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- 2024-03-12 发布
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高二物理
一．单选题（共8小题，每题5分，共40分。）
1.如果一个系统达到了平衡态，那么这个系统各处的( )
A. 温度、压强、体积都必须达到稳定的状态不再变化
B. 温度一定达到了某一稳定值，但压强和体积仍是可以变化的
C. 温度一定达到了某一稳定值，并且分子不再运动，达到了“凝固”状态
D. 温度、压强就会变得一样，但体积仍可变化
【答案】A
【解析】
【详解】如果一个系统达到了平衡态，系统内各部分的状态参量如温度、压强和体积等不再随时间发生变化．温度达到稳定值，分子仍然是运动的，不可能达到所谓的“凝固”状态,故A正确。
2.下列关于分子热运动和热现象的说法正确的是( )
A. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在势能的缘故
B. 一定量100 ℃的水变成100 ℃的水蒸气，其分子平均动能增加
C. 一定量气体的内能等于其所有分子的热运动动能和分子势能的总和
D. 如果气体温度升高，那么每一个分子热运动的速率都增加
【答案】C
【解析】
A. 气体分子间的距离较大，相互间的作用力微弱，所以气体如果失去了容器的约束就会散开，是分子热运动的缘故，故A错误；
B. 温度是分子平均动能的标志，100℃的水变成100℃的水蒸汽，因其温度不变，所以分子平均动能不变，故B错误；
C. 物体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和，故C正确；
D. 气温升高，分子平均动能增大，平均速率增大，由于分子运动是无规则的，不是每个分子速率都增加，故D错误。
故选：C
3.如图表示一交流电电流随时间变化的图象，其中电流的正值为正弦曲线的正半周，其最大值为Im；电流的负值强度为Im，则该交流电的有效值为( )
A. B. C. Im D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据有效值的定义，取一个周期T，则，解得：，故选D。
4.如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表。刚开始开关处于断开状态，下列说法正确的是
A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大
C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大
D. 若闭合开关S，则电流表A1示数变大、A2示数变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电阻变大，则干路电流变小，则R1消耗的功率变小，则A错误；
B.干路电流变小，R1分压变小，则电压表的测量的电压变大，示数变大，则B正确；
C.因输出电流变小，则输出功率变小，即输入功率变小，电流表示数变小．则C错误；
D.闭合开关S并联支路增加，电阻变小，则副线圈即R1的电流变大，分压变大，则R2的分压变小，电流变小，即的示数变小．电流表
示数随副线圈电流的变大而变大，则D错误．
故选：B
5.如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置金属圆板A的上表面是水平的，下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为，圆板的质量为不计圆板与容器内壁之间的摩擦若大气压强为，则被圆板封闭在容器中的气体的压强p等于
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
以活塞为研究对象，分析受力如图所示：
重力Mg、外界大气压力P0S，气缸壁的压力N和气缸内气体的压力F，
其中F=…①
根据平衡条件，竖直方向上：
P0S+Mg=Fcosθ…②
联立①②得：P=P0+
故选：D
点睛：以活塞为研究对象，分析受力，气缸内气体的压力方向与活塞截面垂直，活塞的合力为零，由平衡条件求解气体的压强P．
6.一定质量的理想气体经历了A→B→C的三个变化过程，其压强随摄氏温度变化的p﹣t 图如图所示，A、B、C三个状态时气体的体积分别为VA、VB、VC ， 则通过图象可以判断它们的大小关系是（ ）
A. VA=VB＞VC B. VA=VB＜VC C. VA＜VB＜VC D. VA＞VB＞VC
【答案】D
【解析】
过理想气体A和B点，分别做它们的等容变化的P-t图，如图所示。根据PV/T=C，可得，
可以看出，B态的斜率大于A态的斜率，所以VA＞VB；B到C的过程，温度相等，压强增加PC＞PB，由PV/T=C，得VB＞VC；所以：VA＞VB＞VC．故答案D正确。故选D。
7.如图所示，三支粗细相同的玻璃管，中间都用一段水银柱封住温度相同的空气柱，且V1＝V2>V3，h1r0时，随着分子间距离的增大分子间引力和斥力都增大，但引力比斥力增大得快，故分子力表现为引力
C. 当r10－9 m时，分子间的作用力可以忽略不计
【答案】D
【解析】
分子间的引力和斥力同时存在，当分子间的距离时，引力等于斥力，分子力为零，A错误；分子力随分子间的距离的变化而变化，当时，分子间的作用力随分子间距离的增大而减小，斥力减小的更快，故分子力表现为引力，当分子间的距离时，随着距离的减小，分子间的引力和斥力都增大，但斥力比引力增大的快，故分子力表现为斥力，BC错误；分子间距离大于分子直径10倍的时候，分子间作用力非常微弱，故当分子间的距离时，分子间的作用力可以忽略不计，D正确．
【点睛】分子间有间隙，存在着相互作用的引力和斥力，当分子间距离增大时，表现为引力，当分子间距离减小时，表现为斥力，而分子间的作用力随分子间的距离增大先减小后增大，再减小；当分子间距等于平衡位置时，引力等于斥力，即分子力等于零．
11.电阻为1 Ω
的某矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，产生的正弦式交流电的i－t图线如图中图线a所示；调整线圈的转速后，该线圈中产生的正弦式交流电的i－t图线如图线b所示．以下关于这两个正弦式交变电流的说法正确的是( )
A. t＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零
B. 线圈先后两次的转速之比为3∶2
C. 图线a对应的交流电的电动势的有效值为5V
D. 图线b对应的交流电的电动势的最大值为5 V
【答案】BC
【解析】
由图可知，t=0时刻线圈均在中性面，穿过线圈的磁通量最大，所以A错误；由图象可知TA：TB=2：3，根据T=1/n可知nA：nB=3：2，所以B正确；由图象可知，交流电a的最大值为10V，所以交流电a的电动势有效值E=V，所以C正确；交流电最大值Um=NBSω，故Uma：Umb=3：2，故Umb=Uma=V，故D错误。故选BC。
12.如图所示的电路中,A、B、C三灯泡亮度相同,电源为220V,50Hz的交流电源,以下叙述中正确的是( )
A. 改接220V,100Hz的交流电源时,A灯变亮,B灯变暗,C灯亮度不变
B. 改接220V,100Hz的交流电源时,A灯变暗,B灯变亮,C灯变亮
C. 改接220V的直流电源时,A灯熄灭,B灯变亮,C灯亮度不变
D. 改接220V的直流电源时,A灯熄灭,B灯变亮,C灯变暗
【答案】AC
【解析】
三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过A灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡B所在支路的电流变小，流过灯泡C所在支路的电流不变。故灯泡A变亮，灯泡B变暗，灯泡C亮度不变，故A正确，B错误；改接220 V的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈通低频，所以A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，C正确，D错误。所以AC正确，BD错误。
13.如图为某小型水电站的电能输送示意图，发电机通过升压变压器T1和降压变压器T2向用户供电，已知输电线的总电阻R=10Ω，降压变压器T2的原、副线圈匝数之比为4：1，副线圈与用电器R0组成闭合电路．若T1、T2均为理想变压器，T2的副线圈两端电压u=220sin100πt（V），当用电器电阻R0=11Ω时（ ）
A. 通过用电器的电流有效值为20A
B. 升压变压器的输入功率为4650W
C. 发电机中的电流变化频率为100Hz
D. 当用电器的电阻R0减小时，发电机的输出功率减小
【答案】AB
【解析】
试题分析：A、降压变压器副线圈两端交变电压，知副线圈电压有效值220V，阻值R0=11Ω，通过R0电流的有效值是，故A错误；B、降压变压器T2的原副线圈匝数之比为4：1，降压变压器原线圈的电流为，输电线上损失的电功率为，输出功率，由升压变压器输出功率等于导线上消耗的功率和用电器上消耗的功率；可得升压变压器输入功率，故B正确；C、变压器不改变交变电流的频率和周期，交流电的角速度为，频率，故C错误；D、和均不变，由可知，当R0减小时（相当于用电高峰期）输电电流增大，由
可知输出功率增大，故D错误；故选B．
考点：本题考查远距离输电、变压器的构造和原理、变压器的动态分析．
14. 如图所示，一半径为r的半圆形单匝线圈放在具有理想边界的的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B。以直径ab为轴匀速转动，转速为n， ab的左侧有垂直于纸面向里(与ab垂直) ， M和N是两个滑环，负载电阻为R。线圈、电流表和连接导线的电阻不计，下列说法中正确的是（ ）
A. 转动过程中电流表的示数为
B. 从图示位置起转过1/4圈的时间内产生的平均感应电动势为
C. 从图示位置起转过1/4圈的时间内通过负载电阻R的电荷量为
D. 以上说法均不正确
【答案】AB
【解析】
试题分析：交流电动势的最大值为，转动过程中通过电流表的示数为有效值，平均感应电动势，B对。通过负载电阻R的电荷量为，C错。
考点：本题考查了交变电流的“四值”。
三、计算题(共3小题,每小题10分,共30分)
15.交流发电机转子有
匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为，线圈内电阻为，外电路电阻为R，当线圈由图中实线位置匀速转动到达虚线位置过程中，求：
（1）通过R的电荷量为多少？
（2）R上产生电热为多少？
（3）外力做的功W为多少？
【答案】(1) (2) (3)
【解析】
试题分析：（1）按照电流的定义得：I＝q/t，
计算电荷量q应该用电流的平均值，即（2分）
而，所以（2分）
（2）求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR.
（2分）
所以（2分）
（3）根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，
电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。
因此（2分）
考点：本题考查电流的定义、电荷量的计算和电热的计算。
16.（10分）如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B侧上侧与大气相通，下端开口处开关K关闭，A侧空气柱的长度为l=10.0cm，B侧水银面比A侧的高h=3.0cm，现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧的高度差为h1=10.0cm时，将开关K关闭，已知大气压强p0=75.0cmHg。
（ⅰ）求放出部分水银后A侧空气柱的长度；
（ⅱ）此后再向B侧注入水银，使A、B两侧的水银达到同一高度，求注入水银在管内的长度。
【答案】（1）12.0cm；（2）13.2cm
【解析】
试题分析：（i）以cmHg为压强单位．设A侧空气柱长度l=10.0cm时压强为p，当两侧的水银面的高度差为h1=10.0cm时，空气柱的长度为l1，压强为p1，由玻意耳定律，有：
pl=p1l1①
由力学平衡条件，有：
p=p0+h ②
打开开关放出水银的过程中，B侧水银面处的压强始终为p0，而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小，B、A两侧水银面的高度差也随着减小，直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止，由力学平衡条件，有：
p1=p0﹣h1③
联立①②③，并代入题目数据，有：
l1=12cm ④
（ii）当A、B两侧的水银面达到同一高度时，设A侧空气柱的长度为l2，压强为P2，由玻意耳定律，有：
pl=p2l2⑤
由力学平衡条件有：
p2=p0⑥
联立②⑤⑥式，并代入题目数据，有：
l2=10.4cm ⑦
设注入水银在管内的长度为△h，依题意，有：
△h=2（l1﹣l2）+h1⑧
联立④⑦⑧式，并代入题目数据，有：
△h=13.2cm
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17.如图所示，两气缸AB粗细均匀，等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径为B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两气缸除A顶部导热外，其余部分均绝热。两气缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气；当大气压为P0，外界和气缸内气体温度均为7℃且平衡时，活塞a离气缸顶的距离是气缸高度的，活塞b在气缸的正中央。
①现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时，求氮气的温度；
②继续缓慢加热，使活塞a上升，当活塞a上升的距离是气缸高度的时，求氧气的压强。
【答案】（2）320K;
【解析】
试题分析：现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b升至顶部的过程中，a活塞不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程，分析出初态和末态的体积和温度，由盖•吕萨克定律求解；继续缓慢加热，使活塞a上升，活塞a上方的氧气经历等温过程，根据玻意耳定律求解即可。
（1）活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气经历等压过程．设气缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，气缸B的容积为,
则有：
根据盖•吕萨克定律得：
代入数据解得：
（2）活塞b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是气缸高度的时，活塞a上方的氧气经历等温过程，设氧气初态体积为V1′，压强为P1′，末态体积为V2′，压强为P2′，
由题给数据有，
由玻意耳定律得：
解得：
点睛：本题涉及两部分气体状态变化问题，除了隔离研究两部分气体之外，关键是把握它们之间的联系，比如体积关系、温度关系及压强关系。
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