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20xx高三物理考點(diǎn)解析：固體、液體和氣體。

20xx高三物理考點(diǎn)解析：固體、液體和氣體

考點(diǎn)44固體、液體和氣體
考點(diǎn)名片
考點(diǎn)細(xì)研究：(1)固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體；(2)液體的表面張力現(xiàn)象；(3)氣體實(shí)驗(yàn)定律、理想氣體狀態(tài)方程等。其中考查到的如：20xx年全國(guó)卷第33題(2)、20xx年全國(guó)卷第33題(2)、20xx年全國(guó)卷第33題(2)、20xx年全國(guó)卷第33題(1)(2)、20xx年江蘇高考第12題A(1)(3)、20xx年福建高考29題(2)、20xx年山東高考37題(2)、20xx年全國(guó)卷第33題、20xx年江蘇高考第29題、20xx年浙江高考第13題、20xx年福建高考第29題、20xx年山東高考第37題、20xx年重慶高考第10題等。
備考正能量：本考點(diǎn)考查重點(diǎn)有氣體實(shí)驗(yàn)三定律、能量守恒定律的理解和計(jì)算以及對(duì)氣體三個(gè)狀態(tài)參量的認(rèn)識(shí)等。命題形式趨向于應(yīng)用型、綜合型和能力型，易與生產(chǎn)生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等緊密聯(lián)系。主要題型為選擇題、填空題。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1．(多選)以下說法中正確的是()
A．金剛石、食鹽都有確定的熔點(diǎn)
B．飽和汽的壓強(qiáng)與溫度無關(guān)
C．一些小昆蟲可以停在水面上是由于液體表面張力的作用
D．多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性
E．當(dāng)人們感覺空氣干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小
答案ACE
解析金剛石、食鹽都是晶體，有確定的熔點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；飽和汽的壓強(qiáng)與溫度有關(guān)，故B錯(cuò)誤；因?yàn)橐后w表面張力的存在，有些小昆蟲才能在水面上行走自如，故C正確；多晶體物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性，故D錯(cuò)誤；在一定溫度條件下，大氣中相對(duì)濕度越小，水蒸發(fā)越快，人就越感到干燥，故當(dāng)人們感到干燥時(shí)，空氣的相對(duì)濕度一定較小，但絕對(duì)濕度不一定小，E正確。
2.如圖所示，曲線M、N分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示溫度T。從圖中可以確定的是()
A．晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)T0
B．曲線M的bc段表示固液共存狀態(tài)
C．曲線M的ab段、曲線N的ef段均表示固態(tài)
D．曲線M的cd段、曲線N的fg段均表示液態(tài)
答案B
解析晶體與非晶體的最大區(qū)別就是晶體有固定的熔點(diǎn)。當(dāng)因溫度升高而熔化時(shí)，在熔化過程中晶體的溫度將保持不變，只有晶體全部熔化后其溫度才上升，而非晶體沒有這個(gè)特點(diǎn)。結(jié)合題目中的圖象特點(diǎn)可知B正確。
3.如圖，豎直放置的右管上端開口的U形玻璃管內(nèi)用水銀封閉了一段氣體，右管內(nèi)水銀面高于左管內(nèi)水銀面，若U形管勻減速下降，管內(nèi)氣體()
A．壓強(qiáng)增大，體積增大
B．壓強(qiáng)增大，體積減小
C．壓強(qiáng)減小，體積增大
D．壓強(qiáng)減小，體積減小
答案B
解析初始狀態(tài)px＝p0＋ph(p0為大氣壓)，若勻減速下降，加速度向上，超重，則右側(cè)水銀對(duì)氣體的壓力增大，h高水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)ph＝，所以壓強(qiáng)增大，由玻意耳定律知，pV＝C，故V減小，B項(xiàng)正確。
4．(多選)下列說法正確的是()
A．氣體的內(nèi)能是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能與分子間勢(shì)能之和
B．氣體的溫度變化時(shí)，氣體分子的平均動(dòng)能一定改變
C．晶體有固定的熔點(diǎn)且物理性質(zhì)各向異性
D．在完全失重的環(huán)境中，空中的水滴是個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的球體
E．金屬在各個(gè)方向具有相同的物理性質(zhì)，但它是晶體
答案BDE
解析由熱力學(xué)知識(shí)知：氣體的內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能之和，A錯(cuò)誤；氣體的溫度變化時(shí)，氣體分子的平均動(dòng)能變化，B正確；晶體分為單晶體和多晶體，單晶體具有各向異性，多晶體是各向同性的，C錯(cuò)誤；完全失重情況下，液體各方向的力都一樣，所以會(huì)成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的球形，D正確；通常金屬在各個(gè)方向具有相同的物理性質(zhì)，它為多晶體，E正確。
5．(多選)關(guān)于液體表面現(xiàn)象的說法中錯(cuò)誤的是()
A．把縫衣針小心地放在水面上，縫衣針可以把水面壓彎而不沉沒，這是因?yàn)榭p衣針受到的重力太小，又受到水的浮力的作用
B．在處于失重狀態(tài)的宇宙飛船中，一大滴水銀會(huì)呈球狀，這是因?yàn)橐后w表面分子間有相互吸引力
C．玻璃管的裂口放在火上燒熔，它的尖端就變圓，這是因?yàn)槿刍牟Ａг诒砻鎻埩Φ淖饔孟拢砻嬉湛s到最小
D．漂浮在熱菜湯表面上的油滴，從上面觀察呈圓形，這是因?yàn)橛偷问歉飨蛲缘?br> 答案AD
解析液體表面分子間距較大，表現(xiàn)為引力，分子引力使液體的體積有收縮到最小的趨勢(shì)，故B、C正確，A、D中的現(xiàn)象都是由于液體表面張力的作用，所以A、D錯(cuò)誤。
6．(多選)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體，下列論述中正確的是()
A．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)一定變大
B．若單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，壓強(qiáng)可能不變
C．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時(shí)，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加
D．若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時(shí)，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)可能不變
E．氣體的壓強(qiáng)由溫度和單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)共同決定
答案ACE
解析單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)不變，當(dāng)分子熱運(yùn)動(dòng)加劇時(shí)，單位面積上的碰撞次數(shù)和碰撞的平均力都增大，因此這時(shí)氣體壓強(qiáng)一定增大，故A正確，B錯(cuò)誤；若氣體的壓強(qiáng)不變而溫度降低時(shí)，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小，則單位體積內(nèi)分子個(gè)數(shù)一定增加，故C正確，D錯(cuò)誤；氣體的壓強(qiáng)與氣體的溫度和單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)共同決定，E正確。
7.帶有活塞的氣缸內(nèi)封閉一定量的理想氣體，如圖所示，開始時(shí)氣體處于狀態(tài)a，然后經(jīng)過過程ab到達(dá)狀態(tài)b或經(jīng)過過程ac到達(dá)狀態(tài)c，b、c狀態(tài)溫度相同，a、c狀態(tài)體積相同。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的壓強(qiáng)分別為pb和pc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則()
A．pbpc，QabQacB．pbpc，QabQacD．pbVc，則pbQac，則C正確，D錯(cuò)誤。
8．(多選)關(guān)于人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)是從宏觀到微觀不斷深入的過程，以下說法正確的是()
A．液晶的分子勢(shì)能與體積有關(guān)
B．晶體的物理性質(zhì)都是各向異性的
C．物質(zhì)分子都在固定位置附近振動(dòng)
D．露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用
答案AD
解析液晶是化合物的一種存在形式，分子間存在引力作用，體積變化，分子間距變化，分子勢(shì)能變化，選項(xiàng)A正確；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，多晶體是各向同性的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氣體分子的運(yùn)動(dòng)范圍很大，液體分子的平衡位置可以移動(dòng)，固體分子在平衡位置附近振動(dòng)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；露珠呈球狀是由于液體表面張力的作用，選項(xiàng)D正確。
9．(多選)把極細(xì)的玻璃管分別插入水中和水銀中，如圖所示，正確表示毛細(xì)現(xiàn)象的是()

答案AC
解析水能浸潤(rùn)玻璃，而水銀不能浸潤(rùn)玻璃。因?yàn)樗芙?rùn)玻璃，所以A正確，B錯(cuò)誤。水銀不能浸潤(rùn)玻璃，C正確。D項(xiàng)中外面浸潤(rùn)，里面不浸潤(rùn)，所以是不可能的，故正確選項(xiàng)為A、C。
10.(多選)一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷如圖所示的一系列過程，ab、bc、cd和da這四個(gè)過程在pT圖上都是直線段，其中ab的延長(zhǎng)線通過坐標(biāo)原點(diǎn)O，bc垂直于ab，而cd平行于ab，由圖可以判斷()
A．a(chǎn)b過程中氣體體積不斷減小
B．bc過程中氣體體積不斷減小
C．cd過程中氣體體積不斷增大
D．da過程中氣體體積不斷增大
答案BCD
解析分析圖象時(shí)要注意，在pT圖象中，若圖線為過原點(diǎn)的直線，則該過程是等容變化，并且圖線斜率越大，氣體體積越小。四條直線段只有ab段是等容過程，即ab過程中氣體體積不變，選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的，其他三個(gè)過程并不是等容變化過程。Ob、Oc、Od都是一定質(zhì)量理想氣體的等容線，依據(jù)pT圖中等容線的特點(diǎn)，比較這幾條圖線的斜率即可得出Va＝VbVdVc，故選項(xiàng)B、C、D正確。
二、真題與模擬
11．20xx·全國(guó)卷](多選)下列說法正確的是()
A．將一塊晶體敲碎后，得到的小顆粒是非晶體
B．固體可以分為晶體和非晶體兩類，有些晶體在不同方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)
C．由同種元素構(gòu)成的固體，可能會(huì)由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體
D．在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w
E．在熔化過程中，晶體要吸收熱量，但溫度保持不變，內(nèi)能也保持不變
答案BCD
解析晶體，無論體積大小，都是晶體。將一塊晶體敲碎后，得到的顆粒仍然是晶體，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；晶體由于空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的不同，在不同的方向上有不同的光學(xué)性質(zhì)，選項(xiàng)B正確；由同種元素構(gòu)成的固體，例如碳元素，由于原子排列方式不同，可能構(gòu)成石墨，也可能構(gòu)成金剛石，選項(xiàng)C正確；在合適的條件下，某些晶體可以轉(zhuǎn)變成非晶體，某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w。例如天然水晶是晶體，熔化后再凝固成石英玻璃就是非晶體，選項(xiàng)D正確；在熔化過程中，晶體吸收熱量，但是溫度保持不變，只是分子平均動(dòng)能保持不變，而分子勢(shì)能要增加，內(nèi)能要增加，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。
12．20xx·江蘇高考](多選)對(duì)下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，正確的有()
A．食鹽熔化過程中，溫度保持不變，說明食鹽是晶體
B．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體
C．天然石英表現(xiàn)為各向異性，是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則
D．石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同，是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同
答案AD
解析晶體都具有固定的熔點(diǎn)，選項(xiàng)A正確；蜂蠟是非晶體，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；晶體的微粒在空間的排列是規(guī)則的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；石墨和金剛石的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同，導(dǎo)致了它們的物理性質(zhì)不同，選項(xiàng)D正確。
13．20xx·福建高考]如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)過ab過程到達(dá)狀態(tài)b或者經(jīng)過ac過程到達(dá)狀態(tài)c。設(shè)氣體在狀態(tài)b和狀態(tài)c的溫度分別為Tb和Tc，在過程ab和ac中吸收的熱量分別為Qab和Qac，則()
A．TbTc，QabQacB．TbTc，QabQacD．Tb＝Tc，QabQac，C正確。
14．20xx·廣東高考](多選)用密封性好、充滿氣體的塑料袋包裹易碎品，如圖所示，充氣袋四周被擠壓時(shí)，假設(shè)袋內(nèi)氣體與外界無熱交換，則袋內(nèi)氣體()

A．體積減小，內(nèi)能增大
B．體積減小，壓強(qiáng)減小
C．對(duì)外界做負(fù)功，內(nèi)能增大
D．對(duì)外界做正功，壓強(qiáng)減小
答案AC
解析袋內(nèi)氣體與外界無熱交換即Q＝0，袋四周被擠壓時(shí)，體積V減小，外界對(duì)氣體做正功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，氣體內(nèi)能增大，則溫度升高，由＝常數(shù)知壓強(qiáng)增大，選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。
15．20xx·重慶高考]某駕駛員發(fā)現(xiàn)中午時(shí)車胎內(nèi)的氣壓高于清晨時(shí)的，且車胎體積增大。若這段時(shí)間胎內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，那么()
A．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能減小
B．外界對(duì)胎內(nèi)氣體做功，氣體內(nèi)能增大
C．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能減小
D．胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，內(nèi)能增大
答案D
解析中午比清晨時(shí)溫度高，所以中午胎內(nèi)氣體分子平均動(dòng)能增大，理想氣體的內(nèi)能由分子動(dòng)能決定，因此內(nèi)能增大；車胎體積增大，則胎內(nèi)氣體對(duì)外界做功，所以只有D項(xiàng)正確。
16．20xx·廣東高考](多選)如圖為某實(shí)驗(yàn)器材的結(jié)構(gòu)示意圖，金屬內(nèi)筒和隔熱外筒間封閉了一定體積的空氣，內(nèi)筒中有水。在水加熱升溫的過程中，被封閉的空氣()
A．內(nèi)能增大
B．壓強(qiáng)增大
C．分子間引力和斥力都減小
D．所有分子運(yùn)動(dòng)速率都增大
答案AB
解析由于金屬內(nèi)筒導(dǎo)熱而隔熱外筒絕熱，故水升溫過程中封閉空氣不停地從內(nèi)筒吸收熱量而不向外放熱，且封閉空氣的體積不能改變即不做功，故由熱力學(xué)第一定律可知其內(nèi)能一定增大，A正確；由＝C知溫度升高且體積不變時(shí)封閉空氣的壓強(qiáng)一定增大，B正確；氣體分子間作用力微弱，即使考慮分子間作用力，也因氣體體積不變，分子間平均距離不變，分子間引力和斥力都不變，C錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)，分子平均動(dòng)能增大，但這并不意味著每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)速率都增大，D錯(cuò)誤。
17．20xx·北京海淀區(qū)月考]某自行車輪胎的容積為V，里面已有壓強(qiáng)為p0的空氣，現(xiàn)在要使輪胎內(nèi)的氣壓增大到p，設(shè)充氣過程為等溫過程，空氣可看做理想氣體，輪胎容積保持不變，則還要向輪胎充入溫度相同，壓強(qiáng)也是p0，體積為________的空氣。()
A.VB.V
C.VD.V
答案C
解析設(shè)需充入體積為V′的空氣，以V、V′體積的空氣整體為研究對(duì)象，由理想氣體狀態(tài)方程有＝，得V′＝V，故C項(xiàng)正確。
18．20xx·東北三省聯(lián)考](多選)下列說法正確的是()
A．氣體的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)總是沿著分子熱運(yùn)動(dòng)的無序性增大的方向進(jìn)行
B．大顆粒的鹽磨成了細(xì)鹽，就變成了非晶體
C．自行車打氣越打越困難主要是因?yàn)樘?nèi)氣體壓強(qiáng)增大而非分子間相互排斥的原因
D．氣體分子單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁發(fā)生碰撞的次數(shù)，與單位體積內(nèi)氣體的分子數(shù)和氣體溫度都有關(guān)
答案ACD
解析由擴(kuò)散定義可知，A正確；由晶體定義可知細(xì)鹽還是晶體，B錯(cuò)誤；氣體分子之間間距很大，幾乎無分子力作用，胎內(nèi)氣體壓強(qiáng)增大造成自行車打氣越打越困難，C正確；封閉氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)由分子密集程度和溫度決定，密集程度越大，溫度越高，壓強(qiáng)越大，且壓強(qiáng)是大量分子對(duì)器壁的碰撞產(chǎn)生的，所以D正確。
19．20xx·景德鎮(zhèn)檢測(cè)](多選)夏天，自行車內(nèi)胎充氣過足，放在陽光下受到暴曬，車胎極易爆裂。關(guān)于這一現(xiàn)象對(duì)車胎內(nèi)氣體描述正確的有(暴曬過程中內(nèi)胎容積幾乎不變)()
A．車胎爆裂，是車胎內(nèi)氣體溫度升高，分子間斥力急劇增大的結(jié)果
B．在爆裂前的過程中，車胎內(nèi)氣體溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，氣體壓強(qiáng)增大
C．在爆裂前的過程中，車胎內(nèi)氣體吸熱，內(nèi)能增加
D．在車胎突然爆裂的瞬間，車胎內(nèi)氣體內(nèi)能減少
答案BCD
解析由于氣體分子間的距離始終大于分子間的平均距離r0，所以氣體分子間的作用力總是表現(xiàn)為引力，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于陽光的暴曬，胎內(nèi)氣體在體積不變的情況下，吸收熱量，溫度升高，分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)加劇，壓強(qiáng)增大，選項(xiàng)B、C正確。在車胎突然爆裂的瞬間，氣體做絕熱膨脹，對(duì)外界做功，溫度降低，車胎內(nèi)氣體內(nèi)能減少，D項(xiàng)正確。
20．20xx·云南師大附中模擬](多選)下列說法正確的是()
A．布朗運(yùn)動(dòng)是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
B．氣體的溫度升高，每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都增加
C．液晶顯示器利用了液晶對(duì)光具有各向異性的特點(diǎn)
D．對(duì)某物體做功，必定會(huì)使該物體的內(nèi)能增加
E．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆過程
答案ACE
解析布朗運(yùn)動(dòng)是指液體或氣體中懸浮微粒的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，A正確。氣體的溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，但不是每個(gè)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率都增加，B錯(cuò)誤。液晶具有與晶體相似的性質(zhì)，如具有光學(xué)各向異性，C正確。做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式，由于沒有考慮熱傳遞，所以D錯(cuò)誤。由熱力學(xué)第二定律可知，功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆過程，E正確。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
21．(1)關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是________。
A．所有晶體沿各個(gè)方向的光學(xué)性質(zhì)都相同
B．非晶體沿各個(gè)方向的物理性質(zhì)都相同
C．在各種晶體中，原子(或分子、離子)都是按照一定的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性
D．物質(zhì)是晶體還是非晶體，是絕對(duì)的，不可能相互轉(zhuǎn)化
E．有些非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體【wWW.yJs21.CoM 幼兒教師教育網(wǎng)】

(2)如圖所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱性能良好、裝有適量水銀的U形管豎直放置，左端封閉一定質(zhì)量的理想氣體，氣柱長(zhǎng)l＝32cm，兩管中水銀面等高?，F(xiàn)向右管中加入長(zhǎng)Δl＝9cm的水銀柱(與右管內(nèi)原有水銀無空隙接觸)。環(huán)境溫度不變，大氣壓強(qiáng)p0＝75cmHg。求穩(wěn)定后左管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)。
答案(1)BCE(2)80cmHg
解析(1)晶體分為單晶體和多晶體，其中單晶體具有各向異性，多晶體是由許多雜亂無章排列著的小晶體組成的，多晶體和非晶體一樣具有各向同性，故A錯(cuò)誤；非晶體具有各向同性，故B正確；無論是單晶體還是多晶體，晶體內(nèi)部的分子都是按一定的規(guī)律排列的，具有空間上的周期性，故C正確；物質(zhì)是晶體還是非晶體，不是絕對(duì)的，在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，故D錯(cuò)誤，E正確。
(2)初態(tài)兩管水銀面等高，封閉氣體的壓強(qiáng)p1＝p0，加入水銀后，假設(shè)左側(cè)水銀面上升xcm，則右側(cè)水銀面上升(Δl－x)cm，
此時(shí)左側(cè)封閉氣體壓強(qiáng)為p2＝p0＋(Δl－2x)，
由玻意耳定律：p0l＝(p0＋Δl－2x)(l－x)，
解得x＝2cm或x＝72cm(舍去)，
穩(wěn)定后壓強(qiáng)p2＝p0＋(Δl－2x)＝80cmHg。
22.如圖所示，鋼筒質(zhì)量為40kg，活塞質(zhì)量為20kg，橫截面積為100cm2，鋼筒放在水平地面上時(shí)，氣柱長(zhǎng)度為10cm，大氣壓強(qiáng)為1×105Pa，溫度為7℃，求：當(dāng)豎直向上提活塞桿，將鋼筒緩慢地提起來時(shí)，氣柱多長(zhǎng)？
答案20cm
解析設(shè)剛提起鋼筒時(shí)氣柱長(zhǎng)為l1，壓強(qiáng)為p1，鋼筒放在地面上時(shí)氣體壓強(qiáng)為p，長(zhǎng)度為l。
選活塞為研究對(duì)象，鋼筒放在地面上尚未上提活塞時(shí)，根據(jù)平衡條件有pS＝p0S＋mg，p＝p0＋＝1.2×105Pa。
提起后以鋼筒為研究對(duì)象，根據(jù)平衡條件有：
p0S＝p1S＋Mg，p1＝p0－＝6×104Pa。
選鋼筒內(nèi)封閉氣體為研究對(duì)象，根據(jù)玻意耳定律有：
plS＝p1l1S，
解得：l1＝＝cm＝20cm。
二、真題與模擬
23．20xx·全國(guó)卷]一U形玻璃管豎直放置，左端開口，右端封閉，左端上部有一光滑的輕活塞。初始時(shí)，管內(nèi)汞柱及空氣柱長(zhǎng)度如圖所示。用力向下緩慢推活塞，直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時(shí)為止。求此時(shí)右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和活塞向下移動(dòng)的距離。已知玻璃管的橫截面積處處相同；在活塞向下移動(dòng)的過程中，沒有發(fā)生氣體泄漏；大氣壓強(qiáng)p0＝75.0cmHg。環(huán)境溫度不變。

答案144cmHg9.42cm
解析設(shè)初始時(shí)，右管中空氣柱的壓強(qiáng)為p1，長(zhǎng)度為l1；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2＝p0，長(zhǎng)度為l2?；钊幌峦苃后，右管中空氣柱的壓強(qiáng)p1′，長(zhǎng)度為l1′；左管中空氣柱的壓強(qiáng)為p2′，長(zhǎng)度為l2′。以cmHg為壓強(qiáng)單位。由題給條件得：
p1＝p0＋(20.0－5.00)cmHg
l1′＝cm＝12.5cm
對(duì)右管中空氣柱由玻意耳定律得：p1l1＝p1′l1′
聯(lián)立式和題給條件得：p1′＝144cmHg
依題意p2′＝p1′
l2′＝4.00cm＋cm－h(huán)＝(11.5－h(huán))cm
對(duì)左管中空氣柱由玻意耳定律得：p2l2＝p2′l2′
聯(lián)立式和題給條件得：h＝9.42cm。
24．20xx·全國(guó)卷]一氧氣瓶的容積為0.08m3，開始時(shí)瓶中氧氣的壓強(qiáng)為20個(gè)大氣壓。某實(shí)驗(yàn)室每天消耗1個(gè)大氣壓的氧氣0.36m3。當(dāng)氧氣瓶中的壓強(qiáng)降低到2個(gè)大氣壓時(shí)，需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變，求這瓶氧氣重新充氣前可供該實(shí)驗(yàn)室使用多少天。
答案4天
解析設(shè)氧氣開始時(shí)的壓強(qiáng)為p1，體積為V1，壓強(qiáng)變?yōu)閜2(2個(gè)大氣壓)時(shí)，體積為V2，根據(jù)玻意耳定律得：
p1V1＝p2V2
重新充氣前，用去的氧氣在p2壓強(qiáng)下的體積為：
V3＝V2－V1
設(shè)用去的氧氣在p0(1個(gè)大氣壓)壓強(qiáng)下的體積為V0，則有：p2V3＝p0V0
設(shè)實(shí)驗(yàn)室每天用去的氧氣在p0下的體積為ΔV，則氧氣可用的天數(shù)為：N＝
聯(lián)立式，并代入數(shù)據(jù)得：N＝4(天)。
25．20xx·全國(guó)卷]在水下氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)大于氣泡表面外側(cè)水的壓強(qiáng)，兩壓強(qiáng)差Δp與氣泡半徑r之間的關(guān)系為Δp＝，其中σ＝0.070N/m?，F(xiàn)讓水下10m處一半徑為0.50cm的氣泡緩慢上升。已知大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，水的密度ρ＝1.0×103kg/m3，重力加速度大小g＝10m/s2。
(1)求在水下10m處氣泡內(nèi)外的壓強(qiáng)差；
(2)忽略水溫隨水深的變化，在氣泡上升到十分接近水面時(shí)，求氣泡的半徑與其原來半徑之比的近似值。
答案(1)28Pa(2)1.3
解析(1)當(dāng)氣泡在水下h＝10m處時(shí)，設(shè)其半徑為r1，氣泡內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp1，則：
Δp1＝
代入題給數(shù)據(jù)得：
Δp1＝28Pa
(2)設(shè)氣泡在水下10m處時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p1，氣泡體積為V1；氣泡到達(dá)水面附近時(shí)，氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)為p2，內(nèi)外壓強(qiáng)差為Δp2，其體積為V2，半徑為r2。
氣泡上升過程中溫度不變，根據(jù)玻意耳定律有：
p1V1＝p2V2
由力學(xué)平衡條件有：p1＝p0＋ρgh＋Δp1
p2＝p0＋Δp2
氣泡體積V1和V2分別為：
V1＝πr
V2＝πr
聯(lián)立式得：
3＝
由式知，Δpip0，i＝1,2，故可略去式中的Δpi項(xiàng)。代入題給數(shù)據(jù)得：＝≈1.3。
26．20xx·山東高考]一種水下重物打撈方法的工作原理如圖所示。將一質(zhì)量M＝3×103kg、體積V0＝0.5m3的重物捆綁在開口朝下的浮筒上。向浮筒內(nèi)充入一定量的氣體，開始時(shí)筒內(nèi)液面到水面的距離h1＝40m，筒內(nèi)氣體體積V1＝1m3。在拉力作用下浮筒緩慢上升，當(dāng)筒內(nèi)液面到水面的距離為h2時(shí)，拉力減為零，此時(shí)氣體體積為V2，隨后浮筒和重物自動(dòng)上浮。求V2和h2。
已知大氣壓強(qiáng)p0＝1×105Pa，水的密度ρ＝1×103kg/m3，重力加速度的大小g＝10m/s2。不計(jì)水溫變化，筒內(nèi)氣體質(zhì)量不變且可視為理想氣體，浮筒質(zhì)量和筒壁厚度可忽略。
答案2.5m310m
解析當(dāng)F＝0時(shí)，由平衡條件得：
Mg＝ρg(V0＋V2)
代入數(shù)據(jù)得：V2＝2.5m3
設(shè)筒內(nèi)氣體初態(tài)、末態(tài)的壓強(qiáng)分別為p1、p2，由題意得：
p1＝p0＋ρgh1
p2＝p0＋ρgh2
在此過程中筒內(nèi)氣體溫度和質(zhì)量不變，由玻意耳定律得：
p1V1＝p2V2
聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得：h2＝10m。
27．20xx·河北衡水中學(xué)三模]質(zhì)量M＝10kg的缸體與質(zhì)量m＝4kg的活塞，封閉一定質(zhì)量的理想氣體(氣體的重力可以忽略)，不漏氣的活塞被一勁度系數(shù)k＝20N/cm的輕彈簧豎直向上舉起立于空中，如圖所示。環(huán)境溫度為T1＝1500K時(shí)被封氣柱長(zhǎng)度L1＝30cm，缸口離地的高度為h＝5cm，若環(huán)境溫度變化時(shí)，缸體有良好的導(dǎo)熱性能。已知活塞與缸壁間無摩擦，彈簧原長(zhǎng)L0＝27cm，活塞橫截面積S＝2×10－3m2，大氣壓強(qiáng)p0＝1.0×105Pa，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝10m/s2，求環(huán)境溫度降到多少時(shí)汽缸著地，溫度降到多少時(shí)能使彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)。
答案1250K480K
解析因汽缸懸空，汽缸內(nèi)氣體先降溫時(shí)氣體等壓變化，壓強(qiáng)恒為：p1＝p0＋＝1.5p0。汽缸下降h時(shí)著地，
由蓋—呂薩克定律知：＝，
代入數(shù)據(jù)得：T2＝1250K。
待缸口著地后，再降溫時(shí)活塞上移，彈簧逐漸恢復(fù)原長(zhǎng)，由kx＝(M＋m)g知彈簧的形變量為x＝7cm。
設(shè)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)的環(huán)境溫度為T3，氣體壓強(qiáng)為p3，氣柱長(zhǎng)度為L(zhǎng)3，由活塞的平衡知：p3＝p0－＝0.8p0，由幾何關(guān)系知：L3＝L1－x－h(huán)＝18cm。
由＝知＝，
整理可得：T3＝480K。

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20xx高三物理考點(diǎn)解析：光的折射、全反射

做好教案課件是老師上好課的前提，大家應(yīng)該在準(zhǔn)備教案課件了。教案課件工作計(jì)劃寫好了之后，才能更好的在接下來的工作輕裝上陣！哪些范文是適合教案課件？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《20xx高三物理考點(diǎn)解析：光的折射、全反射》，歡迎您閱讀和收藏，并分享給身邊的朋友！

20xx高三物理考點(diǎn)解析：光的折射、全反射

考點(diǎn)48光的折射、全反射

考點(diǎn)名片

考點(diǎn)細(xì)研究：(1)光的折射定律；(2)折射率；(3)全反射、光導(dǎo)纖維等。其中考查到的如：20xx年四川高考第5題、20xx年全國(guó)卷第34題(2)、20xx年全國(guó)卷第34題(2)、20xx年四川高考第3題、20xx年重慶高考第11題(1)、20xx年安徽高考第18題、20xx年天津高考第2題、20xx年江蘇高考第12題B(3)、20xx年山東高考第38題(2)、20xx年北京高考第20題、20xx年四川高考第3題、20xx年重慶高考第11題(1)、20xx年福建高考第13題、20xx年全國(guó)卷第34題(2)、20xx年山東高考第38題(2)、20xx年江蘇高考第12題B(3)等。本知識(shí)點(diǎn)為高考的重點(diǎn)內(nèi)容。

備考正能量：光的折射定律的分析和計(jì)算、折射率，全反射及臨界角的計(jì)算是高考命題的熱點(diǎn)，試題一般為選擇題、計(jì)算題，難度中等。預(yù)計(jì)今后高考對(duì)此考點(diǎn)的考查不會(huì)有太大變化。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

1．人站在岸邊看到水中的青蛙，下列說法正確的是()

A．人看到青蛙的位置和青蛙看到人頭部的位置都比實(shí)際位置高

B．人看到青蛙的位置和青蛙看到人頭部的位置都比實(shí)際位置低

C．人看到青蛙的位置比實(shí)際位置高，青蛙看到人的頭部位置比實(shí)際位置低

D．人看到青蛙的位置比實(shí)際位置低，青蛙看到人的頭部位置比實(shí)際位置高

答案A

解析人看到青蛙，是青蛙反射的光線在水面經(jīng)折射后進(jìn)入人眼，由于折射角大于入射角，且人看到青蛙的位置在折射光線的反向延長(zhǎng)線上，故人看到青蛙的位置偏高；同理可分析，青蛙看到人頭部的位置比實(shí)際位置也偏高。

2．如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()

答案A

解析光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)且入射角大于全反射臨界角時(shí)才會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，而玻璃相對(duì)于空氣是光密介質(zhì)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；由折射定律可知，光由空氣射入玻璃，入射角大于折射角，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空氣，入射角小于折射角，C項(xiàng)錯(cuò)誤，只有A項(xiàng)正確。

3.如圖所示，在空氣中有一直角棱鏡ABC，A＝30°，一束單色光從AB邊射入棱鏡，入射角為45°，最后垂直于BC邊射出棱鏡，則該棱鏡的折射率為()

A.B.

C．1.5D.

答案B

解析由幾何關(guān)系可知，光線射入棱鏡時(shí)的折射角為30°，由光的折射定律可知：n＝＝，選項(xiàng)B正確。

4．以往，已知材料的折射率都為正值(n0)?，F(xiàn)已有針對(duì)某些電磁波設(shè)計(jì)制作的人工材料，其折射率可以為負(fù)值(n0)，稱為負(fù)折射率材料。位于空氣中的這類材料，入射角i與折射角r依然滿足＝n，但是折射線與入射線位于法線的同一側(cè)(此時(shí)折射角取負(fù)值)。現(xiàn)空氣中有一上下表面平行的負(fù)折射率材料，一束電磁波從其上表面射入，下表面射出。若該材料對(duì)此電磁波的折射率n＝－1，正確反映電磁波穿過該材料的傳播路徑的示意圖是()

答案B

解析折射線與入射線應(yīng)位于法線的同一側(cè)，故選項(xiàng)A、D錯(cuò)誤。因?yàn)椴牧险凵渎蕁＝－1，在電磁波由空氣進(jìn)入介質(zhì)時(shí)，sinα＝－sin(－β)，得α＝β，則C項(xiàng)錯(cuò)誤。故正確選項(xiàng)為B。

5.如圖所示，一條圓柱形的光導(dǎo)纖維，長(zhǎng)為L(zhǎng)，它的內(nèi)芯的折射率為n1，內(nèi)部敷層的折射率為n2，光在空氣中的傳播速度為c，若光從它的一端射入經(jīng)全反射后從另一端射出所需的最長(zhǎng)時(shí)間為t，這時(shí)全反射的臨界角C，滿足sinC＝，則下列說法中正確的是()

A．n1n2，t＝B．n1n2，t＝D．n1n2。光在內(nèi)芯中傳播的最長(zhǎng)路程為s＝，傳播速度為v＝，故最長(zhǎng)時(shí)間t＝＝＝。

6．如圖，一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入半圓形玻璃磚，在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b為折射光的上下邊界，c為反射光。若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)，并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn)，可以觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失，在光帶未完全消失之前，下列說法正確的是()

A．c光逐漸變暗

B．a(chǎn)b光帶逐漸變亮

C．a(chǎn)光與b光相比，a光先消失

D．單色光a通過玻璃磚所需的時(shí)間小于單色光b通過玻璃磚所需的時(shí)間

答案D

解析在光帶未完全消失之前，折射光線強(qiáng)度減弱，反射光線的強(qiáng)度加強(qiáng)，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤。a光與b光相比，b光偏折的程度大，其折射率大，臨界角小，故b光先消失，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。b光折射率大，由n＝c/v，知單色光b在玻璃磚中的速度小，通過玻璃磚所需的時(shí)間長(zhǎng)，選項(xiàng)D正確。

7.(多選)如圖所示，a、b為兩束不同頻率的單色光，以45°的入射角射到玻璃磚的上表面，直線OO′與玻璃磚垂直且與其上表面交于N點(diǎn)，入射點(diǎn)A、B到N點(diǎn)的距離相等，經(jīng)玻璃磚上表面折射后兩束光相交于圖中的P點(diǎn)，下列說法正確的是()

A．在真空中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度

B．在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度

C．玻璃對(duì)a光的折射率小于玻璃對(duì)b光的折射率

D．同時(shí)增大入射角，則b光在下表面先發(fā)生全反射

E．對(duì)同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距比b光的相鄰亮條紋間距寬

答案BCE

解析在真空中，a光的傳播速度等于b光的傳播速度，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由圖可知，玻璃對(duì)a光的折射率小于玻璃對(duì)b光的折射率，選項(xiàng)C正確。由n＝c/v可知在玻璃中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度，選項(xiàng)B正確。增大入射角，a、b光都不會(huì)在下表面發(fā)生全反射，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。由折射率與波長(zhǎng)關(guān)系，a光的折射率小，說明a光的波長(zhǎng)大。對(duì)同一雙縫干涉裝置，由Δx＝λ可得a光的相鄰亮條紋間距比b光的相鄰亮條紋間距寬，選項(xiàng)E正確。

8.(多選)如圖所示，上、下表面平行的玻璃磚的厚度為L(zhǎng)，玻璃磚的折射率n＝，若光從上表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速為c，則()

A．折射角r＝30°

B．光在玻璃中傳播的時(shí)間為L(zhǎng)

C．光在玻璃中傳播的時(shí)間為

D．改變?nèi)肷浣莍，光在下表面CD可能發(fā)生全反射

答案AC

解析由n＝，sinr＝＝＝0.5，得r＝30°，故A正確；光在玻璃中傳播的速度為v＝，由幾何知識(shí)可知光在玻璃中傳播的路程為s＝，則光在玻璃中傳播的時(shí)間為t＝＝＝＝，故B錯(cuò)誤，C正確；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，根據(jù)光路可逆原理知光一定能從CD面射出，故D錯(cuò)誤。

9.如圖所示，AOB為透明扇形玻璃磚，圓心角AOB＝60°，OM為AOB的角平分線，一束平行于OM的單色光在空氣中由OA邊射入玻璃磚，經(jīng)OA面折射后的光線恰好平行于OB。則下列說法中正確的是()

A．該玻璃的折射率為2

B．經(jīng)OA面折射后的光線在AMB面都將發(fā)生全反射

C．該入射光在空氣中的波長(zhǎng)與在玻璃磚中的波長(zhǎng)相等

D．該入射光在空氣中的頻率與在玻璃磚中的頻率相等

答案D

解析畫出光路圖，并根據(jù)幾何關(guān)系標(biāo)出角度，如圖所示，則該玻璃的折射率n＝＝，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫出經(jīng)過OA面折射后恰好射到M點(diǎn)的折射光線，根據(jù)幾何關(guān)系可知，該折射光線在AMB面的入射角為30°，因?yàn)閟in30°＝＝＝sinC，所以該折射光線在AMB面不能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；入射光在空氣中的波速與在玻璃磚中的波速不同，但頻率相等，所以波長(zhǎng)不相等，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。

10．(多選)國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的梅溪湖激光音樂噴泉采用了世界一流的噴泉、燈光和音響設(shè)備。假設(shè)噴泉的水池中某一彩燈發(fā)出的一條光線在水面的入射角為30°，從水面上射出時(shí)的折射角是45°。則下列說法正確的是()

A．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為45°

B．光在水面發(fā)生全反射的臨界角為60°

C．被水池中m深處的一彩燈(視為點(diǎn)光源)照亮的水面面積約為25m2

D．被水池中m深處的一彩燈(視為點(diǎn)光源)照亮的水面面積約為22m2

答案AD

解析由折射定律有n＝＝，又n＝＝，得全反射臨界角C＝45°，故A正確，B錯(cuò)誤；作出光路圖(圖略)，由幾何關(guān)系有R＝htanC，又S＝πR2，解得S≈22m2，故C錯(cuò)誤，D正確。

二、真題與模擬

11．20xx·四川高考]某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定半圓形玻璃磚的折射率n。如圖甲所示，O是圓心，MN是法線，AO、BO分別表示某次測(cè)量時(shí)光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學(xué)測(cè)得多組入射角i和折射角r，作出sinisinr圖象如圖乙所示，則()

A．光由A經(jīng)O到B，n＝1.5

B．光由B經(jīng)O到A，n＝1.5

C．光由A經(jīng)O到B，n＝0.67

D．光由B經(jīng)O到A，n＝0.67

答案B

解析由sinisinr圖象可知，同一光線sinrsini，即ri，故r為光線在空氣中傳播時(shí)光線與法線的夾角，則BO為入射光線，OA為折射光線，即光線由B經(jīng)O到A，折射率n＝＝＝1.5，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤。

12．20xx·全國(guó)卷](多選)如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為θ，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線。則()

A．在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度

B．在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)

C．玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率

D．若改變光束的入射方向使θ角逐漸變大，則折射光線a首先消失

E．分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距

答案ABD

解析由題圖知，從玻璃磚射出時(shí)，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率，a光在玻璃中的傳播速度比b光的小，a光的頻率比b光的大，在真空中，a光的波長(zhǎng)較短，a光形成的干涉條紋間距較小，選項(xiàng)A、B正確，C、E錯(cuò)誤；a光的全反射臨界角較小，當(dāng)入射角θ增大時(shí)，a光先發(fā)生全反射，折射光線先消失，選項(xiàng)D正確。

13．20xx·四川高考]直線P1P2過均勻玻璃球球心O，細(xì)光束a、b平行且關(guān)于P1P2對(duì)稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖。a、b光相比()

A．玻璃對(duì)a光的折射率較大

B．玻璃對(duì)a光的臨界角較小

C．b光在玻璃中的傳播速度較小

D．b光在玻璃中的傳播時(shí)間較短

答案C

解析由題圖可知na＜nb，故A錯(cuò)誤；由sinC＝知Ca＞Cb，故B錯(cuò)誤；由n＝知va＞vb，故C正確；a光在玻璃中的傳播距離比b光小，由t＝知ta＜tb，D錯(cuò)誤。

14.20xx·安徽高考]如圖所示，一束單色光從空氣入射到棱鏡的AB面上，經(jīng)AB和AC兩個(gè)面折射后從AC面進(jìn)入空氣。當(dāng)出射角i′和入射角i相等時(shí)，出射光線相對(duì)于入射光線偏轉(zhuǎn)的角度為θ。已知棱鏡頂角為α，則計(jì)算棱鏡對(duì)該色光的折射率表達(dá)式為()

A.B.

C.D.

答案A

解析設(shè)光線在AB面上的折射角為r，由幾何關(guān)系有θ＝2(i－r)，α＝2r，從而求出i＝，r＝，由折射定律n＝＝。只有選項(xiàng)A正確。

15．20xx·重慶高考]虹和霓是太陽光在水球內(nèi)分別經(jīng)過一次和兩次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球來說明。兩束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上會(huì)形成MN和PQ兩條彩色光帶，光路如圖所示，M、N、P、Q點(diǎn)的顏色分別為()

A．紫、紅、紅、紫B．紅、紫、紅、紫

C．紅、紫、紫、紅D．紫、紅、紫、紅

答案A

解析對(duì)同一個(gè)介質(zhì)來說，紅光折射率最小，偏折程度最小，由圖可知，N、P為紅色，M、Q為紫色，A正確。

16.20xx·重慶高考]打磨某剖面如圖所示的寶石時(shí)，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切磨在θ1θθ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是()

A．若θθ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射

B．若θθ2，光線會(huì)從OQ邊射出

C．若θθ1，光線會(huì)從OP邊射出

D．若θθ1，光線會(huì)在OP邊發(fā)生全反射

答案D

解析光線發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，入射角i大于臨界角C。光線從圖示位置入射，到達(dá)OP邊時(shí)入射角i1＝－θ，θ越小，i1越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)題意，要在OP邊上發(fā)生全反射，應(yīng)滿足θθ2，A、B錯(cuò)誤。若光線在OP上發(fā)生全反射后到達(dá)OQ邊，入射角i2＝3θ－，θ越大，i2越大，發(fā)生全反射的可能性越大，根據(jù)題意，要在OQ邊上發(fā)生全反射，應(yīng)滿足θθ1，C錯(cuò)誤，D正確。

17.20xx·四川高考]如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球。則()

A．小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球

B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出

C．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后頻率變大

D．小球所發(fā)的光從水中進(jìn)入空氣后傳播速度變大

答案D

解析小球在缸底的其他位置也能從側(cè)面看到，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光線由水射向空氣時(shí)，有可能發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光在不同介質(zhì)中的頻率是不變的，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由v＝可知，光在水中的速度小于在空氣中的速度，選項(xiàng)D正確。

18．20xx·南充模擬]如圖所示，MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光被反射，一部分光進(jìn)入液體中，當(dāng)入射角是45°時(shí)，折射角為30°。以下說法正確的是()

A．反射光線與折射光線的夾角為120°

B．該液體對(duì)紅光的折射率為

C．該液體對(duì)紅光的全反射臨界角為45°

D．當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面，折射角也是30°

答案C

解析根據(jù)反射定律得到反射角為45°，由幾何知識(shí)得，反射光線與折射光線的夾角是105°，故A錯(cuò)誤。由折射率公式n＝，得n＝＝，故B錯(cuò)誤。由臨界角公式sinC＝，得sinC＝，則C＝45°，故C正確。根據(jù)折射定律得知，紫光的折射率大于紅光的折射率，則紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面，折射角小于30°。故D錯(cuò)誤。

19．20xx·四川聯(lián)考]如圖所示是一個(gè)透明圓柱體的橫截面，一束單色光平行于直徑AB射向圓柱體，光線經(jīng)過折射后恰能射到B點(diǎn)。已知入射光線到直徑AB的距離為R，R是圓柱體的半徑。已知光在真空中的傳播速度為c，則()

A．該透明圓柱體介質(zhì)的折射率為

B．該單色光從C點(diǎn)傳播到B點(diǎn)的時(shí)間為3R/c

C．折射光線過B點(diǎn)時(shí)可能發(fā)生全反射

D．改變?nèi)肷涔饩€到直徑AB的距離，折射光線仍然能夠射到B點(diǎn)

答案B

解析如圖所示cosθ1＝＝，即θ1＝30°，分析可得：θ2＝30°，r＝30°，i＝60°，折射率n＝＝，故A錯(cuò)誤；該單色光從C到B的時(shí)間t＝＝＝，故B正確；光線折射到B點(diǎn)不可能發(fā)生全反射，因?yàn)槌錾浣菫?0°，故C錯(cuò)誤；改變光線到直徑AB的距離，折射光線不能射到B點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。

20.20xx·樂山二模]如圖所示，一光束包含兩種不同頻率的單色光，從空氣射向兩面平行玻璃磚的上表面，玻璃磚下表面有反射層，光束經(jīng)兩次折射和一次反射后，從玻璃磚上表面分為a、b兩束單色光射出。下列說法正確的是()

A．a(chǎn)光的頻率小于b光的頻率

B．光束a在空氣中的波長(zhǎng)較大

C．出射光束a、b一定相互平行

D．a(chǎn)、b兩色光從同種玻璃射向空氣時(shí)，a光發(fā)生全反射的臨界角大

答案C

解析作出光路圖如圖所示，可知光從空氣射入玻璃時(shí)a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，頻率較大，故A錯(cuò)誤。a光的頻率較大，則波長(zhǎng)較小，故B錯(cuò)誤。因?yàn)閍、b兩光在上表面的折射角與反射后在上表面的入射角分別相等，根據(jù)幾何知識(shí)可知出射光束一定相互平行，故C正確。因?yàn)閍光的折射率較大，由臨界角公式sinC＝，則知a光的臨界角小，故D錯(cuò)誤。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

21．如圖所示，一束激光垂直于AC面照射到等邊玻璃三棱鏡的AB面上。已知AB面的反射光線與折射光線的夾角為90°。光在真空中的傳播速度為c。求：

(1)玻璃的折射率；

(2)激光在玻璃中傳播的速度。

答案(1)(2)

解析(1)如圖所示，由幾何關(guān)系知：

光在AB界面的入射角θ1＝60°，折射角θ2＝30°，則n＝＝。

(2)由n＝得v＝＝。

22.如圖所示，一束截面為圓形(半徑為R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)。已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為D(D3R)，不考慮光的干涉和衍射，試問：

(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？

(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑。

答案(1)紫色(2)r＝D－nR

解析(1)當(dāng)平行光從玻璃中射向空氣時(shí)，由于紫光的折射率最大，則臨界角最小，所以首先發(fā)生全反射，因此出射光線與屏幕的交點(diǎn)最遠(yuǎn)，故圓形亮區(qū)的最外側(cè)是紫色。

(2)如圖所示，紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的F點(diǎn)到亮區(qū)中心E的距離r就是所求最大半徑。設(shè)紫光的臨界角為C，由全反射的知識(shí)：sinC＝。

所以cosC＝，tanC＝，OB＝＝，r＝＝D－nR。

二、真題與模擬

23．20xx·全國(guó)卷]如圖所示，在注滿水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為3.0m。從點(diǎn)光源A射向池邊的光線AB與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。

(1)求池內(nèi)的水深；

(2)一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到池面的高度為2.0m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A時(shí)，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離(結(jié)果保留1位有效數(shù)字)。

答案(1)2.6m(2)0.7m

解析(1)如圖，設(shè)到達(dá)池邊的光線的入射角為i。依題意，水的折射率n＝，光線的折射角θ＝90°。

由折射定律有n＝

由幾何關(guān)系有sini＝

式中，l＝3m，h是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得h＝m≈2.6m

(2)設(shè)此時(shí)救生員的眼睛到池邊的水平距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為θ′＝45°。由折射定律有

n＝

式中，i′是光線在水面的入射角。設(shè)池底點(diǎn)光源A到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)系有

sini′＝

x＋l＝a＋h′

式中h′＝2m。聯(lián)立式得

x＝m≈0.7m。

24.20xx·全國(guó)卷]如圖，玻璃球冠的折射率為，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的倍；在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點(diǎn)，該光線的延長(zhǎng)線恰好過底面邊緣上的A點(diǎn)。求該光線從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角。

答案150°

解析設(shè)球半徑為R，球冠底面中心為O′，連接OO′，則OO′AB。

令OAO′＝α，有cosα＝＝＝

即α＝30°

由題意MAAB

所以O(shè)AM＝60°

設(shè)圖中N點(diǎn)為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點(diǎn)，則光線的光路圖如圖所示。設(shè)光線在M點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，在N點(diǎn)的入射角為i′，反射角為i″，玻璃折射率為n。由于OAM為等邊三角形，有i＝60°

由折射定律有n＝

代入題給條件n＝得r＝30°

作底面在N點(diǎn)的法線NE，由于NEAM，有i′＝30°

根據(jù)反射定律，有i″＝30°

連接ON，由幾何關(guān)系知MAN≌△MON，故有MNO＝60°

由式得ENO＝30°

于是ENO為反射角，NO為反射光線。這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠的光線相對(duì)于入射光線的偏角為β＝180°－ENO＝150°。

25．20xx·山東高考]半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體，過其軸線OO′的截面如圖所示。位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出。當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。求A、B兩點(diǎn)間的距離。

答案R

解析當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角為i0時(shí)，設(shè)折射角為r0，由折射定律得n＝

設(shè)A點(diǎn)與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sinr0＝

若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點(diǎn)的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點(diǎn)與左端面的距離為dB，由折射定律得

sinC＝

由幾何關(guān)系得sinC＝

設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d，可得d＝dB－dA

聯(lián)立式得d＝R。

26.20xx·全國(guó)卷]一個(gè)半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示。玻璃的折射率為n＝。

(1)一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在AB上的最大寬度為多少？

(2)一細(xì)束光線在O點(diǎn)左側(cè)與O相距R處垂直于AB從下方入射，求此光線從玻璃磚射出點(diǎn)的位置。

答案(1)R(2)見解析

解析(1)在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖。由全反射條件有sinθ＝

由幾何關(guān)系有OE＝Rsinθ

由對(duì)稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為：l＝2OE

聯(lián)立式，代入已知數(shù)據(jù)得l＝R

(2)設(shè)光線在距O點(diǎn)R的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關(guān)系及式和已知條件得：

α＝60°＞θ

光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖。由反射定律和幾何關(guān)系得：

OG＝OC＝R

射到G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。

20xx高三物理考點(diǎn)解析：變壓器電能的輸送

20xx高三物理考點(diǎn)解析：變壓器電能的輸送

考點(diǎn)39變壓器電能的輸送
考點(diǎn)名片
考點(diǎn)細(xì)研究：考試說明將本考點(diǎn)的要求由調(diào)為，對(duì)本考點(diǎn)要求有所提高，主要考查內(nèi)容是：(1)理想變壓器；(2)遠(yuǎn)距離輸電等。其中考查到的如：20xx年全國(guó)卷第16題、20xx年全國(guó)卷第19題、20xx年天津高考第5題、20xx年四川高考第2題、20xx年江蘇高考第4題、20xx年全國(guó)卷第16題、20xx年江蘇高考第1題、20xx年海南高考第10題、20xx年安徽高考16題、20xx年天津高考第6題、20xx年廣東高考第15題、20xx年福建高考第15題等。
備考正能量：本考點(diǎn)以選擇題的形式考查，命題熱點(diǎn)是變壓器的電壓、電流和功率關(guān)系的分析計(jì)算、變壓器和交變電流的綜合考查、變壓器和動(dòng)態(tài)電路的綜合考查，遠(yuǎn)距離輸電的計(jì)算。預(yù)計(jì)今后高考考查形式不會(huì)變化，仍將圍繞理想變壓器的電壓、電流和功率關(guān)系展開命題。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1.(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為21。電池和交變電源的電動(dòng)勢(shì)都為6V，內(nèi)阻均不計(jì)。下列說法正確的是()

A．S與a接通的瞬間，R中無感應(yīng)電流
B．S與a接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為0
C．S與b接通穩(wěn)定后，R兩端的電壓為3V
D．S與b接通穩(wěn)定后，原、副線圈中電流的頻率之比為21
答案BC
解析由理想變壓器的原理可知，當(dāng)S與a接通電流穩(wěn)定時(shí)，由于通過原線圈與副線圈中的磁通量不發(fā)生變化，故在副線圈中無感應(yīng)電流，但在剛接通瞬間，副線圈兩端的電壓不為零，R中有感應(yīng)電流，故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)S與b接通穩(wěn)定后，原線圈中接有交變電流，由變壓器的變壓比可得副線圈兩端電壓為3V，C正確；變壓器并不改變交變電流的頻率，D錯(cuò)誤。
2．如圖甲所示，一理想變壓器給一個(gè)小燈泡供電。當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的交變電壓時(shí)，額定功率10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，已知燈泡的電阻為40Ω，圖中電壓表為理想電表，下列說法正確的是()

A．變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sinπt(V)
B．電壓表的示數(shù)為220V
C．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為111
D．變壓器的輸入功率為110W
答案C
解析由題圖乙可知ω＝＝100πrad/s，則變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u＝220sin100πt(V)，A錯(cuò)誤。小燈泡的額定功率P＝10W，由P＝可得小燈泡的額定電壓U＝20V，小燈泡恰好正常發(fā)光，電壓表的示數(shù)為20V，B錯(cuò)誤。根據(jù)變壓器變壓公式U1U2＝n1n2，可得＝＝，C正確。根據(jù)額定功率10W的小燈泡恰好正常發(fā)光，理想變壓器的輸入功率等于輸出功率也為10W，D錯(cuò)誤。
3．在變電站里，經(jīng)常要用交流電表去監(jiān)測(cè)電網(wǎng)上的強(qiáng)電流，所用的器材叫電流互感器。如圖所示的四個(gè)圖中，能正確反映其工作原理的是()

答案A
解析電流互感器是測(cè)電流的，應(yīng)串聯(lián)在火線上，故B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；同時(shí)，由I1n1＝I2n2知要使I2n1，故A選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。
4．如圖所示，理想變壓器原線圈兩端的電壓不變，電流表為理想電流表，副線圈上通過輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R，開始時(shí)，開關(guān)S斷開。當(dāng)S接通時(shí)，以下說法正確的是()

A．副線圈兩端MN輸出電壓減小
B．副線圈輸電線等效電阻R上的電壓減小
C．通過燈泡L1的電流減小
D．原線圈中電流表的示數(shù)減小
答案C
解析當(dāng)S接通時(shí)，電路中總電阻減小，交流電源不變，線圈匝數(shù)不變，故副線圈兩端MN輸出電壓不變，輸電線上電流增大，副線圈輸電線等效電阻R上的電壓增大，燈泡L1兩端電壓減小，通過燈泡L1的電流減小，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確；當(dāng)S接通時(shí)，副線圈輸出功率增大，原線圈輸入功率增大，電流表的示數(shù)增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
5．理想變壓器上接有三個(gè)完全相同的燈泡，其中一個(gè)與該變壓器的原線圈串聯(lián)后接入交流電源，另外兩個(gè)并聯(lián)后接在副線圈兩端。已知三個(gè)燈泡均正常發(fā)光。該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為()
A．12B．21
C．23D．32
答案B
解析由于三個(gè)燈泡相同且均正常發(fā)光，設(shè)正常發(fā)光時(shí)的電流為I，則原線圈中電流為I，副線圈中電流為2I，根據(jù)變壓器工作原理得＝＝，B項(xiàng)正確。
6．有一正弦交流電源u＝120sin100πt(V)向一霓虹燈供電，若霓虹燈的激發(fā)電壓和熄滅電壓均為U0＝60V，則在一個(gè)小時(shí)內(nèi)，霓虹燈發(fā)光時(shí)間為()
A．3600sB．1800s
C．2400sD．1200s
答案C

解析如圖所示，畫出一個(gè)周期內(nèi)交流電的ut圖象，其中陰影部分對(duì)應(yīng)的時(shí)間表示霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間，由圖且根據(jù)對(duì)稱性可知，一個(gè)周期內(nèi)霓虹燈不能發(fā)光的時(shí)間為4t1，當(dāng)u＝U0＝60V時(shí)可求得t1＝s。一個(gè)周期內(nèi)能發(fā)光的時(shí)間：t＝T－4t1＝s，再由比例關(guān)系求得一小時(shí)內(nèi)霓虹燈發(fā)光的時(shí)間為：t總＝×s＝2400s，即選項(xiàng)C正確。
7．通過一理想變壓器，經(jīng)同一線路輸送相同的電功率P，原線圈的電壓U保持不變，輸電線路的總電阻為R。當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k時(shí)，線路損耗的電功率為P1，若將副線圈與原線圈的匝數(shù)比提高到nk，線路損耗的電功率為P2，則P1和分別為()
A.，B.2R，
C.，D.2R，
答案D
解析當(dāng)副線圈與原線圈的匝數(shù)比為k，U2＝kU，此時(shí)電線上的電流I＝，線路損耗的功率P1＝I2R＝，當(dāng)匝數(shù)比為nk時(shí)，線路損耗功率P2＝，＝，D正確。
8.(多選)如圖，一理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為41，原線圈與一可變電阻串聯(lián)后，接入一正弦交流電源；副線圈電路中固定電阻的阻值為R0，負(fù)載電阻的阻值R＝11R0，是理想電壓表?，F(xiàn)將負(fù)載電阻的阻值減小為R＝5R0，保持變壓器輸入電流不變，此時(shí)電壓表的讀數(shù)為5.0V，則()

A．此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為34V
B．此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24V
C．原線圈兩端原來的電壓有效值約為68V
D．原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V
答案AD
解析當(dāng)負(fù)載電阻的阻值減小為R＝5R0時(shí)，根據(jù)串并聯(lián)電路規(guī)律，R兩端電壓為R0兩端電壓的5倍，因?yàn)殡妷罕頊y(cè)量R兩端的電壓，所以UR0＝×5V＝1V，故副線圈兩端電壓為U2＝6V，根據(jù)公式＝可得此時(shí)原線圈兩端電壓的有效值為U1＝24V，所以此時(shí)原線圈兩端電壓的最大值約為24V≈34V，A正確，B錯(cuò)誤；因?yàn)樽兓^程中變壓器的輸入電流不變，所以對(duì)于副線圈中變化前后電流也不變，則變化后電壓U2＝IR0＋5IR0＝6IR0，變化前，U2′＝IR0＋11IR0＝12IR0，所以U2′＝2U2＝12V，根據(jù)公式＝可得原線圈兩端原來的電壓有效值約為48V，D正確，C錯(cuò)誤。
9．圖示電路中，變壓器為理想變壓器，a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端，R0為定值電阻，R為滑動(dòng)變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置，觀察到電流表的示數(shù)增大了0.2A，電流表的示數(shù)增大了0.8A，則下列說法正確的是()

A．電壓表示數(shù)增大
B．電壓表、示數(shù)均增大
C．該變壓器起升壓作用
D．變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)
答案D
解析由于變壓器原線圈的電壓不變，因此電壓表、的讀數(shù)均不變，選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤。由電流表的示數(shù)增大了0.2A，電流表的示數(shù)增大了0.8A，可知，該變壓器起降壓作用，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。由于副線圈的電壓不變，電流表的示數(shù)增大，根據(jù)歐姆定律可知負(fù)載的電阻變小，所以滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值變小，選項(xiàng)D正確。
10.(多選)如圖，一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2。原線圈通過一理想電流表接正弦交流電源，一個(gè)二極管和阻值為R的負(fù)載電阻串聯(lián)后接到副線圈的兩端。假設(shè)該二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大。用交流電壓表測(cè)得a、b端和c、d端的電壓分別為Uab和Ucd，則()

A．UabUcd＝n1n2
B．增大負(fù)載電阻的阻值R，電流表的讀數(shù)變小
C．負(fù)載電阻的阻值越小，cd間的電壓Ucd越大
D．將二極管短路，電流表的讀數(shù)加倍
答案BD
解析a、b端的電壓為正弦式交變電壓，故電壓表測(cè)得的電壓Uab＝。副線圈兩端電壓也為正弦式交變電壓，但由于二極管的單向?qū)щ娞匦?，從而使c、d兩端的電壓成為脈動(dòng)直流電，由有效值定義可得T＝×，即Ucd＝，故UabUcd＝＝n1n2，A錯(cuò)誤。因R增大時(shí)消耗的功率P＝減小，原線圈輸入功率減小，故U1不變時(shí)I1減小，B正確。由UabUcd＝n1n2可知Ucd與負(fù)載的阻值無關(guān)，C錯(cuò)誤。將二極管短路時(shí)R兩端電壓成為正弦式交變電壓，其有效值Ucd′＝，故此時(shí)R消耗的功率P′＝為原來的2倍，原線圈中的電流也變?yōu)樵瓉淼?倍，故D正確。
二、真題與模擬
11．20xx·全國(guó)卷]一含有理想變壓器的電路如圖所示，圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω，為理想交流電流表，U為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)為I；當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()

A．2B．3
C．4D．5
答案B
解析設(shè)原、副線圈匝數(shù)比為n，根據(jù)能量守恒，當(dāng)S斷開時(shí)，UI＝I2R1＋(nI)2(R2＋R3)；當(dāng)S閉合時(shí)，4UI＝(4I)2R1＋(4nI)2R2，聯(lián)立解得n＝3，所以B正確。
12．20xx·全國(guó)卷](多選)如圖，理想變壓器原、副線圈分別接有額定電壓相同的燈泡a和b。當(dāng)輸入電壓U為燈泡額定電壓的10倍時(shí)，兩燈均能正常發(fā)光，下列說法正確的是()

A．原、副線圈匝數(shù)比為91
B．原、副線圈匝數(shù)比為19
C．此時(shí)a和b的電功率之比為91
D．此時(shí)a和b的電功率之比為19
答案AD
解析由題意知U＝10U燈，a、b均正常發(fā)光，則變壓器輸入電壓U1＝9U燈，而輸出電壓U2＝U燈，所以原、副線圈匝數(shù)比n1n2＝U1U2＝91；而I1I2＝n2n1＝19，所以兩燈功率之比PaPb＝U燈I1U燈I2＝19，選項(xiàng)A、D正確。
13．20xx·天津高考]如圖所示，理想變壓器原線圈接在交流電源上，圖中各電表均為理想電表。下列說法正確的是()

A．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，R1消耗的功率變大
B．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電壓表V示數(shù)變大
C．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表A1示數(shù)變大
D．若閉合開關(guān)S，則電流表A1示數(shù)變大、A2示數(shù)變大
答案B
解析由于原、副線圈兩端電壓不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭P向上滑動(dòng)時(shí)，連入電路的電阻變大，所在電路總電阻變大，副線圈中電流減小，R1中電流減小，R1消耗的功率減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；R1中電流減小，則R1兩端電壓減小，而副線圈兩端電壓不變，所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓增大，電壓表示數(shù)變大，B項(xiàng)正確；副線圈中電流減小，原線圈中電流隨之減小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；若閉合開關(guān)S，負(fù)載電路的總電阻減小，副線圈中電流增大，R1中電流增大，則R1兩端電壓升高，R2兩端電壓減小，A2示數(shù)變小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
14.20xx·四川高考]如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則()

A．小燈泡變亮
B．小燈泡變暗
C．原、副線圈兩端電壓的比值不變
D．通過原、副線圈電流的比值不變
答案B
解析設(shè)原、副線圈減少的匝數(shù)均為n，則根據(jù)變壓比有，＝，＝，由于U2′＝U1，U2＝U1，因此U2′小于U2，即副線圈兩端的電壓變小，小燈泡變暗，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；由于匝數(shù)比變化，因此原、副線圈兩端電壓的比值和通過原、副線圈電流的比值均發(fā)生變化，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
15．20xx·江蘇高考]如圖所示，一自耦變壓器環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，將其接在a、b間作為原線圈。通過滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分，接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí)，c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過程中()

A．U2U1，U2降低B．U2U1，U2升高
C．U22R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化。當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)()

A.、兩表的示數(shù)相同
B．L1、L2兩燈泡的亮度相同
C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率
D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓
答案D
解析設(shè)兩電流表示數(shù)分別為IA1、IA2，則IA2＝。由題意知，升壓變壓器的升壓比與降壓變壓器的降壓比相等、設(shè)為k，由變壓器匝數(shù)與電流、電壓的關(guān)系可知，升壓變壓器副線圈兩端電壓U2＝kU，降壓變壓器副線圈中電流I4＝kIA1，U4＝I4RL＝kIA1RL，則降壓變壓器原線圈兩端電壓U3＝kU4＝k2IA1RL，則IA1＝，解得IA1＝，則1，故IA11，故兩燈泡亮度不同，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由P＝I2R可知，PR1

20xx高三物理考點(diǎn)解析：交變電流的產(chǎn)生及描述

20xx高三物理考點(diǎn)解析：交變電流的產(chǎn)生及描述

考點(diǎn)38交變電流的產(chǎn)生及描述
考點(diǎn)名片
考點(diǎn)細(xì)研究：(1)交變電流的產(chǎn)生；(2)交變電流的圖象；(3)正弦交變電流的函數(shù)表達(dá)式、峰值和有效值等。其中考查到的如：20xx年全國(guó)卷第21題、20xx年四川高考第4題、20xx年天津高考第7題、20xx年山東高考第17題、20xx年福建高考第15題等。
備考正能量：本考點(diǎn)一般以選擇題形式考查，命題多集中于考查基本概念，如交變電流的峰值、有效值、頻率等。命題常結(jié)合交變電流的圖象考查有效值的計(jì)算，單獨(dú)考查交變電流產(chǎn)生的較少，通常和變壓器結(jié)合考查。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
1．在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線框繞與磁感線垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖甲所示，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)的圖象如圖乙所示，則()

A．t＝0.005s時(shí)線框的磁通量變化率為零
B．t＝0.01s時(shí)線框平面與中性面重合
C．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為311V
D．線框產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為100Hz
答案B
解析線框中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率成正比，而t＝0.005s時(shí)e最大，A錯(cuò)誤。t＝0.01s時(shí)e＝0，B正確。電動(dòng)勢(shì)有效值E＝311×V≈220V，C錯(cuò)誤。周期T＝0.02s，頻率f＝＝50Hz，D錯(cuò)誤。
2.一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形單匝線框繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e隨時(shí)間t的變化情況如圖所示。已知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則結(jié)合圖中所給信息可判定()

A．t1時(shí)刻穿過線框的磁通量為BL2
B．t2時(shí)刻穿過線框的磁通量為零
C．t3時(shí)刻穿過線框的磁通量變化率為零
D．線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為
答案D
解析t1時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，穿過線框的磁通量應(yīng)為零，A錯(cuò)誤；t2時(shí)刻，穿過線框的磁通量最大為Φm＝BL2，B錯(cuò)誤；t3時(shí)刻，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，則磁通量變化率也最大，C錯(cuò)誤；交變電流的最大值為Em＝BL2ω，則ω＝，D正確。
3.一正弦式電流的電壓隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖所示。由圖可知()

A．該交變電流的電壓瞬時(shí)值的表達(dá)式為u＝100sin25t(V)
B．該交變電流的頻率為4Hz
C．該交變電流的電壓的有效值為100V
D．若將該交流電壓加在阻值為R＝100Ω的電阻兩端，則電阻消耗的功率是50W
答案D
解析由題圖可知，交變電流周期T＝4×10－2s，峰值電壓Um＝100V，故交變電流的頻率f＝＝25Hz，有效值U＝＝50V。加在R＝100Ω的電阻上時(shí)的熱功率P＝＝50W，瞬時(shí)值表達(dá)式u＝Umsint＝100sin50πt(V)，故正確選項(xiàng)為D。
4．圖甲和圖乙分別表示正弦脈沖波和方波的交變電流與時(shí)間的變化關(guān)系。若使這兩種電流分別通過兩個(gè)完全相同的電阻，則經(jīng)過1min的時(shí)間，兩電阻消耗的電功之比W甲W乙為()

A．1∶B．1∶2C．1∶3D．1∶6
答案C
解析計(jì)算電功時(shí)，I要用有效值。圖甲中，由有效值的定義得2R×2×10－2＋0＋2R×2×10－2＝IR×6×10－2，得I1＝A；圖乙中，電流的值不變，I2＝1A，由W＝I2Rt可以得到W甲W乙＝13。C正確。
5.如圖所示電路，電阻R1與電阻R2阻值相同，都為R，和R1并聯(lián)的D為理想二極管(正向電阻可看作零，反向電阻可看作無窮大)，在A、B間加一正弦交流電u＝20sin100πt(V)，則加在R2上的電壓有效值為()

A．10VB．20V
C．15VD．5V
答案D
解析電壓值取正值時(shí)，即在前半個(gè)周期內(nèi)，二極管電阻為零，R1被短路，R2上的電壓等于輸入電壓值，電壓值取負(fù)值時(shí)，即在后半周期內(nèi)，二極管電阻無窮大可看作斷路，此時(shí)R1、R2并聯(lián)，R2上的電壓等于輸入電壓值的一半，據(jù)此可設(shè)加在R2的電壓有效值為U，根據(jù)電流的熱效應(yīng)，在一個(gè)周期內(nèi)滿足T＝＋，可求出U＝5V。故選項(xiàng)D正確。
6.如圖所示的區(qū)域內(nèi)有垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。電阻為R、半徑為L(zhǎng)、圓心角為45°的扇形閉合導(dǎo)線框繞垂直于紙面的O軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(O軸位于磁場(chǎng)邊界)。則線框內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值為()

A.B.C.D.
答案D
解析線框轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，進(jìn)磁場(chǎng)的過程用時(shí)周期，出磁場(chǎng)的過程用時(shí)周期，進(jìn)、出磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流大小都為I′＝，則轉(zhuǎn)動(dòng)一周產(chǎn)生的感應(yīng)電流的有效值滿足：I2RT＝2R×T，解得I＝，D正確。
7．(多選)交流發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)e＝Emsinωt，下面說法正確的是()
A．線圈匝數(shù)減為原來的一半，而轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，其他條件不變，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值不變
B．線圈匝數(shù)減為原來的一半，而轉(zhuǎn)速增為原來的2倍，其他條件不變，則感應(yīng)電流的有效值不變
C．線圈匝數(shù)減為原來的一半，而磁感應(yīng)強(qiáng)度增為原來的2倍，其他條件不變，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式不變
D．線圈由矩形變?yōu)閳A形，其他條件不變，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值、有效值、瞬時(shí)值的表達(dá)式均發(fā)生變化
答案ACD
解析因?yàn)镋m＝nBSω，轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?倍，即ω變?yōu)樵瓉淼?倍，n變?yōu)樵瓉淼?，則Em不變，電壓的有效值不變，由于匝數(shù)變化引起電阻的變化，電流的有效值變化，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)Em＝nBSω和e＝Emsinωt，知C正確；線圈由矩形變?yōu)閳A形，線圈的面積發(fā)生變化，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的峰值、有效值、瞬時(shí)值的表達(dá)式均發(fā)生變化，D項(xiàng)正確。
8.(多選)如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的矩形線圈的周期為T，轉(zhuǎn)軸O1O2垂直于磁場(chǎng)方向，線圈電阻為2Ω。從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，線圈轉(zhuǎn)過60°時(shí)的感應(yīng)電流為1A。那么()

A．線圈消耗的電功率為4W
B．線圈中感應(yīng)電流的有效值為2A
C．任意時(shí)刻線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為e＝4cost(V)
D．任意時(shí)刻穿過線圈的磁通量為Φ＝sint(Wb)
答案AC
解析線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝，從線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過60°時(shí)，電流的瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝Imcos60°＝1A，解得Im＝2A，則正弦交變電流的有效值I＝＝A，B錯(cuò)誤；線圈消耗的電功率P＝I2R＝4W，A正確；由歐姆定律可知，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝ImR＝4V，所以瞬時(shí)值的表達(dá)式為e＝4cost(V)，C正確；通過線圈的磁通量Φ＝Φmsinωt＝Φmsint，由感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝BSω＝Φm×，得Φm＝，解得Φ＝sint＝sint(Wb)，D錯(cuò)誤。
9.(多選)如圖所示，如果交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子有n匝線圈，每匝線圈所圍面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω，線圈電阻為r，外電路電阻為R。在線圈由圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°到達(dá)虛線位置過程中，下列說法正確的是()

A．通過R的電荷量q＝
B．通過R的電荷量q＝
C．電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR＝
D．電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR＝
答案BC
解析通過R的電荷量為q＝＝；在線圈由題圖中實(shí)線位置勻速轉(zhuǎn)動(dòng)90°到達(dá)虛線位置過程中，電阻R上產(chǎn)生的熱量為QR＝I2R××＝2R＝，B、C正確。
10.(多選)如圖所示，垂直于紙面向里、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)以虛線為界，虛線左側(cè)磁場(chǎng)范圍足夠大，單匝矩形線圈的中軸線與磁場(chǎng)邊界重合，線圈以恒定的角速度ω繞中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈所圍面積為S，線圈導(dǎo)線的總電阻為R。t＝0時(shí)刻線圈平面與紙面重合，則下列說法正確的是()

A．t時(shí)刻線圈中電流的瞬時(shí)值為sinωt
B．線圈中電流的有效值為
C．線圈中電流的最大值為
D．線圈消耗的電功率為
答案AB
解析電動(dòng)勢(shì)的最大值應(yīng)為Em＝，t＝0時(shí)，e＝0，因此電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式應(yīng)為e＝BSωsinωt，電流瞬時(shí)值表達(dá)式為i＝sinωt，A項(xiàng)正確；電流的有效值I＝，最大值Im＝，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；線圈消耗的電功率P＝I2R＝，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
二、真題與模擬

11．20xx·全國(guó)卷](多選)如圖，M為半圓形導(dǎo)線框，圓心為OM；N是圓心角為直角的扇形導(dǎo)線框，圓心為ON；兩導(dǎo)線框在同一豎直面(紙面)內(nèi)；兩圓弧半徑相等；過直線OMON的水平面上方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于紙面。現(xiàn)使線框M、N在t＝0時(shí)從圖示位置開始，分別繞垂直于紙面、且過OM和ON的軸，以相同的周期T逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則()
A．兩導(dǎo)線框中均會(huì)產(chǎn)生正弦交流電
B．兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的周期都等于T
C．在t＝時(shí)，兩導(dǎo)線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等
D．兩導(dǎo)線框的電阻相等時(shí)，兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值也相等
答案BC
解析本題中導(dǎo)線框的半徑旋轉(zhuǎn)切割磁感線時(shí)產(chǎn)生大小不變的感應(yīng)電流，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；兩導(dǎo)線框產(chǎn)生的感應(yīng)電流的周期與線框轉(zhuǎn)動(dòng)周期相同，B項(xiàng)正確；在t＝時(shí)，兩導(dǎo)線框切割磁感線的導(dǎo)線長(zhǎng)度相同，且切割速度大小相等，故產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)相等，均為E＝BR2ω，C項(xiàng)正確；兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流隨時(shí)間變化的圖象如圖所示，故兩導(dǎo)線框中感應(yīng)電流的有效值不相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

12.20xx·四川高考]小型手搖發(fā)電機(jī)線圈共N匝，每匝可簡(jiǎn)化為矩形線圈abcd，磁極間的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于線圈中心軸OO′，線圈繞OO′勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖所示。矩形線圈ab邊和cd邊產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值都是e0，不計(jì)線圈電阻，則發(fā)電機(jī)輸出電壓()

A．峰值是e0B．峰值是2e0
C．有效值是Ne0D．有效值是Ne0
答案D
解析根據(jù)題意，小型發(fā)電機(jī)輸出電壓的峰值為Em＝2Ne0，A、B項(xiàng)均錯(cuò)誤；對(duì)于正弦式交變電流，峰值與有效值E的關(guān)系滿足E＝，故有效值為Ne0，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
13．20xx·天津高考](多選)如圖1所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，一矩形金屬線圈兩次分別以不同的轉(zhuǎn)速，繞與磁感線垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì)圖象如圖2中曲線a、b所示，則()

A．兩次t＝0時(shí)刻線圈平面均與中性面重合
B．曲線a、b對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為23
C．曲線a表示的交變電動(dòng)勢(shì)頻率為25Hz
D．曲線b表示的交變電動(dòng)勢(shì)有效值為10V
答案AC
解析線圈經(jīng)過中性面時(shí)不切割磁感線，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，選項(xiàng)A正確；由圖可知曲線a、b的周期之比為23，則對(duì)應(yīng)的線圈轉(zhuǎn)速之比為32，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；曲線a的周期為Ta＝4×10－2s，其頻率為fa＝＝25Hz，選項(xiàng)C正確；曲線a、b表示的交變電流的峰值之比為＝＝，又Ema＝15V，則Emb＝10V，Ub＝Emb＝5V，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
14．20xx·山東濰坊段考]通過一阻值R＝100Ω的電阻的交變電流如圖所示，其周期為1s。電阻兩端電壓的有效值為()

A．12VB．4V
C．15VD．8V
答案B
解析電流產(chǎn)生的熱量與其方向無關(guān)，在一個(gè)周期內(nèi)電流根據(jù)大小可分為兩段。I1＝0.1A的時(shí)長(zhǎng)t1＝0.8s，I2＝0.2A的時(shí)長(zhǎng)t2＝0.2s。根據(jù)有效值的定義有IRt1＋I(xiàn)Rt2＝·T，其中T＝1s。解得U＝4V，B正確。
15．20xx·蘇州模擬](多選)圖甲是小型交流發(fā)電機(jī)的示意圖，兩磁極N、S間的磁場(chǎng)可視為水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，為交流電流表。線圈繞垂直于磁場(chǎng)的水平軸OO′沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的交變電流隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示。以下判斷正確的是()

A．電流表的示數(shù)為10A
B．線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為50πrad/s
C．0.01s時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行
D．0.02s時(shí)電阻R中電流的方向自右向左
答案AC
解析根據(jù)it圖象可知，交流電的最大值為10A，所以電流表的示數(shù)(有效值)為10A，A正確。交流電的周期T＝0.02s，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝＝100πrad/s，B錯(cuò)誤。0.01s時(shí)，感應(yīng)電流達(dá)到峰值，線圈平面與磁場(chǎng)方向平行，C正確。0.02s時(shí)，線圈又回到題圖所示位置，根據(jù)右手定則可以判斷，電阻R中電流的方向自左向右，D錯(cuò)誤。
16．20xx·四川聯(lián)考]用220V的正弦交流電通過理想變壓器對(duì)一負(fù)載供電，變壓器輸出電壓是110V，通過負(fù)載的電流圖象如圖所示，則()

A．變壓器輸入功率約為3.9W
B．輸出電壓的最大值是110V
C．變壓器原、副線圈匝數(shù)比是1∶2
D．負(fù)載電流的函數(shù)表達(dá)式i＝0.05sinA
答案A
解析由題圖可知通過負(fù)載的電流最大值為Im＝0.05A，周期T＝0.02s，故電流的函數(shù)表達(dá)式i＝Imsint＝0.05sin100πt(A)，D錯(cuò)誤；理想變壓器匝數(shù)比等于電壓比，即n1n2＝U1U2＝21，C錯(cuò)誤；輸出電壓U2＝110V，其最大值U2m＝U2＝110V，B錯(cuò)誤；理想變壓器輸入功率等于輸出功率，即輸入功率P＝I2U2＝×110W≈3.9W，A正確。
17．20xx·唐山模擬]一個(gè)U形金屬線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞OO′軸以相同的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過導(dǎo)線給同一電阻R供電，如圖甲、乙所示。其中甲圖中OO′軸右側(cè)有磁場(chǎng)，乙圖中整個(gè)空間均有磁場(chǎng)，兩磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同。則甲、乙兩圖中交流電流表的示數(shù)之比為()

A．1B．12C．14D．11
答案A
解析題圖甲中的磁場(chǎng)只在OO′軸的右側(cè)，所以線框只在半周期內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，如圖甲，電流表測(cè)得是有效值，由有效值的定義可得：R·＋0＝I2RT解得有效值I＝。題圖乙中的磁場(chǎng)布滿整個(gè)空間，線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流如圖乙，所以I′＝，則II′＝1，即A正確。

18．20xx·廣東深圳調(diào)研]矩形線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生交流電，電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝220·sin100πt(V)，下列說法正確的是()
A．t＝0時(shí)刻穿過線框的磁通量為零
B．電動(dòng)勢(shì)的有效值為220V
C．交流電的周期為0.01s
D．若轉(zhuǎn)速增大1倍，其他條件不變，則電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝440sin100πt(V)
答案B
解析t＝0時(shí)刻，線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，即穿過線框的磁通量的變化率為零，此時(shí)線框與中性面重合，穿過線框的磁通量最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式，該交流電電動(dòng)勢(shì)的最大值Em＝220V，故電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝＝220V，選項(xiàng)B正確；該交流電的角速度ω＝＝100π(rad/s)，故交流電的周期為0.02s，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若轉(zhuǎn)速增大1倍，其他條件不變，則ω變?yōu)樵瓉淼?倍，由最大值Em＝NBSω得，最大值變?yōu)樵瓉淼?倍，則電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為e＝440sin200πt(V)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
19．20xx·浙江嘉興期末](多選)某興趣小組利用如圖所示裝置給小燈泡供電。矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框電阻不計(jì)。線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過變壓器給小燈泡供電。下列說法正確的是()

A．圖示位置穿過線框的磁通量為零
B．圖示位置線框產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零
C．使用變壓器的目的是為了提高輸出功率
D．若燈泡偏暗，可通過減少原線圈匝數(shù)來提高燈泡亮度
答案BD
解析圖示位置穿過線圈的磁通量最大，線圈平面與中性面重合，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；變壓器只能改變電壓，不能提高輸出功率，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)＝，減少原線圈的匝數(shù)可以增加副線圈的電壓，使偏暗的燈泡變亮，選項(xiàng)D正確。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典
20.如圖所示，N＝50匝的矩形線圈abcd，ab邊長(zhǎng)l1＝20cm，ad邊長(zhǎng)l2＝25cm，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO′軸以n＝3000r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r＝1Ω，外電路電阻R＝9Ω，t＝0時(shí)，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里。

(1)在圖中標(biāo)出t＝0時(shí)感應(yīng)電流的方向；
(2)寫出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式；
(3)線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多大？
(4)從圖示位置轉(zhuǎn)過90°的過程中流過電阻R的電荷量是多大？
答案(1)adcba(2)e＝314cos100πt(V)(3)98.6J(4)0.1C
解析(1)線圈感應(yīng)電流的方向?yàn)閍dcba。
(2)n＝3000r/min＝50r/s，所以線圈的角速度ω＝2πn＝100πrad/s。
圖示位置的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，其大小為Em＝NBSω＝NBl1l2ω，代入數(shù)據(jù)得Em＝314V。
電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式e＝Emcosωt＝314cos100πt(V)。
(3)電動(dòng)勢(shì)的有效值E＝，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T＝＝0.02s，線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力做功大小等于電功的大小，即W＝I2(R＋r)T＝2(R＋r)T，代入數(shù)據(jù)得W≈98.6J。
(4)從t＝0起轉(zhuǎn)過90°的過程中，Δt內(nèi)流過R的電荷量q＝Δt＝＝，代入數(shù)據(jù)得q＝0.1C。
二、真題與模擬
21．20xx·豫南九校聯(lián)盟聯(lián)考]某興趣小組設(shè)計(jì)了一種發(fā)電裝置，如圖所示。在磁極和圓柱狀鐵芯之間形成的兩磁場(chǎng)區(qū)域的圓心角α均為π，磁場(chǎng)均沿半徑方向。匝數(shù)為N的矩形線圈abcd的邊長(zhǎng)ab＝cd＝l、bc＝ad＝2l。線圈以角速度ω繞中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，bc和ad邊同時(shí)進(jìn)入磁場(chǎng)。在磁場(chǎng)中，兩條邊所經(jīng)過處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、方向始終與兩邊的運(yùn)動(dòng)方向垂直。線圈的總電阻為r，外接電阻為R。求：

(1)線圈切割磁感線時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小Em；
(2)線圈切割磁感線時(shí)，bc邊所受安培力的大小F；
(3)外接電阻上電流的有效值I。
答案(1)2NBl2ω(2)(3)
解析(1)因?yàn)榇艌?chǎng)的方向是輻向的，則線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，bc和ad邊總是垂直切割磁感線，其兩邊的運(yùn)動(dòng)速度：v＝ω·
bc和ad邊同時(shí)切割相當(dāng)于兩電源串聯(lián)，
Em＝2NB·2lv＝4NBlv
聯(lián)立兩式解得Em＝2NBl2ω
(2)線圈中的感應(yīng)電流大小恒定，方向做周期性變化，電流Im＝
又由F＝NB·Im·2l＝2NBIml
聯(lián)立解得F＝。
(3)一個(gè)周期內(nèi)，產(chǎn)生電流的時(shí)間t＝T
根據(jù)交流電有效值的定義有Q＝IRt＝I2RT
聯(lián)立解得I＝。
22．20xx·連云港調(diào)研]圖甲為一臺(tái)小型發(fā)電機(jī)的示意圖，單匝線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。若從中性面開始計(jì)時(shí)，產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示。已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為1.0Ω，外接燈泡的電阻為9.0Ω。求：

(1)寫出流經(jīng)燈泡的瞬時(shí)電流的表達(dá)式；
(2)轉(zhuǎn)動(dòng)過程中穿過線圈的最大磁通量；
(3)線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過程中，外力所做的功。
答案(1)i＝0.6sin100πt(A)(2)2.7×10－2Wb(3)7.2×10－2J
解析(1)由圖得e＝Emsinωt＝6sin100πt(V)，
則電流i＝＝0.6sin100πt(A)。
(2)Em＝BSω，Em＝6V，
ω＝100π，Φm＝BS＝＝2.7×10－2Wb。
(3)E＝＝6V，
外力所做的功W＝Q＝T＝7.2×10－2J。
23．20xx·濟(jì)寧高三抽考]如圖是一種自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極，另一端裝有摩擦小輪。電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈中產(chǎn)生正弦式交變電流，給車頭燈供電。

已知自行車車輪半徑r＝35cm，摩擦小輪半徑r0＝1.00cm，線圈有n＝800匝，線圈橫截面積S＝20cm2，總電阻R1＝40Ω，旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.010T，車頭燈電阻R2＝10Ω。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝8rad/s時(shí)。求：
(1)發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；
(2)車頭燈中電流的有效值。
答案(1)280rad/s(2)64mA
解析(1)磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對(duì)滑動(dòng)，故有：ω0r0＝ωr。
解得ω0＝＝8×rad/s＝280rad/s。
(2)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：
Em＝nBSω0＝800×0.010×20×10－4×280V＝4.48V，
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值：E＝＝V≈3.2V，
通過燈泡的電流有效值：
I＝＝A＝64mA。

20xx高三物理考點(diǎn)解析：熱力學(xué)定律與能量守恒

俗話說，磨刀不誤砍柴工。作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，幫助教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。你知道怎么寫具體的教案內(nèi)容嗎？下面是小編精心收集整理，為您帶來的《20xx高三物理考點(diǎn)解析：熱力學(xué)定律與能量守恒》，僅供參考，歡迎大家閱讀。

20xx高三物理考點(diǎn)解析：熱力學(xué)定律與能量守恒

考點(diǎn)45熱力學(xué)定律與能量守恒

考點(diǎn)名片

考點(diǎn)細(xì)研究：熱力學(xué)第一定律、能量守恒定律、熱力學(xué)第二定律等。其中考查到的如：20xx年全國(guó)卷第33題(1)、20xx年全國(guó)卷第33題(1)、20xx年北京高考第13題、20xx年全國(guó)卷第33題(2)、20xx年全國(guó)卷第33題(2)、20xx年重慶高考第10題(2)、20xx年江蘇高考第12題A(3)、20xx年全國(guó)卷第33題、20xx年重慶高考第10題、20xx年山東高考第37題、20xx年山東高考第36題、20xx年北京高考第13題等。

備考正能量：本考點(diǎn)為高考的重點(diǎn)內(nèi)容。熱力學(xué)定律和能量守恒定律是物理學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容，是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容之一?？疾橹攸c(diǎn)是對(duì)熱力學(xué)定律、能量守恒定律的理解和計(jì)算以及對(duì)功、熱和內(nèi)能的認(rèn)識(shí)等。主要題型為選擇題、計(jì)算題，其中選擇題多為中等難度題。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

1.如圖所示，內(nèi)壁光滑的氣缸水平放置，一定質(zhì)量的理想氣體被活塞密封在氣缸內(nèi)，外界大氣壓強(qiáng)為p0?，F(xiàn)對(duì)氣缸緩慢加熱，氣體吸收熱量Q后，體積由V1增大為V2。則在此過程中()

A．氣體分子平均動(dòng)能增大

B．氣體分子平均動(dòng)能不變

C．氣體分子平均動(dòng)能減小

D．氣體內(nèi)能變化了Q＋p0(V2－V1)

答案A

解析氣體等壓膨脹，由＝C，體積V增大，故溫度T升高；溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度升高，氣體分子平均動(dòng)能增大，故選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤；根據(jù)熱力學(xué)第一定律得：ΔU＝Q＋W，而W＝－p0SΔL＝－p0ΔV＝－p0(V2－V1)，所以氣體內(nèi)能變化了ΔU＝Q－p0(V2－V1)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

2．下列關(guān)于熱現(xiàn)象的描述正確的一項(xiàng)是()

A．根據(jù)熱力學(xué)定律，熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%

B．做功和熱傳遞都是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變系統(tǒng)內(nèi)能的

C．溫度是描述熱運(yùn)動(dòng)的物理量，一個(gè)系統(tǒng)與另一個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)兩系統(tǒng)溫度相同

D．物體由大量分子組成，其單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)則的，大量分子的運(yùn)動(dòng)也是無規(guī)律的

答案C

解析熱機(jī)不可能將內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其效率不可能達(dá)到100%，A錯(cuò)誤。做功是通過能量轉(zhuǎn)化的方式改變內(nèi)能，而熱傳遞是通過內(nèi)能轉(zhuǎn)移改變內(nèi)能，B錯(cuò)誤。單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)無規(guī)則，但大量分子的運(yùn)動(dòng)符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，D錯(cuò)誤。C的說法是正確的。

3．關(guān)于熱力學(xué)定律和分子動(dòng)理論，下列說法正確的是()

A．一定量氣體吸收熱量，其內(nèi)能一定增大

B．不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體

C．若兩分子間距離增大，分子勢(shì)能一定增大

D．若兩分子間距離減小，分子間引力和斥力都增大

答案D

解析熱力學(xué)第一定律指出改變物體內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，A錯(cuò)誤。熱力學(xué)第二定律指出熱量不能自發(fā)地由低溫物體傳到高溫物體，但借助外界可以實(shí)現(xiàn)熱量由低溫物體傳到高溫物體，如電冰箱、空調(diào)等，B錯(cuò)誤。若分子間距小于r0，分子勢(shì)能隨分子間距的增大而減小，若分子間距大于r0，分子勢(shì)能隨分子間距的增大而增大，C錯(cuò)誤。分子間的引力和斥力都隨分子間距的減小而增大，D正確。

4．關(guān)于熱量、功和內(nèi)能三個(gè)物理量，下列說法中正確的是()

A．熱量、功和內(nèi)能三者的物理意義相同，只是說法不同

B．熱量、功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度

C．熱量、功和內(nèi)能的單位不同

D．功由過程決定，而熱量和內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定

答案B

解析熱量、功和內(nèi)能是三個(gè)不同的物理量，它們的物理意義不同，故A錯(cuò)誤；功與熱量都是能量轉(zhuǎn)化的量度，熱量和功都可以作為物體內(nèi)能變化的量度，故B正確；熱量、功和內(nèi)能的單位相同，都是焦耳，故C錯(cuò)誤；功和熱量由過程決定，內(nèi)能由物體的狀態(tài)決定，故D錯(cuò)誤。

5．在水池中，一個(gè)氣泡從池底浮起，此過程可認(rèn)為氣泡的溫度不變，氣泡內(nèi)氣體視為理想氣體。則()

A．外界對(duì)氣泡做功，同時(shí)氣泡吸熱

B．外界對(duì)氣泡做功，同時(shí)氣泡放熱

C．氣泡對(duì)外界做功，同時(shí)氣泡吸熱

D．氣泡對(duì)外界做功，同時(shí)氣泡放熱

答案C

解析隨著氣泡的上升，壓強(qiáng)減小，因?yàn)闇囟炔蛔?，根?jù)＝C，所以體積增大，氣泡對(duì)外做功；根據(jù)ΔU＝W＋Q溫度不變，所以ΔU＝0，W0，所以Q0，即氣泡吸熱，選項(xiàng)C正確。

6．如圖所示，某種自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水時(shí)，與洗衣缸相連的細(xì)管中會(huì)封閉一定質(zhì)量的空氣，通過壓力傳感器感知管中的空氣壓力，從而控制進(jìn)水量。設(shè)溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高，則細(xì)管中被封閉的空氣()

A．放熱

B．壓強(qiáng)減小

C．分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇

D．分子間的引力和斥力都減小

答案A

解析溫度不變，洗衣缸內(nèi)水位升高時(shí)，封閉氣體壓強(qiáng)增大，體積減小，外界對(duì)氣體做功，W0，又因ΔU＝0，由ΔU＝W＋Q知，Q0，即氣體放出熱量，A正確，B錯(cuò)誤。因?yàn)闇囟炔蛔?，C錯(cuò)誤。因?yàn)闅怏w體積減小，所以分子間的引力和斥力都增大，D錯(cuò)誤。

7．(多選)下列敘述和熱力學(xué)定律相關(guān)，其中正確的是()

A．第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成，是因?yàn)檫`背了能量守恒定律

B．能量耗散過程中能量不守恒

C．電冰箱的制冷系統(tǒng)能夠不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，違背了熱力學(xué)第二定律

D．能量耗散是從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性

E．物體從單一熱源吸收的熱量可全部用于做功

答案ADE

解析第一類永動(dòng)機(jī)是指不消耗能量卻可以不斷對(duì)外做功的機(jī)器，違背了能量守恒定律，A正確；能量耗散過程中能量仍是守恒的，B錯(cuò)誤；電冰箱在電機(jī)做功情況下，不斷地把冰箱內(nèi)的熱量傳到外界，沒有違背熱力學(xué)第二定律，C錯(cuò)誤；能量耗散具有方向性，D正確；物體在引起其他變化時(shí)可以從單一熱源吸收熱量并全部用于做功，E正確。

8.(多選)如圖所示，導(dǎo)熱的汽缸固定在水平地面上，用活塞把一定質(zhì)量的理想氣體封閉在汽缸中，汽缸的內(nèi)壁光滑?，F(xiàn)用水平外力F作用于活塞桿，使活塞緩慢地向右移動(dòng)，由狀態(tài)變化到狀態(tài)，在此過程中，如果環(huán)境溫度保持不變，下列說法正確的是()

A．氣體分子平均動(dòng)能不變

B．氣體內(nèi)能減少

C．氣體吸收熱量

D．氣體內(nèi)能不變，卻對(duì)外做功，此過程違反熱力學(xué)第一定律，不可能實(shí)現(xiàn)

E．氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，但此過程不違反熱力學(xué)第二定律

答案ACE

解析汽缸是導(dǎo)熱的，封閉汽缸氣體的溫度始終與環(huán)境溫度相同，保持不變，而溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，故A正確；一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能僅僅與溫度有關(guān)，內(nèi)能不變，B錯(cuò)誤；氣體內(nèi)能不變，對(duì)外做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知?dú)怏w吸收熱量，C正確；氣體是從單一熱源吸熱，全部用來對(duì)外做功，同時(shí)伴隨著外力F的作用，即引起了其他的變化，所以此過程不違反熱力學(xué)第二定律，E正確，D錯(cuò)誤。

9.(多選)如圖所示，在活塞可自由移動(dòng)的豎直放置的汽缸中，將一個(gè)熱敏電阻(電阻率隨溫度升高而減小)R置于汽缸中，熱敏電阻與容器外的電源E和電流表組成閉合回路，電路中的電流很小，電阻R上產(chǎn)生的熱量可以不計(jì)。汽缸中封閉一定質(zhì)量的氣體(不計(jì)分子間的作用力，外界大氣壓恒定不變)，在某一段時(shí)間內(nèi)電流表的讀數(shù)逐漸增大，則在這段時(shí)間內(nèi)汽缸中氣體()

A．壓強(qiáng)增大B．分子平均動(dòng)能增大

C．向外界放熱D．對(duì)外界做功

答案BD

解析汽缸中氣體的壓強(qiáng)p＝p0＋恒定不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流表的讀數(shù)逐漸增大，說明熱敏電阻的阻值減小，汽缸中氣體的溫度增大，所以氣體分子平均動(dòng)能增大，選項(xiàng)B正確；汽缸中氣體的溫度增大，壓強(qiáng)不變，根據(jù)＝C(常數(shù))可知，氣體的體積增大，即氣體對(duì)外界做功，選項(xiàng)D正確；溫度增大，說明氣體的內(nèi)能增大，又氣體對(duì)外界做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知，氣體要從外界吸收熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。本題答案為BD。

10.(多選)如圖，水平放置的密封汽缸內(nèi)的氣體被一豎直隔板分隔為左右兩部分，隔板可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動(dòng)，右側(cè)氣體內(nèi)有一電熱絲。汽缸壁和隔板均絕熱。初始時(shí)隔板靜止，左右兩邊氣體溫度相等?，F(xiàn)給電熱絲提供一微弱電流，通電一段時(shí)間后切斷電源。當(dāng)缸內(nèi)氣體再次達(dá)到平衡時(shí)，與初始狀態(tài)相比()

A．右邊氣體溫度升高，左邊氣體溫度不變

B．左右兩邊氣體溫度都升高

C．左邊氣體壓強(qiáng)增大

D．右邊氣體內(nèi)能的增加量等于電熱絲產(chǎn)生的熱量

答案BC

解析由于汽缸和活塞都絕熱，沒有熱傳遞。當(dāng)電熱絲通電后，右邊的氣體溫度升高，壓強(qiáng)增大，而左邊壓強(qiáng)不變，右邊氣體對(duì)隔板的壓力大于左邊，將隔板向左推，壓縮左邊的氣體做功，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，左邊氣體內(nèi)能增加，氣體的溫度升高，根據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律，左邊的氣體壓強(qiáng)增大，A錯(cuò)誤，B、C正確；由于右邊氣體通過活塞對(duì)左邊氣體做功要消耗內(nèi)能，右邊氣體內(nèi)能的增加值為電熱絲產(chǎn)生的熱量減去對(duì)左邊氣體所做的功，D錯(cuò)誤。

二、真題與模擬

11．20xx·全國(guó)卷](多選)關(guān)于熱力學(xué)定律，下列說法正確的是()

A．氣體吸熱后溫度一定升高

B．對(duì)氣體做功可以改變其內(nèi)能

C．理想氣體等壓膨脹過程一定放熱

D．熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體

E．如果兩個(gè)系統(tǒng)分別與狀態(tài)確定的第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此之間也必定達(dá)到熱平衡

答案BDE

解析只知道氣體吸收熱量，不明確做功情況，無法判斷內(nèi)能變化，A錯(cuò)誤。做功可以改變物體的內(nèi)能，B正確。等壓膨脹過程，體積增大，溫度升高，在對(duì)外做功的情況下內(nèi)能增加，因此一定吸熱，C錯(cuò)誤。D是熱力學(xué)第二定律的一種表述，D正確。E是熱平衡定律，E正確。

12．20xx·全國(guó)卷](多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示，其中對(duì)角線ac的延長(zhǎng)線經(jīng)過原點(diǎn)O。下列判斷正確的是()

A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等

B．氣體在狀態(tài)a時(shí)的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時(shí)的內(nèi)能

C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對(duì)氣體做的功

D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對(duì)外界做的功

E．在過程bc中外界對(duì)氣體做的功等于在過程da中氣體對(duì)外界做的功

答案ABE

解析在pT圖象中過原點(diǎn)的傾斜直線都是等容線，a、c在同一等容線上，體積相等，A正確。一定質(zhì)量的理想氣體，分子數(shù)確定，不計(jì)分子勢(shì)能，因此內(nèi)能只與溫度有關(guān)，由圖象知TaTc，B正確。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，在c→d中T不變，即ΔU＝0，W＝－Q，即向外界放出的熱量等于外界對(duì)氣體做的功，C錯(cuò)誤。d→a中，溫度升高，ΔU0，由p不變，T升高，可知V增大，W0，Q＝ΔU＋|W|，可見氣體從外界吸收的熱量大于氣體對(duì)外界做的功，D錯(cuò)誤。b→c為等壓變化，有＝，外界對(duì)氣體做功Wbc＝pc(Vb－Vc)＝(Tb－Tc)。d→a為等壓變化，有＝，氣體對(duì)外界做功Wda＝pa(Va－Vd)＝(Ta－Td)，由＝及Tb－Tc＝Ta－Td可知，Wbc＝Wda，E正確。

13．20xx·北京高考]下列說法正確的是()

A．物體放出熱量，其內(nèi)能一定減小

B．物體對(duì)外做功，其內(nèi)能一定減小

C．物體吸收熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能增加

D．物體放出熱量，同時(shí)對(duì)外做功，其內(nèi)能可能不變

答案C

解析由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q可知，若物體放出熱量，如果外界對(duì)物體做正功，則ΔU不一定為負(fù)值，即內(nèi)能不一定減少，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；同理可分析出，B項(xiàng)和D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。

14.20xx·全國(guó)卷](多選)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始，經(jīng)歷三個(gè)過程ab、bc、ca回到原狀態(tài)，其pT圖象如圖所示。下列判斷正確的是()

A．過程ab中氣體一定吸熱

B．過程bc中氣體既不吸熱也不放熱

C．過程ca中外界對(duì)氣體所做的功等于氣體所放的熱

D．a(chǎn)、b和c三個(gè)狀態(tài)中，狀態(tài)a分子的平均動(dòng)能最小

E．b和c兩個(gè)狀態(tài)中，容器壁單位面積單位時(shí)間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同

答案ADE

解析對(duì)封閉氣體，由題圖可知a→b過程，氣體體積V不變，沒有做功，而溫度T升高，則為吸熱過程，A項(xiàng)正確。b→c過程為等溫變化，壓強(qiáng)減小，體積增大，對(duì)外做功，則為吸熱過程，B項(xiàng)錯(cuò)誤。c→a過程為等壓變化，溫度T降低，內(nèi)能減少，體積V減小，外界對(duì)氣體做功，依據(jù)W＋Q＝ΔU，外界對(duì)氣體所做的功小于氣體所放的熱，C項(xiàng)錯(cuò)誤。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，Tapc，顯然E項(xiàng)正確。

15．20xx·重慶高考]重慶出租車常以天然氣作為燃料。加氣站儲(chǔ)氣罐中天然氣的溫度隨氣溫升高的過程中，若儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣體體積及質(zhì)量均不變，則罐內(nèi)氣體(可視為理想氣體)()

A．壓強(qiáng)增大，內(nèi)能減小

B．吸收熱量，內(nèi)能增大

C．壓強(qiáng)減小，分子平均動(dòng)能增大

D．對(duì)外做功，分子平均動(dòng)能減小

答案B

解析儲(chǔ)氣罐中氣體體積不變，氣體不做功，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體壓強(qiáng)增大，氣體內(nèi)能增大，分子平均動(dòng)能增大；由熱力學(xué)第一定律可知，氣體一定吸熱，故選項(xiàng)B正確。

16．20xx·河北邯鄲模擬](多選)關(guān)于一定量的氣體，下列說法正確的是()

A．氣體的體積指的是該氣體的分子所能到達(dá)的空間的體積，而不是該氣體所有分子體積之和

B．只要能減弱氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，氣體的溫度就可以降低

C．在完全失重的情況下，氣體對(duì)容器壁的壓強(qiáng)為零

D．氣體從外界吸收熱量，其內(nèi)能一定增加

E．氣體在等壓膨脹過程中溫度一定升高

答案ABE

解析氣體分子間有間隙，氣體體積為氣體分子所能到達(dá)的空間的體積，A正確。氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度為氣體溫度的微觀解釋，B正確。氣體壓強(qiáng)是由于氣體分子頻繁碰撞容器壁引起的，與重力無關(guān)，C錯(cuò)誤。由熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W可知，D錯(cuò)誤。由蓋—呂薩克定律，等壓過程中＝C，由于V增大，則T增大，E正確。

17．20xx·浙江質(zhì)檢]某未密閉房間內(nèi)的空氣溫度與室外的相同，現(xiàn)對(duì)該室內(nèi)空氣緩慢加熱，當(dāng)室內(nèi)空氣溫度高于室外空氣溫度時(shí)()

A．室內(nèi)空氣的壓強(qiáng)比室外的小

B．室內(nèi)空氣分子的平均動(dòng)能比室外的大

C．室內(nèi)空氣的密度比室外的大

D．室內(nèi)空氣對(duì)室外空氣做了負(fù)功

答案B

解析室內(nèi)和室外是相通的，故氣體壓強(qiáng)相同，A錯(cuò)誤。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，室內(nèi)空氣溫度高則分子平均動(dòng)能大，B正確。根據(jù)壓強(qiáng)的微觀解釋知，室內(nèi)、外氣體壓強(qiáng)一樣，室內(nèi)的分子平均動(dòng)能大，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)少，密度小，C錯(cuò)誤。室內(nèi)氣體相當(dāng)于等壓膨脹，對(duì)外界做正功，D錯(cuò)誤。

18．20xx·河北石家莊一模](多選)以下說法正確的是()

A．影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距

B．功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程一定是可逆過程

C．用油膜法估測(cè)分子直徑的實(shí)驗(yàn)中，把用酒精稀釋過的油酸滴在水面上，待測(cè)油酸面擴(kuò)散后又收縮的原因是水面受油酸滴沖擊凹陷后恢復(fù)以及酒精揮發(fā)后液面收縮

D．液晶具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的各向異性，從某個(gè)方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的

E．溫度高的物體分子平均動(dòng)能和內(nèi)能一定大

答案ACD

解析影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對(duì)干爽與潮濕感受的因素是空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓的差距，差距越大蒸發(fā)越快，人們感覺干燥，差距越小蒸發(fā)越慢，人們感覺空氣潮濕，A正確。功轉(zhuǎn)變?yōu)闊岬膶?shí)際宏觀過程是不可逆的，B錯(cuò)誤。由實(shí)驗(yàn)過程知，C正確。液晶的特點(diǎn)就是液晶既具有液體的流動(dòng)性又具有晶體的各向異性，從某個(gè)方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的，D正確。溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，內(nèi)能由平均動(dòng)能、勢(shì)能和分子數(shù)共同決定，E錯(cuò)誤。

19．20xx·廣西調(diào)研](多選)如圖所示是一定質(zhì)量的理想氣體的體積V和攝氏溫度t變化關(guān)系的Vt圖象，氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B的過程中，下列說法正確的是()

A．氣體的內(nèi)能增大

B．氣體的內(nèi)能不變

C．氣體的壓強(qiáng)減小

D．氣體的壓強(qiáng)不變

E．氣體對(duì)外做功，同時(shí)從外界吸收能量

答案ACE

解析由題圖可知，理想氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，溫度升高，內(nèi)能增大，故A正確，B錯(cuò)誤；在Vt圖象中等壓線是延長(zhǎng)線過－273.15的直線，斜率越大，壓強(qiáng)越小，如圖所示，氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B的過程中，壓強(qiáng)減小，故C正確，D錯(cuò)誤；從狀態(tài)A到狀態(tài)B，體積增大，氣體對(duì)外做功，W0，溫度升高，內(nèi)能增大，ΔU0，根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q0，即氣體從外界吸收熱量，故E正確。

20．20xx·石家莊質(zhì)檢](多選)下列說法正確的是()

A．液面上部的蒸汽達(dá)到飽和時(shí)就不會(huì)有液體分子從液面飛出

B．質(zhì)量相等的80℃的液態(tài)萘和80℃的固態(tài)萘相比，具有不同的分子勢(shì)能

C．單晶體的某些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性

D．液體表面層分子的勢(shì)能比液體內(nèi)部分子的勢(shì)能大

E．理想氣體等溫膨脹時(shí)從單一熱源吸收的熱量可以全部用來對(duì)外做功，這一過程違反了熱力學(xué)第二定律

答案BCD

解析蒸汽達(dá)到飽和是一種動(dòng)態(tài)平衡，同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)出液體的分子數(shù)量相等，不是沒有分子飛出，A錯(cuò)誤。內(nèi)能是物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，質(zhì)量相等的同種物質(zhì)，則分子數(shù)相同；溫度相同，即總動(dòng)能相等；由于物態(tài)不同，內(nèi)能不同，一定是分子勢(shì)能不同，選項(xiàng)B正確。多晶體由于各個(gè)小晶粒的取向雜亂無章，整體不表現(xiàn)出方向性，顯示各向同性，選項(xiàng)C正確。液體表面層分子間的距離比液體內(nèi)部的分子間距略大一些，分子間的勢(shì)能較大，選項(xiàng)D正確。熱力學(xué)第二定律表示熱機(jī)不能從單一熱源吸收熱量全部用來對(duì)外做功而不造成其他影響，而理想氣體等溫膨脹時(shí)，吸收的熱量雖然全部用于對(duì)外做功了，但造成了其他的影響(與外界有熱交換，向外界傳遞了一部分熱量)，所以并不能說這個(gè)過程違反了熱力學(xué)第二定律，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。

一、基礎(chǔ)與經(jīng)典

21.如圖所示pV圖中，一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A經(jīng)過ACB過程至狀態(tài)B，氣體對(duì)外做功280J，吸收熱量410J；氣體又從狀態(tài)B經(jīng)BDA過程回到狀態(tài)A，這一過程中外界對(duì)氣體做功200J。

(1)ACB過程中氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？

(2)BDA過程中氣體吸收還是放出多少熱量？

答案(1)內(nèi)能增加130J(2)放出熱量330J

解析(1)ACB過程中W1＝－280J，Q1＝＋410J，

由熱力學(xué)第一定律UB－UA＝W1＋Q1＝130J，

氣體內(nèi)能的增加量為130J。

(2)因?yàn)橐欢ㄙ|(zhì)量理想氣體的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，BDA過程中氣體內(nèi)能變化量UA－UB＝－130J，

由題知W2＝200J，由熱力學(xué)第一定律得UA－UB＝W2＋Q2，解得Q2＝－330J，即放出熱量330J，氣體一定放出熱量。

22．某地的平均風(fēng)速為5m/s，空氣密度是1.2kg/m3。有一風(fēng)車，它的車葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12m的圓面，如果這個(gè)風(fēng)車能將此圓內(nèi)10%的氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？

答案3.4kW

解析在時(shí)間t內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量為m＝ρV＝ρπr2vt，這些氣流的動(dòng)能為mv2，

轉(zhuǎn)變成的電能為E＝mv2×10%，

故風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率為P＝＝πr2ρv3×10%，

代入數(shù)據(jù)得P＝3.4kW。

二、真題與模擬

23．20xx·江蘇高考](1)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后，鍋內(nèi)水面上方充滿飽和汽。停止加熱，高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻。在冷卻過程中，鍋內(nèi)水蒸氣的變化情況為________。

A．壓強(qiáng)變小B．壓強(qiáng)不變

C．一直是飽和汽D．變?yōu)槲达柡推?/p>

(2)如圖甲所示，在斯特林循環(huán)的pV圖象中，一定質(zhì)量理想氣體從狀態(tài)A依次經(jīng)過狀態(tài)B、C和D后再回到狀態(tài)A，整個(gè)過程由兩個(gè)等溫和兩個(gè)等容過程組成。B→C的過程中，單位體積中的氣體分子數(shù)目________(選填“增大”“減小”或“不變”)。狀態(tài)A和狀態(tài)D的氣體分子熱運(yùn)動(dòng)速率的統(tǒng)計(jì)分布圖象如圖乙所示，則狀態(tài)A對(duì)應(yīng)的是________(選填“”或“”)。

(3)如圖甲所示，在A→B和D→A的過程中，氣體放出的熱量分別為4J和20J。在B→C和C→D的過程中，氣體吸收的熱量分別為20J和12J。求氣體完成一次循環(huán)對(duì)外界所做的功。

答案(1)AC(2)不變(3)8J

解析(1)高壓鍋在密封的狀態(tài)下緩慢冷卻，在冷卻過程中氣體發(fā)生等容變化，溫度降低，壓強(qiáng)變小，A正確，B錯(cuò)誤。鍋內(nèi)始終處于飽和汽狀態(tài)，C正確，D錯(cuò)誤。

(2)氣體在從B→C的過程中，氣體的體積不變，因此單位體積中氣體分子數(shù)目不變。從狀態(tài)D到狀態(tài)A，氣體的體積不變，壓強(qiáng)減小，溫度降低，因此A狀態(tài)對(duì)應(yīng)的是圖。

(3)氣體循環(huán)一次內(nèi)能不變，ΔU＝0，吸收的熱量Q＝(20＋12－4－20)J＝8J。根據(jù)熱力學(xué)第一定律ΔU＝Q＋W，得W＝－8J，氣體對(duì)外做功8J。

24.20xx·全國(guó)卷]如圖，一固定的豎直汽缸由一大一小兩個(gè)同軸圓筒組成，兩圓筒中各有一個(gè)活塞。已知大活塞的質(zhì)量為m1＝2.50kg，橫截面積為S1＝80.0cm2；小活塞的質(zhì)量為m2＝1.50kg，橫截面積為S2＝40.0cm2；兩活塞用剛性輕桿連接，間距保持為l＝40.0cm；汽缸外大氣的壓強(qiáng)為p＝1.00×105Pa，溫度為T＝303K。初始時(shí)大活塞與大圓筒底部相距，兩活塞間封閉氣體的溫度為T1＝495K?，F(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降，活塞緩慢下移。忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦，重力加速度大小g取10m/s2。求：

(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間，缸內(nèi)封閉氣體的溫度；

(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達(dá)到熱平衡時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)。

答案(1)330K(2)1.01×105Pa

解析(1)設(shè)初始時(shí)氣體體積為V1，在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2，溫度為T2。由題給條件得：

V1＝S2＋S1

V2＝S2l

在活塞緩慢下移的過程中，用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，由力的平衡條件得：

S1(p1－p)＝m1g＋m2g＋S2(p1－p)

故缸內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變。由蓋—呂薩克定律有：

＝

聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得：T2＝330K

(2)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時(shí)，被封閉氣體的壓強(qiáng)為p1。在此后與汽缸外大氣達(dá)到熱平衡的過程中，被封閉氣體的體積不變。設(shè)達(dá)到熱平衡時(shí)被封閉氣體的壓強(qiáng)為p′，由查理定律，有＝

聯(lián)立式并代入題給數(shù)據(jù)得：p′＝1.01×105Pa。

25．20xx·全國(guó)卷]如圖，一粗細(xì)均勻的U形管豎直放置，A側(cè)上端封閉，B側(cè)上端與大氣相通，下端開口處開關(guān)K關(guān)閉；A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l＝10.0cm，B側(cè)水銀面比A側(cè)的高h(yuǎn)＝3.0cm?，F(xiàn)將開關(guān)K打開，從U形管中放出部分水銀，當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0cm時(shí)將開關(guān)K關(guān)閉。已知大氣壓強(qiáng)p0＝75.0cmHg。

(1)求放出部分水銀后A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度；

(2)此后再向B側(cè)注入水銀，使A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度，求注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度。

答案(1)12.0cm(2)13.2cm

解析(1)以cmHg為壓強(qiáng)單位。設(shè)A側(cè)空氣柱長(zhǎng)度l＝10.0cm時(shí)的壓強(qiáng)為p；當(dāng)兩側(cè)水銀面的高度差為h1＝10.0cm時(shí)，設(shè)空氣柱的長(zhǎng)度為l1，壓強(qiáng)為p1。由玻意耳定律得：pl＝p1l1

由力學(xué)平衡條件得：p＝p0＋h

打開開關(guān)K放出水銀的過程中，B側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)始終為p0，而A側(cè)水銀面處的壓強(qiáng)隨空氣柱長(zhǎng)度的增加逐漸減小，直到B側(cè)水銀面低于A側(cè)水銀面h1為止。由力學(xué)平衡條件有：p1＝p0－h(huán)1

聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得：l1＝12.0cm

(2)當(dāng)A、B兩側(cè)的水銀面達(dá)到同一高度時(shí)，設(shè)A側(cè)空氣柱的長(zhǎng)度為l2，壓強(qiáng)為p2。由玻意耳定律得：pl＝p2l2

由力學(xué)平衡條件有：p2＝p0

聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得：l2＝10.4cm

設(shè)注入的水銀在管內(nèi)的長(zhǎng)度為Δh，依題意得：Δh＝2(l1－l2)＋h1

聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得：Δh＝13.2cm。

26．20xx·石家莊質(zhì)檢]一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其pV圖象如圖所示。已知該氣體在狀態(tài)A時(shí)的溫度為27℃，求：

(1)該氣體在狀態(tài)B和C時(shí)的溫度分別為多少？

(2)該氣體從狀態(tài)A經(jīng)B再到C的全過程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？

答案(1)TB＝600KTC＝300K(2)放熱，傳遞的熱量為1000J

解析(1)對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，由圖象可知A→B為等容變化，由查理定律得＝，

代入數(shù)據(jù)得TB＝600K。

A→C由理想氣體狀態(tài)方程得＝

代入數(shù)據(jù)得TC＝300K。

(2)從A經(jīng)B到C氣體體積減小，外界對(duì)氣體做正功，由pV圖線與橫軸所圍成的面積可得

W＝＝1000J。

由于TA＝TC，該氣體在狀態(tài)A和狀態(tài)C內(nèi)能相等，ΔU＝0，由熱力學(xué)第一定律ΔU＝W＋Q，

可得Q＝－1000J，即氣體向外界放出熱量，傳遞的熱量為1000J。