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山东省日照神州天立高级中学2024-2025学年高二下学期4月质量检测物理试卷
一、选择题（本题共12个小题40分，每小题给出的四个选项中，第1~8题3分每题只有一个选项正确；第9~12题不止一个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波能够传递信号但不能传播能量
B．大额钞票的某种防伪标志在红外线照射下会发出荧光
C．红外遥感技术利用到了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D．额温枪是利用接收人体辐射出的紫外线进行测温
【答案】C
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】A、电磁波不仅能够传递信号，也能传播能量，故A错误；B、用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用紫外线的荧光效应，故B错误；
C、红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确；
D、额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线，红外线的辐射强度与温度有关，故D错误。
故选：C。
【分析】电磁波能够传递信号和能量；根据紫外线的特点判断；利用红外线的特点判断；额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线。
2．通电长直导线和通电矩形金属线框位于同一竖直面内，金属线框ad边与长直导线平行，通电电流方向如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．金属框cd边不受安培力的作用
B．金属框cd边受到竖直向下的安培力
C．整个金属框受到向左的安培力
D．整个金属框受到的安培力为零
【答案】C
【知识点】通电导线及通电线圈周围的磁场；左手定则—磁场对通电导线的作用；安培力的计算
【解析】【解答】直导线中的电流方向竖直向上，根据安培定则导线右侧区域磁感应强度方向向内，根据左手定则可知cd边受到向上的安培力，离直线电流越远的位置，磁感应强度越小，故根据安培力公式
，ad边受到的安培力大于bc边， ad边受向左的安培力，整个金属框受到向左的安培力。
故选C。
【分析】根据安培定则判断导线框所在处磁场方向．根据左手定则分析导线框所受的安培力情况。
3．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（　　）
A．两个分子间相互作用力减小时，分子势能也减小
B．随着分子间距离的增大，分子势能可能先减小后增大
C．显微镜下观察到墨水中小碳粒的布朗运动，就是碳分子的运动
D．两物体达到热平衡的条件是两物体的内能相等
【答案】B
【知识点】布朗运动；分子动能；热平衡与热平衡定律
【解析】【解答】A．如果分子力表现为引力，两个分子间相互作用力减小时，则分子距离可能变大，分子引力做负功，分子势能增大，故A错误；
B．随着分子间距离的增大，分子力可能先表现为斥力，后表现为引力，则分子力可能先做正功后做负功，分子势能可能先减小后增大，故B正确；
C． 悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动叫布朗运动， 显微镜下观察到墨水中小碳粒的布朗运动，不是碳分子的运动，故C错误；
D．两物体达到热平衡的条件是两物体的温度相等，内能不一定相等，故D错误。
故选B。
【分析】分子间的作用力与分子距离的关系比较复杂，距离增大，分子力不一定先减小后增大；分子势能也不一定先减小后增大；显微镜下观察到墨水中的小碳粒作的无规则运动是布朗运动，反映了液体分子运动的无规则性。
4．我国《道路交通安全法》规定，严禁酒驾醉驾。如图所示为交警使用的某型号的酒精测试仪的工作原理图，已知定值电阻的阻值为，酒精传感器的电阻的阻值R随气体中酒精浓度的增大而减小，两电表均为理想电表。当酒驾司机对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　）
A．酒精传感器把电信息转换为非电信息
B．电压表、电流表示数均增大
C．电流表示数越大，说明测得的酒精浓度越大
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值减小
【答案】C
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A．能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器。酒精传感器是把非电信息转换为电信息，故A错误；
BC．酒精传感器的电阻的阻值R随气体中酒精浓度的增大而减小，可知当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，酒精传感器的电阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流
增大，显然电流表示数越大，说明越小，测得的酒精浓度越大；电压表的示数
减小，即电流表的示数变大，电压表的示数变小，故B错误，C正确；
D．根据
可得
显然，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D错误。
故选C。
【分析】由图可知为串联电路，根据电阻的变化分析电流、电压以及电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的变化，运用关系式解答。
5．一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈的匝数比为3：1，定值电阻、、的阻值分别为3Ω、1Ω和2Ω，理想电压表V的示数为1V。电路输入端ab间电压的有效值为（　　）
A．10V B． C．18V D．
【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】因理想电压表V的示数为1V，定值电阻、、的阻值分别为3Ω、1Ω和2Ω，则副线圈的电流为
副线圈的电压为
变压器原副线圈的匝数比为3：1，根据理想变压器的原理可知
则电路输入端ab间电压的有效值为
故选A。
【分析】根据欧姆定律求解副线圈的电流和电压，根据理想变压器的原理结合电路连接求解电路输入端ab间电压的有效值。
6．在如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是理想电感线圈，D是理想二极管，R为保护电阻。下列说法错误的是（　　）
A．闭合开关，A立即亮，随后逐渐熄灭
B．闭合开关，B立即亮，随后更亮
C．断开开关瞬间，b点电势高于a点电势
D．断开开关瞬间，A、B都闪亮一下后再熄灭
【答案】D
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB.闭合开关时，D是理想二极管，L是理想电感线圈，由于线圈的阻碍作用，所以AB立即亮，但之后流过线圈的电流逐渐增大，将A短路，A逐渐熄灭，使得回路中总电阻减小，B更亮，故AB正确；CD.断开开关瞬间， L是理想电感线圈， 产生感应电动势，相当于电源，线圈和A构成闭合回路，流过A的电流方向向左，所以b点电势高于a点电势，B和二极管被短路，所以B立即熄灭，A闪亮后逐渐熄灭，故C正确，D错误。
本题选错误的，故选：D。
【分析】闭合开关的瞬间，通过线圈的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过灯的亮度的变化；待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过流过灯泡的电流变化。同时要注意二极管具有单向导电性。
7．如图所示，在xOy平面内，第二象限和第四象限分别存在垂直平面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为3B和B。四分之一圆弧形的扇形闭合线圈的圆心位于原点O，并以角速度绕O点在xOy平面内匀速转动，已知线圈的半径为r、总电阻为R。则闭合线圈中产生的感应电流的有效值为（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】线圈进入或离开第二象限磁场时，产生的电动势大小
形成的感应电流大小
由楞次定律可知，产生逆时针的感应电流；同理线圈进入或离开第四象限磁场时，产生的电动势大小
形成的感应电流大小
由楞次定律可知，产生逆时针的感应电流；做出如图所示的感应电流随时间变化的图像为
根据电流的热效应以及电流有效值的定义可知
解得
故选A。
【分析】由法拉第电磁感应定律，可知转动过程中，闭合线圈产生的感应电动势特点，结合有效值的物理意义、闭合电路欧姆定律，可计算感应电流的有效值。
8．如图甲所示，间距的两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，右端连接的定值电阻，导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。一质量的金属棒垂直导轨放置，在水平拉力F的作用下由静止开始沿导轨向左加速运动，当金属棒的速度时撤去拉力F，撤去拉力F之前金属棒的图像如图乙所示，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒与导轨的电阻不计。则（　　）
A．撤去拉力F前金属棒的加速度逐渐减小
B．撤去F后，通过金属棒的电荷量为1.8C
C．撤去F之前，金属棒克服安培力做的功为0.2J
D．整个运动过程中，电阻R产生的热量为2J
【答案】C
【知识点】电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
A．由图像可知
v=kx
则
则
即
a=kv
则随速度的增加，加速度增加，即撤去拉力F前金属棒的加速度逐渐增加，选项A错误；
B．撤去F后，由动量定理
解得通过金属棒的电荷量为
选项B错误；
C．撤去F之前，由图像可知v=x，金属棒克服安培力
安培力与位移成正比，可知安培力做的功为
选项C正确；
D．撤去F后电阻上产生的热量
撤去F之前产生的热量
则整个运动过程中，电阻R产生的热量
Q=0.2J+2J=2.2J
选项D错误。
故选C。
【分析】根据图像分析判断撤去拉力F前金属棒的加速度变化；由动量定理求通过金属棒的电荷量；根据功的公式结合图像求金属棒克服安培力做的功；根据功能关系求整个运动过程中，电阻R产生的热量。
9．如图所示，间距为L的两条光滑平行的金属导轨水平放置，导轨电阻不计，导轨的右端接有阻值为R的定值电阻。电阻也为R的导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。从时刻开始，导体棒的速度随时间变化的规律为，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列判断正确的是（　　）
A．导体棒中电流的瞬时值表达式为
B．导体棒中电流的最大值为
C．导体棒两端的电压为
D．电阻R消耗的电功率为
【答案】B,D
【知识点】电功率和电功；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】AB．根据电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得
，
导体棒的速度随时间变化的规律为，
整理得导体棒中电流的瞬时值表达式为
导体棒中电流的最大值为
故A错误，B正确；
C．导体棒两端的电压为路端电压的有效值， 根据正弦交流电的特点，可得
故C错误；
D． 结合电功率公式即可得到电阻R消耗的电功率：
故D正确。
故选BD。
【分析】根据感应电动势的表达式，结合欧姆定律，即可计算感应电流的瞬时值；根据感应电流的瞬时值表达式，结合数学知识，可得感应电流的最大值；根据正弦交流电的特点，可得到感应电动势的有效值，结合闭合电路欧姆定律，可得到导体棒两端的电压；根据正弦交流电的特点，可得到感应电流的有效值，结合电功率公式，即可得到电阻R消耗的电功率。
10．糖是人类赖以生存的重要物质之一，在对人类的生活产生了深远的影响，在工业中也发挥着巨大的作用。某种食用冰糖块的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　）
A．该种冰糖块的摩尔体积
B．该种冰糖块分子的体积
C．该种冰糖块的分子直径
D．a千克该种冰糖块所含的分子数
【答案】A,B
【知识点】分子动理论的基本内容
【解析】【解答】A． 食用冰糖块的密度为ρ，摩尔质量为M， 该种冰糖块的摩尔体积
故A正确；
B． ，阿伏加德罗常数为NA， 该种冰糖块分子的体积为
解得
故B正确；
C．根据小球模型，该种冰糖块的分子直径
解得
故C错误；
D．a千克该种冰糖块所含的分子数
故D错误。
故选AB。
【分析】摩尔体积等于摩尔质量除以密度，利用摩尔体积求解出每个分子的体积，再根据球的体积公式计算出分子直径。通过求解出a千克冰糖的物质的量，求解出所含分子数。
11．如图所示，两个圆形金属圆环Ⅰ、Ⅱ和方形金属线圈A位于同一平面内，线圈A中通以逆时针方向的电流i，下列说法正确的是（　　）
A．若电流i变小，则圆环Ⅰ有缩小的趋势
B．若电流i变小，则圆环Ⅱ有缩小的趋势
C．若电流i不变，仅让圆环Ⅰ的半径扩大，则Ⅰ中产生逆时针方向的感应电流
D．若电流i不变，仅让圆环Ⅱ的半径缩小，则Ⅱ中产生顺时针方向的感应电流
【答案】A,C
【知识点】楞次定律；右手定则
【解析】【解答】AB、若电流i变小，则电流产生的磁场磁感应强度减小，穿过圆环Ⅰ、Ⅱ的磁通量都减小，会发生电磁感应现象，根据楞次定律可知，要阻碍磁通量的减小，则圆环Ⅱ有扩张的趋势，圆环Ⅰ有缩小的趋势，故A正确，B错误；C、若电流i不变，则电流产生的磁场磁感应强度不变，仅让圆环Ⅰ半径扩大，则穿过圆环Ⅰ的磁通量减小，根据楞次定律可知圆环Ⅰ中产生逆时针方向的电流，故C正确；
D、若电流i不变，则电流产生的磁场磁感应强度不变，仅让圆环Ⅱ半径缩小，则穿过圆环Ⅱ的磁通量减小，根据楞次定律可知圆环Ⅱ中产生逆时针方向的电流，故D错误。
故选：AC。
【分析】若电流i变小，则电流产生的磁场磁感应强度减小，穿过圆环Ⅰ、Ⅱ的磁通量都减小，根据楞次定律分析；若电流i不变，则电流产生的磁场磁感应强度不变，仅让圆环Ⅰ半径扩大，则穿过圆环Ⅰ的磁通量减小，仅让圆环Ⅱ半径缩小，则穿过圆环Ⅱ的磁通量减小，根据楞次定律判断电流方向即可。
12．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=2：1，原线圈回路中接有定值电阻R1，副线圈回路中接有滑动变阻器R0和定值电阻R2。已知交流电源电压的有效值恒为E，内阻忽略不计。电流表和电压表均为理想交流电表，R1=4R2。滑动变阻器滑动触头向下滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变小
B．电压表示数变小
C．当R0=0时，R2消耗的功率最大
D．当R0=0时，变压器的输出功率最大，最大值为
【答案】B,C,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】CD．根据题意有
根据电压、电流与匝数的关系可得
，
可得
，
则等效电阻为
将R1等效为交流电源的内阻，根据电源输出功率与外电阻的关系可知， 当，即R0=0时，电源的输出功率最大，即变压器的输出功率达到最大，R2消耗的功率最大，且有
故CD正确；
AB．当滑动变阻器滑动触头向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，则副线圈回路中总电阻减小，则等效电阻减小，原线圈回路中电流增大，即电流表示数变大，则R1的分压增大，原线圈两端的电压减小，根据原副线圈电流与匝数的关系可知，副线圈中电流增大，根据欧姆定律可知副线圈两端电压减小，R2的分压增大，R0的分压减小，所以电压表示数变小，故A错误，B正确。
故选BCD。
【分析】将理想变压器与负载电阻整体等效为电阻，根据电压、电流与匝数的关系和欧姆定律推导出等效电阻与负载电阻的关系。当滑动变阻器滑动触头向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，由等效电阻的变化，判断原线圈回路中电流，也就是电流表示数的变化。
二、实验题（本题共2小题12分，每个填空2分）
13．在“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中：
（1）在本实验中将油酸分子看成紧密排列的球体，在水面形成单分子油膜，若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸的体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为　 　；
（2）关于本实验，下列操作正确的是（　　）
A．配制好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，能进行实验
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，滴管距水面适当近一些
C．描绘油膜轮廓时，玻璃板距水面不能过高
D．为了更清楚的描绘油膜边界，痱子粉应该撒的多一些
（3）本实验中做了三点假设：①将油酸分子视为球形；②将油膜看成单分子层；③油酸分子是紧挨在一起的。做完实验后，发现所测的分子直径d明显偏大，出现这种情况的原因可能是（　　）
A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸的体积进行计算
B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴
C．计算油膜面积时，不足1格的全部舍去
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【答案】（1）
（2）B；C
（3）A；C
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
（2）A．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故A错误；
B．油酸酒精溶液滴在水面上时，应使滴管竖直靠近水面，若离水面太高，可能无法形成油膜，故B正确；
C．描绘油膜轮廓时，若玻璃板距水面过高，导致油膜面积测量不准确，所以玻璃板不能过高，故C正确；
D．痱子粉撒的多一些将会导致油膜不能充分展开，不能清楚的描绘油膜边界，故D错误。
故选BC。
（3）A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算所用体积数值偏大，导致计算结果偏大，故A正确；
B．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴，则测量的纯油酸体积偏小，导致结果计算偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，不足1格的全部舍去，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D错误。
故选AC。
【分析】（1）根据体积公式推导油酸分子直径；
（2）根据实验操作规范分析解答；
（3）根据实验原理和实验注意事项分析判断。
（1）纯油酸的体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
（2）A．配制好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，酒精挥发，溶液的浓度改变，给实验带来较大误差，不能进行实验，故A错误；
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，若滴管距水面较远，溶液受到水的冲击过大，可能无法形成完整的油膜，不便于测量油膜面积，所以滴管距水面适当近一些，故B正确；
C．描绘油膜轮廓时，若玻璃板距水面过高，导致油膜面积测量不准确，所以玻璃板不能过高，故C正确；
D．痱子粉撒的多一些将会导致油膜不能充分展开，不能清楚的描绘油膜边界，故D错误。
故选BC。
（3）A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算所用体积数值偏大，导致计算结果偏大，故A正确；
B．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴，则测量的纯油酸体积偏小，导致结果计算偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，不足1格的全部舍去，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D错误。
故选AC。
14．某实验小组探究影响感应电流方向的因素。
（1）按照如图甲所示电路连接灵敏电流计和一节干电池，闭合开关后瞬间断开，发现灵敏电流计指针先向右偏转，再回到零刻度线处，该操作的实验目的是________；
A．检查干电池是否为新电池
B．检查电流计是否可正常工作
C．判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系
（2）按照如图乙所示电路连接灵敏电流计和螺线管（绕线方向如图所示），当条形磁铁沿不同方向插入或者抽出螺线管时，实验记录如下：
磁体磁场的方向 向下 向下 向上 向上
通过线圈的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小
指针偏转的方向 左 右 右 左
感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上
分析实验记录，得出影响感应电流方向的因素有________；
A．条形磁铁运动的快慢 B．原磁场的方向
C．螺线管的绕线方向 D．磁通量的变化
（3）实验室中有一缺失绕线标识的螺线管，该实验小组用如图丙所示的电路确认其绕线方向，当条形磁铁的S极向上抽出螺线管时，灵敏电流计指针向右偏转，则该螺线管的绕线方向是图丁中的　 　（选填“a”或者“b”）。
【答案】（1）B；C
（2）B；D
（3）a
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】（1） 在实验中需要确定电流的方向，所以这样做的目的是判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系，且要保证电流表能够正常工作，故BC正确，A错误。
故选：BC。
（2）从左往右，分析1、2组或3、4组可知，电流方向与磁通量的变化有关；分析1、3组或2、4组可知，电流方向与原磁场方向有关。
故选BD。
（3）已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入。此时灵敏电流计指针向右偏转，说明电流是由正接线柱流入。当条形磁铁的S极向上抽出螺线管时，螺线管中的磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，螺线管的绕线方向是图丁中的a。
【分析】 （1）在实验中需要确定电流的方向，且保证电流表能够正常工作；
（2）根据控制变量法分析；
（3）根据灵敏电流计指针偏转方向判断电流方向，根据楞次定律判断该螺线管的绕线方向。
（1）闭合开关后瞬间断开，发现灵敏电流计指针先向右偏转，再回到零刻度线处。这样是为了确定电流方向与指针偏转的关系。同时确定检查电流计是否可正常工作。
故选BC。
（2）从左往右，分析1、2组或3、4组可知，电流方向与磁通量的变化有关；分析1、3组或2、4组可知，电流方向与原磁场方向有关。从表格中看不出条形磁铁运动的快慢，也得不出螺线管的绕线方向与电流方向有什么关系。
故选BD。
（3）已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入。此时灵敏电流计指针向右偏转，说明电流是由正接线柱流入。当条形磁铁的S极向上抽出螺线管时，螺线管中的磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，螺线管的绕线方向是图丁中的a。
三、计算题共48分（请写出解题过程，只有答案不给分）
15．如图甲所示，把许多平面镜按照一定的规律排列起来，就可以把太阳光反射后汇聚到同一位置，从而利用太阳能来发电，这就是塔式太阳能电站的原理。某塔式太阳能电站产生的交变电流利用图乙所示的电路进行远距离高压输电。已知升压变压器的输入功率，输入电压，输电线的总电阻，用户得到的电压，升压变压器的匝数比，变压器均为理想变压器。求：
（1）输电线上损失的功率；
（2）降压变压器的匝数比。
【答案】（1）发电机的输出功率
解得
根据理想变压器电流与匝数关系
解得
输电线上损失的功率
（2）根据理想变压器电压与匝数关系
解得
远距离输电损失的电压
降压变压器的输入电压
根据
解得
【知识点】电能的输送
【解析】【分析】（1）由升压变压器的输入功率、输入电压可得到输入电流，由升压变压器的匝数比，可计算输电线的电流，根据电功率公式，即可计算输电线损失的功率；
（2）由升压变压器的电功率、输电线电流，可知升压变压器的输出电压；由输电线的电压关系，可得到降压变压器的输入电压，结合用户得到的电压，即可计算降压变压器的匝数比。
16．如图所示，正方形金属线圈通过一根不可伸长的绝缘轻绳悬挂在天花板上，已知线圈匝数n=100，边长l=40cm，质量m=0.2kg，电阻R=2Ω。线圈中线OO'上方有垂直线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B0=0.1T。t=0时刻开始磁场均匀增加、磁感应强度变化率，重力加速度大小取g=10m/s2，求：
（1）前5s内线圈产生的焦耳热；
（2）t=5s时轻绳的拉力大小。
【答案】解：（1）根据法拉第电磁感应定律可得
感应电流的大小为
前5s内线圈产生的焦耳热为
代入数据解得
（2）根据楞次定律和左手定则可知，线框受到竖直向下的安培力，则
联立可得
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求出线框产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律求感应电流大小，再由焦耳定律求前5s内线圈产生的焦耳热；
（2）根据B0和磁感应强度变化率求t=5s时磁感应强度大小，再根据平衡条件和安培力公式求轻绳的拉力大小。
17．如图所示，质量为M的光滑矩形金属框abcd置于光滑的绝缘水平桌面上，ad宽度为L，ab长度足够长，ad段和bc段电阻均为R，其它部分电阻不计。整个空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m、电阻为R的金属棒PQ垂直于ab放置在金属框上。某时刻给金属棒一个水平向右的初速度v0，运动过程中金属棒始终与框的两边垂直且接触良好，经过一段时间金属棒的运动达到稳定。求：
（1）金属棒刚开始运动时受到的安培力；
（2）金属棒达到稳定状态时的速度大小；
（3）整个过程中通过ad的电荷量及金属棒上产生的焦耳热；
（4）若将金属框固定，金属棒获得初速度v0的同时给其加一水平向左的外力F，使金属棒向右做匀减速直线运动至速度为零，F的大小随时间t变化的规律为（k为未知常数），求k的值。
【答案】（1）速度为v0时，电动势为
电流为
解得
安培力为
解得
（2）根据动量守恒定律得
解得
（3）根据能量守恒定律得
金属棒产生的焦耳热为
对框架根据动量定理得
解得
（4） 时，外力为零，根据牛顿第二定律得
解得
棒的运动时间为
棒静止时根据牛顿第二定律得
解得
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）根据电动势和欧姆定律公式求金属棒刚开始运动时受到的安培力；
（2）根据动量守恒定律求金属棒达到稳定状态时的速度大小；
（3）根据动量定理求整个过程中通过ad的电荷量，根据能量守恒定律求金属棒上产生的焦耳热；
（4）根据运动学规律求解时间，根据牛顿第二定律求k的值。
18．现代科学研究中，经常用磁场和电场约束带电粒子的运动轨迹。如图甲所示，有Ⅰ和Ⅱ两个棱长皆为L的正方体电磁区域abcd-mnpq以及abcd-efgh，以棱ab中点O为坐标原点建立三维坐标系Oxyz。Ⅰ区域的正方体内充满如图乙所示周期为的交变电场（包含边界），沿y轴正方向为电场正方向；Ⅱ区域的正方体内充满如图乙所示的周期为的交变磁场（包含边界），沿y轴正方向为磁感应强度的正方向。在棱mn中点处有一粒子源，从时刻起沿x轴正方向不断地均匀发射速率为（未知）、带正电的粒子，且，粒子的质量均为m，电荷量均为。粒子恰好全部进入Ⅱ区域，且在时刻发射的粒子恰好在时刻返回Ⅰ区域。不计粒子的重力和电磁场变化造成的影响。求：
（1）Ⅰ区域中的电场强度的大小；
（2）Ⅱ区域中的磁感应强度的大小以及在时刻射入的粒子在返回Ⅰ区域时的位置坐标；
（3）所有返回Ⅰ区域的粒子中，经过abcd面的最高点的粒子射入电场的时刻；
（4）从abcd面射出磁场的粒子数与从底面abfe射出磁场的粒子数的比值。
【答案】（1）因粒子受到的电场力方向与y轴平行，可知粒子在x方向上做匀速直线运动，则粒子通过电场的时间为，从时刻开始，粒子在电场中运动时，每时间内的加速度大小为
若在y方向上偏转量最大的粒子能从a点或b点进入II区域，那么最终所有粒子恰好全部能进入II区域，可知在时刻进入电场的粒子在y方向上偏转量最大，其偏转量为，根据运动学规律有
联立解得
（2）在时刻射入的粒子通过I区域时，在y方向上先加速、再减速，反向加速、再减速，则可知第一次加速和减速的时间均为
因为粒子通过电场的时间与电场周期相同，则第二次加速和减速的时间均为
根据运动学规律可得该粒子在I区域的偏转量为
由上述分析可知，该粒子射出电场时y方向无速度分量，速度平行于x轴，大小为，因磁场方向平行于y轴，可得粒子进入II区域后，会在平面做匀速圆周运动，设粒子在磁场中运动的周期为，半径为，则有
解得
粒子在时刻进入II区域，在时间内，运动半周返回I区域，则有
联立解得
粒子在II区域运动了半个周期，则z轴方向上偏移了
综上所述，粒子在返回I区域时的位置坐标为
（3）由第（2）问得，可知如果粒子在时间内不离开II区域，那该粒子将会运动个圆周，如图甲所示。
当以为圆心的圆与z轴相切时（相切于点），高度最高，如图乙所示，由几何关系可得，则该粒子在II区域中第一次偏转的时间为
该粒子射入磁场的时刻为
因粒子在电场中通过的时间为，则可得该粒子射入电场的时刻为
（4）当粒子进入II区域时，磁感应强度的方向不确定，先分析磁感应强度沿y轴正方向的情况，由第（3）问可知，当粒子在II区域中第一次偏转的时间大于时，粒子会从abcd面射出磁场，即会从abcd面射出磁场的粒子的发射时长为
当以为圆心的圆与x轴相切时（相切于点），为另一种临界情况，如图丙所示，由几何关系可得，则该粒子在II区域中第一次偏转的时间为
当粒子在II区域中第一次偏转的时间小于时，粒子会从底面abfe射出磁场，这部分粒子对应的发射时长为
再分析磁感应强度沿y轴负方向的情况，可知刚进入II区域的粒子受到的洛伦兹力沿z轴负方向，即粒子刚进入磁场便会从abfe射出，这部分粒子对应的发射时长为
从abfe面射出磁场的粒子的总发射时长为
因粒子源均匀发射，则从abcd面射出磁场的粒子数与从底面abfe射出磁场的粒子数的比值为
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在有界磁场中的运动；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）根据运动学公式求Ⅰ区域中的电场强度的大小E0；
（2）根据洛伦兹力提供向心力和运动学公式求Ⅱ区域中的磁感应强度的大小B0以及在
时刻射入的粒子在返回Ⅰ区域时的位置坐标；
（3）根据周期公式求所有返回Ⅰ区域的粒子中，经过abcd面的最高点的粒子射入电场的时刻；
（4）画出粒子的运动轨迹，根据周期和时间的关系求从abcd面射出磁场的粒子数与从底面abfe射出磁场的粒子数的比值。
1 / 1山东省日照神州天立高级中学2024-2025学年高二下学期4月质量检测物理试卷
一、选择题（本题共12个小题40分，每小题给出的四个选项中，第1~8题3分每题只有一个选项正确；第9~12题不止一个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分）
1．关于电磁波，下列说法正确的是（　　）
A．电磁波能够传递信号但不能传播能量
B．大额钞票的某种防伪标志在红外线照射下会发出荧光
C．红外遥感技术利用到了一切物体都在不停地辐射红外线的特点
D．额温枪是利用接收人体辐射出的紫外线进行测温
2．通电长直导线和通电矩形金属线框位于同一竖直面内，金属线框ad边与长直导线平行，通电电流方向如图所示，下列说法中正确的是（　　）
A．金属框cd边不受安培力的作用
B．金属框cd边受到竖直向下的安培力
C．整个金属框受到向左的安培力
D．整个金属框受到的安培力为零
3．关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（　　）
A．两个分子间相互作用力减小时，分子势能也减小
B．随着分子间距离的增大，分子势能可能先减小后增大
C．显微镜下观察到墨水中小碳粒的布朗运动，就是碳分子的运动
D．两物体达到热平衡的条件是两物体的内能相等
4．我国《道路交通安全法》规定，严禁酒驾醉驾。如图所示为交警使用的某型号的酒精测试仪的工作原理图，已知定值电阻的阻值为，酒精传感器的电阻的阻值R随气体中酒精浓度的增大而减小，两电表均为理想电表。当酒驾司机对着测试仪吹气时，下列说法正确的是（　　）
A．酒精传感器把电信息转换为非电信息
B．电压表、电流表示数均增大
C．电流表示数越大，说明测得的酒精浓度越大
D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的绝对值减小
5．一含有理想变压器的电路如图所示，变压器原副线圈的匝数比为3：1，定值电阻、、的阻值分别为3Ω、1Ω和2Ω，理想电压表V的示数为1V。电路输入端ab间电压的有效值为（　　）
A．10V B． C．18V D．
6．在如图所示电路中，A、B是两个完全相同的灯泡，L是理想电感线圈，D是理想二极管，R为保护电阻。下列说法错误的是（　　）
A．闭合开关，A立即亮，随后逐渐熄灭
B．闭合开关，B立即亮，随后更亮
C．断开开关瞬间，b点电势高于a点电势
D．断开开关瞬间，A、B都闪亮一下后再熄灭
7．如图所示，在xOy平面内，第二象限和第四象限分别存在垂直平面向外和向里的匀强磁场，磁感应强度的大小分别为3B和B。四分之一圆弧形的扇形闭合线圈的圆心位于原点O，并以角速度绕O点在xOy平面内匀速转动，已知线圈的半径为r、总电阻为R。则闭合线圈中产生的感应电流的有效值为（　　）
A． B． C． D．
8．如图甲所示，间距的两根足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面上，右端连接的定值电阻，导轨间有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度。一质量的金属棒垂直导轨放置，在水平拉力F的作用下由静止开始沿导轨向左加速运动，当金属棒的速度时撤去拉力F，撤去拉力F之前金属棒的图像如图乙所示，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好，金属棒与导轨的电阻不计。则（　　）
A．撤去拉力F前金属棒的加速度逐渐减小
B．撤去F后，通过金属棒的电荷量为1.8C
C．撤去F之前，金属棒克服安培力做的功为0.2J
D．整个运动过程中，电阻R产生的热量为2J
9．如图所示，间距为L的两条光滑平行的金属导轨水平放置，导轨电阻不计，导轨的右端接有阻值为R的定值电阻。电阻也为R的导体棒ab垂直放在导轨上，整个装置处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中。从时刻开始，导体棒的速度随时间变化的规律为，运动过程中金属棒与导轨始终垂直且接触良好。下列判断正确的是（　　）
A．导体棒中电流的瞬时值表达式为
B．导体棒中电流的最大值为
C．导体棒两端的电压为
D．电阻R消耗的电功率为
10．糖是人类赖以生存的重要物质之一，在对人类的生活产生了深远的影响，在工业中也发挥着巨大的作用。某种食用冰糖块的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则下列说法正确的是（　　）
A．该种冰糖块的摩尔体积
B．该种冰糖块分子的体积
C．该种冰糖块的分子直径
D．a千克该种冰糖块所含的分子数
11．如图所示，两个圆形金属圆环Ⅰ、Ⅱ和方形金属线圈A位于同一平面内，线圈A中通以逆时针方向的电流i，下列说法正确的是（　　）
A．若电流i变小，则圆环Ⅰ有缩小的趋势
B．若电流i变小，则圆环Ⅱ有缩小的趋势
C．若电流i不变，仅让圆环Ⅰ的半径扩大，则Ⅰ中产生逆时针方向的感应电流
D．若电流i不变，仅让圆环Ⅱ的半径缩小，则Ⅱ中产生顺时针方向的感应电流
12．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n1：n2=2：1，原线圈回路中接有定值电阻R1，副线圈回路中接有滑动变阻器R0和定值电阻R2。已知交流电源电压的有效值恒为E，内阻忽略不计。电流表和电压表均为理想交流电表，R1=4R2。滑动变阻器滑动触头向下滑动的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．电流表示数变小
B．电压表示数变小
C．当R0=0时，R2消耗的功率最大
D．当R0=0时，变压器的输出功率最大，最大值为
二、实验题（本题共2小题12分，每个填空2分）
13．在“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中：
（1）在本实验中将油酸分子看成紧密排列的球体，在水面形成单分子油膜，若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸的体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为　 　；
（2）关于本实验，下列操作正确的是（　　）
A．配制好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，能进行实验
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，滴管距水面适当近一些
C．描绘油膜轮廓时，玻璃板距水面不能过高
D．为了更清楚的描绘油膜边界，痱子粉应该撒的多一些
（3）本实验中做了三点假设：①将油酸分子视为球形；②将油膜看成单分子层；③油酸分子是紧挨在一起的。做完实验后，发现所测的分子直径d明显偏大，出现这种情况的原因可能是（　　）
A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸的体积进行计算
B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数多记了10滴
C．计算油膜面积时，不足1格的全部舍去
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
14．某实验小组探究影响感应电流方向的因素。
（1）按照如图甲所示电路连接灵敏电流计和一节干电池，闭合开关后瞬间断开，发现灵敏电流计指针先向右偏转，再回到零刻度线处，该操作的实验目的是________；
A．检查干电池是否为新电池
B．检查电流计是否可正常工作
C．判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系
（2）按照如图乙所示电路连接灵敏电流计和螺线管（绕线方向如图所示），当条形磁铁沿不同方向插入或者抽出螺线管时，实验记录如下：
磁体磁场的方向 向下 向下 向上 向上
通过线圈的磁通量的变化 增大 减小 增大 减小
指针偏转的方向 左 右 右 左
感应电流的磁场方向 向上 向下 向下 向上
分析实验记录，得出影响感应电流方向的因素有________；
A．条形磁铁运动的快慢 B．原磁场的方向
C．螺线管的绕线方向 D．磁通量的变化
（3）实验室中有一缺失绕线标识的螺线管，该实验小组用如图丙所示的电路确认其绕线方向，当条形磁铁的S极向上抽出螺线管时，灵敏电流计指针向右偏转，则该螺线管的绕线方向是图丁中的　 　（选填“a”或者“b”）。
三、计算题共48分（请写出解题过程，只有答案不给分）
15．如图甲所示，把许多平面镜按照一定的规律排列起来，就可以把太阳光反射后汇聚到同一位置，从而利用太阳能来发电，这就是塔式太阳能电站的原理。某塔式太阳能电站产生的交变电流利用图乙所示的电路进行远距离高压输电。已知升压变压器的输入功率，输入电压，输电线的总电阻，用户得到的电压，升压变压器的匝数比，变压器均为理想变压器。求：
（1）输电线上损失的功率；
（2）降压变压器的匝数比。
16．如图所示，正方形金属线圈通过一根不可伸长的绝缘轻绳悬挂在天花板上，已知线圈匝数n=100，边长l=40cm，质量m=0.2kg，电阻R=2Ω。线圈中线OO'上方有垂直线圈平面向外的匀强磁场，磁感应强度B0=0.1T。t=0时刻开始磁场均匀增加、磁感应强度变化率，重力加速度大小取g=10m/s2，求：
（1）前5s内线圈产生的焦耳热；
（2）t=5s时轻绳的拉力大小。
17．如图所示，质量为M的光滑矩形金属框abcd置于光滑的绝缘水平桌面上，ad宽度为L，ab长度足够长，ad段和bc段电阻均为R，其它部分电阻不计。整个空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为B，质量为m、电阻为R的金属棒PQ垂直于ab放置在金属框上。某时刻给金属棒一个水平向右的初速度v0，运动过程中金属棒始终与框的两边垂直且接触良好，经过一段时间金属棒的运动达到稳定。求：
（1）金属棒刚开始运动时受到的安培力；
（2）金属棒达到稳定状态时的速度大小；
（3）整个过程中通过ad的电荷量及金属棒上产生的焦耳热；
（4）若将金属框固定，金属棒获得初速度v0的同时给其加一水平向左的外力F，使金属棒向右做匀减速直线运动至速度为零，F的大小随时间t变化的规律为（k为未知常数），求k的值。
18．现代科学研究中，经常用磁场和电场约束带电粒子的运动轨迹。如图甲所示，有Ⅰ和Ⅱ两个棱长皆为L的正方体电磁区域abcd-mnpq以及abcd-efgh，以棱ab中点O为坐标原点建立三维坐标系Oxyz。Ⅰ区域的正方体内充满如图乙所示周期为的交变电场（包含边界），沿y轴正方向为电场正方向；Ⅱ区域的正方体内充满如图乙所示的周期为的交变磁场（包含边界），沿y轴正方向为磁感应强度的正方向。在棱mn中点处有一粒子源，从时刻起沿x轴正方向不断地均匀发射速率为（未知）、带正电的粒子，且，粒子的质量均为m，电荷量均为。粒子恰好全部进入Ⅱ区域，且在时刻发射的粒子恰好在时刻返回Ⅰ区域。不计粒子的重力和电磁场变化造成的影响。求：
（1）Ⅰ区域中的电场强度的大小；
（2）Ⅱ区域中的磁感应强度的大小以及在时刻射入的粒子在返回Ⅰ区域时的位置坐标；
（3）所有返回Ⅰ区域的粒子中，经过abcd面的最高点的粒子射入电场的时刻；
（4）从abcd面射出磁场的粒子数与从底面abfe射出磁场的粒子数的比值。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】A、电磁波不仅能够传递信号，也能传播能量，故A错误；B、用紫外线照射时大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，利用紫外线的荧光效应，故B错误；
C、红外遥感技术利用一切物体都不停地辐射红外线的现象，从而通过接收到的红外线来感知物体，故C正确；
D、额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线，红外线的辐射强度与温度有关，故D错误。
故选：C。
【分析】电磁波能够传递信号和能量；根据紫外线的特点判断；利用红外线的特点判断；额温枪测温利用的是接收人体辐射出的红外线。
2．【答案】C
【知识点】通电导线及通电线圈周围的磁场；左手定则—磁场对通电导线的作用；安培力的计算
【解析】【解答】直导线中的电流方向竖直向上，根据安培定则导线右侧区域磁感应强度方向向内，根据左手定则可知cd边受到向上的安培力，离直线电流越远的位置，磁感应强度越小，故根据安培力公式
，ad边受到的安培力大于bc边， ad边受向左的安培力，整个金属框受到向左的安培力。
故选C。
【分析】根据安培定则判断导线框所在处磁场方向．根据左手定则分析导线框所受的安培力情况。
3．【答案】B
【知识点】布朗运动；分子动能；热平衡与热平衡定律
【解析】【解答】A．如果分子力表现为引力，两个分子间相互作用力减小时，则分子距离可能变大，分子引力做负功，分子势能增大，故A错误；
B．随着分子间距离的增大，分子力可能先表现为斥力，后表现为引力，则分子力可能先做正功后做负功，分子势能可能先减小后增大，故B正确；
C． 悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动叫布朗运动， 显微镜下观察到墨水中小碳粒的布朗运动，不是碳分子的运动，故C错误；
D．两物体达到热平衡的条件是两物体的温度相等，内能不一定相等，故D错误。
故选B。
【分析】分子间的作用力与分子距离的关系比较复杂，距离增大，分子力不一定先减小后增大；分子势能也不一定先减小后增大；显微镜下观察到墨水中的小碳粒作的无规则运动是布朗运动，反映了液体分子运动的无规则性。
4．【答案】C
【知识点】电路动态分析
【解析】【解答】A．能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫传感器。酒精传感器是把非电信息转换为电信息，故A错误；
BC．酒精传感器的电阻的阻值R随气体中酒精浓度的增大而减小，可知当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，酒精传感器的电阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，可得电路中的电流
增大，显然电流表示数越大，说明越小，测得的酒精浓度越大；电压表的示数
减小，即电流表的示数变大，电压表的示数变小，故B错误，C正确；
D．根据
可得
显然，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变，故D错误。
故选C。
【分析】由图可知为串联电路，根据电阻的变化分析电流、电压以及电压表示数变化量与电流表示数变化量的比值的变化，运用关系式解答。
5．【答案】A
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】因理想电压表V的示数为1V，定值电阻、、的阻值分别为3Ω、1Ω和2Ω，则副线圈的电流为
副线圈的电压为
变压器原副线圈的匝数比为3：1，根据理想变压器的原理可知
则电路输入端ab间电压的有效值为
故选A。
【分析】根据欧姆定律求解副线圈的电流和电压，根据理想变压器的原理结合电路连接求解电路输入端ab间电压的有效值。
6．【答案】D
【知识点】自感与互感
【解析】【解答】AB.闭合开关时，D是理想二极管，L是理想电感线圈，由于线圈的阻碍作用，所以AB立即亮，但之后流过线圈的电流逐渐增大，将A短路，A逐渐熄灭，使得回路中总电阻减小，B更亮，故AB正确；CD.断开开关瞬间， L是理想电感线圈， 产生感应电动势，相当于电源，线圈和A构成闭合回路，流过A的电流方向向左，所以b点电势高于a点电势，B和二极管被短路，所以B立即熄灭，A闪亮后逐渐熄灭，故C正确，D错误。
本题选错误的，故选：D。
【分析】闭合开关的瞬间，通过线圈的电流增大，产生自感电动势，根据楞次定律分析电流的变化，判断通过灯的亮度的变化；待电路稳定后断开开关，线圈产生自感电动势，分析通过流过灯泡的电流变化。同时要注意二极管具有单向导电性。
7．【答案】A
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】线圈进入或离开第二象限磁场时，产生的电动势大小
形成的感应电流大小
由楞次定律可知，产生逆时针的感应电流；同理线圈进入或离开第四象限磁场时，产生的电动势大小
形成的感应电流大小
由楞次定律可知，产生逆时针的感应电流；做出如图所示的感应电流随时间变化的图像为
根据电流的热效应以及电流有效值的定义可知
解得
故选A。
【分析】由法拉第电磁感应定律，可知转动过程中，闭合线圈产生的感应电动势特点，结合有效值的物理意义、闭合电路欧姆定律，可计算感应电流的有效值。
8．【答案】C
【知识点】电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，根据牛顿第二定律或平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解。
A．由图像可知
v=kx
则
则
即
a=kv
则随速度的增加，加速度增加，即撤去拉力F前金属棒的加速度逐渐增加，选项A错误；
B．撤去F后，由动量定理
解得通过金属棒的电荷量为
选项B错误；
C．撤去F之前，由图像可知v=x，金属棒克服安培力
安培力与位移成正比，可知安培力做的功为
选项C正确；
D．撤去F后电阻上产生的热量
撤去F之前产生的热量
则整个运动过程中，电阻R产生的热量
Q=0.2J+2J=2.2J
选项D错误。
故选C。
【分析】根据图像分析判断撤去拉力F前金属棒的加速度变化；由动量定理求通过金属棒的电荷量；根据功的公式结合图像求金属棒克服安培力做的功；根据功能关系求整个运动过程中，电阻R产生的热量。
9．【答案】B,D
【知识点】电功率和电功；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】AB．根据电磁感应定律和闭合电路欧姆定律得
，
导体棒的速度随时间变化的规律为，
整理得导体棒中电流的瞬时值表达式为
导体棒中电流的最大值为
故A错误，B正确；
C．导体棒两端的电压为路端电压的有效值， 根据正弦交流电的特点，可得
故C错误；
D． 结合电功率公式即可得到电阻R消耗的电功率：
故D正确。
故选BD。
【分析】根据感应电动势的表达式，结合欧姆定律，即可计算感应电流的瞬时值；根据感应电流的瞬时值表达式，结合数学知识，可得感应电流的最大值；根据正弦交流电的特点，可得到感应电动势的有效值，结合闭合电路欧姆定律，可得到导体棒两端的电压；根据正弦交流电的特点，可得到感应电流的有效值，结合电功率公式，即可得到电阻R消耗的电功率。
10．【答案】A,B
【知识点】分子动理论的基本内容
【解析】【解答】A． 食用冰糖块的密度为ρ，摩尔质量为M， 该种冰糖块的摩尔体积
故A正确；
B． ，阿伏加德罗常数为NA， 该种冰糖块分子的体积为
解得
故B正确；
C．根据小球模型，该种冰糖块的分子直径
解得
故C错误；
D．a千克该种冰糖块所含的分子数
故D错误。
故选AB。
【分析】摩尔体积等于摩尔质量除以密度，利用摩尔体积求解出每个分子的体积，再根据球的体积公式计算出分子直径。通过求解出a千克冰糖的物质的量，求解出所含分子数。
11．【答案】A,C
【知识点】楞次定律；右手定则
【解析】【解答】AB、若电流i变小，则电流产生的磁场磁感应强度减小，穿过圆环Ⅰ、Ⅱ的磁通量都减小，会发生电磁感应现象，根据楞次定律可知，要阻碍磁通量的减小，则圆环Ⅱ有扩张的趋势，圆环Ⅰ有缩小的趋势，故A正确，B错误；C、若电流i不变，则电流产生的磁场磁感应强度不变，仅让圆环Ⅰ半径扩大，则穿过圆环Ⅰ的磁通量减小，根据楞次定律可知圆环Ⅰ中产生逆时针方向的电流，故C正确；
D、若电流i不变，则电流产生的磁场磁感应强度不变，仅让圆环Ⅱ半径缩小，则穿过圆环Ⅱ的磁通量减小，根据楞次定律可知圆环Ⅱ中产生逆时针方向的电流，故D错误。
故选：AC。
【分析】若电流i变小，则电流产生的磁场磁感应强度减小，穿过圆环Ⅰ、Ⅱ的磁通量都减小，根据楞次定律分析；若电流i不变，则电流产生的磁场磁感应强度不变，仅让圆环Ⅰ半径扩大，则穿过圆环Ⅰ的磁通量减小，仅让圆环Ⅱ半径缩小，则穿过圆环Ⅱ的磁通量减小，根据楞次定律判断电流方向即可。
12．【答案】B,C,D
【知识点】变压器原理
【解析】【解答】CD．根据题意有
根据电压、电流与匝数的关系可得
，
可得
，
则等效电阻为
将R1等效为交流电源的内阻，根据电源输出功率与外电阻的关系可知， 当，即R0=0时，电源的输出功率最大，即变压器的输出功率达到最大，R2消耗的功率最大，且有
故CD正确；
AB．当滑动变阻器滑动触头向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，则副线圈回路中总电阻减小，则等效电阻减小，原线圈回路中电流增大，即电流表示数变大，则R1的分压增大，原线圈两端的电压减小，根据原副线圈电流与匝数的关系可知，副线圈中电流增大，根据欧姆定律可知副线圈两端电压减小，R2的分压增大，R0的分压减小，所以电压表示数变小，故A错误，B正确。
故选BCD。
【分析】将理想变压器与负载电阻整体等效为电阻，根据电压、电流与匝数的关系和欧姆定律推导出等效电阻与负载电阻的关系。当滑动变阻器滑动触头向下滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，根据闭合电路欧姆定律，由等效电阻的变化，判断原线圈回路中电流，也就是电流表示数的变化。
13．【答案】（1）
（2）B；C
（3）A；C
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
（2）A．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故A错误；
B．油酸酒精溶液滴在水面上时，应使滴管竖直靠近水面，若离水面太高，可能无法形成油膜，故B正确；
C．描绘油膜轮廓时，若玻璃板距水面过高，导致油膜面积测量不准确，所以玻璃板不能过高，故C正确；
D．痱子粉撒的多一些将会导致油膜不能充分展开，不能清楚的描绘油膜边界，故D错误。
故选BC。
（3）A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算所用体积数值偏大，导致计算结果偏大，故A正确；
B．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴，则测量的纯油酸体积偏小，导致结果计算偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，不足1格的全部舍去，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D错误。
故选AC。
【分析】（1）根据体积公式推导油酸分子直径；
（2）根据实验操作规范分析解答；
（3）根据实验原理和实验注意事项分析判断。
（1）纯油酸的体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
（2）A．配制好的油酸酒精溶液长时间暴露在空气中，酒精挥发，溶液的浓度改变，给实验带来较大误差，不能进行实验，故A错误；
B．将一滴油酸酒精溶液滴在水面时，若滴管距水面较远，溶液受到水的冲击过大，可能无法形成完整的油膜，不便于测量油膜面积，所以滴管距水面适当近一些，故B正确；
C．描绘油膜轮廓时，若玻璃板距水面过高，导致油膜面积测量不准确，所以玻璃板不能过高，故C正确；
D．痱子粉撒的多一些将会导致油膜不能充分展开，不能清楚的描绘油膜边界，故D错误。
故选BC。
（3）A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算所用体积数值偏大，导致计算结果偏大，故A正确；
B．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数多计了10滴，则测量的纯油酸体积偏小，导致结果计算偏小，故B错误；
C．计算油膜面积时，不足1格的全部舍去，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，故C正确；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，故D错误。
故选AC。
14．【答案】（1）B；C
（2）B；D
（3）a
【知识点】研究电磁感应现象
【解析】【解答】（1） 在实验中需要确定电流的方向，所以这样做的目的是判断电流计指针偏转方向与电流流向的关系，且要保证电流表能够正常工作，故BC正确，A错误。
故选：BC。
（2）从左往右，分析1、2组或3、4组可知，电流方向与磁通量的变化有关；分析1、3组或2、4组可知，电流方向与原磁场方向有关。
故选BD。
（3）已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入。此时灵敏电流计指针向右偏转，说明电流是由正接线柱流入。当条形磁铁的S极向上抽出螺线管时，螺线管中的磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，螺线管的绕线方向是图丁中的a。
【分析】 （1）在实验中需要确定电流的方向，且保证电流表能够正常工作；
（2）根据控制变量法分析；
（3）根据灵敏电流计指针偏转方向判断电流方向，根据楞次定律判断该螺线管的绕线方向。
（1）闭合开关后瞬间断开，发现灵敏电流计指针先向右偏转，再回到零刻度线处。这样是为了确定电流方向与指针偏转的关系。同时确定检查电流计是否可正常工作。
故选BC。
（2）从左往右，分析1、2组或3、4组可知，电流方向与磁通量的变化有关；分析1、3组或2、4组可知，电流方向与原磁场方向有关。从表格中看不出条形磁铁运动的快慢，也得不出螺线管的绕线方向与电流方向有什么关系。
故选BD。
（3）已测得电流表指针向右偏时，电流是由正接线柱流入。此时灵敏电流计指针向右偏转，说明电流是由正接线柱流入。当条形磁铁的S极向上抽出螺线管时，螺线管中的磁场方向向下，磁通量减小，根据楞次定律可知，感应电流的磁场方向向下，由安培定则可知，螺线管的绕线方向是图丁中的a。
15．【答案】（1）发电机的输出功率
解得
根据理想变压器电流与匝数关系
解得
输电线上损失的功率
（2）根据理想变压器电压与匝数关系
解得
远距离输电损失的电压
降压变压器的输入电压
根据
解得
【知识点】电能的输送
【解析】【分析】（1）由升压变压器的输入功率、输入电压可得到输入电流，由升压变压器的匝数比，可计算输电线的电流，根据电功率公式，即可计算输电线损失的功率；
（2）由升压变压器的电功率、输电线电流，可知升压变压器的输出电压；由输电线的电压关系，可得到降压变压器的输入电压，结合用户得到的电压，即可计算降压变压器的匝数比。
16．【答案】解：（1）根据法拉第电磁感应定律可得
感应电流的大小为
前5s内线圈产生的焦耳热为
代入数据解得
（2）根据楞次定律和左手定则可知，线框受到竖直向下的安培力，则
联立可得
【知识点】感应电动势及其产生条件
【解析】【分析】（1）根据法拉第电磁感应定律求出线框产生的感应电动势，由闭合电路欧姆定律求感应电流大小，再由焦耳定律求前5s内线圈产生的焦耳热；
（2）根据B0和磁感应强度变化率求t=5s时磁感应强度大小，再根据平衡条件和安培力公式求轻绳的拉力大小。
17．【答案】（1）速度为v0时，电动势为
电流为
解得
安培力为
解得
（2）根据动量守恒定律得
解得
（3）根据能量守恒定律得
金属棒产生的焦耳热为
对框架根据动量定理得
解得
（4） 时，外力为零，根据牛顿第二定律得
解得
棒的运动时间为
棒静止时根据牛顿第二定律得
解得
【知识点】电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的动力学问题；电磁感应中的能量类问题
【解析】【分析】（1）根据电动势和欧姆定律公式求金属棒刚开始运动时受到的安培力；
（2）根据动量守恒定律求金属棒达到稳定状态时的速度大小；
（3）根据动量定理求整个过程中通过ad的电荷量，根据能量守恒定律求金属棒上产生的焦耳热；
（4）根据运动学规律求解时间，根据牛顿第二定律求k的值。
18．【答案】（1）因粒子受到的电场力方向与y轴平行，可知粒子在x方向上做匀速直线运动，则粒子通过电场的时间为，从时刻开始，粒子在电场中运动时，每时间内的加速度大小为
若在y方向上偏转量最大的粒子能从a点或b点进入II区域，那么最终所有粒子恰好全部能进入II区域，可知在时刻进入电场的粒子在y方向上偏转量最大，其偏转量为，根据运动学规律有
联立解得
（2）在时刻射入的粒子通过I区域时，在y方向上先加速、再减速，反向加速、再减速，则可知第一次加速和减速的时间均为
因为粒子通过电场的时间与电场周期相同，则第二次加速和减速的时间均为
根据运动学规律可得该粒子在I区域的偏转量为
由上述分析可知，该粒子射出电场时y方向无速度分量，速度平行于x轴，大小为，因磁场方向平行于y轴，可得粒子进入II区域后，会在平面做匀速圆周运动，设粒子在磁场中运动的周期为，半径为，则有
解得
粒子在时刻进入II区域，在时间内，运动半周返回I区域，则有
联立解得
粒子在II区域运动了半个周期，则z轴方向上偏移了
综上所述，粒子在返回I区域时的位置坐标为
（3）由第（2）问得，可知如果粒子在时间内不离开II区域，那该粒子将会运动个圆周，如图甲所示。
当以为圆心的圆与z轴相切时（相切于点），高度最高，如图乙所示，由几何关系可得，则该粒子在II区域中第一次偏转的时间为
该粒子射入磁场的时刻为
因粒子在电场中通过的时间为，则可得该粒子射入电场的时刻为
（4）当粒子进入II区域时，磁感应强度的方向不确定，先分析磁感应强度沿y轴正方向的情况，由第（3）问可知，当粒子在II区域中第一次偏转的时间大于时，粒子会从abcd面射出磁场，即会从abcd面射出磁场的粒子的发射时长为
当以为圆心的圆与x轴相切时（相切于点），为另一种临界情况，如图丙所示，由几何关系可得，则该粒子在II区域中第一次偏转的时间为
当粒子在II区域中第一次偏转的时间小于时，粒子会从底面abfe射出磁场，这部分粒子对应的发射时长为
再分析磁感应强度沿y轴负方向的情况，可知刚进入II区域的粒子受到的洛伦兹力沿z轴负方向，即粒子刚进入磁场便会从abfe射出，这部分粒子对应的发射时长为
从abfe面射出磁场的粒子的总发射时长为
因粒子源均匀发射，则从abcd面射出磁场的粒子数与从底面abfe射出磁场的粒子数的比值为
【知识点】带电粒子在电场中的偏转；带电粒子在有界磁场中的运动；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）根据运动学公式求Ⅰ区域中的电场强度的大小E0；
（2）根据洛伦兹力提供向心力和运动学公式求Ⅱ区域中的磁感应强度的大小B0以及在
时刻射入的粒子在返回Ⅰ区域时的位置坐标；
（3）根据周期公式求所有返回Ⅰ区域的粒子中，经过abcd面的最高点的粒子射入电场的时刻；
（4）画出粒子的运动轨迹，根据周期和时间的关系求从abcd面射出磁场的粒子数与从底面abfe射出磁场的粒子数的比值。
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