精品解析：上海市洋泾中学2026-2027学年高三第一学期期中物理试卷（等级考）

上海市洋泾中学2026学年度第一学期期中考试 高三物理试卷（等级考） 本卷卷面总分100分，考试时间为60分钟。 一、嫦娥六号 1. 嫦娥六号。2024年我国发射的嫦娥六号探测器成功抵达月球背面，并带回人类首份月背样品。探测器着陆月球表面的过程示意图如图所示，探测器先在半径为轨道I做匀速圆周运动，周期为。从点变轨进入椭圆轨道II，到达近月点点再次变轨到近月圆轨道III，最后安全落在月球上。已知月球质量为，半径为，引力常量为。 （1）嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中，保持不变的物理量是（ ） A. 加速度 B. 动能 C. 角速度 D. 线速度 （2）在近月圆轨道上，嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小为________，加速度大小为_______。 （3）嫦娥六号在椭圆轨道II运行时___________。 A. 点的速度大于点的速度 B. 点的速度小于点的速度 C. 点的加速度大于点的加速度 D. 点的加速度小于点的加速度 （4）嫦娥六号距月面约100米时，开始避障下降。若嫦娥六号避障下降时沿图中虚线方向做匀减速直线运动，不计月球大气阻力，则其发动机喷出的气体对其作用力可能为_______。 A. B. C. D. （5）嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地安全着陆。若嫦娥六号的质量为，其四条腿与竖直方向的夹角均为，如图所示。月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的。它静止在月球平坦表面处时，每条腿对月球表面压力的大小为___________。 A. B. C. D. 二、点火装置 压燃点火是柴油发动机的核心点火方式。该技术利用柴油自燃温度低、黏度大且不易蒸发的特性，通过高压压缩比将纯空气压缩至超过柴油自燃温度后喷入柴油实现自燃。 2. 如图所示为简易的压缩点火装置，密闭汽缸的底部放置了一小块浸有乙醚的硝化棉。汽缸内的气体看作理想气体。 （1）（多选）若缓慢推动活塞压缩汽缸内的气体，硝化棉不会被点燃；此过程汽缸内的气体温度保持不变。下列“压强-体积”p-V图与“温度-压强”T-p图中，哪些符合上述过程________ A.B. C.D. （2）若快速猛推活塞压缩汽缸内气体，硝化棉会被点燃；这是因为在压缩过程中________ A.气体从环境中吸收的热量更少 B.气体释放到环境中的热量更少 C.气体从环境中吸收的热量更多 D.气体释放到环境中的热量更多 （3）（多选）若在温度不变的情况下，将汽缸内气体的体积压缩到原来的一半以下，下列物理量会发生变化________ A.气体的内能 B.气体分子的热运动剧烈程度 C.单位体积内的气体分子个数 D.气体分子对单位面积容器壁的平均作用力 3. 一束光射向该点火装置的均匀中空厚壁圆筒，在外表面发生折射，且入射角为θ。若在内表面恰好发生全反射，已知圆筒外表面半径为R，则圆筒厚壁的厚度d为________。 三、光的本质 人类对光的认识经历了非常曲折的过程，从最初的微粒说、波动说，到电磁波理论的建立，到最后的光子说，人类最终认识到不能用一种性质去描述光的所有行为，只能认为光具有波粒二象性。 4. 如图为富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体，这是利用了光的________现象。（A.干涉　B.衍射） 5. 如图所示，有甲乙两个距离较近的莱顿瓶，若给甲充电，当两金属球A、B之间的电压达到一定值时，A、B间开始放电出现电火花，且莱顿瓶乙的氖管开始发光。该实验能够证明________的存在。移动莱顿瓶乙的矩形线框中可移动的带有氖管的金属棒，当________时，氖管发光最亮。 6. 不同的电磁波有不同的应用。图中病人正进行伽玛刀手术，该手术是使用钴60产生的γ射线进行一次性大剂量地聚焦照射，使之产生局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。 （1）γ射线本质上是___________（A.光子　B.中子　C.电子） （2）（多选）下列哪些情况下不能释放出γ射线________ A.原子核发生衰变　　B.原子弹爆炸 C.用紫外线照射锌板　　D.氢原子从基态跃迁到激发态 7. 用光子能量为的光照射图示光电管极板K时发生光电效应，产生光电流。若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，此时光电流刚好截止。此金属的逸出功是________eV，那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时，光电子到达A极时的最大动能是________eV。 8. 康普顿在研究石墨对X射线的散射时，提出光子不仅具有能量，而且具有动量。假设射线中的单个光子与静止的无约束的自由电子发生弹性碰撞。碰撞后光子的方向与入射方向夹角为，电子的速度方向与入射方向夹角为，其简化原理图如图所示。光子和电子组成的系统碰撞前后动量守恒，动量守恒定律遵循矢量运算的法则。已知入射光波长λ，普朗克常量为h。则碰撞后光子的波长________。 四、氢的同位素 氢元素是宇宙中最简单的元素，有三种同位素。科学家利用电磁场操控并筛选这三种同位素，使其应用于核研究中。 9. 原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。 （1）质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程称为（ ） A.链式反应　　B.衰变　　C.核聚变　　D.核裂变 （2）1H核的质量为m1，2H核的质量为m2，它们通过核反应形成一个质量为m3的氦原子核32He，此过程释放的能量为________（真空中光速为c）。 10. 某回旋加速器的示意图如图所示。磁感应强度大小为B的匀强磁场仅分布于两个相同且正对的半圆形中空金属盒D1、D2内，且与金属盒表面垂直。交变电源通过I、II分别与D1、D2相连，仅在D1、D2缝隙间的狭窄区域产生交变电场。初动能为零的带电粒子自缝隙中靠近D2的圆心O处经缝隙间的电场加速后，以垂直磁场的速度进入D1。 （1）粒子在D1、D2运动过程中，洛伦兹力对粒子做功为W，冲量为I，则________ A.，　　B. ，　　C.，　　D. ， （2）核和核自图中O处同时释放，I、II间电势差绝对值始终为U，电场方向做周期性变化，核在每次经过缝隙间时均被加速（假设粒子通过缝隙的时间和粒子间相互作用可忽略）。核完成3次加速时的动能与此时核的动能之比为________ A.　　B.　　C.　　D.　　E. 11. 如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。电极间所加电压为U。由于两电极间距d很小，可近似认为两电极半径均为r（），且电极间的电场强度大小处处相等，方向沿径向垂直于电极。 （1）电极间电场强度大小为________； （2）由核、核和核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。下列物理量中，出射的粒子相同的是________（A.速度　B.动能　C.动量　D.比荷）。 请论证你的选择：________ 五、电磁感应及其应用 国防、交通、日常生活等都离不开电。电来自发电厂的发电机，发电机的基本原理是电磁感应，电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了电、磁之间的相互联系。 12. 下列说法中错误的是（ ） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉工作时在电磁炉的面板上产生涡流来加热食物 C. 手机无线充电技术是利用线圈间的电磁感应现象制成的 D. 制作精密电阻时，为消除使用时由于电流变化而引起的自感现象，可采取双线绕法 13. 某同学利用如图所示的电路研究自感现象，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ） A. 灯泡A1、A2同时立即熄灭 B. 灯泡A1、A2都缓慢熄灭 C. 灯泡A1立即熄灭，A2闪亮后再熄灭 D. 灯泡A2立即熄灭，A1闪亮后再熄灭 14. 交流发电机的示意图如图甲所示，线圈以OO′为轴逆时针匀速转动，产生的余弦式交变电流的波形如图乙所示。则： （1）图甲所示位置时，CD边受到的安培力方向向________（A.上　B.下） （2）1s内，电流的方向发生________次变化； （3）该交变电流的有效值为________A； （4）当电流瞬时值为5A时，线圈平面与中性面的夹角为________。 15. 如图所示，一理想变压器原线圈两端接入电压为U的交流电源，小灯泡正常发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，小灯泡的亮度将________（A.变暗　B.不变　C.变亮），原线圈的输入功率将________（A.变小　B.不变　C.变大）。 16. （多选）如图所示，在O点正下方有一个有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A. A、B两点在同一水平线 B. A点高于B点 C. 铜环最终将做等幅摆动 D. 最终环将静止于最低点 17. 充电过程可简化为如图甲所示模型，一个阻值为R、匝数为n的圆形金属受电线圈与阻值也为R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1。在受电线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示（规定图甲中B的方向为正方向）。图线与横、纵轴交点分别为t0和B0，导线的电阻不计。在0～t0时间内，通过R1中的电流方向为________（A.a→b　B.b→a），电阻R1两端的电压为________。 18. 如图（甲）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ（电阻不计）平行放置在倾角为θ=30°的绝缘斜面上，两导轨间距为l=0.2m。M、P两点间接有阻值为R=1Ω的电阻。一根质量为m=0.01kg、电阻r=1Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，忽略一切摩擦，g=10m/s2。 （1）推理、分析说明杆ab在导轨上的运动情况； （2）当ab杆下滑速度v=2m/s时，求通过ab杆中电流i的大小及加速度a大小； （3）求ab杆下滑速度最大值vmax； （4）已知ab杆从静止开始运动到下滑速度达最大vmax这一过程中，流过ab杆某一横截面电量为q=1.25C，求ab杆下滑的距离x及电阻R在这一过程中产生的焦耳热QR。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 上海市洋泾中学2026学年度第一学期期中考试 高三物理试卷（等级考） 本卷卷面总分100分，考试时间为60分钟。 一、嫦娥六号 1. 嫦娥六号。2024年我国发射的嫦娥六号探测器成功抵达月球背面，并带回人类首份月背样品。探测器着陆月球表面的过程示意图如图所示，探测器先在半径为轨道I做匀速圆周运动，周期为。从点变轨进入椭圆轨道II，到达近月点点再次变轨到近月圆轨道III，最后安全落在月球上。已知月球质量为，半径为，引力常量为。 （1）嫦娥六号探测器绕月球做匀速圆周运动过程中，保持不变的物理量是（ ） A. 加速度 B. 动能 C. 角速度 D. 线速度 （2）在近月圆轨道上，嫦娥六号探测器做匀速圆周运动的线速度大小为________，加速度大小为_______。 （3）嫦娥六号在椭圆轨道II运行时___________。 A. 点的速度大于点的速度 B. 点的速度小于点的速度 C. 点的加速度大于点的加速度 D. 点的加速度小于点的加速度 （4）嫦娥六号距月面约100米时，开始避障下降。若嫦娥六号避障下降时沿图中虚线方向做匀减速直线运动，不计月球大气阻力，则其发动机喷出的气体对其作用力可能为_______。 A. B. C. D. （5）嫦娥六号在月球背面南极-艾特肯盆地安全着陆。若嫦娥六号的质量为，其四条腿与竖直方向的夹角均为，如图所示。月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度的。它静止在月球平坦表面处时，每条腿对月球表面压力的大小为___________。 A. B. C. D. 【答案】（1）BC （2） ①. ②. （3）BD （4）B （5）A 【解析】 【小问1详解】 AD．匀速圆周运动中，加速度、线速度是矢量，大小不变，方向时刻变化，故AD错误； BC．动能、角速度是标量，大小不变，故BC正确。 故选BC。 【小问2详解】 [1][2]根据万有引力提供向心力 解得， 【小问3详解】 AB．根据开普勒第二定律，近月点B的速度大于远月点A的速度，故A错误，B正确； CD．由牛顿第二定律有 解得 A点到月心距离更大，故A点加速度小于B点加速度，故C错误，D正确。 故选BD。 【小问4详解】 匀减速直线运动的加速度（合力）方向与速度方向相反，即沿运动虚线斜向上（与下降方向反向）。 探测器受竖直向下的重力和发动机推力F，根据矢量合成，推力F必须在竖直向上和沿虚线斜向上的夹角之间，只有F2符合。 故选B。 【小问5详解】 根据题意可知，月球表面的重力加速度为地球表面重力加速度g的 设每条腿对探测器的支持力为F，根据整体法可得 根据牛顿第三定律可知，每条腿对月球表面压力的大小。 故选A。 二、点火装置 压燃点火是柴油发动机的核心点火方式。该技术利用柴油自燃温度低、黏度大且不易蒸发的特性，通过高压压缩比将纯空气压缩至超过柴油自燃温度后喷入柴油实现自燃。 2. 如图所示为简易的压缩点火装置，密闭汽缸的底部放置了一小块浸有乙醚的硝化棉。汽缸内的气体看作理想气体。 （1）（多选）若缓慢推动活塞压缩汽缸内的气体，硝化棉不会被点燃；此过程汽缸内的气体温度保持不变。下列“压强-体积”p-V图与“温度-压强”T-p图中，哪些符合上述过程________ A.B. C.D. （2）若快速猛推活塞压缩汽缸内气体，硝化棉会被点燃；这是因为在压缩过程中________ A.气体从环境中吸收的热量更少 B.气体释放到环境中的热量更少 C.气体从环境中吸收的热量更多 D.气体释放到环境中的热量更多 （3）（多选）若在温度不变的情况下，将汽缸内气体的体积压缩到原来的一半以下，下列物理量会发生变化________ A.气体的内能 B.气体分子的热运动剧烈程度 C.单位体积内的气体分子个数 D.气体分子对单位面积容器壁的平均作用力 3. 一束光射向该点火装置的均匀中空厚壁圆筒，在外表面发生折射，且入射角为θ。若在内表面恰好发生全反射，已知圆筒外表面半径为R，则圆筒厚壁的厚度d为________。 【答案】2. ①. AD ②. B ③. CD 3. 【解析】 【2题详解】 [1] AB．气体的温度不变，则图线为与轴平行的直线，根据玻意耳定律 可知，气体压强增大，故A正确，B错误； CD．气体温度不变，根据玻意耳定律 可知，图线为双曲线，且体积减小，压强增大，故C错误，D正确。 故选AD。 [2]若快速猛推活塞压缩汽缸内气体，热量释放到环境中较少，外界对气体做功，气体内能增加，温度升高。 故选B。 [3] A．理想气体忽略分子间作用力，则理想气体的内能只与温度有关，理想气体的温度不变，即内能不变，故A错误； B．理想气体的温度不变，气体分子的热运动剧烈程度不变，故B错误； C．气体的体积压缩到原来的一半以下，即气体的体积减小，则单位体积内的气体分子个数增大，故C正确； D．温度不变体积减小，由玻意耳定律可知气体压强增大，即气体分子对单位面积容器壁的平均作用力增大，故D正确； 故选CD。 【3题详解】 设玻璃的折射率为，光线在外表面的折射角为，在内表面恰好发生全反射时的入射角为临界角，圆筒厚度为。在外表面，由光的折射定律得 内表面恰好发生全反射时， 由正弦定理得 故筒壁厚度为 三、光的本质 人类对光的认识经历了非常曲折的过程，从最初的微粒说、波动说，到电磁波理论的建立，到最后的光子说，人类最终认识到不能用一种性质去描述光的所有行为，只能认为光具有波粒二象性。 4. 如图为富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体，这是利用了光的________现象。（A.干涉　B.衍射） 5. 如图所示，有甲乙两个距离较近的莱顿瓶，若给甲充电，当两金属球A、B之间的电压达到一定值时，A、B间开始放电出现电火花，且莱顿瓶乙的氖管开始发光。该实验能够证明________的存在。移动莱顿瓶乙的矩形线框中可移动的带有氖管的金属棒，当________时，氖管发光最亮。 6. 不同的电磁波有不同的应用。图中病人正进行伽玛刀手术，该手术是使用钴60产生的γ射线进行一次性大剂量地聚焦照射，使之产生局灶性的坏死或功能改变而达到治疗疾病的目的。 （1）γ射线本质上是___________（A.光子　B.中子　C.电子） （2）（多选）下列哪些情况下不能释放出γ射线________ A.原子核发生衰变　　B.原子弹爆炸 C.用紫外线照射锌板　　D.氢原子从基态跃迁到激发态 7. 用光子能量为的光照射图示光电管极板K时发生光电效应，产生光电流。若K的电势高于A的电势，且电势差为0.9V，此时光电流刚好截止。此金属的逸出功是________eV，那么当A的电势高于K的电势，且电势差也为0.9V时，光电子到达A极时的最大动能是________eV。 8. 康普顿在研究石墨对X射线的散射时，提出光子不仅具有能量，而且具有动量。假设射线中的单个光子与静止的无约束的自由电子发生弹性碰撞。碰撞后光子的方向与入射方向夹角为，电子的速度方向与入射方向夹角为，其简化原理图如图所示。光子和电子组成的系统碰撞前后动量守恒，动量守恒定律遵循矢量运算的法则。已知入射光波长λ，普朗克常量为h。则碰撞后光子的波长________。 【答案】4. B 5. ①. 电磁波 ②. 两矩形线框面积相同 6. ①. A ②. CD 7. ①. 2.2 ②. 1.8 8. 【解析】 【4题详解】 如图为富兰克林使用X射线拍摄的DNA晶体，这是利用了光的衍射现象。 故选B。 【5题详解】 [1]给莱顿瓶甲充电，当两金属球之间的电压达到一定值时，金属球A、B间开始放电，出现电火花，电路中产生变化的电流，变化的电流又产生变化的磁场。该实验能够证明电磁波的存在。 [2]在实验中，两莱顿瓶是相同的，它们的电容相同，滑动接收框上的金属滑杆，使两个矩形线框的面积相同，它们的电感也相同。这时，两个电路的振荡频率相同，电磁波会使接收电路中产生最强的电流，氖管最亮。 【6题详解】 [1]射线本质上是光子。 故选A。 [2]原子核发生衰变和原子弹爆炸能释放出射线，用紫外线照射锌板可以产生光电子，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收光子。故AB不符合题意；CD符合题意。 故选CD。 【7题详解】 [1]根据 解得 [2]根据 又， 联立，解得 【8题详解】 设碰撞后电子的动量为p，在水平方向上，由动量守恒定律可得 在竖直方向上，有 联立，解得 四、氢的同位素 氢元素是宇宙中最简单的元素，有三种同位素。科学家利用电磁场操控并筛选这三种同位素，使其应用于核研究中。 9. 原子核之间由于相互作用会产生新核，这一过程具有多种形式。 （1）质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的过程称为（ ） A.链式反应　　B.衰变　　C.核聚变　　D.核裂变 （2）1H核的质量为m1，2H核的质量为m2，它们通过核反应形成一个质量为m3的氦原子核32He，此过程释放的能量为________（真空中光速为c）。 10. 某回旋加速器的示意图如图所示。磁感应强度大小为B的匀强磁场仅分布于两个相同且正对的半圆形中空金属盒D1、D2内，且与金属盒表面垂直。交变电源通过I、II分别与D1、D2相连，仅在D1、D2缝隙间的狭窄区域产生交变电场。初动能为零的带电粒子自缝隙中靠近D2的圆心O处经缝隙间的电场加速后，以垂直磁场的速度进入D1。 （1）粒子在D1、D2运动过程中，洛伦兹力对粒子做功为W，冲量为I，则________ A.，　　B. ，　　C.，　　D. ， （2）核和核自图中O处同时释放，I、II间电势差绝对值始终为U，电场方向做周期性变化，核在每次经过缝隙间时均被加速（假设粒子通过缝隙的时间和粒子间相互作用可忽略）。核完成3次加速时的动能与此时核的动能之比为________ A.　　B.　　C.　　D.　　E. 11. 如图，静电选择器由两块相互绝缘、半径很大的同心圆弧形电极组成。电极间所加电压为U。由于两电极间距d很小，可近似认为两电极半径均为r（），且电极间的电场强度大小处处相等，方向沿径向垂直于电极。 （1）电极间电场强度大小为________； （2）由核、核和核组成的粒子流从狭缝进入选择器，若不计粒子间相互作用，部分粒子在电场力作用下能沿圆弧路径从选择器出射。下列物理量中，出射的粒子相同的是________（A.速度　B.动能　C.动量　D.比荷）。 请论证你的选择：________ 【答案】9. ①. C ②. 10. ①. D ②. E 11. ①. ②. B ③. 电场力作为向心力，q、E、r相同，则由上式可知也相同，即动能相同。 【解析】 【9题详解】 [1]质量较小的原子核结合成质量较大的原子核的反应称为核聚变，C正确。 故选C。 [2]根据质能方程可知，此过程释放的能量为 【10题详解】 [1]由于粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力不做功，即，洛伦兹力的冲量。 故选D。 [2]由题意可知，核与核的电荷量之比为，核与核的质量之比为，根据带电粒子在磁场中运动的周期 可知，核与核的周期之比为，核完成3次加速后，实际在磁场中转了2个半圈，时间为一个完整周期，则此时核在磁场中转了圈，只加速了1次。根据动能定理可知，对核有 对核有 解得动能之比为。 故选E。 【11题详解】 [1]由题意可知，电极间可视为匀强电场，因此电场强度大小为 [2][3]由题意可知，电场力提供向心力，则 其中场强、半径相同，三种原子核电荷量相同，则三种原子核的相同，即动能相同。 故选B。 五、电磁感应及其应用 国防、交通、日常生活等都离不开电。电来自发电厂的发电机，发电机的基本原理是电磁感应，电磁感应是电磁学中最重大的发现之一，它进一步揭示了电、磁之间的相互联系。 12. 下列说法中错误的是（ ） A. 真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B. 家用电磁炉工作时在电磁炉的面板上产生涡流来加热食物 C. 手机无线充电技术是利用线圈间的电磁感应现象制成的 D. 制作精密电阻时，为消除使用时由于电流变化而引起的自感现象，可采取双线绕法 13. 某同学利用如图所示的电路研究自感现象，A1、A2为两个完全相同的灯泡，L为自感系数较大的电感线圈（其电阻小于灯泡电阻），闭合开关S后，灯泡均发光，断开开关S瞬间，下列说法正确的是（ ） A. 灯泡A1、A2同时立即熄灭 B. 灯泡A1、A2都缓慢熄灭 C. 灯泡A1立即熄灭，A2闪亮后再熄灭 D. 灯泡A2立即熄灭，A1闪亮后再熄灭 14. 交流发电机的示意图如图甲所示，线圈以OO′为轴逆时针匀速转动，产生的余弦式交变电流的波形如图乙所示。则： （1）图甲所示位置时，CD边受到的安培力方向向________（A.上　B.下） （2）1s内，电流的方向发生________次变化； （3）该交变电流的有效值为________A； （4）当电流瞬时值为5A时，线圈平面与中性面的夹角为________。 15. 如图所示，一理想变压器原线圈两端接入电压为U的交流电源，小灯泡正常发光，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，小灯泡的亮度将________（A.变暗　B.不变　C.变亮），原线圈的输入功率将________（A.变小　B.不变　C.变大）。 16. （多选）如图所示，在O点正下方有一个有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A. A、B两点在同一水平线 B. A点高于B点 C. 铜环最终将做等幅摆动 D. 最终环将静止于最低点 17. 充电过程可简化为如图甲所示模型，一个阻值为R、匝数为n的圆形金属受电线圈与阻值也为R的电阻R1连接成闭合回路，线圈的半径为r1。在受电线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的磁场，磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图乙所示（规定图甲中B的方向为正方向）。图线与横、纵轴交点分别为t0和B0，导线的电阻不计。在0～t0时间内，通过R1中的电流方向为________（A.a→b　B.b→a），电阻R1两端的电压为________。 18. 如图（甲）所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ（电阻不计）平行放置在倾角为θ=30°的绝缘斜面上，两导轨间距为l=0.2m。M、P两点间接有阻值为R=1Ω的电阻。一根质量为m=0.01kg、电阻r=1Ω的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整个装置处于磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，忽略一切摩擦，g=10m/s2。 （1）推理、分析说明杆ab在导轨上的运动情况； （2）当ab杆下滑速度v=2m/s时，求通过ab杆中电流i的大小及加速度a大小； （3）求ab杆下滑速度最大值vmax； （4）已知ab杆从静止开始运动到下滑速度达最大vmax这一过程中，流过ab杆某一横截面电量为q=1.25C，求ab杆下滑的距离x及电阻R在这一过程中产生的焦耳热QR。 【答案】12. B 13. C 14. ①. B ②. 10 ③. ④. 15. ①. B ②. A 16. BC 17. ①. A ②. 18. （1）先做加速度逐渐减小的加速直线运动，最后趋于以最大速度匀速下滑（2）；（3）（4）； 【解析】 【12题详解】 A．真空冶炼炉利用变化的磁场在金属中产生涡流，涡流产生的焦耳热使金属熔化，故A正确； B．家用电磁炉利用交变磁场在金属锅底中产生涡流，锅底发热后加热食物，涡流主要产生在锅底而非电磁炉面板中，故B错误； C．无线充电时，送电线圈中的交变电流产生变化的磁场，使受电线圈中的磁通量变化并产生感应电动势，这是线圈间的互感现象，故C正确； D．双线绕法使相邻导线中的电流方向相反，两者产生的磁场相互抵消，可大幅减小自感的影响，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 【13题详解】 闭合开关并达到稳定后，线圈与灯泡并联。设并联部分的电压为，线圈电阻为，灯泡电阻为，线圈与灯泡中的电流分别为和。由欧姆定律有和 线圈电阻小于灯泡电阻，所以 断开开关后，灯泡所在支路被切断，立即熄灭；线圈与灯泡仍构成闭合回路。线圈的自感作用阻碍电流减小，使灯泡中刚开始的电流大小等于断开前的线圈电流，大于该灯泡原来的电流，因此灯泡闪亮后逐渐熄灭。 故选C。 【14题详解】 [1]按图甲所示转向，边此时向上运动。发电过程中，感应电流所受安培力阻碍线圈转动，因此边受到的安培力方向向下，对应B。 [2]图乙是电流随时间变化的图像，纵坐标表示瞬时电流。从到下一个正峰值对应的，电流完成一个周期，因此周期为。交变电流每个周期改变两次方向，故内电流方向改变的次数为 [3]由图乙的纵坐标可读出电流峰值为。对正弦式交变电流，按有效值与峰值的关系计算得 [4]设线圈从中性面转过的角度为，回路总电阻为。匀速转动的交流发电机满足，由闭合电路欧姆定律，瞬时电流与电流峰值分别为，。联立并代入电流值得 两个平面的夹角取不大于直角的角，因此线圈平面与中性面的夹角为。 【15题详解】 [1]理想变压器的匝数比固定，原线圈两端交流电压不变，因此副线圈两端电压不变。灯泡直接并联在副线圈两端，其两端电压和功率均不变，亮度不变，对应B。 [2]由图中的接线可知，滑片与滑动变阻器的上端相连，上端至滑片的一段被短路，接入电路的是滑片至下端的一段。滑片向上移动时，接入电路的电阻增大；该支路两端电压不变，由欧姆定律可知支路电流减小。灯泡支路电流不变，副线圈的总电流减小，输出功率减小。理想变压器原、副线圈的功率相等，因此原线圈输入功率减小，对应A。 【16题详解】 AB．铜环进出磁场时，穿过铜环的磁通量变化，产生感应电流和焦耳热，机械能减少。设铜环质量为，以最低点所在水平面为重力势能零势能面，和两点的高度分别为和，运动中产生的焦耳热为。两端点速度均为零，由能量守恒得 产生的焦耳热为正，因此点高于点，故A错误，B正确； CD．摆幅减小后，铜环可在全程不跨越磁场边界的范围内往复运动。两个完全处于磁场内部的小振幅位置如图中蓝色虚线所示 此时铜环的面积、方向及所处磁场的磁感应强度均不变，穿过铜环的磁通量不变，不再产生感应电流。忽略空气阻力，机械能不再减少，铜环继续做等幅摆动，故C正确，D错误。 故选BC。 【17题详解】 [1]图乙是磁感应强度随时间变化的图像。在内，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度均匀减小。根据楞次定律，感应电流产生的磁场应垂直纸面向里，由安培定则可知线圈中的感应电流沿顺时针方向。结合图甲接线，通过的电流由流向，对应A；电流方向如图中红色箭头所示 [2]图乙直线斜率的绝对值表示磁感应强度变化率的大小，故 磁场仅分布在半径为的圆形区域内，每匝线圈的有效磁通面积为。由法拉第电磁感应定律，受电线圈产生的感应电动势大小为 线圈与电阻串联，二者电阻均为，由闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律，得 【18题详解】 （1）设导体杆所受支持力为，安培力大小为。杆下滑时，由楞次定律可知安培力沿斜面向上，杆所受重力、支持力和安培力的方向如图所示 杆在垂直斜面方向的加速度为零，有 杆的运动方向与磁场、杆均垂直，感应电动势为，由闭合电路欧姆定律有 杆所受安培力为，代入电路方程得 取沿斜面向下为正方向，由牛顿第二定律得 代入安培力表达式，得 初始速度为零时安培力为零，加速度最大；随速度增大，安培力增大，加速度逐渐减小。当安培力与重力沿斜面的分力平衡时，加速度为零，杆趋于以最大速度匀速下滑。 （2）由第（1）问的感应电动势及电路方程，杆中电流为 将电流代入第（1）问的动力学方程，得，方向沿斜面向下。 （3）速度达到最大值时加速度为零，由第（1）问的动力学方程有 解得 （4）设该过程所用时间为，平均感应电动势、平均电流分别为和。由法拉第电磁感应定律有，由闭合电路欧姆定律有。杆下滑距离为时，回路面积增大，故通过杆横截面的电荷量为 解得 取杆和闭合电路为研究系统，支持力不做功，重力势能的减少转化为杆的动能和回路的焦耳热。设回路总焦耳热为，由能量守恒得 代入已得的位移和最大速度，得。由焦耳定律的功率形式可知，电阻与杆串联，电流相同且阻值相等，因此它们在每一时刻的电功率相等，整个过程中产生的焦耳热也相等，故 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $