内容正文:
定远育才学校2025-2026学年高二(下)阶段检测试卷
物 理
一、单选题:本大题共8小题,每小题4分,共32分。
1. 某同学在探究LC振荡电路中电流随时间的变化关系的实验,电路图如图(a)所示。当向线圈中插入或拔出铁芯时,会引起LC电路中电流的变化。在某次实验中,振荡电路中的电流随时间的变化情况如图(b)所示,下列说法正确的是( )
A. 根据图(b)可知,铁芯正在插入线圈 B. t1~t2过程,线圈中的自感电动势变小
C. t1~t2过程,电容器C极板的电荷量增大 D. t2~t3过程,电场能在逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据LC振荡电路的周期公式可知,振荡电路中的周期减小,故L减小,该同学是将铁芯拔出线圈,A错误;
B.根据图(b)可知,过程,电流与时间的变化图像中,斜率逐渐增大,故电动势增大,B错误;
C.过程电流减小,该过程中电容正在充电,电荷量正在增大,C正确;
D.过程,电容器正在放电,电场能转化为磁场能,则电场能在逐渐减小,D错误。
故选C。
2. 如图所示为汽车的真空胎,胎内充入一定质量的理想空气,夜间由于气温降低,胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气,与白天相比,夜间轮胎内的气体( )
A. 单位体积内分子的个数更少
B. 单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变
C. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
D. 速率大的分子占比变少,分子平均速率变小
【答案】D
【解析】
【详解】A.轮胎内气体体积不变,气体质量不变,则单位体积内分子的个数不变,故A错误;
B.由于胎内气体体积不变,单位体积分子数不变,温度降低,分子平均速度降低,则单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数减少,故B错误;
C.由于胎内压强变低,体积不变,单位体积分子数不变,则分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更小,故C错误;
D.由于温度降低,则分子内能减小,分子平均速率变小,速率大的分子占比变少,故D正确。
故选D。
3. 如图,甲是回旋加速器,用于产生高能带电粒子;乙是霍尔元件,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I0时,e、f两侧会产生电势差,测量电势差可计算磁感应强度B。下列说法正确的是( )
A. 甲图中,粒子每旋转一圈加速两次,且所有圆轨迹共圆心
B. 甲图中,增大U可以增大粒子出射时的最大动能
C. 乙图中选用单位体积内自由电荷数更少的薄片,能提高磁感应强度测量灵敏度()
D. 乙图中,若载流体为电子,则e侧电势低于f侧
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中,粒子每旋转一圈加速两次,且所有圆轨迹并不共圆心,故A错误;
B.粒子做圆周运动的最大半径等于型盒的半径
又
出射时的最大动能
跟加速电压无关,故B错误;
C.据电流的微观表达式
设e、f两侧面的厚度为d,e、f两侧会产生最大电势差为U ,有
联立得
选用单位体积内自由电荷数更少的薄片, 磁感应强度测量灵敏度增大,故C正确;
D.电子的定向运动方向与电流方向相反,据左手定则,电子受洛伦兹力向内侧,偏转到f侧,则e侧电势高于f侧,故D错误。
故选C。
4. 如图所示,长度为、开口向上的细玻璃管与水平方向成角倾斜放置,一段长为的水银柱把理想气体封闭在玻璃管内,气体的长度为,温度为,压强为,已知大气压强为,下列说法正确的是( )
A. 缓缓地让玻璃管绕与地面的接触点顺时针转动到竖直方向(玻璃管开口向上),稳定后气体的压强为
B. 玻璃管开口向上竖直放置,若气体的长度仍为,则气体的温度为
C. 缓慢地增加气体的温度,水银会溢出,当水银柱的长度变为原来的时,气体的压强为
D. 缓慢地增加气体的温度,水银会溢出,当水银柱的长度变为原来的时,气体的温度为
【答案】D
【解析】
【详解】A.初始状态时,设玻璃管的横截面积为,对水银柱,由平衡条件可得
解得
当缓慢地让玻璃管绕与地面的接触点顺时针转动到竖直方向时,气体的压强为,故A错误;
B.玻璃管开口向上竖直放置,若气体的长度仍为,根据等容变化有
解得,故B错误;
CD.升温水银溢出,当水银柱的长度变为原来的时,即,细玻璃管长度为,则此时气柱长度为
对水银柱,由平衡条件可得
解得
根据理想气体状态方程
解得,故C错误,D正确。
故选D。
5. 为测量磁感应强度,某兴趣小组设计了如图所示的装置。轻绳跨过光滑定滑轮,左边挂一物体,右方轻绳下面有一轻质绝缘挂钩,挂钩处有水平方向向里的匀强磁场。将一个通电矩形线圈挂在右方下面的挂钩上,线圈中的电流方向如图所示,整体处于平衡状态(线圈下边呈水平状态)。下列说法正确的是( )
A. 线圈质量和物体的质量相等
B. 线圈所受的安培力方向竖直向下
C. 若磁场、电流方向突然同时反向,其它条件不变,整体仍处于平衡状态
D. 若线圈中的电流突然反向,其它条件不变,线圈将向上运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB.根据左手定则可知,线圈所受安培力方向竖直向上,根据平衡条件可推知线圈质量大于物体质量,故AB错误;
C.若磁场、电流方向突然同时反向,其它条件不变,线圈所受安培力方向不变,则整体仍处于平衡状态,故C正确;
D.若线圈中的电流突然反向,其它条件不变,线圈所受安培力方向变为竖直向下,则线圈将向下运动,故D错误。
故选C。
6. 如图,理想变压器原、副线圈匝数之比为,原线圈与定值电阻串联后,接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻。下列说法中正确的是( )
A. 电源输出电压为8V,频率为20Hz
B. 当时,变压器输出功率最大
C. 当时,变压器输出功率为8W
D. 当时,电源输出功率为4W
【答案】B
【解析】
【详解】A.理想交流电源可知:电源输出电压为8V,频率为10Hz,故A错误;
BC.设右端电路的总电阻为R,在功率不变的前提下,变压器副线圈电路可等效为一接在原线圈电路的电阻,有
由理想变压器规律
联立得
变压器输出功率
当时,,由数学知识可知此时变压器输出功率最大为4W,故B正确C错误;
D.当时,
电源输出功率为,故D错误。
故选B。
7. 如图所示,两光滑直导轨AB、CD放在水平桌面上,右端连接一个定值电阻,左端放一根导体棒。导轨之间有竖直方向等大的匀强磁场,磁场分界线ab、cd、ef、mn之间的距离均为L,不计导轨和导体棒的电阻,导体棒以速度v水平向右匀速运动,且始终保持与导轨良好接触,以俯视时顺时针方向为电流的正方向,从导体棒经过ab分界线开始计时,通过电阻的电流i、电阻两端的电势差UBD随时间t变化的图像正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】 A.在 时间内,磁场垂直纸面向里,导体棒向右运动,由右手定则可知,感应电流方向为 ,即顺时针方向,为正值;由于导轨间距 随时间均匀减小,根据 、
解得,故电流 随时间均匀减小。
在 时间内,无磁场,感应电流为零。
在 时间内,磁场垂直纸面向外,由右手定则可知,感应电流方向为 ,即逆时针方向,为负值;电流大小随时间均匀减小,根据 、
解得,故电流 随时间均匀减小。 图A中第三段电流为正值,故A错误;
B.结合A选项的分析,电流先为正且减小,中间为零,后为负且绝对值减小。由于导轨向右运动过程中,接入电路的有效长度均匀减小, 时刻的导轨间距大于 时刻的导轨间距,故 时刻的电流值大于 时刻的电流绝对值。图B符合该规律,故B正确;
C.电阻两端电势差 ,其变化规律与电流 一致。即先为正且减小,中间为零,后为负且绝对值减小。且 时刻的电压值应大于 时刻的电压绝对值。图C中第三段起始值的绝对值明显大于第一段结束值,不符合导轨间距减小的事实,故C错误;
D.在 时间内,磁场垂直纸面向外,由右手定则可知,感应电流方向为 ,即逆时针方向,流过电阻的电流方向为 ,故电阻两端的电势差;图D中 时间内电势差大于零,故D错误。
故选B。
8. 如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比,,,为相同的灯泡,、、和分别为定值电阻、理想线圈和电容器,其中,电压表为理想电表。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时,、、均发光。下列说法中正确的是( )
A. 三个灯泡亮度相同
B. 电容器所带电荷量的最大值为
C. 若交流电的频率突然增大,则变暗、变亮
D. 电压表的读数为12V
【答案】C
【解析】
【详解】A.原线圈中通有正弦交流电,则副线圈中也为正弦交流电,由于与电阻相串联,与电感线圈相串联,与电容相串联,灯泡、与的亮度取决于电阻、电感和电容的阻碍作用,本题未给相关条件无法判断,故A错误;
BD.由题意可知,原线圈两端电压的最大值为,由于原、副线圈的匝数比
所以副线圈两端的电压最大值为,有效值为,因为是交流电,电容器与灯泡串联,电容器两端电压的最大值肯定小于,所以电容器所带电荷量的最大值小于
而电压表的读数也小于,故BD错误;
C.电感线圈感抗随交流电频率的增大而增大,电容器的容抗随交流电频率的增大而减小,交流电频率增大后,线圈感抗变大则变暗,电容器容抗变小则变亮,故C正确。
故选C。
二、多选题:本大题共2小题,每小题5分,共10分。全部选对的得5分,选对但不全对得的3分,有选错的得0分。
9. 一定质量的理想气体,从状态A开始,经历B、C两个状态又回到状态A,压强p与体积V的关系图像如图所示,AB的反向延长线经过坐标原点O,BC与纵轴平行,的面积为,已知气体在状态A的温度为,图中所标的物理量已知,则下列说法正确的是( )
A. 气体从C到A,内能增大,吸收热量
B. 气体在状态B的压强为
C. 气体在状态B的温度为
D. 从状态A到状态B,气体对外界做的功为
【答案】CD
【解析】
【详解】A.气体从C到A,气体压强减小,气体体积减小,根据理想气体方程
则气体的温度减小,内能减小,由于气体体积减小,外界对气体做功,根据热力学第一定律
可知气体放出热量,故A错误;
B.图像与坐标轴围成的面积表示功,则
解得气体在状态B的压强为
故B错误;
C.AB的反向延长线经过坐标原点O,则
根据理想气体方程
解得气体在状态B的温度为
故C正确;
D.从状态A到状态B,气体对外界做的功为
故D正确。
故选CD。
10. 如图所示,磁感应强度为的有界匀强磁场垂直于纸面向里,磁场的上下边界间距为,正方形线框的边长也为,当线框的下边距磁场的上边界等于时,让线框从静止开始下落,线框刚进入磁场就匀速下落,已知线框在穿越磁场的过程中,产生的焦耳热为,重力加速度为,忽略空气的阻力,下列说法正确的是( )
A. 线框的质量为
B. 线框的电阻为
C. 线框在进入磁场的过程中,流过某一横截面的电荷量为
D. 线框从开始下落到刚好全部离开磁场所需的运动时间为
【答案】BC
【解析】
【详解】A.线框在穿越磁场的过程中做匀速运动,由能量守恒可得重力势能的减小量等于产生的焦耳热,则有
解得,故A错误;
B.设线框的下边刚到达磁场的上边界时速度为,线框自由下落的高度为时进入磁场,则有
可得,设线框的电阻为,由电磁感应的规律可得、
、
由二力平衡可得
综合可得,故B正确;
C.由,、,
综合可得
线框在进入磁场的过程中,
综合可得,故C正确;
D.线框从开始下落到刚好全部离开磁场所需的运动时间为,故D错误。
故选BC。
三、非选择题:本大题共5小题,共58分。
11. 雅鲁藏布江下游水电工程开工仪式于2025年7月19日上午在西藏自治区林芝市举行。工程主要采取截弯取直,隧洞引水的方式,建设五座梯级电站,总投资约1.2万亿元。该工程的电力外送离不开变压器,某兴趣小组在实验室发现图甲所示的变压器,与物理课上展示的外形不同,小组成员拆开变压器研究其内部结构画出了图乙所示理想模型图和图丙所示电路图。
(1)兴趣小组为探究该变压器原副线圈电压与匝数的关系,设计出了图丁所示实验电路,电路中原线圈接入的电源应该选择接法____(选填“A”或“B”)。
A. B.
(2)兴趣小组分别在实验电路图1、2之间,3、4之间,5、6之间接入交流电压表测得原副线圈电压分别为,为了多测一组不同匝数的副线圈电压,兴趣小组还需要连接______(选填“34”“45”或“56”),并在_____(选填“35”“36”或“46”)之间接入交流电压表测量电压记作。
(3)兴趣小组部分实验数据记录如下:
12间电压
34间电压
56间电压
_____间电压
4.31
1.04
4.14
2.14
2.01
3.21
1.34
6.36
1.55
4.10
3.16
2.01
4.75
1.34
在实际实验中兴趣小组测出34间电压为2.00V,则12间和56间电压可能为____________。
A. ,
B. ,
C. ,
(4)等效法、理想模型法是重要的物理学方法,合理采用物理学方法会让问题变得简单,这体现了物理学科 “化繁为简” 之美,如图所示,心电图仪中有兴趣小组研究的变压器装置,左侧虚线框部分可等效为内阻为的电源,右侧虚线框部分可等效为一个电阻,等效电阻_____(用表示)。
【答案】(1)B (2) ①. 45 ②. 36
(3)C (4)
【解析】
【小问1详解】
变压器的工作原理是互感现象,需要原线圈输入变化的电流(即交流电源)才能在副线圈产生感应电压,题图B接的是交流输出端。
故选B。
【小问2详解】
[1][2] 已测得匝数为(34间)、(56间)的副线圈电压,要得到一组新的不同匝数数据,可将两个副线圈顺向串联,即连接使两个线圈串联,总匝数为,再在间接入电压表测量总电压。
【小问3详解】
根据给出的实验数据,实际测量的平均比值为,
当时,可得,
实际实验存在误差,不是理想整数比,只有选项C符合该结果。
故选C。
【小问4详解】
设原线圈电压为,原线圈总功率等于两个副线圈功率之和,即
其中,
解得等效电阻
12. 用图甲所示探究气体等温变化的规律。
(1)关于该实验下列说法正确的是___________。
A.为保证封闭气体的气密性,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B.应快速推拉柱塞
C.为方便推拉柱塞,应用手握注射器再推拉柱塞
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可,可以不标注单位
(2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为直观反映压强与体积之间的关系,以p为纵坐标,以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气,则用上述方法作出的图线应为图乙中的___________(选填“①”或“②”)。
(3)为更准确地测出气体的压强,小华用压强传感器和注射器相连,得到某次实验的图如图丙所示,究其原因,是温度发生了怎样的变化___________
A.一直下降 B.先上升后下降 C.先下降后上升 D.一直上升
(4)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0,然后记录5组数据,作图。在软管内气体体积△V不可忽略时,图像为双曲线,试用玻意耳定律分析,该双曲线的渐近线(图中的虚线)方程是___________。 (用V0、p0、△V表示)
【答案】 ①. AD ②. ② ③. B ④.
【解析】
【详解】(1)[1]A.为保证封闭气体的气密性,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油,以防止漏气,A正确;
B.为防止温度升高,应缓慢推拉柱塞,B错误;
C.不能手握注射器再推拉柱塞,以防止温度升高,C错误;
D.由于注射器横截面积保持不变,因此初、末状态体积之比就等于空气柱的长度之比,因此注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可,可以不标注单位,D正确;
故选AD。
(2)[2]若漏气会导致pV之积减小,即图像的斜率减小,图像为②。
(3)[3]根据
由图像可知之积先变大后变小,因此温度先升高后降低。
故选B。
(4)[4]根据玻意耳定律
整理得
当时,,此时的压强为渐近线方程
13. 如图所示,放置在水平地面上的汽缸由长度均为L、横截面积分别为S、3S的两个汽缸连通而成,两个厚度不计的活塞A、B之间由轻杆连接,活塞可无摩擦、自由移动,且与汽缸之间密封良好。活塞A、B将汽缸分为三个区域,区域Ⅰ和区域Ⅲ充有一定量的理想气体,区域Ⅱ为真空。初始时刻,区域Ⅰ内气体的压强为,温度为,汽缸左侧到活塞A的距离为;区域Ⅲ内气体的压强为,温度为,汽缸右侧到活塞B的距离也为。现对区域Ⅰ缓慢加热至,此过程中区域Ⅲ内气体的温度保持不变。
(1)若加热时,活塞A、B固定不动,求稳定后区域Ⅰ内气体的压强;
(2)若加热时,活塞A、B可自由移动,求稳定后活塞B向右移动距离。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
活塞固定,加热过程中,区域Ⅰ中气体发生等容变化,设变化后气体压强为p。由查理定律
即
解得
【小问2详解】
活塞可自由移动,设活塞向右移动的距离为x,设加热后区域Ⅰ内气体压强为,区域Ⅲ内气体压强为。由平衡知识得
对区域Ⅰ中气体,由理想气体状态方程
即
对区域Ⅲ中气体,由玻意耳定律
即
联立,解得
14. 质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动,再由O点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。
(1)粒子带正电还是负电?求粒子的比荷。
(2)求O点到P点的距离。
(3)若在偏转分离器Ⅲ加入水平向右的匀强电场,电场强度大小,粒子打在速度选择器右挡板的点上(未标出)。求粒子在偏转分离器Ⅲ中的最大速度以及点的位置。
【答案】(1)正电;
(2)
(3);点到O点的距离
【解析】
【小问1详解】
由题可知,粒子进入Ⅲ区向上偏转,根据左手定则,可知粒子带正电;
设粒子经过加速器获得的速度为v,粒子经加速器加速,根据动能定理有
粒子经速度选择器做直线运动,根据平衡条件有
解得
【小问2详解】
粒子经偏转分离器Ⅲ,根据洛伦兹力提供向心力有
根据几何关系可知,O点到P点的距离
解得
【小问3详解】
粒子刚进入偏转分离器Ⅲ时,粒子受到向上的洛伦兹力
向右的电场力
根据配速法,将粒子的速度v分解为大小为v1、v2的两个分速度,使v1对应的洛伦兹力与电场力等大反向,即
可得,方向竖直向上
根据速度的分解可得,方向与v的方向夹角为斜向下
则粒子的运动可分解为线速度大小为v2的匀速圆周运动和速度大小为v1的匀速直线运动,粒子在偏转分离器Ⅲ中的最大速度
粒子以v2做匀速圆周运动,根据洛伦兹力提供向心力有
周期
粒子打在速度选择器右挡板的点上所需时间
根据几何关系,点到O点的距离
解得。
15. 某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型,原理如图所示,和是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨,导轨间分布着竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场和,二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部(车厢与金属框绝缘)。其中边宽度与磁场间隔相等,当磁场和同时以速度沿导轨向右匀速运动时,金属框受到磁场力,并带动实验车沿导轨运动。已知金属框垂直导轨的边长、总电阻,列车与线框的总质量 , ,悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力。
(1)实验车刚启动时的加速度;
(2)求实验车所能达到的最大速率;
(3)实验车运动时达到最大速率,此过程因摩擦产生的热量。
【答案】(1),方向向右
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
实验车刚启动,磁场和同时以速度沿导轨向右匀速运动时,由边和边分别切割磁感线产生的电动势
故回路中产生的总电动势
回路中的感应电流
方向逆时针方向,故整个金属框所受安培力
对实验车受力分析,根据牛顿第二定律可得
代入相关数据解得
方向向右。
【小问2详解】
实验车最大速率为时相对磁场的切割速率为,设
此时金属框产生的感应电动势为
金属框中感应电流为
金属框所受的安培力大小为
联立可得线框所受的安培力大小为
根据平衡条件可得
联立解得
【小问3详解】
实验车运动时达到最大速率,对实验车,取向右为正方向,根据动量定理可得
其中
联立解得实验车在这内通过的距离为
此过程因摩擦产生的热量为
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定远育才学校2025-2026学年高二(下)阶段检测试卷
物 理
一、单选题:本大题共8小题,每小题4分,共32分。
1. 某同学在探究LC振荡电路中电流随时间的变化关系的实验,电路图如图(a)所示。当向线圈中插入或拔出铁芯时,会引起LC电路中电流的变化。在某次实验中,振荡电路中的电流随时间的变化情况如图(b)所示,下列说法正确的是( )
A. 根据图(b)可知,铁芯正在插入线圈 B. t1~t2过程,线圈中的自感电动势变小
C. t1~t2过程,电容器C极板的电荷量增大 D. t2~t3过程,电场能在逐渐增大
2. 如图所示为汽车的真空胎,胎内充入一定质量的理想空气,夜间由于气温降低,胎内的气体压强变低。假设此过程胎内气体的体积不变且不漏气,与白天相比,夜间轮胎内的气体( )
A. 单位体积内分子的个数更少
B. 单位时间碰撞胎内壁单位面积的分子数不变
C. 分子对轮胎内壁单位面积的平均作用力更大
D. 速率大的分子占比变少,分子平均速率变小
3. 如图,甲是回旋加速器,用于产生高能带电粒子;乙是霍尔元件,在薄片的两个侧面a、b间通以电流I0时,e、f两侧会产生电势差,测量电势差可计算磁感应强度B。下列说法正确的是( )
A. 甲图中,粒子每旋转一圈加速两次,且所有圆轨迹共圆心
B. 甲图中,增大U可以增大粒子出射时的最大动能
C. 乙图中选用单位体积内自由电荷数更少的薄片,能提高磁感应强度测量灵敏度()
D. 乙图中,若载流体为电子,则e侧电势低于f侧
4. 如图所示,长度为、开口向上的细玻璃管与水平方向成角倾斜放置,一段长为的水银柱把理想气体封闭在玻璃管内,气体的长度为,温度为,压强为,已知大气压强为,下列说法正确的是( )
A. 缓缓地让玻璃管绕与地面的接触点顺时针转动到竖直方向(玻璃管开口向上),稳定后气体的压强为
B. 玻璃管开口向上竖直放置,若气体的长度仍为,则气体的温度为
C. 缓慢地增加气体的温度,水银会溢出,当水银柱的长度变为原来的时,气体的压强为
D. 缓慢地增加气体的温度,水银会溢出,当水银柱的长度变为原来的时,气体的温度为
5. 为测量磁感应强度,某兴趣小组设计了如图所示的装置。轻绳跨过光滑定滑轮,左边挂一物体,右方轻绳下面有一轻质绝缘挂钩,挂钩处有水平方向向里的匀强磁场。将一个通电矩形线圈挂在右方下面的挂钩上,线圈中的电流方向如图所示,整体处于平衡状态(线圈下边呈水平状态)。下列说法正确的是( )
A. 线圈质量和物体的质量相等
B. 线圈所受的安培力方向竖直向下
C. 若磁场、电流方向突然同时反向,其它条件不变,整体仍处于平衡状态
D. 若线圈中的电流突然反向,其它条件不变,线圈将向上运动
6. 如图,理想变压器原、副线圈匝数之比为,原线圈与定值电阻串联后,接入的理想交流电源。副线圈电路中负载电阻为可变电阻。下列说法中正确的是( )
A. 电源输出电压为8V,频率为20Hz
B. 当时,变压器输出功率最大
C. 当时,变压器输出功率为8W
D. 当时,电源输出功率为4W
7. 如图所示,两光滑直导轨AB、CD放在水平桌面上,右端连接一个定值电阻,左端放一根导体棒。导轨之间有竖直方向等大的匀强磁场,磁场分界线ab、cd、ef、mn之间的距离均为L,不计导轨和导体棒的电阻,导体棒以速度v水平向右匀速运动,且始终保持与导轨良好接触,以俯视时顺时针方向为电流的正方向,从导体棒经过ab分界线开始计时,通过电阻的电流i、电阻两端的电势差UBD随时间t变化的图像正确的是( )
A. B. C. D.
8. 如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比,,,为相同的灯泡,、、和分别为定值电阻、理想线圈和电容器,其中,电压表为理想电表。当原线圈两端接如图乙所示的正弦交流电时,、、均发光。下列说法中正确的是( )
A. 三个灯泡亮度相同
B. 电容器所带电荷量的最大值为
C. 若交流电的频率突然增大,则变暗、变亮
D. 电压表的读数为12V
二、多选题:本大题共2小题,每小题5分,共10分。全部选对的得5分,选对但不全对得的3分,有选错的得0分。
9. 一定质量的理想气体,从状态A开始,经历B、C两个状态又回到状态A,压强p与体积V的关系图像如图所示,AB的反向延长线经过坐标原点O,BC与纵轴平行,的面积为,已知气体在状态A的温度为,图中所标的物理量已知,则下列说法正确的是( )
A. 气体从C到A,内能增大,吸收热量
B. 气体在状态B的压强为
C. 气体在状态B的温度为
D. 从状态A到状态B,气体对外界做的功为
10. 如图所示,磁感应强度为的有界匀强磁场垂直于纸面向里,磁场的上下边界间距为,正方形线框的边长也为,当线框的下边距磁场的上边界等于时,让线框从静止开始下落,线框刚进入磁场就匀速下落,已知线框在穿越磁场的过程中,产生的焦耳热为,重力加速度为,忽略空气的阻力,下列说法正确的是( )
A. 线框的质量为
B. 线框的电阻为
C. 线框在进入磁场的过程中,流过某一横截面的电荷量为
D. 线框从开始下落到刚好全部离开磁场所需的运动时间为
三、非选择题:本大题共5小题,共58分。
11. 雅鲁藏布江下游水电工程开工仪式于2025年7月19日上午在西藏自治区林芝市举行。工程主要采取截弯取直,隧洞引水的方式,建设五座梯级电站,总投资约1.2万亿元。该工程的电力外送离不开变压器,某兴趣小组在实验室发现图甲所示的变压器,与物理课上展示的外形不同,小组成员拆开变压器研究其内部结构画出了图乙所示理想模型图和图丙所示电路图。
(1)兴趣小组为探究该变压器原副线圈电压与匝数的关系,设计出了图丁所示实验电路,电路中原线圈接入的电源应该选择接法____(选填“A”或“B”)。
A. B.
(2)兴趣小组分别在实验电路图1、2之间,3、4之间,5、6之间接入交流电压表测得原副线圈电压分别为,为了多测一组不同匝数的副线圈电压,兴趣小组还需要连接______(选填“34”“45”或“56”),并在_____(选填“35”“36”或“46”)之间接入交流电压表测量电压记作。
(3)兴趣小组部分实验数据记录如下:
12间电压
34间电压
56间电压
_____间电压
4.31
1.04
4.14
2.14
2.01
3.21
1.34
6.36
1.55
4.10
3.16
2.01
4.75
1.34
在实际实验中兴趣小组测出34间电压为2.00V,则12间和56间电压可能为____________。
A. ,
B. ,
C. ,
(4)等效法、理想模型法是重要的物理学方法,合理采用物理学方法会让问题变得简单,这体现了物理学科 “化繁为简” 之美,如图所示,心电图仪中有兴趣小组研究的变压器装置,左侧虚线框部分可等效为内阻为的电源,右侧虚线框部分可等效为一个电阻,等效电阻_____(用表示)。
12. 用图甲所示探究气体等温变化的规律。
(1)关于该实验下列说法正确的是___________。
A.为保证封闭气体的气密性,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B.应快速推拉柱塞
C.为方便推拉柱塞,应用手握注射器再推拉柱塞
D.注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可,可以不标注单位
(2)测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后,为直观反映压强与体积之间的关系,以p为纵坐标,以为横坐标在坐标系中描点作图。小明所在的小组压缩气体时漏气,则用上述方法作出的图线应为图乙中的___________(选填“①”或“②”)。
(3)为更准确地测出气体的压强,小华用压强传感器和注射器相连,得到某次实验的图如图丙所示,究其原因,是温度发生了怎样的变化___________
A.一直下降 B.先上升后下降 C.先下降后上升 D.一直上升
(4)某同学将注射器活塞移动到体积适中的位置时,接上软管和压强传感器,通过DIS系统记录下此时的体积V0与压强p0,然后记录5组数据,作图。在软管内气体体积△V不可忽略时,图像为双曲线,试用玻意耳定律分析,该双曲线的渐近线(图中的虚线)方程是___________。 (用V0、p0、△V表示)
13. 如图所示,放置在水平地面上的汽缸由长度均为L、横截面积分别为S、3S的两个汽缸连通而成,两个厚度不计的活塞A、B之间由轻杆连接,活塞可无摩擦、自由移动,且与汽缸之间密封良好。活塞A、B将汽缸分为三个区域,区域Ⅰ和区域Ⅲ充有一定量的理想气体,区域Ⅱ为真空。初始时刻,区域Ⅰ内气体的压强为,温度为,汽缸左侧到活塞A的距离为;区域Ⅲ内气体的压强为,温度为,汽缸右侧到活塞B的距离也为。现对区域Ⅰ缓慢加热至,此过程中区域Ⅲ内气体的温度保持不变。
(1)若加热时,活塞A、B固定不动,求稳定后区域Ⅰ内气体的压强;
(2)若加热时,活塞A、B可自由移动,求稳定后活塞B向右移动距离。
14. 质谱仪是科学研究中的重要仪器,其原理如图所示。Ⅰ为粒子加速器,加速电压为U;Ⅱ为速度选择器,匀强电场的电场强度大小为,方向沿纸面向下,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里;Ⅲ为偏转分离器,匀强磁场的磁感应强度大小为,方向垂直纸面向里。从S点释放初速度为零的带电粒子(不计重力),加速后进入速度选择器做直线运动,再由O点进入分离器做圆周运动,最后打到照相底片的P点处,运动轨迹如图中虚线所示。
(1)粒子带正电还是负电?求粒子的比荷。
(2)求O点到P点的距离。
(3)若在偏转分离器Ⅲ加入水平向右的匀强电场,电场强度大小,粒子打在速度选择器右挡板的点上(未标出)。求粒子在偏转分离器Ⅲ中的最大速度以及点的位置。
15. 某兴趣小组设计制作了一种磁悬浮列车模型,原理如图所示,和是固定在水平地面上的两根足够长的平直导轨,导轨间分布着竖直(垂直纸面)方向等间距的匀强磁场和,二者方向相反。矩形金属框固定在实验车底部(车厢与金属框绝缘)。其中边宽度与磁场间隔相等,当磁场和同时以速度沿导轨向右匀速运动时,金属框受到磁场力,并带动实验车沿导轨运动。已知金属框垂直导轨的边长、总电阻,列车与线框的总质量 , ,悬浮状态下,实验车运动时受到恒定的阻力。
(1)实验车刚启动时的加速度;
(2)求实验车所能达到的最大速率;
(3)实验车运动时达到最大速率,此过程因摩擦产生的热量。
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