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2022-2023学年山东省济宁市高二（下）期末物理试卷（含解析）
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这是一份2022-2023学年山东省济宁市高二（下）期末物理试卷（含解析），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年山东省济宁市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）
1. 下列描述正确的是( )
A. 第二类永动机违背了能量守恒定律
B. 露珠呈球状是由于液体表面张力的缘故
C. 从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动
D. 物体的温度升高时，物体内所有分子的动能均增大
2. 如图所示，正六边形线框abcdef由六根阻值完全相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，且线框平面与磁场方向垂直。线框顶点a、b与电源两极相连，电源内阻及导线电阻忽略不计。开关S闭合后，线框受到的安培力大小为F，若仅将ab棒移走，则余下线框受到的安培力大小为( )
A. F6 B. 5F6 C. 6F5 D. F2
3. 如图所示，某同学利用一圆桶形透明容器测量液体的折射率，该容器的横截面直径为D，底部中心安装一点光源，将该容器竖直放置，向容器中注入待测液体，当恰好看到液体上表面被全部照亮时，液体的高度为h，则该液体的折射率为( )
A. 2hD B. D2+4h2D C. D2+4h22D D. D2+2h2D
4. 如图所示为某种车辆智能道闸系统的简化原理图，预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流的频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。下列说法正确的是( )
A. LC振荡电路中，当电流最大时，电路中的电场能最大
B. 车辆远离地感线圈时，振荡电路的周期变大
C. 车辆靠近地感线圈时，振荡电流的频率变大
D. 电容器放电过程中，电路中的电流逐渐增大
5. 某同学制作了一个自感电路板，原理图如图所示，L1、L2、L3是相同规格的小灯泡，线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S，L3立即发光，L1逐渐亮起来、L2始终不亮
B. 闭合开关S，稳定后L1、L2、L3的亮度相同
C. 断开开关S，L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭
D. 断开开关S，L3会闪亮一下再逐渐熄灭
6. 燃气轮机及其联合循环是一种先进的发电技术。燃气轮机循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强p和体积V的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，则下列说法中正确的是( )
A. C→D过程中，气体对外界做功为p1(V2−V1)
B. A→B过程中，气体向外界放出热量
C. C→D→A过程中外界对气体做的功大于A→B→C过程中气体对外界做的功
D. A→B过程中，容器壁单位时间单位面积受到的气体分子撞击次数减少
7. 如图所示，在光滑的水平面上有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域，磁场宽度均为2L。一个边长为L、电阻为R的正方形单匝闭合线圈abcd在外力作用下，以速度v向右匀速通过整个磁场，i表示电路中的感应电流，F表示外力，Uab表示ab两点间的电势差，P表示线圈的热功率。规定顺时针方向为感应电流的正方向，向右为力的正方向，线圈从图示位置开始运动，则下列图像中正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
8. 如图所示，磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，磁性皮套结合霍尔元件可以对手机屏幕起到控制作用，打开皮套时磁体远离霍尔元件，手机屏幕变亮；合上皮套时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭。一块宽度为d、长度为l、厚度为h的矩形半导体霍尔元件，通入方向向右大小为I的电流，手机套合上时，元件处于垂直于上表面向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，元件的前、后表面产生稳定电势差U。已知元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，下列说法正确的是( )
A. 元件前表面的电势高于后表面的电势
B. 仅增大霍尔元件的厚度h，则元件的前、后表面间电势差U会减小
C. 自由电子所受电场力的大小为eUh
D. 元件单位体积内的自由电子个数为IBedU
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 在医学上，放射性同位素电池已用于心脏起搏器和人工心脏，核能心脏由钚238( 94238Pu)供能。钚238的衰变方程为 94238Pu→92234U+X，已知钚238、铀234、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，钚238的半衰期为88年。下列说法正确的是( )
A. X粒子是电子( −10e)
B. 钚238衰变产物的结合能之和一定大于钚238的结合能
C. 衰变过程中释放的核能为(m1−m2−m3)c2
D. 1000个钚238经过176年后，一定还有250个没有衰变
10. 近年来，中科院研发的第三代横波远探测成像测井仪在超深井中实现了清晰的井外地质成像及8340米深度的探测纪录，创下该类国产仪器深度探测纪录，对保障国家能源安全具有重要意义。若一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，图甲是t=3s时的波形图像，P为波传播方向上的一个质点，此时yP=5cm，图乙是x=2m处质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波通过2m的障碍物时，会发生明显的衍射现象
C. 质点P再经过0.25s通过的路程为5cm
D. t=4s时，质点P的加速度方向沿y轴正方向，且加速度在增大
11. 氢原子能级图如图甲所示，用一群处于n能级(n未知)的氢原子向低能级跃迁发出的光照射图乙电路中的阴极K，已知阴极K由逸出功为4.54eV的钨做成，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 最初是一群处在n=4能级上的氢原子向低能级跃迁
B. 用能量为12eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到某一激发态
C. 用a光照射阴极K，断开开关后电流表示数不为零
D. 丙图中，Uc2的绝对值为7.55V
12. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，半圆弧b c的半径为R，ab、cd与直径bc共线，ab间的距离等于圆的半径。一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，在纸面内从a点以大小不同的速率垂直于ab射入磁场。不计粒子重力及粒子之间的相互作用，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是( )
A. 若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子射入磁场时的速率为3qBR4m
B. 若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子在磁场中的运动时间为143πm180qB
C. 若粒子在磁场中的运动时间最短，则粒子射入磁场时的速率为qBRm
D. 若粒子在磁场中的运动时间最短，则粒子在磁场中的运动时间为2πm3qB
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
13. 如图所示，甲、乙两实验装置均可研究电磁感应现象。
(1)甲装置中，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。则闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，灵敏电流计的指针将_______(填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)；
(2)乙装置中，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。金属环用轻绳悬挂于长直螺线管左侧，并与其共轴。当光照增强时，从左向右看，金属环中电流方向为__________(填“顺时针”或“逆时针”)，并有_______(填“收缩”或“扩张”)的趋势。
14. 利用图a所示的实验装置，研究一定质量的气体在体积不变时压强与温度的关系，图中与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件。将试管放在盛有凉水的烧杯中，逐次加入热水并搅拌，稳定后通过计算机记录气体的压强和摄氏温度，并处理数据。
(1)两组同学采用不同容积的试管做实验，获得的p−t关系图像如图b所示，则试管的容积V1______V2(填“大于”、“小于”、“等于”)；
(2)某同学用容积为V1的试管做实验，获得的p−t关系图像如图c所示，图像向下弯曲的可能原因是_______；
A. 实验过程中有进气现象
B. 实验过程中有漏气现象
C. 实验过程中环境温度升高
(3)温度传感器的原理图如图d所示，干电池(电动势为1.5V，内阻不计)、开关、毫安表(量程为50mA、内阻为10Ω)、热敏电阻Rt串联成一个回路，若热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系图像如图e所示，则当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为______Ω，该电路能测得的最高温度为______℃。
四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）
15. 一旋转磁极式发电机的原理图如图甲所示，其线圈固定，轻磁体在外力的驱动下绕线圈对称轴转动，发电机线圈的匝数n=1200匝、面积S=10−3m2、电阻r=3Ω，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小B= 2πT，磁体转动的角速度ω=10πrad/s，发电机的输出端接一理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接电阻R=9Ω，如图乙所示。已知原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶3，求：
(1)发电机产生电动势的有效值；
(2)发电机的总功率。
16. 2023年5月30日，神舟十六号载人飞船被成功送入太空。当航天员准备从气闸舱进入太空时，首先要关闭工作舱舱门，将气闸舱中气体缓慢抽出，当气闸舱内压强减小到2000Pa时，打开气闸舱门，从气闸舱到舱外活动。已知工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为1.0×105Pa，工作舱体积为50m3，气闸舱体积为10m3，舱内温度保持不变。
(1)打开气闸舱门前，求气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比。
(2)假设打开气闸舱门前，从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，求排入气体后，工作舱中的压强(结果保留2位有效数字)。
17. 世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车，某研发团队想要探究其电磁刹车的效果，在遥控小车底面安装一粗细均匀的正方形单匝线圈abcd，边长为L，其平面与水平轨道平行，小车(包含线圈)总质量为m，其俯视图如图所示，小车到站需要减速时，在前方虚线PP′和QQ′之间设置一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为H，且H>L。若小车关闭引擎，线圈cd边进入磁场前的速度为v0，线圈ab边离开磁场时的速度为v02，在行驶过程中小车所受轨道阻力忽略不计，不考虑车身其它金属部分的电磁感应现象。求：
(1)cd边刚进入磁场时，cd边两端电势差U的大小和流过cd边的电流方向；
(2)ab边刚进入磁场时，小车的速度v的大小；
(3)线圈在离开磁场的过程中，ab边产生的焦耳热。
18. 某离子加速偏转实验装置部分示意图如图所示，z轴正方向垂直于xOy平面向外。α粒子在加速器内经电压U加速后，在S(0,L,0)点沿x轴正方向进入Ⅰ区域，该区域沿x轴方向的宽度为L，区域内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小E=2UL。α粒子经偏转后进入Ⅱ区域，该区域沿x轴方向的宽度为3L，内部某圆形区域存在沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小B=1L Ume。α粒子经过Ⅱ区域的磁场后速度方向偏转90°，再进入Ⅲ区域，该区域存在沿x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为2B，α粒子离开Ⅲ区域时速度方向平行于xoz平面，且与z轴负方向成45°角。已知α粒子的电荷量为2e、质量为m，不计粒子重力。求：
(1)α粒子在Ⅰ区域内沿y轴方向的侧移量y1；
(2)Ⅱ区域内圆形磁场区域的最小面积Smin；
(3)Ⅲ区域沿x轴方向的可能宽度d。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】B
【解析】略
4.【答案】D
【解析】略
5.【答案】C
【解析】略
6.【答案】D
【解析】略
7.【答案】C
【解析】略
8.【答案】B
【解析】略
9.【答案】BC
【解析】略
10.【答案】BD
【解析】略
11.【答案】CD
【解析】略
12.【答案】ACD
【解析】略
13.【答案】(1)向右偏转；(2)逆时针；收缩
【解析】略
14.【答案】 (1)大于；(2)B；(3)100；90
【解析】略
15.【答案】(1)感应电动势的最大值 Em=nBSω
感应电动势的有效值 E=Em 2
解得E=12V
(2)在原线圈电路中， U1=E−I1r
理想变压器功率相等， U1I1=I22R
又 I2I1=n1n2=13
解得 I1 =3A
发电机的总功率P= EI1 =36W
【解析】略
16.【答案】(1)以气闸舱内的气体为研究对象，假定被抽出的气体压强与放出前相同。
抽气前后，根据玻意耳定律得 p0V1=p1V1+p0V2
其中 p0=1.0×105Pa ， V1=10m3 ， p1=2.0×103Pa
解得抽出的气体体积 V2=9.8m3
抽出的气体与原有气体的质量之比 m放m原=V2V1=4950
(2)以气闸舱和工作舱中的所有气体为研究对象，设工作舱内末态压强为p2。
排气前后，根据玻意耳定律得 p0(V1+V3)=p1V1+p2V3
其中 V3=50m3
解得工作舱内的末态压强 p2=1.2×105Pa
【解析】略
17.【答案】 解析：
(1)cd边进入磁场时，其产生的动生电动势为 E=BLv0
cd边两端的电势差U= 34E
解得U= 34BLv0
流过cd边的电流方向从d到c
(2)从cd边进入磁场到ab边进入磁场的过程中，由动量定理得
−I1LB⋅t1=mv−mv0
其中 I1=E1R=BL2t1×1R
从cd边离开磁场到ab边离开磁场的过程中，由动量定理得
−I2LB⋅t2=mv02−mv
其中 I2=E2R=BL2t2×1R
解得v= 34v0
(3)在离开磁场的过程中，线圈产生的焦耳热 Q=12mv2−12m(v02)2
ab边产生的焦耳热 Qab=14Q
解得Qab= 5mv02128
【解析】略
18.【答案】(1)在加速电场区域，根据动能定理有 2eU=12mv02−0
解得 v0=2 eUm
在Ⅰ区域x轴方向上 L=v0t1
y轴方向上 y1=12a1t12
根据牛顿第二定律有 2eE=ma1
解得 y1=12L
(2)设α粒子在Ⅰ区域内做类平抛运动的末速度方向与x轴正方向夹角为θ。
则 tanθ=a1t1v0 =1
解得θ=45°
出电场时的末速度v= v0cosθ= 2v0
由牛顿第二定律得 2evB=mv2r1
解得粒子圆弧运动的半径 r1= 2L
以该圆弧所对的弦为直径的圆形磁场区域面积最小，设圆形磁场区域的半径为R，
由粒子偏转90°角得 2R= 2r1
解得R=L
圆形磁场的最小面积 smin=πR2=πL2
(3)由粒子在磁场中的偏转可得粒子进入Ⅲ区域时速度方向与x轴正方向和y轴负方向的夹角均为45°，粒子沿x轴正方向和y轴负方向的分速度大小均为v0。
进入Ⅲ区域后，粒子在平行于yOz平面上做初速度v0的匀速圆周运动，有
T=2πm2e⋅2B=πm2eB
粒子离开Ⅲ区域时，速度与z轴负方向成45°角，故 t2=(n+34)T ，(n=0,1,2,3…)
Ⅲ区域内，沿x轴正方向做初速度v0的匀速直线运动， d=v0t2
解得 d=(n+34)πL ，(n=0,1,2,3…)
【解析】略
2022-2023学年山东省济宁市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）
1. 下列描述正确的是( )
A. 第二类永动机违背了能量守恒定律
B. 露珠呈球状是由于液体表面张力的缘故
C. 从阳光中看到的尘埃的运动是布朗运动
D. 物体的温度升高时，物体内所有分子的动能均增大
2. 如图所示，正六边形线框abcdef由六根阻值完全相同的导体棒连接而成，固定于匀强磁场中，且线框平面与磁场方向垂直。线框顶点a、b与电源两极相连，电源内阻及导线电阻忽略不计。开关S闭合后，线框受到的安培力大小为F，若仅将ab棒移走，则余下线框受到的安培力大小为( )
A. F6 B. 5F6 C. 6F5 D. F2
3. 如图所示，某同学利用一圆桶形透明容器测量液体的折射率，该容器的横截面直径为D，底部中心安装一点光源，将该容器竖直放置，向容器中注入待测液体，当恰好看到液体上表面被全部照亮时，液体的高度为h，则该液体的折射率为( )
A. 2hD B. D2+4h2D C. D2+4h22D D. D2+2h2D
4. 如图所示为某种车辆智能道闸系统的简化原理图，预埋在地面下的地感线圈L和电容器C构成LC振荡电路，当车辆靠近地感线圈时，线圈自感系数变大，使得振荡电流的频率发生变化，检测器将该信号发送至车牌识别器，从而向闸机发送起杆或落杆指令。下列说法正确的是( )
A. LC振荡电路中，当电流最大时，电路中的电场能最大
B. 车辆远离地感线圈时，振荡电路的周期变大
C. 车辆靠近地感线圈时，振荡电流的频率变大
D. 电容器放电过程中，电路中的电流逐渐增大
5. 某同学制作了一个自感电路板，原理图如图所示，L1、L2、L3是相同规格的小灯泡，线圈L的直流电阻不可忽略，D为理想二极管。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S，L3立即发光，L1逐渐亮起来、L2始终不亮
B. 闭合开关S，稳定后L1、L2、L3的亮度相同
C. 断开开关S，L1、L3逐渐熄灭，L2立即熄灭
D. 断开开关S，L3会闪亮一下再逐渐熄灭
6. 燃气轮机及其联合循环是一种先进的发电技术。燃气轮机循环由两个等压变化、两个绝热过程构成，其压强p和体积V的关系如图所示。如果将工作物质看作理想气体，则下列说法中正确的是( )
A. C→D过程中，气体对外界做功为p1(V2−V1)
B. A→B过程中，气体向外界放出热量
C. C→D→A过程中外界对气体做的功大于A→B→C过程中气体对外界做的功
D. A→B过程中，容器壁单位时间单位面积受到的气体分子撞击次数减少
7. 如图所示，在光滑的水平面上有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域，磁场宽度均为2L。一个边长为L、电阻为R的正方形单匝闭合线圈abcd在外力作用下，以速度v向右匀速通过整个磁场，i表示电路中的感应电流，F表示外力，Uab表示ab两点间的电势差，P表示线圈的热功率。规定顺时针方向为感应电流的正方向，向右为力的正方向，线圈从图示位置开始运动，则下列图像中正确的是 ( )
A.
B.
C.
D.
8. 如图所示，磁敏元件在越来越多的电子产品中被使用，磁性皮套结合霍尔元件可以对手机屏幕起到控制作用，打开皮套时磁体远离霍尔元件，手机屏幕变亮；合上皮套时磁体靠近霍尔元件，屏幕熄灭。一块宽度为d、长度为l、厚度为h的矩形半导体霍尔元件，通入方向向右大小为I的电流，手机套合上时，元件处于垂直于上表面向上且磁感应强度大小为B的匀强磁场中，元件的前、后表面产生稳定电势差U。已知元件内的导电粒子是电荷量为e的自由电子，下列说法正确的是( )
A. 元件前表面的电势高于后表面的电势
B. 仅增大霍尔元件的厚度h，则元件的前、后表面间电势差U会减小
C. 自由电子所受电场力的大小为eUh
D. 元件单位体积内的自由电子个数为IBedU
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
9. 在医学上，放射性同位素电池已用于心脏起搏器和人工心脏，核能心脏由钚238( 94238Pu)供能。钚238的衰变方程为 94238Pu→92234U+X，已知钚238、铀234、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c，钚238的半衰期为88年。下列说法正确的是( )
A. X粒子是电子( −10e)
B. 钚238衰变产物的结合能之和一定大于钚238的结合能
C. 衰变过程中释放的核能为(m1−m2−m3)c2
D. 1000个钚238经过176年后，一定还有250个没有衰变
10. 近年来，中科院研发的第三代横波远探测成像测井仪在超深井中实现了清晰的井外地质成像及8340米深度的探测纪录，创下该类国产仪器深度探测纪录，对保障国家能源安全具有重要意义。若一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，图甲是t=3s时的波形图像，P为波传播方向上的一个质点，此时yP=5cm，图乙是x=2m处质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波通过2m的障碍物时，会发生明显的衍射现象
C. 质点P再经过0.25s通过的路程为5cm
D. t=4s时，质点P的加速度方向沿y轴正方向，且加速度在增大
11. 氢原子能级图如图甲所示，用一群处于n能级(n未知)的氢原子向低能级跃迁发出的光照射图乙电路中的阴极K，已知阴极K由逸出功为4.54eV的钨做成，其中只有a、b两种频率的光能使之发生光电效应。分别用这两种频率的光照射阴极K，测得图乙中电流表随电压表读数变化图像如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 最初是一群处在n=4能级上的氢原子向低能级跃迁
B. 用能量为12eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到某一激发态
C. 用a光照射阴极K，断开开关后电流表示数不为零
D. 丙图中，Uc2的绝对值为7.55V
12. 一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外，其边界如图中虚线所示，半圆弧b c的半径为R，ab、cd与直径bc共线，ab间的距离等于圆的半径。一束质量为m、电荷量为q(q>0)的粒子，在纸面内从a点以大小不同的速率垂直于ab射入磁场。不计粒子重力及粒子之间的相互作用，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是( )
A. 若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子射入磁场时的速率为3qBR4m
B. 若粒子运动轨迹经过圆心O，则粒子在磁场中的运动时间为143πm180qB
C. 若粒子在磁场中的运动时间最短，则粒子射入磁场时的速率为qBRm
D. 若粒子在磁场中的运动时间最短，则粒子在磁场中的运动时间为2πm3qB
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
13. 如图所示，甲、乙两实验装置均可研究电磁感应现象。
(1)甲装置中，闭合开关瞬间，发现灵敏电流计的指针向左偏转了一下。则闭合开关稳定后，将滑动变阻器的滑片向左滑动过程中，灵敏电流计的指针将_______(填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”)；
(2)乙装置中，R为光敏电阻，其阻值随光照强度的增加而减小。金属环用轻绳悬挂于长直螺线管左侧，并与其共轴。当光照增强时，从左向右看，金属环中电流方向为__________(填“顺时针”或“逆时针”)，并有_______(填“收缩”或“扩张”)的趋势。
14. 利用图a所示的实验装置，研究一定质量的气体在体积不变时压强与温度的关系，图中与压强传感器相连的试管内装有密闭的空气和温度传感器的热敏元件。将试管放在盛有凉水的烧杯中，逐次加入热水并搅拌，稳定后通过计算机记录气体的压强和摄氏温度，并处理数据。
(1)两组同学采用不同容积的试管做实验，获得的p−t关系图像如图b所示，则试管的容积V1______V2(填“大于”、“小于”、“等于”)；
(2)某同学用容积为V1的试管做实验，获得的p−t关系图像如图c所示，图像向下弯曲的可能原因是_______；
A. 实验过程中有进气现象
B. 实验过程中有漏气现象
C. 实验过程中环境温度升高
(3)温度传感器的原理图如图d所示，干电池(电动势为1.5V，内阻不计)、开关、毫安表(量程为50mA、内阻为10Ω)、热敏电阻Rt串联成一个回路，若热敏电阻的阻值Rt随温度t变化的关系图像如图e所示，则当温度为50℃时，热敏电阻的阻值为______Ω，该电路能测得的最高温度为______℃。
四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）
15. 一旋转磁极式发电机的原理图如图甲所示，其线圈固定，轻磁体在外力的驱动下绕线圈对称轴转动，发电机线圈的匝数n=1200匝、面积S=10−3m2、电阻r=3Ω，已知磁体间的磁场为匀强磁场，磁感应强度的大小B= 2πT，磁体转动的角速度ω=10πrad/s，发电机的输出端接一理想变压器的原线圈，变压器的副线圈接电阻R=9Ω，如图乙所示。已知原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶3，求：
(1)发电机产生电动势的有效值；
(2)发电机的总功率。
16. 2023年5月30日，神舟十六号载人飞船被成功送入太空。当航天员准备从气闸舱进入太空时，首先要关闭工作舱舱门，将气闸舱中气体缓慢抽出，当气闸舱内压强减小到2000Pa时，打开气闸舱门，从气闸舱到舱外活动。已知工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为1.0×105Pa，工作舱体积为50m3，气闸舱体积为10m3，舱内温度保持不变。
(1)打开气闸舱门前，求气闸舱中抽出的气体与原有气体的质量之比。
(2)假设打开气闸舱门前，从气闸舱中抽出的气体都排入工作舱，求排入气体后，工作舱中的压强(结果保留2位有效数字)。
17. 世界多国都在加紧研制真空管道超高速磁悬浮列车，某研发团队想要探究其电磁刹车的效果，在遥控小车底面安装一粗细均匀的正方形单匝线圈abcd，边长为L，其平面与水平轨道平行，小车(包含线圈)总质量为m，其俯视图如图所示，小车到站需要减速时，在前方虚线PP′和QQ′之间设置一竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场宽度为H，且H>L。若小车关闭引擎，线圈cd边进入磁场前的速度为v0，线圈ab边离开磁场时的速度为v02，在行驶过程中小车所受轨道阻力忽略不计，不考虑车身其它金属部分的电磁感应现象。求：
(1)cd边刚进入磁场时，cd边两端电势差U的大小和流过cd边的电流方向；
(2)ab边刚进入磁场时，小车的速度v的大小；
(3)线圈在离开磁场的过程中，ab边产生的焦耳热。
18. 某离子加速偏转实验装置部分示意图如图所示，z轴正方向垂直于xOy平面向外。α粒子在加速器内经电压U加速后，在S(0,L,0)点沿x轴正方向进入Ⅰ区域，该区域沿x轴方向的宽度为L，区域内存在沿y轴正方向的匀强电场，电场强度大小E=2UL。α粒子经偏转后进入Ⅱ区域，该区域沿x轴方向的宽度为3L，内部某圆形区域存在沿z轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小B=1L Ume。α粒子经过Ⅱ区域的磁场后速度方向偏转90°，再进入Ⅲ区域，该区域存在沿x轴正方向的匀强磁场，磁感应强度大小为2B，α粒子离开Ⅲ区域时速度方向平行于xoz平面，且与z轴负方向成45°角。已知α粒子的电荷量为2e、质量为m，不计粒子重力。求：
(1)α粒子在Ⅰ区域内沿y轴方向的侧移量y1；
(2)Ⅱ区域内圆形磁场区域的最小面积Smin；
(3)Ⅲ区域沿x轴方向的可能宽度d。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】B
【解析】略
4.【答案】D
【解析】略
5.【答案】C
【解析】略
6.【答案】D
【解析】略
7.【答案】C
【解析】略
8.【答案】B
【解析】略
9.【答案】BC
【解析】略
10.【答案】BD
【解析】略
11.【答案】CD
【解析】略
12.【答案】ACD
【解析】略
13.【答案】(1)向右偏转；(2)逆时针；收缩
【解析】略
14.【答案】 (1)大于；(2)B；(3)100；90
【解析】略
15.【答案】(1)感应电动势的最大值 Em=nBSω
感应电动势的有效值 E=Em 2
解得E=12V
(2)在原线圈电路中， U1=E−I1r
理想变压器功率相等， U1I1=I22R
又 I2I1=n1n2=13
解得 I1 =3A
发电机的总功率P= EI1 =36W
【解析】略
16.【答案】(1)以气闸舱内的气体为研究对象，假定被抽出的气体压强与放出前相同。
抽气前后，根据玻意耳定律得 p0V1=p1V1+p0V2
其中 p0=1.0×105Pa ， V1=10m3 ， p1=2.0×103Pa
解得抽出的气体体积 V2=9.8m3
抽出的气体与原有气体的质量之比 m放m原=V2V1=4950
(2)以气闸舱和工作舱中的所有气体为研究对象，设工作舱内末态压强为p2。
排气前后，根据玻意耳定律得 p0(V1+V3)=p1V1+p2V3
其中 V3=50m3
解得工作舱内的末态压强 p2=1.2×105Pa
【解析】略
17.【答案】 解析：
(1)cd边进入磁场时，其产生的动生电动势为 E=BLv0
cd边两端的电势差U= 34E
解得U= 34BLv0
流过cd边的电流方向从d到c
(2)从cd边进入磁场到ab边进入磁场的过程中，由动量定理得
−I1LB⋅t1=mv−mv0
其中 I1=E1R=BL2t1×1R
从cd边离开磁场到ab边离开磁场的过程中，由动量定理得
−I2LB⋅t2=mv02−mv
其中 I2=E2R=BL2t2×1R
解得v= 34v0
(3)在离开磁场的过程中，线圈产生的焦耳热 Q=12mv2−12m(v02)2
ab边产生的焦耳热 Qab=14Q
解得Qab= 5mv02128
【解析】略
18.【答案】(1)在加速电场区域，根据动能定理有 2eU=12mv02−0
解得 v0=2 eUm
在Ⅰ区域x轴方向上 L=v0t1
y轴方向上 y1=12a1t12
根据牛顿第二定律有 2eE=ma1
解得 y1=12L
(2)设α粒子在Ⅰ区域内做类平抛运动的末速度方向与x轴正方向夹角为θ。
则 tanθ=a1t1v0 =1
解得θ=45°
出电场时的末速度v= v0cosθ= 2v0
由牛顿第二定律得 2evB=mv2r1
解得粒子圆弧运动的半径 r1= 2L
以该圆弧所对的弦为直径的圆形磁场区域面积最小，设圆形磁场区域的半径为R，
由粒子偏转90°角得 2R= 2r1
解得R=L
圆形磁场的最小面积 smin=πR2=πL2
(3)由粒子在磁场中的偏转可得粒子进入Ⅲ区域时速度方向与x轴正方向和y轴负方向的夹角均为45°，粒子沿x轴正方向和y轴负方向的分速度大小均为v0。
进入Ⅲ区域后，粒子在平行于yOz平面上做初速度v0的匀速圆周运动，有
T=2πm2e⋅2B=πm2eB
粒子离开Ⅲ区域时，速度与z轴负方向成45°角，故 t2=(n+34)T ，(n=0,1,2,3…)
Ⅲ区域内，沿x轴正方向做初速度v0的匀速直线运动， d=v0t2
解得 d=(n+34)πL ，(n=0,1,2,3…)
【解析】略
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