资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
2025年高二下期末物理模拟卷
一．选择题（7小题，共28分）
1．关于感应电流，下列说法正确的是（　　）
A．感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化
B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
C．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．当导体不垂直切割磁感线运动时，不能用右手定则确定感应电流的方向
2．下列说法不正确的是（　　）
A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法
B．若已知铜的摩尔质量，铜的密度，阿伏加德罗常数，则可求得铜原子的直径
C．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
3．如图所示是一定质量的理想气体从状态a到状态b的p﹣V图像，线段ab的延长线过原点。下列说法正确的是（　　）
A．ab是一条等温线 B．ab过程中气体从外界吸热
C．ab过程中气体对外界做功为p0V0 D．ab过程的T﹣V图像也是一条延长线过原点的直线
4．如图，水平面MN下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框，其中ab处于水平位置框从MN上方由静止释放，框面始终在纸面内框落入磁场且ab未到达MN的过程中，沿磁场方向观察，框的大致形状及回路中的电流方向为（　　）
A．B．C．D．
5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为22：1，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上u1＝110sin100πt（V）的交变电压。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为10V
B．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电压表的示数变小
C．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电流表的示数变大
D．当电流表的示数为1A时，变压器的输入功率为110W
6．如图所示，两平行虚线间区域存在垂直纸面向里、宽度为l的匀强磁场，梯形abcd是位于纸面内的直角梯形导线框，ab边刚好与磁场区域右边界重合，bc间的距离为2l，ab＞cd。从t＝0时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定梯形线圈中感应电流顺时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图像可能正确的是（　　）
A．B． C．D．
7．如图所示，足够长光滑平行水平导轨所在空间，有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。导轨间距分别为L和2L，质量为m、电阻为R的铜棒ab跨放在导轨上，同种材料、粗细相同的铜棒cd的长度是ab的两倍，两棒与导轨始终垂直且接触良好。若使ab棒获得一个大小为v0、水平向右的初速度，导轨电阻不计，则在两棒运动过程中（cd棒始终在宽度为2L的导轨上运动），下列说法正确的是（　　）
A．两棒组成的系统动量守恒，且最终速度相等 B．ab棒最终的速度大小为
C．cd棒产生的焦耳热为 D．ab棒克服安培力做的功为
二．多项选择题（3小题，共18分）
（多选）8．氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量范围为1.62﹣3.11eV，下列说法正确的是（　　）
A．处于n＝2能级的氢原子吸收某种可见光后可能发生电离
B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光中一定不包含可见光
C．大量处于n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光子有明显的热效应
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，只可能发出6种不同频率的光
（多选）9．如图所示给出了一定量的理想气体经过一系列变化过程A→B→C→D→A最终回到初始状态的p﹣V图像，其中A→B、C→D的变化过程为等温变化过程，B→C、D→A的变化过程为等容变化过程，则下列说法正确的是（　　）
A．A→B的过程理想气体从外界吸收热量对外做功，且吸收的热量等于理想气体对外做的功
B．B→C的过程理想气体从外界吸收热量，理想气体的内能增大
C．C→D的过程外界对理想气体做功，理想气体向外界放热
D．D→A的过程理想气体从外界吸热，理想气体的内能减小
（多选）10．图甲为交流发电机的原理示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，电阻R＝10Ω，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻R两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．电阻R中的电流方向每秒钟变化100次
B．t＝0.5×10﹣2s时，电路中电流表示数为0
C．电阻R在1分钟内产生的热量为1200J
D．从t＝0时刻起转过90°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为
三．填空题（2小题，共14分）
11．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
（a）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。（b）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。（c）平静水面：在边长为30～40cm浅盘里倒入2～3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。（d）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
（e）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。（f）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为 　 　 m2（结果保留两位有效数字）；
②油酸分子的直径约为 　 　 m（结果保留两位有效数字）；
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 　 　 。
A.油酸在水面未完全散开时即描线 B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数
12．如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将 　 　 偏转。（填“向左”“向右”或“不”）
（2）连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是 　 　 。
A．插入铁芯 B．拔出A线圈 C．变阻器的滑片向左滑动 D．断开电键S瞬间
（3）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向 　 　 （填“上”、“下”）；图（3）中电流表指针应 　 　 （填“向左”“向右”）偏转。
四．解答题（3小题，共40分）
13．（10分）图甲为一理想变压器，a、b为原线圈的输入端，c、d为副线圈的输出端。a、b端接入正弦式交变电流，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示，电压有效值U1＝200V。
（1）写出该交变电流电压瞬时值u的表达式；
（2）已知c、d两端的输出电压U2＝40V，求原、副线圈的匝数比n1：n2。
14．（14分）如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体（可视为理想气体）、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止，其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变，将一质量为M的物体轻放到活塞上，经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度大小为g，忽略活塞厚度。求：
（1）初始时，缸内气体的压强；
（2）缸内气体最终的压强及活塞下降的高度；
（3）该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。
15．（16分）如图所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R＝3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L＝1m，整个装置处于磁感应强度B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量m＝1kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r＝1Ω，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2。
（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；
（2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5J，求流过电阻R的电荷量q；
（3）在第二问的基础上，求从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程经历的时间。
参考答案与试题解析
1．关于感应电流，下列说法正确的是（　　）
A．感应电流的磁场阻止了引起感应电流的磁通量的变化
B．感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化
C．感应电流的磁场一定阻碍引起感应电流的磁通量的变化
D．当导体不垂直切割磁感线运动时，不能用右手定则确定感应电流的方向
【解答】解：A．感应电流的磁场阻碍了引起感应电流的磁通量的变化，引起感应电流的磁通量仍然要变化，因此不能够说成阻止，故A错误；
BC．根据楞次定律可知，感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，而不是阻碍原磁场的变化，例如当导体切割磁感线运动时，回路中产生感应电流，穿过回路的磁通量发生变化，但原磁场不一定发生变化，故B错误，C正确；
D．当导体不垂直切割磁感线运动时，依然可以用右手定则确定感应电流的方向，将速度分解后，拇指指向垂直于磁场的速度方向，故D错误。
故选：C。
2．下列说法不正确的是（　　）
A．“用油膜法测分子直径”实验体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法
B．若已知铜的摩尔质量，铜的密度，阿伏加德罗常数，则可求得铜原子的直径
C．某气体的摩尔体积为V，每个分子的体积为V0，则阿伏加德罗常数可表示为
D．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
【解答】解：A、因为油膜可以看成单分子油膜层，结合体积和面积求出分子的直径大小，该方法体现了用宏观量的测量代替微观量的间接测量方法，故A正确；
B、若已知铜的摩尔质量M，铜的密度ρ，阿伏加德罗常数NA，则可求得铜原子的直径为d，故B正确；
C、由于气体分子所占据的空间体积远大于每个分子的体积，气体分子间距离很大，若知某气体的摩尔体积为V，每个分子所占据的空间体积为V′，则阿伏加德罗常数可表示为NA，故C错误；
D、当分子间距从小于平衡位置间距增大时，分子力先是斥力做正功，后是引力做负功，分子势能随着分子间距离的增大，先减小后增大，故D正确。
本题选择不正确的，
故选：C。
3．如图所示是一定质量的理想气体从状态a到状态b的p﹣V图像，线段ab的延长线过原点。下列说法正确的是（　　）
A．ab是一条等温线
B．ab过程中气体从外界吸热
C．ab过程中气体对外界做功为p0V0
D．ab过程的T﹣V图像也是一条延长线过原点的直线
【解答】解：A、p﹣V图像的等温线是双曲线，故A错误；
B、根据pV＝nRT，由图示图像可知，ab过程中温度逐渐增大，则内能增大，气体体积增大，对外做功，根据ΔU＝W+Q可知，Q＞0，则气体从外界吸热，故B正确；
C、p﹣V图像的面积代表气体做功，则ab过程中气体对外界做功为Wp0V0，故C错误；
D、T﹣V图像若是一条延长线过原点的直线，代表压强不变，而ab过程压强增大，故D错误；
故选：B。
4．如图，水平面MN下方存在垂直纸面向里的匀强磁场，纸面为竖直平面。不可形变的导体棒ab和两根可形变的导体棒组成三角形回路框，其中ab处于水平位置框从MN上方由静止释放，框面始终在纸面内框落入磁场且ab未到达MN的过程中，沿磁场方向观察，框的大致形状及回路中的电流方向为（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：磁通量增大，由楞次定律可知回路框中感应电流方向为逆时针，根据左手定则可知左侧导体棒所受安培力斜向右上方，右侧导体棒所受安培力斜向左上方。
故C正确，ABD错误；
故选：C。
5．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为22：1，副线圈接理想电压表和理想电流表。在原线圈两端加上u1＝110sin100πt（V）的交变电压。下列说法正确的是（　　）
A．电压表的示数为10V
B．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电压表的示数变小
C．当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，电流表的示数变大
D．当电流表的示数为1A时，变压器的输入功率为110W
【解答】解：A、依题意，理想变压器原线圈电压有效值：U1V＝110V
根据变压规律有：
代入数据解得电压表的示数为：U2＝5V，故A错误；
BC、由A选项分析可知，当滑动变阻器的滑片P向b端移动时，其阻值减小，电压表的示数不变，由欧姆定律：
可知电流表的示数变大，故B错误；C正确；
D、当电流表的示数为1A时，变压器的输入功率为：P入＝P出＝U2I2＝5×1W＝5W，故D错误。
故选：C。
6．如图所示，两平行虚线间区域存在垂直纸面向里、宽度为l的匀强磁场，梯形abcd是位于纸面内的直角梯形导线框，ab边刚好与磁场区域右边界重合，bc间的距离为2l，ab＞cd。从t＝0时刻起，使线圈沿垂直于磁场区域边界的方向以速度v匀速穿越磁场区域，规定梯形线圈中感应电流顺时针方向为正方向，则在线圈穿越磁场区域的过程中，下列关于感应电流I随时间t变化的图像可能正确的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：由楞次定律可知，在时间内感应电流方向沿逆时针方向，线圈切割磁感线的有效长度越来越短且成线性递减，故感应电流也随时间线性减小；
在时间内感应电流方向沿顺时针，只有ad边切割磁感线，有效切割长度不变，故感应电流大小不变；
在时间内感应电流方向沿顺时针，线圈切割磁感线的有效长度越来越短且成线性递减，故感应电流也随时间线性减小。
故ACD错误，B正确。
故选：B。
7．如图所示，足够长光滑平行水平导轨所在空间，有垂直于导轨平面向里的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B。导轨间距分别为L和2L，质量为m、电阻为R的铜棒ab跨放在导轨上，同种材料、粗细相同的铜棒cd的长度是ab的两倍，两棒与导轨始终垂直且接触良好。若使ab棒获得一个大小为v0、水平向右的初速度，导轨电阻不计，则在两棒运动过程中（cd棒始终在宽度为2L的导轨上运动），下列说法正确的是（　　）
A．两棒组成的系统动量守恒，且最终速度相等
B．ab棒最终的速度大小为
C．cd棒产生的焦耳热为
D．ab棒克服安培力做的功为
【解答】解：A.两棒受到的安培力不相等，系统受到的合外力不为零，系统动量不守恒，最终两棒切割磁感线产生的电动势相等，速度不相等，故A错误；
B.设ab棒和cd棒的最终速度大小分别为v1和v2，则有
BLv1＝2BLv2
以水平向左的方向为正方向，对ab棒有
m（v0﹣v1）＝BLq
以水平向右的方向为正方向，对cd棒有
2mv2＝2BLq
解得
故B错误；
C.系统产生的焦耳热
cd棒产生的焦耳热占总焦耳热的
故C错误；
D.ab棒克服安培力做的功
故D正确。
故选：D。
（多选）8．氢原子的能级图如图所示，已知可见光光子能量范围为1.62﹣3.11eV，下列说法正确的是（　　）
A．处于n＝2能级的氢原子吸收某种可见光后可能发生电离
B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光中一定不包含可见光
C．大量处于n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光子有明显的热效应
D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，只可能发出6种不同频率的光
【解答】解：A、可见光的能量小于等于3.11eV，n＝2能级的氢原子可以吸收可见光后，能量小于0，所以氢原子不能发生电离，故A错误；
B、氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，不包含可见光，故B正确；
C、大量处于n＝2能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光子能量等于10.2eV，红外线的能量小于1.62eV，不可能是红外线，没有明显的热效应，故C错误；
D、根据6知，大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可能放出6种不同频率的光，故D正确。
故选：BD。
（多选）9．如图所示给出了一定量的理想气体经过一系列变化过程A→B→C→D→A最终回到初始状态的p﹣V图像，其中A→B、C→D的变化过程为等温变化过程，B→C、D→A的变化过程为等容变化过程，则下列说法正确的是（　　）
A．A→B的过程理想气体从外界吸收热量对外做功，且吸收的热量等于理想气体对外做的功
B．B→C的过程理想气体从外界吸收热量，理想气体的内能增大
C．C→D的过程外界对理想气体做功，理想气体向外界放热
D．D→A的过程理想气体从外界吸热，理想气体的内能减小
【解答】解：A、A→B是一个等温变化过程，理想气体的内能不变，气体膨胀对外做功，由于内能不变，理想气体需要吸热，故A正确；
B、B→C是一个等容变化过程，压强减小，温度降低，理想气体的内能减小，故B错误；
C、C→D的过程是一个等温变化过程，理想气体内能不变，体积减小，外界对理想气体做功，理想气体向外界放热，故C正确；
D、D→A的过程是一个等容变化过程，压强增大，温度升高，理想气体从外界吸热，内能增大，故D错误；
故选：AC。
（多选）10．图甲为交流发电机的原理示意图，磁场可视为水平方向的匀强磁场，线圈绕垂直于磁场的水平轴OO′沿逆时针方向匀速转动，电阻R＝10Ω，其余电阻均忽略不计。从图示位置开始计时，电阻R两端电压随时间变化的图像如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．电阻R中的电流方向每秒钟变化100次
B．t＝0.5×10﹣2s时，电路中电流表示数为0
C．电阻R在1分钟内产生的热量为1200J
D．从t＝0时刻起转过90°的过程中，通过线圈某截面的电荷量为
【解答】解：A、由u﹣t图，可知交流电的峰值为EmV，周期为：T＝2×10﹣2s，故每个周期内电流方向变化次数为2次，每秒钟电流方向变化次数100次，故A正确；
B、交流电流表的读数是有效值，不是零，故B错误；
C、由图可知t＝0时，电路中的感应电动势大小为10V，则有效值为U＝10V，电阻R在1分钟内产生的热量为QJ＝600J，故C错误；
D、由法拉第电磁感应定律可知Em＝nBSω
从图示位置转过90°的过程中平均电动势
由闭合电路欧姆定律
由电流与电荷量的关系q，可解得通过线圈截面的电荷量为：qC，故D正确。
故选：AD。
11．在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
（a）配制溶液：将1mL纯油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液。
（b）测量体积：用量筒测出1mL溶液共有80滴。
（c）平静水面：在边长为30～40cm浅盘里倒入2～3cm深清水，待水面稳定后将爽身粉均匀地撒在水面上。
（d）滴入溶液：用清洁滴管将配制好的1滴溶液轻轻滴入浅盘中。
（e）描线：待油膜散开稳定后，用描线笔描出油膜轮廓。
（f）数格，每格边长是0.5cm，油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为 　3.5×10﹣3　 m2（结果保留两位有效数字）；
②油酸分子的直径约为 　3.5×10﹣3　 m（结果保留两位有效数字）；
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，实验小组测得油酸分子直径的结果明显偏小，原因可能是 　BC　 。
A.油酸在水面未完全散开时即描线
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数
【解答】解：①根据题意可知，油膜所占坐标纸格数约140格，故油膜面积为：S＝140×（0.5×10﹣2）2m2＝3.5×10﹣3m2
②所以一滴油酸酒精混合溶液纯油酸的体积为VmL＝6.25×10﹣6mL
油酸分子的直径约为d
解得d＝1.8×10﹣9m
③A．油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S偏小，故直径偏大，故A错误；
B．计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内，会导致面积S偏大，故直径偏小，故B正确；
C．用量筒测出1mL溶液的滴数时，多数了滴数，会导致计算的油酸体积偏小，故直径偏小，故C正确。
故选：BC。
故答案为：①3.5×10﹣3；②1.8×10﹣9；③BC。
12．如图所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）如果在闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，电流计指针将 　向右　 偏转。（填“向左”“向右”或“不”）
（2）连好电路后，并将A线圈插入B线圈中后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，可采取的操作是 　BC　 。
A．插入铁芯
B．拔出A线圈
C．变阻器的滑片向左滑动
D．断开电键S瞬间
（3）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图（1）中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图（2）中的条形磁铁的运动方向是向 　下　 （填“上”、“下”）；图（3）中电流表指针应 　向右　 （填“向左”“向右”）偏转。
【解答】解：（1）闭合开关时发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，说明穿过线圈B的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏。那么合上开关后，将A线圈迅速插入B线圈中，穿过线圈B的磁通量也增大，则电流计指针也将向右偏转。
（2）若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则可知应使穿过B线圈的磁通量减小，可采取的操作是拔出A线圈或断开电键S瞬间；而插入铁芯或变阻器的滑片向左滑动均使穿过B线圈的磁通量增大，指针向右偏。
故AD错误，BC正确。
故选：BC。
（3）电流从电流表G的左接线柱进时，指针从中央向左偏。图（2）中电流表G指针向左偏，则流进电流表G的电流方向自左向右。根据右手定则，可知感应电流产生的磁场竖直向下，图中条形磁铁的下端为S极，根据楞次定律可判断条形磁铁的运动方向是向下；
图（3）中，条形磁铁N极向下，磁铁向下运动，穿过线圈的磁通量向下增大，根据楞次定律，可判断知通过电流表的电流自右向左，则指针应向右偏转。
故答案为：（1）向右；（2）BC；（3）下；向右。
13．图甲为一理想变压器，a、b为原线圈的输入端，c、d为副线圈的输出端。a、b端接入正弦式交变电流，其电压u随时间t变化的图像如图乙所示，电压有效值U1＝200V。
（1）写出该交变电流电压瞬时值u的表达式；
（2）已知c、d两端的输出电压U2＝40V，求原、副线圈的匝数比n1：n2。
【解答】解：（1）该交变电流电压瞬时值u的表达式
根据正弦式交流电有效值与最大值的关系有
根据图乙可知，周期T＝0.01s
解得
（2）根据变压器电压与匝数的关系有
解得n1：n2＝5：1
答：（1）该交变电流电压瞬时值u的表达式为；
（2）原、副线圈的匝数比等于5：1。
14．如图所示，一导热性能良好的圆柱形金属汽缸竖直放置。用活塞封闭一定量的气体（可视为理想气体）、活塞可无摩擦上下移动且汽缸不漏气。初始时活塞静止，其到汽缸底部距离为h。环境温度保持不变，将一质量为M的物体轻放到活塞上，经过足够长的时间，活塞再次静止。已知活塞质量为m、横截面积为S，大气压强为p0，重力加速度大小为g，忽略活塞厚度。求：
（1）初始时，缸内气体的压强；
（2）缸内气体最终的压强及活塞下降的高度；
（3）该过程缸内气体内能的变化量及外界对其所做的功。
【解答】解：（1）对活塞受力分析，由平衡条件
mg+p0S＝p1S
解得初始时，缸内气体的压强为
（2）对物体和活塞整体受力分析，由平衡条件
Mg+mg+p0S＝p2S
解得缸内气体最终的压强为
由玻意耳定律可知
p1Sh＝p2Sh′
活塞下降的高度
Δh＝h﹣h′
联立可得
（3）由于过程中温度保持不变，则该过程缸内气体内能的变化量为
ΔU＝0
根据能量守恒可知整个过程外界对其所做的功等于活塞和物体减少的重力势能，故可得外界对其所做的功
W＝（M+m）gΔh+p0SΔh
解得W＝Mgh
答：（1）初始时，缸内气体的压强为；
（2）缸内气体最终的压强为，活塞下降的高度为；
（3）该过程缸内气体内能的变化量为0，外界对其所做的功为Mgh。
15．如图所示，两根足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在倾角θ＝37°的绝缘斜面上，顶部接有一阻值R＝3Ω的定值电阻，下端开口，轨道间距L＝1m，整个装置处于磁感应强度B＝2T的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向上，质量m＝1kg的金属棒ab置于导轨上，ab在导轨之间的电阻r＝1Ω，电路中其余电阻不计，金属棒ab由静止释放后沿导轨运动时始终垂直于导轨，且与导轨接触良好，不计空气阻力影响，已知金属棒ab与导轨间动摩擦因数μ＝0.5，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2。
（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度vm；
（2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5J，求流过电阻R的电荷量q；
（3）在第二问的基础上，求从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程经历的时间。
【解答】解：（1）金属棒由静止释放后，沿着斜面做变加速运动，加速度不断减小，当加速度为0时有最大速度vm，
由牛顿第二定律得：mgsinθ﹣μmgcosθ﹣F安＝0
而安培力公式：F安＝BIL
根据欧姆定律有：
根据法拉第电磁感应定律有：E＝BLvm
联立解得：vm＝2.0m/s
（2）设金属棒从开始运动到达到最大速度过程中，沿导轨下滑距离为x，由能量守恒定律：
mgxsinθ＝μmgcosθ+QR+Qab
根据焦耳定律可知：
联立解得：x＝2.0m
对根据电流的定义有：q
根据欧姆定律：
根据法拉第电磁感应定律：，其中Δφ＝BLx
联立解得：q＝1C。
（3）规定沿导轨向下为正方向，由动量定理得：
（mgsinθ﹣μmgcosθ）Δtmvm﹣0
解得t＝2s
答：（1）求金属棒ab沿导轨向下运动的最大速度为2.0m/s；
（2）若从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程中，电阻R上产生的焦耳热总共为1.5J，流过电阻R的电荷量q＝1C；
（3）从金属棒ab开始运动至达到最大速度的过程经历的时间为2s。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑