精品解析：四川成都市彭州中学2024-2025学年高二下学期期中质量监测物理试卷

2024-2025学年度四川省彭州中学高2023级高二下期中质量监测 物理学科试题 考试时间：75分钟 满分：100分 注意事项： 1.请严格遵守考场纪律，在期中考试出现违纪的学生一定会被严肃处理。 2.选择题部分请用2B铅笔填涂，非选择题部分请用0.5mm黑色墨迹签字笔进行书写。 3.考试结束之后，将你的试卷，答题卡，草稿纸一并交回给监考员。 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 为研究一些微观带电粒子的成分，通常先利用加速电场将带电粒子加速，然后使带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内。若某带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹如图所示，已知此带电粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，但动能逐渐减少，不计重力，下列说法中正确的是（ ） A. 粒子从a到b，带正电 B. 粒子从b到a，带正电 C. 粒子从b到a，带负电 D. 粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功 2. 如图甲，两光滑金属导轨MN、PQ倾斜平行放置，M、P两端接一定值电阻，电阻为的金属棒垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。时对金属棒施加一平行导轨向上的外力，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过的电荷量随时间的平方变化的关系如图乙。下列关于穿过回路的磁通量、金属棒的加速度、外力、电流随时间变化的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 3. 某实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示，保温箱电路主要由加热电路和控制电路组成。加热电路由加热电源、加热电阻丝和电磁开关构成；其余部分为控制电路。控制电路存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。已知保温箱的温度设定在50℃时，电阻箱接入电路的阻值为130Ω。电池内阻及导线电阻不计。下列说法不正确的是（　　） A. 加热电阻丝的c端应该与触头a相连接 B. 加热电阻丝的c端应该与触头b相连接 C. 保温箱的温度设定在100℃时，电阻箱接入电路的阻值为210Ω D. 保温箱的温度设定在150℃时，电阻箱接入电路的阻值为250Ω 4. 如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A. 过程四气体从外界吸热 B. 过程二气体分子密集程度减小 C. 过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D. 气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 5. 如图所示，甲为演示光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是（ ） A. 若b光为绿光，c光可能是黄光 B. 图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，由此可测得， C. 若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光 D. 若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，一定可直接使该氢原子电离 6. 年月号，备受全球关注的国际热核聚变实验堆（ITER）的“心脏”安装阶段在北京启动，该反应堆中的核反应方程为，设的质量为，的质量为，的质量为，的质量为，真空中的光速为。若质量的单位都为国际单位，相当于。下列说法正确的是（ ） A. 该方程也是原子弹爆炸时发生的核反应方程 B. 反应后的质量数少于反应前的质量数 C. 核聚变放出的能量为 D. 核聚变放出的能量为 7. 如图所示，边长为、匝数为的正三角形线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕转轴转动（转轴垂直于磁感线），线圈通过滑环和电刷连接一个原、副线圈的匝数比为的理想变压器，电压表可视为理想电表。滑动变阻器的最大阻值为，初态滑片位于滑动变阻器最上端，。线圈以恒定角速度转动，则（　　） A. 从图示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为 B. 滑动变阻器的滑片P从最上端向下滑动时，变压器的输出功率变大 C. 初态时电压表V2示数为 D. 滑动变阻器的滑片P向下滑动时，电压表V1示数变小 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8. 如图甲所示，将洛伦兹力演示器放在水平桌面上，乙为其结构示意图。演示仪中有一对励磁 线圈，通电后在其间产生垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小与线圈中的电流成正 比。半径为R的圆球形玻璃泡内的电子枪从球心O的正下方0.75R处发射电子，发射速度 大小由电子枪处的加速电压决定。当励磁线圈电流为I1时，电子绕 O 做圆周运动，如图丙中的轨迹1；保持电子发射速度不变，仅将励磁线圈电流调为I2，电子2打在与圆心等高的玻璃球面A点，如图丙中的轨迹2。则（　　） A. 这两种情况下，两电子运动周期不相等 B. 电子 1 完成一周运动所用时间，大于电子 2 从发射到抵达 A 点的时间 C. 电流为时，电子 2 的轨道半径为 D. 与的大小之比为 25∶18 9. 如图为远距离输电线路示意图，由发电机、理想升压变压器、理想降压变压器、用户等组成。发电机矩形线框的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r（很小），在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动。升压变压器原、副线圈的匝数比为k1，降压变压器原、副线圈的匝数比为k2。已知升压变压器和降压变压器之间的输电线总电阻为R1，用户总电阻为R2，电流表为理想电表，初始时开关S闭合。下列说法正确的是（ ） A. 电流表的示数 B. 电阻R1、R2消耗的功率之比为 C. 电阻R1、R2消耗的功率之比为 D. 若用户数量增加，则升压变压器的输入功率一定减小 10. 如图甲所示，间距的金属轨道与水平面成角放置，上端接定值电阻，下端接定值电阻，其间分布着两个有界匀强磁场区域：区域Ⅰ内的磁场垂直轨道平面向下，磁感应强度；区域Ⅱ内的磁场平行轨道向下，磁感应强度。金属棒MN的质量，接入电路的电阻，金属棒与轨道间的动摩擦因数。现从区域Ⅰ的上方某处沿轨道静止释放金属棒，当金属棒MN刚到达区域Ⅰ的下边界时，开始均匀变化。整个过程中金属棒的速度随下滑时间的变化情况如图乙所示，图像中除ab段外均为直线，Oa段与cd段平行。金属棒在下滑过程中始终与磁场边界平行，且与轨道间接触良好，轨道电阻及空气阻力忽略不计，两磁场互不影响，，g取。下列说法正确的是（　　） A. 图乙中c点对应的速度大小为1m/s B. 区域Ⅰ的宽度为0.8m C. 金属棒穿过区域Ⅰ过程，回路中产生的焦耳热为0.192J D. 均匀变化时的变化率为 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 学校实验室提供如图甲所示的可拆变压器元件，某同学探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系： (1)该同学还需要的实验器材是______（填选项前的字母）； A. B. C. D. E. (2)该同学实验组装的变压器如图乙所示。铁芯上原，副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，原线圈两端与电源相连，测得原、副线圈两端的电压分别为10V和1.8V，发现结果与正确实验结论有明显偏差，最有可能原因是______； A.副线圈的数太少 B.副线圈的电阻太大 C.原线圈的匝数太多，电阻过大 D.没有将铁芯B安装在铁芯A上 (3)改正后正确操作，为原线圈n1=800匝接入12V电压，副线圈n2=400匝接线柱间输出电压最有可能是______。 A.24V B.6V C.5.6V D.2V 12. 在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中： （1）下列实验操作正确的是_______； A.水槽中倒入的水越深越好 B.水面上多撒痱子粉比少撒好 C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些 （2）现有按酒精与油酸的体积比为配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，正确描绘出油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为_______； （3）某同学在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，计算出的分子直径明显偏小，可能由于（ ） A.油膜面积不稳定，油酸未完全散开 B.计算纯油酸的体积时，忘记了将油酸酒精溶液的体积乘上溶液的浓度 C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格全部数上了 D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数多计了1滴 （4）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为，则下列说法正确的是（ ） A.1kg油酸所含有分子数为 B.1m3油酸所含分子数为 C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为 四、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示，一竖直放置的足够长的导热汽缸由、两部分构成，厚度不计的活塞a、b可以上下无摩擦地移动，汽缸连接处有小卡销，使活塞a不能通过连接处进入汽缸。现将活塞a和活塞b用一轻质细弹簧拴接，两活塞之间封闭有一定质量的理想气体，刚开始时，活塞a位于汽缸底端，系统处于静止状态，此时两活塞间气体的温度为，弹簧恰好处于原长状态。已知活塞a、b的质量分别为、，横截面积分别为、，弹簧原长为、劲度系数为，大气压强为，重力加速度大小取。现缓慢降低两活塞间气体的温度。 （1）求初始状态汽缸内封闭气体的压强 （2）求活塞a刚要开始运动时活塞间气体的压强和温度 （3）已知弹簧弹性势能的表达式为（为弹簧劲度系数，表示弹簧形变量。两活塞间封闭气体的温度从降到的过程中，封闭气体的内能减少了，求该过程中封闭气体向外界放出的热量。 14. 如图，在左侧磁感应强度为的水平匀强磁场中有两半径为的金属圆环竖直放置且相互平行，金属环的间距为，一根长为，电阻为的金属棒在圆环内侧以角速度 逆时针匀速转动从而发电。已知金属棒与圆环始终接触良好，电路中的电阻。 （1）初时，单刀双掷开关与a连接。从金属棒在圆环最高点时开始计时，写出金属杆两端电压的瞬时值； （2）此后调节金属杆的旋转角速度及磁场强弱，并将开关与b连接，使该发电装置通过右侧理想变压器向一个起重机供电。已知理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压峰值为的正弦式交变电流时，电流表的示数为，额定功率为的指示灯正常发光，起重机正常工作拉着质量为的重物以的速度匀速上升。已知电压表和电流表均为理想表。求电动机的电阻r和该电动机的效率η。 15. 如图所示，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平桌面上，在P处用一小段绝缘材料平滑连接，将金属导轨绝缘隔开，宽导轨左端通过导线相连，窄导轨右端延伸至桌面外，宽窄导轨间距分别为2l和l。在虚线MN左侧导轨间有一面积圆形区域充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小与时间t的关系为，其中；MN右侧整个空间内，充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。长为l、质量为m的导体棒乙静置于窄导轨上；长为2l、质量也为m的导体棒甲，从MN右侧由静止释放，甲运动至P处之前已匀速。甲通过P处之后，乙开始运动，乙离开导轨时甲还在宽导轨上运动。已知：，，甲的电阻，其余电阻不计，桌面到水平地面的高度，重力加速度g取，两导体棒在导轨上运动始终与导轨垂直且接触良好。 求： （1）甲刚释放时通过甲的电流大小； （2）乙在窄导轨上运动到稳定状态时，甲、乙的速度大小； （3）若仅将桌面以外的窄导轨均切割掉，甲经过P处之后产生的焦耳热为19J，求甲从滑出导轨至落到水平地面上的水平位移大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2024-2025学年度四川省彭州中学高2023级高二下期中质量监测 物理学科试题 考试时间：75分钟 满分：100分 注意事项： 1.请严格遵守考场纪律，在期中考试出现违纪的学生一定会被严肃处理。 2.选择题部分请用2B铅笔填涂，非选择题部分请用0.5mm黑色墨迹签字笔进行书写。 3.考试结束之后，将你的试卷，答题卡，草稿纸一并交回给监考员。 一、单选题：本大题共7小题，共28分。 1. 为研究一些微观带电粒子的成分，通常先利用加速电场将带电粒子加速，然后使带电粒子进入位于匀强磁场中的云室内。若某带电粒子的运动方向与磁场方向垂直，其运动轨迹如图所示，已知此带电粒子在运动过程中质量和电荷量保持不变，但动能逐渐减少，不计重力，下列说法中正确的是（ ） A. 粒子从a到b，带正电 B. 粒子从b到a，带正电 C. 粒子从b到a，带负电 D. 粒子运动过程中洛伦兹力对它做负功 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．带电粒子在电场中做圆周运动，有 解得 依题意，粒子的动能逐渐减小，即粒子的速度越来越慢，根据上述式子可知，粒子的半径越来越小，由图可知粒子应该是从b运动到a，由粒子的轨迹可以判断洛伦兹力的方向，根据左手定则可知，粒子应该带正电。故AC错误；B正确； D．粒子运动过程中洛伦兹力始终与速度方向垂直，不做功。故D错误。 故选B。 2. 如图甲，两光滑金属导轨MN、PQ倾斜平行放置，M、P两端接一定值电阻，电阻为的金属棒垂直导轨放置，其他部分电阻不计。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中。时对金属棒施加一平行导轨向上的外力，使金属棒由静止开始沿导轨向上运动，通过的电荷量随时间的平方变化的关系如图乙。下列关于穿过回路的磁通量、金属棒的加速度、外力、电流随时间变化的图像中正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．设导体棒沿斜面向上移动的过程中，电荷量为，设导体棒的长度为，则有 根据图乙中电荷量与成正比，联立上式可知，结合初速度为零的匀变速直线运动位移时间关系，说明金属棒做初速度为零的匀加速直线运动，加速度恒定。 感应电流，因此电流与时间成正比，图像为过原点的倾斜直线，故A错误； B．由可知，磁通量，故与成线性关系，故图为抛物线，故B错误； C．由牛顿第二定律，代入 解得，因此与成线性关系，纵截距为正，斜率正，故C正确； D．由上述推导，加速度恒定，图像应为水平直线，故D错误。 故选C。 3. 某实验小组研究某热敏电阻的特性，并依此利用电磁铁、电阻箱等器材组装保温箱。该热敏电阻阻值随温度的变化曲线如图1所示，保温箱原理图如图2所示，保温箱电路主要由加热电路和控制电路组成。加热电路由加热电源、加热电阻丝和电磁开关构成；其余部分为控制电路。控制电路存在一个电流值I0，若电磁铁线圈的电流小于I0，衔铁与上固定触头a接触；若电流大于I0，衔铁与下固定触头b接触。保温箱温度达到设定值后，电磁铁线圈的电流在I0附近上下波动，加热电路持续地断开、闭合，使保温箱温度维持在设定值。已知保温箱的温度设定在50℃时，电阻箱接入电路的阻值为130Ω。电池内阻及导线电阻不计。下列说法不正确的是（　　） A. 加热电阻丝的c端应该与触头a相连接 B. 加热电阻丝的c端应该与触头b相连接 C. 保温箱的温度设定在100℃时，电阻箱接入电路的阻值为210Ω D. 保温箱的温度设定在150℃时，电阻箱接入电路的阻值为250Ω 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据图1可知温度升高，热敏电阻的阻值变小，根据欧姆定律可知，流过电磁铁线圈的电流变大，衔铁与固定触头b接触，此时加热电阻丝电路部分断开连接，停止加热，可知图2中加热电阻丝的c端应该与触头a相连接，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； CD．由图可知，当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为180Ω，电阻箱接入的电阻为130Ω，当温度为100℃时，热敏电阻的阻值为100Ω，要使得电流值不变，则在电流为I0时，控制电路的总电阻不变，则此时电阻箱的电阻为 当温度为150℃时，热敏电阻的阻值为60Ω，则此时电阻箱的电阻为，故CD正确，不符合题意。 故选B。 4. 如图所示，开口向上的竖直玻璃管内用一段水银柱封闭着一定质量的理想气体。现将玻璃管保持开口竖直向上拿到室外，并停留较长一段时间，此为过程一；然后再把玻璃管缓慢转动至水平，此为过程二；接着再将玻璃管保持水平拿回室内，并停留较长一段时间，此为过程三；最后把玻璃管缓慢转动至竖直开口向上，水银柱回到初始位置，此为过程四。已知室外温度高于室内温度，室外大气压强等于室内大气压强，水银无漏出。关于此次操作，下列说法正确的是（　　） A. 过程四气体从外界吸热 B. 过程二气体分子密集程度减小 C. 过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响 D. 气体经历上述四个过程回到原状态，气体对外界做的功为0 【答案】B 【解析】 【详解】A．过程四气体温度不变，压强增大，体积减小，气体内能不变，外界对气体做功，由热力学第一定律，可知气体对外放热，故A错误； B．过程二气体温度不变，压强减小，体积增大，分子密集程度减小，故B正确； C．根据热力学第二定律内容可知，过程二气体从外界吸收热量，使之完全变成功，而没产生其他影响是不可能发生的，故C错误； D．气体经历题中所述的四个过程回到原状态，气体对外界做功不为0，故D错误。 故选B。 5. 如图所示，甲为演示光电效应的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率关系。以下说法正确的是（ ） A. 若b光为绿光，c光可能是黄光 B. 图甲所示的光电效应实验装置所加的是反向电压，由此可测得， C. 若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生3种不同频率的光 D. 若用能使金属铷发生光电效应的光，用它直接照射处于激发态的氢原子，一定可直接使该氢原子电离 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据爱因斯坦的光电效应方程有 根据遏止电压与光电子最大初动能之间的关系有 可见能够发生光电效应的光子，其频率越大，照射金属发生光电效应后的最大初动能越大，对应的遏止电压就越大，而根据图乙可知，b光所对应的遏止电压小于c光所对应的遏止电压，因此可得 而绿光的频率大于黄光的频率，因此若b光为绿光，c光不可能是黄光，故A错误； B．图甲所示的光电效应实验装置所加的是正向电压，不能测得、，故B错误； C．若b光光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，根据 可知照射后恰能被处于激发态的氢原子吸收使其跃迁到能级，而处于高能级的氢原子不稳定，将向外辐射能量重新跃迁回基态，而单个氢原子从高能级向基态跃迁时最多能辐射种频率的光子，因此可知，单个氢原子从能级跃迁至基态的过程中最多辐射3种频率的光子，故C正确； D．根据图丁中数据可知，金属铷的逸出功为，根据爱因斯坦的光电效应方程有 因此只要照射金属铷的光子能量大于其逸出功，就能使金属铷发生光电效应，而要使激发态的氢原子发生电离，则其吸收的能量最少也要等于其能级能量的绝对值，即最少要吸收3.40eV的能量才能使激发态的氢原子发生电离，因此能使金属铷发生光电效应的光不一定使该氢原子电离，除非其光子能量大于3.40eV，故D错误。 故选C。 6. 年月号，备受全球关注的国际热核聚变实验堆（ITER）的“心脏”安装阶段在北京启动，该反应堆中的核反应方程为，设的质量为，的质量为，的质量为，的质量为，真空中的光速为。若质量的单位都为国际单位，相当于。下列说法正确的是（ ） A. 该方程也是原子弹爆炸时发生的核反应方程 B. 反应后的质量数少于反应前的质量数 C. 核聚变放出的能量为 D. 核聚变放出的能量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．该反应是氢核聚变的核反应方程，不是原子弹爆炸的核反应方程，故A错误； B．核反应过程中一定是质量数守恒的，故B错误； CD．因为所给质量的单位是国际单位，核聚变放出的能量为，故C正确，D错误； 故选C。 7. 如图所示，边长为、匝数为的正三角形线圈电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕转轴转动（转轴垂直于磁感线），线圈通过滑环和电刷连接一个原、副线圈的匝数比为的理想变压器，电压表可视为理想电表。滑动变阻器的最大阻值为，初态滑片位于滑动变阻器最上端，。线圈以恒定角速度转动，则（　　） A. 从图示位置开始计时，线圈产生感应电动势瞬时值的表达式为 B. 滑动变阻器的滑片P从最上端向下滑动时，变压器的输出功率变大 C. 初态时电压表V2示数为 D. 滑动变阻器的滑片P向下滑动时，电压表V1示数变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．线圈面积 开始时线圈平面与磁场平行，则感应电动势瞬时值表达式为 故A错误； C．发电机的有效值 原线圈电压的有效值为 又 副线圈电压，即电压表示数为 故C错误； D．滑动变阻器的滑片P从最上端向下滑动时，副线圈中负载总电阻减小，由欧姆定律可知，副线圈电流增大，则原线圈电流增大，所以通过正三角形线圈的电流增大，内电压增大，则变压器原线圈输入电压减小，即电压表V1示数变小，故D正确； B．发电机的功率不变，内电压增大，则内电阻的功率变大，变压器原线圈得到的功率变小，又变压器为理想变压器，原、副线圈的功率相等，所以变压器的输出功率变小，故B错误。 故选D。 二、多选题：本大题共3小题，共18分。（全选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分） 8. 如图甲所示，将洛伦兹力演示器放在水平桌面上，乙为其结构示意图。演示仪中有一对励磁 线圈，通电后在其间产生垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小与线圈中的电流成正 比。半径为R的圆球形玻璃泡内的电子枪从球心O的正下方0.75R处发射电子，发射速度 大小由电子枪处的加速电压决定。当励磁线圈电流为I1时，电子绕 O 做圆周运动，如图丙中的轨迹1；保持电子发射速度不变，仅将励磁线圈电流调为I2，电子2打在与圆心等高的玻璃球面A点，如图丙中的轨迹2。则（　　） A. 这两种情况下，两电子运动周期不相等 B. 电子 1 完成一周运动所用时间，大于电子 2 从发射到抵达 A 点的时间 C. 电流为时，电子 2 的轨道半径为 D. 与的大小之比为 25∶18 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．电子圆周运动周期，两次励磁线圈电流不同，则磁场不同，周期不同，故A 正确； BC．电子1从球心O的正下方0.75R处发射，由图丙可知其轨迹1半径为。电子2从同一点发射，打在与等高的点，设轨迹2半径为，电子2速度沿水平方向，所以轨迹圆心在点正上方，由几何关系得 解得： 洛伦兹力提供电子做匀速圆周运动的向心力，即 可得 容易计算得电子1的周期为 电子2的周期为 电子2从发射到抵达点的时间设为，可知 所以电子1完成一周运动所用时间，大于电子2从发射到抵达点的时间，故B正确，C错误； D．由于，结合半径公式可得 故D正确。 故选ABD。 9. 如图为远距离输电线路示意图，由发电机、理想升压变压器、理想降压变压器、用户等组成。发电机矩形线框的面积为S，匝数为n，线圈总电阻为r（很小），在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO'轴以角速度ω匀速转动。升压变压器原、副线圈的匝数比为k1，降压变压器原、副线圈的匝数比为k2。已知升压变压器和降压变压器之间的输电线总电阻为R1，用户总电阻为R2，电流表为理想电表，初始时开关S闭合。下列说法正确的是（ ） A. 电流表的示数 B. 电阻R1、R2消耗的功率之比为 C. 电阻R1、R2消耗的功率之比为 D. 若用户数量增加，则升压变压器的输入功率一定减小 【答案】AC 【解析】 【详解】A．从图示位置开始，矩形线框产生正弦式交流电 其有效值为 由等效电阻可知，升压变压器的等效电阻为 所以电流表的示数为 故A正确； BC．电阻R1、R2消耗的功率之比 故B错误，C正确； D．若用户数量增加，输出功率变大，则输入功率也变大，故D错误。 故选AC。 10. 如图甲所示，间距的金属轨道与水平面成角放置，上端接定值电阻，下端接定值电阻，其间分布着两个有界匀强磁场区域：区域Ⅰ内的磁场垂直轨道平面向下，磁感应强度；区域Ⅱ内的磁场平行轨道向下，磁感应强度。金属棒MN的质量，接入电路的电阻，金属棒与轨道间的动摩擦因数。现从区域Ⅰ的上方某处沿轨道静止释放金属棒，当金属棒MN刚到达区域Ⅰ的下边界时，开始均匀变化。整个过程中金属棒的速度随下滑时间的变化情况如图乙所示，图像中除ab段外均为直线，Oa段与cd段平行。金属棒在下滑过程中始终与磁场边界平行，且与轨道间接触良好，轨道电阻及空气阻力忽略不计，两磁场互不影响，，g取。下列说法正确的是（　　） A. 图乙中c点对应的速度大小为1m/s B. 区域Ⅰ的宽度为0.8m C. 金属棒穿过区域Ⅰ过程，回路中产生的焦耳热为0.192J D. 均匀变化时的变化率为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图乙中c点对应金属棒出区域Ⅰ，由受力平衡得 其中 解得 故A错误； B．金属棒进入区域Ⅰ之前的过程中，根据动量定理有 求得 设区域Ⅰ的宽度为，金属棒穿过区域Ⅰ的过程中，根据动量定理有 又， 其中， 联立得 C．金属棒穿过区域Ⅰ的过程中，由能量守恒得 解得 故C错误； D．由图乙可知 得 金属棒穿过区域Ⅱ的过程中做匀速直线运动，有 另外，金属棒穿过区域Ⅱ时均匀变化，回路中产生感生电动势，电动势为 金属棒与并联，再与串联，所以回路中的总电阻为 金属棒中的电流为 联立解得 故D正确。 故选BD。 三、实验题：本大题共2小题，共16分。 11. 学校实验室提供如图甲所示的可拆变压器元件，某同学探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系： (1)该同学还需要的实验器材是______（填选项前的字母）； A. B. C. D. E. (2)该同学实验组装的变压器如图乙所示。铁芯上原，副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，原线圈两端与电源相连，测得原、副线圈两端的电压分别为10V和1.8V，发现结果与正确实验结论有明显偏差，最有可能原因是______； A.副线圈的数太少 B.副线圈的电阻太大 C.原线圈的匝数太多，电阻过大 D.没有将铁芯B安装在铁芯A上 (3)改正后正确操作，为原线圈n1=800匝接入12V电压，副线圈n2=400匝接线柱间输出电压最有可能是______。 A.24V B.6V C.5.6V D.2V 【答案】 ①. BE ②. D ③. C 【解析】 【详解】(1)[1]探究变压器原、副线圈两端的电压与线圈匝数之间的关系，主要实验器材有可拆变压器(铁芯、两个已知匝数的线圈) 、低压交流电源和多用电表等，故选BE。 (2)[2] 铁芯上原，副线圈接入的匝数分别为n1=800匝和n2=400匝，则根据变压器的工作原理可知 即原、副线圈两端的电压之比为2：1，但实际电压差距很大，说明该同学忘记了把图甲中的铁芯B组装到变压器铁芯A上，导致“漏磁”，则副线圈两端的电压很小。 故选D。 (3)[3] 根据变压器的工作原理可知 解得 如果副线圈不带铁芯，则会出现漏磁现象，副线圈的输出电压会小于6V。 故选C。 12. 在“用油膜法估测油酸分子大小”的实验中： （1）下列实验操作正确的是_______； A.水槽中倒入的水越深越好 B.水面上多撒痱子粉比少撒好 C.要将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 D.滴入液滴时要使滴管离水面尽可能高一些 （2）现有按酒精与油酸的体积比为配制好的油酸酒精溶液，用滴管从量筒中取体积为V的该种溶液，让其自由滴出，全部滴完共N滴，把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，正确描绘出油膜的形状如图所示，已知坐标纸上每个小方格面积为S。根据以上数据可估算出油酸分子直径为_______； （3）某同学在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，计算出的分子直径明显偏小，可能由于（ ） A.油膜面积不稳定，油酸未完全散开 B.计算纯油酸的体积时，忘记了将油酸酒精溶液的体积乘上溶液的浓度 C.计算油膜面积时，将所有不足一格的方格全部数上了 D.求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数多计了1滴 （4）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为M，油酸的密度为，则下列说法正确的是（ ） A.1kg油酸所含有分子数为 B.1m3油酸所含分子数为 C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为 【答案】 ①. C ②. ③. CD##DC ④. BC##CB 【解析】 【详解】（1）[1] A．水槽中倒入约深的水，不是越深越好，故A错误； BC．实验中，待水面稳定后再将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，故B错误，C正确； D．滴入液滴时要使滴管离水面的高度应在之内，不是尽可能高，故D错误。 故选C； （2）[2]根据题意可知，油酸酒精溶液的浓度为 1滴油酸酒精溶液的体积为 由图可知，油膜的面积为 1滴油酸酒精溶液中油酸的体积为 油酸分子直径为 （3）[3]A．油膜面积不稳定,油酸未完全散开，面积偏小，则计算出的分子直径明显偏大，故A错误； B．计算纯油酸的体积时，忘记了将油酸酒精溶液的体积乘上溶液的浓度，体积偏大，则计算出的分子直径明显偏大，故B错误； C．计算油膜面积时，将所有不足一格的方格全部数上了，面积偏大，则计算出的分子直径明显偏小，故C正确； D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数多计了1滴，体积偏小，则计算出的分子直径明显偏小，故D正确。 故选CD； （4）[4]A．1kg油酸所含有分子数为 故A错误； B．1m3油酸所含分子数为 故B正确； C．1个油酸分子的质量为 故C正确； D．把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有 则油酸分子的直径约为 故D错误。 故选BC。 四、计算题：本大题共3小题，共38分。 13. 如图所示，一竖直放置的足够长的导热汽缸由、两部分构成，厚度不计的活塞a、b可以上下无摩擦地移动，汽缸连接处有小卡销，使活塞a不能通过连接处进入汽缸。现将活塞a和活塞b用一轻质细弹簧拴接，两活塞之间封闭有一定质量的理想气体，刚开始时，活塞a位于汽缸底端，系统处于静止状态，此时两活塞间气体的温度为，弹簧恰好处于原长状态。已知活塞a、b的质量分别为、，横截面积分别为、，弹簧原长为、劲度系数为，大气压强为，重力加速度大小取。现缓慢降低两活塞间气体的温度。 （1）求初始状态汽缸内封闭气体的压强 （2）求活塞a刚要开始运动时活塞间气体的压强和温度 （3）已知弹簧弹性势能的表达式为（为弹簧劲度系数，表示弹簧形变量。两活塞间封闭气体的温度从降到的过程中，封闭气体的内能减少了，求该过程中封闭气体向外界放出的热量。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 对活塞b受力分析，受力平衡有 解得 【小问2详解】 缓慢降温，气体压强减小，活塞b向上移动，弹簧被压缩。设弹簧压缩量为，弹力，a刚要离开卡销时，卡销支持力为零。 对活塞a、b整体受力分析，有 解得 对活塞b受力分析，有 联立解得，， 对封闭气体，由理想气体状态方程 解得 【小问3详解】 对气体、两活塞和弹簧，由能量守恒得 解得 14. 如图，在左侧磁感应强度为的水平匀强磁场中有两半径为的金属圆环竖直放置且相互平行，金属环的间距为，一根长为，电阻为的金属棒在圆环内侧以角速度 逆时针匀速转动从而发电。已知金属棒与圆环始终接触良好，电路中的电阻。 （1）初时，单刀双掷开关与a连接。从金属棒在圆环最高点时开始计时，写出金属杆两端电压的瞬时值； （2）此后调节金属杆的旋转角速度及磁场强弱，并将开关与b连接，使该发电装置通过右侧理想变压器向一个起重机供电。已知理想变压器原、副线圈的匝数比为，原线圈输入电压峰值为的正弦式交变电流时，电流表的示数为，额定功率为的指示灯正常发光，起重机正常工作拉着质量为的重物以的速度匀速上升。已知电压表和电流表均为理想表。求电动机的电阻r和该电动机的效率η。 【答案】（1） （2）2.2，66.7% 【解析】 【小问1详解】 根据题意可知，金属棒在圆环最高点时开始计时，感应电动势的瞬时值为 金属杆两端的电压为路端电压，故 【小问2详解】 变压器原线圈两端电压的有效值为， 根据理想变压器原、副线圈电压与匝数关系 解得变压器副线圈两端电压有效值为 流经灯泡的电流有效值 流经电动机的电流的有效值， 电动机的电功率 电动机的输出功率为， 电动机的发热功率为， 由 解得， 电动机的效率 15. 如图所示，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平桌面上，在P处用一小段绝缘材料平滑连接，将金属导轨绝缘隔开，宽导轨左端通过导线相连，窄导轨右端延伸至桌面外，宽窄导轨间距分别为2l和l。在虚线MN左侧导轨间有一面积圆形区域充满竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小与时间t的关系为，其中；MN右侧整个空间内，充满竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小。长为l、质量为m的导体棒乙静置于窄导轨上；长为2l、质量也为m的导体棒甲，从MN右侧由静止释放，甲运动至P处之前已匀速。甲通过P处之后，乙开始运动，乙离开导轨时甲还在宽导轨上运动。已知：，，甲的电阻，其余电阻不计，桌面到水平地面的高度，重力加速度g取，两导体棒在导轨上运动始终与导轨垂直且接触良好。 求： （1）甲刚释放时通过甲的电流大小； （2）乙在窄导轨上运动到稳定状态时，甲、乙的速度大小； （3）若仅将桌面以外的窄导轨均切割掉，甲经过P处之后产生的焦耳热为19J，求甲从滑出导轨至落到水平地面上的水平位移大小。 【答案】（1） （2）， （3） 【解析】 【小问1详解】 设甲刚放上导轨时左侧圆形区域产生的感应电动势为， 根据法拉第电磁感应定律可得 由题意可知 代入上式解得感应电动势为 所以甲刚释放时通过甲的电流大小为 【小问2详解】 由题意可知，甲刚向右运动过程中，与左侧导线构成回路，当甲切割磁感线产生的动生电动势等于左侧圆形区域产生的感生电动势时，甲达到稳定速度，设此时甲的速度为，即 代入数据解得 甲经过绝缘材料P后，与乙构成新的回路，设达到新的稳定状态时甲的速度为，对甲列动量定理有： 设达到新的稳定状态时，乙的速度为，对乙列动量定理有： 又因为导体棒甲、乙稳定后产生的电动势大小相等，即： 综合解得， 【小问3详解】 根据能量守恒定律可知，乙从开始加速到达到稳定状态过程中甲产生的焦耳热为 解得 即若仅将桌面以外的窄导轨均切割掉后，乙离开轨道时，甲、乙的运动还没有达到稳定状态，对甲列动量定理有： 对乙列动量定理有： 根据能量守恒定律有甲经过P处之后产生的焦耳热为 综合解得， 或，（舍） 甲离开轨道后做平抛运动，竖直方向自由落体有 解得 水平方向匀速直线运动位移为 即甲从滑出导轨至落到水平地面上的水平位移大小为2m。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $