2022-2023学年广东省深圳市罗湖区翠园中学高二（下）期中物理试卷

这是一份2022-2023学年广东省深圳市罗湖区翠园中学高二（下）期中物理试卷，共26页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1．（4分）关于分子动理论，下列说法正确的是
A．图甲中，状态①的温度比状态②的温度低
B．图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等
C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子力做正功
D．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子势能不断减小
2．（4分）下列关于波粒二象性、物质波的说法中，正确的是
A．康普顿效应，散射光中出现了大于射线波长的成分，揭示了光具有波动性
B．不确定性关系指出，微观粒子的动量以及坐标都无法确定
C．动能相等的电子和质子，电子的物质波波长更大
D．光的干涉现象说明光是概率波，而德布罗意波不是概率波
3．（4分）下列关于光的特性的说法中，错误的是
A．太阳光不显示出偏振性，月光显示出偏振性
B．泊松亮斑属于光的衍射现象，能够说明光的波动性
C．利用激光平行度好的特性，可以精准定位远距离目标
D．光是纵波，它的传播不需要介质
4．（4分）如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中轴以角速度匀速转动，外电路电阻为。下列说法正确的是
A．当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
B．从图示位置转过这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为
C．当线圈由图示位置转过的过程中，电阻上所产生的热量为
D．从图示位置开始计时，电阻两端电压瞬时值表达式为
5．（4分）如图所示，电路中线圈的自感系数足够大，两个灯泡和的规格相同，与线圈串联后接到电源上，与可调电阻串联后接到电源上。先闭合开关，调节电阻，使两个灯泡的亮度相同，再调节可调电阻，使它们都正常发光，然后断开开关。下列说法正确的是
A．重新闭合开关，先亮，后亮
B．断开开关，先熄灭，后熄灭
C．断开开关，先熄灭，后熄灭
D．断开开关，流过电流方向向左
6．（4分）如图所示装置中，、杆垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，杆与轨道之间的摩擦力不计。原来、杆均静止，当杆做如下哪些运动时，杆将向左移动
A．向右减速运动B．向右匀速运动C．向左减速运动D．向左匀速运动
7．（4分）如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为，匀强磁场的磁感应强度为，回路的总电阻为，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则
A．回路中感应电流大小不变，为
B．回路中感应电流方向不变，为
C．电势
D．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
8．（6分）图1为研究某种金属光电效应的电路图，通过改变入射光的频率，得到图2中光电流与电压的两条关系图线与图3中为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，将图2中的、都沿方向从真空射入玻璃（法线视为垂直，形成两束折射光。下列说法正确的是
A．光线若增大光强，则图2中的位置向左移动
B．光线沿着方向前进，光线沿着方向前进
C．若有一光线波长小于光线，则光线不一定能使该金属发生光电效应
D．光线在玻璃中传播的时间
9．（6分）用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。若双缝之间的距离为，双缝到光屏的距离为，测出条亮条纹中两边缘亮条纹中心间距为，关于该实验，下列说法正确的是
A．取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心间距增大
C．若将双缝间的距离增大，光屏上相邻两条暗纹中心间距减小
D．该单色光的波长为
10．（6分）如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。两导轨间用大小可忽略的定值电阻连接，以两导轨交点为坐标原点，以两导轨的角平分线为轴，两导轨与轴夹角均为。导轨上的金属棒与轴垂直，在外力作用下从点开始以速度向右匀速运动，忽略导轨和金属棒的电阻。表示流过电阻的电流，表示电阻的热功率，表示金属棒受到的拉力大小，表示拉力做的功，则下列关于上述物理量与的关系图像可能正确的是
A．B．
C．D．
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11．（8分）实验所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中含有纯油酸，用注射器测得上述溶液为80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标系中正方形方格的边长为
①油酸膜的面积是 ；
②按以上实验数据估测油酸分子的直径为 （保留2位有效数字）；
③若该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积之后，不小心拿错了另一个注射器把溶液滴在水面上。拿错的注射器针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径 （选填“偏大”、“偏小”或“不变” 。
④利用单分子油膜法可以估测分子的大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，这种油的密度为，摩尔质量为，则阿伏伽德罗常数的表达式为 ；
12．（8分）某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、像，再插上大头针，使挡住和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
（1）将图中的光路图补充完整；
（2）根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率 ；
（3）根据前面的结论，在一侧 （填“能”或“不能” 看到大头针和的像；
（4）若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于” 。
三、计算题（本题共3小题，共38分.作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（14分）如图所示，发电机输出功率为，输出电压为，用户需要的电压为，已知升压变压器原副线圈匝数比，两理想变压器之间输电线的总电阻为，其它电线的电阻不计，试求：
（1）输电线上的电流大小；
（2）输电线中因发热而损失的功率△；
（3）降变压器原副线圈匝数比。
14．（10分）某光学仪器中平行固定着两个完全相同的横截面为正三角形的三棱镜如图，、、和、、分别位于同一条直线上，一足够大的光屏过且与垂直。三角形的边长为，、两点间的距离为，延长线上与相距的处，一激光源沿平面内与成方向发射一细光束，光束进入三棱镜后折射光线与底边平行。已知真空中的光速为，求：
（1）三棱镜材料对该激光的折射率；
（2）该激光从到光屏的传播时间。
15．（14分）如图所示，无限长金属导轨、固定在倾角为的光滑绝缘斜面上，轨道间距，底部接入一阻值为的定值电阻，上端开口．垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度．一质量为的金属棒与导轨接触良好，与导轨间动摩擦因数，连入导轨间的电阻，电路中其余电阻不计．现用一质量为的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与相连．开始时杆位于处，由静止释放，当下落高度时，开始匀速运动（运动中始终垂直导轨，并接触良好）．不计空气阻力，，，取．求：
（1）棒沿斜面向上运动的最大速度；
（2）棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻上产生的焦耳热；
（3）若将重物下降时的时刻记作，从此时刻起，磁感应强度发生变化，使金属杆中恰好不产生感应电流，则与应满足怎样的关系式？
2022-2023学年广东省深圳市罗湖区翠园中学高二（下）期中物理试卷
参考答案与试题解析
一、选择题（本题共10小题，共46分.在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，每小题4分.第8～10题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）
1．（4分）关于分子动理论，下列说法正确的是
A．图甲中，状态①的温度比状态②的温度低
B．图甲中，两条曲线如果完整，下方的面积不相等
C．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子力做正功
D．由图乙可知，当分子间的距离从逐渐减小为时，分子势能不断减小
【答案】
【解答】解：、根据温度是分子平均动能的标志，当温度升高时分子的平均动能增大，则分子的平均速率也将增大，题图甲中状态①的温度比状态②的温度高。两条曲线如果完整，两条曲线下的面积相等均为1，故错误；
、由题图乙可知，当分子间的距离时，分子间作用力表现为引力，分子间距离由变到的过程中，分子力做正功；分子间距离由减小到的过程中，分子间为斥力，所以在相互靠近过程中，分子力做负功，故错误；
、当分子间的距离从逐渐减小为时，分子力为引力，分子力做正功，所以分子势能不断减小，故正确。
故选：。
【点评】本题考查对分子的平均动能、分子间作用力和分子势能的理解，注意分子势能并不是随着分子间距的增大而增大的，关键在于分子间距与的关系。
2．（4分）下列关于波粒二象性、物质波的说法中，正确的是
A．康普顿效应，散射光中出现了大于射线波长的成分，揭示了光具有波动性
B．不确定性关系指出，微观粒子的动量以及坐标都无法确定
C．动能相等的电子和质子，电子的物质波波长更大
D．光的干涉现象说明光是概率波，而德布罗意波不是概率波
【答案】
【解答】解：康普顿效应揭示了光具有粒子性，证明光子既具有能量，又具有动量，故错误；
不确定性关系表明微观粒子的动量与位置坐标不可能同时确定，并不是粒子的动量不能确定，也不是粒子的坐标不能确定，故错误；
根据动量大小和动能的关系式，可知动能相等的电子和质子，电子的动量小，根据德布罗意波，可知电子的物质波波长大，故正确；
光的干涉现象表明光具有波粒二象性，少量粒子体现粒子性，大量粒子体现波动性，因此光是概率波，德布罗意波也是概率波，故错误。
故选：。
【点评】本题考查了光的波粒二象性，康普顿效应和不确定关系；要知道不确定性原理，理解粒子的位置与动量不可同时被确定。
3．（4分）下列关于光的特性的说法中，错误的是
A．太阳光不显示出偏振性，月光显示出偏振性
B．泊松亮斑属于光的衍射现象，能够说明光的波动性
C．利用激光平行度好的特性，可以精准定位远距离目标
D．光是纵波，它的传播不需要介质
【答案】
【解答】解：、太阳光属于自然光，不具有偏振性，而月光是月球反射的太阳光，具有偏振性，故正确；
、泊松亮斑是因为光的衍射形成，能够说明光的波动性，故正确；
、激光具有平行度好的特性，所以可以精准定位远距离目标，故正确；
、光具有偏振性，说明光是横波，它在传播中不需要介质，故错误。
本题选错误的，故选：。
【点评】本题考查光的偏振、衍射现象以及激光的性质，要注意明确光属于电磁波，知道衍射和干涉现象证明了光具有波动性。
4．（4分）如图所示，矩形线圈面积为，匝数为，线圈总电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中轴以角速度匀速转动，外电路电阻为。下列说法正确的是
A．当线圈由图示位置转过的过程中，通过电阻的电荷量为
B．从图示位置转过这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为
C．当线圈由图示位置转过的过程中，电阻上所产生的热量为
D．从图示位置开始计时，电阻两端电压瞬时值表达式为
【答案】
【解答】解：．求解电量时用平均值，则由平均值公式有：、、
则可得：
由题可知，由图示位置转过所用的时间为：
磁通量变化为：△
解得电荷量为：，故错误；
．图示位置磁通量为：
从图示位置转过时磁通量为：
则可知从图示位置转过这段时间穿过线圈磁通量的变化量大小为0，故错误；
．电动势的峰值为：
电动势的有效值为：
则电流的有效值为：
由图示位置转过所用的时间：
根据焦耳定律可求电阻产生的焦耳热为：，故正确；
．从图示位置开始计时，感应电动势的瞬时值为：
则可知从图示位置开始计时，电阻两端电压瞬时值表达式为：，故错误；
故选：。
【点评】解题关键是明白在求电功、电压表示数时用有效值，求电量时用平均值；交流发电机产生的交流电最大值表达式为；知道电量与电流之间的关系；明确瞬时值和最大值之间的关系。
5．（4分）如图所示，电路中线圈的自感系数足够大，两个灯泡和的规格相同，与线圈串联后接到电源上，与可调电阻串联后接到电源上。先闭合开关，调节电阻，使两个灯泡的亮度相同，再调节可调电阻，使它们都正常发光，然后断开开关。下列说法正确的是
A．重新闭合开关，先亮，后亮
B．断开开关，先熄灭，后熄灭
C．断开开关，先熄灭，后熄灭
D．断开开关，流过电流方向向左
【答案】
【解答】解：、重新闭合开关时，由于线圈的自感系数足够大，阻碍电流增大，所以先亮，后亮，故错误；
、断开开关时，、与、构成闭合回路，相当于电源，、电流相同，会逐渐变暗，且同时熄灭，电感产生的电阻阻碍电流减小，所以流过的电流向右，流过电流方向向左，故正确，错误。
故选：。
【点评】当通过线圈的电流变化时，线圈会产生自感电动势，阻碍电流的变化，自感现象是一种特殊的电磁感应现象，遵守楞次定律。
6．（4分）如图所示装置中，、杆垂直放置在导轨上，与导轨接触良好，杆与轨道之间的摩擦力不计。原来、杆均静止，当杆做如下哪些运动时，杆将向左移动
A．向右减速运动B．向右匀速运动C．向左减速运动D．向左匀速运动
【答案】
【解答】解：、当棒做匀速运动时，产生的电流恒定不变，线圈产生的磁场是恒定的，所以线圈不产生感应电流，杆保持不变，故错误；
、当棒向右做减速运动时，电流方向从，线圈的磁场方向竖直向上，则线圈的磁场方向竖直向下且逐渐减小，根据楞次定律可知，左边回路中的电流方向从，由左手定则可知，杆将向左运动，故正确；
、当棒向左做减速运动时，电流方向从，线圈的磁场方向竖直向下，则线圈的磁场方向竖直竖直向上且逐渐减小，根据楞次定律可知，左边回路中的电流方向从，由左手定则可知，杆将向右运动，故错误；
故选：。
【点评】本题主要考查了楞次定律的相关应用，熟练应用左手定则分析出电流的方向，结合楞次定律即可完成分析。
7．（4分）如图所示是圆盘发电机的示意图；铜盘安装在水平的铜轴上，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片、分别与转动轴和铜盘的边缘接触。若铜盘半径为，匀强磁场的磁感应强度为，回路的总电阻为，从左往右看，铜盘以角速度沿顺时针方向匀速转动。则
A．回路中感应电流大小不变，为
B．回路中感应电流方向不变，为
C．电势
D．由于穿过铜盘的磁通量不变，故回路中无感应电流
【答案】
【解答】解：．将圆盘看成由无数条幅向分布的导体棒组成的，圆盘在外力作用下这些导体棒切割磁感线，从而产生感应电动势，出现感应电流，故错误；
．根据右手定则可知，电流从点流出，流向点，因此电流方向为从向再到，也就是电流方向为，故错误；
．等效电源的内部电流从点流向点，在电源内部电流从低电势流向高电势，则有，故错误；
．根据法拉第电磁感应定律，则有，由此可知产生的感应电动势大小不变，感应电流大小不变，根据欧姆定律可知感应电流大小为：
，故正确。
故选：。
【点评】本题主要考查了电磁感应的相关应用，熟悉右手定则得出感应电流的方向，结合欧姆定律即可完成分析。
8．（6分）图1为研究某种金属光电效应的电路图，通过改变入射光的频率，得到图2中光电流与电压的两条关系图线与图3中为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，将图2中的、都沿方向从真空射入玻璃（法线视为垂直，形成两束折射光。下列说法正确的是
A．光线若增大光强，则图2中的位置向左移动
B．光线沿着方向前进，光线沿着方向前进
C．若有一光线波长小于光线，则光线不一定能使该金属发生光电效应
D．光线在玻璃中传播的时间
【答案】
【解答】解：根据光电效应方程可知，遏止电压与入射光频率有关，与入射光的强度无关，故错误；
由图2，光的遏止电压大于光的遏止电压
最大初动能
根据光电效应方程
可知光的频率大于光的频率，即
由折射率和频率的关系，可知光的折射率大于光的折射率，即
根据光的折射定律得
因此光的折射角小于光的折射角，所以在图3中，光线沿着方向前进，光线沿着方向前进，故正确；
由于光线波长小于光线，因此，根据光电效应产生的条件，光线能使该金属产生光电效应，则光线一定能使该金属发生光电效应，故错误；
光路图如图：
设任一光线的入射角为，折射角为，光在玻璃中传播的路程是，半圆柱的半径为
由几何知识得
根据折射定律
联立解得
根据折射率公式，光在玻璃中的速度为
因此则光在玻璃中传播时间为
由题图知，两束光的入射角相同，所以两束光分别在、段传播时所用的时间相等，即，故正确。
故选：。
【点评】本题主要考查了光电效应和光的折射现象，要能正确理解光电效应方程，知道最大初动能与遏止电压的关系，知道光电效应产生的条件；解决本题的关键是运用几何知识、光速公式和折射定律推导出时间表达式，要用运用数学知识分析几何光学的意识和能力。
9．（6分）用双缝干涉测光的波长的实验装置如图所示，其中光源为白炽灯泡，调整实验装置使光屏上能观察到清晰的干涉条纹。若双缝之间的距离为，双缝到光屏的距离为，测出条亮条纹中两边缘亮条纹中心间距为，关于该实验，下列说法正确的是
A．取下滤光片，光屏上将出现彩色的干涉条纹
B．若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心间距增大
C．若将双缝间的距离增大，光屏上相邻两条暗纹中心间距减小
D．该单色光的波长为
【答案】
【解答】解：滤光片的作用是获得单色光，取下滤光片后，入射光为白光，光屏上将出现彩色的干涉条纹，故正确；
根据双缝干涉条纹间距公式可知，条纹间距与单峰和双缝之间的距离无关，若单缝向右平移一小段距离，光屏上相邻两条亮纹中心间距不变，故错误；
根据双缝干涉条纹间距公式可知，增大双缝间的距离，条纹间距减小，故正确；
条亮条纹之间有个条纹间距，因此相邻亮条纹之间的距离
又因为条纹间距公式
联立解得
综上分析，故错误。
故选：。
【点评】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式；注意：条亮条纹之间有个条纹间距。
10．（6分）如图所示，两光滑导轨水平放置在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。两导轨间用大小可忽略的定值电阻连接，以两导轨交点为坐标原点，以两导轨的角平分线为轴，两导轨与轴夹角均为。导轨上的金属棒与轴垂直，在外力作用下从点开始以速度向右匀速运动，忽略导轨和金属棒的电阻。表示流过电阻的电流，表示电阻的热功率，表示金属棒受到的拉力大小，表示拉力做的功，则下列关于上述物理量与的关系图像可能正确的是
A．B．
C．D．
【答案】
【解答】解：设向右运动的位移为时，导体棒的有效切割长度为，根据几何关系可得：，所以金属棒切割的有效长度正比于。
、根据法拉第电磁感应定律，根据闭合电路欧姆定律，故正确；
、根据电功率的计算公式可得电阻的热功率：，故错误；
、金属棒做匀速运动，有，故正确；
、如果是恒力，，而，则与不成正比关系，故错误。
故选：。
【点评】对于电磁感应现象中的图象问题，经常是根据法拉第电磁感应定律和闭合电路的欧姆定律求解感应电流随时间变化关系，然后推导出纵坐标与横坐标的关系式，由此进行解答，这是电磁感应问题中常用的方法和思路。
二、实验题（本题共2小题，共16分）
11．（8分）实验所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中含有纯油酸，用注射器测得上述溶液为80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标系中正方形方格的边长为
①油酸膜的面积是 121 ；
②按以上实验数据估测油酸分子的直径为 （保留2位有效数字）；
③若该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积之后，不小心拿错了另一个注射器把溶液滴在水面上。拿错的注射器针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径 （选填“偏大”、“偏小”或“不变” 。
④利用单分子油膜法可以估测分子的大小和阿伏伽德罗常数。如果已知体积为的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为，这种油的密度为，摩尔质量为，则阿伏伽德罗常数的表达式为 ；
【答案】①121；②；③偏小；④。
【解答】解：①用尽量大的矩形将油膜边界内完整方格圈起来，将油膜边界内大于半格的作为一格，不足半格是舍弃，油酸分子所占方格如图所示：
完整方格数为（个
油膜面积
②油酸酒精溶液的浓度
一滴油酸酒精溶液的体积
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积
油酸分子的直径
③该同学拿错的注射器针管比原来的粗，油酸酒精溶液的体积变大，油膜的面积变大，但体积仍然按照原来的体积，根据油酸分子直径可知，测定的油酸分子的直径偏小；
④油酸分子的直径
每个油酸分子的体积
则阿伏加德罗常数
故答案为：①121；②；③偏小；④。
【点评】本题主要考查了油膜法测量分子直径大小的实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合公式即可完成分析，在计算过程中要注意单位的换算。
12．（8分）某实验小组的同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。他们先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、像，再插上大头针，使挡住和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
（1）将图中的光路图补充完整；
（2）根据图中所给数据，可得该玻璃的折射率 ；
（3）根据前面的结论，在一侧 （填“能”或“不能” 看到大头针和的像；
（4）若实验中放置三棱镜的位置发生了微小的平移，移至图中虚线处，而测量时仍将作为实验中棱镜所处位置，由此得出该玻璃折射率的测量值 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于” 。
【答案】（1）光路图如上图甲所示；（2）；（3）不能（4）小于。
【解答】解：（1）光路图如下图所示：
（2）由几何知识可知，入射角，折射角
由折射定律可知，折射率：
（3）根据公式，可得临界角等于，由大头针过来的光线在边的入射角为，大于临界角，会发生全反射，所以在一侧不能看到大头针的像。
（4）三棱镜位置移动后的真实光路图如下图中红色线所示，而测量时是按图中蓝色线测量的。
由图中几何关系可知，蓝色线与法线的夹角大于红色线与法线的夹角，即光线由玻璃射向空气时，测量的入射角大于真实值，测量的折射率：，的测量值偏大，则该玻璃折射率的测量值小于真实值。
故答案为：（1）光路图如上图甲所示；（2）；（3）不能小于。
【点评】此题是用插针法测定玻璃砖的实验，基本原理是折射定律，要掌握确定入射光线和出射光线的方法，画光路图时要注意标上箭头。
三、计算题（本题共3小题，共38分.作答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13．（14分）如图所示，发电机输出功率为，输出电压为，用户需要的电压为，已知升压变压器原副线圈匝数比，两理想变压器之间输电线的总电阻为，其它电线的电阻不计，试求：
（1）输电线上的电流大小；
（2）输电线中因发热而损失的功率△；
（3）降变压器原副线圈匝数比。
【答案】（1）输电线上的电流大小为；
（2）输电线中因发热而损失的功率△为；
（3）降压变压器原副线圈匝数比为。
【解答】解：（1）升压变压器原、副线圈中的电压比等于匝数比，故有
则升压变压器副线圈的电压为
输电线上的电流为
（2）输电线中因发热而损失的功率
△
（3）降压变压器的输入电压为
根据降压变压器原副线圈匝数与电压的关系，有
答：（1）输电线上的电流大小为；
（2）输电线中因发热而损失的功率△为；
（3）降压变压器原副线圈匝数比为。
【点评】本题主要考查远距离输电、变压器等知识，要掌握理想变压器原副线圈匝数比与电压比、电流比的关系，要掌握发电机电路、输送电路、输出电路之间的关联规律，明确原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率。
14．（10分）某光学仪器中平行固定着两个完全相同的横截面为正三角形的三棱镜如图，、、和、、分别位于同一条直线上，一足够大的光屏过且与垂直。三角形的边长为，、两点间的距离为，延长线上与相距的处，一激光源沿平面内与成方向发射一细光束，光束进入三棱镜后折射光线与底边平行。已知真空中的光速为，求：
（1）三棱镜材料对该激光的折射率；
（2）该激光从到光屏的传播时间。
【答案】（1）三棱镜材料对该激光的折射率；
（2）该激光从到光屏的传播时间为。
【解答】解：（1）由几何关系知，光束射到界面时入射角
折射角
根据折射定律
解得
（2）光束的光路图如图所示，由几何关系得、、、、
传播时间为
其中
整理得
答：（1）三棱镜材料对该激光的折射率；
（2）该激光从到光屏的传播时间为。
【点评】本题考查了光的折射，解决本题的关键是根据几何关系求出光程。
15．（14分）如图所示，无限长金属导轨、固定在倾角为的光滑绝缘斜面上，轨道间距，底部接入一阻值为的定值电阻，上端开口．垂直斜面向上的匀强磁场的磁感应强度．一质量为的金属棒与导轨接触良好，与导轨间动摩擦因数，连入导轨间的电阻，电路中其余电阻不计．现用一质量为的物体通过一不可伸长的轻质细绳绕过光滑的定滑轮与相连．开始时杆位于处，由静止释放，当下落高度时，开始匀速运动（运动中始终垂直导轨，并接触良好）．不计空气阻力，，，取．求：
（1）棒沿斜面向上运动的最大速度；
（2）棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻上产生的焦耳热；
（3）若将重物下降时的时刻记作，从此时刻起，磁感应强度发生变化，使金属杆中恰好不产生感应电流，则与应满足怎样的关系式？
【解答】解：（1）由题意知，由静止释放后，棒在绳拉力、重力、安培力和轨道支持力及摩擦力共同作用下做沿轨道向上做加速度逐渐减小的加速运动直至匀速运动，匀速运动达到最大速度，由平衡条件有：
①
②
③
又由摩擦力公式得④
所受的安培力⑤
回路中感应电流⑥
联解①②③④⑤⑥并代入数据解得：
最大速度⑦
（2）由能量守恒定律知，系统的总能量守恒，即系统减少的重力势能等于系统增加的动能、焦耳热及摩擦而转化的内能之和，有：
⑧
电阻产生的焦耳热⑨
根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律有：
联解⑧⑨并代入数据得：
（3）金属杆中恰好不产生感应电流时，不受安培力，杆和均做匀加速运动，设加速度大小为．
根据牛顿第二定律得
解得．
回路的磁通量不变，则有
解得
答：（1）棒沿斜面向上运动的最大速度是．
（2）棒从开始运动到匀速运动的这段时间内电阻上产生的焦耳热是．
（3）与应满足的关系式是．
【点评】本题有两个关键：一是推导安培力与速度的关系；二是推导感应电荷量的表达式，对于它们的结果要理解记牢，有助于分析和处理电磁感应的问题．
声明：试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/4/9 0:10:35；用户：初中数学；邮箱：szjmjy@xyh.cm；学号：29841565