大四物理试题答案大集合及深度解析

大四物理试题答案大集合及深度解析

一、选择题（每题3分，共30分）1.下列关于电场强度的说法正确的是（）A.由E=F/q可知，电场强度E跟电场力F成正比，跟放入电场中的电荷q成反比B.由E=kQ/r²可知，在离点电荷很近的地方，r接近于零，电场强度为无穷大C.电场强度是矢量，电场中某点的电场强度的方向与正电荷在该点所受的电场力方向相同D.电场中某点的电场强度的大小和方向与放入该点的试探电荷无关答案：CD解析：电场强度是电场本身的性质，与试探电荷无关，A错误，D正确；公式E=kQ/r²只适用于点电荷电场，离点电荷很近时，该公式不再适用，B错误；电场强度方向与正电荷在该点所受电场力方向相同，C正确。2.一个带正电的质点，电荷量q=2.0×10⁻⁹C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0×10⁻⁵J，质点的动能增加了8.0×10⁻⁵J，则a、b两点间的电势差Uab为（）A.3.0×10⁴VB.1.0×10⁴VC.4.0×10⁴VD.7.0×10⁴V答案：B解析：根据动能定理W合=ΔEk，电场力做功W电=ΔEk-W其他=8.0×10⁻⁵J-6.0×10⁻⁵J=2.0×10⁻⁵J，又W电=qUab，所以Uab=W电/q=2.0×10⁻⁵J/(2.0×10⁻⁹C)=1.0×10⁴V。3.如图所示，一平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两极板间有一正电荷（电荷量很小）固定在P点。以E表示两极板间的电场强度，U表示电容器两板间的电压，Ep表示正电荷在P点的电势能，若保持负极板不动，将正极板移到图中虚线所示的位置，则（）A.U变小，E不变B.E变大，Ep不变C.U变小，Ep不变D.U不变，Ep不变答案：AC解析：平行板电容器充电后与电源断开，电荷量不变，根据C=εS/4πkd，d增大，电容C减小，再根据U=Q/C，Q不变，C减小，U变小；电场强度E=U/d=Q/Cd=4πkQ/εS，Q、S、ε不变，E不变；正电荷在P点的电势能Ep=qφP，P点电势不变，q不变，Ep不变。4.如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比n1∶n2=2∶1，V和A均为理想电表，灯泡电阻RL=6Ω，AB端电压u1=12√2sin100πt（V）。下列说法正确的是（）A.电流频率为100HzB.V的读数为24VC.A的读数为0.5AD.变压器输入功率为6W答案：AD解析：由u1=12√2sin100πt（V）可知，ω=100π，根据ω=2πf，可得频率f=50Hz，A错误；根据变压器电压关系U1/U2=n1/n2，U1=12V，n1∶n2=2∶1，所以U2=6V，V的读数为6V，B错误；I2=U2/RL=6V/6Ω=1A，根据I1/I2=n2/n1，可得I1=0.5A，A的读数为0.5A，但这里求的是副线圈电流，原线圈电流I1=0.5A，变压器输入功率P=U1I1=12V×0.5A=6W，C错误，D正确。5.如图所示，两根足够长的平行金属导轨固定在倾角θ=30°的斜面上，导轨电阻不计，间距L=0.4m。导轨所在空间被分成区域Ⅰ和Ⅱ，两区域的边界与斜面的交线为MN，Ⅰ中的匀强磁场方向垂直斜面向下，Ⅱ中的匀强磁场方向垂直斜面向上，两磁场的磁感应强度大小均为B=0.5T。在区域Ⅰ中，将质量m1=0.1kg，电阻R1=0.1Ω的金属条ab放在导轨上，ab刚好不下滑。然后，在区域Ⅱ中将质量m2=0.4kg，电阻R2=0.1Ω的光滑导体棒cd置于导轨上，由静止开始下滑。cd在滑动过程中始终处于磁场中，ab、cd始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触，取g=10m/s²，则cd下滑的最大速度vm为（）A.3m/sB.2m/sC.5m/sD.4m/s答案：D解析：ab刚好不下滑时，有m1gsinθ=f，f=BIL，I=BLv/R1，可得m1gsinθ=B²L²v/R1，解得v=1m/s；当cd下滑时，对cd受力分析，根据牛顿第二定律m2gsinθ-F安=m2a，F安=BIL，I=BLv/(R1+R2)，当a=0时，速度最大，即m2gsinθ=B²L²vm/(R1+R2)，代入数据解得vm=4m/s。6.如图所示，在光滑绝缘水平面上，三个带电小球a、b和c分别位于边长为l的正三角形的三个顶点上；a、b带正电，电荷量均为q，c带负电。整个系统置于方向水平的匀强电场中。已知静电力常量为k。若三个小球均处于静止状态，则匀强电场场强的大小为（）A.kq/l²B.√3kq/l²C.2√3kq/l²D.4√3kq/l²答案：C解析：对c球受力分析，c球受a、b球的库仑力和电场力平衡，a、b球对c球的库仑力合力沿水平方向，大小为F合=2kq²sin60°/l²=√3kq²/l²，根据平衡条件qE=F合，可得E=2√3kq/l²。7.如图所示，一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线，则（）A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失答案：ABD解析：由图可知，a光的折射角大，根据n=sinγ/sinθ，可知玻璃砖对a光的折射率大，C错误；根据v=c/n，折射率大的光在玻璃中传播速度小，所以a光传播速度小于b光，A正确；折射率大的光频率高，根据c=λf，真空中光速相同，所以a光波长小于b光，B正确；根据sinC=^1/n，a光折射率大，临界角小，θ角逐渐变大时，a光先达到临界角，折射光线a首先消失，D正确。8.已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于量子数n=4能级状态，则（）A.氢原子可能辐射6种频率的光子B.氢原子可能辐射5种频率的光子C.有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D.有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应答案：AC解析：一群氢原子处于n=4能级，能辐射C4²=6种频率的光子，A正确，B错误；从n=4能级跃迁到n=1能级，辐射光子能量E=-0.85eV-(-13.6eV)=12.75eV，从n=3能级跃迁到n=1能级，辐射光子能量E=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV，从n=2能级跃迁到n=1能级，辐射光子能量E=-3.4eV-(-13.6eV)=10.2eV，均大于钙的逸出功2.7eV，能使钙发生光电效应，共3种，C正确，D错误。9.如图所示，在x轴上关于O点对称的A、B两点有等量同种点电荷+Q，在y轴上C点有点电荷-Q，且CO=OD。∠ADO=60°，下列判断正确的是（）A.O点电场强度为零B.D点电场强度为零C.若将点电荷+q从O移向C，电势能增大D.若将点电荷-q从O移向C，电势能增大答案：BC解析：A、B两点等量同种正电荷在O点电场强度为零，但C点负电荷在O点有电场强度，所以O点电场强度不为零，A错误；根据电场的叠加，A、B两点电荷在D点电场强度的合场强与C点电荷在D点电场强度等大反向，所以D点电场强度为零，B正确；O点电势高于C点电势，正电荷从O移向C，电场力做负功，电势能增大，C正确；负电荷从O移向C，电场力做正功，电势能减小，D错误。10.如图所示，空间存在一有边界的条形匀强磁场区域，磁场方向与竖直平面（纸面）垂直，磁场边界的间距为L。一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动，线框所在平面始终与磁场方向垂直，且线框上、下边始终与磁场的边界平行。t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合（图中位置Ⅰ），导线框的速度为v0。经历一段时间后，当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时（图中位置Ⅱ），导线框的速度刚好为零。此后，导线框下落，经过一段时间回到初始位置Ⅰ。则（）A.上升过程中合力做的功与下降过程中合力做的功相等B.上升过程中线框产生的热量比下降过程中线框产生的热量多C.上升过程中，导线框的加速度逐渐减小D.上升过程中，导线框克服安培力做的功比下降过程中的多答案：BD解析：上升过程和下降过程重力做功相同，但上升过程安培力做负功多，合力做功不相等，A错误；上升过程安培力做负功多，根据能量守恒，上升过程中产生的热量比下降过程多，B正确；上升过程中，线框进入磁场时，安培力向上，速度减小，安培力减小，加速度减小，当线框全部进入磁场后，加速度不变，C错误；上升过程安培力做负功多，即克服安培力做的功比下降过程多，D正确。二、填空题（每题4分，共20分）11.一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100。用×10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到____挡。如果换挡后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是____。若补上该步骤后测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值是____Ω。答案：×100；欧姆调零；2.2×10³解析：指针偏转角度小，说明所选倍率小，应换大倍率×100挡；换挡后要进行欧姆调零；读数为22×100Ω=2.2×10³Ω。12.如图所示，在探究平抛运动规律的实验中，用小锤打击弹性金属片，金属片把P球沿水平方向抛出，同时Q球被松开而自由下落，P、Q两球同时开始运动，观察到两球____落地（选填“同时”或“不同时”），这个实验现象表明____。答案：同时；平抛运动在竖直方向上是自由落体运动解析：两球同时开始运动，同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动。13.如图所示，理想变压器原线圈接在电压有效值不变的交流电源上，副线圈接有两个灯泡L1和L2，R是一个定值电阻，电压表和电流表均为理想电表。开始时，开关S是断开的。现将S闭合，则副线圈中电流的变化情况是____（选填“增大”“减小”或“不变”），电压表的示数____（选填“增大”“减小”或“不变”）。答案：增大；不变解析：S闭合，副线圈电阻减小，根据I=U/R，副线圈电流增大；原线圈电压不变，根据变压器电压关系，副线圈电压不变，电压表读数不变。14.一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后（加速电压为U），该粒子的德布罗意波长为____。答案：h/√(2mqU)解析：根据动能定理qU=mv²/2，可得v=√(2qU/m)，德布罗意波长λ=h/p=h/mv=h/√(2mqU)。15.如图所示，在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中，有一质量为m、阻值为R的闭合矩形金属线框abcd用绝缘轻质细杆悬挂在O点，并可绕O点摆动。金属线框从右侧某一位置由静止开始释放，在摆动到左侧最高点的过程中，细杆和金属线框平面始终处于同一平面，且垂直纸面。则线框中感应电流的方向是____（选填“abcda”或“adcba”），线框中产生的焦耳热为____。（已知：重力加速度为g，线框ab边的长度为L，初始时ab边距磁场边界的距离为h）答案：adcba；2mgh-m²g²L²/2B²R²解析：根据楞次定律，磁通量减小，感应电流方向为adcba；根据能量守恒，线框减少的重力势能转化为电能和动能，最终动能为零，电能转化为焦耳热，减少的重力势能为mgh，根据安培力公式F安=BIL，I=BLv/R，F安=B²L²v/R，根据动能定理mgh-W安=0-0，W安=Q，又W安=∫F安dx，x从h到h-L，可得Q=2mgh-