資源簡介

廣東省梅州市2023-2024學年高二下學期7月期末考試物理試題
1．（2024高二下·梅州期末）在物理學理論建立的過程中，有許多偉大的科學家做出了貢獻，關于科學家和他們的貢獻，下列說法中正確的是（　　）
A．赫茲通過測量光電效應中幾個重要物理量，算出了普朗克常量h
B．法拉第提出了場的概念，庫侖用電場線和磁感線形象地描述電場和磁場
C．牛頓發現了萬有引力定律，并第一次測定了萬有引力常量
D．蓋—呂薩克首先通過實驗發現一定質量的理想氣體，在壓強不變時，體積和熱力學溫度成正比
2．（2024高二下·梅州期末）三星堆遺址入選世界重大田野考古發現，三星堆遺址距今已有3000至5000年歷史，昭示長江流域與黃河流域一樣同屬中華文明的母體，利用衰變測定年代技術進行考古研究，可以確定文物的大致年代，衰變方程為，的半衰期是5730年，下列說法中正確的是（　　）
A．若、、X的質量分別是、、，則一個發生衰變釋放的能量為
B．文物所埋藏的環境會影響的半衰期，進而對推算年代造成影響
C．方程中的X是中子，來源于原子核
D．方程中的X是電子，來源于核外電子
3．（2024高二下·梅州期末）如圖甲所示，2023年6月14日，我國自主研發的首臺兆瓦級漂浮式波浪能發電裝置“南鯤號”在廣東珠海投入試運行，南鯤號發電原理可作如下簡化：海浪帶動浪板上下擺動，驅動發電機轉子轉動，其中浪板和轉子的鏈接裝置使轉子只能單方向轉動，如圖乙所示，若轉子帶動線圈沿逆時針方向轉動，并向外輸出電流，下列說法正確的是（　　）
A．圖乙中線圈所處位置是中性面
B．在圖乙所示位置時，穿過線圈的磁通量變化率最大
C．在圖乙所示位置時，線圈b端電勢高于a端電勢
D．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導線受到的安培力方向向上
4．（2024高二下·梅州期末）光伏發電是提供清潔能源的方式之一，光伏發電的原理是光電效應，某同學利用如圖甲所示的電路研究某種金屬的遏止電壓與入射光的頻率的關系，描繪出如圖乙所示的圖像，根據光電效應規律，結合圖像分析，下列說法正確的是（　　）
A．滑片P向右移動，電流表示數會變大
B．僅增大入射光的強度，則光電子的最大初動能增大
C．由圖像可知，該光電管的截止頻率為
D．開關S斷開時，若入射光的頻率為，則電壓表的示數為
5．（2024高二下·梅州期末）如圖為教材中的四幅圖，下列相關敘述正確的是（　　）
A．根據甲圖所示的三種射線在磁場中的軌跡，可以判斷出“1”為β射線
B．乙圖是氧氣分子的速率分布圖像，圖中溫度小于溫度
C．丙圖是每隔30s記錄了小炭粒在水中的位置，小炭粒做無規則運動的原因是組成小炭粒的固體分子始終在做無規則運動
D．丁圖是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，線圈產生大量熱量，從而冶煉金屬
6．（2024高二下·梅州期末）電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上。當兩線圈中均無電流通過時，天平示數恰好為零。下列說法正確的是（　　）
A．當天平示數為負時，兩線圈中電流方向相同
B．當天平示數為正時，兩線圈中電流方向相同
C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ對線圈Ⅰ的作用力
D．線圈Ⅱ的匝數越少，天平越靈敏
7．（2024高二下·梅州期末）某人設計了如圖所示的LC振蕩電路來測量微小物體所受的重力，電容器的上極板是一片彈性金屬薄膜，微小物體放置在金屬膜中央會使其下凹，測量時先把開關撥到a，電路穩定后再把開關撥到b。通過電流傳感器測出電流的頻率就能測量出微小物體所受的重力。已知該電路振蕩電流的頻率滿足以下關系式，則下列說法正確的是（　　）
A．物體質量越大，開關撥向a時，電容器存儲的電量越小
B．開關由a撥向b瞬間，流經電流傳感器的電流最大
C．開關由a撥向b后，該LC電路發生阻尼振蕩，但周期不變
D．測量時，傳感器檢測到的電流頻率越大，表示物體質量越大
8．（2024高二下·梅州期末）現代養殖魚塘上方都安裝了十幾套黑光誘捕燈，如圖甲所示，它通過發出的紫色光引誘害蟲飛近高壓電網來“擊斃”害蟲，然后直接進行喂魚，如圖乙所示為高壓電網工作電路，該變壓器原副線圈匝數比為1：10，當原線圈接入交流電壓V時，高壓電網的電壓最大值既可擊斃害蟲，又不擊穿空氣而造成短路，則下列說法正確的是（　　）
A．副線圈輸出的交流電頻率為500Hz
B．原線圈電壓的有效值為220V
C．該交流電每秒內電流方向改變50次
D．副線圈輸出的電壓最大值為V
9．（2024高二下·梅州期末）2020年爆發了新冠肺炎疫情，新冠病毒傳播能力非常強，在醫院中需要用到呼吸機和血流計檢測患者身體情況。血流計原理可以簡化為如圖所示模型，血液內含有少量正、負離子，從直徑為d的血管右側流入，左側流出。流量值Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場，M、N兩點之間可以用電極測出電壓U。下列說法正確的是（　　）
A．負離子所受洛倫茲力方向由M指向N
B．血液中正離子多時，M點的電勢高于N點的電勢
C．血液中負離子多時，M點的電勢低于N點的電勢
D．血液流量
10．（2024高二下·梅州期末）一定質量的理想氣體，狀態從的變化過程可用如圖所示的圖線描述，其中為等溫線，氣體在狀態A時的溫度為TA=300K，下列說法正確的是（　　）
A．氣體在狀態C時的溫度
B．從A到C過程外界對氣體做了-600J的功
C．氣體從狀態D變化到狀態A，單位體積內的氣體分子數減小，氣體分子的平均動能不變
D．若氣體從D到A過程中外界對氣體做功為250J，則氣體從（一次循環）過程中氣體吸收的熱量為250J
11．（2024高二下·梅州期末）劉同學在進行“用油膜法估測分子的大小”的實驗。
（1）該同學先取1.0mL的油酸注入2000mL的容量瓶內，然后向瓶中加入酒精，直到液面達到2000mL的刻度為止，搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液，然后用滴管吸取制得的溶液，逐滴滴入量筒，滴了40滴時，量筒內溶液的體積恰好達到1.0mL，則一滴溶液中含有純油酸的體積為　 　m3。
（2）接著該同學在邊長約為50cm的淺水盤內注入約2cm深的水，將細石膏粉均勻撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴油酸酒精溶液，待水面上的油酸膜盡可能鋪開且穩定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油酸膜的形狀。
（3）將畫有油酸膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上，算出完整的方格有126個，大于半格的有21個，小于半格的有19個，則計算油酸分子直徑時，油膜的面積為　 　m2，油酸分子的直徑約為　 　m。（結果均保留兩位有效數字）
（4）該同學分析實驗結果時，發現所測的分子直徑數據偏大，關于出現這種結果的原因，下列說法可能正確的是　 　
A． 油酸未完全散開
B．油酸溶液的濃度低于實際值
C．計算油膜面積時，將所有不足一格的方格計為一格
D．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液時，滴數計少了
12．（2024高二下·梅州期末）酒駕嚴重危害交通安全，“喝酒不開車”已經成為準則，酒精檢測儀核心部件為酒精氣體傳感器，其電阻R與酒精氣體濃度c的關系如圖甲所示，某同學想利用該酒精氣體傳感器及實驗室如下器材設計一款酒精檢測儀。
A.干電池組（電動勢V，內阻Ω）
B.電阻箱（最大阻值9999.9Ω）
C.電壓表V（滿偏電壓0.6V，內阻未知）
D.電阻箱（最大阻值9999.9Ω）
E.多用電表
F.開關及導線若干
（1）該同學用選擇開關指向歐姆擋“×100”擋位且已經歐姆調零的多用電表測量電壓表V的內阻大小時，發現指針的偏轉角度太大，這時他應將選擇開關換成歐姆擋的　 　（選填“×1k”或“×10”）擋位，然后進行歐姆調零，再次測量電壓表V的內阻值，其表盤及指針所指位置如圖乙所示，則測量的電壓表V的內阻為　 　Ω（結果保留兩位有效數字），該同學進一步用其他方法測得其準確值與多用電表測得的電壓表內阻值相等；
（2）該同學設計的測量電路如圖丙所示，他首先將電壓表V與電阻箱串聯改裝成量程為3V的電壓表；
（3）該同學想將酒精氣體濃度為零的位置標注在電壓表上0.4V處，則應將電阻箱的阻值調為　 　Ω；
（4）完成步驟（3）后，某次在實驗室中測試酒精濃度時，電壓表指針如圖丁所示，已知酒精氣體濃度在0.2~0.8mg/mL之間屬于飲酒駕駛；酒精氣體濃度達到或超過0.8mg/mL屬于醉酒駕駛，則該次測試的酒精氣體濃度在　 　（選填“飲酒駕駛”或“醉酒駕駛”）范圍內。
13．（2024高二下·梅州期末）某興趣小組參考煙霧報警器的原理，設計了一個簡易溫度報警裝置，原理圖如圖所示，一導熱性能良好的汽缸豎直放置于平臺上，質量為4kg活塞下方封閉一定質量的理想氣體，固定在天花板上的壓力傳感器與活塞通過剛性豎直輕桿連接，當傳感器受到豎直向上的壓力大于20N時，就會啟動報警裝置，已知當外界溫度為243K時，壓力傳感器的示數為0，不計氣體體積變化以及一切摩擦，已知大氣壓強Pa，汽缸的橫截面積為2cm2，g=10m/s2，求：
（1）當外界溫度為243K時，封閉氣體的壓強大小；
（2）觸發報警裝置的環境溫度值。
14．（2024高二下·梅州期末）在芯片制造過程中，離子注入是其中一道重要的工序，為了準確地注入離子，需要對離子的運動軌跡進行調控，如圖所示便是一種調控粒子軌跡的模型。在xOy平面（紙面）內，在x>0空間存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，第三象限空間存在方向沿x軸正方向的勻強電場。一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計重力），以大小為、方向與x軸垂直的速度沿紙面從坐標為（-L，0）的點進入電場中，然后從坐標為（0，-2L）的點進入磁場區域，再次垂直經過x軸之后，最后從y軸正半軸上的點（圖中未畫出）射出磁場，求：
（1）電場強度的大小E；
（2）粒子到達點時的速度v；
（3）磁場的磁感應強度大小B。
15．（2024高二下·梅州期末）如圖所示，導體框架的平行導軌間距d＝1m，框架平面與水平面夾角α＝30°，框架處于勻強磁場中且足夠長。勻強磁場方向垂直框架平面向上，磁感應強度的大小B＝0.2T，導體棒ab的質量m＝0.2kg，R＝0.1Ω，導體棒水平跨在導軌上，與導軌接觸良好，從靜止開始無摩擦滑動，其它電阻不計。（g取10m/s2）求：
（1）導體棒ab下滑的最大速度的大小
（2）導體棒以最大速度下滑時，ab棒上的電熱功率。
（3）若導體棒從靜止開始至最大速度過程中通過導體回路的電量為1.6C，回路產生的焦耳熱是多少？
答案解析部分
1．【答案】D
【知識點】磁現象和磁場、磁感線；引力常量及其測定；氣體的等壓變化及蓋-呂薩克定律；能量子與量子化現象
【解析】【解答】本題考查物理學史，是常識性問題，對于物理學上重大發現、發明、著名理論要加強記憶，這也是考試內容之一。
A．密立根通過測量光電效應中幾個重要物理量，算出了普朗克常量h，故A錯誤；
B．法拉第提出了場的概念，法拉第同時提出用電場線和磁感線形象地描述電場和磁場，故B錯誤；
C．牛頓發現了萬有引力定律，卡文迪什第一次測定了萬有引力常量，故C錯誤；
D．蓋—呂薩克首先通過實驗發現一定質量的理想氣體，在壓強不變時，體積和熱力學溫度成正比，這就是蓋—呂薩克定律，故D正確。
故選D。
【分析】根據物理學史和常識解答，記住著名物理學家的主要貢獻即可。
2．【答案】A
【知識點】原子核的衰變、半衰期；質量虧損與質能方程；α、β、γ射線及特點
【解析】【解答】A．若、、X的質量分別是、、，根據質能方程可知，一個發生衰變釋放的能量為
選項A正確；
B．外部環境不會影響的半衰期，選項B錯誤；
CD．方程中的X質量數為0，電荷數為-1，是電子，來源于原子核，選項CD錯誤。
故選A。
【分析】A、根據質能方程可知一個發生衰變釋放的能量：；
B、半衰期不受環境影響；
CD、根據質量數、電荷數守恒可知X是電子，是原子核內中子衰變產生。
3．【答案】B
【知識點】交變電流的產生及規律
【解析】【解答】AB．在圖乙所示位置時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為0，但穿過線圈的磁通量變化率最大，產生的感應電動勢最大，故A錯誤，B正確；
C．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導線向上切割磁感線，線圈靠近N極的導線向下切割磁感線，根據右手定則可知，線圈中的電流方向由b流向a，由于線圈相當于電源內部，則線圈b端電勢低于a端電勢，故C錯誤；
D．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導線電流方向向里，磁場方向向右，根據左手定則可知，安培力方向向下，故D錯誤。
故選B。
【分析】AB、圖乙所示位置時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為0，但穿過線圈的磁通量變化率最大；
C、根據右手定則可知，線圈中的電流方向由b流向a，在電源內部，則線圈b端電勢低于a端電勢；
D、根據左手定則可知，安培力方向向下；
4．【答案】C
【知識點】光電效應
【解析】【解答】A．滑動變阻器的滑片P向右移動過程中，兩極間反向電壓逐漸增大，反向電壓越大，流過電流表的電流就越小，故A錯誤；
B．根據光電效應方程
可知，光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，因此增大入射光的強度，光電子的最大初動能不變，故B錯誤；
C．根據
解得
當遏止電壓為零時
故C正確；
D．開關S斷開時，光電管是電源，發生光電效應后，其電流強度與光照強度有關，無法判斷電壓表的示數大小，故D錯誤。
故選C。
【分析】A、根據電路圖可知光電管所加電壓為反向電壓，滑片P向右移動，反向電壓增大，電流表讀數減小；
B、根據光電效應方程可知，最大出動與光照強度無關；
C、根據光電效應方程和遏止電壓與初動能關系：可得，，由此分析判斷；
D、開關S斷開時，光電管是電源，發生光電效應后，其電流強度與光照強度有關，無法判斷電壓表的示數大小。
5．【答案】B
【知識點】渦流、電磁阻尼、電磁驅動；布朗運動；氣體熱現象的微觀意義；α、β、γ射線及特點
【解析】【解答】A．根據甲圖所示的三種射線在磁場中的軌跡，根據左手定則可知“1”帶正電，所以“1”為射線，故A錯誤；
B．由乙圖可知，氧氣分子在溫度下速率大的分子所占百分比較多，則圖中溫度小于溫度，故B正確；
C．丙圖是每隔30s記錄了小炭粒在水中的位置，小炭粒做無規則運動的原因是小炭粒受到了不停地做無規則運動的水分子的不平衡的撞擊，故C錯誤；
D．丁圖是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時產生交變磁場，從而在金屬內部產生很大的渦流，產生大量的熱量使金屬熔化，故D錯誤。
故選B。
【分析】A、根據左手定則判斷可知“1”為射線；
B、由乙圖可知，氧氣分子在溫度下速率大的分子所占百分比較多，則溫度小于溫度；
C、小炭粒做無規則運動的原因是小炭粒受到了不停地做無規則運動的水分子的不平衡的撞擊；
D、丁圖是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時產生交變磁場，在金屬內部產生很大的渦流，產生的熱量使金屬熔化。
6．【答案】A
【知識點】左手定則—磁場對通電導線的作用；安培力的計算
【解析】【解答】AB．當兩線圈中電流方向相同時，表現為相互吸引，電流方向相反時，表現為相互排斥，故當天平示數為正時，兩線圈相互排斥，電流方向相反，當天平示數為負時，兩線圈相互吸引，電流方向相同，故A正確，B錯誤；
C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與線圈Ⅱ對線圈Ⅰ的作用力是一對相互作用力，等大反向，故C錯誤；
D．由于線圈Ⅱ放在天平托盤上，線圈Ⅱ的匝數越多，相同情況下受的力越大，天平越靈敏，故D錯誤。
故選A。
【分析】AB、兩線圈中電流方向相同時，相互吸引，電流方向相反時，相互排斥，以此分析判斷；
C、兩線圈之間的作用力是相互作用力；
D、匝數越多受力越大，天平越靈敏。
7．【答案】C
【知識點】電容器及其應用；電磁振蕩
【解析】【解答】A．物體質量越大，金屬膜被壓彎的程度越大，平行板間的距離減小，由
知，電容器的電容增大，由
開關撥向a時，電勢差不變，物體質量越大，電容器存儲的電量越大，A錯誤；
B．開關由a撥向b瞬間，產生振蕩電流，流經電流傳感器的電流為零，B錯誤；
C．振蕩電流的周期為
開關由a撥向b后，電容不變，振蕩電流周期不變，C正確；
D．測量時，傳感器檢測到的電流頻率越大，由
知電容越小，由
得平行板間的距離增大，表示物體質量越小，D錯誤。
故選C。
【分析】A、根據電容決定式和定義式分析判斷；
BC、開關由a撥向電容器放電，產生振蕩電流由零逐漸增大；回路產生振蕩電流的周期為；
D、根據振蕩電流頻率結合分析判斷。
8．【答案】B,D
【知識點】變壓器原理；交變電流的峰值、有效值、平均值與瞬時值
【解析】【解答】AC．原線圈接入交變電流的頻率為
正弦式交變電流每個周期方向改變兩次，所以，該交流電每秒內電流方向改變100次；變壓器不能改變交變電流的頻率，所以副線圈輸出的交流電頻率仍為50Hz，故AC錯誤；
B．原線圈電壓的有效值為
故B正確；
D．根據變壓器原副線圈電壓與匝數關系可知
解得
故D正確。
故選BD。
【分析】AC、根據求解判斷；
B、根據正弦交流電的有效值求解；
D、根據變壓器原副線圈電壓與匝數關系求解。
9．【答案】C,D
【知識點】電磁流量計
【解析】【解答】ABC．根據左手定則可知，正離子受到豎直向下的洛倫茲力，負離子受到豎直向上的洛倫茲力，則正離子聚集在N點一側，負電荷聚集在M點一側，則M點的電勢低于N點的電勢，故AB錯誤，C正確；
D．正負離子達到穩定狀態時，有
可得流速
則流量為
故D正確。
故選CD。
【分析】ABC、根據左手定則，正離子受到豎直向下的洛倫茲力，負離子受到豎直向上的洛倫茲力，正離子聚集在N點一側，負電荷聚集在M點一側，則M點的電勢低于N點的電勢；
D、根據穩定后粒子所受電場力等于洛倫茲力求解流速，進而求解流量。
10．【答案】A,B,D
【知識點】熱力學第一定律及其應用
【解析】【解答】A．根據理想氣體狀態方程得
解得
A正確；
B．從A到C過程氣體體積增大，外界對氣體做負功
C．氣體從狀態D變化到狀態A，氣體體積減小，單位體積內的氣體分子數增大；氣體從狀態D變化到狀態A，氣體的溫度不變，氣體分子的平均動能不變，C錯誤；
D．氣體從C到D過程中外界對氣體做功為
一次循環氣體吸收的熱量為
D正確。
故選ABD。
【分析】A、由A-C根據理想氣體狀態方程求解；
B、由A-C氣體體積膨脹對外做功求解；
C、由D-A等溫壓縮，單位體積分子數增加，氣體分子平均動能不變；
D、由C-D等壓壓縮，外界壓縮氣體做功求解，根據熱力學第一定律求解一次循環吸收的熱量。
11．【答案】；；；AD
【知識點】用油膜法估測油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）由題意，可得一滴溶液中含有純油酸的體積為
（3）完整的方格有126個，大于半格的有21個，應將大于半格的計為一格，小于半格的舍去，可知計算油酸分子直徑時油膜的面積為
油酸分子的直徑約為
（4）A．油酸未完全散開，則計算油酸分子直徑時油膜的面積偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏大，故A正確；
B．油酸溶液的濃度低于實際值，則油酸的體積V偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏小，故B錯誤；
C．計算油膜面積時，將所有不足一格的方格計為一格，面積S偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏小，故C錯誤；
D．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液時，滴數少計了，可知油酸的體積V偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏大，故D正確。
故選AD。
綜上：第1空：；第2空：；第3空：；第4空：AD
【分析】（1）根據 1.0mL 油酸酒精溶液的滴數求解一滴的體積，再乘以油酸酒精溶液濃度比求解其中純油酸體積V；
（3）根據油膜面積數格子數乘以一個格子面積為油膜面積S，結合求解分子直徑；
（4）A、油酸未完全散開，油膜的面積偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏大；
B、油酸溶液的濃度低于實際值，油酸的體積V偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏小；
C、計算油膜面積時，將所有不足一格的方格計為一格，面積S偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏小；
D、在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液時，滴數少計了，可知油酸的體積V偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏大。
12．【答案】×10；80；32.0；醉酒駕駛
【知識點】電壓表、電流表歐姆表等電表的讀數；表頭的改裝；生活中常見的傳感器
【解析】【解答】（1）電阻擋從左到右讀數逐漸減小，測量時發現指針向右偏轉角度太大，說明電阻太小，選擇的擋位太大，所以換成擋位，表盤上的讀數為8.0，倍數為，所以測量的電壓表內阻為；
（3）電壓表V與電阻箱串聯改裝成量程為的電壓表，則有
由電表改裝可知改裝后的電壓表內阻為
由圖甲可知，當酒精氣體濃度為零時，該酒精氣體傳感器電阻
并聯電阻為
電壓表讀數為，則并聯電壓為
由串聯分壓原理可知
解得
（4）電壓表指針如圖丁所示，并聯電壓為，由串聯分壓原理可知
而
聯立代入數據解得此時酒精氣體傳感器的電阻為
由圖甲可知酒精氣體濃度大于，在醉駕范圍內。
綜上：第1空：×10；第2空：80；第3空：32.0；第4空：醉酒駕駛
【分析】（1）歐姆檔指針偏角過大，電阻太小，量程應換小量程；根據歐姆表讀數法正確讀數；
（3）由電壓表V與電阻箱串聯改裝成量程為的電壓表，根據串分壓求解的阻值和改裝后電壓表內阻；由圖甲可知，根據酒精氣體濃度為零時酒精氣體傳感器電阻，結合電壓表讀數與串并聯電路特點求解；
（4）根據丁圖電壓值結合串并聯電路特點求解酒精氣體傳感器的電阻，由甲圖分析判斷。
13．【答案】（1）對活塞受力分析有
解得封閉氣體的壓強大小
（2）當達到報警溫度時，由受力分析
由查理定律
解得
【知識點】氣體的等容變化及查理定律
【解析】【分析】（1）對活塞受力，根據平衡方程求解氣體壓強；
（2）當達到報警溫度時，由受力分析列平衡方程求解氣體壓強，根據查理定律求解溫度值。
14．【答案】（1）粒子在電場中做類平拋運動時，如圖
x軸方向有
y軸方向有
聯立解得
，
（2）進入第二象限的磁場時
則速度大小為
速度方向與y軸負向成
即
（3）由幾何關系可知粒子在磁場中的軌道半徑
根據洛倫茲力提供向心力，有
解得
【知識點】帶電粒子在電場與磁場混合場中的運動
【解析】【分析】（1）根據粒子在電場中的類平拋運動，在x軸方向由牛頓第二定律求解加速度，由勻加速直線運動位移公式和y軸方向勻速直線運動，聯立求解類平拋運動時間和電場強度；
（2）根據時間求解x軸方向末速度，由運動合成法求解進入磁場的速度和方向；
（3）根據洛倫茲力提供向心力確定粒子軌跡，由幾何關系求解粒子在磁場中的軌道半徑，結合求解磁感應強度。
15．【答案】（1）導體棒切割磁感線產生的感應電動勢
E＝Bdv
感應電流
導體棒受到的安培力
導體棒勻速運動時速度最大，由平衡條件得
代入數據解得最大速度大小
v＝2.5m/s
（2）導體棒以最大速度下滑時感應電動勢為
E＝Bdv＝0.5V
ab棒上的熱功率
（3）由法拉第電磁感應定律得
平均感應電流
通過回路的電荷量
解得導體棒下滑的距離
x＝0.8m
從導體棒開始下滑到最大速度過程，由能量守恒定律得
代入數據解得回路產生的焦耳熱
Q＝0.175J
【知識點】電磁感應中的能量類問題
【解析】【分析】（1）根據導體棒切割磁感線產生的感應電動勢、閉合電路歐姆定律和安培力公式求解安培力；對導體棒沿斜面方向列平衡方程求解最大速度；
（2）根據導體棒最大速度下滑時感應電動勢，結合功率公式求解；
（3）由法拉第電磁感應定律和電荷量公式求解下滑距離；根據能量守恒定律求解回路產生的焦耳熱。
1 / 1廣東省梅州市2023-2024學年高二下學期7月期末考試物理試題
1．（2024高二下·梅州期末）在物理學理論建立的過程中，有許多偉大的科學家做出了貢獻，關于科學家和他們的貢獻，下列說法中正確的是（　　）
A．赫茲通過測量光電效應中幾個重要物理量，算出了普朗克常量h
B．法拉第提出了場的概念，庫侖用電場線和磁感線形象地描述電場和磁場
C．牛頓發現了萬有引力定律，并第一次測定了萬有引力常量
D．蓋—呂薩克首先通過實驗發現一定質量的理想氣體，在壓強不變時，體積和熱力學溫度成正比
【答案】D
【知識點】磁現象和磁場、磁感線；引力常量及其測定；氣體的等壓變化及蓋-呂薩克定律；能量子與量子化現象
【解析】【解答】本題考查物理學史，是常識性問題，對于物理學上重大發現、發明、著名理論要加強記憶，這也是考試內容之一。
A．密立根通過測量光電效應中幾個重要物理量，算出了普朗克常量h，故A錯誤；
B．法拉第提出了場的概念，法拉第同時提出用電場線和磁感線形象地描述電場和磁場，故B錯誤；
C．牛頓發現了萬有引力定律，卡文迪什第一次測定了萬有引力常量，故C錯誤；
D．蓋—呂薩克首先通過實驗發現一定質量的理想氣體，在壓強不變時，體積和熱力學溫度成正比，這就是蓋—呂薩克定律，故D正確。
故選D。
【分析】根據物理學史和常識解答，記住著名物理學家的主要貢獻即可。
2．（2024高二下·梅州期末）三星堆遺址入選世界重大田野考古發現，三星堆遺址距今已有3000至5000年歷史，昭示長江流域與黃河流域一樣同屬中華文明的母體，利用衰變測定年代技術進行考古研究，可以確定文物的大致年代，衰變方程為，的半衰期是5730年，下列說法中正確的是（　　）
A．若、、X的質量分別是、、，則一個發生衰變釋放的能量為
B．文物所埋藏的環境會影響的半衰期，進而對推算年代造成影響
C．方程中的X是中子，來源于原子核
D．方程中的X是電子，來源于核外電子
【答案】A
【知識點】原子核的衰變、半衰期；質量虧損與質能方程；α、β、γ射線及特點
【解析】【解答】A．若、、X的質量分別是、、，根據質能方程可知，一個發生衰變釋放的能量為
選項A正確；
B．外部環境不會影響的半衰期，選項B錯誤；
CD．方程中的X質量數為0，電荷數為-1，是電子，來源于原子核，選項CD錯誤。
故選A。
【分析】A、根據質能方程可知一個發生衰變釋放的能量：；
B、半衰期不受環境影響；
CD、根據質量數、電荷數守恒可知X是電子，是原子核內中子衰變產生。
3．（2024高二下·梅州期末）如圖甲所示，2023年6月14日，我國自主研發的首臺兆瓦級漂浮式波浪能發電裝置“南鯤號”在廣東珠海投入試運行，南鯤號發電原理可作如下簡化：海浪帶動浪板上下擺動，驅動發電機轉子轉動，其中浪板和轉子的鏈接裝置使轉子只能單方向轉動，如圖乙所示，若轉子帶動線圈沿逆時針方向轉動，并向外輸出電流，下列說法正確的是（　　）
A．圖乙中線圈所處位置是中性面
B．在圖乙所示位置時，穿過線圈的磁通量變化率最大
C．在圖乙所示位置時，線圈b端電勢高于a端電勢
D．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導線受到的安培力方向向上
【答案】B
【知識點】交變電流的產生及規律
【解析】【解答】AB．在圖乙所示位置時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為0，但穿過線圈的磁通量變化率最大，產生的感應電動勢最大，故A錯誤，B正確；
C．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導線向上切割磁感線，線圈靠近N極的導線向下切割磁感線，根據右手定則可知，線圈中的電流方向由b流向a，由于線圈相當于電源內部，則線圈b端電勢低于a端電勢，故C錯誤；
D．在圖乙所示位置時，線圈靠近S極的導線電流方向向里，磁場方向向右，根據左手定則可知，安培力方向向下，故D錯誤。
故選B。
【分析】AB、圖乙所示位置時，線圈平面與磁場方向平行，穿過線圈的磁通量為0，但穿過線圈的磁通量變化率最大；
C、根據右手定則可知，線圈中的電流方向由b流向a，在電源內部，則線圈b端電勢低于a端電勢；
D、根據左手定則可知，安培力方向向下；
4．（2024高二下·梅州期末）光伏發電是提供清潔能源的方式之一，光伏發電的原理是光電效應，某同學利用如圖甲所示的電路研究某種金屬的遏止電壓與入射光的頻率的關系，描繪出如圖乙所示的圖像，根據光電效應規律，結合圖像分析，下列說法正確的是（　　）
A．滑片P向右移動，電流表示數會變大
B．僅增大入射光的強度，則光電子的最大初動能增大
C．由圖像可知，該光電管的截止頻率為
D．開關S斷開時，若入射光的頻率為，則電壓表的示數為
【答案】C
【知識點】光電效應
【解析】【解答】A．滑動變阻器的滑片P向右移動過程中，兩極間反向電壓逐漸增大，反向電壓越大，流過電流表的電流就越小，故A錯誤；
B．根據光電效應方程
可知，光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，因此增大入射光的強度，光電子的最大初動能不變，故B錯誤；
C．根據
解得
當遏止電壓為零時
故C正確；
D．開關S斷開時，光電管是電源，發生光電效應后，其電流強度與光照強度有關，無法判斷電壓表的示數大小，故D錯誤。
故選C。
【分析】A、根據電路圖可知光電管所加電壓為反向電壓，滑片P向右移動，反向電壓增大，電流表讀數減小；
B、根據光電效應方程可知，最大出動與光照強度無關；
C、根據光電效應方程和遏止電壓與初動能關系：可得，，由此分析判斷；
D、開關S斷開時，光電管是電源，發生光電效應后，其電流強度與光照強度有關，無法判斷電壓表的示數大小。
5．（2024高二下·梅州期末）如圖為教材中的四幅圖，下列相關敘述正確的是（　　）
A．根據甲圖所示的三種射線在磁場中的軌跡，可以判斷出“1”為β射線
B．乙圖是氧氣分子的速率分布圖像，圖中溫度小于溫度
C．丙圖是每隔30s記錄了小炭粒在水中的位置，小炭粒做無規則運動的原因是組成小炭粒的固體分子始終在做無規則運動
D．丁圖是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，線圈產生大量熱量，從而冶煉金屬
【答案】B
【知識點】渦流、電磁阻尼、電磁驅動；布朗運動；氣體熱現象的微觀意義；α、β、γ射線及特點
【解析】【解答】A．根據甲圖所示的三種射線在磁場中的軌跡，根據左手定則可知“1”帶正電，所以“1”為射線，故A錯誤；
B．由乙圖可知，氧氣分子在溫度下速率大的分子所占百分比較多，則圖中溫度小于溫度，故B正確；
C．丙圖是每隔30s記錄了小炭粒在水中的位置，小炭粒做無規則運動的原因是小炭粒受到了不停地做無規則運動的水分子的不平衡的撞擊，故C錯誤；
D．丁圖是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時產生交變磁場，從而在金屬內部產生很大的渦流，產生大量的熱量使金屬熔化，故D錯誤。
故選B。
【分析】A、根據左手定則判斷可知“1”為射線；
B、由乙圖可知，氧氣分子在溫度下速率大的分子所占百分比較多，則溫度小于溫度；
C、小炭粒做無規則運動的原因是小炭粒受到了不停地做無規則運動的水分子的不平衡的撞擊；
D、丁圖是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時產生交變磁場，在金屬內部產生很大的渦流，產生的熱量使金屬熔化。
6．（2024高二下·梅州期末）電流天平是一種測量磁場力的裝置，如圖所示。兩相距很近的通電平行線圈Ⅰ和Ⅱ，線圈Ⅰ固定，線圈Ⅱ置于天平托盤上。當兩線圈中均無電流通過時，天平示數恰好為零。下列說法正確的是（　　）
A．當天平示數為負時，兩線圈中電流方向相同
B．當天平示數為正時，兩線圈中電流方向相同
C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力大于線圈Ⅱ對線圈Ⅰ的作用力
D．線圈Ⅱ的匝數越少，天平越靈敏
【答案】A
【知識點】左手定則—磁場對通電導線的作用；安培力的計算
【解析】【解答】AB．當兩線圈中電流方向相同時，表現為相互吸引，電流方向相反時，表現為相互排斥，故當天平示數為正時，兩線圈相互排斥，電流方向相反，當天平示數為負時，兩線圈相互吸引，電流方向相同，故A正確，B錯誤；
C．線圈Ⅰ對線圈Ⅱ的作用力與線圈Ⅱ對線圈Ⅰ的作用力是一對相互作用力，等大反向，故C錯誤；
D．由于線圈Ⅱ放在天平托盤上，線圈Ⅱ的匝數越多，相同情況下受的力越大，天平越靈敏，故D錯誤。
故選A。
【分析】AB、兩線圈中電流方向相同時，相互吸引，電流方向相反時，相互排斥，以此分析判斷；
C、兩線圈之間的作用力是相互作用力；
D、匝數越多受力越大，天平越靈敏。
7．（2024高二下·梅州期末）某人設計了如圖所示的LC振蕩電路來測量微小物體所受的重力，電容器的上極板是一片彈性金屬薄膜，微小物體放置在金屬膜中央會使其下凹，測量時先把開關撥到a，電路穩定后再把開關撥到b。通過電流傳感器測出電流的頻率就能測量出微小物體所受的重力。已知該電路振蕩電流的頻率滿足以下關系式，則下列說法正確的是（　　）
A．物體質量越大，開關撥向a時，電容器存儲的電量越小
B．開關由a撥向b瞬間，流經電流傳感器的電流最大
C．開關由a撥向b后，該LC電路發生阻尼振蕩，但周期不變
D．測量時，傳感器檢測到的電流頻率越大，表示物體質量越大
【答案】C
【知識點】電容器及其應用；電磁振蕩
【解析】【解答】A．物體質量越大，金屬膜被壓彎的程度越大，平行板間的距離減小，由
知，電容器的電容增大，由
開關撥向a時，電勢差不變，物體質量越大，電容器存儲的電量越大，A錯誤；
B．開關由a撥向b瞬間，產生振蕩電流，流經電流傳感器的電流為零，B錯誤；
C．振蕩電流的周期為
開關由a撥向b后，電容不變，振蕩電流周期不變，C正確；
D．測量時，傳感器檢測到的電流頻率越大，由
知電容越小，由
得平行板間的距離增大，表示物體質量越小，D錯誤。
故選C。
【分析】A、根據電容決定式和定義式分析判斷；
BC、開關由a撥向電容器放電，產生振蕩電流由零逐漸增大；回路產生振蕩電流的周期為；
D、根據振蕩電流頻率結合分析判斷。
8．（2024高二下·梅州期末）現代養殖魚塘上方都安裝了十幾套黑光誘捕燈，如圖甲所示，它通過發出的紫色光引誘害蟲飛近高壓電網來“擊斃”害蟲，然后直接進行喂魚，如圖乙所示為高壓電網工作電路，該變壓器原副線圈匝數比為1：10，當原線圈接入交流電壓V時，高壓電網的電壓最大值既可擊斃害蟲，又不擊穿空氣而造成短路，則下列說法正確的是（　　）
A．副線圈輸出的交流電頻率為500Hz
B．原線圈電壓的有效值為220V
C．該交流電每秒內電流方向改變50次
D．副線圈輸出的電壓最大值為V
【答案】B,D
【知識點】變壓器原理；交變電流的峰值、有效值、平均值與瞬時值
【解析】【解答】AC．原線圈接入交變電流的頻率為
正弦式交變電流每個周期方向改變兩次，所以，該交流電每秒內電流方向改變100次；變壓器不能改變交變電流的頻率，所以副線圈輸出的交流電頻率仍為50Hz，故AC錯誤；
B．原線圈電壓的有效值為
故B正確；
D．根據變壓器原副線圈電壓與匝數關系可知
解得
故D正確。
故選BD。
【分析】AC、根據求解判斷；
B、根據正弦交流電的有效值求解；
D、根據變壓器原副線圈電壓與匝數關系求解。
9．（2024高二下·梅州期末）2020年爆發了新冠肺炎疫情，新冠病毒傳播能力非常強，在醫院中需要用到呼吸機和血流計檢測患者身體情況。血流計原理可以簡化為如圖所示模型，血液內含有少量正、負離子，從直徑為d的血管右側流入，左側流出。流量值Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面向里、磁感應強度大小為B的勻強磁場，M、N兩點之間可以用電極測出電壓U。下列說法正確的是（　　）
A．負離子所受洛倫茲力方向由M指向N
B．血液中正離子多時，M點的電勢高于N點的電勢
C．血液中負離子多時，M點的電勢低于N點的電勢
D．血液流量
【答案】C,D
【知識點】電磁流量計
【解析】【解答】ABC．根據左手定則可知，正離子受到豎直向下的洛倫茲力，負離子受到豎直向上的洛倫茲力，則正離子聚集在N點一側，負電荷聚集在M點一側，則M點的電勢低于N點的電勢，故AB錯誤，C正確；
D．正負離子達到穩定狀態時，有
可得流速
則流量為
故D正確。
故選CD。
【分析】ABC、根據左手定則，正離子受到豎直向下的洛倫茲力，負離子受到豎直向上的洛倫茲力，正離子聚集在N點一側，負電荷聚集在M點一側，則M點的電勢低于N點的電勢；
D、根據穩定后粒子所受電場力等于洛倫茲力求解流速，進而求解流量。
10．（2024高二下·梅州期末）一定質量的理想氣體，狀態從的變化過程可用如圖所示的圖線描述，其中為等溫線，氣體在狀態A時的溫度為TA=300K，下列說法正確的是（　　）
A．氣體在狀態C時的溫度
B．從A到C過程外界對氣體做了-600J的功
C．氣體從狀態D變化到狀態A，單位體積內的氣體分子數減小，氣體分子的平均動能不變
D．若氣體從D到A過程中外界對氣體做功為250J，則氣體從（一次循環）過程中氣體吸收的熱量為250J
【答案】A,B,D
【知識點】熱力學第一定律及其應用
【解析】【解答】A．根據理想氣體狀態方程得
解得
A正確；
B．從A到C過程氣體體積增大，外界對氣體做負功
C．氣體從狀態D變化到狀態A，氣體體積減小，單位體積內的氣體分子數增大；氣體從狀態D變化到狀態A，氣體的溫度不變，氣體分子的平均動能不變，C錯誤；
D．氣體從C到D過程中外界對氣體做功為
一次循環氣體吸收的熱量為
D正確。
故選ABD。
【分析】A、由A-C根據理想氣體狀態方程求解；
B、由A-C氣體體積膨脹對外做功求解；
C、由D-A等溫壓縮，單位體積分子數增加，氣體分子平均動能不變；
D、由C-D等壓壓縮，外界壓縮氣體做功求解，根據熱力學第一定律求解一次循環吸收的熱量。
11．（2024高二下·梅州期末）劉同學在進行“用油膜法估測分子的大小”的實驗。
（1）該同學先取1.0mL的油酸注入2000mL的容量瓶內，然后向瓶中加入酒精，直到液面達到2000mL的刻度為止，搖動瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液，然后用滴管吸取制得的溶液，逐滴滴入量筒，滴了40滴時，量筒內溶液的體積恰好達到1.0mL，則一滴溶液中含有純油酸的體積為　 　m3。
（2）接著該同學在邊長約為50cm的淺水盤內注入約2cm深的水，將細石膏粉均勻撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，輕輕地向水面滴一滴油酸酒精溶液，待水面上的油酸膜盡可能鋪開且穩定后，將事先準備好的玻璃板放在淺盤上，在玻璃板上繪出油酸膜的形狀。
（3）將畫有油酸膜形狀的玻璃板放在邊長為1.0cm的方格紙上，算出完整的方格有126個，大于半格的有21個，小于半格的有19個，則計算油酸分子直徑時，油膜的面積為　 　m2，油酸分子的直徑約為　 　m。（結果均保留兩位有效數字）
（4）該同學分析實驗結果時，發現所測的分子直徑數據偏大，關于出現這種結果的原因，下列說法可能正確的是　 　
A． 油酸未完全散開
B．油酸溶液的濃度低于實際值
C．計算油膜面積時，將所有不足一格的方格計為一格
D．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液時，滴數計少了
【答案】；；；AD
【知識點】用油膜法估測油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）由題意，可得一滴溶液中含有純油酸的體積為
（3）完整的方格有126個，大于半格的有21個，應將大于半格的計為一格，小于半格的舍去，可知計算油酸分子直徑時油膜的面積為
油酸分子的直徑約為
（4）A．油酸未完全散開，則計算油酸分子直徑時油膜的面積偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏大，故A正確；
B．油酸溶液的濃度低于實際值，則油酸的體積V偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏小，故B錯誤；
C．計算油膜面積時，將所有不足一格的方格計為一格，面積S偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏小，故C錯誤；
D．在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液時，滴數少計了，可知油酸的體積V偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏大，故D正確。
故選AD。
綜上：第1空：；第2空：；第3空：；第4空：AD
【分析】（1）根據 1.0mL 油酸酒精溶液的滴數求解一滴的體積，再乘以油酸酒精溶液濃度比求解其中純油酸體積V；
（3）根據油膜面積數格子數乘以一個格子面積為油膜面積S，結合求解分子直徑；
（4）A、油酸未完全散開，油膜的面積偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏大；
B、油酸溶液的濃度低于實際值，油酸的體積V偏小，由可知，所測分子直徑的數據偏小；
C、計算油膜面積時，將所有不足一格的方格計為一格，面積S偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏小；
D、在向量筒中滴入1.0mL油酸酒精溶液時，滴數少計了，可知油酸的體積V偏大，由可知，所測分子直徑的數據偏大。
12．（2024高二下·梅州期末）酒駕嚴重危害交通安全，“喝酒不開車”已經成為準則，酒精檢測儀核心部件為酒精氣體傳感器，其電阻R與酒精氣體濃度c的關系如圖甲所示，某同學想利用該酒精氣體傳感器及實驗室如下器材設計一款酒精檢測儀。
A.干電池組（電動勢V，內阻Ω）
B.電阻箱（最大阻值9999.9Ω）
C.電壓表V（滿偏電壓0.6V，內阻未知）
D.電阻箱（最大阻值9999.9Ω）
E.多用電表
F.開關及導線若干
（1）該同學用選擇開關指向歐姆擋“×100”擋位且已經歐姆調零的多用電表測量電壓表V的內阻大小時，發現指針的偏轉角度太大，這時他應將選擇開關換成歐姆擋的　 　（選填“×1k”或“×10”）擋位，然后進行歐姆調零，再次測量電壓表V的內阻值，其表盤及指針所指位置如圖乙所示，則測量的電壓表V的內阻為　 　Ω（結果保留兩位有效數字），該同學進一步用其他方法測得其準確值與多用電表測得的電壓表內阻值相等；
（2）該同學設計的測量電路如圖丙所示，他首先將電壓表V與電阻箱串聯改裝成量程為3V的電壓表；
（3）該同學想將酒精氣體濃度為零的位置標注在電壓表上0.4V處，則應將電阻箱的阻值調為　 　Ω；
（4）完成步驟（3）后，某次在實驗室中測試酒精濃度時，電壓表指針如圖丁所示，已知酒精氣體濃度在0.2~0.8mg/mL之間屬于飲酒駕駛；酒精氣體濃度達到或超過0.8mg/mL屬于醉酒駕駛，則該次測試的酒精氣體濃度在　 　（選填“飲酒駕駛”或“醉酒駕駛”）范圍內。
【答案】×10；80；32.0；醉酒駕駛
【知識點】電壓表、電流表歐姆表等電表的讀數；表頭的改裝；生活中常見的傳感器
【解析】【解答】（1）電阻擋從左到右讀數逐漸減小，測量時發現指針向右偏轉角度太大，說明電阻太小，選擇的擋位太大，所以換成擋位，表盤上的讀數為8.0，倍數為，所以測量的電壓表內阻為；
（3）電壓表V與電阻箱串聯改裝成量程為的電壓表，則有
由電表改裝可知改裝后的電壓表內阻為
由圖甲可知，當酒精氣體濃度為零時，該酒精氣體傳感器電阻
并聯電阻為
電壓表讀數為，則并聯電壓為
由串聯分壓原理可知
解得
（4）電壓表指針如圖丁所示，并聯電壓為，由串聯分壓原理可知
而
聯立代入數據解得此時酒精氣體傳感器的電阻為
由圖甲可知酒精氣體濃度大于，在醉駕范圍內。
綜上：第1空：×10；第2空：80；第3空：32.0；第4空：醉酒駕駛
【分析】（1）歐姆檔指針偏角過大，電阻太小，量程應換小量程；根據歐姆表讀數法正確讀數；
（3）由電壓表V與電阻箱串聯改裝成量程為的電壓表，根據串分壓求解的阻值和改裝后電壓表內阻；由圖甲可知，根據酒精氣體濃度為零時酒精氣體傳感器電阻，結合電壓表讀數與串并聯電路特點求解；
（4）根據丁圖電壓值結合串并聯電路特點求解酒精氣體傳感器的電阻，由甲圖分析判斷。
13．（2024高二下·梅州期末）某興趣小組參考煙霧報警器的原理，設計了一個簡易溫度報警裝置，原理圖如圖所示，一導熱性能良好的汽缸豎直放置于平臺上，質量為4kg活塞下方封閉一定質量的理想氣體，固定在天花板上的壓力傳感器與活塞通過剛性豎直輕桿連接，當傳感器受到豎直向上的壓力大于20N時，就會啟動報警裝置，已知當外界溫度為243K時，壓力傳感器的示數為0，不計氣體體積變化以及一切摩擦，已知大氣壓強Pa，汽缸的橫截面積為2cm2，g=10m/s2，求：
（1）當外界溫度為243K時，封閉氣體的壓強大小；
（2）觸發報警裝置的環境溫度值。
【答案】（1）對活塞受力分析有
解得封閉氣體的壓強大小
（2）當達到報警溫度時，由受力分析
由查理定律
解得
【知識點】氣體的等容變化及查理定律
【解析】【分析】（1）對活塞受力，根據平衡方程求解氣體壓強；
（2）當達到報警溫度時，由受力分析列平衡方程求解氣體壓強，根據查理定律求解溫度值。
14．（2024高二下·梅州期末）在芯片制造過程中，離子注入是其中一道重要的工序，為了準確地注入離子，需要對離子的運動軌跡進行調控，如圖所示便是一種調控粒子軌跡的模型。在xOy平面（紙面）內，在x>0空間存在方向垂直紙面向里的勻強磁場，第三象限空間存在方向沿x軸正方向的勻強電場。一質量為m、電荷量為q的帶正電粒子（不計重力），以大小為、方向與x軸垂直的速度沿紙面從坐標為（-L，0）的點進入電場中，然后從坐標為（0，-2L）的點進入磁場區域，再次垂直經過x軸之后，最后從y軸正半軸上的點（圖中未畫出）射出磁場，求：
（1）電場強度的大小E；
（2）粒子到達點時的速度v；
（3）磁場的磁感應強度大小B。
【答案】（1）粒子在電場中做類平拋運動時，如圖
x軸方向有
y軸方向有
聯立解得
，
（2）進入第二象限的磁場時
則速度大小為
速度方向與y軸負向成
即
（3）由幾何關系可知粒子在磁場中的軌道半徑
根據洛倫茲力提供向心力，有
解得
【知識點】帶電粒子在電場與磁場混合場中的運動
【解析】【分析】（1）根據粒子在電場中的類平拋運動，在x軸方向由牛頓第二定律求解加速度，由勻加速直線運動位移公式和y軸方向勻速直線運動，聯立求解類平拋運動時間和電場強度；
（2）根據時間求解x軸方向末速度，由運動合成法求解進入磁場的速度和方向；
（3）根據洛倫茲力提供向心力確定粒子軌跡，由幾何關系求解粒子在磁場中的軌道半徑，結合求解磁感應強度。
15．（2024高二下·梅州期末）如圖所示，導體框架的平行導軌間距d＝1m，框架平面與水平面夾角α＝30°，框架處于勻強磁場中且足夠長。勻強磁場方向垂直框架平面向上，磁感應強度的大小B＝0.2T，導體棒ab的質量m＝0.2kg，R＝0.1Ω，導體棒水平跨在導軌上，與導軌接觸良好，從靜止開始無摩擦滑動，其它電阻不計。（g取10m/s2）求：
（1）導體棒ab下滑的最大速度的大小
（2）導體棒以最大速度下滑時，ab棒上的電熱功率。
（3）若導體棒從靜止開始至最大速度過程中通過導體回路的電量為1.6C，回路產生的焦耳熱是多少？
【答案】（1）導體棒切割磁感線產生的感應電動勢
E＝Bdv
感應電流
導體棒受到的安培力
導體棒勻速運動時速度最大，由平衡條件得
代入數據解得最大速度大小
v＝2.5m/s
（2）導體棒以最大速度下滑時感應電動勢為
E＝Bdv＝0.5V
ab棒上的熱功率
（3）由法拉第電磁感應定律得
平均感應電流
通過回路的電荷量
解得導體棒下滑的距離
x＝0.8m
從導體棒開始下滑到最大速度過程，由能量守恒定律得
代入數據解得回路產生的焦耳熱
Q＝0.175J
【知識點】電磁感應中的能量類問題
【解析】【分析】（1）根據導體棒切割磁感線產生的感應電動勢、閉合電路歐姆定律和安培力公式求解安培力；對導體棒沿斜面方向列平衡方程求解最大速度；
（2）根據導體棒最大速度下滑時感應電動勢，結合功率公式求解；
（3）由法拉第電磁感應定律和電荷量公式求解下滑距離；根據能量守恒定律求解回路產生的焦耳熱。
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