精品解析:江苏盐城外国语学校2026年春学期期中素质评估高二年级物理学科练习
2026-09-15
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内容正文:
盐城外国语学校2026年春学期期中素质评估
高二年级物理学科练习
(试卷分值:100分 考试时间:75分钟)
第Ⅰ卷(选择题 共44分)
一、选择题:本大题共11小题,每小题4分,计44分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的,请在答题纸的指定位置填涂答案选项。
1. 人类对物质的认识不断发展,下列判断正确的是( )
A. 农民锄地截断土壤中的毛细管结构可减少土壤中的水分蒸发
B. 荷叶上小水珠呈扁球状是由于失重而使液体表面收缩
C. 晶体具有确定的熔点,其物理性质一定呈现各向异性
D. 液晶是液体和晶体的混合物,具有光学各向异性
2. 以下是教材中关于传感器的应用几幅图片,说法正确的是( )
A. 如图甲,是测量储罐中绝缘液体高度的装置,当储罐中液面高度升高时,回路中振荡电流频率将增大
B. 如图乙,是一种电感式微小位移传感器,当物体1向左移动时,线圈自感系数变小
C. 如图丙,是电容式话筒的原理示意图,当膜片向左运动时,点的电势比点的高
D. 如图丁,是霍尔元件工作原理示意图,与干簧管的工作原理相同
3. 关于“用油膜法估测分子的大小”实验,下列说法不正确的是( )
A. 配制好油酸酒精溶液置于敞口容器中一段时间,再使用该溶液进行实验,会让测量结果偏小
B. 将油酸溶于酒精中,制成油酸酒精溶液,溶液中有50滴,现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上,油酸在水面上形成一单分子薄层,测出这薄层的面积为,由此估测油酸分子的直径为
C. 其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用
D. 该实验使用的方法中包括了理想模型法
4. 金属探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路,某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示,则( )
A. 此时穿过线圈的电流正在减小
B. 此时电容器中的电场能正在增加
C. 若LC振荡电路中的电感减小,则其振荡周期增大
D. 若自感系数和电容C都增大到原来的两倍,其振荡周期变为原来的2倍
5. 如图所示,物体中两分子,以甲分子所在位置为坐标原点,乙分子固定在r轴上,甲、乙两分子间作用力与两分子间距离关系图像如图。现把乙分子从处由静止释放,取无穷远处分子势能为0,则( )
A. 乙分子从到过程中表现为引力,从到过程中表现为斥力
B. 乙分子从到过程中,两分子间作用力先减小后增大
C. 乙分子从到过程中,分子势能一直在减小
D. 乙分子在位置时,分子势能为零
6. 如图甲所示,单匝矩形金属线框绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中匀速转动,穿过金属线框的磁通量随时间变化的关系如图乙所示,金属线框的总电阻为,下列说法正确的是( )
A. 时,线框产生的感应电动势最大,处于中性面位置
B. 金属线框中产生的感应电动势的最大值为10V
C. 金属线框中产生的感应电流的有效值为1A
D. 时间内,通过金属线框某横截面的电荷量为
7. 如图为一定质量的理想气体经历a→b→c过程的压强p随摄氏温度t变化的图像,其中ab平行于t轴,cb的延长线过坐标原点。下列判断正确的是( )
A. a→b过程,所有气体分子的运动速率都减小
B. a→b过程,单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少
C. b→c过程,气体体积保持不变,从外界吸热,内能增加
D. b→c过程,外界对气体做功,温度升高,内能增加
8. 如图所示,理想变压器原线圈电路中为定值电阻,副线圈电路中为定值电阻,为滑动变阻器,电压表、电流表都是理想电表,电源为有效值恒为的正弦交流电。当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,有( )
A. 的示数增大,的示数减小
B. 的示数增大,的示数增大
C. 滑动变阻器两端电压不变
D. 理想变压器原线圈的输入功率一定增大
9. 如图,向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计。通过实验,将温度值画在吸管上,以下说法正确的是( )
A. 吸管右端的刻度对应更低的温度
B. 温度的刻度并不是均匀的
C. 若换体积更大的空饮料罐,其余条件不变,则测温范围会增大
D. 若更换更粗的透明吸管,其余条件不变,则测温范围会增大
10. 一定质量理想气体的状态变化如图所示,dabc为圆弧,cd为半径相同的圆弧。气体从状态a经状态b、c、d,最终回到a,则( )
A. 从状态c到状态d是等温膨胀过程
B. 从状态a到状态c,气体吸收热量,内能不变
C. 处于状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少
D. 从状态a经b、c、d回到状态a,气体吸收热量
11. 如图,发电机的矩形线框处在竖直向下的匀强磁场中,绕对称轴以角速度匀速转动.取通过电阻R向右的电流为正,从图示位置计时,则R中的电流i随时间t变化的图像是( )
A. B.
C. D.
第Ⅱ卷(非选择题 共56分)
二、实验题:本大题共1小题,每空3分,计15分。请把答案写在答题纸的指定位置上。
12. 某同学设计了一个加速度计,如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用弹簧3拉着;为滑动变阻器。4是滑动片,它与电阻器任一端间的阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置实际上是一个加速度传感器。工作时将被固定在被测物体上,使弹簧及电阻均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时,滑块将在弹簧的作用下,以同样的加速度运动,通过电路中仪表的读数,可以得知加速度大小。已知两个电池的电动势相同,均为,内阻可以忽略不计;滑块的质量为,两弹簧的劲度系数均为,电阻器的全长,被测物体可能达到的最大加速度为(此时弹簧仍为弹性形变),电压表为指针式直流电压表(可视为理想电压表),零刻度在表盘中央(即可显示正负电压),当端的电势高于端时,指针向零右侧偏转。当被测物体的加速度为零时,电压表的示数为零;当被测物体的加速度达到最大时,电压表的示数为满偏量程。
(1)当加速度为零时,应将滑动片调到距电阻器左端__________cm处(结果保留两位有效数字)
(2)当物体具有图示方向的加速度时,电压表的指针将向零点__________(填“左”、“右”)侧偏转;
(3)所给电压表量程为__________
(4)若将电压表的表盘换成直接表示加速度的刻度盘,只需满足关系式__________(用字母,E,,表示,各量均采用国际单位)则表盘的刻度__________(填“均匀”、“非均匀”)分布。
三、解答题:第13题~第16题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示,一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强为。VA=0.1m3 ,VB=0.15m3,,,气体由状态A变为状态B的过程中,吸收的热量为6103J。求:
(1)气体在状态C时的压强pC;
(2)气体状态从A变到B的过程中内能的变化量。
14. 为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积,可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。
a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D,使左侧水银面到达刻度n的位置;
b.关闭K,向上举D,使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为3cm;
c.打开K,把被测固体放入C中,上下移动D,使左侧水银面重新到达位置n,然后关闭K;
d.向上举D,使左侧水银面重新到达刻度m处,这时测得两管水银面高度差为5cm。
已知m、n为容器B的上下边界,容器C和管A的总体积为,外界大气压强始终为,气体温度总保持不变。
(1)根据步骤a,b,求容器B的体积;
(2)求被测固体的体积。
15. 远距离输电的原理如图所示,发电机的输出功率可调、输出电压保持不变,A、B为理想升压变压器和降压变压器.已知变压器A的原、副线圈匝数之比为,两变压器间输电线的总电阻为R,某时间段内发电机的输出功率稳定为.
(1)求变压器A的输出电压;
(2)求变压器B的输出功率;
(3)因用户负载变化,电压表V的示数变化量为(取正值),电流表A的示数变化量为(取正值),且.求变压器B的原、副线圈匝数之比.
16. 如图甲所示,两足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内,处于磁感应强度为,方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,左端连接一定值电阻R和理想交流电流表A,质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒垂直导轨放置,与导轨始终接触良好。对金属棒施加一个平行于导轨的拉力,使得金属棒运动的速度v随时间t按如图乙所示的正弦规律变化。其中,T已知,不计导轨的电阻。求:
(1)电流表A的示数I;
(2)在的过程中,拉力所做的功W;
(3)在的过程中,通过定值电阻的电荷量q。
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盐城外国语学校2026年春学期期中素质评估
高二年级物理学科练习
(试卷分值:100分 考试时间:75分钟)
第Ⅰ卷(选择题 共44分)
一、选择题:本大题共11小题,每小题4分,计44分。每小题给出的四个选项中,只有一项是符合要求的,请在答题纸的指定位置填涂答案选项。
1. 人类对物质的认识不断发展,下列判断正确的是( )
A. 农民锄地截断土壤中的毛细管结构可减少土壤中的水分蒸发
B. 荷叶上小水珠呈扁球状是由于失重而使液体表面收缩
C. 晶体具有确定的熔点,其物理性质一定呈现各向异性
D. 液晶是液体和晶体的混合物,具有光学各向异性
【答案】A
【解析】
【详解】A.给农田松土的目的是破坏土壤里的毛细管,使地下的水分不会被快速引上来而蒸发掉,A正确;
B.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的趋势,B错误;
C.晶体具有确定的熔点,单晶体的物理性质呈现各向异性,多晶体呈现各向同性,C错误;
D.液晶像液体一样具有流动性,并不是液体和晶体的混合物,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性,D错误。
故选A。
2. 以下是教材中关于传感器的应用几幅图片,说法正确的是( )
A. 如图甲,是测量储罐中绝缘液体高度的装置,当储罐中液面高度升高时,回路中振荡电流频率将增大
B. 如图乙,是一种电感式微小位移传感器,当物体1向左移动时,线圈自感系数变小
C. 如图丙,是电容式话筒的原理示意图,当膜片向左运动时,点的电势比点的高
D. 如图丁,是霍尔元件工作原理示意图,与干簧管的工作原理相同
【答案】C
【解析】
【详解】A.平行板电容器有
当液面升高时,变大,所以电容器的电容变大,LC回路有
所以LC回路中振荡电流频率将减小,故A项错误;
B.当物体1向左移动时,铁芯进入线圈,线圈的自感系数变大,故B项错误;
C.当膜片向左运动时,两平行板间的距离增大,因为
所以平行板电容器的电容变小。又因为
由电路图可知电容器连在电源两端,所以其两端的电势差不变,则电容器上的电荷量将减小,所以振动膜片上的正电荷将减小。所以电流从A到B,即A点的电势比B点的电势高,故C项正确;
D.霍尔元件的工作原理是霍尔效应,而干簧管的工作原理是外加磁场使簧片磁化,所以两者的工作原理不相同,故D项错误。
故选C 。
3. 关于“用油膜法估测分子的大小”实验,下列说法不正确的是( )
A. 配制好油酸酒精溶液置于敞口容器中一段时间,再使用该溶液进行实验,会让测量结果偏小
B. 将油酸溶于酒精中,制成油酸酒精溶液,溶液中有50滴,现取一滴油酸酒精溶液滴到水面上,油酸在水面上形成一单分子薄层,测出这薄层的面积为,由此估测油酸分子的直径为
C. 其中酒精溶液的作用是对油酸起到稀释作用
D. 该实验使用的方法中包括了理想模型法
【答案】B
【解析】
【详解】A.敞口放置时酒精易挥发,导致油酸酒精溶液的浓度偏大,实验时仍按配制时的浓度计算纯油酸的体积,计算得到的体积比实际的纯油酸体积偏小,根据分子直径的计算公式有,故分子直径的测量结果偏小,A正确,不符合题意;
B.1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
代入数据得,分子直径,和B选项给出的不同,故B错误,符合题意;
C.酒精的作用是稀释油酸,可以使滴入的少量油酸酒精溶液在水面上形成单分子油膜,故C正确,不符合题意;
D.实验时将油酸分子视为紧密排列的球形、将油膜视为单分子层,均属于理想模型法的应用,故D正确,不符合题意。
故选B。
4. 金属探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路,某时刻线圈中的磁场方向和电容器中的电场方向如图所示,则( )
A. 此时穿过线圈的电流正在减小
B. 此时电容器中的电场能正在增加
C. 若LC振荡电路中的电感减小,则其振荡周期增大
D. 若自感系数和电容C都增大到原来的两倍,其振荡周期变为原来的2倍
【答案】D
【解析】
【详解】AB.根据图中磁场方向结合右手螺旋定则可知,此时电流方向沿顺时针方向,由下极板流向上极板,且下极板带正电,所以此时电容器正在放电,电容器两板间的电压正在减小,电容器中的电场能减小,线圈中磁场能增大,则电路中电流正在增大,故AB错误;
CD.根据
可知若LC振荡电路中的电感减小,则其振荡周期减小,若自感系数L和电容C都增大到原来的2倍,则其振荡周期变为原来的2倍,故C错误,D正确。
故选D。
5. 如图所示,物体中两分子,以甲分子所在位置为坐标原点,乙分子固定在r轴上,甲、乙两分子间作用力与两分子间距离关系图像如图。现把乙分子从处由静止释放,取无穷远处分子势能为0,则( )
A. 乙分子从到过程中表现为引力,从到过程中表现为斥力
B. 乙分子从到过程中,两分子间作用力先减小后增大
C. 乙分子从到过程中,分子势能一直在减小
D. 乙分子在位置时,分子势能为零
【答案】C
【解析】
【详解】分子力的正负:表示斥力,表示引力;是分子力为0的平衡位置()。
分子势能的变化:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增大。
势能零点:题目规定无穷远处分子势能为0,因此平衡位置处分子势能最小且为负值。
A.乙分子从到的全过程,分子力,始终表现为引力;只有当时,分子力才表现为斥力。A错误;
B.由图知,引力的大小先增大到处的峰值,再减小到处的0。因此分子力是先增大后减小,B错误;
C.从到的全过程,分子力始终为引力,乙分子向甲分子靠近时,引力一直做正功,因此分子势能一直减小,直到处达到最小值。C正确;
D.无穷远处分子势能为0,从无穷远到,引力持续做正功,分子势能持续减小,因此处分子势能小于0,D错误。
故选C。
6. 如图甲所示,单匝矩形金属线框绕垂直于磁感线的轴在匀强磁场中匀速转动,穿过金属线框的磁通量随时间变化的关系如图乙所示,金属线框的总电阻为,下列说法正确的是( )
A. 时,线框产生的感应电动势最大,处于中性面位置
B. 金属线框中产生的感应电动势的最大值为10V
C. 金属线框中产生的感应电流的有效值为1A
D. 时间内,通过金属线框某横截面的电荷量为
【答案】B
【解析】
【详解】A.时,通过线框的磁通量为零,线框产生的感应电动势最大,中性面位置的感应电动势为零,故A错误;
B.由图乙可知周期
则
金属线框中产生的感应电动势的最大值为,故B正确;
C.金属线框中产生的感应电动势的有效值为
感应电流的有效值为,故C错误;
D.时间内,通过金属线框某横截面的电荷量为
由,,解得,故D错误。
故选B。
7. 如图为一定质量的理想气体经历a→b→c过程的压强p随摄氏温度t变化的图像,其中ab平行于t轴,cb的延长线过坐标原点。下列判断正确的是( )
A. a→b过程,所有气体分子的运动速率都减小
B. a→b过程,单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少
C. b→c过程,气体体积保持不变,从外界吸热,内能增加
D. b→c过程,外界对气体做功,温度升高,内能增加
【答案】D
【解析】
【详解】AB.a→b过程,温度降低,压强不变。气体分子的平均速率减小,但并不是所有气体分子的运动速率都减小,则分子撞击容器壁的平均作用力减小,又因为压强不变,因此单位时间撞击单位面积器壁的分子数增加,故AB错误;
CD.把该图像转化为图像如图
b→c过程,图像上的点与坐标原点连线斜率增加,根据
可知气体体积减小,外界对气体做功,温度升高,内能增加,故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,理想变压器原线圈电路中为定值电阻,副线圈电路中为定值电阻,为滑动变阻器,电压表、电流表都是理想电表,电源为有效值恒为的正弦交流电。当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,有( )
A. 的示数增大,的示数减小
B. 的示数增大,的示数增大
C. 滑动变阻器两端电压不变
D. 理想变压器原线圈的输入功率一定增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.画出等效电路图如图所示:
设变压器原线圈匝数为,输入电压为,副线圈匝数为,输出电压为,则有
由于变压器原、副线圈输入、输出的功率相等,则有
联立解得等效电阻的阻值为
当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时,副线圈的总电阻减小,故等效电阻也减小。在原线圈内根据闭合电路欧姆定律有
所以随着的减小,原线圈的电流增大,即电流表的示数增大;又因为
所以随着电流的增大,减小,即电压表的示数减小,故A正确;
B.由变压器原、副线圈电压与匝数的关系可得
由于、不变,所以随着的减小,减小,即电压表的示数减小;同理由变压器原、副线圈电流与匝数的关系可得副线圈的电流为
由决定,由于增大,说明也增大,即电流表的示数增大,故B错误;
C.滑动变阻器两端的电压为
由于减小,增大,所以减小,故C错误;
D.理想变压器原线圈的输入功率就是等效电阻消耗的功率。由分析可知,当的阻值向着靠近的方向变化时,消耗的功率变大,当时,消耗的功率最大。由于不知道各电阻的数值关系,则不能确定和的大小关系,所以不能确定原线圈的输入功率如何变化。故D错误。
故选A。
9. 如图,向一个空的铝制饮料罐中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计。通过实验,将温度值画在吸管上,以下说法正确的是( )
A. 吸管右端的刻度对应更低的温度
B. 温度的刻度并不是均匀的
C. 若换体积更大的空饮料罐,其余条件不变,则测温范围会增大
D. 若更换更粗的透明吸管,其余条件不变,则测温范围会增大
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据题意可知,罐内气体做等压变化,根据盖吕萨克定律可知,罐内气体温度越高,体积越大,吸管内油柱越靠近吸管的右端,则吸管上的温度刻度值应左低右高,故A错误;
B.根据盖吕萨克定律可知,空气的体积和温度成正比,即
根据题意,假定初始温度为T1、罐中空气体积为V0、吸管内空气柱长变为L1、其横截面积为S,则有
则
可知温度的变化量与距离的变化量成正比,则吸管上的温度刻度分布均匀,故B错误;
C.根据题意及B分析可知,油柱距离的变化量与温度变化量关系为
可知,若换体积更大的空饮料罐,其余条件不变,即在温度变化相同的情况下,吸管中的油柱左右移动距离也会变大,则其测温范围会减小,故C错误;
D.根据题意及B分析可知,油柱距离的变化量与温度变化量关系为
可知,若更换更粗的透明吸管,其余条件不变,即在温度变化相同的情况下,吸管中的油柱左右移动距离会变小,则测温范围会增大,故D正确。
故选D。
10. 一定质量理想气体的状态变化如图所示,dabc为圆弧,cd为半径相同的圆弧。气体从状态a经状态b、c、d,最终回到a,则( )
A. 从状态c到状态d是等温膨胀过程
B. 从状态a到状态c,气体吸收热量,内能不变
C. 处于状态c时气体分子单位时间撞击单位面积的次数一定比状态a少
D. 从状态a经b、c、d回到状态a,气体吸收热量
【答案】C
【解析】
【详解】A.题意可知从状态a到状态b是圆弧而不是双曲线,所以不是等温膨胀过程,故A错误;
B.状态a到状态c,气体压强相等,体积增大,根据理想气体状态方程
可知其温度必定升高,内能增加,又对外界做功,根据热力学第一定律,有
气体吸收热量,故B错误;
C.据上一选项分析,在状态c,气体体积较大,分子数密度较小,气体温度升高导致分子平均动能增加,在保持压强不变的情况下单位时间撞击单位面积的次数一定较少,故C正确;
D.状态a经b、c、d回到状态a,气体的温度不变,内能不变,外界对气体做功等于图形的面积,根据热力学第一定律,有
气体放出热量,故D错误。
故选C。
11. 如图,发电机的矩形线框处在竖直向下的匀强磁场中,绕对称轴以角速度匀速转动.取通过电阻R向右的电流为正,从图示位置计时,则R中的电流i随时间t变化的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知线框绕与磁场垂直的轴匀速转动,产生正弦式交流电,因为通过电阻向右的电流为正,根据楞次定律可知线框由图示位置顺时针旋转过程中,流过电阻的电流为负,由于换向器的存在,线圈旋转90o时,电流突然反向,线框旋转至的过程中,流过电阻的电流为正且电流逐渐减小,根据分析,A符合题意。
故选A。
第Ⅱ卷(非选择题 共56分)
二、实验题:本大题共1小题,每空3分,计15分。请把答案写在答题纸的指定位置上。
12. 某同学设计了一个加速度计,如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移,滑块两侧用弹簧3拉着;为滑动变阻器。4是滑动片,它与电阻器任一端间的阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置实际上是一个加速度传感器。工作时将被固定在被测物体上,使弹簧及电阻均与物体的运动方向平行。当被测物体加速运动时,滑块将在弹簧的作用下,以同样的加速度运动,通过电路中仪表的读数,可以得知加速度大小。已知两个电池的电动势相同,均为,内阻可以忽略不计;滑块的质量为,两弹簧的劲度系数均为,电阻器的全长,被测物体可能达到的最大加速度为(此时弹簧仍为弹性形变),电压表为指针式直流电压表(可视为理想电压表),零刻度在表盘中央(即可显示正负电压),当端的电势高于端时,指针向零右侧偏转。当被测物体的加速度为零时,电压表的示数为零;当被测物体的加速度达到最大时,电压表的示数为满偏量程。
(1)当加速度为零时,应将滑动片调到距电阻器左端__________cm处(结果保留两位有效数字)
(2)当物体具有图示方向的加速度时,电压表的指针将向零点__________(填“左”、“右”)侧偏转;
(3)所给电压表量程为__________
(4)若将电压表的表盘换成直接表示加速度的刻度盘,只需满足关系式__________(用字母,E,,表示,各量均采用国际单位)则表盘的刻度__________(填“均匀”、“非均匀”)分布。
【答案】(1)4.5 (2)左
(3)8 (4) ①. ②. 均匀
【解析】
【小问1详解】
加速度为零时,滑块应处于电阻器的中央,电阻器全长9cm,应将滑动片调到距电阻器左端4.5cm处。
【小问2详解】
当物体具有图示方向的加速度a时,滑块所受的弹簧的拉力的合力向右,滑块向左移动,顺着电流方向电势降低,可知P端的电势低于Q点的电势,则电压表的指针将向零点左侧偏转。
【小问3详解】
设加速度最大时,滑块向左移动的距离为,根据牛顿第二定律
解得
此时电压表读数为
所以电压表的量程为8V。
【小问4详解】
[1]设加速度为a时,电压表的读数为U,则
又
解得
[2] 因为与成正比,所以若把表盘直接改成加速度刻度,刻度应为均匀分布。
三、解答题:第13题~第16题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
13. 如图所示,一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C的V-T图像。已知气体在状态A时的压强为。VA=0.1m3 ,VB=0.15m3,,,气体由状态A变为状态B的过程中,吸收的热量为6103J。求:
(1)气体在状态C时的压强pC;
(2)气体状态从A变到B的过程中内能的变化量。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由图结合可知,气体由状态A变为状态B的过程,气体的压强不变,即
气体由状态B变为状态C的过程,体积不变,则
解得
【小问2详解】
由图可知,气体由状态A变为状态B的过程,气体体积增大,气体对外界做功
其中
根据热力学第一定律可得
其中
联立,解得
14. 为了测量一些形状不规则而又不便浸入液体的固体体积,可用如下图所示装置。操作步骤和实验数据如下。
a.打开阀门K、使管A、容器C、容器B和大气相通。上下移动D,使左侧水银面到达刻度n的位置;
b.关闭K,向上举D,使左侧水银面达到刻度m的位置。这时测得两管水银面高度差为3cm;
c.打开K,把被测固体放入C中,上下移动D,使左侧水银面重新到达位置n,然后关闭K;
d.向上举D,使左侧水银面重新到达刻度m处,这时测得两管水银面高度差为5cm。
已知m、n为容器B的上下边界,容器C和管A的总体积为,外界大气压强始终为,气体温度总保持不变。
(1)根据步骤a,b,求容器B的体积;
(2)求被测固体的体积。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)未放固体时,根据玻意耳定律有
由题意可知
,
代入解得
(2)放入固体后,设固体体积为,根据玻意耳定律有
由题意可知
解得
15. 远距离输电的原理如图所示,发电机的输出功率可调、输出电压保持不变,A、B为理想升压变压器和降压变压器.已知变压器A的原、副线圈匝数之比为,两变压器间输电线的总电阻为R,某时间段内发电机的输出功率稳定为.
(1)求变压器A的输出电压;
(2)求变压器B的输出功率;
(3)因用户负载变化,电压表V的示数变化量为(取正值),电流表A的示数变化量为(取正值),且.求变压器B的原、副线圈匝数之比.
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
根据理想变压器电压与匝数比的关系
解得
【小问2详解】
输电线上的电流
输电线上的功率损失
根据理想变压器的功率关系
代入数据解得
【小问3详解】
设降压变压器原线圈上电压的变化为,根据变压器的电压比与匝数比的关系
解得
由于副线圈上只有一个线圈,设原线圈上电流的变化为,根据理想变压器电流与匝数比的关系,则对降压变压器
降压变压器上电压的变化是由于输电线上消耗的电压的变化引起的,对输电线上的电阻,由欧姆定律可得
联立解得
16. 如图甲所示,两足够长的光滑平行金属导轨固定在水平面内,处于磁感应强度为,方向竖直向上的匀强磁场中,导轨间距为L,左端连接一定值电阻R和理想交流电流表A,质量为m、长度为L、电阻为R的金属棒垂直导轨放置,与导轨始终接触良好。对金属棒施加一个平行于导轨的拉力,使得金属棒运动的速度v随时间t按如图乙所示的正弦规律变化。其中,T已知,不计导轨的电阻。求:
(1)电流表A的示数I;
(2)在的过程中,拉力所做的功W;
(3)在的过程中,通过定值电阻的电荷量q。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
金属棒产生的电动势的有效值为
回路中的电流
解得电流表的示数
【小问2详解】
在时间内,产生的焦耳热为
根据功能关系有
解得
【小问3详解】
由于感应电动势为
该方式下产生的交变电流与单匝线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的方式是相似的,则在单匝线圈在匀强磁场中转动产生交变电流的模型中,的过程中流过线圈的电量为
又有
联立解得
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