一、單項選擇題:本題共2小題,每小題4分,共8分。每小題只有一個選項符合題目要求。
1.(2024遼寧鞍山二模)氣閘艙是載人航天器中供航天員進入太空或由太空返回用的氣密性裝置,其簡化裝置如圖所示,座艙A與氣閘艙B之間裝有閥門K,座艙A中充滿一定質量的空氣(可視為理想氣體),氣閘艙B內為真空。航天員從太空返回氣閘艙時,打開閥門K,A中的氣體進入B中,最終達到平衡。氣閘艙與座艙在太空中可認為與外界絕熱。下列說法正確的是( )
A.氣體平衡后壓強增大
B.氣體平衡后內能減小
C.氣體平衡后溫度不變
D.氣體平衡后分子熱運動的平均動能增大
答案 C
解析 氣體平衡后體積增大,密度減小,壓強減小,A錯誤;氣體自由擴散,沒有對外做功,氣閘艙與座艙在太空中認為與外界絕熱,則氣體溫度不變,內能不變,分子熱運動的平均動能不變,故B、D錯誤,C正確。
2.(2024湖南岳陽二模)現(xiàn)在地球上消耗的能量,追根溯源,絕大部分來自太陽,即太陽內部核聚變時釋放的核能。已知氘氚核聚變方程為 12H+13HHe+ 01n,其中 12H的比結合能為E1,13H的比結合能為E2,24He的比結合能為E3,則一個氘核與一個氚核發(fā)生這樣的核反應釋放的能量為( )
A.E3-E1-E2
B.E1+E2-E3
C.4E3-2E1-3E2
D.2E1+3E2-4E3
答案 C
解析 因為該反應放出能量,所以生成物的比結合能更大,由題意可知,12H有兩個核子,13H有三個核子,24He有四個核子,所以其釋放的核能為ΔE=4E3-2E1-3E2,故選C。
二、多項選擇題:本題共2小題,每小題6分,共12分。每小題有多個選項符合題目要求,全部選對得6分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。
3.(2024浙江二模)下列說法正確的是( )
A.圖甲所示實驗中,A、B兩小球位置可互換
B.圖乙所示裝置中,該容器在水從下方彎曲噴口流出時會發(fā)生旋轉,這是反沖現(xiàn)象
C.圖丙所示電路中,若在線圈中放入鐵芯,穩(wěn)定狀態(tài)下燈泡會比沒有鐵芯時更暗
D.圖丁所示實驗中,b圖中橢圓為玻璃片上石蠟受熱融化區(qū)域的形狀
答案 BC
解析 圖甲所示實驗中,為防止入射小球反彈,入射小球質量應大于被撞小球,則A、B兩小球位置不可互換,故A錯誤;圖乙所示裝置中,該容器在水從下方彎曲噴口流出時會發(fā)生旋轉,這是反沖現(xiàn)象,故B正確;圖丙所示電路中,若在線圈中放入鐵芯,線圈的感抗變大,則穩(wěn)定狀態(tài)下燈泡會比沒有鐵芯時更暗,故C正確;圖丁所示實驗中,由于玻璃是非晶體,表現(xiàn)為各向同性,因此各個方向上導熱均勻,石蠟熔化區(qū)域形狀為圓形(a圖),故D錯誤。
4.(2024江蘇南京一模)某同學用可拆變壓器探究“原副線圈的電壓比與匝數(shù)比的關系”。如圖甲所示,他將原線圈接在交流電源上,將副線圈接在電壓傳感器(可視為理想電壓表)上,觀察到副線圈電壓U2隨時間t變化的圖像如圖乙所示,在t1~t2時間內該同學先斷開開關,其后進行的操作可能是( )
甲
乙
A.增加了交流電源的頻率
B.擰緊了松動的鐵芯Q
C.增加了副線圈的匝數(shù)
D.增加了原線圈的匝數(shù)
答案 BC
解析 只增大交流電源的頻率,不能改變副線圈輸出電壓U2,故A錯誤;擰緊了變壓器鐵芯Q,副線圈輸出電壓U2增大,故B正確;由圖乙知,t1時刻前的電壓最大值小于t2時刻后的電壓最大值,而周期不變,根據(jù)U1U2=n1n2,增加副線圈的匝數(shù)或減少原線圈的匝數(shù),會使副線圈輸出電壓U2增大,故C正確,D錯誤;故選B、C。
三、非選擇題:本題共3小題,共20分。
5.(6分)(2024湖北二模)如圖甲所示,某實驗小組利用手機中的“磁力計”功能,測量小車在斜面上運動的加速度。將手機的感應端緊貼軌道放置,小車的前后端都貼著圓柱形磁粒,當小車經(jīng)過手機時前后磁粒使空間磁場變化,磁力計記錄下前后磁粒依次經(jīng)過智能手機的時間間隔t,如圖乙所示。
(1)步驟一:測量小車的長度為12.15 cm,用游標卡尺測量磁粒的直徑示數(shù)如圖丙所示,則測量值為 mm,由此可得小車前后兩個磁粒中心之間的距離d。
步驟二:手機先置于位置1,由靜止釋放小車進行實驗,讀取時間間隔t1。將手機沿小車運動方向移動距離L=50.00 cm,置于位置2,再次釋放小車,讀取時間間隔t2。
請寫出計算加速度的表達式a= (用題中所給物理量的字母表示)。
(2)對本次實驗的理解與評估,下列說法正確的是 。
A.在步驟二中,小車可以從不同位置由靜止釋放
B.小車的長度太長導致初、末速度測量誤差較大
C.若實驗操作都準確無誤,加速度的測量值仍偏小
答案 (1)5.00 d22L1t22-1t12 (2)B
解析 (1)游標卡尺精確到0.02 mm,因此磁粒的直徑測量值為D=5.00 mm。小車經(jīng)過位置1時的速度v1=dt1,小車經(jīng)過位置2時的速度v2=dt2,根據(jù)v22-v12=2aL,可得小車的加速度a=d22L1t22-1t12。
(2)在步驟二中,必須從同一位置釋放小車,小車通過位置1和位置2時的速度才能滿足勻變速運動的規(guī)律,A錯誤;由于小車的長度較大,平均速度應等于中間時刻的速度,而小車經(jīng)過位置1的中間時刻的位置1相對小車的位置,與小車經(jīng)過位置2的中間時刻的位置2相對小車的位置,不是同一位置,因此存在較大誤差,B正確;由于經(jīng)過位置1時,小車的速度較小,小車達到平均速度的位置距離小車的中間位置較遠,靠近前端,而經(jīng)過位置2時,小車的速度較大,達到平均速度的位置距離小車的中間位置較近,因此兩個中間位置的距離比L大,因此L的測量值偏小,從而計算的加速度的值偏大,C錯誤。
6.(6分)(2024河南新鄉(xiāng)二模)洗車所用的噴水壺的構造如圖所示,水壺的容積為V,洗車前向壺內加入V2的洗滌劑并密封,然后用打氣筒打氣20次后開始噴水。已知外部大氣壓強恒為p0,打氣筒每次打入壓強為p0、體積為V60的空氣,空氣可視為理想氣體,不計細管內液體的體積及壓強,打氣及噴水過程中封閉空氣的溫度始終不變。
(1)求噴水壺內封閉空氣的最大壓強p;
(2)噴水壺內洗滌劑能否全部從噴口噴出?若不能,最少還能剩余多少?
答案 (1)5p03 (2)不能 V6
解析 (1)打氣過程把空氣等溫壓縮,有
p0V2+20V60=pV2
解得p=5p03。
(2)假設壺內洗滌劑不能全部從噴口噴出,當壺內空氣的壓強降到p0時,剩余洗滌劑的體積為V剩,有p0(V-V剩)=pV2
解得V剩=V6
故假設成立,壺內洗滌劑不能全部從噴口噴出,剩余洗滌劑的體積為V6。
7.(8分)(2024河南周口二模)有多個相同矩形閉合線圈(線圈1,線圈2,線圈3,…)固定在一絕緣桿上。每個線圈電阻為R,相互靠近排列,彼此絕緣,相鄰線圈之間的距離可忽略。線圈和絕緣桿的總質量為m,每個線圈的長邊長為L,如圖所示。現(xiàn)將整個裝置靜置在足夠長的光滑斜面上,斜面傾角為θ,在以MN為邊界的斜面下方存在一勻強磁場區(qū)域,磁場方向垂直斜面向上,磁感應強度大小為B。開始時線圈從斜面上某一位置由靜止釋放,下滑過程中線圈長邊始終與MN平行。已知線圈1剛進磁場瞬間的加速度大小為未進入磁場時的3倍,線圈進入磁場t0時間后開始做勻速運動。重力加速度為g,求:
(1)開始時線圈1下邊緣與MN的距離;
(2)從線圈1剛進入磁場到開始做勻速運動過程中,線圈和絕緣桿所受的平均作用力大小。
答案 (1)8m2gR2sinθB4L4
(2)3m2gRsinθB2L2t0
解析 (1)線圈未進入磁場時對線圈進行受力分析,設線圈加速度為a1,由牛頓第二定律知mgsin θ=ma1,設線圈進入磁場瞬間的加速度為a2,所受安培力為F,由牛頓第二定律知F-mgsin θ=ma2,由公式知F=BIL,設線圈進磁場瞬間的速度為v,則F=BIL=B2L2vR,線圈1剛進磁場瞬間的加速度為未進入磁場時的3倍,則a2=3a1,聯(lián)立得v=4mgRsinθB2L2,根據(jù)勻變速運動速度與位移的關系式知v2=2a1sMN,代入得sMN=8m2gR2sinθB4L4。
(2)設線圈進入磁場t0時間后開始做勻速運動的速度為vt0,此時安培力為F1,則F1=B2L2vt0R
根據(jù)平衡條件知mgsin θ=F1,代入得vt0=mgRsinθB2L2,線圈1從剛進入磁場到開始做勻速運動過程中,設受到的平均作用力為F,沿斜面向下為正方向,由動量定理得-Ft0=mvt0-mv,代入得F=3m2gRsinθB2L2t0。

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