∶1 D. A、B两颗恒星的质量之和为
6. 如图所示,细绳下系有一个带负电的小球,小球始终处在垂直于纸面向内的水平匀强磁场中。以下措施可能使小球平衡在图示位置的是( )
A. 将磁场水平向左移动 B. 将磁场竖直向下移动
C. 将磁场竖直向上移动 D. 将磁场向左下移动
7. 龙里大草原风力发电机工作原理模型如图所示。风轮机叶片转速为m转/秒,并形成半径为r的圆面,通过1∶n转速比的升速齿轮箱带动面积为S、匝数为N的发电机线圈高速转动,产生的交变电流经过理想变压器升压后,输出电压为U。已知空气密度为ρ,风速为v,匀强磁场的磁感应强度为B,忽略线圈电阻,则( )
A. 单位时间内冲击风轮机叶片气流的动能为
B. 经升压变压器后,输出交变电流的频率高于mn
C. 变压器原、副线圈的匝数比为
D. 高压输电有利于减少能量损失,因此电网的输电电压越高越好
二、多项选择题(本题共3小题,每小题5分,共15分。在每个小题给出的四个选项中,有多个选项符合题目要求。全部选对得5分,选对但不全得3分,有选错的得0分)
8. 高层建筑屋顶通常安装有避雷针,如图1,某时刻避雷针周围的等势面如图2所示,若一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹为图中虚线所示,则( )
A. 粒子带负电
B. 带电粒子在A点的动能大于在B点的动能
C. C点的电场强度比D点的电场强度小
D. 比较C、D两点,C点更接近避雷针尖端
9. 为推进智慧城市与绿色交通建设,某地区引进搭载车载无线充电装置的新能源公交车,其简化原理如图所示。发射线圈接380 V的交流电压,匝数为1100匝,车载接收线圈的匝数为50匝。受安装空间与磁场泄漏影响,工作时穿过接收线圈的磁通量约为发射线圈的90%,忽略线圈电阻及其他能量损耗,下列说法正确的是( )
A. 接收线圈与发射线圈中的电流之比为22∶1
B. 在停电的情况下可以用大型电池组通过发射线圈为公交车充电
C. 接收线圈两端的输出电压约为16 V
D. 减小发射线圈的匝数可提高接收线圈两端的电压
10. 如图,甲为粒子加速器(两极板电性可调),电压为U1,乙为速度选择器,磁场与电场正交,磁感应强度为B1,电压为U2,两板间距离为d。现有一质量为m、电荷量为q的粒子(不计重力),从静止开始加速,恰能沿直线通过速度选择器;之后进入宽度为L(未知)、磁感应强度为B2、方向垂直于纸面向里的有界匀强磁场,MN、PQ是磁场的边界且与水平方向的夹角为30°,该粒子刚好不能从PQ边界射出磁场,所有装置均在竖直面内,则( )
A. 粒子离开加速电场的速度v为
B. 速度选择器两板间磁场方向垂直于纸面向里,大小为
C. 若粒子带正电,有界匀强磁场的宽度为
D. 若粒子带负电,粒子在有界匀强磁场中运动的时间为
三、非选择题(本题共5小题,共57分)
11. 某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系。
(1)利用图甲装置进行实验,要平衡小车受到的阻力。方法是调整轨道的倾斜度,使小车( )(填选项前字母)。
A. 能在轨道上保持静止
B. 受牵引时,能拖动纸带沿轨道做直线匀速运动
C. 不受牵引时,能拖动纸带沿轨道做匀速直线运动
(2)某次实验得到一条纸带,部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出),测量时刻度尺零刻度对齐A点,测得B点的读数即s1=______cm。已知s2=5.85 cm,s3=6.53 cm,s4=7.18 cm,打点计时器所接交流电源频率为50 Hz,则小车的加速度a=______m/s2(结果保留两位有效数字)。
12. 开车不喝酒,喝酒不开车。某同学利用二氧化锡半导体酒精气体传感器设计酒精气体浓度测试仪。查阅二氧化锡半导体型酒精气体传感器的电阻Rx随酒精气体浓度c的变化规律如图甲所示,所用的器材规格如下:
A.二氧化锡半导体型酒精气体传感器 B.直流电源E(电动势为4 V,内阻为1.0 Ω)
C.电压表V(量程为3 V,内阻非常大) D.电阻箱R1(最大阻值为999.9 Ω)
E.定值电阻R2 F.单刀双掷开关S一个,导线若干
该同学设计了如图乙所示的电路,据此回答下列问题:
(1)将开关S向a端闭合,调节电阻箱R1,当电阻箱R1的阻值为40.0 Ω时,电压表示数为0.72 V,通过R2的电流为0.08 A,可得定值电阻R2的阻值为______Ω。
(2)将开关S向b端闭合时,可测量酒精气体的浓度。某次测量时,电压表示数为0.72 V,此时酒精气体浓度为______mg/mL。测量过程中,电压表示数越小,所测酒精气体浓度______(选填“越大”或“越小”)。
(3)酒精气体浓度c满足0.2 mg/mL≤c<0.8 mg/mL时可判定为酒驾,酒精气体浓度c满足c≥0.8 mg/mL时可判定为醉驾。若测试时电压表示数为0.5 V,则可判定驾驶员______(选填“状态正常”“酒驾”或“醉驾”)。测试时电压表示数超过______V可判定驾驶员醉驾。
13. 国家强制要求乘用车安装胎压监测系统(TPMS)。某汽车长时间停于T0=299 K的环境后,左前轮胎压为2.4×105 Pa。驾驶员启动后行驶一段路程,左前轮胎压升至2.5×105 Pa。将轮胎内气体视为理想气体,且轮胎容积视为不变。求:
(1)此时左前轮胎中气体的温度T;(结果保留两位小数)
(2)若此时左前轮胎因胎压过高突然爆胎,爆胎过程时间极短,可视为绝热膨胀。已知爆胎过程中气体对外做功为9.5×103 J,求该过程中气体内能的变化量。
14. 如图所示,MN和PQ是两根互相平行、竖直放置的光滑金属导轨,固定在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度大小为B=1 T,定值电阻的阻值为R=4 Ω。已知导轨足够长,间距L=1 m,且电阻不计。ab是金属杆,与导轨垂直且始终接触良好,ab杆质量m=0.1 kg、电阻r=1 Ω。开始时,将开关S断开,让杆ab由静止开始自由下落,经时间t=0.2 s,将开关S闭合。重力加速度g取10 m/s2。试求:
(1)闭合开关瞬间,ab杆两端的电压Uab;
(2)闭合开关S后,ab杆下落的最终速度;
(3)若从开关闭合到杆达到最大速度的过程中,杆下落的高度h=2.4 m,求此过程中定值电阻R上产生的焦耳热。
15. 竖直平面内有足够长的AOB轨道,由光滑斜面AO和粗糙水平面OB组成,两者在斜面底端O处平滑连接。质量为m=0.5 kg的滑块1从斜面上高为h=1 m处由静止释放,到达水平面上后,停在距O点x=5 m远处。现将质量同为m=0.5 kg的滑块2、滑块3……滑块n自距离O点L=0.5 m处从左向右依次排列,间距均为L,将滑块1从A点由静止释放,与滑块2碰撞,滑块间的碰撞时间极短,且碰后就粘在一起形成组合体,滑块均视为质点。取g=10 m/s2。求:
(1)滑块与水平面间的动摩擦因数;
(2)滑块第一次碰撞后的速度大小;
(3)组合体最终包含滑块的个数,及停止位置到O点的距离。
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