暑假作业15 综合测评卷-【暑假分层作业】2024年高二物理暑假培优练（（选择性必修第二册+选择性必修第三册））

限时练习：90min 完成时间： 月 日 天气： 作业15 综合测评卷 一、单选题 1．如图所示，一平行金属轨道平面与水平面成θ角，两道轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，从距离地面高度h处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度vm并刚好到达轨道底端，若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，摩擦力恒为f。则从开始下滑到达到最大速度的过程中（　　） A．金属杆做匀加速直线运动 B．电路产生的焦耳热等于 C．金属杆损失的机械能等于 D．金属杆所受安培力的冲量大小为 2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（　　） A．电流表示数为 B．电压表示数为10V C．滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小 D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小 3．关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在 B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒 C．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关 D．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速 4．某学习小组利用传感器制作简单的自动控制装置的实验中选择了智能扶手电梯课题，设计如下原理图，其中R是压敏电阻，电梯上无乘客时，电动机转动变慢，使电梯运动变慢；电梯上有乘客时，电动机转动变快，使电梯运动变快，下列说法正确的是（  　） A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁上端是N极 C．电梯上无乘客时，衔铁与触点1接触 D．电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值增大 5．分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能与分子间距离r的关系如图所示，为分子间的平衡位置。下列说法正确的是（　　） A．当分子势能最小 B．当分子间的距离从增大到的过程中，分子间作用力做负功 C．，分子间作用力最大 D．当分子间的距离从增大到的过程中，分子势能一直增大 6．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A．压强变大 B．内能减少 C．对外做功 D．对外放热 7．空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，已知初始气体压强为p0＝1.0×105Pa，温度为T0＝300K，加热一段时间后气体温度升高到T＝360K，此过程中气体吸收的热量为4.2×103J，则（　　） A．升温后所有气体分子的动能都增大 B．升温后胆中气体的压强为1.5×105Pa C．此过程胆中气体的内能增加量为4.2×103J D．升温后压强增大是由于单位体积的分子数增多了 8．氢原子的能级示意图，如图所示。用一定频率的光照射大量基态的氢原子，在辐射的谱线中发现了两种可见光，已知可见光的能量范围为1.62~3.11eV，金属钠的逸出功为2.25eV。则下列说法正确的是（    ） A．氢原子向外辐射的光子种类有6种 B．照射光的能量可能为13.00eV C．两种可见光都能使金属钠发生光电效应现象 D．照射光的能量为12eV时，能使基态的氢原子发生跃迁 二、多选题 9．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．图1中的Hα对应的是Ⅱ B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大 10．核反应堆中发生的一种裂变反应是：，下列说法正确的是（　　） A．裂变反应的生成物中 B．核与核相比，核的结合能大 C．核与核相比，核的比结合能大 D．核的结合能大于核与核的结合能之和 11．某种复合光由红、绿两种颜色的光组成，实验小组以此复合光照射光电管的阴极K（红、绿单色光均可使该光电管发生光电效应），进行光电效应实验，如图甲所示。设光电管电压为时测得的光电流为，测得多组数据，并作出图像如图乙所示，已知红光光子频率为，绿光光子频率为，光电管的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量大小为，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 B．测量遏止电压时，滑片应向移动 C．遏止电压 D．红光的光强大于绿光的光强 12．如图，某种太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生内光电效应，电子从材料内部由P型向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料中的电子至少需要吸收一个能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．太阳光的强度越弱，则通过负载的电流越小 B．通过负载的电流方向从下至上 C．能使该材料发生内光电效应的最长波长为 D．改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应 三、实验题 13．某同学用如图（a）所示的装置探究气体等温变化的规律，空气柱的压强可以通过压力表读出，空气柱的体积即空气柱的长度与横截面积的乘积。整个装置安装在固定架上，把柱塞置于注射器玻璃管的某一刻度处，将橡胶套套在玻璃管的下端，把一段空气柱封闭在玻璃管中，实验中空气柱质量保持不变。 (1)请将下列实验步骤补充完整： ①读出初始状态下空气柱的压强p和空气柱的长度l； ② （填“缓慢”或“快速”）向上拉或向下压柱塞，待压力表示数稳定后，读出空气柱的压强和空气柱的长度； ③重复步骤②，记录多组数据； (2)某次实验时，压力表的示数如图（b）所示，则空气柱的压强 Pa； (3)以p为纵坐标，以 为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点，各点位于过原点的同一条直线上，由此得出结论：在实验误差允许范围内，一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。 14．小明同学做“探究感应电流产生条件”实验的装置如图所示。    （1）闭合开关的瞬间，他观察到电流表G的指针向右偏转。电路稳定后，他将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将向 （选填“左”或“右”）偏转。 （2）小明同学将滑动变阻器的滑片从左端滑到右端时，第一次快速滑动，第二次缓慢滑动，发现两次电流表G的指针摆动幅度大小不同，第一次的摆动幅度比第二次 （选填“大”或“小”），原因是两次实验中线圈的 （选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）不同。 四、解答题 15．如图甲所示，位于坐标原点O的粒子源随时间均匀向右发射出质量为m、带电量为＋q的带电粒子，初速度均为。在粒子源右方存在着间距为L的平行电极板，其中M板紧贴y轴，N板位于处，两极板与x轴交点处均有空隙允许粒子通过，在区域存在着磁感应强度为的匀强磁场，在区域存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向里，处是粒子探测器。忽略粒子的重力、粒子相互间的作用力和其他阻力，粒子在电场中运动的时间不计，和的大小未知。 （1）当电极板M、N间不接加速电压，带电粒子恰好能到达磁场，求的大小； （2）若，电极板M、N间接图乙所示的加速电压，有80%的粒子到达探测器，求的大小； （3）若，电极板M、N间仍然接入图乙所示的加速电压，求到达探测器的粒子比例。（保留两位有效数字） 16．如图甲，平行金属导轨ab、cd水平放置，相距为L，导轨平面内有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B，两金属棒M、N静止在导轨上。其中N棒质量为m，电阻为R，M棒被锁定（锁定装置宽度不计），导轨与M棒电阻不计，初始两棒相距d。以下各种情况的运动中，两棒始终与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直，导轨光滑且足够长。 （1）若给N棒一瞬间向左的初速度，此后N棒恰好不与M棒相碰，求此过程中N棒产生的焦耳热； （2）零时刻起，给N棒施加一水平向右的恒力F（大小未知），作用时间后，撤去F，同时将M棒解除锁定，整个过程中N棒的v-t图像如图乙（为已知量），其中图线CD段、EF段为平行横轴的直线。求： ①解除锁定后N棒产生的焦耳热； ②时间内N棒产生焦耳热。 17．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1:16，则： （1）若用户消耗功率减少，则升压变压器的输出电压如何变化？ （2）若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压如何变化？ （3）若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为多少？ （4）若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为多大？ 18．图甲为山地车的气压避震装置，主要由活塞、汽缸和弹簧组成。某研究小组将其取出进行研究。如图乙所示，将带有活塞的导热汽缸放置在倾角为的光滑斜面上，活塞用另一端固定的轻弹簧拉住，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸底部的距离为，汽缸底部到斜面底端的挡板距离为，汽缸内气体的初始温度为。已知汽缸质量为，活塞的质量为，横截面积为，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。 （1）求初始状态下汽缸内气体压强； （2）对汽缸缓慢加热，汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板。已知该封闭气体的内能与温度之间存在关系，，求该过程中气体吸收的热量； （3）该避震装置水平安装在山地车的座椅下方的光滑支架上，环境温度保持不变，某次骑行者骑山地车加速下坡（坡度为）时，产生的加速度大小为，避震装置仍如图乙所示放置，发现此时活塞到汽缸底部的距离，通过计算分析汽缸的气密性是否良好，若良好，请说明理由；若不良好，进气或漏气部分气体占原有气体的百分比为多少？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 限时练习：90min 完成时间： 月 日 天气： 作业15 综合测评卷 一、单选题 1．如图所示，一平行金属轨道平面与水平面成θ角，两道轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，从距离地面高度h处静止释放，下滑一段距离后达到最大速度vm并刚好到达轨道底端，若运动过程中，金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好，且轨道与金属杆的电阻均忽略不计，摩擦力恒为f。则从开始下滑到达到最大速度的过程中（　　） A．金属杆做匀加速直线运动 B．电路产生的焦耳热等于 C．金属杆损失的机械能等于 D．金属杆所受安培力的冲量大小为 【答案】C 【解析】A．设金属轨道宽度为L，金属杆运动速度为，对金属杆受力分析可得 ， 即 可得开始时金属杆下滑速度增大，加速度在减小，当加速度等于0时，此时速度达到最大值，故A错误； B．从开始下滑到达到最大速度的过程中，根据能量守恒可得电路产生的焦耳热为 故B错误； C．从开始下滑到达到最大速度过程，金属杆损失的机械能为 故C正确。 D．从开始下滑到达到最大速度的过程中，根据动量定理可得 可知金属杆所受安培力的冲量大小为 故D错误。 故选C。 2．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2：1，电源的输出电压，定值电阻，，滑动变阻器的最大阻值为5Ω，a、b为滑动变阻器的两个端点，所有电表均为理想电表。现将滑动变阻器滑片P置于b端，则（　　） A．电流表示数为 B．电压表示数为10V C．滑片P由b向a缓慢滑动，消耗的功率减小 D．滑片P由b向a缓慢滑动，变压器的输出功率减小 【答案】C 【解析】AB．题图的电路图可以等效为 设原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，又因为理想变压器原副线圈的功率相等，有 整理有 电源的电压输出为 因为电流表和电压表测量的为有效值，电源的有效值为30V，电流表的示数为 原线圈两端电压的有效值为 电压表测量的是副线圈两端的电压，即 整理有 故AB错误： C．当滑片P从b向a缓慢滑动过程中，阻值变大，根据电流规律可知，总电阻变大，结合之前的分析可知，流过电阻的电流减小，由变压器规律，流过副线圈的电流也成比例减小，电阻不变，电流减小，根据，所以功率减小，故C正确； D．由之前的分析，可以将电阻与电源放在一起，等效成新电源，其副线圈输出功率变为新电源的输出功率，有电源的输出功率的规律可知，当等效电阻等于新电源的内阻20Ω时，即，其输出功率最大，所以在滑片从b向a缓慢滑的过程中，其副线圆的输出功率先增大，后减小，故D错误。 故选C。 3．关于电磁波下列说法正确的是（　　） A．麦克斯韦通过实验验证了“变化的电场产生磁场”和“变化的磁场产生电场”，并证实了电磁波的存在 B．医院里常用X射线照射病房和手术室进行消毒 C．一切物体都在辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关 D．电磁波的传播需要介质，其在介质中的传播速度等于光速 【答案】C 【解析】A．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验证明了电磁波的存在且测得了波速，A错误； B．X射线都有很高的穿透本领，常用于医学上透视人体；对人体有一辐射，故不能用来消毒，B错误； C．一切物体都在不停地向外辐射红外线，这种辐射与物体的温度有关，物体的温度越高，辐射的红外线就越强，C正确； D．电磁波的传播不需要介质，电磁波在真空中的传播速度等于光速， D错误； 故选C。 4．某学习小组利用传感器制作简单的自动控制装置的实验中选择了智能扶手电梯课题，设计如下原理图，其中R是压敏电阻，电梯上无乘客时，电动机转动变慢，使电梯运动变慢；电梯上有乘客时，电动机转动变快，使电梯运动变快，下列说法正确的是（  　） A．电磁继电器与发电机工作原理相同 B．电磁铁上端是N极 C．电梯上无乘客时，衔铁与触点1接触 D．电梯上有乘客时，压敏电阻R的阻值增大 【答案】C 【解析】A．电磁继电器的主要结构是电磁铁，电磁铁是通电流之后具有磁性，是根据电流的磁效应工作的，而发电机是根据电磁感应原理制成的，故A错误； B． 根据图示可知，电流从电磁铁的上端流入、下端流出，根据安培定可知，电磁铁的下端是N极、上端是S极，故B错误； C．当电梯上无乘客时，电动机转速较慢，电动机两端的电压较小，电阻R1和电动机都接入电路，此时衔铁和上面的静触头1接通，故C正确； D．电梯上有乘客时，衔铁和下面的静触头2接通，说明线圈中电流增加，磁性增加而吸引触头2，此时压敏电阻R的阻值减小，选项D错误。 故选C。 5．分子势能的大小是由分子间的相对位置决定的。分子势能与分子间距离r的关系如图所示，为分子间的平衡位置。下列说法正确的是（　　） A．当分子势能最小 B．当分子间的距离从增大到的过程中，分子间作用力做负功 C．，分子间作用力最大 D．当分子间的距离从增大到的过程中，分子势能一直增大 【答案】A 【解析】A．由图可知，当分子势能最小，故A正确； B．当分子间的距离从增大到的过程中，分子势能减小，分子间作用力做正功，故B错误； C．图像斜率的绝对值表示分子间作用力大小，由图可知，当时，图像斜率的绝对值不是最大值，故，分子间作用力不是最大，故C错误； D．由图可知，当分子间的距离从增大到的过程中，分子势能先减小后增大，故D错误。 故选A。 6．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（　　） A．压强变大 B．内能减少 C．对外做功 D．对外放热 【答案】C 【解析】A．喷水过程中，气体体积增大，根据等温变化 罐内气体压强减小，故A错误； B．温度不变，内能不变，故B错误； C．气体体积增大，气体对外做功，故C正确； D．根据热力学第一定律 内能不变，气体对外做功，则气体吸收热量，故D错误。 故选C。 7．空气炸锅是利用高温空气循环技术加热食物。图为某型号空气炸锅简化模型图，其内部有一气密性良好的内胆，封闭了质量、体积均不变可视为理想气体的空气，已知初始气体压强为p0＝1.0×105Pa，温度为T0＝300K，加热一段时间后气体温度升高到T＝360K，此过程中气体吸收的热量为4.2×103J，则（　　） A．升温后所有气体分子的动能都增大 B．升温后胆中气体的压强为1.5×105Pa C．此过程胆中气体的内能增加量为4.2×103J D．升温后压强增大是由于单位体积的分子数增多了 【答案】C 【解析】A．升温后分子平均动能变大，并非所有气体分子的动能都增大，选项A错误； B．根据 解得升温后胆中气体的压强为 p=1.2×105Pa 选项B错误； C．此过程胆中气体体积不变，则W=0，吸收的热量为Q=4.2×103J，则气体内能增加量为 ∆U=Q=4.2×103J 选项C正确； D．气体体积不变，则单位气体体积的分子数不变，升温后气体分子平均速率变大，可知压强增大不是由于单位体积的分子数增多了，而是气体分子对器壁的平均碰撞力增大了，选项D错误。 故选C。 8．氢原子的能级示意图，如图所示。用一定频率的光照射大量基态的氢原子，在辐射的谱线中发现了两种可见光，已知可见光的能量范围为1.62~3.11eV，金属钠的逸出功为2.25eV。则下列说法正确的是（    ） A．氢原子向外辐射的光子种类有6种 B．照射光的能量可能为13.00eV C．两种可见光都能使金属钠发生光电效应现象 D．照射光的能量为12eV时，能使基态的氢原子发生跃迁 【答案】A 【解析】A．由于光照射后氢原子能向外辐射2种可见光，结合氢原子的能级示意图可知，从n=3到n=2能级与n=4到n=2能级释放的光子为可见光，则光照射后氢原子跃迁到了n=4能级，向低能级跃迁时向外辐射的光子种类为 种 故A正确； B．由于基态的氢原子由基态跃迁到了n=4能级，则照射光的能量一定等于这两个能级的能量差，即为 故B错误； C．从n=3跃迁到n=2能级向外辐射的光子的能量为 则该光子不能使金属钠产生光电效应现象，从n=4跃迁到n=2能级向外辐射的光子的能量为 则该光子能使金属钠产生光电效应现象，故只有一种可见光能使金属钠发生光电效应现象，故C错误； D．用光照射基态氢原子跃迁到高能级时，照射光的能量一定等于该能级与基态的能量差，故12eV的光不能使基态氢原子发生跃迁，故D错误。 故选A。 二、多选题 9．氢原子从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光，其光谱如图1所示。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用同一双缝干涉装置研究两种光的干涉现象，得到如图2和图3所示的干涉条纹。用两种光分别照射如图4所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（　　） A．图1中的Hα对应的是Ⅱ B．图2中的干涉条纹对应的是Ⅱ C．Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量 D．P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大 【答案】ACD 【解析】A．由题意可知，氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，故可见光Ⅰ的频率大于可见光Ⅱ，故可见光Ⅰ是紫光，可见光Ⅱ是红光，图1中的Hα对应的是Ⅱ，故A正确； B．因可见光Ⅱ的频率小，故可见光Ⅱ波长大，其条纹间距较大，根据 可知图3中的干涉条纹对应的是Ⅱ，故B错误； C．根据 可知Ⅰ的光子动量大于Ⅱ的光子动量，故C正确； D．根据 ， 可得 可知发生光电效应时I对应的遏制电压大，则P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故D正确。 故选ACD。 10．核反应堆中发生的一种裂变反应是：，下列说法正确的是（　　） A．裂变反应的生成物中 B．核与核相比，核的结合能大 C．核与核相比，核的比结合能大 D．核的结合能大于核与核的结合能之和 【答案】CD 【解析】A．根据核反应前后质量数相等、质子数相等可知，裂变反应的生成物中x＝3，故A错误； B．核子数越多，结合能越大，可知核结合能大，故B错误； C．核的比结合能比核的大，故C正确； D．由于结合中子释放能量，故核的结合能大于核与核的结合能之和，D正确。 故选CD。 11．某种复合光由红、绿两种颜色的光组成，实验小组以此复合光照射光电管的阴极K（红、绿单色光均可使该光电管发生光电效应），进行光电效应实验，如图甲所示。设光电管电压为时测得的光电流为，测得多组数据，并作出图像如图乙所示，已知红光光子频率为，绿光光子频率为，光电管的逸出功为，普朗克常量为，电子电荷量大小为，下列说法正确的是（　　） A．光电子的最大初动能为 B．测量遏止电压时，滑片应向移动 C．遏止电压 D．红光的光强大于绿光的光强 【答案】ABD 【解析】A．绿光的频率大于红光的频率，绿光光子的能量大于红光光子的能量，根据光电效应方程，光电子的最大初动能为 故A正确； B．测量遏止电压时，应接反向电压，滑片应向移动，故B正确； C．根据动能定理 解得遏止电压为 故C错误； D．绿光的频率大于红光的频率，绿光的遏止电压大于红光的遏止电压，可知红光的饱和光电流为，绿光的饱和光电流为，故红光的光强大于绿光的光强，故D正确。 故选ABD。 12．如图，某种太阳能电池的主体部分由P型半导体和N型半导体结合而成。当太阳光照射到该材料上时，材料吸收光子发生内光电效应，电子从材料内部由P型向N型一侧移动，从而在两端形成电势差。已知该材料中的电子至少需要吸收一个能量为E的光子才能发生内光电效应，普朗克常量为h，光速为c，则（　　） A．太阳光的强度越弱，则通过负载的电流越小 B．通过负载的电流方向从下至上 C．能使该材料发生内光电效应的最长波长为 D．改用紫外线照射该材料，则不能发生光电效应 【答案】AB 【解析】A．太阳光强度越弱，内光电效应释放的电子越少，向N型一侧移动的自由电子越少，两端电势差越小，电路中的电流越小，故太阳光的强度越弱，则通过负载的电流越小，A正确； B．自由电子向N型一侧移动，N型一侧电势更低，故电流从P型一侧流出，回到N型一侧，故电流应该从下至上通过负载，B正确； C．发生光电效应的极限波长满足 解得 C错误； D．太阳光中紫外线的频率最高，太阳光能让该材料发生内光电效应，则该材料的极限频率应小于等于紫外线的频率，故改用紫外线照射该材料，能发生内光电效应，D错误。 故选AB。 三、实验题 13．某同学用如图（a）所示的装置探究气体等温变化的规律，空气柱的压强可以通过压力表读出，空气柱的体积即空气柱的长度与横截面积的乘积。整个装置安装在固定架上，把柱塞置于注射器玻璃管的某一刻度处，将橡胶套套在玻璃管的下端，把一段空气柱封闭在玻璃管中，实验中空气柱质量保持不变。 (1)请将下列实验步骤补充完整： ①读出初始状态下空气柱的压强p和空气柱的长度l； ② （填“缓慢”或“快速”）向上拉或向下压柱塞，待压力表示数稳定后，读出空气柱的压强和空气柱的长度； ③重复步骤②，记录多组数据； (2)某次实验时，压力表的示数如图（b）所示，则空气柱的压强 Pa； (3)以p为纵坐标，以 为横坐标，把采集的各组数据在坐标纸上描点，各点位于过原点的同一条直线上，由此得出结论：在实验误差允许范围内，一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比。 【答案】(1)缓慢 (2) (3) 【解析】（1）为避免温度变化，应该把柱塞缓慢地向下压或向上拉。 （2）由图可知压强为。 （3）根据 解得 则横坐标为。 14．小明同学做“探究感应电流产生条件”实验的装置如图所示。    （1）闭合开关的瞬间，他观察到电流表G的指针向右偏转。电路稳定后，他将线圈A中的铁芯快速抽出，电流表G的指针将向 （选填“左”或“右”）偏转。 （2）小明同学将滑动变阻器的滑片从左端滑到右端时，第一次快速滑动，第二次缓慢滑动，发现两次电流表G的指针摆动幅度大小不同，第一次的摆动幅度比第二次 （选填“大”或“小”），原因是两次实验中线圈的 （选填“磁通量”、“磁通量的变化量”或“磁通量的变化率”）不同。 【答案】 左 大 磁通量的变化率 【解析】（1）[1]闭合开关的瞬间，线圈B中的磁通量增大，电流表G的指针向右偏转；线圈A中的铁芯快速抽出，线圈B中的磁通量减小，电流表G的指针将向左偏转。 （2）[2][3]将滑动变阻器的滑片从左端滑到右端时，第一次快速滑动，第二次缓慢滑动，第一次实验磁通量的变化率大，产生的感应电流较大，故第一次的摆动幅度比第二次大。 四、解答题 15．如图甲所示，位于坐标原点O的粒子源随时间均匀向右发射出质量为m、带电量为＋q的带电粒子，初速度均为。在粒子源右方存在着间距为L的平行电极板，其中M板紧贴y轴，N板位于处，两极板与x轴交点处均有空隙允许粒子通过，在区域存在着磁感应强度为的匀强磁场，在区域存在着磁感应强度为的匀强磁场，磁场方向均垂直纸面向里，处是粒子探测器。忽略粒子的重力、粒子相互间的作用力和其他阻力，粒子在电场中运动的时间不计，和的大小未知。 （1）当电极板M、N间不接加速电压，带电粒子恰好能到达磁场，求的大小； （2）若，电极板M、N间接图乙所示的加速电压，有80%的粒子到达探测器，求的大小； （3）若，电极板M、N间仍然接入图乙所示的加速电压，求到达探测器的粒子比例。（保留两位有效数字） 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）由题意可得粒子在磁场中的轨迹半径 粒子所受洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力，有 解得 （2）当粒子恰能到达探测器时，粒子在磁场中运动的轨迹半径为 设粒子在磁场中运动的速度大小为，则 解得 由动能定理得 解得 由 解得 （3）临界情况，粒子轨迹与探测器相切，在竖直方向由动量定理有 解得 解得 设此情况下电压值为，则由动能定理有 解得 故 16．如图甲，平行金属导轨ab、cd水平放置，相距为L，导轨平面内有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为B，两金属棒M、N静止在导轨上。其中N棒质量为m，电阻为R，M棒被锁定（锁定装置宽度不计），导轨与M棒电阻不计，初始两棒相距d。以下各种情况的运动中，两棒始终与导轨接触良好，且始终保持与导轨垂直，导轨光滑且足够长。 （1）若给N棒一瞬间向左的初速度，此后N棒恰好不与M棒相碰，求此过程中N棒产生的焦耳热； （2）零时刻起，给N棒施加一水平向右的恒力F（大小未知），作用时间后，撤去F，同时将M棒解除锁定，整个过程中N棒的v-t图像如图乙（为已知量），其中图线CD段、EF段为平行横轴的直线。求： ①解除锁定后N棒产生的焦耳热； ②时间内N棒产生焦耳热。 【答案】（1）；（2）①，② 【解析】（1）在棒向左运动过程中，受到安培力冲量大小为、产生平均感应电动势为E，平均电流为I，历时t，对N棒列动量定理 又 联立得 由系统能量守恒 得 （2）①解除锁定后：设M棒质量为，M、N棒最终共同运动，系统动量守恒 得 M、N棒系统，列能量守恒 得 ②CD段N棒匀速 得 时间内：N棒运动的位移为s，对N棒列动量定理 得 对系统列能量守恒 得 17．北京奥运场馆的建设体现了“绿色奥运”的理念。国家体育馆“鸟巢”隐藏着一座年发电量比较大的太阳能光伏发电系统，假设该发电系统的输出电压恒为250V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为8Ω，升压变压器原、副线圈匝数比为1:16，则： （1）若用户消耗功率减少，则升压变压器的输出电压如何变化？ （2）若用户消耗功率增加，则用户电路两端电压如何变化？ （3）若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为多少？ （4）若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器原、副线圈的匝数比为多大？ 【答案】（1）不变；（2）减小；（3）5kW；（4） 【解析】（1）理想变压器，所以有 整理有 由于输入电压以及升压变压器的匝数比不变，所以虽然用户消耗的功率减小，但是升压变压器的输出电压不变。 （2）用户消耗功率增加，则发电系统的输出功率一定增加，即变大，由于 由于不变，所以变大。由于理想变压器，所以有 所以变大，即输电线上的电流变大，由之前的分析可知，升压变压器副线圈的两端的电压不变，由 所以降压变压器的输入电压变小，由于理想变压器，有 所以用户电路两端电压减小。 （3）若该发电系统输送功率为，则升压变压器原线圈的电流为 由于理想变压器，有 则输电线上损失的功率为 解得 （4）结合之前的分析，则降压变压器的输入电压为，有 由于降压变压器为理想变压器，所以有 解得 18．图甲为山地车的气压避震装置，主要由活塞、汽缸和弹簧组成。某研究小组将其取出进行研究。如图乙所示，将带有活塞的导热汽缸放置在倾角为的光滑斜面上，活塞用另一端固定的轻弹簧拉住，轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸底部的距离为，汽缸底部到斜面底端的挡板距离为，汽缸内气体的初始温度为。已知汽缸质量为，活塞的质量为，横截面积为，活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为，大气压为。 （1）求初始状态下汽缸内气体压强； （2）对汽缸缓慢加热，汽缸内气体的温度从上升到，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板。已知该封闭气体的内能与温度之间存在关系，，求该过程中气体吸收的热量； （3）该避震装置水平安装在山地车的座椅下方的光滑支架上，环境温度保持不变，某次骑行者骑山地车加速下坡（坡度为）时，产生的加速度大小为，避震装置仍如图乙所示放置，发现此时活塞到汽缸底部的距离，通过计算分析汽缸的气密性是否良好，若良好，请说明理由；若不良好，进气或漏气部分气体占原有气体的百分比为多少？ 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】（1）将A、B作为一个整体受力分析可知 解得 对A受力分析可得 解得 代入数据可得 （2）汽缸内气体的温度从上升到，汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板的过程中，可以看成等压变化，根据盖-吕萨克定律可知 其中 解得 所以气体内能的变化 气体对外界所做的功 根据热力学第一定律 可得 代入数据 （3）将A、B作为一个整体受力分析可知 解得 对A受力分析可得 解得 由于环境的温度不变，此过程是等温过程，根据玻意耳定律 解得 而此时，汽缸内气体的体积依然没变，故气密性不好，有漏气的现象，漏掉气体占原体积的百分比为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！23 学科网（北京）股份有限公司 $$