2023-2024学年重庆市主城区七校联考高二（下）期末物理试卷

这是一份2023-2024学年重庆市主城区七校联考高二（下）期末物理试卷，共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1．（4分）如图所示，在重庆市江北区观音桥某医院内，一幢楼房的外墙上挂满了空调外机，场景非常壮观，吸引了不少网友前去“打卡”。以下说法中正确的是（ ）
A．空调既能制热也能制冷，说明热传递不存在方向性
B．制热时室内温度升高，则室内所有分子的运动速率都会增大
C．制冷时室内温度降低，则室内空气分子平均动能减小
D．如果室内温度减小到0℃，则室内空气分子热运动停止
2．（4分）电吉他的工作原理简化示意图如图所示，琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。则当图中琴弦向左远离线圈时（ ）
A．线圈中不产生感应电流
B．穿过线圈的磁通量减小
C．琴弦受向左的安培力
D．线圈有收缩趋势
3．（4分）图甲为风力发电装置，风吹动叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′顺时针匀速转动，产生交流电，图乙为其发电简化模型。已知线圈匝数为N，产生的感应电动势的最大值为Em，则下列说法正确的是（ ）
A．当线圈转到图示位置时感应电流方向发生改变
B．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大
C．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零
D．线圈转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
4．（4分）智能手机集成了很多传感器，结合相应APP可应用于物理实验。如图甲所示，轻质弹簧上端固定，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁。钩码在竖直方向做简谐运动时，某段时间内，小磁铁正下方的智能手机中的磁传感器采集到磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．钩码做简谐运动的周期为（t3﹣t1）
B．在t1和t5时刻，钩码的重力势能最大
C．在t2和t4时刻，钩码的动能最大
D．在t2到t4时间内，钩码所受合外力的冲量为零
5．（4分）如图所示为高铁的供电流程图，牵引变电所（视为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2）将高压220kV或110kV降至27.5kV，再通过接触网上的电线与车顶上的受电器使机车获得25kV工作电压，则（ ）
A．电网输送的是恒定高压直流电
B．若电网的电压为220kV，则n1：n2＝1：8
C．若高铁机车运行功率增大，机车工作电压将会高于25kV
D．高铁机车运行功率增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大
6．（4分）物理学家约翰•巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：（n＝3，4，5，…），R为里德伯常数。则巴耳末系中最小频率与最大频率的比值为（ ）
A．20：27B．21：25C．5：9D．3：4
7．（4分）如图为带灯的自行车后轮的示意图，金属轮框与轮轴之间均匀地连接四根金属条，每根金属条中间都串接一个阻值为6Ω的小灯泡，车轮半径为0.3m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角为60°的扇形匀强磁场区域，磁感应强度大小为0.8T，方向垂直纸面（车轮平面）向外。若自行车后轮顺时针转动的角速度恒为20rad/s，不计其它电阻，则（ ）
A．通过每个小灯泡的电流始终相等
B．当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab中b端电势高
C．当金属条ab在磁场中运动时，电路的总电阻为1.5Ω
D．当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab受到的安培力为2.16×10﹣2N
8．（4分）如图所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，不计电阻的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨垂直。t＝0时，棒在恒定的水平拉力F作用下开始向右运动，t＝t0时，撤去拉力。则棒的速度大小v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量大小I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
二、多选题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
（多选）9．（4分）轧钢厂热轧机上的射线测厚仪的示意图如图所示，该仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知车间采用放射性同位素Ir作为放射源，通过β衰变获得γ射线，半衰期为74天，适合透照厚度为20mm～100mm的钢板，下列说法正确的是（ ）
A．γ射线是一种能量很高、波长很短的电磁波
B．若钢板厚度标准为50mm，则探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度小于50mm
C．若有120个放射性同位素原子，则经过148天后一定还剩30个没有衰变
D．若衰变产生的新核用X表示，则的衰变方程为
（多选）10．（4分）一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程，该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，单位时间撞击器壁单位面积的分子数变多
B．B→C过程中，气体向外界放热
C．C→A过程中，气体分子的平均动能不变
D．气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A的整个过程中，气体对外界做功之和为零
（多选）11．（4分）如图甲，“战绳”训练是近年一种流行的健身项目。“战绳”可简化为图乙所示的弹性轻绳，绳上有很多标记数字且处于平衡位置的质点，相邻两个标记质点间距离为l，健身者沿竖直方向向上抖动质点1，并开始计时，t时刻第5个质点开始振动，此时质点2第一次到达波峰，各质点偏离平衡位置的最大距离为A，形成的绳波可看作简谐波，下列说法正确的是（ ）
A．传播速度为
B．波源的振动频率
C．2t时刻，质点3处于平衡位置且向上运动
D．2t时刻，质点6偏离平衡位置的位移为A
（多选）12．（4分）如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为B1、B2，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为8d。现将一质量为m，阻值为2R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度v1、v2匀速穿过磁场Ⅰ和Ⅱ。导体棒穿过磁场Ⅰ和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为q1、q2，定值电阻R上产生的热量分别为Q1、Q2。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（ ）
A．B．
C．D．
二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。
13．（6分）北京和重庆的两位同学用如图甲所示的装置进行“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。
（1）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，在实验过程中以下操作正确的是 。
A．测量摆长时，用刻度尺量出悬点到摆球间的细线长度作为摆长
B．摆长一定的情况下，摆角应略大于10°，以便于观察
C．单摆摆动稳定后，在摆球经过最低点时开始计时
D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
（2）两位同学各自完成了单摆的周期T与摆长l的数据测量，并将两地的实验数据在同一张坐标纸上绘制成T2﹣l图像，如图乙所示。其中，用重庆的同学所测实验数据绘制的图像是图线 。（选填“A”或“B”）
（3）重庆的同学还绘制了不同摆长的单摆的振动图像，如图丙所示。由图可知两单摆摆长之比为 。
14．（6分）如图甲所示为某同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
（1）M、N、P三个光学元件依次为 。
A．滤光片、单缝片、双缝片
B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片
D．双缝片、偏振片、单缝片
（2）图甲中L1＝10.0cm，L2＝60.0cm，说明书显示双缝间距有两种规格，分别是d1＝0.080mm和d2＝0.100mm，该同学并不知道使用的是哪种规格的双缝片，请帮忙完成以下测量和计算：调整装置使叉丝竖线与条纹平行后，叉丝中心线对准某条亮纹中心（记为第0条）时读数如图乙所示，其读数为 mm；旋转测量头旋钮，第4条亮纹中心与叉丝中心线对准时读数如图丙所示，则被测光的波长约为 nm（结果保留3位有效数字）。
四、计算题：本题共4小题，共40分。在答题卡上作答，要有必要的文字说明和步骤。
15．（8分）如图所示，两条相距L＝1m的足够长平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值R＝9Ω的电阻。一质量m＝0.1kg、阻值r＝1Ω的金属杆AB固定在水平导轨上，与导轨垂直并保持良好接触。其左侧轨道正上方有一磁悬浮小车，在其正下方两轨道之间产生一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T，磁场区域的宽度为d＝0.2m，其他区域磁场不计。磁悬浮小车以速度v＝5m/s沿轨道水平向右匀速运动，不计一切摩擦和导轨电阻。求：
（1）磁悬浮小车右边界刚越过AB杆正上方时，AB杆两端点间的电压；
（2）磁悬浮小车越过AB杆过程中，电阻R产生的热量。
16．（8分）如图所示，某透明柱体的横截面是半径为R的半圆，圆心为O，AB为水平直径。现有一单色细光束从C点垂直AB界面射入，光束恰好在圆弧界面发生全反射，O、C间的距离为，光在真空中传播的速度为c。求：
（1）该透明柱体的折射率；
（2）光在透明柱体中的传播时间。
17．（10分）已知某汽车轮胎气压的正常范围为230～250kPa，最大限压为300kPa。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积为V0。
（1）司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎气压只有180kPa。现用车载充气泵对其充气，每分钟充入压强为100kPa的气体体积ΔV＝0.3V0，若将其胎压恢复至240kPa，则需充气多长时间？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化）
（2）若地下停车场的温度为23℃，此时车胎胎压为240kPa，现将车移至地面停车场（地表温度为63℃），经较长时间停放后，是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化）
18．（14分）如图所示，水平面内足够长的两平行光滑金属直导轨，左侧与R0＝1Ω的定值电阻相连接，右端与两半径r＝0.45m的竖直面内光滑圆弧轨道在PQ处平滑连接，PQ与直导轨垂直，轨道仅在PQ左侧空间存在竖直向上，大小为B＝1T的匀强磁场。将质量为m1＝0.2kg、电阻为R1＝2Ω的金属棒M静置在水平直导轨上，图中棒长和导轨间距均为L＝1m，M距R足够远，金属导轨电阻不计。开始时，用一恒为2N的拉力F作用于M，使M向右加速运动直至运动稳定，当M运动到GH处时撤去外力，随后择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为m2＝0.1kg的绝缘棒N，当M速度变为3m/s时恰好与N在PQ处发生第1次弹性碰撞。随后N反向冲上圆弧轨道。已知之后N与M每次碰撞前M均已静止，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，M、N始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）金属棒M稳定运动时的速度；
（2）GH与PQ之间的距离d；
（3）自金属棒M发生第1次碰撞后到最终静止，金属棒M的总位移。
2023-2024学年重庆市主城区七校联考高二（下）期末物理试卷
参考答案与试题解析
一、单选题：本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．（4分）如图所示，在重庆市江北区观音桥某医院内，一幢楼房的外墙上挂满了空调外机，场景非常壮观，吸引了不少网友前去“打卡”。以下说法中正确的是（ ）
A．空调既能制热也能制冷，说明热传递不存在方向性
B．制热时室内温度升高，则室内所有分子的运动速率都会增大
C．制冷时室内温度降低，则室内空气分子平均动能减小
D．如果室内温度减小到0℃，则室内空气分子热运动停止
【答案】C
【点评】掌握热传递的方向性、温度的围观含义以及分子动理论是解题的基础。
2．（4分）电吉他的工作原理简化示意图如图所示，琴身上装有线圈，线圈附近被磁化的琴弦振动时，会使线圈中的磁通量发生变化，从而产生感应电流，再经信号放大器放大后传到扬声器。则当图中琴弦向左远离线圈时（ ）
A．线圈中不产生感应电流
B．穿过线圈的磁通量减小
C．琴弦受向左的安培力
D．线圈有收缩趋势
【答案】B
【点评】本题考查了楞次定律，理解“增反减同”、“增缩减扩”、“来拒去留”是解决此类问题的关键。
3．（4分）图甲为风力发电装置，风吹动叶片驱动风轮机转动，风轮机带动内部矩形铜质线圈在水平匀强磁场中，以角速度ω绕垂直于磁场的水平转轴OO′顺时针匀速转动，产生交流电，图乙为其发电简化模型。已知线圈匝数为N，产生的感应电动势的最大值为Em，则下列说法正确的是（ ）
A．当线圈转到图示位置时感应电流方向发生改变
B．当线圈转到图示位置时磁通量的变化率最大
C．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为零
D．线圈转动过程中穿过线圈的最大磁通量为
【答案】B
【点评】掌握中性面的特点以及感应电动势最大值的计算公式是解题的基础。
4．（4分）智能手机集成了很多传感器，结合相应APP可应用于物理实验。如图甲所示，轻质弹簧上端固定，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁。钩码在竖直方向做简谐运动时，某段时间内，小磁铁正下方的智能手机中的磁传感器采集到磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，下列判断正确的是（ ）
A．钩码做简谐运动的周期为（t3﹣t1）
B．在t1和t5时刻，钩码的重力势能最大
C．在t2和t4时刻，钩码的动能最大
D．在t2到t4时间内，钩码所受合外力的冲量为零
【答案】C
【点评】注意题目是磁感应强度B随时间的变化图像，当磁铁距离手机最近时，B最大，此时磁铁距离手机最近，而不是位置最高。
5．（4分）如图所示为高铁的供电流程图，牵引变电所（视为理想变压器，原、副线圈匝数比为n1：n2）将高压220kV或110kV降至27.5kV，再通过接触网上的电线与车顶上的受电器使机车获得25kV工作电压，则（ ）
A．电网输送的是恒定高压直流电
B．若电网的电压为220kV，则n1：n2＝1：8
C．若高铁机车运行功率增大，机车工作电压将会高于25kV
D．高铁机车运行功率增大，牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大
【答案】D
【点评】本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，知道理想变压器的输出功率，决定输入功率且相等。
6．（4分）物理学家约翰•巴耳末在研究氢原子光谱过程中于1885年发现并总结出著名的巴耳末公式：（n＝3，4，5，…），R为里德伯常数。则巴耳末系中最小频率与最大频率的比值为（ ）
A．20：27B．21：25C．5：9D．3：4
【答案】C
【点评】本题也可以通过能级跃迁时吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差来计算巴耳末系中最小频率与最大频率的比值。
7．（4分）如图为带灯的自行车后轮的示意图，金属轮框与轮轴之间均匀地连接四根金属条，每根金属条中间都串接一个阻值为6Ω的小灯泡，车轮半径为0.3m，轮轴半径可以忽略。车架上固定一个强磁铁，可形成圆心角为60°的扇形匀强磁场区域，磁感应强度大小为0.8T，方向垂直纸面（车轮平面）向外。若自行车后轮顺时针转动的角速度恒为20rad/s，不计其它电阻，则（ ）
A．通过每个小灯泡的电流始终相等
B．当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab中b端电势高
C．当金属条ab在磁场中运动时，电路的总电阻为1.5Ω
D．当金属条ab在磁场中运动时，金属条ab受到的安培力为2.16×10﹣2N
【答案】D
【点评】掌握安培定则和转动切割磁感线产生的感应电动势的计算公式，能够看懂电路的连接方方式是解题的基础。
8．（4分）如图所示，竖直向上的匀强磁场中水平放置两根足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器，不计电阻的金属棒ab静止在导轨上，棒与导轨垂直。t＝0时，棒在恒定的水平拉力F作用下开始向右运动，t＝t0时，撤去拉力。则棒的速度大小v、电容器所带的电荷量q、棒中安培力的冲量大小I、棒克服安培力做的功W与时间t的关系图像正确的是（ ）
A．B．
C．D．
【答案】A
【点评】本题主要是考查法拉第电磁感应定律、含容电路的分析问题，知道电容器的电压增大，是充电过程，有电流通过金属棒，由此分析安培力的方向和金属棒的运动情况。
二、多选题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
（多选）9．（4分）轧钢厂热轧机上的射线测厚仪的示意图如图所示，该仪器探测到的射线强度与钢板的厚度有关。已知车间采用放射性同位素Ir作为放射源，通过β衰变获得γ射线，半衰期为74天，适合透照厚度为20mm～100mm的钢板，下列说法正确的是（ ）
A．γ射线是一种能量很高、波长很短的电磁波
B．若钢板厚度标准为50mm，则探测器得到的射线变弱时，说明钢板厚度小于50mm
C．若有120个放射性同位素原子，则经过148天后一定还剩30个没有衰变
D．若衰变产生的新核用X表示，则的衰变方程为
【答案】AD
【点评】本题主要是考查核反应方程、γ射线的应用以及半衰期的计算，知道核反应过程中质量数和电荷数守恒，掌握涉及半衰期的计算方法。
（多选）10．（4分）一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A。其中C→D→A为等温过程，该循环过程如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．A→B过程中，单位时间撞击器壁单位面积的分子数变多
B．B→C过程中，气体向外界放热
C．C→A过程中，气体分子的平均动能不变
D．气体从状态A依次经过状态B、C和D后又回到状态A的整个过程中，气体对外界做功之和为零
【答案】BC
【点评】本题考查了热力学第一定律的应用，根据图象判断出气体体积如何变化，从而判断出外界对气体做功情况，再应用热力学第一定律与题目所给条件即可正确解题；要知道：温度是分子平均动能的标志，理想气体内能仅由温度决定。
（多选）11．（4分）如图甲，“战绳”训练是近年一种流行的健身项目。“战绳”可简化为图乙所示的弹性轻绳，绳上有很多标记数字且处于平衡位置的质点，相邻两个标记质点间距离为l，健身者沿竖直方向向上抖动质点1，并开始计时，t时刻第5个质点开始振动，此时质点2第一次到达波峰，各质点偏离平衡位置的最大距离为A，形成的绳波可看作简谐波，下列说法正确的是（ ）
A．传播速度为
B．波源的振动频率
C．2t时刻，质点3处于平衡位置且向上运动
D．2t时刻，质点6偏离平衡位置的位移为A
【答案】AD
【点评】本题主要是考查了波的图像；解答本题关键是要理解波的图象的变化规律，能够根据图像直接读出振幅、波长和各个位置处的质点振动方向，知道波速、波长和频率之间的关系v＝fλ。
（多选）12．（4分）如图所示，MN、PQ两条平行光滑固定金属导轨与水平面的夹角为θ，两导轨的间距为L，M和P之间接阻值为R的定值电阻。导轨所在的空间有两条宽度均为d的匀强磁场Ⅰ和Ⅱ，磁场方向垂直于导轨平面向下，大小分别为B1、B2，磁场I的下边界与磁场Ⅱ的上边界间距为8d。现将一质量为m，阻值为2R的导体棒从距磁场I上边界距离为d处由静止释放，导体棒恰好分别以速度v1、v2匀速穿过磁场Ⅰ和Ⅱ。导体棒穿过磁场Ⅰ和Ⅱ的过程中通过导体棒横截面的电荷量分别为q1、q2，定值电阻R上产生的热量分别为Q1、Q2。导轨电阻不计，重力加速度为g，在运动过程中导体棒始终垂直于导轨且与导轨接触良好，则（ ）
A．B．
C．D．
【答案】BC
【点评】分析清楚电路结构与导体棒的运动过程是解题的前提与关键，应用动能定理、E＝BLv、闭合电路的欧姆定律与能量守恒定律即可解题。
二、实验题：本题共2小题，每空2分，共12分。
13．（6分）北京和重庆的两位同学用如图甲所示的装置进行“用单摆测量重力加速度的大小”的实验。
（1）选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，在实验过程中以下操作正确的是 C 。
A．测量摆长时，用刻度尺量出悬点到摆球间的细线长度作为摆长
B．摆长一定的情况下，摆角应略大于10°，以便于观察
C．单摆摆动稳定后，在摆球经过最低点时开始计时
D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
（2）两位同学各自完成了单摆的周期T与摆长l的数据测量，并将两地的实验数据在同一张坐标纸上绘制成T2﹣l图像，如图乙所示。其中，用重庆的同学所测实验数据绘制的图像是图线 A 。（选填“A”或“B”）
（3）重庆的同学还绘制了不同摆长的单摆的振动图像，如图丙所示。由图可知两单摆摆长之比为 4：9 。
【答案】（1）C；（2）A；（3）4：9。
【点评】本题主要考查了单摆测量当地的重力加速度的实验，要明确实验原理和实验的注意事项，掌握单摆的周期公式，根据单摆周期公式求解T2﹣l函数是解题的关键。
14．（6分）如图甲所示为某同学进行“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
（1）M、N、P三个光学元件依次为 A 。
A．滤光片、单缝片、双缝片
B．滤光片、双缝片、单缝片
C．偏振片、单缝片、双缝片
D．双缝片、偏振片、单缝片
（2）图甲中L1＝10.0cm，L2＝60.0cm，说明书显示双缝间距有两种规格，分别是d1＝0.080mm和d2＝0.100mm，该同学并不知道使用的是哪种规格的双缝片，请帮忙完成以下测量和计算：调整装置使叉丝竖线与条纹平行后，叉丝中心线对准某条亮纹中心（记为第0条）时读数如图乙所示，其读数为 7.40 mm；旋转测量头旋钮，第4条亮纹中心与叉丝中心线对准时读数如图丙所示，则被测光的波长约为 7.30 nm（结果保留3位有效数字）。
【答案】（1）A；（2）7.40；7.30
【点评】解决本题的关键知道各种色光的波长大小，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式；本题关键会用游标卡尺读数，不需要估读；同时要能根据双缝干涉的条纹间距公式列式分析求解，不难。
四、计算题：本题共4小题，共40分。在答题卡上作答，要有必要的文字说明和步骤。
15．（8分）如图所示，两条相距L＝1m的足够长平行金属导轨位于同一水平面内，其右端接一阻值R＝9Ω的电阻。一质量m＝0.1kg、阻值r＝1Ω的金属杆AB固定在水平导轨上，与导轨垂直并保持良好接触。其左侧轨道正上方有一磁悬浮小车，在其正下方两轨道之间产生一竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B＝1T，磁场区域的宽度为d＝0.2m，其他区域磁场不计。磁悬浮小车以速度v＝5m/s沿轨道水平向右匀速运动，不计一切摩擦和导轨电阻。求：
（1）磁悬浮小车右边界刚越过AB杆正上方时，AB杆两端点间的电压；
（2）磁悬浮小车越过AB杆过程中，电阻R产生的热量。
【答案】（1）磁悬浮小车右边界刚越过AB杆正上方时，AB杆两端点间的电压为4.5V；
（2）磁悬浮小车越过AB杆过程中，电阻R产生的热量为0.09J。
【点评】本题是电磁感应与电路、能量相结合的综合题，关键要分析清楚金属杆切割磁感线的速度，即杆相对于磁场的速度，再应用E＝BLv、欧姆定律、焦耳热公式进行解题。
16．（8分）如图所示，某透明柱体的横截面是半径为R的半圆，圆心为O，AB为水平直径。现有一单色细光束从C点垂直AB界面射入，光束恰好在圆弧界面发生全反射，O、C间的距离为，光在真空中传播的速度为c。求：
（1）该透明柱体的折射率；
（2）光在透明柱体中的传播时间。
【答案】（1）该透明柱体的折射率为；
（2）光在透明柱体中的传播时间为。
【点评】本题是一道几何关系的题目，作出光路图结合几何关系求解是常用的思路，在本题中要知道全反射的条件。
17．（10分）已知某汽车轮胎气压的正常范围为230～250kPa，最大限压为300kPa。汽车轮胎内气体可视为理想气体，正常状态下容积为V0。
（1）司机在某次启动汽车后发现，仪表盘上显示左前方轮胎气压只有180kPa。现用车载充气泵对其充气，每分钟充入压强为100kPa的气体体积ΔV＝0.3V0，若将其胎压恢复至240kPa，则需充气多长时间？（忽略充气过程轮胎体积和温度变化）
（2）若地下停车场的温度为23℃，此时车胎胎压为240kPa，现将车移至地面停车场（地表温度为63℃），经较长时间停放后，是否有爆胎危险？（忽略此过程胎内气体体积变化）
【答案】（1）充气时间为2min；
（2）没有爆胎风险。
【点评】本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律和查理定律即可完成分析。
18．（14分）如图所示，水平面内足够长的两平行光滑金属直导轨，左侧与R0＝1Ω的定值电阻相连接，右端与两半径r＝0.45m的竖直面内光滑圆弧轨道在PQ处平滑连接，PQ与直导轨垂直，轨道仅在PQ左侧空间存在竖直向上，大小为B＝1T的匀强磁场。将质量为m1＝0.2kg、电阻为R1＝2Ω的金属棒M静置在水平直导轨上，图中棒长和导轨间距均为L＝1m，M距R足够远，金属导轨电阻不计。开始时，用一恒为2N的拉力F作用于M，使M向右加速运动直至运动稳定，当M运动到GH处时撤去外力，随后择机释放另一静置于圆弧轨道最高点、质量为m2＝0.1kg的绝缘棒N，当M速度变为3m/s时恰好与N在PQ处发生第1次弹性碰撞。随后N反向冲上圆弧轨道。已知之后N与M每次碰撞前M均已静止，所有碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，M、N始终与导轨垂直且接触良好，重力加速度g＝10m/s2。求：
（1）金属棒M稳定运动时的速度；
（2）GH与PQ之间的距离d；
（3）自金属棒M发生第1次碰撞后到最终静止，金属棒M的总位移。
【答案】（1）金属棒M稳定运动时的速度6m/s，方向水平向右；
（2）GH与PQ之间的距离1.8m；
（3）自金属棒M发生第1次碰撞后到最终静止，金属棒M的总位移3.6m。
【点评】本题考查安培力做功（包括充电电流的安培力）使导体棒获得动能后，与另一棒发生弹性碰撞的力电综合问题，过程复杂。要抓住碰撞前后的物理过程，运用相应的物理规律去解决问题。
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