精品解析：广东省深圳市人大附中深圳学校2024-2025学年高二下学期第一次段考考试物理试卷

人大附中深圳学校2024-2025学年第二学期第一次段考考试 高二年级物理试卷 说明：本试卷有4道大题15道小题，共8页，考试用时75分钟，满分100分，请在答题卡上作答，选择题用2B铅笔填涂，要求把选项填黑填满，主观题用0.5黑色签字笔答题，主观题要答写在对应题框内，不在框内答题无效。 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，只有一项是符合题目要求的） 1. 微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（ ） A. 由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C. 静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D. 保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 2. 为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ） A. B. C. D. 3. 如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，Ll、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 闭合S瞬间，三个灯立即亮 B. 闭合S瞬间，Ll灯比L2灯先亮 C. 断开S瞬间，L2灯闪亮后慢慢熄灭 D. 断开S瞬间，Ll灯闪亮后慢慢熄灭 4. 理想变压器如图所示，电源为交流电源，输出电压的有效值不变，理想变压器的原线圈匝数为，副线圈匝数为，原线圈接有电流表和定值电阻，副线圈接有电流表、，滑动变阻器、定值电阻，其中各个电表均可看作理想电表。当的滑片向下移动时，下列说法正确的是（ ） A. 电流表的示数变小 B. 电流表的示数变小 C. 原线圈两端电压不变 D. 电流表的示数变小 5. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量，边长、匝数的正方形线圈，线圈总电阻。在线圈的中间位置以下区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是（ ） A. 内穿过线圈磁通量的变化量为 B. 时轻质细线的拉力大小为 C. 线圈中产生的感应电流的大小为 D. 内线圈产生的焦耳热为 6. 在图甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法错误的是（ ） A. 图线表示的是电压表的示数的变化情况 B. 图线 表示的是电压表V2的示数的变化情况 C. 此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值变小 D. 此过程中电压表V1示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值不变 7. 在甲、乙、丙三图中，除导体棒可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器原来不带电，不计导体棒、导轨和直流电源的电阻和导体棒和导轨间的摩擦．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面向下的匀强磁场中，导轨足够长．今给导体棒一个向右的初速度，在甲、乙、丙三种情况下下列说法正确的是（ ） A. 甲中，因为电容断路，导体棒中不会产生电流 B. 乙中，导体棒向右做匀减速运动 C. 丙中，棒先向右减速，再向左加速到直到匀速 D. 三种情形下导体棒最终均静止 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 如图所示，A、B两点有等量同种正点电荷，AB连线的中垂线上C、D两点关于AB对称，时刻，一带正电的点电荷从C点以初速度v0沿CD方向射入，点电荷只受电场力。则点电荷由C到D运动的v-t图象，以下可能正确的是 A. B. C. D. 9. 一弹簧上端固定，下端与物块A相连，物块A以O点为平衡位置，在竖直方向上M、N两点之间做简谐运动，如图甲所示。规定沿竖直向下的方向为正方向，物块A偏离平衡位置的位移与时间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 时，物块A的加速度最大，方向竖直向下 B. 时，物块A的速度最大，方向竖直向下 C. 物块A振动到M点时，弹簧一定处于压缩状态 D. 内物块A振动的路程等于 10. 如图，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为和，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小分别为 和。已知导体棒 的电阻为长度为，导体棒的电阻为长度为的质量是 的2倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间连接一压缩量为的轻质绝缘弹簧。释放弹簧，两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是（ ） A. 两导体棒组成的系统动量不守恒 B. 速率为时， 所受安培力大小为 C. 整个运动过程中， 与的路程之比为 D. 整个运动过程中，通过 的电荷量为 三、填空题（本题共2小题，共14分，考生根据要求作答） 11. 某同学用图甲所示的装置研究单摆运动的规律，让摆球在竖直平面内摆动，用力传感器得到细线对摆球拉力的大小随时间变化的图线如图乙所示，小球经过最低点时为计时起点。 （1）由图乙可知该单摆的运动周期为________ ，该同学用游标卡尺测量小球的直径如图丙所示，其读数为________。 （2）在这个实验中，应该选用下列哪两组材料构成单摆_______（填选项前的字母）。 A. 长约的细线 B. 长约的橡皮绳 C. 直径约的均匀铁球 D. 直径约的塑料球 （3）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是________（填选项前的字母）。 A. 测出摆线长作为单摆的摆长 B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动 C. 在摆球由最高点静止释放开始计时 D. 用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 （4）王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据作出了如图丁所示的图像，横坐标为摆长，纵坐标为周期的平方。若图线斜率为，则当地的重力加速度________（用表示）。 （5）李同学用一组数据测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是__________（填选项前的字母）。 A. 开始摆动时振幅较小 B. 开始计时时，过早按下停表 C. 测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间 （6）张同学作出了单摆做简谐运动时的振动图像如图戊所示，取，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为__________（结果保留一位有效数字）。 12. 某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻（阻值为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。 （1）实验步骤如下： ①将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路，金属夹置于电阻丝的_____。（填“A”或“B”）端； ②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L； ③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅰ； ④按照图（b）将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅱ。 （2）由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势_____。 （3）由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、，若，则待测电池的内阻____（用和表示）。 四、计算题（本题共3小题，共40分，考生根据要求作答） 13. 如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 （1）写出感应电动势随时间变化的关系式； （2）求电压表的示数； （3）若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 14. 如图甲所示，光滑的金属导轨和平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度，方向垂直于导轨平面向上，间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属棒ab垂直导轨放置，现用和导轨平行的恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移时达到稳定状态，对应过程的图像如图乙所示。取，导轨足够长（，）。求： （1）末金属棒两端的电势差； （2）恒力F的大小； （3）从金属棒开始运动到刚达到稳定状态，此过程中R产生的焦耳热； （4）从金属棒开始运动到刚达到稳定状态过程，通过金属棒ab横截面的电荷量q和所用的时间t。 15. 利用电磁场改变电荷运动的路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图所示，在xOy坐标平面上，第三象限存在着方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。在其余象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小均为B（未知）。在坐标点处有一质量为m、电荷量为q的正电粒子，以初速度沿着x轴负方向射入匀强电场，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，忽略粒子重力。求： （1）粒子第一次进入磁场时的速度v； （2）磁感应强度B的大小； （3）现将块长为的上表面涂荧光粉的薄板放置在x轴上（图中未画出），板中心点横坐标，仅将第四象限的磁感应强度变为原来的k倍（k>1），当k满足什么条件时，板的上表面会出现荧光点。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人大附中深圳学校2024-2025学年第二学期第一次段考考试 高二年级物理试卷 说明：本试卷有4道大题15道小题，共8页，考试用时75分钟，满分100分，请在答题卡上作答，选择题用2B铅笔填涂，要求把选项填黑填满，主观题用0.5黑色签字笔答题，主观题要答写在对应题框内，不在框内答题无效。 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，只有一项是符合题目要求的） 1. 微信运动步数的测量是通过手机内电容式加速度传感器实现的。如图， 极板固定，当手机的加速度变化时， 极板只能按图中标识的“前后”方向运动。图中为定值电阻。下列对传感器描述正确的是（ ） A. 由静止突然向前加速时，电流由向流过电流表 B. 由静止突然向前加速时，电容器的电容增大 C. 静止时，电流表示数为零，电容器两极板不带电 D. 保持向前匀减速运动时，电阻以恒定功率发热 【答案】A 【解析】 【详解】AB．由静止突然向前加速时，N板向后运动，则板间距变大，根据可知，电容器的电容减小，电容器保持与电源连接不变，根据知，电容器带电量减小，则电容器放电，则电流由向流过电流表，故B错误，A正确； C．静止时，板不动，电容器的电容不变，则电容器电量不变，电流表示数为零，但电容器两极板带电，故C错误； D．保持向前匀减速运动时，加速度恒定不变，则 板的位置在某位置不动，电容器电量不变，电路中无电流，则电阻发热功率为零，故D错误。 故选A。 2. 为两个完全相同的定值电阻，两端的电压随时间周期性变化的规律如图1所示（三角形脉冲交流电压的峰值是有效值的倍），两端的电压随时间按正弦规律变化如图2所示，则两电阻在一个周期T内产生的热量之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据有效值的定义可知图1的有效值的计算为 解得 图二的有效值为 接在阻值大小相等的电阻上，因此 故选B。 3. 如图所示，L是直流电阻不计的带铁芯线圈，D为理想二极管，R为电阻，Ll、L2和L3是三个完全相同的小灯泡。下列说法正确的是（　　） A. 闭合S瞬间，三个灯立即亮 B. 闭合S瞬间，Ll灯比L2灯先亮 C. 断开S瞬间，L2灯闪亮后慢慢熄灭 D. 断开S瞬间，Ll灯闪亮后慢慢熄灭 【答案】D 【解析】 【详解】AB．S闭合瞬间，Ll、L2两灯泡立即亮，由于线圈的自感作用从而使L3灯泡慢慢变亮，故AB错误； CD．断开开关瞬间，线圈产生自感电动势，于是线圈、L3与Ll形成一个闭合电路，由于稳定时L3比Ll亮（L3所在的支路的总电阻比Ll所在的支路的总电阻小），所以Ll灯将闪亮一下再慢慢熄灭，而二极管单向导通性能，所以L2灯立即熄灭，故C错误，D正确。 故选D。 4. 理想变压器如图所示，电源为交流电源，输出电压的有效值不变，理想变压器的原线圈匝数为，副线圈匝数为，原线圈接有电流表和定值电阻，副线圈接有电流表、，滑动变阻器、定值电阻，其中各个电表均可看作理想电表。当的滑片向下移动时，下列说法正确的是（ ） A. 电流表的示数变小 B. 电流表的示数变小 C. 原线圈两端电压不变 D. 电流表的示数变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．当的滑片向下移动时，接入电路的阻值变小，则副线圈电路总电阻减小；将变压器与副线圈负载看成一个等效电阻，则有 可知减小，根据 可知变大，则电流表的示数变大，故A错误； B．根据，由于变大，则副线圈变大，所以电流表的示数变大，故B错误； C．由 由于变大，则原线圈两端电压减小，故C错误； D．根据，由于原线圈两端电压减小，则副线圈两端电压减小，根据欧姆定律可知，通过的电流减小，所以电流表的示数变小，故D正确。 故选D。 5. 如图甲所示，轻质细线吊着一质量，边长、匝数的正方形线圈，线圈总电阻。在线圈的中间位置以下区域分布着垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化关系如图乙所示，重力加速度。下列说法正确的是（ ） A. 内穿过线圈磁通量的变化量为 B. 时轻质细线的拉力大小为 C. 线圈中产生的感应电流的大小为 D. 内线圈产生的焦耳热为 【答案】C 【解析】 【详解】A．内穿过线圈磁通量的变化量为，故A错误； C．由法拉第电磁感应定律得 根据闭合电路的欧姆定律可得线圈中的感应电流大小为，故C正确； B．根据图乙可知，时磁感应强度为，此时线圈受到的安培力大小为 方向竖直向上，则轻质细线的拉力大小为，故B错误； D．内线圈产生的焦耳热为，故D错误。 故选C。 6. 在图甲所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为为定值电阻，为滑动变阻器，闭合开关S，在滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，四个理想电表的示数都发生了变化。图乙中的三条图线分别表示了三个电压表示数的变化情况。则下列说法错误的是（ ） A. 图线表示的是电压表的示数的变化情况 B. 图线 表示的是电压表V2的示数的变化情况 C. 此过程中电压表示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值变小 D. 此过程中电压表V1示数的变化量和电流表A示数的变化量的比值的绝对值不变 【答案】C 【解析】 【详解】AB．滑动变阻器的滑动触头P向上滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，总电流增大，内电压增大，可知路端电压减小，即电压表V1示数减小，电压表V2的示数增大，电压表的示数减小，由于 则知电压表示数变化较快，故图线表示的是电压表的示数随电流表示数变化的情况，图线 表示的是电压表V2的示数随电流表示数变化的情况，故AB正确； C．由闭合电路欧姆定律得 则保持不变，故C错误； D．由闭合电路欧姆定律得 则保持不变，故D正确。 本题选错误的，故选C。 7. 在甲、乙、丙三图中，除导体棒可动外，其余部分均固定不动，甲图中的电容器原来不带电，不计导体棒、导轨和直流电源的电阻和导体棒和导轨间的摩擦．图中装置均在水平面内，且都处于方向垂直水平面向下的匀强磁场中，导轨足够长．今给导体棒一个向右的初速度，在甲、乙、丙三种情况下下列说法正确的是（ ） A. 甲中，因为电容断路，导体棒中不会产生电流 B. 乙中，导体棒向右做匀减速运动 C. 丙中，棒先向右减速，再向左加速到直到匀速 D. 三种情形下导体棒最终均静止 【答案】C 【解析】 【详解】图甲中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流而使电容器充电，当电容器C极板间电压与导体棒产生的感应电动势相等时，电路中没有电流，ab棒不受安培力，向右做匀速运动；图乙中，导体棒向右运动切割磁感线产生感应电流，通过电阻R转化为内能，ab棒速度减小，当ab棒的动能全部转化为内能时，ab棒静止；图丙中，导体棒先受到向左的安培力作用向右做减速运动，速度减为零后再在安培力作用下向左做加速运动，当导体棒产生的感应电动势与电源的电动势相等时，电路中没有电流，ab棒向左做匀速运动．综上所述，只有C正确，ABD错误． 二、多项选择题（本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 8. 如图所示，A、B两点有等量同种正点电荷，AB连线的中垂线上C、D两点关于AB对称，时刻，一带正电的点电荷从C点以初速度v0沿CD方向射入，点电荷只受电场力。则点电荷由C到D运动的v-t图象，以下可能正确的是 A. B. C. D. 【答案】BD 【解析】 【详解】由于AB是同种电荷，所以连线中点的场强为零，无穷远处场强也为零，其间有一点电场强度最大，所以粒子从C点向中点运动过程中，加速度可能一直减小，也可能先减小后增大，选项AC错误，BD正确。 故选BD。 9. 一弹簧上端固定，下端与物块A相连，物块A以O点为平衡位置，在竖直方向上M、N两点之间做简谐运动，如图甲所示。规定沿竖直向下的方向为正方向，物块A偏离平衡位置的位移与时间的关系图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 时，物块A的加速度最大，方向竖直向下 B. 时，物块A的速度最大，方向竖直向下 C. 物块A振动到M点时，弹簧一定处于压缩状态 D. 内物块A振动的路程等于 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知在0.5s时，物块A的位移为正向最大，即到达N点，加速度最大，方向竖直向上，故错误； B．时，物块A的位移为0，位移由正转负，物块A的速度最大，方向竖直向上，故B错误； C．时，物块A在M点，物块A的回复力最大，方向竖直向下，回复力由重力和弹力的合力提供，弹力不一定向下，即弹簧不一定处于压缩状态，故C错误； D．物块A所受合力做周期性的变化，周期为，7s为3.5个周期，振子路程为 故D正确。 故选D。 10. 如图，两根光滑平行金属导轨固定在绝缘水平面上，左、右两侧导轨间距分别为和，处于竖直向上的磁场中，磁感应强度大小分别为 和。已知导体棒 的电阻为长度为，导体棒的电阻为长度为的质量是 的2倍。初始时刻两棒静止，两棒中点之间连接一压缩量为的轻质绝缘弹簧。释放弹簧，两棒在各自磁场中运动直至停止，弹簧始终在弹性限度内。整个过程中两棒保持与导轨垂直并接触良好，导轨足够长且电阻不计。下列说法正确的是（ ） A. 两导体棒组成的系统动量不守恒 B. 速率为时， 所受安培力大小为 C. 整个运动过程中， 与的路程之比为 D. 整个运动过程中，通过 的电荷量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．任意时刻，设电流为，则受安培力 方向向左： 受安培力 方向向右，可知两棒系统受合外力为零，动量守恒，故A错误； B．两棒系统受合外力为零，动量守恒，设质量为，则 质量为速率为时，则 解得 回路的感应电流 所受安培力大小为，故B正确； C．两棒最终停止时弹簧处于原长状态，由动量守恒，有 两边同乘以t，有 又有 可得则最终 位置向左移动 位置向右移动 因任意时刻两棒受安培力和弹簧弹力大小都相同，设整个过程两棒受的弹力的平均值为，安培力平均值，则整个过程根据动能定理， 可得，故C错误； D．两棒最后停止时，弹簧处于原长位置，此时两棒间距增加了，由上述分析可知， 向左位置移动位置向右移动，则 故D正确。 故选BD。 三、填空题（本题共2小题，共14分，考生根据要求作答） 11. 某同学用图甲所示的装置研究单摆运动的规律，让摆球在竖直平面内摆动，用力传感器得到细线对摆球拉力的大小随时间变化的图线如图乙所示，小球经过最低点时为计时起点。 （1）由图乙可知该单摆的运动周期为________ ，该同学用游标卡尺测量小球的直径如图丙所示，其读数为________。 （2）在这个实验中，应该选用下列哪两组材料构成单摆_______（填选项前的字母）。 A. 长约的细线 B. 长约的橡皮绳 C. 直径约的均匀铁球 D. 直径约的塑料球 （3）将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是________（填选项前的字母）。 A. 测出摆线长作为单摆的摆长 B. 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动 C. 在摆球由最高点静止释放开始计时 D. 用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 （4）王同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据作出了如图丁所示的图像，横坐标为摆长，纵坐标为周期的平方。若图线斜率为，则当地的重力加速度________（用表示）。 （5）李同学用一组数据测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是__________（填选项前的字母）。 A. 开始摆动时振幅较小 B. 开始计时时，过早按下停表 C. 测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间 （6）张同学作出了单摆做简谐运动时的振动图像如图戊所示，取，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为__________（结果保留一位有效数字）。 【答案】（1） ①. 2 ②. 15.60 （2）AC （3）B （4） （5）C （6）0.04 【解析】 【小问1详解】 [1]由图乙可知该单摆的运动周期为； [2]20分度游标卡尺的精确值为，由图丙可知小球的直径为 【小问2详解】 本实验中小球应该选择质量大，体积小的钢球或者铁球，细线应选择长度较长，但不能伸缩的细线。 故选AC。 【小问3详解】 A．测出摆线长与小球半径之和即为单摆的摆长，故A错误； B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动，故B正确； C．为了减小误差，应在摆球通过最低点时开始计时，故C错误； D．为了减小误差，应用停表测量单摆完成次全振动的总时间，然后除以全振动的次数作为单摆的周期，故D错误。 故选B。 【小问4详解】 根据单摆的周期公式，可得 可知图像的斜率为 解得当地的重力加速度为 【小问5详解】 李同学用一组数据测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，根据，可得 A．单摆的周期与振幅无关，开始摆动时振幅较小对实验没有影响，故A错误； B．开始计时，过早按下秒表，则周期测量值偏大，使得的测量值偏小，故B错误； C．测量周期时，误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间，则周期测量值偏小，使得的测量值偏大，故C正确。 故选C。 【小问6详解】 由图可知周期为，根据，解得摆长 则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为 12. 某探究小组要测量电池的电动势和内阻。可利用的器材有：电压表、电阻丝、定值电阻（阻值为）、金属夹、刻度尺、开关S、导线若干。他们设计了如图所示的实验电路原理图。 （1）实验步骤如下： ①将电阻丝拉直固定，按照图（a）连接电路，金属夹置于电阻丝的_____。（填“A”或“B”）端； ②闭合开关S，快速滑动金属夹至适当位置并记录电压表示数U，断开开关S，记录金属夹与B端的距离L； ③多次重复步骤②，根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅰ； ④按照图（b）将定值电阻接入电路，多次重复步骤②，再根据记录的若干组U、L的值，作出图（c）中图线Ⅱ。 （2）由图线得出纵轴截距为b，则待测电池的电动势_____。 （3）由图线求得Ⅰ、Ⅱ的斜率分别为、，若，则待测电池的内阻____（用和表示）。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 为了保护电路，闭合开关前，金属夹置于电阻丝的最大阻值处，由图可知，应该置于端。 【小问2详解】 对于电路图（a），根据闭合电路欧姆定律有 设金属丝的电阻率为，横截面积为，结合欧姆定律和电阻定律 联立可得 整理可得 对于电路图（b），根据闭合电路欧姆定律有 结合欧姆定律和电阻定律 联立后整理 可知图线的纵轴截距 解得 【小问3详解】 由题意可知 又 联立解得 四、计算题（本题共3小题，共40分，考生根据要求作答） 13. 如图所示是某同学模拟远距离输电的实验示意图，矩形线圈abcd电阻不计，面积，匝数匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴以角速度匀速转动。已知磁感应强度大小，输电线路等效电阻，输电功率保持不变，电压表是理想交流电压表，升压变压器和降压变压器均为理想变压器。从图示位置开始计时。 （1）写出感应电动势随时间变化的关系式； （2）求电压表的示数； （3）若用户得到的功率为，求升压变压器原、副线圈的匝数比。 【答案】（1） （2）4V （3）1:50 【解析】 【小问1详解】 当t=0时，矩形线圈平面平行于磁感线，线圈ab和cd正好垂直切割磁感线，所以t=0时，感应电动势为最大值，即感应电动势的瞬时表达式为， 代入数据可得 整理可得 【小问2详解】 因为线圈内阻不计，所以发电机输出的有效值U即为感应电动势的有效值，所以 即电压表的示数为4V； 【小问3详解】 由输电功率P=400W，用户得到的功率P'=360W 可知导线消耗的功率 导线上的电流I线满足 即 升压变压器T1原线圈中的电流I满足关系 即 升压变压器T1原线圈中的电流I和副线圈中的电流I线的关系为 所以 14. 如图甲所示，光滑的金属导轨和平行，间距，与水平面之间的夹角，匀强磁场磁感应强度，方向垂直于导轨平面向上，间接有阻值的电阻，质量，电阻的金属棒ab垂直导轨放置，现用和导轨平行的恒力F沿导轨平面向上拉金属杆ab，使其由静止开始运动，当金属棒上滑的位移时达到稳定状态，对应过程的图像如图乙所示。取，导轨足够长（，）。求： （1）末金属棒两端的电势差； （2）恒力F的大小； （3）从金属棒开始运动到刚达到稳定状态，此过程中R产生的焦耳热； （4）从金属棒开始运动到刚达到稳定状态过程，通过金属棒ab横截面的电荷量q和所用的时间t。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）， 【解析】 【详解】（1）由右手定则可判断感应电流由a流向b，b相当于电源的正极，故b端电势高；由图乙可知末金属杆的瞬时速度为，电动势为 末金属杆两端的电势差 解得 （2）当金属棒匀速运动时，由平衡条件得 其中 由乙图可知 联立解得 （3）从金属棒开始运动到恰好达到稳定状态，根据动能定理可得 又克服安培力所做的功等于整个电路产生的焦耳热，代入数据解得 又 ， 可得 （4）从金属棒开始运动到恰好达到稳定状态，有 代入数据解得 在匀强磁场中导体棒做加速度减小的加速运动，根据动量定理可得 又由图可知 代入数据解得 15. 利用电磁场改变电荷运动的路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图所示，在xOy坐标平面上，第三象限存在着方向沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小为E。在其余象限存在垂直纸面的匀强磁场，其中第一、二象限向外，第四象限向里，磁感应强度大小均为B（未知）。在坐标点处有一质量为m、电荷量为q的正电粒子，以初速度沿着x轴负方向射入匀强电场，粒子在运动过程中恰好不再返回电场，忽略粒子重力。求： （1）粒子第一次进入磁场时的速度v； （2）磁感应强度B的大小； （3）现将块长为的上表面涂荧光粉的薄板放置在x轴上（图中未画出），板中心点横坐标，仅将第四象限的磁感应强度变为原来的k倍（k>1），当k满足什么条件时，板的上表面会出现荧光点。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）带电粒子进入电场作类平抛运动，由牛顿第二定律 竖直方向 竖直方向速度 进入磁场时速度 联立解得 （2）由已知带电粒子在运动过程中恰好不再返回电场，说明粒子进入第一象限恰好与y轴相切，如图。 带电粒子在电场运动的水平方向位移 由几何关系，粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径 洛伦兹力充当向心力 联立解得 （3）①当粒子第一次打到薄板的右端时，由几何关系 洛伦兹力充当向心力 联立解得 ②当粒子第一次打到薄板的左端时，由几何关系 洛伦兹力充当向心力 联立解得 ③当第4象限的磁感应强度极大时，其做匀速圆周运动的半径极小，可以认为从哪个位置进入第4象限磁场再从哪个位置出去进入第1象限磁场，从几何关系看，带电粒子没有机会再打到荧光板上。 因此，板上会出现荧光点的条件为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $