精品解析：江苏南通中学2025-2026学年高二下学期4月阶段测试物理试卷

江苏省南通中学2025-2026学年第二学期4月阶段考试 高二物理 一、单选题，本题共10小题，只有一个选项正确，每题4分共40分 1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B. 当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大 C. 产生布朗运动的原因是悬浮在液体或者气体中的微粒永不停息地做无规则运动 D. 磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力 2. 以下说法正确的是（　　） A. 雾霾天气中首要污染物是PM2.5，PM2.5在空气中的运动就是分子的热运动 B. 1克100℃水的内能等于1克100℃水蒸气的内能 C. 气体对器壁的压强就是大量气体分子在单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量 D. 已知氢气的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为。则氢原子的直径为 3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（　　） A. 乙分子在时，加速度最大 B. 乙分子在时，其动能最大 C. 乙分子在时，动能等于 D. 甲乙分子的最小距离一定大于 4. 对于下列四幅图的说法，正确的是（　　） A. 图1为用通电的烙铁触及薄板，薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域，说明该薄板在传导热量上具有各向异性 B. 图2为墨汁在水中扩散，表明分子在做永不停息的无规则运动 C. 图3为布朗运动产生原因的示意图，温度越低，布朗运动越明显 D. 图4为密闭容器中气体在不同温度下的气体分子速率分布图，T1大于T2，且T1对应图像与坐标轴包围的面积大于T2对应图像与坐标轴包围的面积 5. 有关下列四幅图，说法正确的是（ ） A. 图甲说明水对玻璃不浸润 B. 图乙中线圈的自感电动势正在增加 C. 图丙若增加输电电压，因输电线路电阻不变，则输电线路上电流变大 D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是因为受到液体的表面张力 6. 关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是（　　） A. 电磁波不能在真空中传播 B. 变化的磁场一定产生变化的电场 C. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 D. 光是一种电磁波，光的能量是不连续的 7. 如图所示，是4种传感器，图1是电容式位移传感器用来检测物体是否发生位移，该传感器与恒压直流电源和电流表串联组成闭合回路（电路未画出），已知电容器的电容C与电介质板进入电容器的长度x之间满足关系C=C0+kx；图2是某电子秤的电路图，图3是霍尔元件的示意图，图4是安装在汽车上的加速度计，它们的基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。下列说法正确的是（ ） A. 由图1可知，当被测物体向右匀速运动时，流过电流表的电流均匀减小 B. 由图2可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，则电路中电流增大，所以电路中电流I与重物的重量G成正比 C. 由图3可知，磁场沿x轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则UMN为负值 D. 由图4可知，输出信号电压U与装置的加速度a成正比 8. 下列四幅图的描述，正确的是（　　） A. 图1中，线框在匀强磁场中绕虚线转轴匀速转动会产生正弦交流电 B. 图2中， C. 图3中，不导电液体液面降低，测得LC回路振荡电流的频率增大 D. 图4中，电磁波发射过程中采用的调制方式为调幅 9. 电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在制动时将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收。降低能耗。用作能量回收的交流发电机可简化为如图所示模型，线框可绕转轴转动，线框转轴与磁场垂直，且线框的转速与车轮的转速相同。则汽车在减速过程中，能量回收的瞬时功率随时间的关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 10. 如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为 B、竖直向下的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l，总电阻为R。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动， be与磁场方向垂直。t=0时， abef与水平面平行，下列说法错误的是（　　） A. t=0时，感应电动势为 B. 线圈中产生的交流电瞬时值表达式为 C. 时刻线圈中电流大小为 方向为 afedcba D. t=0到 过程中，感应电动势平均值为 二、实验题，本题每空3分，共15分 11. 在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如图（a）所示。 (1)图（a）中______为压强传感器。（选填“A”或“B”） (2)实验中，下列做法正确的是（ ） A、无需测量被封闭气体的体积 B、密封气体的试管大部分在水面之上 C、每次加入热水后，用温度传感器搅拌使水温均匀 D、每次加入热水后，立即读数 (3)甲同学测得多组压强与摄氏温度的数据，并在p-t坐标系中作图，获得下图所示的图像。图线与横轴交点的温度被开尔文称为______，其物理意义是______。 (4)乙同学记录下了初始时封闭气体压强 p0和摄氏温度 t0，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp 和Δt。在实验中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操作无误。则 Δp-Δt 的关系图可能是（ ） A、 B、 C、 D、 三、解答题，本题共4小题，共45分 12. 如图所示，水下减压帐篷是一种潜水装置，可为深潜运动员提供干燥的减压恢复空间。下潜前气体充满整个帐篷，封闭气体的体积为、压强等于大气压强，温度为。现将帐篷快速下潜至作业深度，帐篷内气体体积被压缩至。已知帐篷内的封闭气体可视为理想气体，下潜过程中气体温度保持不变，海水的密度，重力加速度大小。 （1）求帐篷作业深度H； （2）若保持作业深度不变，足够长时间后帐篷内气体体积被压缩至，求此时作业深度处的水温。 13. 小型交流发电机如图所示，内部为匝数、面积的正方形线圈，线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，此时电灯恰好正常发光，电灯电阻，线路中其他电阻不计，求： （1）从图示位置开始，线圈中感应电动势的瞬时表达式； （2）电灯正常发光的功率； （3）从图示位置开始，线圈转过的过程中，通过电灯的电荷量。 14. 2025年3月15 日，航天科技集团研制的可重复使用运载火箭二子级动力系统试车成功。标志着我国商业航天在可重复使用运载火箭发动机技术上取得新突破。液体火箭发动机的液氧贮箱工作原理如图所示，贮箱内存储液氧，且与高压气瓶通过气泵相连。贮箱的最佳工作气压为5p0。当发动机工作时，随着液氧消耗，高压气瓶需持续向贮箱充入氦气，使贮箱内气体压强保持在最佳工作气压。贮箱容积为V，试车前加入的液氧，剩余为真空。某次实验过程中，在贮箱内液氧还剩时，气泵发生故障，无法向贮箱注入氦气。此后发动机继续在非正常工况下工作，直到贮箱内气压降为3p0时，发动机被迫关机。整个系统的工作温度。已知标准状态下气体的压强为p0、温度为0℃；温度关系T=（t+273）K。 （1）试车前，求需向贮箱充入标准状态下氦气的体积V0； （2）求发动机关机时剩余液氧的体积V1； （3）为了重启发动机，需向贮箱加入氦气，求加入的标准状态下氦气的体积V2。 15. 某科创小组模拟工厂工件流水作业传送装置设计了如下模型，为方便作业，要求工件周期性地交替运动和静止。如图所示，绝缘水平面上固定两个光滑的同心金属圆环，圆心为O，半径分别为和。电阻为R的金属杆ab位于ON处沿半径方向架在两环间（始终接触良好）。直线MOP垂直ON，MON区域充满垂直圆环平面向下的匀强磁场。通过电刷将两金属圆环引出到右侧两根水平固定的平行金属导轨上，导轨光滑且足够长，间距为L，并处于垂直导轨平面向下大小为的匀强磁场中。时刻，施加周期性外力使ab杆以角速度ω绕O点顺时针匀速旋转，并同时释放位于的金属杆cd（质量为m，电阻为2R，长度也为L），当ab杆转到OM处时，cd杆的速度为v，当ab杆转到OP处时，cd杆刚好运动到处且速度为0。不计一切摩擦和其它电阻，运动过程中金属杆始终垂直于平行导轨。求： （1）时刻ab两点间的电势差； （2）若ab杆从ON转到OM的过程中，ab杆上产生的焦耳热为Q，求到时间内回路中电流的有效值； （3）到的距离x的大小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 江苏省南通中学2025-2026学年第二学期4月阶段考试 高二物理 一、单选题，本题共10小题，只有一个选项正确，每题4分共40分 1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　） A. 0 ℃的物体中的分子不做无规则运动 B. 当分子间的距离减小时，分子间的引力和斥力都增大 C. 产生布朗运动的原因是悬浮在液体或者气体中的微粒永不停息地做无规则运动 D. 磁铁可以吸引铁屑，这一事实说明分子间存在引力 【答案】B 【解析】 【详解】A．0℃的物体中分子仍然在做无规则热运动，温度是分子热运动剧烈程度的标志，但温度高于绝对零度时分子运动不会停止，故A错误； B．当分子间距离减小时，分子间的引力和斥力均增大（但斥力变化更快），故B正确； C．布朗运动是液体或气体分子无规则运动撞击微粒导致的，而非微粒自身无规则运动，故C错误； D．磁铁吸引铁屑是磁场力的作用，与分子间作用力无关，故D错误。 故选B。 2. 以下说法正确的是（　　） A. 雾霾天气中首要污染物是PM2.5，PM2.5在空气中的运动就是分子的热运动 B. 1克100℃水的内能等于1克100℃水蒸气的内能 C. 气体对器壁的压强就是大量气体分子在单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量 D. 已知氢气的摩尔质量为，密度为，阿伏加德罗常数为。则氢原子的直径为 【答案】C 【解析】 【详解】A．PM2.5是指空气中直径小于2.5μm的小颗粒，其悬浮在空气中做无规则运动，不是分子的热运动，A错误； B．1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100℃水的内能小于1克100℃水蒸气的内能，B错误； C．气体对器壁的压强是由于大量气体分子对器壁的碰撞形成的，是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力，也可以理解为大量气体分子单位时间作用在器壁单位面积上的平均冲量，C正确； D．氢气摩尔体积为 因氢气是双原子分子，摩尔氢气含氢原子数，则一个氢原子体积 原子近似球体，设为氢原子直径，一个氢原子体积 联立解得，D错误。 故选C。 3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示，图中分子势能最小值，若两分子所具有的总能量为0，则下列说法中正确的是（　　） A. 乙分子在时，加速度最大 B. 乙分子在时，其动能最大 C. 乙分子在时，动能等于 D. 甲乙分子的最小距离一定大于 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】ABC．乙分子在时，分子势能最小，分子间距离为平衡距离，分子力为零，故加速度为零，此时速度最大，动能最大，由于从处静止释放后仅在分子间相互作用力下滑到x轴运动，故分子势能和动能之和不变，则此时的动能等于，故C正确，AB错误； D．当乙分子运动到时，其分子势能为零，其分子动能也为零，此时两分子的距离最小，而后向分子间距变大的方向运动，因此甲乙分子的最小距离一定等于，故D错误。 故选C。 4. 对于下列四幅图的说法，正确的是（　　） A. 图1为用通电的烙铁触及薄板，薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域，说明该薄板在传导热量上具有各向异性 B. 图2为墨汁在水中扩散，表明分子在做永不停息的无规则运动 C. 图3为布朗运动产生原因的示意图，温度越低，布朗运动越明显 D. 图4为密闭容器中气体在不同温度下的气体分子速率分布图，T1大于T2，且T1对应图像与坐标轴包围的面积大于T2对应图像与坐标轴包围的面积 【答案】B 【解析】 【详解】A．图1薄板上的蜂蜡熔化成圆形区域，说明薄板在传导热量上具有各向同性，故A错误； B．图2为墨汁在水中扩散，扩散现象表明分子间有间隙和分子在做永不停息的无规则运动，故B正确； C．图3为布朗运动产生原因的示意图，温度越高，微粒越小，布朗运动越明显，故C错误； D．温度越高，速率大的分子占总分子数的百分比越大，则T1小于T2，但T1对应图像与坐标轴包围的面积等于T2对应图像与坐标轴包围的面积，均为1，故D错误。 故选B。 5. 有关下列四幅图，说法正确的是（ ） A. 图甲说明水对玻璃不浸润 B. 图乙中线圈的自感电动势正在增加 C. 图丙若增加输电电压，因输电线路电阻不变，则输电线路上电流变大 D. 图丁中一只水黾能停在水面上，是因为受到液体的表面张力 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲中，水在玻璃管内形成凹液面且液面上升，这是浸润现象的典型表现，说明水对玻璃是浸润的，故A错误； B．图乙是LC振荡电路，由图可知电路处于充电阶段，在充电过程中，电流逐渐变小，电流的变化率是逐渐增大的，因此自感电动势也在增大，故B正确； C．在远距离输电中，输送功率基本不变，根据，当输电电压增加时，输电线路上的电流会减小，而不是变大，故C错误； D．图丁中一只水黾能停在水面上，是液体的表面张力的作用的结果，而表面张力是作用在液体上的力，故D错误。 故选B。 6. 关于电磁场和电磁波，以下说法正确的是（　　） A. 电磁波不能在真空中传播 B. 变化的磁场一定产生变化的电场 C. 麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 D. 光是一种电磁波，光的能量是不连续的 【答案】D 【解析】 【详解】A．电磁波的传播不需要介质，可以在真空中传播，故A错误； B．根据麦克斯韦电磁场理论，均匀变化的磁场会产生恒定的电场，只有非均匀变化的磁场才会产生变化的电场，故B错误； C．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证实了电磁波的存在，故C错误； D．光属于电磁波，光的能量是由一份份光子组成的，具有量子性，是不连续的，故D正确。 故选D。 7. 如图所示，是4种传感器，图1是电容式位移传感器用来检测物体是否发生位移，该传感器与恒压直流电源和电流表串联组成闭合回路（电路未画出），已知电容器的电容C与电介质板进入电容器的长度x之间满足关系C=C0+kx；图2是某电子秤的电路图，图3是霍尔元件的示意图，图4是安装在汽车上的加速度计，它们的基本工作原理是把非电学量转换为电学量，从而方便进行测量、传输和控制。下列说法正确的是（ ） A. 由图1可知，当被测物体向右匀速运动时，流过电流表的电流均匀减小 B. 由图2可知，称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，则电路中电流增大，所以电路中电流I与重物的重量G成正比 C. 由图3可知，磁场沿x轴正方向，若自由移动的电荷是电子，则UMN为负值 D. 由图4可知，输出信号电压U与装置的加速度a成正比 【答案】D 【解析】 【详解】A．当物体向右匀速运动时，则电介质板进入电容器的长度x均匀减小，根据， 可知电容C均匀减小，Q均匀减小，所以流过电流表的电流保持恒定，故A错误； B．在图2中，电路中电流 称重物时，在重物重力作用下使滑片P下移，减小，则电路中电流增大，因减小量与重物的重量G成正比，可知电流与重物的重量G不是成正比的关系，故B错误； C．在图3中，由左手定则，电子所受洛伦兹力向下，则N面带负电，M面带正电，则UMN为正值，故C错误； D．在图4中，设回路中的电流为，滑动变阻器的长度为、阻值为，当汽车的加速度为时，设弹簧的形变量为，由牛顿第二定律得 输出信号电压 联立，可得 即输出信号电压U与装置的加速度a成正比，故D正确。 故选D。 8. 下列四幅图的描述，正确的是（　　） A. 图1中，线框在匀强磁场中绕虚线转轴匀速转动会产生正弦交流电 B. 图2中， C. 图3中，不导电液体液面降低，测得LC回路振荡电流的频率增大 D. 图4中，电磁波发射过程中采用的调制方式为调幅 【答案】C 【解析】 【详解】A．图1中，线框在匀强磁场中绕虚线转轴匀速转动，通过线圈的磁通量不会发生变化，不会产生电流。故A错误； B．图2中，理想变压器原副线圈与匝数的关系为 故B错误； C．图3中，不导电液体液面降低，由可知，电容减小，根据可知，LC回路振荡电流的频率增大。故C正确； D．图4中，电磁波发射过程中采用的调制方式为调频。故D错误。 故选C。 9. 电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在制动时将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收。降低能耗。用作能量回收的交流发电机可简化为如图所示模型，线框可绕转轴转动，线框转轴与磁场垂直，且线框的转速与车轮的转速相同。则汽车在减速过程中，能量回收的瞬时功率随时间的关系可能正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】A．一个周期内线框旋转切割的感应电动势最大值为，由于汽车减速，线框旋转的角速度逐渐减小，电动势最大值逐渐减小，故能量回收瞬时功率的最大值也逐渐减小，故A错误； BCD．由于角速度逐渐减小，故电动势变化的周期变大，能量回收瞬时功率的周期也变大，故BC错误，D正确。 故选D。 10. 如图，“L”形导线框置于磁感应强度大小为 B、竖直向下的匀强磁场中。线框相邻两边均互相垂直，各边长均为l，总电阻为R。线框绕b、e所在直线以角速度ω顺时针匀速转动， be与磁场方向垂直。t=0时， abef与水平面平行，下列说法错误的是（　　） A. t=0时，感应电动势为 B. 线圈中产生的交流电瞬时值表达式为 C. 时刻线圈中电流大小为 方向为 afedcba D. t=0到 过程中，感应电动势平均值为 【答案】B 【解析】 【详解】A．时，只有cd边切割磁感线产生的感应电动势，，A正确； B．两个面的感应电动势相位差，合成后感应电动势瞬时值为： ，B错误； C．时，，代入瞬时式得感应电动势大小为，电流大小​，由楞次定律可判断电流方向为，C正确； D．时总磁通量，（转过）时总磁通量，，，平均电动势​，D正确。 本题要求选错误项，故选B 。 二、实验题，本题每空3分，共15分 11. 在“用DIS研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如图（a）所示。 (1)图（a）中______为压强传感器。（选填“A”或“B”） (2)实验中，下列做法正确的是（ ） A、无需测量被封闭气体的体积 B、密封气体的试管大部分在水面之上 C、每次加入热水后，用温度传感器搅拌使水温均匀 D、每次加入热水后，立即读数 (3)甲同学测得多组压强与摄氏温度的数据，并在p-t坐标系中作图，获得下图所示的图像。图线与横轴交点的温度被开尔文称为______，其物理意义是______。 (4)乙同学记录下了初始时封闭气体压强 p0和摄氏温度 t0，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值Δp 和Δt。在实验中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操作无误。则 Δp-Δt 的关系图可能是（ ） A、 B、 C、 D、 【答案】 ①. B ②. A ③. 绝对零度 ④. 低温极限 ⑤. C 【解析】 【详解】(1)[1]由于实验要测的是气体压强，故压强传感器应直接与气体内部相连，而温度可通过玻璃管传导到内部气体，因此温度传感器插在水里即可。即A为温度传感器，B为压强传感器。 (2) [2] A.研究的是一定质量气体在体积不变时的情况，故体积不变即可，不需测量，A正确； B.实验应保证各处气体的温度一致，故密封气体的试管全部在水中，故B错误； CD.每次加入热水后，要保证被封闭气体各处温度与水温相同，故不能立即读数。可进行适当搅拌后，等待气体状态稳定后再进行读数。但搅拌不可以用传感器，应该用玻璃棒，故CD错误； 故选A。 (3) [3][4]对一定质量的理想气体来说，在体积不变时，根据气体状态方程，可知其压强与绝对温度的关系为正比例关系，图线应该是一条过绝对零点的倾斜直线，所以若是压强对应摄氏温度的情况，其图线的延长线与横轴的交点坐标应该是开氏温标的0K，其物理意义为宇宙的低温极限。 (4) [5] 根据 可知，当温度变化时有 压强变化量与温度变化量成正比。而当压强传感器软管突然脱落时，将会漏气，使得内外气体再次等压，而温度维持不变。随后的压强变化量与温度变化量仍应是线性变化，但常数C已经不同（物质的量变少了），斜率应变得更小一些，故C正确。 三、解答题，本题共4小题，共45分 12. 如图所示，水下减压帐篷是一种潜水装置，可为深潜运动员提供干燥的减压恢复空间。下潜前气体充满整个帐篷，封闭气体的体积为、压强等于大气压强，温度为。现将帐篷快速下潜至作业深度，帐篷内气体体积被压缩至。已知帐篷内的封闭气体可视为理想气体，下潜过程中气体温度保持不变，海水的密度，重力加速度大小。 （1）求帐篷作业深度H； （2）若保持作业深度不变，足够长时间后帐篷内气体体积被压缩至，求此时作业深度处的水温。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 深度处压强为 由等温变化可得 联立解得 【小问2详解】 保持深度不变，气体做等压变化，有 解得 13. 小型交流发电机如图所示，内部为匝数、面积的正方形线圈，线圈总电阻为。线圈在磁感应强度为的匀强磁场中，绕垂直于磁感线的轴以角速度匀速转动，此时电灯恰好正常发光，电灯电阻，线路中其他电阻不计，求： （1）从图示位置开始，线圈中感应电动势的瞬时表达式； （2）电灯正常发光的功率； （3）从图示位置开始，线圈转过的过程中，通过电灯的电荷量。 【答案】（1） （2）18W （3）0.02C 【解析】 【小问1详解】 交流发电机产生的电动势的最大值为 图示位置为垂直中性面位置，此时电动势是最大的，所以线圈中感应电动势的瞬时表达式为 【小问2详解】 电动势的有效值为 流过电灯的电流为 电灯正常发光的功率 【小问3详解】 线圈转过的过程中，通过电灯的电量 其中, 解得 14. 2025年3月15 日，航天科技集团研制的可重复使用运载火箭二子级动力系统试车成功。标志着我国商业航天在可重复使用运载火箭发动机技术上取得新突破。液体火箭发动机的液氧贮箱工作原理如图所示，贮箱内存储液氧，且与高压气瓶通过气泵相连。贮箱的最佳工作气压为5p0。当发动机工作时，随着液氧消耗，高压气瓶需持续向贮箱充入氦气，使贮箱内气体压强保持在最佳工作气压。贮箱容积为V，试车前加入的液氧，剩余为真空。某次实验过程中，在贮箱内液氧还剩时，气泵发生故障，无法向贮箱注入氦气。此后发动机继续在非正常工况下工作，直到贮箱内气压降为3p0时，发动机被迫关机。整个系统的工作温度。已知标准状态下气体的压强为p0、温度为0℃；温度关系T=（t+273）K。 （1）试车前，求需向贮箱充入标准状态下氦气的体积V0； （2）求发动机关机时剩余液氧的体积V1； （3）为了重启发动机，需向贮箱加入氦气，求加入的标准状态下氦气的体积V2。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 对需要充入的氦气，温度 充入后的温度 根据理想气体状态方程，有 解得 【小问2详解】 气泵发生故障，无法向贮箱注入氦气后，对贮箱内的氦气，压强由5p0降为3p0，体积由减为，根据玻意耳定律，有 解得 【小问3详解】 加氦气前的气体状态方程为 标准状态下加入气体的状态方程为 加氦气后的气体状态方程为 由于物质的量守恒，有 即 解得 15. 某科创小组模拟工厂工件流水作业传送装置设计了如下模型，为方便作业，要求工件周期性地交替运动和静止。如图所示，绝缘水平面上固定两个光滑的同心金属圆环，圆心为O，半径分别为和。电阻为R的金属杆ab位于ON处沿半径方向架在两环间（始终接触良好）。直线MOP垂直ON，MON区域充满垂直圆环平面向下的匀强磁场。通过电刷将两金属圆环引出到右侧两根水平固定的平行金属导轨上，导轨光滑且足够长，间距为L，并处于垂直导轨平面向下大小为的匀强磁场中。时刻，施加周期性外力使ab杆以角速度ω绕O点顺时针匀速旋转，并同时释放位于的金属杆cd（质量为m，电阻为2R，长度也为L），当ab杆转到OM处时，cd杆的速度为v，当ab杆转到OP处时，cd杆刚好运动到处且速度为0。不计一切摩擦和其它电阻，运动过程中金属杆始终垂直于平行导轨。求： （1）时刻ab两点间的电势差； （2）若ab杆从ON转到OM的过程中，ab杆上产生的焦耳热为Q，求到时间内回路中电流的有效值； （3）到的距离x的大小。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 根据导体转动切割磁感应线有 其中 得 根据右手定则知 解得； 【小问2详解】 依题意，，二者串联 ab杆从ON转到OM的过程中，ab杆上产生的焦耳热为Q 由 得全电路产生的焦耳热为 ab杆从OM转到OP的过程中，只有杆切割磁感线产生感应电流 由能量守恒定律 得全电路产生的焦耳热为 ab杆从OP转回到ON的过程中，没有感应电流 由电流有效值的定义 有 解得； 【小问3详解】 从ON转到OM的过程，杆和杆都切割磁感线，所用时间 对杆，以向右为正，由动量定理 有 其中 此过程杆向右切割磁感线产生感应电动势，移动距离为 由 有 根据左手定则和右手定则 有 由前面分析知 从OM转到OP的过程，只有杆向右切割磁感线，移动距离为，用时 对杆，以向右为正，由动量定理 依题意有 联立上面式子解得。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $