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- 2021-05-26 发布
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物理
一.选择题(每题4分,1-8单选,9-12多选,漏选得2分,多选或错选得0分,共48分)
1.关于分子动理论,下列说法正确的是( )
A. 分子间的引力总是随分子间距增大而增大
B. 分子间同时存在着引力和斥力,其中引力比斥力大
C. 悬浮微粒越大越容易被分子碰撞,所以布朗运动越明显
D. 扩散现象证明了物质分子永不停息的无规则运动
【答案】D
【解析】
【详解】A.分子间的引力随着分子间距离增大而减小,A错误;
B.根据分子间作用力与分子间距离关系的图像
可知分子间同时存在着引力和斥力,其中引力不一定比斥力大,B错误;
C.悬浮颗粒越小,液体分子对固体小颗粒撞击形成的不平衡性越大,布朗运动越明显,C错误;
D.扩散现象证明了物质分子永不停息的无规则运动,D正确。
故选D。
2.下列各图中,线圈中能产生感应电流的是( )
A. B.
C. D.
- 18 -
【答案】C
【解析】
【详解】AB.产生感应电流的条件有两个,一是闭合回路,二是穿过闭合回路的磁通量发生变化,AB选项中闭合线框中的磁通量未改变,所以不会产生感应电流,故AB错误;
C.闭合线框中磁通量发生改变,可以产生感应电流,故C正确;
D.线框不闭合,不可以产生感应电流,故D错误
故选C。
3.一长直铁芯上绕有线圈P,将一单匝线圈Q用一轻质绝缘丝线悬挂在P的左端,线圈P的中轴线通过线圈Q的中心,且与线圈Q所在的平面垂直.将线圈P连接在如图所示的电路中,其中R为滑动变阻器,E为直流电源,S为开关.下列情况中,可观测到Q向右摆动的是( )
A. S闭合的瞬间
B. S断开的瞬间
C. 在S闭合的情况下,将R的滑片向b端移动时
D. 在S闭合的情况下,保持电阻R的阻值不变
【答案】B
【解析】
【详解】A.由楞次定律的第二种描述:“来拒去留”可知要使Q向右运动,通过Q、P的磁通量应减小,所以流过P的电流需减小;而S闭合过程中电流增大,磁通量增大.故A不符合题意.
B.S断开的瞬间,流过P的电流减小,磁通量减小,所以Q将向右运动.,故B符合题意.
C.在S闭合的情况下,若将移动滑动头向b端移动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中电流增大,磁通量增大,故会使Q左移.故C不符合题意.
D.在S闭合的情况下,保持电阻R的阻值不变,则电路中的电流不变,所以穿过Q
- 18 -
的磁通量不变,所以Q内不能产生感应电流,Q不动.故D不符合题意.
4.一线圈匝数为n=10匝,线圈电阻r=2.0Ω,在线圈外接一个阻值R=3.0Ω的电阻,如图甲所示。线圈内有垂直纸面向里的磁场,线圈内磁通量Φ随时间t变化的规律如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 线圈中产生的感应电动势为10V
B. R两端电压为5V
C. 电路中消耗的总功率为5W
D. 通过R的电流大小为2.5A
【答案】C
【解析】
【详解】A.根据法拉第电磁感应定律可知线圈中的感应电动势
A错误;
B.根据串联电路的分压规律可知的分压
B错误;
C.电路中消耗的总功率
C正确;
D.通过电阻的电流为
D错误。
故选C。
5.在图甲所示的理想变压器a、b
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端加图乙所示的交变电压。已知变压器原副线圈的匝数比为2:1,R1为热敏电阻(温度升高时,其电阻减小),R为定值电阻,电压表和电流表均为理想电表。下列判断正确的是( )
A. 电压表V1的示数为V
B. R1处温度升高时,变压器的输出功率变大
C. R1处温度升高时,V1示数变小,V2示数变小
D. R1处温度升高时,V1示数不变,V2示数变大
【答案】B
【解析】
【详解】A.原线圈输入电压的有效值即电压表的示数
A错误;
B.温度升高,电阻阻值减小,根据理想变压器的电压规律可知副线圈两端电压恒定,根据可知副线圈两端功率增大,所以变压器的输出功率变大,B正确;
CD.原线圈两端电压和副线圈两端电压保持不变,所以电压表示数不变,副线圈总电阻减小,电流增大,则分压增大,分压减小,所以电压表示数减小,CD错误。
故选B。
6.某气体的摩尔质量是M,标准状态下的摩尔体积为V,阿伏伽德罗常数为NA,下列叙述中正确的是( )
A. 该气体在标准状态下密度为
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B. 该气体每个分子的质量为
C. 每个气体分子在标准状态下的体积为
D. 该气体单位体积内的分子数为
【答案】D
【解析】
【详解】A.该气体在标准状态下的密度为,A错误;
B.该气体每个分子的质量为,B错误;
C.每个气体分子在标准状态下占据的体积为,C错误;
D.该气体单位体积内的分子数为,D正确。
故选D。
7.关于分子动理论和物体的内能,下列说法正确的是( )
A. 某种物体的温度为0°C,说明该物体中分子的平均动能为零
B. 物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,内能也一定增大
C. 当温度变化1°C时,也可以说成温度变化274K
D. 质量相同时,0°C的水比0°C的冰的内能大
【答案】D
【解析】
【详解】A.分子在做永不停歇的无规则热运动,物体中分子的平均动能不可能为零,A错误;
B.物体的温度升高时,分子的平均动能一定增大,物体的内能还与分子的势能有关,所以内能不一定增大,B错误;
C.当温度变化1°C时,也可以说成温度变化1K,C错误;
D.0°C的冰融化成水需要吸收热量,所以质量相同时,0°C的水比0°C的冰的内能大,D正确。
故选D。
8.如图,竖直放置、开口向下的试管内用水银封闭一段气体,若试管自由下落,管内气体
- 18 -
A. 压强增大,体积增大
B. 压强增大,体积减小
C. 压强减小,体积增大
D. 压强减小,体积减小
【答案】B
【解析】
【详解】设大气压p0,试管内封闭气体压强为p1,水银重力为G,试管横截面积为S,根据平衡则有
自由下落时,水银处于完全失重状态,对下表面没有压力,根据受力平衡则有
对比可得,即压强增大.根据理想气体状态方程,温度不变则有
所以,体积变小.
A.压强增大,体积增大,与结论不相符,选项A错误;
B.压强增大,体积减小,与结论相符,选项B正确;
C.压强减小,体积增大,与结论不相符,选项C错误;
D.压强减小,体积减小,与结论不相符,选项D错误;
故选B。
9.在同一匀强磁场中,两个相同的矩形金属线圈a、b分别绕线圈平面内且与磁场垂直的轴匀速转动,产生的电动势随时间变化的图像如图所示,则( )
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A. 线圈b转2圈时,线圈a转了3圈
B. 线圈b产生的电动势的有效值为10V
C. t=0.02s时,线圈a恰好经过中性面
D. t=0015s时,线圈b恰好经过中性面
【答案】AC
【解析】
详解】A.根据图像可知两金属线圈周期之比
转速之比为
所以线圈b转2圈时,线圈a转了3圈,A正确;
B.线圈产生的感应电动势的最大值为
线圈产生的感应电动势的最大值为
线圈产生的感应电动势的有效值为,B错误;
C.时,线圈产生的感应电动势为0,所以恰好经过中性面,C正确;
D.时,线圈产生的感应电动势最大,所以恰好经过与中性面垂直的面,D错误。
故选AC。
10.一定质量的理想气体的状态发生变化,经历了图示A→B→C→A的循环过程,则( )
- 18 -
A. 气体在A状态时的温度等于气体在B状态时的温度
B. 从状态B变化到状态C的过程中,气体经历的是等压变化
C. 从状态B变化到状态C的过程中,气体分子平均动能增大
D. 从状态C变化到状态A的过程中,气体的温度逐渐减小
【答案】AB
【解析】
【详解】A.气体在状态和状态满足玻意尔定律,所以、两状态温度相等,A正确;
B.根据图像可知,从状态B变化到状态C的过程中,压强恒定,所以气体经历的是等压变化,B正确;
C.根据图像可知,根据盖-吕萨克定律可知,温度是分子平均动能的标志,所以从状态B变化到状态C的过程中,气体分子平均动能减小,C错误;
D.根据图像可知,根据查理定律可知,从状态C变化到状态A的过程中,气体的温度逐渐增大,D错误。
故选AB。
11.如图所示,一导热良好的汽缸内用活塞封住一定量的理想气体(不计活塞厚度及与缸壁之间的摩擦),用一弹簧连接活塞,将整个汽缸悬挂在天花板上。弹簧长度为L,活塞距地面的高度为h,汽缸底部距地面的高度为H,活塞内气体压强为p,体积为V,下列说法正确的是( )
A. 当外界温度升高(大气压不变)时,L不变、H减小、p不变、V变大
- 18 -
B. 当外界温度升高(大气压不变)时,h减小、H变大、p变大、V减小
C. 当外界大气压变小(温度不变)时,h不变、H减小、p减小、V变大
D. 当外界大气压变小(温度不变)时,L不变、H变大、p减小、V不变
【答案】AC
【解析】
【详解】AB.对汽缸和活塞构成的整体受力分析,受到竖直向下的重力和竖直向上的弹力,所以弹簧的弹力恒定,形变量恒定,活塞位置不变,所以汽缸内理想气体的压强恒定,当外界温度升高,根据盖-吕萨克定律可知气体体积增大,则、不变,减小,A正确,B错误;
CD.对汽缸受力分析
外界大气压减小,所以气体压强减小,根据玻意尔定律可知气体体积增大,则、不变,减小,C正确,D错误。
故选AC。
12.甲分子固定在坐标原点,乙分子位于x轴上,甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示,为斥力,为引力。a、b、c、d为轴上四个特定的位置,现把乙分子从处由静止释放,则( )
A. 乙分子由到b加速度逐渐增大,由到加速度逐渐减小
B. 乙分子由到做加速运动,分子势能逐渐增大
C. 乙分子由到的过程中,两分子间的分子力一直做负功
D. 乙分子由c到d的过程中,两分子间的分子力一直做负功
【答案】AD
【解析】
【详解】A.根据牛顿第二定律结合图像可知乙分子由到加速度逐渐增大,由
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到加速度逐渐减小,A正确;
B.乙分子由到做加速运动,分子力做正功,分子势能逐渐减小,B错误;
C.乙分子由到的过程中,两分子间的分子力体现引力,一直做正功,C错误;
D.乙分子由c到d的过程中,分子力体现斥力,一直做负功,D正确。
故选AD。
二、实验题(每空2分,其中13题8分,14题8分,共16分)
13.(1)在“研究电磁感应现象”的实验中:为了研究感应电流的方向,图中滑动变阻器和电源的连线已经画出,请将图中实物连成实验所需电路图___________。
(2)线圈A放在B中不动,在突然接通S时,B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向____________(填“相同”或“相反”或“无电流”)。
(3)连接好实验线路后,闭合开关,发现电流计的指针向左偏,则在闭合开关后,把螺线管A插入螺线管B的过程中,电流表的指针将向_____________偏转(填“向左”“向右”或“不”)。
(4)闭合开关后,线圈A放在B中不动,在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,电流表指针将向____________偏转(填“向左”“向右”或“不”)。
【答案】 (1). (2). 相反 (3). 向左 (4). 向右
【解析】
【详解】(1)[1]连接电路如图
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。
(2)[2]突然接通后,A线圈中的磁通量增大,根据楞次定律可知B线圈中感应电流产生的磁场应阻碍A线圈中磁通量的增大,所以B线圈中产生的感应电流方向与A线圈中的电流方向相反。
(3)[3]闭合开关,B线圈中磁通量增大,电流表指针向左偏转,把螺线管A插入螺线管B的过程中,磁通量增大,所以电流表指针向左偏转。
(4)[4]线圈A放在B中不动,在滑动变阻器的滑片P向右滑动的过程中,电流减小,线圈B中磁通量减小,电流表指针向右偏转。
14.实验所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL,用注射器测得1mL上述溶液为80滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里,待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状,再把玻璃板放在坐标纸上,其形状和尺寸如图所示,坐标中正方形方格的边长为1cm。
(1)油酸膜的面积是______cm2。
(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是______mL(保留2位有效数字)。
(3)按以上实验数据估测油酸分子的直径为______m(保留2位有效数字)。
(4)利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数。如果已知体积为V的一滴油在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S,这种油的密度为ρ,摩尔质量为M,则阿伏加德罗常数的表达式为__________________。
【答案】 (1). 115 (2). 7.5×10-6 (3). 6.5×10-10 (4).
【解析】
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【详解】(1)[1]根据图中描绘的轮廓,不足半格舍去,大于半格算一格,共计115个方格,所以油膜的面积为。
(2)[2]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是
(3)[3]估测油酸分子的直径为
(4)[4]单个油分子的直径为
单个油分子的体积为
摩尔体积为
则阿伏伽德罗常数为
三、计算题(共4题,36分,其中15题7分,16题8分,17题10分,18题11分)
15.如图所示,是容积很大的玻璃容器,是内径很小的玻璃管(忽略玻璃管体积),的左端与相通,右端开口,中有一段水银柱将一定质量的理想气体封闭在中,当把放在冰水混合物里,开始时的左管比右管中水银高20cm;当的左管比右管的水银面低20cm时:
(1)求A中气体前后的气压分别是多少?
(2)当的左管比右管的水银面低20cm时,A中气体的温度是多少?(设大气压强p0=76cmHg)
- 18 -
【答案】(1)56cmHg,96cmHg;(2)468K
【解析】
【详解】(1)初状态压强
末状态压强
(2)由于A的体积很大而B管很细,所以A容器的体积可认为不变。以A中气体为研究对象,由查理定律得
已知,解得
16.如图所示,一导热性能良好的气缸放置在水平面上,其横截面积S=20cm2,内壁光滑,固定的卡口A、B与缸底的距离L=1.5m,厚度不计质量为m=10kg的活塞在气缸内封闭了一段长为2L、温度为T0=320K的理想气体。现缓慢调整气缸开口至竖直向上,取重力加速度g=10m/s2,大气压强为p0=1.0×105Pa。求:
(1)气缸被竖起来时,此时气缸内的压强为多大?
(2)稳定时缸内气体高度;
(3)当缸内温度逐渐降到240K时,活塞所处的位置。
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【答案】(1);(2)2m;(3)距离汽缸底部1.5m
【解析】
【详解】(1)以活塞为研究对象
(2)气体初态
设稳定时缸内气体高度为,则气体末态
由玻意耳定律
代入数据解得
(3)当温度降到240K时,理想气体发生等压变化,当稳定时假设活塞落在卡口A、B上,缸内气体高度为L
由盖-吕萨克定律
解得
假设成立,活塞恰好落在卡口A、B上,活塞距离汽缸底部。
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17.某发电机输电电路的简图如图所示,发电机的矩形线框ABCD处于磁感应强度大小为的水平匀强磁场中,线框面积为S=0.25m2,匝数为100匝,电阻不计。线框绕垂直于磁场的轴OO'以一定的角速度匀速转动,并与升压变压器的原线圈相连,升压变压器原、副线圈的匝数之比1:20,降压变压器的副线圈接入到小区供生活用电,两变压器间的输电线等效电阻R=20Ω,变压器均为理想变压器。当发电机输出功率为时,此时电压表的示数为250V,灯泡正常发光。求:
(1)线圈角速度的大小;
(2)输电线上损失的功率;
(3)降压变压器原、副线圈的匝数之比。
【答案】(1)100πrad/s;(2)2000W;(3)240∶11
【解析】
【详解】(1)矩形闭合导体框ABCD在匀强磁场中转动时的角速度为,产生的交流电的最大值为
电压表读数为电压的有效值
解得
(2)升压变压器的输出电压
当发电机输出功率为时
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则输电线上损失的功率为
(3)降压变压器原线圈上点的电压为
又由题意知,降压变压器的另一端供生活用电,所以,所以降压变压器原、副线圈的匝数之比为
18.如图(甲)所示,将一间距L=1m的足够长U形导轨固定,倾角为,导轨上端连接一阻值为R=10.0Ω的电阻,整个空间存在垂直于轨道平面向上的匀强磁场。质量为m=1kg、电阻为r=2.0Ω的金属棒垂直紧贴在导轨上且不会滑出导轨,导轨与金属棒之间的动摩擦因数,金属棒从静止开始下滑,下滑的图像如图(乙)所示,图像中的段为曲线,AB段为直线,导轨电阻不计且金属棒下滑过程中始终与导轨垂直且紧密接触,重力加速度取,,。求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小;
(2)从开始到过程中ab上产生的热量。
【答案】(1)4T;(2)0.8125J
【解析】
【详解】(1)从图像可得金属棒先做加速运动,再做匀速运动,匀速运动的速度
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匀速运动时受沿斜面向上的安培力作用,根据平衡条件有
代入数据解得
又
解得
(2)时金属棒做匀速直线运动,速度大小,位移大小,设从开始到过程中电路中产生的热量,根据能量守恒定律得
代入数据解得
导体棒电阻r上产生的热量
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