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2021-2022学年山西省运城市高二下学期期末调研测试物理试题（解析版）
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这是一份2021-2022学年山西省运城市高二下学期期末调研测试物理试题（解析版），共23页。试卷主要包含了保持卡面清洁，不折叠，不破损等内容，欢迎下载使用。
运城市2021-2022学年第二学期期末调研测试
高二物理试题
2022.7
本试题满分100分，考试时间90分钟。答案一律写在答题卡上。
注意事项：
1.答题前，考生务必先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，认真核对条形码上的姓名、准考证号，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。
2.答题时使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卡面清洁，不折叠，不破损。
一、单项选择题（共10小题，每题3分，共30分）
1. 5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传播速率。5G信号一般采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G的频段范围是1880MH~2635MHz，则（ ）
A. 5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播的更快
B. 5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
C. 空间中的5G信号和4G信号会产生稳定的干涉现象
D. 5G信号是横波，4G信号是纵波
【答案】B
【解析】
【详解】A．5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中传播时速度相同，都等于光速，A错误；
B．5G信号相比于4G信号频率更高，波长更短，更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，B正确；
C．空间中的5G信号和4G信号频率不相同，不会产生稳定的干涉现象，C错误；
D．5G信号是横波，4G信号也是横波，D错误。
故选B。
2. 关于下列现象，说法正确的是（ ）
A. 在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅
B. 某同学在利用单摆测重力加速度g时将全振动的次数多记了一次，则测出的g值偏小
C. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
D. 用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油酸的密度即可
【答案】C
【解析】
【详解】A．在岸边观察水中的鱼，实际上是经过折射后形成虚像，鱼的实际深度要比看到的深，故A错误；
B．由单摆周期公式
多记一次使得n变大，周期变小，由可得，T变小，g变大，故B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，从而使照片更加清晰，故C正确；
D．用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油酸的摩尔体积即可，故D错误。
故选C。
3. 中国的特高压直流输电网已达世界先进水平，我们从技术落后到成为世界第一只用了十几年的时间，中国速度再一次惊艳了世界。如图所示为两根等高、相互平行的特高压直流输电线，水平输电线中分别通有同方向的电流和，，a、b、c三点连线与两根输电线等高并垂直，b点位于两根输电线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。不考虑地磁场的影响，则（ ）
A. 两输电线间的安培力为斥力 B. b、d点处的磁感应强度大小相等
C. a、c点处的磁感应强度大小相等 D. d点处的磁感应强度方向与b、d连线垂直
【答案】C
【解析】
【详解】A．两输电线间通有同向电流，根据安培定则和左手定则可知安培力为引力，A错误；
B．根据安培定则和磁场的叠加可知，b点处的磁感应强度大小为零，而d点处的磁感应强度大小不为零，B错误；
C．根据安培定则和磁场的叠加可知，a、c点处的磁感应强度大小相等，方向相反，C正确；
D．根据安培定则和磁场的叠加可知，d点处的磁感应强度方向沿b、d连线方向，D错误。
故选C。
4. 如图所示，L是自感系数足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮
B. 开关S闭合后，灯泡A、B同时亮，然后灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后熄灭
C. 开关S断开瞬间，A、B都闪亮一下逐渐熄灭
D. 开关S断开瞬间，灯泡A有向左的电流
【答案】D
【解析】
【详解】AB．开关闭合时，由于L对电流的阻碍作用，电流会直接通过灯泡A、B，相当于两灯泡串联，两灯泡同时亮，且亮度一样；当电路中电流稳定后，灯泡A相当于被短路了，灯泡A熄灭，B变的更亮，并保持不变，故AB错误；
CD．开关断开瞬间，灯泡B中电流消失，灯泡B立即熄灭，但由于电感中产生了感应电动势，且L与灯泡A组成自感回路，电路中有感应电流的存在，灯泡A有了向左的电流，会闪一下后再熄灭，故C错误，D正确。
故选D
5. 如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（ ）
A. 当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B. 当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压
C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D. 扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作
【答案】D
【解析】
【详解】AB．当扫描笔头在黑色线条上移动时，光敏三极管呈高阻抗，处于断路状态，所以两端的电压为零，信号处理系统获得低电压，同理，在白色间隔上移动时信号处理系统时电路总电阻小而电流大因此两端电压高而获得高电压，AB错误；
C．扫描速度不同，信号处理系统接收到的因同一黑色线条（白色间隔）产生的低（高）电压时间不同，C错误；
D．外壳破损，外界光线可能会照到光敏三极管上，导致信息读取错误，D正确。
故选D。
6. “挤毛巾”和“液桥”都是国际空间站展示的有趣实验。宇航员先将干毛巾一端沾水后能使得整个毛巾完全浸湿，然后再用双手试图拧干，只见毛巾被挤出的水像一层果冻一样紧紧地吸附在毛巾的外表面，宇航员的手也粘有一层厚厚的水。2022年3月23日，我国宇航员王亚平在空间站做了“液桥实验”，如图所示。关于这两个现象的描述不正确的是（ ）
A. 在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为水不能浸润毛巾
B. 干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象
C. 水对宇航员的手和液桥板都是浸润的
D. “液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用
【答案】A
【解析】
【详解】A．水能浸润毛巾，在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为重力的作用，故A错误，符合题意；
B．水是可以浸润毛巾的，毛巾中有很多的小缝隙，就相当于有很多的玻璃管，水会往毛巾缝隙扩散，干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象，故B正确，不符合题意；
C．浸润指液体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象，此时对该固体而言，该液体叫做浸润液体。水对宇航员的手和液桥板都是浸润的，故C正确，不符合题意；
D．“液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用，故D正确，不符合题意。
故选A。
7. 如图所示四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
B. 乙图中食盐晶体在熔化时要吸热，因此晶体在熔化过程中分子平均动能增加
C. 丙图中小草上的露珠看起来比较明亮是光在水中的全反射现象
D. 丁图中两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，它们的分子势能逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中的布朗运动是微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，A错误；
B．乙图中食盐晶体在熔化时要吸热，但熔化过程温度不变，因此晶体在熔化过程中分子平均动能不变，B错误；
C．丙图中小草上的露珠看起来比较明亮是光在水中的全反射现象，C正确；
D．丁图中两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，分子力先表现为斥力，做正功，分子势能减小，分子力后表现为引力，做负功，分子势能增大，D错误。
故选C。
8. 如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、、后再回到状态．其中和为等温过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 过程中，气体吸收热量
B 过程中，气体体积变化量与气体温度变化量成正比
C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加
D. 过程中，气体分子的平均动能不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．过程中，气体温度保持不变，气体的内能不变，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，A错误；
B．由图可知，过程中，气体发生等压变化，则有
可知气体体积与热力学温度成正比，故气体体积变化量与气体温度变化量成正比，B正确；
C．过程中，气体温度保持不变，气体分子的平均动能不变，气体体积增大，单位体积内的分子数减少，可知单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，C错误；
D．过程中，由图像可知，气体的体积不变，压强减小，根据
可知气体的温度减小，故气体分子的平均动能减小，D错误。
故选B。
9. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（ ）
A. 图乙中电压的有效值为 B. 电压表的示数为
C. R处出现火警时电流表示数减小 D. R处出现火警时电阻消耗的电功率减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．设将此电流加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为，电压的有效值为U
代入数据得图乙中电压有效值为，故A正确；
B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是5：1，所以电压表的示数为，B错误；
C．R处温度升高时，阻值减小，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故C错误；
D．R处出现火警时通过的电流增大，所以电阻消耗的电功率增大，故D错误。
故选A。
10. 如图所示，光滑的金属圆形轨道、竖直放置，共同圆心为点，轨道半径分别为、，间接有阻值为的电阻。两轨道之间区域内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，水平且与圆心等高，竖直且延长线过圆心。一轻质金属杆电阻为，长为，一端套在轨道上，另一端连接质量为的带孔金属球（视为质点），并套在轨道上，均接触良好。让金属杆从处无初速释放，第一次即将离开磁场时，金属球的速度大小为。其余电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属球向下运动过程中，点电势高于点电势
B. 金属杆第一次即将离开磁场时，电阻两端的电压为
C. 金属杆从滑动到的过程中，通过电阻的电荷量为
D. 金属杆从滑动到的过程中，电阻上产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】A．金属球向下运动过程中，金属杆在磁场中切割磁感线，根据右手定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，即流过的电流方向为到，故点电势低于点电势，A错误；
B．金属杆第一次即将离开磁场时，金属杆下端的速度为，金属杆上端的速度为
金属杆产生的电动势为
电阻两端的电压为
B错误；
C．金属杆从滑动到的过程中，回路中的平均电动势为
回路中的平均电流为
此过程通过电阻的电荷量为
联立可得
C正确；
D．金属杆从滑动到的过程中，根据能量守恒可知，回路中产生的总焦耳热为
电阻上产生的焦耳热为
D错误。
故选C。
二、多项选择题（共5小题，每题4分，共20分。每题有两个或两个以上的答案正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，选错或不答的不得分）
11. 如图所示，理想变压器原线圈连接的交变电压有效值保持不变，是完全相同的两个灯泡，电表均为理想电表，开始时开关S是断开的。当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数不变 B. 电流表的示数减小
C. 电流表的示数变大 D. 灯泡的亮度变亮
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由题可知，原线圈电压不变，理想变压器的匝数比不变，则副线圈输出电压不变，电压表示数不变；A正确；
BC．不变，开关S闭合后，负载总电阻减小，副线圈电流增大，示数变大；理想变压器输入输出功率相等，即
可得，增大，示数变大；B错误C正确；
D．不变，增大，R两端电压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗；D错误。
故选AC。
12. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流
【答案】BC
【解析】
【详解】A．发电机输出的电流为
A错误；
B．根据
可得输电线上的电流为
B正确；
C．升压变压器的输出电压为
降压变压器的输入电压为
降压变压器的匝数比为
C正确；
D．根据
可得用户得到的电流为
D错误。
故选BC。
13. 如图所示，图甲是一列简谐横波在时刻的波形图，点是此时处在平衡位置的一个质点。图乙是质点P的振动图像（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B 经过，质点将沿轴正方向移动到处
C. 这列波的波速为
D. 经过时间，质点通过的路程为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由图乙可知质点在时刻向轴正方向振动，由图甲结合波形平移法可知这列波沿x轴正方向传播，A错误；
B．经过，质点只是在平衡位置上下振动，并不会沿轴正方向移动，B错误；
C．由甲图可知波长为，由图乙可知周期为，则这列波的波速为
C正确；
D．由于
可知经过时间，质点通过的路程为
D正确。
故选CD。
14. 如图所示，两端封闭的U形管中装有水银，分别封闭住A、B两部分气体，当它们温度相同且A、B端竖直向上放置，静止时左右液面高度差为h，以下说法中正确的是（ ）
A. 使A、B两部分气体降低相同的温度，则水银柱高度差h变大
B. 两部分气体升高到相同的温度后，两部分气体的压强差比升温前大
C. 当U形管由图示位置开始下落时，两侧水银柱高度差h变大
D. 若U形管加速下落过程中液柱稳定，则两部分气体的压强差为零
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB．A管气压为，B管气压为
此时
升高或降低相同的温度，根据
知在体积不变时有
所以升高同样温度，初状态压强大的气体（B气体）压强增加量大，水银柱向左移动，所以h变大，两部分气体的压强差比升温前大；反之降低相同的温度，B气体压强减小量大，水银柱右移，高度差h变小，A错误，B正确；
C．当U形管由图示位置开始下落时，系统处于完全失重状态，高出h的水银柱不再对B产生压强，右边的气体会将水银柱向左压，所以h变大，C正确；
D．若U形管加速下落过程中液柱稳定时，通过对水银柱受力分析（加速度等于重力加速度g）可知A、B两部分气体压强相等，则两部分气体的压强差为零，D正确。
故选BCD。
15. 如图所示，某透明介质的横截面由四分之一圆和一直角构成，半径，P点在半径上且。一细束激光从P点垂直射入透明介质，激光射到圆弧上时恰好发生全反射。下面说法中正确的是（ ）
A. 该透明介质的临界角为
B. 透明介质对激光的折射率为
C. 激光束边界上会有一部分射出介质，另一部分反射回介质
D. 激光束经边反射后会垂直射向边
【答案】B
【解析】
【详解】AB．作出光路图如图所示
设激光发生全反射的临界角为C，根据几何关系有
解得
透明介质对激光的折射率为
A错误，B正确；
CD．根据几何关系可得激光在BD边上F点的入射角为
所以激光在F点将发生全反射，不会从BD边射出介质；由几何关系知激光经边反射后射向边时与AD不垂直，CD错误。
故选B。
三、实验题（本题共2小题，共13分）
16. 如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐连接起来；
②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的_________和_________；
（2）实验过程中，下列说法正确的_________；
A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
（3）某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图像如图所示，则产生的可能原因是_________。
A．实验过程中有漏气现象
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中气体温度升高
D．实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了
（4）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是_________
A．B．C．D．
【答案】 ①. 质量 ②. 温度 ③. B ④. CD##DC ⑤. AC##CA
【解析】
【详解】（1）[1][2]在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的质量和温度。
（2）[3]A．推拉活塞时动作过快，实验过程中会使气体的温度发生变化，故A错误；
B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以保证气体的温度不变，故B正确；
C．活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误。
故选B。
（3）[4]图像发生了弯曲，因图像向上弯曲，故可能是气体的温度升高了，或者质量变大了，故AB错误，CD正确。
故选CD。
（4）[5]AB．由于实验操作和数据处理均正确，同体积情况下，则温度高对应压强大，pV乘积较大的是T1对应的图线，故A正确，B错误；
CD．因为相同体积下，即相同分子数密度情况下，温度越高，气体压强越大，则斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。
故选AC。
17. 某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）若想减小从目镜中观察到的条纹间距，该同学可______。（单选）
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心之间的距离为∆x，则单色光的波长的表达式λ=_______。
（3）在测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头游标卡尺的示数如图丙所示，读数为_______mm。移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头游标卡尺的示数为16.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.2mm，则所测单色光的波长为_______nm。
【答案】 ①. B ②. ③. 11.4 ④. 600
【解析】
【详解】（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知：
A．将单缝向双缝靠近，条纹间距不变， 故A不符合题意；
B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小L，可减小条纹间距，故B符合题意；
C．将屏向远离双缝的方向移动，即增大L，可增大条纹间距，故C不符合题意；
D．使用间距更小的双缝，即增大d，可增大条纹间距，故D不符合题意。
故选B。
（2）[2]由题意可知相邻条纹间距为
根据双缝干涉条纹间距公式可知
联立以上两式解得
（3）[3]分划板在A位置时，测量头游标卡尺的读数为
[4]相邻条纹间距为
所测单色光的波长为
四、计算题（本题共3小题，共计37分。解答时应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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
18. “拔火罐”是一种中医的传统疗法，我校某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，而这时活塞距缸顶为L。汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距气缸顶部处。已知环境温度恒为，大气压强恒为，重力加速度为g，汽缸内的气体可视为理想气体，求：
（1）闭合开关后缸内气体的压强；
（2）酒精棉球熄灭时缸内气体的温度T与环境温度的比值；
（3）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对活塞进行受力分析，活塞受内外气体压力和重力作用属于平衡状态，由题意及压强公式 可得，闭合开关后
（2）对气缸内的气体进行分析，初态时有
末状态时有
由题意可知， 从开始到稳定的过程是一个等压的过程，由状态方程可知
解得
（3）气缸内的气体被等压压缩，压强为
气缸内气体的体积变化量为
外界对气体所做的功为
由热力学第一定律可得
19. 如图所示，足够大平行板MN、PQ水平放置，MN板上方空间存在叠加的匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，电场方向与水平成角斜向左上方（图中未画出），电场强度大小；两板间也存在方向垂直纸面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小和电场强度大小也为B和E。现有一质量为m、电量为q的带正电小球，在MN板上方电磁场中沿直线运动，并能通过MN板上的小孔进入两板间。
(1)求小球刚进入平行板时的速度v大小和方向；
(2)若小球进入两板间后，经过t时间撤去板间电场，小球恰好能做匀速直线运动且不与PQ板碰撞，求两板间距离d应满足的条件以及时间t。
【答案】(1)，方向与AB成角斜向下；(2)，
【解析】
【详解】(1)带正电的小球能在电磁场中沿直线运动，可知一定是匀速直线运动，受力平衡，因电场力
方向沿左上方与水平成角，重力mg竖直向下，可知电场力与重力夹角为，其合力大小为mg。如图所示
则满足
解得
方向与MN成角斜向下。
(2)依题知
故小球在两板间做匀速圆周运动。由牛顿第二定律
得
且
如图示位置撤去电场
由
可做匀速直线运动。由几何关系得
且
20. 如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电源，MN与M′N′的间距为L=0.10m，线框空间存在竖直向上的匀强磁场、磁感应强度B1=0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的间距也为L=0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r=0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2=0.40T。导体棒a质量m1=0.02kg，接在电路中的电阻R1=2.0Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b质量m2=0.04kg，接在电路中的电阻R2=4.0Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1=2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度g=10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚滑到水平导轨上QQ′处的速度大小；
（2）导体棒b的最大加速度的大小；
（3）导体棒a在QQ′右侧磁场中产生的焦耳热；
（4）闭合开关K后，通过电源的电荷量q。
【答案】（1）3m/s；（2）0.02m/s2；（3）0.02J；（4）1C
【解析】
【详解】（1）设a棒滑到水平导轨上时的速度大小为，则从PP′到QQ′，由动能定理得
代入数据解得
（2）因为a棒刚进磁场时，a、b棒中的电流最大，b棒受力最大，加速度最大，所以可得
由牛顿第二定律有
求得导体棒b的最大加速度
（3）两个导体棒在运动过程中，动量守恒且能量守恒，当两棒的速度相等时回路中的电流为零，此后两棒做匀速运动，两棒不再产生焦耳热。所以由动量守恒定律有
设a棒在此过程中产生的焦耳热为Qa，b棒产生的焦耳热为Qb。由能量守恒定律有
由于a、b棒串联在一起，所以有
联立代入数据解得
（4）设闭合开关后，a棒以速度v0水平抛出，则有
对a棒冲出过程由动量定理得
即
代入数据解得
运城市2021-2022学年第二学期期末调研测试
高二物理试题
2022.7
本试题满分100分，考试时间90分钟。答案一律写在答题卡上。
注意事项：
1.答题前，考生务必先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，认真核对条形码上的姓名、准考证号，并将条形码粘贴在答题卡的指定位置上。
2.答题时使用0.5毫米的黑色中性（签字）笔或碳素笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4.保持卡面清洁，不折叠，不破损。
一、单项选择题（共10小题，每题3分，共30分）
1. 5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传播速率。5G信号一般采用3300MHz~5000MHz频段的无线电波，而第四代移动通信技术4G的频段范围是1880MH~2635MHz，则（ ）
A. 5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播的更快
B. 5G信号相比于4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
C. 空间中的5G信号和4G信号会产生稳定的干涉现象
D. 5G信号是横波，4G信号是纵波
【答案】B
【解析】
【详解】A．5G信号与4G信号所用的无线电波在真空中传播时速度相同，都等于光速，A错误；
B．5G信号相比于4G信号频率更高，波长更短，更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站，B正确；
C．空间中的5G信号和4G信号频率不相同，不会产生稳定的干涉现象，C错误；
D．5G信号是横波，4G信号也是横波，D错误。
故选B。
2. 关于下列现象，说法正确的是（ ）
A. 在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要浅
B. 某同学在利用单摆测重力加速度g时将全振动的次数多记了一次，则测出的g值偏小
C. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度
D. 用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油酸的密度即可
【答案】C
【解析】
【详解】A．在岸边观察水中的鱼，实际上是经过折射后形成虚像，鱼的实际深度要比看到的深，故A错误；
B．由单摆周期公式
多记一次使得n变大，周期变小，由可得，T变小，g变大，故B错误；
C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小玻璃表面反射光的强度，从而使照片更加清晰，故C正确；
D．用油膜法测出油酸分子直径后，要测定阿伏加德罗常数，只需再知道油酸的摩尔体积即可，故D错误。
故选C。
3. 中国的特高压直流输电网已达世界先进水平，我们从技术落后到成为世界第一只用了十几年的时间，中国速度再一次惊艳了世界。如图所示为两根等高、相互平行的特高压直流输电线，水平输电线中分别通有同方向的电流和，，a、b、c三点连线与两根输电线等高并垂直，b点位于两根输电线间的中点，a、c两点与b点距离相等，d点位于b点正下方。已知通电直导线形成的磁场在空间某点处的磁感应强度，k为比例系数，r为该点到导线的距离，I为导线中的电流强度。不考虑地磁场的影响，则（ ）
A. 两输电线间的安培力为斥力 B. b、d点处的磁感应强度大小相等
C. a、c点处的磁感应强度大小相等 D. d点处的磁感应强度方向与b、d连线垂直
【答案】C
【解析】
【详解】A．两输电线间通有同向电流，根据安培定则和左手定则可知安培力为引力，A错误；
B．根据安培定则和磁场的叠加可知，b点处的磁感应强度大小为零，而d点处的磁感应强度大小不为零，B错误；
C．根据安培定则和磁场的叠加可知，a、c点处的磁感应强度大小相等，方向相反，C正确；
D．根据安培定则和磁场的叠加可知，d点处的磁感应强度方向沿b、d连线方向，D错误。
故选C。
4. 如图所示，L是自感系数足够大的线圈，其直流电阻可忽略不计，A和B是两个参数相同的灯泡，若将开关S闭合，等灯泡亮度稳定后，再断开开关S，则下列说法正确的是（ ）
A. 开关S闭合时，灯泡A、B同时亮，最后一样亮
B. 开关S闭合后，灯泡A、B同时亮，然后灯泡A逐渐熄灭，灯泡B逐渐变亮，最后熄灭
C. 开关S断开瞬间，A、B都闪亮一下逐渐熄灭
D. 开关S断开瞬间，灯泡A有向左的电流
【答案】D
【解析】
【详解】AB．开关闭合时，由于L对电流的阻碍作用，电流会直接通过灯泡A、B，相当于两灯泡串联，两灯泡同时亮，且亮度一样；当电路中电流稳定后，灯泡A相当于被短路了，灯泡A熄灭，B变的更亮，并保持不变，故AB错误；
CD．开关断开瞬间，灯泡B中电流消失，灯泡B立即熄灭，但由于电感中产生了感应电动势，且L与灯泡A组成自感回路，电路中有感应电流的存在，灯泡A有了向左的电流，会闪一下后再熄灭，故C错误，D正确。
故选D
5. 如图甲所示，条形码扫描笔的原理是扫描笔头在条形码上匀速移动时，遇到黑色线条，发光二极管发出的光线将被吸收，光敏三极管接收不到反射光，呈高阻抗；遇到白色间隔，光线被反射到光敏三极管，三极管呈低阻抗。光敏三极管将条形码变成一个个电脉冲信号，信号经信号处理系统处理，即完成对条形码信息的识别，等效电路图如图乙所示，其中R为光敏三极管的等效电阻，为定值电阻，下列判断正确的是（ ）
A. 当扫描笔头在黑色线条上移动时，信号处理系统获得高电压
B. 当扫描笔头在白色间隔上移动时，信号处理系统获得低电压
C. 扫描速度对信号处理系统接收到的电压信号无影响
D. 扫描笔头外壳出现破损时可能无法正常工作
【答案】D
【解析】
【详解】AB．当扫描笔头在黑色线条上移动时，光敏三极管呈高阻抗，处于断路状态，所以两端的电压为零，信号处理系统获得低电压，同理，在白色间隔上移动时信号处理系统时电路总电阻小而电流大因此两端电压高而获得高电压，AB错误；
C．扫描速度不同，信号处理系统接收到的因同一黑色线条（白色间隔）产生的低（高）电压时间不同，C错误；
D．外壳破损，外界光线可能会照到光敏三极管上，导致信息读取错误，D正确。
故选D。
6. “挤毛巾”和“液桥”都是国际空间站展示的有趣实验。宇航员先将干毛巾一端沾水后能使得整个毛巾完全浸湿，然后再用双手试图拧干，只见毛巾被挤出的水像一层果冻一样紧紧地吸附在毛巾的外表面，宇航员的手也粘有一层厚厚的水。2022年3月23日，我国宇航员王亚平在空间站做了“液桥实验”，如图所示。关于这两个现象的描述不正确的是（ ）
A. 在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为水不能浸润毛巾
B. 干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象
C. 水对宇航员的手和液桥板都是浸润的
D. “液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用
【答案】A
【解析】
【详解】A．水能浸润毛巾，在地球上将湿毛巾能“拧干”是因为重力的作用，故A错误，符合题意；
B．水是可以浸润毛巾的，毛巾中有很多的小缝隙，就相当于有很多的玻璃管，水会往毛巾缝隙扩散，干毛巾沾水变得完全浸湿是毛细现象，故B正确，不符合题意；
C．浸润指液体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象，此时对该固体而言，该液体叫做浸润液体。水对宇航员的手和液桥板都是浸润的，故C正确，不符合题意；
D．“液桥”实验装置脱手后两液桥板最终合在一起，这是水的表面张力在起作用，故D正确，不符合题意。
故选A。
7. 如图所示四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 甲图中微粒运动就是物质分子的无规则热运动，即布朗运动
B. 乙图中食盐晶体在熔化时要吸热，因此晶体在熔化过程中分子平均动能增加
C. 丙图中小草上的露珠看起来比较明亮是光在水中的全反射现象
D. 丁图中两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，它们的分子势能逐渐增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．甲图中的布朗运动是微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，A错误；
B．乙图中食盐晶体在熔化时要吸热，但熔化过程温度不变，因此晶体在熔化过程中分子平均动能不变，B错误；
C．丙图中小草上的露珠看起来比较明亮是光在水中的全反射现象，C正确；
D．丁图中两个分子的间距从极近逐渐增大到的过程中，分子力先表现为斥力，做正功，分子势能减小，分子力后表现为引力，做负功，分子势能增大，D错误。
故选C。
8. 如图所示，一定质量的理想气体从状态依次经过状态、、后再回到状态．其中和为等温过程，则在该循环过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 过程中，气体吸收热量
B 过程中，气体体积变化量与气体温度变化量成正比
C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数增加
D. 过程中，气体分子的平均动能不变
【答案】B
【解析】
【详解】A．过程中，气体温度保持不变，气体的内能不变，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体向外界放热，A错误；
B．由图可知，过程中，气体发生等压变化，则有
可知气体体积与热力学温度成正比，故气体体积变化量与气体温度变化量成正比，B正确；
C．过程中，气体温度保持不变，气体分子的平均动能不变，气体体积增大，单位体积内的分子数减少，可知单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，C错误；
D．过程中，由图像可知，气体的体积不变，压强减小，根据
可知气体的温度减小，故气体分子的平均动能减小，D错误。
故选B。
9. 如图甲所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入图乙所示的电压，副线圈接火灾报警系统（报警器未画出），电压表和电流表均为理想电表，为定值电阻，R为半导体热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。下列说法中正确的是（ ）
A. 图乙中电压的有效值为 B. 电压表的示数为
C. R处出现火警时电流表示数减小 D. R处出现火警时电阻消耗的电功率减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．设将此电流加在阻值为R的电阻上，电压的最大值为，电压的有效值为U
代入数据得图乙中电压有效值为，故A正确；
B．变压器原、副线圈中的电压与匝数成正比，所以变压器原、副线圈中的电压之比是5：1，所以电压表的示数为，B错误；
C．R处温度升高时，阻值减小，副线圈电流增大，而输出功率和输入功率相等，所以原线圈电流增大，即电流表示数增大，故C错误；
D．R处出现火警时通过的电流增大，所以电阻消耗的电功率增大，故D错误。
故选A。
10. 如图所示，光滑的金属圆形轨道、竖直放置，共同圆心为点，轨道半径分别为、，间接有阻值为的电阻。两轨道之间区域内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，水平且与圆心等高，竖直且延长线过圆心。一轻质金属杆电阻为，长为，一端套在轨道上，另一端连接质量为的带孔金属球（视为质点），并套在轨道上，均接触良好。让金属杆从处无初速释放，第一次即将离开磁场时，金属球的速度大小为。其余电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为，下列说法正确的是（ ）
A. 金属球向下运动过程中，点电势高于点电势
B. 金属杆第一次即将离开磁场时，电阻两端的电压为
C. 金属杆从滑动到的过程中，通过电阻的电荷量为
D. 金属杆从滑动到的过程中，电阻上产生的焦耳热为
【答案】C
【解析】
【详解】A．金属球向下运动过程中，金属杆在磁场中切割磁感线，根据右手定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，即流过的电流方向为到，故点电势低于点电势，A错误；
B．金属杆第一次即将离开磁场时，金属杆下端的速度为，金属杆上端的速度为
金属杆产生的电动势为
电阻两端的电压为
B错误；
C．金属杆从滑动到的过程中，回路中的平均电动势为
回路中的平均电流为
此过程通过电阻的电荷量为
联立可得
C正确；
D．金属杆从滑动到的过程中，根据能量守恒可知，回路中产生的总焦耳热为
电阻上产生的焦耳热为
D错误。
故选C。
二、多项选择题（共5小题，每题4分，共20分。每题有两个或两个以上的答案正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，选错或不答的不得分）
11. 如图所示，理想变压器原线圈连接的交变电压有效值保持不变，是完全相同的两个灯泡，电表均为理想电表，开始时开关S是断开的。当开关S闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 电压表的示数不变 B. 电流表的示数减小
C. 电流表的示数变大 D. 灯泡的亮度变亮
【答案】AC
【解析】
【详解】A．由题可知，原线圈电压不变，理想变压器的匝数比不变，则副线圈输出电压不变，电压表示数不变；A正确；
BC．不变，开关S闭合后，负载总电阻减小，副线圈电流增大，示数变大；理想变压器输入输出功率相等，即
可得，增大，示数变大；B错误C正确；
D．不变，增大，R两端电压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗；D错误。
故选AC。
12. 如图所示，某小型水电站发电机的输出功率，发电机的电压，经变压器升压后向远处输电，输电线总电阻，在用户端用降压变压器把电压降为。已知输电线上损失的功率，假设两个变压器均是理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 发电机输出的电流 B. 输电线上的电流
C. 降压变压器的匝数比 D. 用户得到的电流
【答案】BC
【解析】
【详解】A．发电机输出的电流为
A错误；
B．根据
可得输电线上的电流为
B正确；
C．升压变压器的输出电压为
降压变压器的输入电压为
降压变压器的匝数比为
C正确；
D．根据
可得用户得到的电流为
D错误。
故选BC。
13. 如图所示，图甲是一列简谐横波在时刻的波形图，点是此时处在平衡位置的一个质点。图乙是质点P的振动图像（ ）
A. 这列波沿x轴负方向传播
B 经过，质点将沿轴正方向移动到处
C. 这列波的波速为
D. 经过时间，质点通过的路程为
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由图乙可知质点在时刻向轴正方向振动，由图甲结合波形平移法可知这列波沿x轴正方向传播，A错误；
B．经过，质点只是在平衡位置上下振动，并不会沿轴正方向移动，B错误；
C．由甲图可知波长为，由图乙可知周期为，则这列波的波速为
C正确；
D．由于
可知经过时间，质点通过的路程为
D正确。
故选CD。
14. 如图所示，两端封闭的U形管中装有水银，分别封闭住A、B两部分气体，当它们温度相同且A、B端竖直向上放置，静止时左右液面高度差为h，以下说法中正确的是（ ）
A. 使A、B两部分气体降低相同的温度，则水银柱高度差h变大
B. 两部分气体升高到相同的温度后，两部分气体的压强差比升温前大
C. 当U形管由图示位置开始下落时，两侧水银柱高度差h变大
D. 若U形管加速下落过程中液柱稳定，则两部分气体的压强差为零
【答案】BCD
【解析】
【详解】AB．A管气压为，B管气压为
此时
升高或降低相同的温度，根据
知在体积不变时有
所以升高同样温度，初状态压强大的气体（B气体）压强增加量大，水银柱向左移动，所以h变大，两部分气体的压强差比升温前大；反之降低相同的温度，B气体压强减小量大，水银柱右移，高度差h变小，A错误，B正确；
C．当U形管由图示位置开始下落时，系统处于完全失重状态，高出h的水银柱不再对B产生压强，右边的气体会将水银柱向左压，所以h变大，C正确；
D．若U形管加速下落过程中液柱稳定时，通过对水银柱受力分析（加速度等于重力加速度g）可知A、B两部分气体压强相等，则两部分气体的压强差为零，D正确。
故选BCD。
15. 如图所示，某透明介质的横截面由四分之一圆和一直角构成，半径，P点在半径上且。一细束激光从P点垂直射入透明介质，激光射到圆弧上时恰好发生全反射。下面说法中正确的是（ ）
A. 该透明介质的临界角为
B. 透明介质对激光的折射率为
C. 激光束边界上会有一部分射出介质，另一部分反射回介质
D. 激光束经边反射后会垂直射向边
【答案】B
【解析】
【详解】AB．作出光路图如图所示
设激光发生全反射的临界角为C，根据几何关系有
解得
透明介质对激光的折射率为
A错误，B正确；
CD．根据几何关系可得激光在BD边上F点的入射角为
所以激光在F点将发生全反射，不会从BD边射出介质；由几何关系知激光经边反射后射向边时与AD不垂直，CD错误。
故选B。
三、实验题（本题共2小题，共13分）
16. 如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：
①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐连接起来；
②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积和由计算机显示的气体压强值；
③重复上述步骤②，多次测量并记录；
④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。
（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的_________和_________；
（2）实验过程中，下列说法正确的_________；
A．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分
C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值
（3）某同学测出了注射器内封闭气体的几组压强p和体积V的值后，以p为纵轴、为横轴，画出图像如图所示，则产生的可能原因是_________。
A．实验过程中有漏气现象
B．实验过程中气体温度降低
C．实验过程中气体温度升高
D．实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了
（4）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为、，且。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是_________
A．B．C．D．
【答案】 ①. 质量 ②. 温度 ③. B ④. CD##DC ⑤. AC##CA
【解析】
【详解】（1）[1][2]在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的质量和温度。
（2）[3]A．推拉活塞时动作过快，实验过程中会使气体的温度发生变化，故A错误；
B．推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以保证气体的温度不变，故B正确；
C．活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误。
故选B。
（3）[4]图像发生了弯曲，因图像向上弯曲，故可能是气体的温度升高了，或者质量变大了，故AB错误，CD正确。
故选CD。
（4）[5]AB．由于实验操作和数据处理均正确，同体积情况下，则温度高对应压强大，pV乘积较大的是T1对应的图线，故A正确，B错误；
CD．因为相同体积下，即相同分子数密度情况下，温度越高，气体压强越大，则斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。
故选AC。
17. 某同学利用如图甲所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）若想减小从目镜中观察到的条纹间距，该同学可______。（单选）
A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动
C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为L，测得第1条亮条纹中心到第n条亮条纹中心之间的距离为∆x，则单色光的波长的表达式λ=_______。
（3）在测量某单色光的波长时，所得图样如图乙所示，调节仪器使分划板的中心刻线对准一条亮条纹A的中心，测量头游标卡尺的示数如图丙所示，读数为_______mm。移动手轮使分划板中心刻线对准另一条亮条纹B的中心，测量头游标卡尺的示数为16.2mm。已知双缝挡板与光屏间距为0.4m，双缝相距0.2mm，则所测单色光的波长为_______nm。
【答案】 ①. B ②. ③. 11.4 ④. 600
【解析】
【详解】（1）[1]根据双缝干涉条纹间距公式可知：
A．将单缝向双缝靠近，条纹间距不变， 故A不符合题意；
B．将屏向靠近双缝的方向移动，即减小L，可减小条纹间距，故B符合题意；
C．将屏向远离双缝的方向移动，即增大L，可增大条纹间距，故C不符合题意；
D．使用间距更小的双缝，即增大d，可增大条纹间距，故D不符合题意。
故选B。
（2）[2]由题意可知相邻条纹间距为
根据双缝干涉条纹间距公式可知
联立以上两式解得
（3）[3]分划板在A位置时，测量头游标卡尺的读数为
[4]相邻条纹间距为
所测单色光的波长为
四、计算题（本题共3小题，共计37分。解答时应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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
18. “拔火罐”是一种中医的传统疗法，我校某实验小组为了探究“火罐”的“吸力”，设计了如图所示的实验。圆柱状汽缸（横截面积为S）被固定在铁架台上，轻质活塞通过细线与置于地面上的重物m相连，将一团燃烧的轻质酒精棉球从缸顶的开关K处扔到汽缸内，酒精棉球熄灭时密闭开关K，此时活塞下的细线刚好能拉起重物，而这时活塞距缸顶为L。汽缸导热性能良好，重物缓慢升高，最后稳定在距气缸顶部处。已知环境温度恒为，大气压强恒为，重力加速度为g，汽缸内的气体可视为理想气体，求：
（1）闭合开关后缸内气体的压强；
（2）酒精棉球熄灭时缸内气体的温度T与环境温度的比值；
（3）若从酒精棉球熄灭到最终稳定的过程中气体放出的热量为Q，求气体内能的变化。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）对活塞进行受力分析，活塞受内外气体压力和重力作用属于平衡状态，由题意及压强公式 可得，闭合开关后
（2）对气缸内的气体进行分析，初态时有
末状态时有
由题意可知， 从开始到稳定的过程是一个等压的过程，由状态方程可知
解得
（3）气缸内的气体被等压压缩，压强为
气缸内气体的体积变化量为
外界对气体所做的功为
由热力学第一定律可得
19. 如图所示，足够大平行板MN、PQ水平放置，MN板上方空间存在叠加的匀强磁场和匀强电场，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度大小为B，电场方向与水平成角斜向左上方（图中未画出），电场强度大小；两板间也存在方向垂直纸面向外的匀强磁场和竖直向上的匀强电场，磁感应强度大小和电场强度大小也为B和E。现有一质量为m、电量为q的带正电小球，在MN板上方电磁场中沿直线运动，并能通过MN板上的小孔进入两板间。
(1)求小球刚进入平行板时的速度v大小和方向；
(2)若小球进入两板间后，经过t时间撤去板间电场，小球恰好能做匀速直线运动且不与PQ板碰撞，求两板间距离d应满足的条件以及时间t。
【答案】(1)，方向与AB成角斜向下；(2)，
【解析】
【详解】(1)带正电的小球能在电磁场中沿直线运动，可知一定是匀速直线运动，受力平衡，因电场力
方向沿左上方与水平成角，重力mg竖直向下，可知电场力与重力夹角为，其合力大小为mg。如图所示
则满足
解得
方向与MN成角斜向下。
(2)依题知
故小球在两板间做匀速圆周运动。由牛顿第二定律
得
且
如图示位置撤去电场
由
可做匀速直线运动。由几何关系得
且
20. 如图所示，平行金属导轨MN、M′N′和平行金属导轨PQR、P′Q′R′固定在高度差为h（数值未知）的两水平台面上。导轨MN、M′N′左端接有电源，MN与M′N′的间距为L=0.10m，线框空间存在竖直向上的匀强磁场、磁感应强度B1=0.20T；平行导轨PQR与P′Q′R′的间距也为L=0.10m，其中PQ与P′Q′是圆心角为60°、半径为r=0.50m的圆弧形导轨，QR与Q′R′是水平长直导轨，QQ′右侧有方向竖直向上的匀强磁场，磁感应强度B2=0.40T。导体棒a质量m1=0.02kg，接在电路中的电阻R1=2.0Ω，放置在导轨MN、M′N′右侧N′N边缘处；导体棒b质量m2=0.04kg，接在电路中的电阻R2=4.0Ω，放置在水平导轨某处。闭合开关K后，导体棒a从NN′水平抛出，恰能无碰撞地从PP′处以速度v1=2m/s滑入平行导轨，且始终没有与棒b相碰。重力加速度g=10m/s2，不计一切摩擦及空气阻力。求：
（1）导体棒a刚滑到水平导轨上QQ′处的速度大小；
（2）导体棒b的最大加速度的大小；
（3）导体棒a在QQ′右侧磁场中产生的焦耳热；
（4）闭合开关K后，通过电源的电荷量q。
【答案】（1）3m/s；（2）0.02m/s2；（3）0.02J；（4）1C
【解析】
【详解】（1）设a棒滑到水平导轨上时的速度大小为，则从PP′到QQ′，由动能定理得
代入数据解得
（2）因为a棒刚进磁场时，a、b棒中的电流最大，b棒受力最大，加速度最大，所以可得
由牛顿第二定律有
求得导体棒b的最大加速度
（3）两个导体棒在运动过程中，动量守恒且能量守恒，当两棒的速度相等时回路中的电流为零，此后两棒做匀速运动，两棒不再产生焦耳热。所以由动量守恒定律有
设a棒在此过程中产生的焦耳热为Qa，b棒产生的焦耳热为Qb。由能量守恒定律有
由于a、b棒串联在一起，所以有
联立代入数据解得
（4）设闭合开关后，a棒以速度v0水平抛出，则有
对a棒冲出过程由动量定理得
即
代入数据解得
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