精品解析：河北唐山市迁安市第四高级中学（迁安市第一中学西校区）2025-2026学年高二下学期5月期中物理试题

2025-2026年度高二年级第二学期期中考试 物理试题 考生须知 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每题只有一个选项正确） 1. 教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，关于房间内的空气，下列说法中正确的是（　　） A. 空气分子数密度增大 B. 空气分子的平均速率增大 C. 空气分子的速率都增大 D. 空气质量增大 2. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，下列说法正确的是（　　） \ A. 线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B. 图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C. 线圈逆时针转动到图示位置ab边的感应电流方向为a→b D. 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 3. 密闭容器内装有一定质量的理想气体，从状态a开始，经状态b、c、d再回到状态a，如图所示，其中图线bc、da平行于横轴.下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体从外界吸热 B. 从b到c，单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数增多 C. 从c到d，气体内能减小 D. 从d到a，外界对气体做功 4. 2025年蛇年春节，小明同学把100个相同的小灯泡串联组成一串彩灯接在一正弦式交流电源两端，其电压随时间变化的图像如图所示，此时小灯泡正常发光。小灯泡的额定电流为0.5A，下列说法正确的是（ ） A. 交流电压的有效值为 B. 1s内电流方向改变50次 C. 交流电压瞬时值的表达式为 D. 小灯泡正常工作时的电阻为4.4 5. 茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　） A. 泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大 B. 水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象 C. 温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子引力作用 D. 温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热 6. 如图甲所示的电路中，初始时开关S拨至1。0时刻将开关拨至2，电容器所带的电荷量随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A. 振荡电路的频率为 B. 内穿过线圈的磁通量变化率在减小 C. 时通过线圈的电流为0 D. 时振荡电路中的电场能最大 7. 在两端开口竖直放置的U形管内，两段水银封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（　　） A. 若再向左管注入些水银，稳定后h变大 B. 若再向左管注入些水银，稳定后h不变 C. 若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变 D. 若两管同时注入等量的水银，稳定后L不变 二、多项选择题（共3小题，每小题6分，共18分，全选对者每题得6分，选不全得3分，选错或不答得0分） 8. 下列说法中正确的是（　　） A. 雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力 B. 夏天荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故 C. 喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水球是表面张力的结果 D. 晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征 9. 如图甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是（　　） A. 当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零 B. 当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大 C. 当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大 D. 当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大 10. 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100V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为，升压变压器T1原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　） A. 若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为 B. 若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为 C. 若用户开启更多的用电器，则用户电路两端电压U4减小 D. 若对用户拉闸限电，则升压变压器T1输出电压U2减小 三、实验题：（本题共18分，每空2分） 11. 在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示。用注射器封闭一定质量的空气，连接到气体压强传感器上，用传感器测量封闭气体的压强，用注射器刻度读出气体体积。 （1）实验中，为找到体积与压强的关系，______（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积： （2）多次改变封闭气体的体积，测量出不同体积时气体的压强，用电脑记录下来，并生成图像如图乙所示，由图乙可猜测与可能______（选填成“正比”、“成反比”或“不成比例”）： （3）实验完成后，某同学做出的图像如图丙所示（其中实线为实验所得，虚线为参考双曲线的一支），造成这一现象的原因可能是（ ） A. 操作实验时用手握住注射器 B. 实验时环境温度降低了 C. 注射器内气体向外泄漏 D. 有外部气体进入注射器内 12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是：___________； A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数____；（填“多”或“少”） （3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是_________；（填字母） A. 干电池 B. 学生电源 C. 直流电压表 D. 多用电表 （4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线的输入电压可能为___________；（填字母） A. 1.5V B. 3.0V C. 6.0V D. 7.0V （5）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为（左侧虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联）与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原副线圈的匝数分别为n1、n2（右侧虚线框内的电路也可以等效为一个电阻）。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当________时，R获得的功率最大。 四、解答题（本题共36分，13题10分，14题12分，15题14分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分） 13. 如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框匝数匝，面积为，总电阻，绕垂直于磁场的轴以50r/s的转速匀速转动，已知匀强磁场磁感应强度，矩形线圈通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接，外电路的定值电阻，从图示位置开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转动90°时电压表的示数； （3）求线圈转动1圈的过程中电阻R上产生的焦耳热。 14. 未来我们还要在火星上完成一系列的实验。若将一导热性能良好的且质量为的汽缸放在火星水平面上，用质量为的活塞封闭一定质量的气体，活塞距离汽缸底部的距离为，且刚好为汽缸高度的一半。已知（为火星表面的大气压，但数值未知），火星表面的重力加速度为。忽略一切摩擦，活塞厚度不计。 （1）把汽缸固定在火星水平面上，用一竖直向上的外力作用在活塞上，如图甲所示，使活塞缓慢地升高到汽缸口，求此时的外力； （2）如果用细绳将装置按如图乙的方式悬挂，平衡时活塞距离汽缸底部的距离为，求的比值。 15. 如图所示为某学习小组制作的“水火箭”，其主体是一个容积为1.5L的饮料瓶，现装入0.5L体积的水，再倒放安装在发射架上，用打气筒通过软管向箭体内充气，打气筒每次能将200mL、压强为p0的外界空气压入瓶内，当瓶内气体压强达到4p0时，火箭可发射升空。已知大气压强为p0，整个装置气密性良好，忽略饮料瓶体积的变化和饮料瓶内、外空气温度的变化，求： （1）为了使“水火箭”能够发射，该小组成员需要打气的次数； （2）“水火箭”发射过程中，当水刚好全部被喷出前瞬间，瓶内气体压强的大小； （3）“水火箭”落地后瓶内气体质量与水刚好被全部喷出前瓶内气体质量之比。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026年度高二年级第二学期期中考试 物理试题 考生须知 1、答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡上。 2、回答选择题时，选出每小题答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。 一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分，每题只有一个选项正确） 1. 教室内的气温会受到室外气温的影响，如果教室内上午10时的温度为15℃，下午2时的温度为25℃，假设大气压强无变化，则下午2时与上午10时相比较，关于房间内的空气，下列说法中正确的是（　　） A. 空气分子数密度增大 B. 空气分子的平均速率增大 C. 空气分子的速率都增大 D. 空气质量增大 【答案】B 【解析】 【详解】ABD．温度升高，气体分子的平均速率增大，平均每个分子对器壁的冲力将变大，但气压并未改变，可见单位体积内的分子数密度一定减小，故A、D错误，B正确； C．温度升高，并不是所有空气分子的速率都增大，C错误。 故选B。 2. 如图所示为演示交变电流产生的装置图，关于这个实验，下列说法正确的是（　　） \ A. 线圈每转动一周，指针左右摆动两次 B. 图示位置为中性面，线圈中无感应电流 C. 线圈逆时针转动到图示位置ab边的感应电流方向为a→b D. 线圈平面与磁场方向平行时，磁通量变化率为零 【答案】C 【解析】 【详解】A．线圈在磁场中匀速转动时，在电路中产生呈周期性变化的交变电流，线圈经过中性面时电流改变方向，线圈每转动一周，有两次通过中性面，电流方向改变两次，指针左右摆动一次，故A错误； BC．线圈处于图示位置时与中性面垂直，ab边向右运动，由右手定则，ab边的感应电流方向为a→b，故B错误C正确； D．线圈平面与磁场方向平行时，线圈产生的电动势最大，磁通量的变化率最大，故D错误。 故选C。 3. 密闭容器内装有一定质量的理想气体，从状态a开始，经状态b、c、d再回到状态a，如图所示，其中图线bc、da平行于横轴.下列说法正确的是（ ） A. 从a到b，气体从外界吸热 B. 从b到c，单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数增多 C. 从c到d，气体内能减小 D. 从d到a，外界对气体做功 【答案】B 【解析】 【详解】A.从到，气体体积减小，故外界对气体做功，由于从到反向延长线过原点，所以温度不变，为等温变化过程，由于是理想气体，所以内能不变，外界对气体做功，故气体向外界放热，故A错误。 B.从到，气体压强不变、体积减小，根据理想气体状态方程 可知温度减小，气体分子的平均速率减小，保持气体压强不变，单位时间内气体分子对容器壁单位面积的碰撞次数增多，故B正确。 C.从到，根据理想气体状态方程 整理得 可知温度不变时，图像为过原点的倾斜直线，故从从到温度不变，气体内能不变，故C错误。 D.从到，气体压强不变、体积增大，气体对外界做功，故D错误。 故选B。 4. 2025年蛇年春节，小明同学把100个相同的小灯泡串联组成一串彩灯接在一正弦式交流电源两端，其电压随时间变化的图像如图所示，此时小灯泡正常发光。小灯泡的额定电流为0.5A，下列说法正确的是（ ） A. 交流电压的有效值为 B. 1s内电流方向改变50次 C. 交流电压瞬时值的表达式为 D. 小灯泡正常工作时的电阻为4.4 【答案】D 【解析】 【详解】A．电压的有效值为 选项A错误； B．周期为0.02s，每个周期内电流方向改变2次，则1s内电流方向改变100次，选项B错误； C．因为 可知电压瞬时值的表达式为 选项C错误； D．每个小灯泡的额定电压为，根据 可得 选项D正确。 故选D。 5. 茶道文化起源于中国，是一种以茶修身的生活方式。如图所示，向茶杯中倒入热水，盖上杯盖茶水漫过杯盖，在水面和杯盖间密闭了一部分空气（可视为质量和体积均不变的理想气体），过一段时间后水温降低。关于泡茶中的物理现象下列说法正确的是（　　） A. 泡茶时，热水比冷水能快速泡出茶香，是因为温度越高每个分子动能都越大 B. 水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是布朗运动现象 C. 温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯盖与杯子间的分子引力作用 D. 温度降低，杯内气体分子撞击单位面积器壁的平均作用力变小，气体对外界放热 【答案】D 【解析】 【详解】A．温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，但不是每个分子的动能都越大，分子动能遵循统计规律，存在动能大小的分布，故A错误； B．水中放入茶叶后，水的颜色由浅变深，是因为茶叶中的色素分子在水中扩散，扩散现象是分子的无规则运动，而布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的无规则运动，所以这不是布朗运动现象，故B错误； C．温度降低后杯盖拿起来比较费力，是因为杯内气体做等容变化，根据查理定律（p是压强，T是温度，C是常量 ） 可知温度降低，气体压强减小，外界大气压大于杯内气体压强，产生向下的压力差，而不是因为杯盖与杯子间的分子引力作用，故C错误； D．温度降低，根据理想气体状态方程和气体压强的微观解释，气体分子的平均动能减小，撞击单位面积器壁的平均作用力变小；同时，理想气体温度降低，内能减小，即，体积不变，（气体不对外做功，外界也不对气体做功 ），根据热力学第一定律 可得 即气体对外界放热，故D正确。 故选D。 6. 如图甲所示的电路中，初始时开关S拨至1。0时刻将开关拨至2，电容器所带的电荷量随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A. 振荡电路的频率为 B. 内穿过线圈的磁通量变化率在减小 C. 时通过线圈的电流为0 D. 时振荡电路中的电场能最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题中图像可知，振荡电路的周期，频率，选项A错误； B．内电容器的电荷量减小，电容器两端电压减小，通过线圈的电流增大，但增大得越来越慢，因此穿过线圈的磁通量变化率在减小，选项B正确； C．时电容器放电完毕，通过线圈的电流达到最大，选项C错误； D．时振荡电路中的磁场能最大，电场能最小，选项D错误。 故选B。 7. 在两端开口竖直放置的U形管内，两段水银封闭着长度为L的空气柱，a、b两水银面的高度差为h，现保持温度不变，则（　　） A. 若再向左管注入些水银，稳定后h变大 B. 若再向左管注入些水银，稳定后h不变 C. 若两管同时注入等量的水银，稳定后h不变 D. 若两管同时注入等量的水银，稳定后L不变 【答案】B 【解析】 【详解】AB．管内封闭气体的压强 则 即右侧管上部分水银柱长度等于a、b两水银面的高度差h，若再向左管注入些水银，稳定后气体的压强不变，则h不变，选项A错误，B正确； CD．若两管同时注入等量的水银，稳定后管内气体的压强变大，则h变大，气体体积减小，则L减小，选项CD错误。 故选B。 二、多项选择题（共3小题，每小题6分，共18分，全选对者每题得6分，选不全得3分，选错或不答得0分） 8. 下列说法中正确的是（　　） A. 雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力 B. 夏天荷叶上小水珠呈球状是由于液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故 C. 喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水球是表面张力的结果 D. 晶体一定具有规则形状，且有各向异性的特征 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．雨水不能透过布雨伞，是因为液体表面存在张力，故A正确； BC．荷叶上小水珠与喷泉喷到空中的水形成一个个球形小水珠均呈球状，是液体表面张力使其表面积具有收缩到最小趋势的缘故，故BC正确； D．单晶体一定具有规则形状，且单晶体有各向异性的特征，多晶体的物理性质为各向同性，故D错误。 故选ABC。 9. 如图甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图像。由图像判断以下说法中正确的是（　　） A. 当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零 B. 当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大 C. 当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大 D. 当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力和分子势能都逐渐增大 【答案】CD 【解析】 【详解】由题图可知，当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小，但此时分子力为零，而分子势能不为零，为负值；当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大先增大后减小，此时分子力做负功，分子势能增大；当分子间距离r<r0时，随着分子间距离逐渐减小，分子力逐渐增大，而此过程中分子力做负功，分子势能增大。 故选CD。 10. 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100V，通过理想变压器向远处输电，如图，所用输电线的总电阻为，升压变压器T1原、副线圈匝数比为，下列说法正确的是（　　） A. 若该发电系统输送功率为，则输电线损失的功率为 B. 若该发电系统输送功率为，用户获得220V电压，则降压变压器T2原、副线圈的匝数比为 C. 若用户开启更多的用电器，则用户电路两端电压U4减小 D. 若对用户拉闸限电，则升压变压器T1输出电压U2减小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据 解得 输电线路上电流为 则 故A错误； B．若该发电系统输送功率为，输电线路上电流为 输电线路上损失的电压为 降压变压器原线圈两端的电压为 所以 故B正确； C．若用户开启更多的用电器，则用户消耗功率增加，根据 可知增大，根据 可知，输电线路上的电流增大，损失的电压增大，故降压变压器原线圈两端的电压减小，用户得的电压减小，故C正确； D．若对用户拉闸限电，则用户消耗功率减少，根据 可知，输出电压不变，故D错误。 故选BC。 三、实验题：（本题共18分，每空2分） 11. 在“探究气体等温变化的规律”实验中，实验装置如图甲所示。用注射器封闭一定质量的空气，连接到气体压强传感器上，用传感器测量封闭气体的压强，用注射器刻度读出气体体积。 （1）实验中，为找到体积与压强的关系，______（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积： （2）多次改变封闭气体的体积，测量出不同体积时气体的压强，用电脑记录下来，并生成图像如图乙所示，由图乙可猜测与可能______（选填成“正比”、“成反比”或“不成比例”）： （3）实验完成后，某同学做出的图像如图丙所示（其中实线为实验所得，虚线为参考双曲线的一支），造成这一现象的原因可能是（ ） A. 操作实验时用手握住注射器 B. 实验时环境温度降低了 C. 注射器内气体向外泄漏 D. 有外部气体进入注射器内 【答案】（1）不需要 （2）成反比 （3）BC 【解析】 【小问1详解】 实验中，为找到体积与压强的关系，不需要测空气柱的横截面积，只需要测量气柱的长度即可； 【小问2详解】 多次改变封闭气体的体积，测量出不同体积时气体的压强，用电脑记录下来，并生成图像如图乙所示，由图乙可猜测与可能成反比； 【小问3详解】 由图像可知，在同一体积下，实验测得的压强比理想值偏小，则根据可知原因可能是环境温度降低，也可能是注射器内气体向外泄漏，质量减小。故选BC。 12. 在“探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系”实验中，可拆变压器如图所示。 （1）观察变压器的铁芯，它的结构和材料是：___________； A. 整块硅钢铁芯 B. 整块不锈钢铁芯 C. 绝缘的铜片叠成 D. 绝缘的硅钢片叠成 （2）观察两个线圈的导线，发现粗细不同，导线粗的线圈匝数____；（填“多”或“少”） （3）以下给出的器材中，本实验需要用到的是_________；（填字母） A. 干电池 B. 学生电源 C. 直流电压表 D. 多用电表 （4）在实际实验中将电源接在原线圈的“0”和“8”两个接线柱之间，用电表测得副线圈的“0”和“4”两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线的输入电压可能为___________；（填字母） A. 1.5V B. 3.0V C. 6.0V D. 7.0V （5）等效法、理想模型法是重要的物理学方法，合理采用物理学方法会让问题变得简单，这体现了物理学科“化繁为简”之美。产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可以等效为（左侧虚线框内的交流电源和定值电阻R0串联）与一理想变压器的原线圈连接，一可变电阻R与该变压器的副线圈连接，原副线圈的匝数分别为n1、n2（右侧虚线框内的电路也可以等效为一个电阻）。在交流电源的电压有效值U0不变的情况下，在调节可变电阻R的过程中，当________时，R获得的功率最大。 【答案】（1）D （2）少 （3）BD （4）C （5） 【解析】 【小问1详解】 观察变压器的铁芯，它的结构是绝缘的硅钢片叠成，利于导磁与减少涡流的能量损失。 故选D。 【小问2详解】 观察两个线圈的导线，发现粗细不同，根据 可知匝数少的电流大，则导线越粗，即导线粗的线圈匝数少。 【小问3详解】 实验中需要交流电源并用多用电表测量交流的电压电流，不需要干电池和直流电压表。 故选BD。 【小问4详解】 依题意，原副线圈匝数比2∶1，若为理想变压器，则变压器线圈两端的电压与匝数的关系为 则原线圈的电压为U1=6V，考虑到不为理想变压器，可能存在漏磁等现象，则原线圈所接的电源电压要大于6V，可能为7V。 故选C。 【小问5详解】 把变压器和R等效为一个电阻R1，R0当作电源内阻，当内外电阻相等，即R1=R0 此时输出功率最大，根据 可得 又 解得 即 四、解答题（本题共36分，13题10分，14题12分，15题14分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分） 13. 如图所示为一个小型交流发电机的示意图，其线框匝数匝，面积为，总电阻，绕垂直于磁场的轴以50r/s的转速匀速转动，已知匀强磁场磁感应强度，矩形线圈通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接，外电路的定值电阻，从图示位置开始计时，求： （1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式； （2）线圈转动90°时电压表的示数； （3）求线圈转动1圈的过程中电阻R上产生的焦耳热。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 因为 根据题已知可得感应电动势的最大值 图示中线圈处于垂直中性面的位置，可得感应电动势瞬时值表达式为 【小问2详解】 根据最大值与有效值之间的关系可得发电机产生感应电动势的有效值： 定值电阻R两端电压电压 即电压表读数为150V。 【小问3详解】 由闭合电路欧姆定律可知 所以 14. 未来我们还要在火星上完成一系列的实验。若将一导热性能良好的且质量为的汽缸放在火星水平面上，用质量为的活塞封闭一定质量的气体，活塞距离汽缸底部的距离为，且刚好为汽缸高度的一半。已知（为火星表面的大气压，但数值未知），火星表面的重力加速度为。忽略一切摩擦，活塞厚度不计。 （1）把汽缸固定在火星水平面上，用一竖直向上的外力作用在活塞上，如图甲所示，使活塞缓慢地升高到汽缸口，求此时的外力； （2）如果用细绳将装置按如图乙的方式悬挂，平衡时活塞距离汽缸底部的距离为，求的比值。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）汽缸静止时，以活塞为研究对象，假设活塞的横截面积为，由力的平衡条件可知 又，解得 当活塞缓慢拉到汽缸口时，设汽缸内气体的压强为，由玻意耳定律得 解得 对活塞受力分析，由平衡条件得 解得 （2）装置悬挂后，对汽缸受力分析，由平衡条件得 解得 对气体由玻意耳定律得 解得 15. 如图所示为某学习小组制作的“水火箭”，其主体是一个容积为1.5L的饮料瓶，现装入0.5L体积的水，再倒放安装在发射架上，用打气筒通过软管向箭体内充气，打气筒每次能将200mL、压强为p0的外界空气压入瓶内，当瓶内气体压强达到4p0时，火箭可发射升空。已知大气压强为p0，整个装置气密性良好，忽略饮料瓶体积的变化和饮料瓶内、外空气温度的变化，求： （1）为了使“水火箭”能够发射，该小组成员需要打气的次数； （2）“水火箭”发射过程中，当水刚好全部被喷出前瞬间，瓶内气体压强的大小； （3）“水火箭”落地后瓶内气体质量与水刚好被全部喷出前瓶内气体质量之比。 【答案】（1）15；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设至少需要打次气，打气前箭体内空气体积为 打气前箭体内空气压强为p0，末状态气体的压强为，根据玻意耳定律可得 代入数据解得 所以该小组成员至少需要打气15次才能使“水火箭”发射。 （2）小组成员对“水火箭”加压到发射，在水刚好全部被喷出时气体的体积为 根据玻意耳定律可得 解得水刚好全部被喷出前瞬间，瓶内气体压强为 （3）从水刚好全部被喷出前瞬间到“水火箭”落地后，设气体没有散开，体积为V1，根据玻意耳定律可得 解得 =4L 故“水火箭”落地后瓶内气体质量与水刚好被全部喷出前瓶内气体质量之比为 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