精品解析：重庆市西南大学附属中学校2023-2024学年高二下学期5月期中物理试卷

西南大学附中2023-2024学年度下期期中考试 高二物理试题 （满分：100分；考试时间：75分钟） 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上。 2.答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁、完整。 3.考试结束后，将答题卡交回（试题卷学生留存，以备评讲）。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 热学是研究有关物质的热运动以及与热相联系的各种规律的科学，有关热学规律的下列叙述正确的是（　　） A. 一个热力学系统，从外界吸热，内能可能减少 B. 布朗运动虽不是分子运动，但是它间接证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动 C. 气体分子速率呈现“中间多、两头少”的分布规律，当温度升高时，速率大的气体分子数目增多，每个气体分子的动能都增大 D. 第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 2. 某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（　　） A. 原、副线圈的匝数之比为100∶1 B. 输入电流的最大值为 C. 原线圈输入的电功率为66000W D. 原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 3. 对固体、液体的以下描述正确的是（　　） A. 晶体都有确定的熔点以及各向异性的特点 B. 毛细现象只在液体浸润固体时发生 C. 叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果 D. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 4. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，则此时（　　） A. 电流流向沿a到b B. 电容器所带的电荷量正在逐渐减少 C. 极板间的电场强度正在逐渐增大 D. 磁场能正在逐渐增加 5. 如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流Ⅰ与电势差UAK满足图乙所示规律，电子的电荷量为1.6×10-19C，关于该实验说法正确的是（　　） A. 阴极材料K的逸出功为0.6eV B. 滑动变阻器滑片P从图示位置向左滑动，电流计示数增大 C. 改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大 D. 若实验中入射光光子有60%引发了光电效应，则每秒钟照射到阴极K的光子数目为1.0×1013个 6. 如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为的光照射一群处于基态的氢原子，则（　　） A. 氢原子可以辐射出8种波长的光 B. 辐射光中，光子能量为的光波长最长 C. 氢原子跃迁时辐射光的最大能量小于吸收的光子能量 D. 用光子能量为的光照射基态的氢原子，不能够使其电离 7. 如图所示，一定质量的理想气体在状态B时压强为1.0×105Pa，经历从状态A经状态B、状态C的变化，再回到状态A的过程，整个过程中对外界放出的热量为32.8J。则（　　） A. 从状态A到状态B的过程气体压强先增大后减小 B. 从状态B到状态C的过程气体对外界放出热量 C. 从状态A到状态B的过程中气体对外界所做的功为167.2J D. 从状态C到状态A的过程单位时间内撞到单位面积上的分子数减少 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 被誉为“20世纪人类最重大考古发现之一”的三星堆遗址考古的新发现让古蜀文明一醒惊天下。考古学家利用放射性元素的半衰期可以确定文物的年代。碳元素能自发释放β射线，衰变方程为，其半衰期约为5730年。则（　　） A X比多一个质子 B. 衰变的实质是碳原子失去核外电子 C. 在衰变过程中，当X数量是数量的7倍时，所经历时间约为17190年 D. 随着文物的出土，文物所在环境温度升高，衰变会变快 9. 科学家研究发现，磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而减小，如图所示电路中，GMR为一磁敏电阻，R、R2为滑动变阻器，R1、R3为定值电阻，磁敏电阻所在电路的电源电动势为E、内阻为r（r<R1）。当开关S1和S2闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。则（　　） A. 只调节电阻R，当P1向右端移动时，电阻R1消耗的电功率变小 B. 只调节电阻R，当P1向右端移动时，磁敏电阻所在电路电源的输出功率变大 C. 只调节电阻R，当P1向左端移动时，电容器中的带电微粒向下运动 D. 只调节电阻R2，当P2向下端移动时，磁敏电阻消耗的电功率变小 10. 在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如题图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，其速度随时间满足（单位：m/s），且始终处于辐射磁场中，该线圈与一额定功率P=112W的灯泡串联，灯泡恰能正常发光；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成，其俯视图为图乙中的阴影部分，内部为产生磁场的磁体；线圈匝数n=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.1T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=2Ω。计算时近似取=10.则（　　） A. 线圈中形成的是周期为1s的正弦式交流电 B. 线圈中感应电动势的峰值为64V C. 灯泡的电阻为14Ω D. 灯泡瞬时电流最大时，线圈处于振动的最大位移处 三、非选择题：本大题共5小题，共57分。 11. 利用图甲所示的实验装置可以探究等温条件下气体压强与体积的关系。带有刻度的注射器内封闭一定质量的空气，一端通过塑料软管与压强传感器相连。推动活塞压缩气体，通过活塞所在的刻度读取多组气体体积V，同时记录对应的传感器数据。 （1）在该实验中，下列说法中正确的是___________； A. 实验前在活塞与注射器壁间涂抹润滑油主要是为了减小摩擦 B. 压缩气体时，为保持稳定，需要用手握紧整个注射器 C. 不需要测量封闭气体的质量 D. 为节约时间，实验时应快速推动注射器活塞 （2）甲同学实验操作完全正确，根据测得的数据作出图像如图乙所示，根据图像可知，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体体积为___________mL（结果保留1位有效数字）。 （3）乙同学和丙同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验操作完全正确，根据他们测得的实验数据作出的图像如图丙所示，图线a与b在横轴上的截距之比为2∶1，则a与b密闭气体质量之比为___________。 12. 如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在以O1为转动轴的杠杆上，杠杆左端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.20kg）的苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1.0N。调节可调电阻R0，可改变R、R0两端的电压比，使质量等于分拣标准的苹果通过托盘秤时，R0两端电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。放大电路中有保持电路，能够确保苹果在衔铁上运动时，电磁铁始终保持吸动状态。 （1）当较小的苹果通过托盘秤时，R所受的压力较小，则电阻___________（选填“较大”或“较小”）。 （2）自动分拣装置正常工作时，质量为0.15kg的苹果通过___________（选填“通道A”或“通道B”）。 （3）若电源电动势为6V，内阻不计，放大电路的激励电压为2V： ①为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值等于___________kΩ（结果保留两位有效数字）。 ②已知托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比。若要将分拣标准提高到0.32kg，仅将R0的阻值调为___________kΩ即可实现（结果保留两位有效数字）。 13. 某科研小组模拟的风力发电机发电输电简易模型如图所示。风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'以角速度匀速转动，其中矩形线圈匝数为N，面积为S，线圈总电阻为r，小灯泡电阻为R，电流表为理想电表。不计一切摩擦，求： （1）交流电流表示数； （2）线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量； （3）外力驱动线圈转动一周所做的功。 14. 如图甲所示，竖直放置、上端开口的导热气缸底部固定一电热丝（图中未画出）。质量、面积的活塞与缸壁光滑密接。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，温度为，气柱长。现将气缸缓慢转动至水平，如图乙，转动过程中气体温度保持不变，再将气体缓慢加热至，两个变化过程中均无漏气，已知大气压强，重力加速度。 （1）求气缸缓慢转至水平时气柱的长度； （2）在图丙的图中描出了气体在第一个变化过程中的五个状态点，请在图中画出气体经历这两个变化过程的图线，并标出变化的方向和各初末状态的坐标值； （3）气体经历两个变化过程后内能增加了，求两个过程中气体吸收热量Q。（结果保留至个位数） 15. 如图所示，一组平行光滑圆弧导轨与一组平行光滑水平导轨CDPQ平滑连接，水平导轨足够长，导轨间距L=1m，PC与CD垂直。水平导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。质量m=0.2kg、电阻R=0.5Ω、长度也为L的硬质导体棒a静止在水平轨道上，与a完全相同的导体棒b从距水平面高度h=0.45m的圆弧轨道上由静止释放，最后恰好不与α棒相撞，运动过程中a、b棒始终与导轨垂直且接触良好。不计其它电阻和空气阻力，重力加速度g=10m/s2。 （1）求b棒刚进入磁场时，电路中的电流和a棒所受的安培力大小； （2）求整个过程中通过a棒的电荷量q及a棒距离PC的初始距离； （3）a、b棒稳定后，在释放b棒初始位置由静止释放相同的棒b2，所有棒运动稳定后，在同一位置再由静止释放相同的棒b3，所有棒运动再次稳定后，依此类推，逐一由静止释放b4、b5、…、bn。当释放的bn棒最终与所有棒运动稳定后，求从bn棒开始释放到与所有棒运动保持相对稳定时，a棒上产生的焦耳热。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 西南大学附中2023-2024学年度下期期中考试 高二物理试题 （满分：100分；考试时间：75分钟） 注意事项： 1.答题前，考生先将自己的姓名、班级、考场/座位号、准考证号填写在答题卡上。 2.答选择题时，必须使用2B铅笔填涂；答非选择题时，必须使用0.5毫米的黑色签字笔书写；必须在题号对应的答题区域内作答，超出答题区域书写无效；保持答卷清洁、完整。 3.考试结束后，将答题卡交回（试题卷学生留存，以备评讲）。 一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28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. 热学是研究有关物质的热运动以及与热相联系的各种规律的科学，有关热学规律的下列叙述正确的是（　　） A. 一个热力学系统，从外界吸热，内能可能减少 B. 布朗运动虽不是分子运动，但是它间接证明了组成固体颗粒的分子在做无规则运动 C. 气体分子速率呈现“中间多、两头少”的分布规律，当温度升高时，速率大的气体分子数目增多，每个气体分子的动能都增大 D. 第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，随着科技的进步和发展，第二类永动机可以制造出来 【答案】A 【解析】 【详解】A．一个热力学系统，从外界吸热，由热力学第一定律 可知当系统向外界做功，且大于从外界吸收的热量时，内能减少。故A正确； B．布朗运动虽不是分子运动，但是它间接证明了液体分子在做无规则运动。故B错误； C．气体分子速率呈现“中间多、两头少”的分布规律，当温度升高时，速率大的气体分子数目增多，气体分子的平均动能增大。故C错误； D．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，但是违背热力学第二定律，所以随着科技的进步和发展，第二类永动机不可以制造出来。故D错误。 故选A。 2. 某理想变压器的原线圈接在220V的正弦交流电源上，副线圈输出电压为22000V，输出电流为300mA。该变压器（　　） A. 原、副线圈的匝数之比为100∶1 B. 输入电流的最大值为 C. 原线圈输入的电功率为66000W D. 原、副线圈交流电的频率之比为1∶100 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据理想变压器原、副线圈电压比等于匝数比，可得原、副线圈的匝数之比为 故A错误； BC．原线圈输入的电功率等于副线圈的输出功率，则有 可得原线圈输入电流的有效值为 则输入电流的最大值为 故B正确，C错误； D．变压器不改变交流电的频率，所以原、副线圈交流电的频率之比为，故D错误。 故选B。 3. 对固体、液体的以下描述正确的是（　　） A. 晶体都有确定的熔点以及各向异性的特点 B. 毛细现象只在液体浸润固体时发生 C. 叶面上的露珠呈球形是因为重力作用的结果 D. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 【答案】D 【解析】 【详解】A．晶体分为单晶体和多晶体，它们都有确定的熔点，单晶体具有各向异性的特点，但多晶体不具有各向异性的特点，故A错误； B．毛细现象在液体浸润固体时和液体不浸润固体时都会发生，只是对于液体浸润固体时毛细管中的液面要高于管外液面，对于液体不浸润固体时毛细管中的液面要低于管外液面，故B错误； C．叶面上的露珠呈球形是因为液体表面张力作用的结果，不是重力作用的结果，故C错误； D．在一定条件下，同种物质可以由晶体转变为非晶体，也可以由非晶体转变为晶体，即在一定条件下同种物质能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，故D正确。 故选D。 4. 无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，则此时（　　） A. 电流流向沿a到b B. 电容器所带的电荷量正在逐渐减少 C. 极板间的电场强度正在逐渐增大 D. 磁场能正在逐渐增加 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据安培定则，可知电流流向沿b到a，电容器上极板带正电，电容器正在充电，电容器所带的电荷量正在增加，AB错误； CD．电容器正在充电，电路中电流正在减小，线圈中的磁场正在减弱，磁场能正在向电场能转化，电场增强，极板间的电场强度正在逐渐增大，C正确，D错误； 故选C。 5. 如图甲是研究光电效应规律的实验装置图，用绿光照射阴极K，实验测得电流Ⅰ与电势差UAK满足图乙所示规律，电子的电荷量为1.6×10-19C，关于该实验说法正确的是（　　） A. 阴极材料K的逸出功为0.6eV B. 滑动变阻器滑片P从图示位置向左滑动，电流计示数增大 C. 改用紫光照射阴极K，饱和光电流一定变大 D. 若实验中入射光的光子有60%引发了光电效应，则每秒钟照射到阴极K的光子数目为1.0×1013个 【答案】D 【解析】 【详解】A．由题图乙知，遏止电压为0.6V，则最大初动能为0.6eV，由 可知，因为不知道入射光的频率，所以阴极材料K的逸出功无法求出。故A错误； B．由甲图可知，滑动变阻器滑片从图示位置向左滑动，光电管AK两极间电压减小，向左的场强减弱，光电子受到向右的电场力减小，则电流计示数减小。故B错误； C．饱和光电流取决于单位时间内入射的光子数，改用紫光照射阴极后，若紫光的光照强度减弱，单位时间内光子数可能比绿光少，饱和光电流也可能减小。故C错误； D．由题图乙知，饱和电流为0.96，则一秒内逸出光电子数约为 故D正确。 故选D。 6. 如图所示为氢原子的能级图，用光子能量为的光照射一群处于基态的氢原子，则（　　） A. 氢原子可以辐射出8种波长的光 B. 辐射光中，光子能量为的光波长最长 C. 氢原子跃迁时辐射光的最大能量小于吸收的光子能量 D. 用光子能量为的光照射基态的氢原子，不能够使其电离 【答案】B 【解析】 【详解】A．用光子能量为光照射一群处于基态的氢原子，跃迁到第5能级，根据知，可以辐射出10种波长的光，A错误； B．氢原子从的能级向的能级跃迁时辐射光的能量为，能量最小，波长最长，B正确； C．氢原子跃迁时辐射光的最大能量等于吸收的光子能量，C错误； D．用光子能量为的光照射基态的氢原子，能够使其跃迁到无穷远，发生电离，D错误； 故选B。 7. 如图所示，一定质量的理想气体在状态B时压强为1.0×105Pa，经历从状态A经状态B、状态C的变化，再回到状态A的过程，整个过程中对外界放出的热量为32.8J。则（　　） A. 从状态A到状态B的过程气体压强先增大后减小 B. 从状态B到状态C的过程气体对外界放出热量 C. 从状态A到状态B的过程中气体对外界所做的功为167.2J D. 从状态C到状态A的过程单位时间内撞到单位面积上的分子数减少 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 可知从状态A到状态B的过程气体的热力学温度不变，随着体积的增大，压强减小。故A错误； B．由图可知从状态B到状态C的过程气体体积不变，对外界不做功，热力学温度升高，其内能增加，根据 可知，即从外界吸收热量。故B错误； C．从A到B过程，热力学温度不变，由 解得 由图可知，AC连线为过原点直线，可知从C到A为等压过程，外界对气体做功为 全过程，有 又 Q=-32.8J， 解得 从状态A到状态B的过程中气体对外界所做的功为167.2J。故C正确； D．根据C选项分析可知，从状态C到状态A的过程为等压过程，气体体积减小，其分子数密度增大，热力学温度降低，分子的平均动能减小，所以单位时间内撞到单位面积上的分子数增加。故D错误。 故选C。 二、多项选择题：本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。 8. 被誉为“20世纪人类最重大考古发现之一”的三星堆遗址考古的新发现让古蜀文明一醒惊天下。考古学家利用放射性元素的半衰期可以确定文物的年代。碳元素能自发释放β射线，衰变方程为，其半衰期约为5730年。则（　　） A. X比多一个质子 B. 衰变的实质是碳原子失去核外电子 C. 在衰变过程中，当X数量是数量的7倍时，所经历时间约为17190年 D. 随着文物的出土，文物所在环境温度升高，衰变会变快 【答案】AC 【解析】 【详解】A．根据衰变方程 比多一个质子，故A正确； B．衰变的实质是碳原子核的一个中子转变为质子的同时放出一个电子，故B错误； C．根据半衰期公式 根据题意得 解得 t=17190年 故C正确； D．半衰期是放射性元素本身的属性，与温度无关，随着文物的出土，文物所在环境温度升高，衰变速度不变，故D错误。 故选AC。 9. 科学家研究发现，磁敏电阻（GMR）的阻值随所处空间磁场的增强而增大，随所处空间磁场的减弱而减小，如图所示电路中，GMR为一磁敏电阻，R、R2为滑动变阻器，R1、R3为定值电阻，磁敏电阻所在电路的电源电动势为E、内阻为r（r<R1）。当开关S1和S2闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态。则（　　） A. 只调节电阻R，当P1向右端移动时，电阻R1消耗的电功率变小 B. 只调节电阻R，当P1向右端移动时，磁敏电阻所在电路电源的输出功率变大 C. 只调节电阻R，当P1向左端移动时，电容器中带电微粒向下运动 D. 只调节电阻R2，当P2向下端移动时，磁敏电阻消耗的电功率变小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．只调节电阻R，当P1向右端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值增大，电源电动势不变，所以电路中的电流减小，电磁铁的磁性减弱，导致了磁敏电阻GMR的阻值减小，由 可知通过R1的电流增大，根据 可知R1电功率增大。故A错误； B．同理，只调节电阻R，当P1向右端移动时，磁敏电阻所在电路电源的输出功率 依题意 r<R1 可知 当减小时，电源的输出功率变大。故B正确； C．根据上面分析可知，只调节电阻R，当P1向左端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电源电动势不变，所以电路中的电流增大，电磁铁的磁性增强，导致了磁敏电阻GMR的阻值增大，磁敏电阻所在电路的电流减小，根据 可知端电压减小，电容器极板间电压也随之减小，带电微粒所受电场力减小，将向下运动故C正确； D．只调节电阻R2，当P2向下端移动时，不改变磁敏电阻所在电路的电流。则磁敏电阻消耗的电功率不变。故D错误。 故选BC。 10. 在我国南海上有一浮桶式波浪发电灯塔，其原理如题图甲所示。浮桶内的磁体通过支柱固定在暗礁上，浮桶内置圆形线圈随波浪相对磁体沿竖直方向做简谐运动，其速度随时间满足（单位：m/s），且始终处于辐射磁场中，该线圈与一额定功率P=112W的灯泡串联，灯泡恰能正常发光；浮桶下部由内、外两密封圆筒构成，其俯视图为图乙中的阴影部分，内部为产生磁场的磁体；线圈匝数n=200匝，线圈所在处磁场的磁感应强度大小B=0.1T，圆形线圈的直径D=0.4m，电阻r=2Ω。计算时近似取=10.则（　　） A. 线圈中形成的是周期为1s的正弦式交流电 B. 线圈中感应电动势的峰值为64V C. 灯泡的电阻为14Ω D. 灯泡瞬时电流最大时，线圈处于振动的最大位移处 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．根据题意可知，产生感应电动势的瞬时值表达式为 线圈中形成的是周期为 故A正确； B．线圈中感应电动势的峰值为 故B正确； C．根据表达式可知，电流为正弦交变电流，则有效值为 根据 解得 故C正确； D．灯泡电流最大时，即线圈速度最大时，则线圈处于振动的平衡位置，故D错误。 故选ABC。 三、非选择题：本大题共5小题，共57分。 11. 利用图甲所示的实验装置可以探究等温条件下气体压强与体积的关系。带有刻度的注射器内封闭一定质量的空气，一端通过塑料软管与压强传感器相连。推动活塞压缩气体，通过活塞所在的刻度读取多组气体体积V，同时记录对应的传感器数据。 （1）在该实验中，下列说法中正确的是___________； A. 实验前在活塞与注射器壁间涂抹润滑油主要是为了减小摩擦 B. 压缩气体时，为保持稳定，需要用手握紧整个注射器 C. 不需要测量封闭气体的质量 D. 为节约时间，实验时应快速推动注射器活塞 （2）甲同学实验操作完全正确，根据测得的数据作出图像如图乙所示，根据图像可知，连接注射器与压强传感器之间软管内的气体体积为___________mL（结果保留1位有效数字）。 （3）乙同学和丙同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验操作完全正确，根据他们测得的实验数据作出的图像如图丙所示，图线a与b在横轴上的截距之比为2∶1，则a与b密闭气体质量之比为___________。 【答案】（1）C （2）1 （3）1：2 【解析】 【小问1详解】 A．实验前在活塞与注射器壁间涂抹润滑油，除了可以减小两者之间的摩擦之外，最主要的作用是提高活塞密封性，防止漏气。故A错误； B．气体做等温变化，压缩气体时，为保持稳定，不能用手握紧注射器。故B错误； C．本实验研究质量一定的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量。故C正确； D．气体做等温变化，推拉活塞时，动作要慢。故D错误。 故选C。 【小问2详解】 设软管中的气体体积为，根据等温变化 整理得 根据图像可知，软管中气体的体积为 【小问3详解】 气体温度相等，根据 可知，气体质量越大，气体的物质的量越大，常数C越大，由 可知，图像的斜率正比与气体质量，则设b与横轴上的截距为x，则a与横轴上的截距为2x，则有 12. 如图甲所示为苹果自动分拣装置的示意图。该装置把大小不同的苹果，按一定质量标准自动分拣为大苹果和小苹果。该装置的托盘秤压在以O1为转动轴的杠杆上，杠杆左端压在压力传感器R上，R的阻值随压力变化的曲线如图乙所示。调节托盘秤压在杠杆上的位置，使质量等于分拣标准（0.20kg）的苹果经过托盘秤时，杠杆对R的压力为1.0N。调节可调电阻R0，可改变R、R0两端的电压比，使质量等于分拣标准的苹果通过托盘秤时，R0两端电压恰好能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，此电压叫做放大电路的激励电压。放大电路中有保持电路，能够确保苹果在衔铁上运动时，电磁铁始终保持吸动状态。 （1）当较小的苹果通过托盘秤时，R所受的压力较小，则电阻___________（选填“较大”或“较小”）。 （2）自动分拣装置正常工作时，质量为0.15kg的苹果通过___________（选填“通道A”或“通道B”）。 （3）若电源电动势为6V，内阻不计，放大电路的激励电压为2V： ①为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值等于___________kΩ（结果保留两位有效数字）。 ②已知托盘秤压在杠杆上的位置不变的情况下，压力传感器受到的压力与苹果的质量成正比。若要将分拣标准提高到0.32kg，仅将R0的阻值调为___________kΩ即可实现（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）较大 （2）通道A （3） ①. 15 ②. 13 【解析】 【小问1详解】 [1]由图乙可知小苹果通过托盘秤时，R所受的压力较小，电阻较大。 【小问2详解】 [1]质量为0.15kg的苹果通过托盘秤时，R0两端的电压未达到放大电路的激励电压，不能使放大电路中的电磁铁吸动分拣开关的衔铁，质量为0.15kg的苹果进入通道A。 【小问3详解】 ①[1]杠杆对R的压力为1 N R=30kΩ 为使该装置达到上述分拣目的，R0的阻值需满足 得 R0=15kΩ ②[2]根据 可知分拣标准到0.32kg时，压力为1.6N，此时R的阻值为26kΩ，根据①分析R0的阻值应该调至13kΩ。 13. 某科研小组模拟的风力发电机发电输电简易模型如图所示。风轮机叶片通过升速齿轮箱带动发电机线圈在磁感应强度大小B的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO'以角速度匀速转动，其中矩形线圈匝数为N，面积为S，线圈总电阻为r，小灯泡电阻为R，电流表为理想电表。不计一切摩擦，求： （1）交流电流表的示数； （2）线圈从图示位置转过60°过程中，通过电流表的电荷量； （3）外力驱动线圈转动一周所做的功。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）交变电压的峰值 交变电压的有效值 根据闭合电路欧姆定律 联立，可得 电流表示数为。 （2）从图示位置开始，线圈转过60°过程中，磁通量的变化量 根据法拉第电磁感应定律 根据闭合电路欧姆定律 根据电流强度定义 联立，解得 （3）外力驱动线圈转动一周所做的功 又 联立，解得 14. 如图甲所示，竖直放置、上端开口的导热气缸底部固定一电热丝（图中未画出）。质量、面积的活塞与缸壁光滑密接。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，温度为，气柱长。现将气缸缓慢转动至水平，如图乙，转动过程中气体温度保持不变，再将气体缓慢加热至，两个变化过程中均无漏气，已知大气压强，重力加速度。 （1）求气缸缓慢转至水平时气柱的长度； （2）在图丙的图中描出了气体在第一个变化过程中的五个状态点，请在图中画出气体经历这两个变化过程的图线，并标出变化的方向和各初末状态的坐标值； （3）气体经历两个变化过程后内能增加了，求两个过程中气体吸收的热量Q。（结果保留至个位数） 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由题知，设气缸竖直放置时气缸压强为，体积为，由平衡条件知 代入得 转动过程中气体温度保持不变，气缸水平放置时气缸压强为，设体积为，则 则 代入得 （2）由题知，第二个过程为等压变化，设变化后体积为，温度为，则 代入得 其在图中经历这两个变化过程的图线如图所示 （3）活塞在第一个变化过程中，气体为等温过程，内能不变，体积增大，对外做功，做功大小等于图线和横坐标围成的面积，则 第二个变化过程中，气体对外界做功为 根据热力学第一定律定律知 代入得 15. 如图所示，一组平行光滑圆弧导轨与一组平行光滑水平导轨CDPQ平滑连接，水平导轨足够长，导轨间距L=1m，PC与CD垂直。水平导轨间有竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=1T。质量m=0.2kg、电阻R=0.5Ω、长度也为L的硬质导体棒a静止在水平轨道上，与a完全相同的导体棒b从距水平面高度h=0.45m的圆弧轨道上由静止释放，最后恰好不与α棒相撞，运动过程中a、b棒始终与导轨垂直且接触良好。不计其它电阻和空气阻力，重力加速度g=10m/s2。 （1）求b棒刚进入磁场时，电路中的电流和a棒所受的安培力大小； （2）求整个过程中通过a棒的电荷量q及a棒距离PC的初始距离； （3）a、b棒稳定后，在释放b棒的初始位置由静止释放相同的棒b2，所有棒运动稳定后，在同一位置再由静止释放相同的棒b3，所有棒运动再次稳定后，依此类推，逐一由静止释放b4、b5、…、bn。当释放的bn棒最终与所有棒运动稳定后，求从bn棒开始释放到与所有棒运动保持相对稳定时，a棒上产生的焦耳热。 【答案】（1）3A，从上往下看电流方向顺时针，3N；（2）0.3C，0.3m；（3） 【解析】 【详解】（1）b棒下滑过程，根据动能定理有 解得 b棒刚进入磁场时，产生的感应电动势 根据欧姆定律有 解得 根据右手定则可知，从上往下看电流方向顺时针。此时a棒所受的安培力大小 解得 （2）对a、b棒构成的系统，根据动量守恒定律有 对b棒进行分析，根据动量定理有 通过回路的电荷量 解得 对a棒进行分析，根据动量定理有 其中 ， 解得 （3）释放bn-1棒稳定时，对所有导体棒，根据动量守恒定律有 释放bn棒稳定时，对所有导体棒，根据动量守恒定律有 释放bn棒到稳定时，电路产生的总的焦耳热 bn棒为等效电源，其它导体棒处于并联关系，则a棒上产生的焦耳热 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$