24．(20 分) 节能环保的“风光互补路灯”获得广泛应用。图1 是利用自然资源实现“自给自足”的风光 互补的路灯，图2 是其中一个路灯的结构示意图，它在有阳光时可通过太阳能电池板发 电，有风时可通过风力发电。 ⑴ 北京市某日路灯的开灯时间为19: 00 到次日6: 00，若路灯的功率为P 0 ＝40W，求一 盏灯在这段时间内消耗的电能E电。 ⑵ 风力发电机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S ，运动的空气与受风面作用后 速度变为零，若风力发电机将风能转化为电能的效率为　，空气平均密度为，当 风速为v 且风向与风力发电机受风面垂直时，求该风力发电机的电功率P 。 ⑶ 太阳能电池的核心部分是P 型和N 型半导体的交界区域-- PN 结，如图3 所示， 取P 型和N 型半导体的交界为坐标原点，PN 结左右端到原点的距离分别为xP 、xN 。 无光照时，PN 结内会形成一定的电压，对应的电场称为内建电场E场，方向由N 区 指向P 区；有光照时，原来被正电荷约束的电子获得光能变为自由电子，就产生了 电子-空穴对，空穴带正电且电荷量等于元电荷e ；不计自由电子的初速度，在内 建电场作用下，电子被驱向N 区，空穴被驱向P 区，于是N 区带负电，P 区带正电， 图3 所示的元件就构成了直流电源。某太阳能电池在有光持续照射时，若外电路断 开时，其PN 结的内建电场场强E场的大小分布如图4 所示，已知xP 、xN 　和E0；若 该电池短路时单位时间内通过外电路某一横截面的电子数为n ，求此太阳能电池的 电动势E 和内电阻r 。 物理答案解析

13．B [解析] 随着物体温度的升高，物体内分子的平均速率、平均动能增大，但是不是每一个分子的热运 动速率都增大，故A 错误B 正确；物体的内能变化是与物体吸热或放热有关，还与做功有 关，因此只有吸热或放热，没有说明做功情况，无法判断内能变化，故C、D 均错误。

14．B [解析] 从玻璃射入空气中会发生全反射现象，由光路图可知， a 、b 光入射角相同，在分界面上a 光发生反射及折射，而b 光发生全反射，因此a 光的折射率小于b 光折射率，故B 正确； a 光折射率小，因此a 光发生全反射的临界角大，故A 错误；b 光折射率大，则b 光在玻璃中 的传播速度小， b 光的波长小， b 光的光子能量大，故C、D 均错误。

15．C [解析] 对物块进行受力分析，如图所示，物块受到竖直向下的重力、水平向右的推力以及垂直于斜 面向上的支持力，光滑斜面没有摩擦，三力平衡可画出力的三角形，根据力的三角形可知 F < G < N ，故 C 正确。

16．D [解析] 根据右手螺旋定则可判断出，该直导线MN 在其右侧产生的磁场方向垂直于纸面向里，导线 电流增大，原磁场磁感应强度增强，穿过线框的磁通量增大，故A、B 均错误；线框中磁通 量增大，感应电流产生的磁场阻碍原磁场磁通量的变化，感应磁场方向为垂直纸面向外，根 据右手螺旋定则，线框中感应电流方向为逆时针，即a →b→c→d，故 C 错误；根据感应 电流方向及左手定则可判断出，线框ab 边在原磁场中受到的安培力方向向右，故D 正确。

18．C [解析] 设太阳质量为M ；质量为m 的行星，轨道半径为r ，周期为T ，加速度为a 。对行星由牛 顿第二定律可得： 因此，土星运行的加速度比地球小，土星运行周期比地球大，A、B 错误。地球公转周期T 1 ＝1年， 土星公转周期11.18年。设经时间t，再次出现土星冲日，则，其 中年，因此下一次土星冲日发生在2017年，C 正确，D 错误。

19．A [解析] 设金属的逸出功为 光电子的最大初动能Ek 与遏止电压UC 的关系是 联立两式可得：可解 得，即金属的截止频率约为Hz，在误 差允许范围内，可以认为A 正确；B 错误。

20．A [解析] 只有横波才有偏振现象，由于引力波有两个独立的偏振状态，因此引力波是横波，A 正确； 引力波在空间传播方式与电磁波类似，但并不是电磁波，B 错误；质量小的物体加速运动时 也会产生引力波，只是不容易探测，C 错误；爱因斯坦是由于发现光电效应获得的诺贝尔物 理学奖，D 错误。

21． [答案] ⑴　3.60；⑵ADC(不可以改变顺序)；⑶AC(可以改变顺序)；⑷B；⑸1.0 3.0 [解析] ⑴ 多用电表测电阻时不需要估读，选取最上端的欧姆表刻度，根据档位可知阻值为 ，测电压时，由于精度为0.1V，需要估读一位，根据量程“50”的刻度可知 电压为3.60V 。 ⑵ 欧姆档测电阻时指针偏转角度过小是由于档位过小，需选取大档位，进行欧姆调零 后再测阻值。 ⑶ 多用电表一定是红表笔电流流入黑表笔电流流出，图2 是测电压，图3 是测电流， 表笔位置正确。 ⑷ 根据测黑箱电压结果可知，电源一定在G的支端；根据测黑箱电阻结果可知，E、F 之间是二极管，二极管的通电流方向为EF 。 ⑸ 由题意可知各电阻，接线柱 1、2 接入电路时，原电流表 改装为2 倍量程的电流表，最大测量电流是1.0A ；接线柱1、3 接入电路时，原电 流表改装为 15 倍量程的电压表，总电阻 R＝3.0Ω，最大测量电压为3.0V。

22． [答案] [解析] ⑴ 物体B 在竖直平面内做圆周运动，在P 点时重力提供向心力 由 ⑵ 两物块分离后B 物体沿圆轨道向上运动，仅重力做负功 ⑶ 物块A 与物块B 由足够大的内力突然分离，分离瞬间内力远大于外力，两物块在水 平方向上动量守恒， 之后物体A 做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得： 由运动学公式