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山东省潍坊市2022-2023学年高二下学期期中调研考试物理试题
一、单选题
1．（2023高二下·潍坊期中）北斗导航卫星与导航终端之间通过电磁波传输信息，下列说法正确的是（ ）
A．导航使用的电磁波是纵波
B．变化的电场一定向空间辐射电磁波
C．为使电磁波携带信息，发射前需进行调制
D．波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大
【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】Ａ、导航使用的电磁波是横波，A错误；
B、均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能向空间辐射电磁波，B错误；
C、 为使电磁波携带信息，发射前需进行调制 ，C正确；
D、各种电磁波在真空中传播速度相同，D错误；
故答案为：C
【分析】正确理解电磁场理论，为使电磁波携带信息，发射前要进行调制，明确电磁波为横波，在真空中的传播速度为光速。
2．（2023高二下·潍坊期中）玻璃管裂口尖端非常尖锐如图甲所示，将其在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝如图乙所示。该现象说明（ ）
A．玻璃在导热时具有各向异性
B．烧熔使玻璃由晶体变为非晶体
C．玻璃烧熔为液态时表面分子间的作用力表现为斥力
D．玻璃烧熔为液态时表面存在张力
【答案】D
【知识点】晶体和非晶体；液体的表面张力
【解析】【解答】A、玻璃是非晶体，导热性表现为各向同性，A错误；
B、高温烧熔的玻璃还是非晶体，B错误；
C、 玻璃烧熔时，液态时表面分子间的作用力表现为引力使其表面收缩，C错误；
D、玻璃烧熔为液态时，由于表面张力的作用使其表面收缩，冷却后尖端变钝，D正确；
故答案为：D
【分析】正确理解掌握晶体非晶体和各向异性各向同性，液体的表面张力。
3．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，甲、乙两完全相同的铅块，表面磨平，使其紧密接触，两铅块就能结合在一起，挂上铅块丙后，甲、乙仍未分离。下列说法正确的是（ ）
A．大气压强使甲、乙结合在一起
B．接触面上分子间的作用力表现为引力
C．甲的重力势能大，所以内能比乙的大
D．加挂丙后，接触面分子间的分子势能减小
【答案】B
【知识点】分子动理论的基本内容；分子间的作用力；物体的内能
【解析】【解答】AB、两铅块表面磨平，使其紧密接触，接触面分子间距离较近，但大于平衡距离，分子力表现为引力，两铅块结合在一起，A错误，B正确；
C、物体的内能有分子的运动和分子之间相互作用引起，有温度和体积决定，与物体位置无关，与物体的势能，动能无关，C错误；
D、加挂丙后，不影响接触面分子之间的距离，分子势能不变，D错误；
故答案为：B
【分析】甲乙两铅块表面磨平，紧密接触，分子间表现为引力，使两铅块结合在一起，物体的内能是物体内分子动能和分子势能的总和，与物体的位置和物体的动势能无关。
4．（2023高二下·潍坊期中）GIL输电系统应用“三相共箱”技术，三根超高压输电线缆a、b、c平行，横截面如图所示，截面的圆心构成正三角形，a、c圆心连线水平。规定垂直纸面向外为电流的正方向，a、b、c中的电流分别为、、，则时（ ）
A．a受到的安培力方向水平向左
B．c受到的安培力方向水平向左
C．b圆心处磁感应强度方向水平向左
D．b圆心处磁感应强度方向水平向右
【答案】A
【知识点】安培定则；平行通电直导线间的相互作用
【解析】【解答】AB、由题意可知在时，a、b、c中的电流分别为：，， 根据通电导线同向相吸异向向斥的原理，a受到的安培力水平向左，c受到的安培力水平向右，A正确，B错误；
CD、根据安培定则，a导线产生的磁场在b处的磁感应强度的方向垂直于ab连线斜向左上方，c导线产生的磁场在b处的磁感应强度的方向垂直于cb连线斜向右上方，根据平行四边形法则合成出b的磁感应强度的方向垂直ac连线竖直向上，CD错误；
故答案为：A
【分析】由电流瞬时值表达式计算时刻三根导线上的电流，根据同向电流相吸异向电流相斥进行判断所受安培力的方向，根据安培定则判断b点的磁场，由平行四边形法则合成出合场强，判断其大小和方向。
5．（2023高二下·潍坊期中）上珠峰、下矿井、入海港、进工厂、到田间，5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（ ）
A．线圈中磁场的方向向上
B．线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
C．线圈储存的磁场能正在增加
D．电容器两极板间电场强度正在变大
【答案】D
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、根据安培定则，线圈中磁场方向向下，A错误；
B、电容器在充电，电流在减小，根据楞次定律，线圈中感应电流的方向与图中电流方向相同，B错误；
C、线圈中电流在减小，线圈中存储的磁场能在减小，C错误；
D、电容器在充电，电容器极板上的电荷量在增加，由得出两板之间的电场强度在变大，D正确；
故答案为：D
【分析】根据安培定则判断线圈中电流的方向，正确理解LC振荡回路的原理，电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量在增加，磁场能转化为电场能，两板之间的电势差增加，电场强度变大。
6．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab、cd两边是两根完全相同的均匀电阻丝，其余两边是电阻可忽略的导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一根与ab完全相同的电阻丝PQ垂直ab放在线框上，以恒定速度v从ad边滑向bc边。PQ在滑动过程中与导线框接触良好，当PQ滑过的距离时，PQ两点间的电势差为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】设电阻丝PQ的电阻为R，则ab、cd、的电阻也为R
PQ切割磁感线产生的感应电动势：E=Blv
当PQ滑过l/2时，电路等效为左右线框的并联电路，则外电路总电阻：
PQ之间的电势差：
故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】根据部分导线切割磁感线产生感应电动势，由等效电路计算外电路总电阻，由闭合电路欧姆定律计算路端电压。
7．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，理想变压器铁芯上绕有三组线圈，其中线圈c匝数为1100匝，线圈e匝数为330匝，电阻R=22 ，电表均为理想电表。在a、b间接入交流电压，当单刀双掷开关与1接触时，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（ ）
A．线圈d匝数为110匝
B．电压表示数为110V
C．若开关与2接触，电流表示数为2.5A
D．若开关与2接触，电压表示数为22V
【答案】C
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】A、由题意可知，当开关接1时，电流表的读数为0.4A，可知变压器的输入功率：
根据理想变压器功率关系：，解得：
根据理想变压器电流与线圈匝数的关系：得：匝，A错误；
B、电压表的读数：v，B 错误；
CD、开关接2处，根据理想变压器电压与线圈匝数关系，电阻R两端的电压：v
电阻R中的电流：A
根据理想变压器电流与线圈匝数关系：A，C正确，D错误；
故答案为：C
【分析】分析开关分别接1时，由已知条件计算出变压器输入功率，由理想变压器功率关系，得到输出功率，并由此计算副线圈电流的大小，根据理想变压器电流与线圈匝数的关系得出副线圈匝数，根据理想变压器电压与线圈匝数关系，得出副线圈输出电压，开关接2时，根据理想变压器电压与线圈匝数关系计算副线圈输出电压电流，根据理想变压器电流与线圈匝数关系，计算输入电流。
8．（2023高二下·潍坊期中）将两个完全相同的线圈a、b放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。a、b所处磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则a、b线圈的电功率之比为（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】甲图中a线圈中产生的感应电动势大小不变，根据法拉第电磁感应定律可得：
乙图中b线圈产生的电动势最大值：，电动势有效值为：
由可知a、b线圈的功率之比为：， 故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】甲图磁场周期性均匀变化，根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势，乙图磁场的变化为正弦函数，可计算其最大值再计算有效值，应用功率公式计算电功率之比。
二、多选题
9．（2023高二下·潍坊期中）手摇式交流发电机结构如图所示，灯泡L与交流电流表A串联后通过电刷、滑环与矩形线圈相连，摇动手柄，使线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′逆时针匀速转动。某时刻线圈平面与磁感线垂直，则（ ）
A．此时线圈的磁通量最大
B．此时电流表A示数为零
C．此时线圈中的电流最大
D．经过该位置灯泡L中电流方向改变
【答案】A,D
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【解答】A、此时线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，A正确；
BC、磁通量最大时为中性面，磁通量的变化率为零，感应电流瞬时值为零，但电流表的示数为交流电有效值，始终不为零，BC错误；
D、中性面感应电流瞬时值为零，经过该位置电流方向改变，D正确；
故答案为：AD
【分析】根据交流电的形成，此时刻为磁通量最大的位置，是中性面，感应电动势，感应电流，磁通量的变化率均为零，电流改变方向，电流表的读数是有效值不变。
10．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，沿光滑斜面固定一螺线管，一个磁性很强的小磁体沿螺线管轴线下滑。轴线上p、q两点到螺线管上、下边缘的距离相等。一灯泡与螺线管串联，小磁体通过p点时灯泡的亮度比通过q点时的亮度小，小磁体的大小可忽略。则小磁体（ ）
A．在p点的速度小于q点的速度
B．在p点的机械能小于在q点的机械能
C．经过p、q两点时，灯泡中电流方向相同
D．经过p、q两点时，灯泡中电流方向相反
【答案】A,D
【知识点】楞次定律；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A、 小磁体通过p点时灯泡的亮度比通过q点时的亮度小， 说明小磁铁通过ｐ点时产生的电流小，磁通量的变化率小，速度小，A正确；
B、小磁铁下滑时产生的感应电流受到的安培力做负功，小磁铁机械能减小，所以ｐ点的机械能大于ｑ点的机械能，B错误；
CD、由楞次定律可知，ｐ点时线圈磁通量增大，ｑ点时磁通量减小，灯泡中的电流方向相反，C错误，D正确；
故答案为：AD
【分析】由电流的大小可以确定感应电动势的大小，磁通量的变化率的大小，从而判断速度的大小，产生感应电动势小磁铁要克服安培力做功，机械能减小，根据楞次定律由磁通量的变化判断感应电流的方向。
11．（2023高二下·潍坊期中）质谱仪工作原理如图所示，带电粒子从容器下方的小孔S1飘入加速电场，其初速度几乎为0，经过S2从O点垂直磁场边界射入匀强磁场，a、b两粒子分别打到照相底片上的P1、P2点，P1到O点的距离小于P2到O点的距离。忽略粒子的重力，下列说法中正确的是（ ）
A．a的比荷大于b的比荷
B．在磁场中a的速率一定大于b的速率
C．在磁场中a的动能一定大于b的动能
D．a在磁场中的运动时间小于b在磁场中的运动时间
【答案】A,B,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A、带电粒子在电场中加速，由动能定理可得：
带电粒子在偏转电场中，由洛伦兹力提供向心力可得：
联立解得：，得：，由此可知，半径小的比荷大， a的比荷大于b的比荷 ，A正确；
B、由加速电场可得：，比荷大的粒子获得的速率大，B正确；
C、由加速电场：可知，a、b粒子的所带电荷量未知，无法确定动能的大小，C错误；
D、由偏转磁场周期公式可知粒子在磁场中的时间：，由此可知，比荷大的粒子，在磁场中运动的时间短，因此a 在磁场中的运动时间小于b在磁场中的运动时间 ，D周期；
故答案为：ABD
【分析】根据加速电场由动能定理可得速度公式，由偏转磁场可得粒子圆周运动的半径与周期公式，联立就可以分析得出结论。
12．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，直角三角形abc区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，ab边长为2L，∠a=30°，一粒子源固定在ac边的中点d，粒子源垂直ac边向磁场中发射不同速率的带正电的粒子，粒子均从bc边界射出，已知粒子质量为m、电荷量为q，下列说法正确的是（ ）
A．粒子运动的速率可能为
B．粒子在磁场中运动的时间可能为
C．bc边界上有粒子射出的区域长度最大为
D．有粒子经过的磁场区域的面积最大为
【答案】B,C,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A、根据题意，粒子与ab边相切时对应速度最大，由几何关系可得半径为：
根据洛伦兹力提供向心力：得：，联立解得：，
同理若粒子从c点射出，则速度为：，A错误；
B、由粒子在磁场中的周期公式：
当粒子垂直于bc边射出时，粒子在磁场中运动的时间为：，B正确；
C、由题意可知，粒子与ab边相切时，打在cb边上的点到c点的距离最大，即，C正确；
D、打在cb边上的点到c点的距离最大时，粒子在磁场中面积最大为：，D正确；
故答案为：BCD
【分析】根据带电粒子在磁场中的偏转，洛伦兹力提供向心力得出半径和周期公式，根据题意粒子最大速度对应相切于ab边由几何关系得出对应最大速度，过c点对应最小速度，由粒子圆周运动圆心角计算粒子在磁场中的运动时间，由几何关系确定bc边的最大距离和磁场中的面积。
三、实验题
13．（2023高二下·潍坊期中）某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。用注射器下端的橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，空气柱的体积可以通过刻度读取，空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。把柱塞向下压或向上拉，读取几组空气柱的体积与对应的压强数据。
（1）实验中下列说法正确的是____。
A．推拉柱塞时应尽量缓慢
B．推拉柱塞时可手握注射器
C．若实验中橡胶塞脱落，可立即装上并继续本次实验
（2）小明同学以p为纵坐标、以为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，图线发生弯曲的原因可能是 。
（3）小华同学实验中某些操作不规范，得到了如图丙所示的p-V图像，则实验中气体温度的变化情况是 。
【答案】（1）A
（2）环境温度突然降低
（3）先升高后降低
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1）A、为减小实验误差， 推拉柱塞时应尽量缓慢 ，防止柱塞移动太快，气体温度发生变化，A正确；
B、 推拉柱塞时不可手握注射器，以防气体温度发生变化，B错误；
C、橡胶塞脱落，气体的质量发生了变化，需要重新做实验，C错误；
故答案为：A
（2）对图乙，由理想气体状态方程可得：可知图线变化的原因可能是：环境温度突然降低，斜率减小。
（3）由P-V图像的等温线，反比例函数双曲线可知， 实验中气体温度的变化情况是：先升高后降低。
【分析】（1）实验验证气体的等温变化规律，推拉柱塞要缓慢，使气体和环境充分热交换保持温度不变，不能用手接触以防气体温度变化，等温变化气体质量不能发生变化。
（2）由理想气体状态方程得出P与V的关系，斜率变小的原因可能是温度变小了。
（3）由P-V图像结合等温线就可以判读温度的变化。
14．（2023高二下·潍坊期中）某同学设计的苹果自动分拣装置如图甲所示。该装置能把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于半导体薄膜压力传感器R1上，托盘重力不计，苹果经过托盘时对R1产生压力，半导体薄膜压力传感器阻值R1随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当R2两端电压U≥2V时可激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势E=6V，内阻不计，重力加速度大小取g=10m/s2。
（1）当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的R1阻值 （选填“较大”、“较小”）；
（2）现以200g为标准将苹果分拣开，应将R2阻值调为 kΩ（保留3位有效数字），此时质量小于200g的苹果将通过 （选填“上通道”、“下通道”）；
（3）若要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值 （选填“调大”、“调小”）。
【答案】（1）较大
（2）12.5；上通道
（3）调大
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】（1） 当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对托盘压力较小，由乙图可知， R1 值较大；
（2）200克为标准，F=mg=2 N，由乙图可知： R1 ≈25kΩ
为达到分拣要求，由闭合电路欧姆定律和串联电路电压的关系：得：；
苹果质量小于200g，则 R1 的阻值增大，分压增大，两端电压变小，衔铁不会吸合，苹果通过上通道；
(3)苹果质量增大时，则 R1 的阻值减小，分压减小，两端电压增大，即阻值增大，所以要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值调大。
【分析】（1）由乙图可知，质量小的苹果，压力小，R1 的阻值大；
（2）由闭合电路欧姆定律和串联电路电压的关系可以计算出200g苹果分拣标准对应的的阻值；进一步分析质量小于200g，则 R1 的阻值增大，两端电压变小，衔铁不会吸合，苹果通过上通道；
（3）质量增大时，则 R1 的阻值减小，两端电压增大，即阻值增大.
四、解答题
15．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，正方形线圈abcd边长l=0.2m，匝数n=100匝，电阻r=5 。线圈以角速度ω=10πrad/s绕垂直于匀强磁场的轴OO′匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，外电路电阻R=95 。从图示位置开始计时，求：
（1）线圈产生的电动势瞬时值表达式；
（2）经过通过电阻R的电荷量。
【答案】（1）解：线圈产生的电动势最大值为
从图示位置开始计时，线圈产生的电动势瞬时值表达式
（2）解：经过，线圈转过的角度为
磁通量的变化量为
根据法拉第电磁感应定律有
根据电流定义式有
根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【分析】（1）根据得出感应电动势的最大值，再由图示位置可知，磁通量为零的位置，磁通量的变化率最大，是峰值面，从而得出电动势瞬时值的表达式：；
（2）由经过的时间计算转过的圆心角，计算磁通量的变化量，根据法拉第电磁感应定律计算平均电动势，由欧姆定律平均电流，根据电流定义式计算电荷量。
16．（2023高二下·潍坊期中）五一假期小王一家自驾游，长时间停放的汽车启动时，仪表盘显示的车轮胎压及当地气温如图甲所示；经过长途跋涉到达目的地时，仪表盘显示车轮胎压如图乙所示。由四个轮胎的气压值可知，右前轮存在漏气问题，将汽车轮胎内气体视为理想气体，忽略汽车轮胎容积的变化，长时间行驶后，汽车两前轮轮胎温度相等并高于当地气温，取0℃为273K。求：
（1）到达目的地时汽车左前轮胎内气体的温度；
（2）行驶过程中右前轮漏掉的气体质量与剩余气体质量的比值。
【答案】（1）解：由图甲可知，汽车左前轮胎内气体的初状态，，末状态，轮胎内气体做等容变化，由查理定律，可得
汽车左前轮胎内气体的温度t=(324 273)℃=51℃
（2）解：汽车右前轮胎内气体的初状态，，末状态，，设汽车右前轮胎的体积为V，温度是T2时的气体的体积变为V＇，气体可看做等压变化，由盖 吕萨克定律可得
解得
由于轮胎内气体的质量一定，温度升高后气体的密度相等，可得右前轮漏掉的气体质量与剩余气体质量的比值等于体积之比，则有
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）由图甲可知汽车左前轮胎内气体的初状态压强和温度，由图乙可知末状态气体压强，根据查理定律可求出左前轮末状态胎内气体温度；
（2）由甲图可知右前轮胎内气体初状态压强和温度，由图乙知右前轮末状态气体压强， 两前轮轮胎温度相等可知末状态温度，由盖-吕萨克定律解得气体末状态体积，计算漏出气体与剩余气体体积之比为质量之比。
17．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，足够长的光滑金属导轨平行放置，固定在水平面上，间距L=1.0m，导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=2.0T，导轨左端的单刀双掷开关可分别与电阻或电容器相连接，已知定值电阻R=2.0 ，电容器电容C=0.1F，导体棒质量m=0.4kg、电阻r=1.0 ，其余电阻不计。开始电容器不带电，导体棒静置于导轨上，开关合向a，对导体棒施加水平向右的F=4N的拉力，当导体棒匀速运动时撤去F，导体棒始终与导轨垂直且接触良好。
（1）求拉力的最大功率；
（2）求撤去F后定值电阻R中产生的热量；
（3）若撤去F的同时将开关合向b，求导体棒最终运动的速度大小。
【答案】（1）解：导体棒速度为v时产生的感应电动势为
感应电流为
由左手定则可得导体棒受到的安培力方向向左，大小为
导体棒的加速度为
所以导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，匀速时速度达到最大值：
拉力的最大功率为
（2）解：撤去F后，导体棒只受水平向左的安培力的作用，加速度为
可得导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，最终静止。此过程中动能全部转化为系统的热量Q，由能量守恒定律可得
R中产生的热量为
（3）解：当导体棒产生的电动势和电容器两端电压相等时，导体棒电流为0，导体棒最终做匀速直线运动，假设导体棒最终运动的速度大小为，由动量定理可得
此时，
联立可得
【知识点】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）由导体棒切割磁感线产生感应电动势大小，根据闭合电路欧姆定律计算感应电流大小，由左手定则可得安培力大小和方向，由牛顿第二定律得出导体棒先做加速度减小的加速运动，当加速为零时，速度达到最大值做匀速直线运动，由加速度为零，安培力等于拉力可计算最大速度，再计算拉力的最大功率；
（2）撤去拉力后导体棒在安培力作用下做加速度减小的减速运动，最终静止，由能量守恒定律，动能全部转化为热量；
（3） 撤去F的同时将开关合向b，电容器充电，当电容器电压等于感应电动势时，导体棒中电流为零，开始做匀速直线运动，由动量定理和电容器定义式，求出导体棒最终的速度大小。
18．（2023高二下·潍坊期中）如图甲所示，粒子加速器与速度选择器并排放置，已知速度选择器内匀强磁场磁感应强度大小为、电场强度大小为。在速度选择器右侧建立xOy坐标系，的区域里有磁场，规定磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中。质量为、电荷量为的粒子从加速器M极板由静止释放，通过N极板中间的小孔后进入速度选择器，沿直线穿过速度选择器后从O点沿x轴射入磁场。
（1）求粒子到达O点的速度和M、N两板间的电压；
（2）若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，求的大小；
（3）若，粒子在时刻从O点射入磁场，求粒子离开磁场时的位置坐标；
（4）若，调整磁场变化周期，使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从y轴离开磁场，求的取值范围。
【答案】（1）解：粒子在沿直线穿过速度选择器，根据受力平衡可得
解得
粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得
解得M、N两板间的电压为
（2）解：若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
由几何关系可得
解得
联立解得
（3）解：若，则粒子在磁场中的轨道半径为
粒子在磁场中运动的周期为
粒子在时刻从O点射入磁场，可知粒子进入磁场时磁场方向刚好变为向外，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据图中几何关系可得
可知粒子离开磁场时的纵坐标为
则粒子离开磁场时的位置坐标为（，）。
（4）解：若，则粒子在磁场中的轨道半径为
粒子在磁场中运动的周期为
临界情况为粒子从时刻射入磁场，并且轨迹恰好与轴相切，如图所示
由图中几何关系可得
可得
则粒子在时间内转过的圆心角为，对应的运动时间为
为了使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从轴离开磁场，应满足
联立可得
【知识点】带电粒子在电场中的加速；带电粒子在有界磁场中的运动；速度选择器
【解析】【分析】（1）由速度选择器受力平衡可以得出到达O点的速度，进一步通过在加速电场动能定理解得加速电压；
（2）在偏转磁场中，由洛伦兹力提供向心力得到粒子圆周运动的半径公式，由一直条件和几何关系得到圆周运动半径大小，联立求出磁感应强度的大小；
（3）由已知磁感应强度，可计算出对应粒子圆周运动半径与周期，由初始时刻和磁感应强度的变化周期从而确定粒子在磁场中的运动轨迹，由几何关系求出粒子出磁场的位置坐标。
（4）由已知磁感应强度，可计算出对应粒子圆周运动半径与周期，临界情况为粒子从时刻射入磁场，并且轨迹恰好与轴相切，由几何关系得出；粒子在时间内转过的圆心角对应的运动时间，由此判断得出：任一时刻从O点入射的粒子均不从轴离开磁场的变化周期。
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山东省潍坊市2022-2023学年高二下学期期中调研考试物理试题
一、单选题
1．（2023高二下·潍坊期中）北斗导航卫星与导航终端之间通过电磁波传输信息，下列说法正确的是（ ）
A．导航使用的电磁波是纵波
B．变化的电场一定向空间辐射电磁波
C．为使电磁波携带信息，发射前需进行调制
D．波长越长的电磁波在真空中的传播速度越大
2．（2023高二下·潍坊期中）玻璃管裂口尖端非常尖锐如图甲所示，将其在火焰上烧熔，冷却后尖端变钝如图乙所示。该现象说明（ ）
A．玻璃在导热时具有各向异性
B．烧熔使玻璃由晶体变为非晶体
C．玻璃烧熔为液态时表面分子间的作用力表现为斥力
D．玻璃烧熔为液态时表面存在张力
3．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，甲、乙两完全相同的铅块，表面磨平，使其紧密接触，两铅块就能结合在一起，挂上铅块丙后，甲、乙仍未分离。下列说法正确的是（ ）
A．大气压强使甲、乙结合在一起
B．接触面上分子间的作用力表现为引力
C．甲的重力势能大，所以内能比乙的大
D．加挂丙后，接触面分子间的分子势能减小
4．（2023高二下·潍坊期中）GIL输电系统应用“三相共箱”技术，三根超高压输电线缆a、b、c平行，横截面如图所示，截面的圆心构成正三角形，a、c圆心连线水平。规定垂直纸面向外为电流的正方向，a、b、c中的电流分别为、、，则时（ ）
A．a受到的安培力方向水平向左
B．c受到的安培力方向水平向左
C．b圆心处磁感应强度方向水平向左
D．b圆心处磁感应强度方向水平向右
5．（2023高二下·潍坊期中）上珠峰、下矿井、入海港、进工厂、到田间，5G网络正在加速赋能千行百业实现数字化生产。产生5G无线电波的LC振荡电路某时刻的工作状态如图所示，则该时刻（ ）
A．线圈中磁场的方向向上
B．线圈中感应电流的方向与图中电流方向相反
C．线圈储存的磁场能正在增加
D．电容器两极板间电场强度正在变大
6．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，固定在匀强磁场中的正方形导线框abcd边长为l，其中ab、cd两边是两根完全相同的均匀电阻丝，其余两边是电阻可忽略的导线，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里。现有一根与ab完全相同的电阻丝PQ垂直ab放在线框上，以恒定速度v从ad边滑向bc边。PQ在滑动过程中与导线框接触良好，当PQ滑过的距离时，PQ两点间的电势差为（ ）
A． B． C． D．
7．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，理想变压器铁芯上绕有三组线圈，其中线圈c匝数为1100匝，线圈e匝数为330匝，电阻R=22 ，电表均为理想电表。在a、b间接入交流电压，当单刀双掷开关与1接触时，电流表示数为0.4A。下列说法正确的是（ ）
A．线圈d匝数为110匝
B．电压表示数为110V
C．若开关与2接触，电流表示数为2.5A
D．若开关与2接触，电压表示数为22V
8．（2023高二下·潍坊期中）将两个完全相同的线圈a、b放入不同的磁场中，磁场方向均垂直于线圈平面。a、b所处磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则a、b线圈的电功率之比为（ ）
A． B． C． D．
二、多选题
9．（2023高二下·潍坊期中）手摇式交流发电机结构如图所示，灯泡L与交流电流表A串联后通过电刷、滑环与矩形线圈相连，摇动手柄，使线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴OO′逆时针匀速转动。某时刻线圈平面与磁感线垂直，则（ ）
A．此时线圈的磁通量最大
B．此时电流表A示数为零
C．此时线圈中的电流最大
D．经过该位置灯泡L中电流方向改变
10．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，沿光滑斜面固定一螺线管，一个磁性很强的小磁体沿螺线管轴线下滑。轴线上p、q两点到螺线管上、下边缘的距离相等。一灯泡与螺线管串联，小磁体通过p点时灯泡的亮度比通过q点时的亮度小，小磁体的大小可忽略。则小磁体（ ）
A．在p点的速度小于q点的速度
B．在p点的机械能小于在q点的机械能
C．经过p、q两点时，灯泡中电流方向相同
D．经过p、q两点时，灯泡中电流方向相反
11．（2023高二下·潍坊期中）质谱仪工作原理如图所示，带电粒子从容器下方的小孔S1飘入加速电场，其初速度几乎为0，经过S2从O点垂直磁场边界射入匀强磁场，a、b两粒子分别打到照相底片上的P1、P2点，P1到O点的距离小于P2到O点的距离。忽略粒子的重力，下列说法中正确的是（ ）
A．a的比荷大于b的比荷
B．在磁场中a的速率一定大于b的速率
C．在磁场中a的动能一定大于b的动能
D．a在磁场中的运动时间小于b在磁场中的运动时间
12．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，直角三角形abc区域存在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，ab边长为2L，∠a=30°，一粒子源固定在ac边的中点d，粒子源垂直ac边向磁场中发射不同速率的带正电的粒子，粒子均从bc边界射出，已知粒子质量为m、电荷量为q，下列说法正确的是（ ）
A．粒子运动的速率可能为
B．粒子在磁场中运动的时间可能为
C．bc边界上有粒子射出的区域长度最大为
D．有粒子经过的磁场区域的面积最大为
三、实验题
13．（2023高二下·潍坊期中）某实验小组用图甲所示的装置探究气体等温变化的规律。用注射器下端的橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，空气柱的体积可以通过刻度读取，空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取。把柱塞向下压或向上拉，读取几组空气柱的体积与对应的压强数据。
（1）实验中下列说法正确的是____。
A．推拉柱塞时应尽量缓慢
B．推拉柱塞时可手握注射器
C．若实验中橡胶塞脱落，可立即装上并继续本次实验
（2）小明同学以p为纵坐标、以为横坐标在坐标系中描点作图，作出的图线如图乙所示，图线发生弯曲的原因可能是 。
（3）小华同学实验中某些操作不规范，得到了如图丙所示的p-V图像，则实验中气体温度的变化情况是 。
14．（2023高二下·潍坊期中）某同学设计的苹果自动分拣装置如图甲所示。该装置能把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。装置中托盘置于半导体薄膜压力传感器R1上，托盘重力不计，苹果经过托盘时对R1产生压力，半导体薄膜压力传感器阻值R1随压力F变化的图像如图乙所示。初始状态衔铁水平，当R2两端电压U≥2V时可激励放大电路使电磁铁工作吸动衔铁，并保持一段时间，确保苹果在衔铁上运动时电磁铁保持吸合状态。已知电源电动势E=6V，内阻不计，重力加速度大小取g=10m/s2。
（1）当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对应的R1阻值 （选填“较大”、“较小”）；
（2）现以200g为标准将苹果分拣开，应将R2阻值调为 kΩ（保留3位有效数字），此时质量小于200g的苹果将通过 （选填“上通道”、“下通道”）；
（3）若要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值 （选填“调大”、“调小”）。
四、解答题
15．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，正方形线圈abcd边长l=0.2m，匝数n=100匝，电阻r=5 。线圈以角速度ω=10πrad/s绕垂直于匀强磁场的轴OO′匀速转动。已知匀强磁场的磁感应强度，外电路电阻R=95 。从图示位置开始计时，求：
（1）线圈产生的电动势瞬时值表达式；
（2）经过通过电阻R的电荷量。
16．（2023高二下·潍坊期中）五一假期小王一家自驾游，长时间停放的汽车启动时，仪表盘显示的车轮胎压及当地气温如图甲所示；经过长途跋涉到达目的地时，仪表盘显示车轮胎压如图乙所示。由四个轮胎的气压值可知，右前轮存在漏气问题，将汽车轮胎内气体视为理想气体，忽略汽车轮胎容积的变化，长时间行驶后，汽车两前轮轮胎温度相等并高于当地气温，取0℃为273K。求：
（1）到达目的地时汽车左前轮胎内气体的温度；
（2）行驶过程中右前轮漏掉的气体质量与剩余气体质量的比值。
17．（2023高二下·潍坊期中）如图所示，足够长的光滑金属导轨平行放置，固定在水平面上，间距L=1.0m，导轨处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小B=2.0T，导轨左端的单刀双掷开关可分别与电阻或电容器相连接，已知定值电阻R=2.0 ，电容器电容C=0.1F，导体棒质量m=0.4kg、电阻r=1.0 ，其余电阻不计。开始电容器不带电，导体棒静置于导轨上，开关合向a，对导体棒施加水平向右的F=4N的拉力，当导体棒匀速运动时撤去F，导体棒始终与导轨垂直且接触良好。
（1）求拉力的最大功率；
（2）求撤去F后定值电阻R中产生的热量；
（3）若撤去F的同时将开关合向b，求导体棒最终运动的速度大小。
18．（2023高二下·潍坊期中）如图甲所示，粒子加速器与速度选择器并排放置，已知速度选择器内匀强磁场磁感应强度大小为、电场强度大小为。在速度选择器右侧建立xOy坐标系，的区域里有磁场，规定磁场方向垂直纸面向里为正，磁感应强度B随时间t变化的规律如图乙所示，其中。质量为、电荷量为的粒子从加速器M极板由静止释放，通过N极板中间的小孔后进入速度选择器，沿直线穿过速度选择器后从O点沿x轴射入磁场。
（1）求粒子到达O点的速度和M、N两板间的电压；
（2）若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，求的大小；
（3）若，粒子在时刻从O点射入磁场，求粒子离开磁场时的位置坐标；
（4）若，调整磁场变化周期，使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从y轴离开磁场，求的取值范围。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的发射、传播与接收
【解析】【解答】Ａ、导航使用的电磁波是横波，A错误；
B、均匀变化的电场产生恒定的磁场，不能向空间辐射电磁波，B错误；
C、 为使电磁波携带信息，发射前需进行调制 ，C正确；
D、各种电磁波在真空中传播速度相同，D错误；
故答案为：C
【分析】正确理解电磁场理论，为使电磁波携带信息，发射前要进行调制，明确电磁波为横波，在真空中的传播速度为光速。
2．【答案】D
【知识点】晶体和非晶体；液体的表面张力
【解析】【解答】A、玻璃是非晶体，导热性表现为各向同性，A错误；
B、高温烧熔的玻璃还是非晶体，B错误；
C、 玻璃烧熔时，液态时表面分子间的作用力表现为引力使其表面收缩，C错误；
D、玻璃烧熔为液态时，由于表面张力的作用使其表面收缩，冷却后尖端变钝，D正确；
故答案为：D
【分析】正确理解掌握晶体非晶体和各向异性各向同性，液体的表面张力。
3．【答案】B
【知识点】分子动理论的基本内容；分子间的作用力；物体的内能
【解析】【解答】AB、两铅块表面磨平，使其紧密接触，接触面分子间距离较近，但大于平衡距离，分子力表现为引力，两铅块结合在一起，A错误，B正确；
C、物体的内能有分子的运动和分子之间相互作用引起，有温度和体积决定，与物体位置无关，与物体的势能，动能无关，C错误；
D、加挂丙后，不影响接触面分子之间的距离，分子势能不变，D错误；
故答案为：B
【分析】甲乙两铅块表面磨平，紧密接触，分子间表现为引力，使两铅块结合在一起，物体的内能是物体内分子动能和分子势能的总和，与物体的位置和物体的动势能无关。
4．【答案】A
【知识点】安培定则；平行通电直导线间的相互作用
【解析】【解答】AB、由题意可知在时，a、b、c中的电流分别为：，， 根据通电导线同向相吸异向向斥的原理，a受到的安培力水平向左，c受到的安培力水平向右，A正确，B错误；
CD、根据安培定则，a导线产生的磁场在b处的磁感应强度的方向垂直于ab连线斜向左上方，c导线产生的磁场在b处的磁感应强度的方向垂直于cb连线斜向右上方，根据平行四边形法则合成出b的磁感应强度的方向垂直ac连线竖直向上，CD错误；
故答案为：A
【分析】由电流瞬时值表达式计算时刻三根导线上的电流，根据同向电流相吸异向电流相斥进行判断所受安培力的方向，根据安培定则判断b点的磁场，由平行四边形法则合成出合场强，判断其大小和方向。
5．【答案】D
【知识点】LC振荡电路分析
【解析】【解答】A、根据安培定则，线圈中磁场方向向下，A错误；
B、电容器在充电，电流在减小，根据楞次定律，线圈中感应电流的方向与图中电流方向相同，B错误；
C、线圈中电流在减小，线圈中存储的磁场能在减小，C错误；
D、电容器在充电，电容器极板上的电荷量在增加，由得出两板之间的电场强度在变大，D正确；
故答案为：D
【分析】根据安培定则判断线圈中电流的方向，正确理解LC振荡回路的原理，电容器充电时，电流在减小，电容器上的电荷量在增加，磁场能转化为电场能，两板之间的电势差增加，电场强度变大。
6．【答案】B
【知识点】导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的电路类问题
【解析】【解答】设电阻丝PQ的电阻为R，则ab、cd、的电阻也为R
PQ切割磁感线产生的感应电动势：E=Blv
当PQ滑过l/2时，电路等效为左右线框的并联电路，则外电路总电阻：
PQ之间的电势差：
故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】根据部分导线切割磁感线产生感应电动势，由等效电路计算外电路总电阻，由闭合电路欧姆定律计算路端电压。
7．【答案】C
【知识点】变压器原理；变压器的应用
【解析】【解答】A、由题意可知，当开关接1时，电流表的读数为0.4A，可知变压器的输入功率：
根据理想变压器功率关系：，解得：
根据理想变压器电流与线圈匝数的关系：得：匝，A错误；
B、电压表的读数：v，B 错误；
CD、开关接2处，根据理想变压器电压与线圈匝数关系，电阻R两端的电压：v
电阻R中的电流：A
根据理想变压器电流与线圈匝数关系：A，C正确，D错误；
故答案为：C
【分析】分析开关分别接1时，由已知条件计算出变压器输入功率，由理想变压器功率关系，得到输出功率，并由此计算副线圈电流的大小，根据理想变压器电流与线圈匝数的关系得出副线圈匝数，根据理想变压器电压与线圈匝数关系，得出副线圈输出电压，开关接2时，根据理想变压器电压与线圈匝数关系计算副线圈输出电压电流，根据理想变压器电流与线圈匝数关系，计算输入电流。
8．【答案】B
【知识点】电磁感应中的图像类问题
【解析】【解答】甲图中a线圈中产生的感应电动势大小不变，根据法拉第电磁感应定律可得：
乙图中b线圈产生的电动势最大值：，电动势有效值为：
由可知a、b线圈的功率之比为：， 故ACD错误，B正确；
故答案为：B
【分析】甲图磁场周期性均匀变化，根据法拉第电磁感应定律计算感应电动势，乙图磁场的变化为正弦函数，可计算其最大值再计算有效值，应用功率公式计算电功率之比。
9．【答案】A,D
【知识点】交变电流的产生及规律
【解析】【解答】A、此时线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，A正确；
BC、磁通量最大时为中性面，磁通量的变化率为零，感应电流瞬时值为零，但电流表的示数为交流电有效值，始终不为零，BC错误；
D、中性面感应电流瞬时值为零，经过该位置电流方向改变，D正确；
故答案为：AD
【分析】根据交流电的形成，此时刻为磁通量最大的位置，是中性面，感应电动势，感应电流，磁通量的变化率均为零，电流改变方向，电流表的读数是有效值不变。
10．【答案】A,D
【知识点】楞次定律；电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A、 小磁体通过p点时灯泡的亮度比通过q点时的亮度小， 说明小磁铁通过ｐ点时产生的电流小，磁通量的变化率小，速度小，A正确；
B、小磁铁下滑时产生的感应电流受到的安培力做负功，小磁铁机械能减小，所以ｐ点的机械能大于ｑ点的机械能，B错误；
CD、由楞次定律可知，ｐ点时线圈磁通量增大，ｑ点时磁通量减小，灯泡中的电流方向相反，C错误，D正确；
故答案为：AD
【分析】由电流的大小可以确定感应电动势的大小，磁通量的变化率的大小，从而判断速度的大小，产生感应电动势小磁铁要克服安培力做功，机械能减小，根据楞次定律由磁通量的变化判断感应电流的方向。
11．【答案】A,B,D
【知识点】质谱仪和回旋加速器
【解析】【解答】A、带电粒子在电场中加速，由动能定理可得：
带电粒子在偏转电场中，由洛伦兹力提供向心力可得：
联立解得：，得：，由此可知，半径小的比荷大， a的比荷大于b的比荷 ，A正确；
B、由加速电场可得：，比荷大的粒子获得的速率大，B正确；
C、由加速电场：可知，a、b粒子的所带电荷量未知，无法确定动能的大小，C错误；
D、由偏转磁场周期公式可知粒子在磁场中的时间：，由此可知，比荷大的粒子，在磁场中运动的时间短，因此a 在磁场中的运动时间小于b在磁场中的运动时间 ，D周期；
故答案为：ABD
【分析】根据加速电场由动能定理可得速度公式，由偏转磁场可得粒子圆周运动的半径与周期公式，联立就可以分析得出结论。
12．【答案】B,C,D
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动
【解析】【解答】A、根据题意，粒子与ab边相切时对应速度最大，由几何关系可得半径为：
根据洛伦兹力提供向心力：得：，联立解得：，
同理若粒子从c点射出，则速度为：，A错误；
B、由粒子在磁场中的周期公式：
当粒子垂直于bc边射出时，粒子在磁场中运动的时间为：，B正确；
C、由题意可知，粒子与ab边相切时，打在cb边上的点到c点的距离最大，即，C正确；
D、打在cb边上的点到c点的距离最大时，粒子在磁场中面积最大为：，D正确；
故答案为：BCD
【分析】根据带电粒子在磁场中的偏转，洛伦兹力提供向心力得出半径和周期公式，根据题意粒子最大速度对应相切于ab边由几何关系得出对应最大速度，过c点对应最小速度，由粒子圆周运动圆心角计算粒子在磁场中的运动时间，由几何关系确定bc边的最大距离和磁场中的面积。
13．【答案】（1）A
（2）环境温度突然降低
（3）先升高后降低
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1）A、为减小实验误差， 推拉柱塞时应尽量缓慢 ，防止柱塞移动太快，气体温度发生变化，A正确；
B、 推拉柱塞时不可手握注射器，以防气体温度发生变化，B错误；
C、橡胶塞脱落，气体的质量发生了变化，需要重新做实验，C错误；
故答案为：A
（2）对图乙，由理想气体状态方程可得：可知图线变化的原因可能是：环境温度突然降低，斜率减小。
（3）由P-V图像的等温线，反比例函数双曲线可知， 实验中气体温度的变化情况是：先升高后降低。
【分析】（1）实验验证气体的等温变化规律，推拉柱塞要缓慢，使气体和环境充分热交换保持温度不变，不能用手接触以防气体温度变化，等温变化气体质量不能发生变化。
（2）由理想气体状态方程得出P与V的关系，斜率变小的原因可能是温度变小了。
（3）由P-V图像结合等温线就可以判读温度的变化。
14．【答案】（1）较大
（2）12.5；上通道
（3）调大
【知识点】利用传感器制作简单的自动控制装置
【解析】【解答】（1） 当苹果通过托盘时，质量较小的苹果对托盘压力较小，由乙图可知， R1 值较大；
（2）200克为标准，F=mg=2 N，由乙图可知： R1 ≈25kΩ
为达到分拣要求，由闭合电路欧姆定律和串联电路电压的关系：得：；
苹果质量小于200g，则 R1 的阻值增大，分压增大，两端电压变小，衔铁不会吸合，苹果通过上通道；
(3)苹果质量增大时，则 R1 的阻值减小，分压减小，两端电压增大，即阻值增大，所以要增大分拣苹果的质量应将R2的阻值调大。
【分析】（1）由乙图可知，质量小的苹果，压力小，R1 的阻值大；
（2）由闭合电路欧姆定律和串联电路电压的关系可以计算出200g苹果分拣标准对应的的阻值；进一步分析质量小于200g，则 R1 的阻值增大，两端电压变小，衔铁不会吸合，苹果通过上通道；
（3）质量增大时，则 R1 的阻值减小，两端电压增大，即阻值增大.
15．【答案】（1）解：线圈产生的电动势最大值为
从图示位置开始计时，线圈产生的电动势瞬时值表达式
（2）解：经过，线圈转过的角度为
磁通量的变化量为
根据法拉第电磁感应定律有
根据电流定义式有
根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
【知识点】交变电流的图像与函数表达式
【解析】【分析】（1）根据得出感应电动势的最大值，再由图示位置可知，磁通量为零的位置，磁通量的变化率最大，是峰值面，从而得出电动势瞬时值的表达式：；
（2）由经过的时间计算转过的圆心角，计算磁通量的变化量，根据法拉第电磁感应定律计算平均电动势，由欧姆定律平均电流，根据电流定义式计算电荷量。
16．【答案】（1）解：由图甲可知，汽车左前轮胎内气体的初状态，，末状态，轮胎内气体做等容变化，由查理定律，可得
汽车左前轮胎内气体的温度t=(324 273)℃=51℃
（2）解：汽车右前轮胎内气体的初状态，，末状态，，设汽车右前轮胎的体积为V，温度是T2时的气体的体积变为V＇，气体可看做等压变化，由盖 吕萨克定律可得
解得
由于轮胎内气体的质量一定，温度升高后气体的密度相等，可得右前轮漏掉的气体质量与剩余气体质量的比值等于体积之比，则有
【知识点】气体的等压变化及盖-吕萨克定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）由图甲可知汽车左前轮胎内气体的初状态压强和温度，由图乙可知末状态气体压强，根据查理定律可求出左前轮末状态胎内气体温度；
（2）由甲图可知右前轮胎内气体初状态压强和温度，由图乙知右前轮末状态气体压强， 两前轮轮胎温度相等可知末状态温度，由盖-吕萨克定律解得气体末状态体积，计算漏出气体与剩余气体体积之比为质量之比。
17．【答案】（1）解：导体棒速度为v时产生的感应电动势为
感应电流为
由左手定则可得导体棒受到的安培力方向向左，大小为
导体棒的加速度为
所以导体棒做加速度逐渐减小的加速运动，匀速时速度达到最大值：
拉力的最大功率为
（2）解：撤去F后，导体棒只受水平向左的安培力的作用，加速度为
可得导体棒做加速度逐渐减小的减速运动，最终静止。此过程中动能全部转化为系统的热量Q，由能量守恒定律可得
R中产生的热量为
（3）解：当导体棒产生的电动势和电容器两端电压相等时，导体棒电流为0，导体棒最终做匀速直线运动，假设导体棒最终运动的速度大小为，由动量定理可得
此时，
联立可得
【知识点】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）由导体棒切割磁感线产生感应电动势大小，根据闭合电路欧姆定律计算感应电流大小，由左手定则可得安培力大小和方向，由牛顿第二定律得出导体棒先做加速度减小的加速运动，当加速为零时，速度达到最大值做匀速直线运动，由加速度为零，安培力等于拉力可计算最大速度，再计算拉力的最大功率；
（2）撤去拉力后导体棒在安培力作用下做加速度减小的减速运动，最终静止，由能量守恒定律，动能全部转化为热量；
（3） 撤去F的同时将开关合向b，电容器充电，当电容器电压等于感应电动势时，导体棒中电流为零，开始做匀速直线运动，由动量定理和电容器定义式，求出导体棒最终的速度大小。
18．【答案】（1）解：粒子在沿直线穿过速度选择器，根据受力平衡可得
解得
粒子经过加速电场过程，根据动能定理可得
解得M、N两板间的电压为
（2）解：若粒子在时从O点射入磁场，且在的某时刻从点P（，）离开磁场，粒子在磁场中做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力得
由几何关系可得
解得
联立解得
（3）解：若，则粒子在磁场中的轨道半径为
粒子在磁场中运动的周期为
粒子在时刻从O点射入磁场，可知粒子进入磁场时磁场方向刚好变为向外，粒子在磁场中的运动轨迹如图所示
根据图中几何关系可得
可知粒子离开磁场时的纵坐标为
则粒子离开磁场时的位置坐标为（，）。
（4）解：若，则粒子在磁场中的轨道半径为
粒子在磁场中运动的周期为
临界情况为粒子从时刻射入磁场，并且轨迹恰好与轴相切，如图所示
由图中几何关系可得
可得
则粒子在时间内转过的圆心角为，对应的运动时间为
为了使在的任一时刻从O点入射的粒子均不从轴离开磁场，应满足
联立可得
【知识点】带电粒子在电场中的加速；带电粒子在有界磁场中的运动；速度选择器
【解析】【分析】（1）由速度选择器受力平衡可以得出到达O点的速度，进一步通过在加速电场动能定理解得加速电压；
（2）在偏转磁场中，由洛伦兹力提供向心力得到粒子圆周运动的半径公式，由一直条件和几何关系得到圆周运动半径大小，联立求出磁感应强度的大小；
（3）由已知磁感应强度，可计算出对应粒子圆周运动半径与周期，由初始时刻和磁感应强度的变化周期从而确定粒子在磁场中的运动轨迹，由几何关系求出粒子出磁场的位置坐标。
（4）由已知磁感应强度，可计算出对应粒子圆周运动半径与周期，临界情况为粒子从时刻射入磁场，并且轨迹恰好与轴相切，由几何关系得出；粒子在时间内转过的圆心角对应的运动时间，由此判断得出：任一时刻从O点入射的粒子均不从轴离开磁场的变化周期。
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