内容正文:
易考点天天练(10)
一、单选题
1.热泵空调被广泛视为缓解电动汽车冬季续航焦虑的关键技术之一,其核心原理是通过“逆卡诺循环”实现热量的搬运,它能在冬季从低温环境中提取热量送入车厢,能效比(制热量与耗电量之比)在2.0~4.5之间,可提升续航20~30km。关于热泵空调,下列说法正确的是( )
A.其工作过程违背了热力学第二定律
B.制热循环中,其向车厢放出的热量全部来自消耗的电能
C.在绝热压缩过程中,压缩机对制冷剂(视为理想气体)做功,可使其升压升温
D.当制冷剂温度升高时,组成它的所有分子的热运动速率都增大
【答案】C
【详解】A.热力学第二定律的克劳修斯表述为:热量不能自发地从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。热泵工作时消耗了电能(产生了其他影响),实现热量从低温环境向高温车厢转移,不违背热力学第二定律,故A错误;
B.热泵制热时会消耗电能从低温外界环境吸收热量送入车厢,电能又不能全部用于做功搬运热量,还有一部分额外消耗,因此向车厢放出的热量只是来自消耗电能的一部分,故B错误;
C.绝热压缩过程中制冷剂与外界无热交换,即
压缩机对制冷剂做功
由热力学第一定律可知
理想气体内能仅与温度有关,故温度升高,由理想气体状态方程,压缩时体积V减小、温度T升高,可得压强p增大,即实现升压升温,故C正确;
D.温度是分子热运动平均动能的标志,温度升高时分子热运动的平均速率增大,但不是所有分子的热运动速率都增大,存在部分分子速率减小的情况,故D错误。
故选C。
2.光伏板生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜,用来提高光的利用率。原理如图,入射光会分别在增透膜的前表面和后表面发生反射,两束反射光相互抵消,从而降低反射光的强度,增强透射光的强度。该技术主要用到了( )
A.光的干涉 B.光的衍射 C.光的偏振 D.多普勒效应
【答案】A
【详解】生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜,入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生反射,两束反射光发生干涉相互抵消,从而降低反射光的强度,增强透射光的强度,用了光的干涉的原理。
故选A。
3.太极球是市民中较流行的健身器材,现将其简化成如图所示的小球拍和小球。某市民健身时,让小球拍和质量为m的小球在竖直面内保持这样的姿势且按顺时针方向做半径为的匀速圆周运动。已知运动过程中小球拍对小球的最大作用力为,小球相对于小球拍始终保持静止,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.小球做圆周运动的角速度大小为
B.从最高点到最低点运动的过程中,小球先处于超重状态后处于失重状态
C.从最高点到最低点运动的过程中,小球拍对小球的支持力先减小后增大
D.小球经过与圆心等高的点时,小球拍对小球的作用力大小为
【答案】D
【详解】A.分析可知,在最低点点小球拍对小球的作用力最大,根据牛顿第二定律有
解得,故A错误;
B.从最高点点运动到D点的过程中,加速度方向有竖直向下的分量,小球处于失重状态,从D点运动到最低点点的过程中,加速度方向有竖直向上的分量,处于超重状态,故B错误;
C.小球的向心加速度大小一定,从最高点到点D运动的过程中,设小球的加速度方向与竖直方向的角度为,竖直方向有
增大,减小,则支持力增大,故C错误;
D.小球经过与圆心等高的点时,对小球竖直方向有
水平方向有
故小球拍对小球的作用力大小为,故D正确。
故选D。
4.如图所示为某一卫星在变轨后绕地球做椭圆运动,其中AB是椭圆的长轴,CD是椭圆的短轴,O为地心,AO、OC和椭圆CA段曲线所围成的面积占整个椭圆面积的,则卫星沿顺时针方向从A点运动到C点和从C点运动到B点所用时间之比为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【详解】AO、OC和椭圆CA段曲线所围成的面积为S1,BO、OC和椭圆CB段曲线所围成的面积为S2,根据题意可得
根据开普勒第二定律可得
联立解得
故选D。
5.如图所示,光滑绝缘半球处在水平向右的匀强电场中,球心为O。将带电量均为的小球A、B置于其内,平衡时,两球处于同一水平线上,且与垂直。已知球A质量为m,球B质量为,重力加速度大小为g,则( )
A.小球A、B所受支持力相同
B.匀强电场的电场强度大小
C.小球A受到小球B的库仑力大小为
D.小球A在小球B处产生的电场强度大小为
【答案】B
【详解】A.对A受力分析,根据竖直方向平衡,可得
对B受力分析,根据竖直方向平衡:,可得,,A错误;
B.以整体为研究对象,水平方向平衡
可得, B正确;
C.对A受力分析,水平方向平衡 , C错误;
D.根据牛顿第三定律,B球受库仑力大小,得,D错误。
故选B 。
二、多选题
6.如图所示,在水平向右、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,以O点为圆心在竖直平面内的圆周上有M、N、P、Q四个点把圆周四等分,其中M、N与圆心等高,P、Q分别位于圆周的最高点和最低点。现将两根完全相同的长直导线垂直于纸面分别放在M、N处,并通入相同的电流,测得Q点处磁感应强度大小为B,则( )
A.P点磁感应强度大小也为B B.P点磁感应强度大小为3B
C.M处长直导线所受安培力方向水平向右 D.M处长直导线所受安培力方向斜向右下方
【答案】BD
【详解】AB.Q点磁感应强度大小为B,则M、N处的导线在Q点产生的合磁场大小为2B,方向水平向左,根据对称性可知,M、N处的导线在P点产生的合磁场与在Q点产生的合磁场等大反向,即M、N处的导线在P点产生的合磁场大小为2B,方向水平向右,所以P点磁感应强度大小为3B,方向水平向右,故A错误,B正确;
CD.根据右手螺旋定则可知,N处的导线在M处产生的磁场方向竖直向上,则M处磁场方向斜向右上方,根据左手定则,M处导线受安培力方向斜向右下方,故C错误,D正确。
故选BD。
7.如图所示,导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动,产生的交变电压,导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A,输电线路总电阻为,理想降压变压器副线圈接入一台电动机,电动机恰好正常工作,其两端电压为220V,总功率为1100W,导线框及其余导线电阻不计,下列说法正确的是( )
A.图示位置线框的磁通量变化率为0
B.电动机的电阻为
C.升压变压器原、副线圈的匝数比为
D.若电动机突然卡住不能转动,输电线上的损耗功率将增大
【答案】CD
【详解】A.图示位置线圈和磁感线方向平行,穿过线圈的磁通量为零,磁通量的变化率最大,故A错误;
B.电动机并非纯电阻,题中信息无法计算其阻值,故B错误;
C.降压变压器的输入功率等于输出功率
输电线上的电流2A既等于升压变压器的输出电流,也等于降压变压器的输入电流,所以降压变压器的输入电压为
则升压变压器的输出电压为
所以升压变压器原副线圈的匝数比为,故C正确;
D.若电动机突然卡住,则电路将变成纯电阻电路,降压变压器的输出电流将变大,则输电线上的电流也将变大,根据输电线损失功率公式可知,输电线上损失的功率将增大,故D正确。
故选CD。
8.如图甲所示,一倾角θ=37°的足够长倾斜传送带,正以恒定速率沿顺时针方向转动。一质量m=2kg的物块(可视为质点)在t=0时刻以某一初速度从传送带底端滑上传送带。物块与传送带之间存在相对运动时,会在传送带表面留下滑动痕迹。以传送带底端所在水平面为零势能参考平面,物块的机械能E随时间t变化的关系如图乙所示(图线为曲线,且在t=0.6s时其切线水平)。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小。g= ,则在0~0.6s内,下列说法正确的是( )
A.物块的初速度大小为2m/s
B.物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C.物块在传送带上留下的滑动痕迹长度为0.5m
D.物块在0.6s时的机械能为4.8J
【答案】AD
【详解】A.由题图乙可知物块初动能
解得 选项 A 正确;
B.0~0.1s内,物块的机械能减少,摩擦力对物块做负功,物块的初速度大于传送带的速度,根据牛顿第二定律有
物块匀减速至与传送带共速,有
共速后,假设物块随传送带匀速运动,静摩擦力对物块做正功且与时间成正比,E-t图线应为直线,实际上是曲线,故共速后物块相对传送带向下运动,根据牛顿第二定律有
0.6s时E-t图线切线水平,所以此时物块速度为零,又
解得,选项B错误;
C.0~0.1s内物块相对于传送带向上运动,有
0.1s~0.6s内物块相对于传送带向下运动,有
因为 ,故滑动痕迹长度为0.25m,选项C错误;
D.机械能的变化量等于传送带对物块做的功,即摩擦力对物块做的功,有
即
解得4.8J,选项D正确。
故选AD。
三、实验题
9.某科技小组利用图1所示的气垫导轨进行力学实验,主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
B.测出挡光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置,释放滑块,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门的时间Δt1,通过第二个光电门的时间∆t2.
D.测出两个光电门间的距离L。
E.测出槽码盘和槽码的总质量m,测出滑块和挡光条的总质量M。
F.根据实验需要,改变L、m、M中相应的物理量,进行多次实验和测量。
G. ……
回答下列问题:
(1)如图2所示是用游标卡尺测量挡光条的宽度d,则d=__________cm。
(2)滑块通过第一个光电门的速度v1=_________,滑块在两个光电门间滑行时的加速度a=_____________。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L表示)
(3)若用该装置验证滑块与槽码盘和槽码组成的系统机械能守恒定律,已知当地的重力加速度为g,滑块在两个光电门间滑行的过程中,槽码盘和槽码的重力势能减少量为_______,系统的动能增加量为_____________________________,如果两个量几乎相等,则认为系统机械能守恒。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L、m、M、g表示)
【答案】(1)2.06
(2)
(3) mgL
【详解】(1)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,则
(2)[1]滑块通过第一个光电门的速度
[2]滑块通过第二个光电门的速度
根据速度位移关系可得
(3)[1]槽码盘和槽码的重力势能减少量为
[2]系统的动能增加量为
四、解答题
10.如图甲所示,间距为、倾角为的平行光滑金属导轨固定放置,其上端用金属杆连接固定。导体棒垂直于导轨,并用平行于导轨的绝缘细线将其与金属杆连接,细线长为,导体棒处于静止状态。空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。时刻,细线拉力刚好为零,此时断开细线,导体棒运动至某一位置处(图中未画出)时的速度为,导体棒与导轨始终垂直且接触良好。已知导体棒和金属杆的电阻均为,导轨电阻不计且足够长,重力加速度为。求:
(1)导体棒的质量;
(2)断开细线后,导体棒从静止开始运动至点的过程中,若棒上产生的焦耳热等于其获得动能的一半,则此过程棒运动的位移大小;
(3)在(2)所叙述的过程中,通过导体棒横截面的电荷量。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)时刻,细线拉力刚好为零,由平衡条件可知
其中安培力
根据欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律有
解得导体棒的质量
(2)导体棒从开始运动至点的过程中,由能量守恒得
根据能量关系有
棒上产生的焦耳热等于其获得动能的一半,则
解得
(3)导体棒从开始运动至点的过程中,通过导体棒横截面的电荷量
根据欧姆定律有
根据法拉第电磁感应定律有
其中
解得
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一、单选题
1.热泵空调被广泛视为缓解电动汽车冬季续航焦虑的关键技术之一,其核心原理是通过“逆卡诺循环”实现热量的搬运,它能在冬季从低温环境中提取热量送入车厢,能效比(制热量与耗电量之比)在2.0~4.5之间,可提升续航20~30km。关于热泵空调,下列说法正确的是( )
A.其工作过程违背了热力学第二定律
B.制热循环中,其向车厢放出的热量全部来自消耗的电能
C.在绝热压缩过程中,压缩机对制冷剂(视为理想气体)做功,可使其升压升温
D.当制冷剂温度升高时,组成它的所有分子的热运动速率都增大
2.光伏板生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜,用来提高光的利用率。原理如图,入射光会分别在增透膜的前表面和后表面发生反射,两束反射光相互抵消,从而降低反射光的强度,增强透射光的强度。该技术主要用到了( )
A.光的干涉 B.光的衍射 C.光的偏振 D.多普勒效应
3.太极球是市民中较流行的健身器材,现将其简化成如图所示的小球拍和小球。某市民健身时,让小球拍和质量为m的小球在竖直面内保持这样的姿势且按顺时针方向做半径为的匀速圆周运动。已知运动过程中小球拍对小球的最大作用力为,小球相对于小球拍始终保持静止,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.小球做圆周运动的角速度大小为
B.从最高点到最低点运动的过程中,小球先处于超重状态后处于失重状态
C.从最高点到最低点运动的过程中,小球拍对小球的支持力先减小后增大
D.小球经过与圆心等高的点时,小球拍对小球的作用力大小为
4.如图所示为某一卫星在变轨后绕地球做椭圆运动,其中AB是椭圆的长轴,CD是椭圆的短轴,O为地心,AO、OC和椭圆CA段曲线所围成的面积占整个椭圆面积的,则卫星沿顺时针方向从A点运动到C点和从C点运动到B点所用时间之比为( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,光滑绝缘半球处在水平向右的匀强电场中,球心为O。将带电量均为的小球A、B置于其内,平衡时,两球处于同一水平线上,且与垂直。已知球A质量为m,球B质量为,重力加速度大小为g,则( )
A.小球A、B所受支持力相同
B.匀强电场的电场强度大小
C.小球A受到小球B的库仑力大小为
D.小球A在小球B处产生的电场强度大小为
二、多选题
6.如图所示,在水平向右、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,以O点为圆心在竖直平面内的圆周上有M、N、P、Q四个点把圆周四等分,其中M、N与圆心等高,P、Q分别位于圆周的最高点和最低点。现将两根完全相同的长直导线垂直于纸面分别放在M、N处,并通入相同的电流,测得Q点处磁感应强度大小为B,则( )
A. P点磁感应强度大小也为B
B. .P点磁感应强度大小为3B
C. M处长直导线所受安培力方向水平向右
D. M处长直导线所受安培力方向斜向右下方
7.如图所示,导线框绕垂直于匀强磁场的轴匀速转动,产生的交变电压,导线框与理想升压变压器相连进行远距离输电。输电线路的电流为2A,输电线路总电阻为,理想降压变压器副线圈接入一台电动机,电动机恰好正常工作,其两端电压为220V,总功率为1100W,导线框及其余导线电阻不计,下列说法正确的是( )
A.图示位置线框的磁通量变化率为0
B.电动机的电阻为
C.升压变压器原、副线圈的匝数比为
D.若电动机突然卡住不能转动,输电线上的损耗功率将增大
8.如图甲所示,一倾角θ=37°的足够长倾斜传送带,正以恒定速率沿顺时针方向转动。一质量m=2kg的物块(可视为质点)在t=0时刻以某一初速度从传送带底端滑上传送带。物块与传送带之间存在相对运动时,会在传送带表面留下滑动痕迹。以传送带底端所在水平面为零势能参考平面,物块的机械能E随时间t变化的关系如图乙所示(图线为曲线,且在t=0.6s时其切线水平)。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小。g= ,则在0~0.6s内,下列说法正确的是( )
A.物块的初速度大小为2m/s
B.物块与传送带间的动摩擦因数为0.25
C.物块在传送带上留下的滑动痕迹长度为0.5m
D.物块在0.6s时的机械能为4.8J
三、实验题
9.某科技小组利用图1所示的气垫导轨进行力学实验,主要实验步骤如下:
A.将气垫导轨放在水平桌面上,将导轨调至水平。
B.测出挡光条的宽度d。
C.将滑块移至图示位置,释放滑块,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了挡光条通过第一个光电门的时间Δt1,通过第二个光电门的时间∆t2.
D.测出两个光电门间的距离L。
E.测出槽码盘和槽码的总质量m,测出滑块和挡光条的总质量M。
F.根据实验需要,改变L、m、M中相应的物理量,进行多次实验和测量。
G. ……
回答下列问题:
(1)如图2所示是用游标卡尺测量挡光条的宽度d,则d=__________cm。
(2)滑块通过第一个光电门的速度v1=_________,滑块在两个光电门间滑行时的加速度a=_____________。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L表示)
(3)若用该装置验证滑块与槽码盘和槽码组成的系统机械能守恒定律,已知当地的重力加速度为g,滑块在两个光电门间滑行的过程中,槽码盘和槽码的重力势能减少量为_______,系统的动能增加量为_____________________________,如果两个量几乎相等,则认为系统机械能守恒。(用题中字母d、Δt1、Δt2、L、m、M、g表示)
四、解答题
10.如图甲所示,间距为、倾角为的平行光滑金属导轨固定放置,其上端用金属杆连接固定。导体棒垂直于导轨,并用平行于导轨的绝缘细线将其与金属杆连接,细线长为,导体棒处于静止状态。空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示。时刻,细线拉力刚好为零,此时断开细线,导体棒运动至某一位置处(图中未画出)时的速度为,导体棒与导轨始终垂直且接触良好。已知导体棒和金属杆的电阻均为,导轨电阻不计且足够长,重力加速度为。求:
(1)导体棒的质量;
(2)断开细线后,导体棒从静止开始运动至点的过程中,若棒上产生的焦耳热等于其获得动能的一半,则此过程棒运动的位移大小;
(3)在(2)所叙述的过程中,通过导体棒横截面的电荷量。
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