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专题08 电磁感应 交变电流 热学
6 大考点概览
考点01 电磁感应现象
考点02 法拉第电磁感应定律
考点03 交变电流
考点04 变压器
考点05 气体
考点06 热力学定律
一、单选题
1．（2026·湛江·一模）电磁俘能器由动磁铁、定磁铁和若干固定线圈组成，简化图如图所示。当受到外界
激励时，动磁铁围绕定磁铁顺时针旋转，与线圈发生相对运动，线圈中会产生感应电流。若动磁铁产生的
磁场垂直于纸面向外，下列说法正确的是（ ）
A．电磁俘能器的工作原理是电流的磁效应
B．如图位置时，线圈1 和2 中感应电流方向分别为逆时针和顺时针
C．如图位置时，线圈1 和2 中感应电流方向均为顺时针
D．如图位置时，线圈1 和2 中感应电流方向均为逆时针
考点1
电磁感应现象
【答案】B
【详解】A．电磁俘能器的工作原理是电磁感应，故A 错误；
BCD．当动磁铁围绕定磁铁顺时针旋转，线圈1 中的磁通量垂直于纸面向外且减小，线圈2 中的磁通量垂
直于纸面向外且增大，根据楞次定律可知，线圈1 和2 中感应电流方向分别为逆时针和顺时针，故B 正确，
CD 错误。
故选B。
2．（2026·广东省湛江市部分高中·一模）如图（a）磁性小球从高度为h 处自由释放，不考虑空气阻力作
用，落到水平桌面后反弹，落点旁放置能测量磁感应强度的手机，同时将手机中感知磁感应强度的元件视
为闭合线圈，手机始终静止在水平桌面上，磁性小球的加速度大小如图（b）所示，小球与桌面发生弹性
碰撞无能量损失。以桌面为零重力势能点，下列说法正确的是（ ）
A．h 越大，手机中磁感应强度的峰值越大
B．
且手机受到指向落点的摩擦力
C．
且小球落点逐渐向手机发生偏移
D．
且小球的机械能逐渐减小至0
【答案】D
【详解】A．小球磁性不随碰撞剧烈程度而改变，峰值不随h 改变，故A 错误；
B．由图（b）可知，第二次加速度比第一次小，推知小球碰撞桌面时，初速度减小，因此
，手机受
到的摩擦力与安培力方向相反，指向落点，故B 错误；
C．由于手机线圈中产生感应电流，根据楞次定律可知，小球有远离手机的趋势，故C 错误；
D．由于手机线圈中感应电流产生焦耳热，小球的机械能在足够多次碰撞后，全部转化为线圈的焦耳热，
故D 正确。
故选D。
3．（2025·广东汕头·一模）如图所示，铁芯左边悬挂一个轻质金属环，铁芯上有两个线圈
和
，线圈
和电源、开关、热敏电阻
相连，线圈
与电流表相连。已知热敏电阻
的阻值随温度的升高而减小，
保持开关闭合，下列说法正确的是（ ）
A．当温度升高时，金属环向左摆动
B．当温度不变时，电流表示数不为0
C．当电流从
经电流表到
时，可知温度降低
D．当电流表示数增大时，可知温度升高
【答案】A
【详解】A．保持开关闭合，当温度升高时，热敏电阻
的阻值减小，电流增大，由右手螺旋定则可得电
流产生的磁场方向向右穿过螺旋管，如图所示
穿过小金属环的磁通量向右增大，由楞次定律可得穿过小金属环的感应电流I3的方向，从而使得小金属环
在原磁场中受安培力而阻碍磁通量的增大，故小金属环有缩小的趋势和向左摆动，故A 正确；
B．当温度不变时，电流不变，穿过螺旋管
的磁通量不变，无感应电流产生，电流表示数为0，故B 错误；
C．当电流从
经电流表到
时，可知感应电流产生的磁场水平向左，与原磁场方向相反，根据楞次定律知
原磁场的磁通量增大，故电流增大，
的阻值减小，说明温度升高，故C 错误；
D．当电流表示数增大，根据法拉第电磁感应定律知，是穿过线圈的磁通量的变化率增大，故电流的变化
率变大，故
的阻值变化的快，温度变化的快，故D 错误。
故选A。
4．（2026·广州·一模）某兴趣小组设计了如图（a）所示的电磁阻拦系统。当模型飞机着陆时，关闭动力
系统，通过绝缘阻拦索钩住水平面内平行导轨上的金属棒ab，飞机与金属棒ab 在匀强磁场中共同滑行3m
后停下。已知ab 被钩住后瞬间与飞机的共同速度为3m/s，导轨间距为1m，定值电阻R=1Ω，ab 接入电路
的电阻r=2Ω，不计导轨电阻。除电磁阻力外，忽略其他阻力。以ab 初始位置为起点，ab 两端电压U 与其
位移s 的关系如图（b）所示，则（ ）
A．b 端的电势高于a 端的电势
B．ab 被钩住后瞬间产生的电动势为1V
C．通过电阻R 的总电量为3C
D．ab、阻拦索与飞机的总质量约为0.33kg
【答案】D
【详解】A．根据右手定则，可知导体棒
产生感应电流方向为
到
，导体棒视为电源，电源内部的电
流是由负极流向正极，故a 端的电势高于b 端的电势，故A 错误；
B．由图（b）可知，当ab 被钩住后瞬间，ab 两端电压
，因导体棒与电阻
形成了一个闭合电路，
故此电压为路端电压，则此瞬间产生的感应电动势为
，故B 错误；
C．由B 项分析，可知ab 被钩住后瞬间产生的感应电动势为
，根据法拉第电磁感应定律有
解得
根据
，
，
，
联立解得
由图（b）可知当
时
，说明此时导体棒刚好停止运动，速度为零，代入数据解得
，故C
错误；
D．根据动能定理有
又
联立可得
由图（b）可得
代入数据解得
，故D 正确。
故选D。
5．（2025·广东茂名·一模）图甲为工程师设计的传送带测速装置，图乙为其简化原理图，该测速装置固定
有间距为L、长度为d 的平行金属电极，电极间存在着磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场，
且接有电压表和阻值为R 的电阻，测速装置上的绝缘橡胶带嵌有间距均为d 的平行细金属条，金属条阻值
为r 且与电极接触良好，橡胶带运动时磁场中始终有且仅有一根金属条，不计金属电极和其余导线的电阻，
电压表可视为理想电表。下列说法正确的是（ ）
A．当金属条经过磁场区域时，受到的安培力方向与运动方向相同
B．当电压表的读数为U 时，传送带的速度大小为
C．若将该电压表改装为传送带速度表，则速度表刻度均匀分布
D．当金属条通过磁场区域时的速度为v 时，电路的总发热功率为
【答案】C
【详解】A．当金属条经过磁场区域时，根据电磁阻尼知识可知，金属条受到的安培力方向与运动方向相
反，故A 错误；
BC．当电压表的读数为U 时，有
得传送带的速度大小为
即若将该电压表改装为传送带速度表，则速度表刻度均匀分布，故B 错误，C 正确；
D．当金属条通过磁场区域时的速度为v 时，电路的总发热功率为
又
联立得
故D 错误。
故选C。
二、多选题
6．（2025·广东·联考）如图，水平面上有两根固定的光滑平行金属导轨，导轨左侧接了一个阻值为R 的定
值电阻，两根导轨间距为L，一个质量为m，总电阻为2R，直径为L 的均匀金属圆环放置在导轨之间，与
两根导轨良好接触，整个空间存在磁感应强度大小为B，方向竖直向下的匀强磁场，某时刻开始，给圆环
一个向右的初速度v0，导轨足够长，下列说法正确的是（ ）
A．圆环运动初始时刻，流过电阻R 的电流方向为a→b，大小为
B．圆环运动的整个过程中，流过电阻
的电荷量为
C．圆环运动过程的总位移大小为
D．整个过程中，电阻
上产生的焦耳热为
【答案】BCD
【详解】A．两个半圆弧均切割磁感线，等效长度为L，等效电路图如图所示，相当于两个相同的电源并联，
每一个半圆弧产生的电动势
，总电动势也为
，每一个半圆弧的内阻
，总内阻
，整个电路的总电阻
根据闭合电路欧姆定律，有
，圆环的左右两个半圆弧均切割磁感线，效果一样，根据右手
定则，可判断通过定值电阻的电流方向为a→b，故A 错误；
B．对整个圆环受安培阻力做变加速直线运动最后停下来，根据动量定理有
，解得
，故B 正确；
C．对圆环减速的过程有
，联立解得圆环运动过程的总位移大小为
，
故C 正确；
D．对整个电路，根据能量守恒定律有
，其中
，故D 正确。
故选BCD。
一、单选题
1．（2025·广东广州·一模）如图（a）为探究感应电流产生的磁场与原磁场变化关系的装置。将两个相同
的线圈串联，两相同磁感应强度传感器探头分别伸入两线圈中心位置，且测量的磁场正方向设置相同。现
用一条形磁铁先靠近、后远离图（a）中右侧线圈，图（a）中右侧传感器所记录的B1-t 图像如图（b），则
该过程左侧传感器所记录的B2-t 图可能为（ ）
A．
B．
考点2
法拉第电磁感应定律
C．
D．
【答案】B
【详解】条形磁铁靠近右侧线圈过程，右侧线圈中的磁感应强度方向竖直向上且增大，根据图（b）可知，
正方向竖直向上，根据楞次定律可知，右侧线圈产生的感应电流方向为顺时针（俯视），则左侧线圈中的
电流方向也为顺时针（俯视），根据右手螺旋定则可知，左侧线圈中的磁感应强度方向竖直向下，条形磁
铁远离右侧线圈过程，磁场的变化与靠近过程相反，则感应电流方向也相反，进而左侧线圈的磁感应强度
方向也相反，综上所述，左侧线圈的磁感应强度方向先负后正。
故选B。
2．（2026·广东·一模）为自行车灯供电的发电装置结构如图，N、S 是磁铁的磁极，M 是圆柱形铁芯；磁
极和铁芯间的磁场均匀辐向分布，圆心角
所对应的区域没有磁场；铁芯外的矩形线圈P 在车轮带动
下，绕M 中心的固定转轴O 匀速转动。若规定从图示位置开始计时的电动势为正值，则能反映线圈中感应
电动势e 随时间t 变化的图像是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】AB． 该磁场为均匀辐向磁场，线圈在磁场中匀速转动时，切割边的速度方向始终与磁场方向垂
直，根据
，
、
、均不变，因此感应电动势的大小恒定，故AB 错误；
CD．题目说明
的区域没有磁场，初始位置（图示位置）线圈处在磁场中，
时感应电动势为正
值，大小恒定；线圈转动进入无磁场区域后，感应电动势为0；转动进入对侧磁场后，切割磁感线的方向
反向，感应电动势方向变为负值，大小仍恒定；再次进入无磁场区域后，电动势又回到0，重复周期变化，
故C 正确，D 错误。
故选C。
二、多选题
3．（2025·广东惠州·二调）如图所示，半径为
的圆形金属框固定放置在绝缘水平面上，其中心
处固定
一竖直导体轴
。间距为
，与水平面成
角的平行金属导轨通过导体轴、金属框、导线分别与两导体
棒相连。导轨和金属框处分别有与各自所在平面垂直的匀强磁场，磁感应强度大小均为
。导体棒OA 在
金属框上绕
点以角速度
逆时针匀速转动过程中，质量为
的导体棒CD（与导轨垂直）恰好即将向上
滑动。已知导体棒OA、CD 接入电路的电阻值均为
，其余部分的电阻均不计，取重力加速度为
。则以
下说法中正确的是（ ）
A．经过导体棒OA 的电流从
流向
B．导体棒CD 的发热功率为
C．一个周期内流过导体棒CD 的电荷量为
D．导体棒CD 受到的摩擦力大小为
【答案】BD
【详解】A．由右手定则，OA 逆时针转动，切割磁感线产生感应电流，电流从O 流向A，A 错误；
B．OA 产生的感应电动势
电路总电流
CD 发热功率
，B 正确；
C．一个周期内流过CD 的电荷量
，C 错误；
D．CD 受到的安培力
，方向沿导轨向上。CD 即将向上滑动，摩擦力向下，由平衡条件
得
，D 正确。
故选BD。
4．（2025·广东深圳·一模）下面是一种电动汽车能量回收系统简化结构图。行驶过程，电动机驱动车轮转
动。制动过程，电动机用作发电机给电池充电，进行能量回收，这种方式叫“再生制动”。某电动汽车4
个车轮都采用轮毂电机驱动，轮毂电机内由固定在转子上的强磁铁形成方向交替的等宽辐向磁场，可视为
线圈处于方向交替的匀强磁场中，磁感应强度大小为
。正方形线圈固定在定子上，边长与磁场宽度相等
均为
，每组线圈匝数均为
，每个轮毂上有
组线圈，4 个车轮上的线圈串联后通过换向器（未画出）
与动力电池连接。已知某次开始制动时线圈相对磁场速率为，回路总电阻为
，下列说法正确的有（
）
A．行驶过程，
断开，
闭合
B．制动过程，
断开，
闭合
C．开始制动时，全部线圈产生的总电动势为
D．开始制动时，每组线圈受到的安培力为
【答案】BC
【详解】AB．行驶过程，电动机驱动车轮转动，则
闭合，
断开；制动过程，电动机用作发电机给电池
充电，则
断开，
闭合，故A 错误，B 正确；
C．由图可知，线圈左右两边同时切割磁感线，4 个车轮上的线圈串联，则开始制动时，全部线圈产生的总
电动势为
故C 正确；
D．开始制动时，回路中的电流为
线圈左右两边的安培力同向，则每组线圈受到的安培力为
故D 错误；
故选BC。
5．（2026·广东深圳·一调）福建舰采用了世界最先进的电磁阻拦系统，满足了多种舰载机的降落需求。如
下图所示，该系统结构两侧对称，阻拦索通过定滑轮和可动滑轮后缠绕在锥形卷扬筒上。卷扬筒可带动矩
形线圈在辐射状磁场中绕中心轴同步旋转，使ab、cd 边垂直切割磁感线，可动滑轮使阻拦索始终垂直于筒
的转轴方向收放，不打滑。每组线圈边长30r、宽L、匝数n、总电阻R，独立构成闭合回路，ab、cd 边所
在处磁感应强度大小为B。当阻拦索在卷扬筒半径10r 处时，收放速度为v，则（ ）
A．线圈转动过程中电流方向始终不变
B．线圈ab 边切割磁感线的速度大小为1.5v
C．每组线圈中产生的总电动势为3nBLv D．每组线圈ab 边所受的安培力大小为
【答案】BC
【详解】A．线圈每转过一周两次经过中性面，每经过中性面一次电流方向改变一次，故线圈每转过一周
电流方向改变两次，故A 错误；
B．卷扬筒可带动矩形线圈在辐射状磁场中绕中心轴同步旋转，即卷扬筒与线圈角速度相同，由
解得线圈ab 边切割磁感线的速度大小为
，故B 正确；
C．因ab、cd 边都切割磁感线，故每组线圈中产生的总电动势为
，故C 正确；
D．由闭合电路的欧姆定律得线圈中的电流为
每组线圈ab 边所受的安培力大小为
，故D 错误。
故选BC。
6．（2025·广东·联考）如图所示，正方形金属线框abcd 下方存在宽度为L 的匀强磁场区域，该区域的上、
下边界水平，磁感应强度的大小为B。线框从距磁场上边界高度为h 处由静止开始自由下落。线框ab 边进
入磁场时开始减速，cd 边穿出磁场时的速度是ab 边进入磁场时速度的
。已知线框的边长为L，质量为
m，电阻为R，重力加速度大小为g，线框下落过程中ab 边始终与磁场边界平行，不计空气阻力。下列说
法正确的是（ ）
A．线框ab 边刚进入磁场时，产生的感应电流方向为abcda
B．线框ab 边刚进入磁场时，产生的感应电动势大小为
C．线框在穿过磁场区域的过程中最大加速度为
D．线框在穿过磁场区域的过程中产生的焦耳热为
【答案】AD
【详解】A．根据右手定则可得线框ab 边刚进入磁场时，产生的感应电流方向为abcda，选项A 正确；
B．设ab 边进入磁场时的速度大小为v，有
ab 边进入磁场时，感应电动势
解得
，选项B 错误；
C．ab 边进入磁场时，线框的加速度最大，根据闭合电路欧姆定律可知，线框中感应电流的大小
ab 边受到的安培力大小
根据牛顿第二定律有
得
，选项C 错误；
D．线框穿过磁场的过程中，根据能量守恒定律有
，选项D 正
确。
故选AD。
7．（2026·广东·一模）如图，采用电磁刹车技术的列车质量为m，其下方固定有边长为L、匝数为N、总
电阻为R 的正方形闭合线框abcd。垂直于钢轨间隔分布的匀强磁场，磁感应强度为B，每个磁场区域的宽
度及相邻两磁场区域的间距均为L。当ab 边以初速度v0进入磁场区域时，列车开始刹车，经31L 停下。已
知钢轨宽度为D，刹车过程，列车所受钢轨及空气阻力的合力恒为f，则（ ）
A．ab 边进入磁场瞬间，线框中的感应电流沿adcba 方向
B．ab 边进入磁场瞬间，线框中的感应电流大小为
C．列车从开始刹车到停止，线框产生的焦耳热为
D．列车从开始刹车到停止，所经历的时间为
【答案】ACD
【详解】A．根据右手定则可知，当ab 边进入磁场瞬间，线框中的感应电流沿adcba 方向，故A 正确；
B．ab 边进入磁场瞬间，线框中的感应电流大小为
，故B 错误；
C．列车从开始刹车到停止，根据能量守恒定律可得
所以线框产生的焦耳热为
，故C 正确；
D．设线框完全进入左侧第一个磁场时速度为v1，根据动量定理可得
，
所以
同理，线框离开磁场的过程，有
依此类推，当列车经31L 停下，有
所以列车从开始刹车到停止，所经历的时间为
，故
D 正确。
故选ACD。
三、解答题
8．（2026·广东梅州·一模）如图所示，两条光滑的足够长的平行金属直导轨
、
的间距为
，轨道Ⅰ与轨道Ⅱ的结点处
、
为绝缘材料。
、
段的轨道倾斜放置，与水平方向夹角
，轨道上端固定一个阻值为
的电阻，存在磁感应强度
、方向垂直轨道Ⅰ向下的匀强磁
场。
、
段的轨道Ⅱ水平放置，存在磁感应强度
、方向竖直向上的匀强磁场。质量为
、边长为
的匀质等边三角形金属框
水平放置在轨道Ⅱ上，
边的中线与轨道Ⅱ的中
轴线重合，每条边的电阻均为
。现有一根质量为
、长度为
、电阻也为
的金
属棒
从轨道Ⅰ某处静止释放，在到达底端前已经达到最大速度。忽略导轨的电阻、所有摩擦以及金属框
可能的形变，金属棒、金属框均与导轨始终接触良好，重力加速度取
。求：
(1)ab 棒在轨道Ⅰ上达到稳定后的速度
及此时
棒两端的电势差
；（
）
(2)
框在轨道Ⅱ上到达稳定后的速度
及
棒在轨道Ⅱ上产生的焦耳热
（棒与金属框不接触）；
(3)为使
棒不与金属框碰撞，框的
边初始位置与
的最小距离
。
【答案】(1)6m/s，
(2)1m/s，4.5J
(3)
【详解】（1）ab 棒在倾斜轨道上速度稳定时，由平衡关系可得
安培力
稳定的电流
，其中
联立可得
根据欧姆定律
解得
（2）从ab 棒滑入轨道Ⅱ到与cde 框达到共速，此时电路结构如图
除AB 段和CD 段接入电路中其余部分均被短路，由于系统所受外力的合力为零，系统的动量守恒
根据动量守恒可得
解得
根据能量守恒
金属框接入电路的电阻
金属棒ab 上产生的热量为
（3）对ab 棒，从进入轨道Ⅱ到速度稳定，以向右为正，根据动量定理
其中
解得最初的最小距离
9．（2026·广东·一模）图是利用智能电源实现“电磁弹射”稳定加速的装置简化图。 水平放置的光滑导
轨间距
，质量
的导体棒
静止放在电磁弹射区的开始位置
点，电磁弹射区内有方向垂
直纸面向里、磁感应强度
的匀强磁场。 智能电源能根据导体棒的速度调整电动势、保证导体棒
在电磁弹射区做匀加速直线运动，导体棒从A 点到B 点的时间
，到达B 点的速度
。导体棒
受到的空气阻力
，导体棒的电阻
，其它电阻不计。求：
(1)导体棒在A 点时的安培力大小；
(2)导体棒在A 点时的智能电源的电动势
；
(3)智能电源电动势
与速度的关系式。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）设导体棒做匀加速直线运动的加速度为
，有
由牛顿第二定律得
解得导体棒在A 点时的安培力大小
（2）安培力
回路中的电流
解得
（3）由牛顿第二定律得
安培力
感应电动势
回路中的电流
解得：
10．（2026·湛江·一模）如图所示为某研究小组设计的“圆盘电动机”装置。半径为3L 的导体圆环竖直放
置，处于水平且垂直于圆环平面的匀强磁场中，磁感应强度大小为
。圆环通过三根阻值均为3R 的辐条
与转轴
固定连接。圆环左侧装有一个半径为L 的圆盘，可随转轴同步转动。圆盘上绕有不可伸长的细
线，下端悬挂铝块，系统运行足够长时间后铝块仍未落地。除铝块外，其他物体质量均忽略不计，且不考
虑一切摩擦阻力，重力加速度为g。圆环右侧与阻值为R 的电阻构成闭合回路。电阻R 两端通过导线连接
平行金属板a、b。在b 板右侧依次分布有两个匀强磁场区域，C、D 为磁场边界，与a、b 板平行，区域Ⅰ
的宽度为L，区域Ⅱ的宽度足够大，两区域磁感应强度大小均为B，方向如图所示。当圆盘匀速转动时，
一质量为m、电荷量为q 的带负电的粒子从a 板中央由静止释放，经b 板小孔垂直进入区域Ⅰ的磁场中，
运动一段时间后又恰能回到a 板出发点。粒子重力忽略不计。
(1)求粒子在磁场中运动的总时间t 和粒子在磁场中的速度v 的大小；
(2)求匀强磁场
的方向及铝块的质量
；
(3)若改变区域Ⅰ、Ⅱ中的匀强磁场大小为
，使粒子可从距b 板小孔为2L 的点穿过C 边界离开磁场，求
此时匀强磁场
的大小。
【答案】(1)
，
(2)水平向右，
(3)
或
【详解】（1）粒子在Ⅰ、Ⅱ区域内做圆周运动，半径均为r，由题意知粒子运动轨迹如图甲
根据几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
粒子运动的周期均为T，则有
粒子在磁场中运动的总时间
联立解得
（2）由粒子在电场中加速可知a 板带负电，由右手定则可知匀强磁场
的方向水平向右
设圆盘稳定时辐条转动的角速度为
，则三根辐条产生的等效电动势
由并联可知电源等效电阻
此时对于铝块，速度
此时铝块的重力做功功率等于电路的电功率
稳定时平行金属板
、
两端的电压
粒子在电场中运动时，根据动能定理有
解得
（3）粒子进入磁场从C 边界射出的运动轨迹有两种
①如果粒子从小孔下面离开磁场，运动轨迹与D 相切，如图乙所示
根据几何关系可得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
②如果粒子从小孔上面离开磁场，如图丙所示
根据几何关系可得
解得
根据洛伦兹力提供向心力有
解得
一、单选题
1．（2025·广东广州·一模）某发电机的结构简化如图，N、S 是永磁铁的磁极，M 是圆柱形铁芯，磁极与
铁芯之间的缝隙形成沿半径方向的磁场。铁芯外套有一矩形线圈，线圈绕M 中心的固定转轴匀速转动。若
从图示位置开始计时，取此时线圈中的电动势为正值，在一个周期内感应电动势e 随时间t 变化的图像是
（ ）
考点3
交变电流
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】CD．线圈匀速转动，两杆切割磁感线的线速度大小保持不变，根据磁感线的分布，线圈转动过程
中两杆所处位置的磁感应强度大小也保持不变，根据
可知，产生的感应电动势大小保持不变，故
CD 错误；
B．从图示位置转动90°后，两杆所处位置磁感应强度方向变化，因此产生的电动势方向也会变化，故B 错
误；
A．接下来每转动180°后，两杆所处位置磁感应强度方向都会发生变化，则产生的电动势方向随之变化，
故A 正确。
故选A。
2．（2026·广东梅州·一模）图甲是梅州平远县泗水风电发电机，图乙为风力发电机的主体结构部分，在风
力作用下，风叶通过增速齿轮带动永磁体转动，风叶与永磁体转速比为
，永磁体侧方的线圈与电压
传感器相连。在某一风速时，电压传感器显示如图丙所示正弦规律变化，则下列说法准确的是（ ）
A．风叶的转速为
B．线圈两端电压的有效值为
C．线圈输出的交流电压表达式为
D．由丙图可知
时，穿过线圈的磁通量最大
【答案】C
【详解】A．由图丙可知交变电流的周期为
故磁体的转速为
因风叶与永磁体转速比为
，可知风叶的转速为
，故A 错误；
B．通过丙图可知电压的最大值为
，故有效值
，故B 错误；
C．交变电流的周期为
可知
电压表达式为
，故C 正确；
D．由丙图可知
时，线圈处于峰值面，穿过检测线圈的磁通量变化率最大，则磁通量为0，故D 错
误。
故选C。
3．（2026·湛江·一模）图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁
场，线圈绕垂直于磁场的水平轴
沿逆时针方向匀速转动，内阻不计的矩形线圈通过滑环连接理想变
压器。理想变压器原线圈上的滑动触头P 上下移动可改变副线圈的输出电压，副线圈接有可变电阻R，电
表均为理想交流电表。从图甲所示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。下列说
法正确的是（ ）
A．t=0.005s 时，穿过线圈的磁通量变化最快
B．矩形线圈经过图甲所示位置时，线圈中的电流方向为
C．其他条件不变，R 阻值增大时，电流表示数减小
D．其他条件不变，滑片P 向上移动时，电压表示数变小
【答案】C
【详解】A．由乙图可知，当
时感应电流为零，则感应电动势为零，根据法拉第电磁感应定律
此时穿过线圈的磁通量变化率
为零，故穿过线圈的磁通量变化不是最快，故A 错误；
B．图甲所示位置时，AB 边、CD 边切割磁感线，根据右手定则知电流方向为
，故B
错误；
C．交流发电机的内阻不计，所以变压器的输入电压不变，根据
可知副线圈两端的电压
不变，电阻两端的电压不变，当R 阻值增大时，根据
可知流过电阻的电流
减小，即副线圈中的电流
变小，根据
可知原线圈中的电流
减小，即电流表的示数减小，故C 正确；
D．由图可知，电压表测量的是线圈两端的电压，改变滑片
的位置，线圈产生的电动势不变，由于不计
内阻，所以电压表示数不变，故D 错误。
故选C。
4．（2025·广东茂名·一模）如图甲为茂名浮山岭上的发电风车，图乙为风车简化的发电模型，风车扇叶带
动内部铜质线圈绕垂直于磁场的水平转轴
顺时针匀速转动产生交流电，图丙为风车转速为ω 时线圈输
出电流i 与时间t 的关系，下列说法正确的是（ ）
A．线圈输出电流的有效值是
B．当线圈转到竖直位置时电流表的示数为
C．当线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为
D．若风车转速变为
时，则线圈输出最大电流为
【答案】D
【详解】A．根据交流电最大值与有效值的关系可知
，A 错误；
B．当线圈转到竖直位置时，电动势最大，电流最大，但电流表测量的是电流的有效值
，B 错误；
C．根据右手定则可知，线圈转到图乙所示位置时产生的感应电流方向为
，C 错误；
D．由丙图可知，线圈感应电流的瞬时表达式为
故当风车转速变为
时，线圈输出最大电流为
，D 正确。
故选D。
5．（2026·广州·一模）如图为某发电机的原理图，abcd 为金属线框，固连于线框的E、F 为一对相互绝缘
的半圆形铜环，A、B 为固定电刷。线框在匀强磁场中绕OO′轴匀速转动，从图示位置开始计时，电阻R 两
端的电势差u 随时间t 变化的图像可能是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】线圈开始转动的位置是与中性面垂直的平面，则
时刻电动势有最大值，且线圈在磁场中转动
时产生的正弦交流电，由于
的作用使得产生的电流始终是正弦式交流电的上半部分，故B 正确，ACD
错误。
故选B。
6．（2025·广东·联考）某小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd 共有N 匝，总电阻为
r，线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R 的电阻相连。某段时间线圈以角速度
绕垂直
磁场方向的轴OO'匀速转动，图乙是穿过线圈的磁通量Φ 随时间t 变化的图像，则（ ）
A．图甲所示时刻，线圈中的电流方向为adcba
B．t1时刻，电流表的示数为0
C．电阻R 两端的电压有效值为
D．t1到t2时间内，流过电阻R 的电荷量为
【答案】AD
【详解】A．图甲所示时刻，ab 边向下切割磁感线，cd 边向上切割磁感线，根据右手定则可得，线圈中的
电流方向为adcba，故A 正确；
B．电流表测量的是电流的有效值，所以t1时刻，电流表的示数不为0，故B 错误；
C．线圈产生的感应电动势的最大值为
则电动势有效值为
电阻R 两端的电压有效值为
，故C 错误；
D．t1到t2时间内，通过电阻R 的电荷量为
，故D 正确。
故选AD。
一、解答题
1．（2026·广东深圳·一调）如图为采用双线并联模式进行远距离交流输电的示意图。发电机的输出电压稳
考点4
变压器
定，升压变压器
和降压变压器
均可视为理想变压器。两变压器间每条输电线等效电阻均为r，负载看
做定值电阻。若一条输电线因故障被切断时（ ）
A．降压变压器的输出电压变小
B．降压变压器的输出功率变大
C．升压变压器原线圈电流变大
D．升压变压器的输出功率不变
【答案】A
【详解】A．发电机输出电压稳定，升压变压器
匝数比不变，因此
副线圈的输出电压
保持不变。设
副线圈电流为
，
副线圈电流为
，则降压变压器
输入电压
又因为
,
且
联立解得
原来双线并联输电，总输电线电阻
一条输电线切断后，总输电线电阻
即输电线总电阻增大，则
减小，
又因为
所以降压变压器的输出电压
减小，故A 正确；
B．负载是定值电阻，降压变压器输出功率
减小，因此输出功率变小，故B 错误；
C．根据理想变压器变流比，
原线圈电流与
成正比，因此原线圈电流变小，故C 错误；
D．升压变压器输出功率
不变、
减小，因此输出功率变小，故D 错误。
故选A。
2．（2026·广东·一模）电工使用如图（
）所示的钳形电表测量交流电流。图（
）为其结构简图，测量
时让钳形铁芯张开，把被测电路的导线放进钳口内，铁芯上绕有
匝的线圈并接入交流电流表，钳形
电表测量电流时可视为理想变压器。下列说法正确的是（ ）
A．测量交流电流时钳形铁芯张开有缝隙，对测量结果没有影响
B．测量时，需要把被测电流的零线和火线都放进钳形电表的钳口内进行测量
C．交流电流表的示数是被测导线电流的
倍
D．交流电流表示数较小时，可将被测电路的导线在铁芯上多绕几圈，再进行测量
【答案】D
【详解】A．理想变压器的前提是铁芯闭合、无漏磁，如果铁芯有缝隙，磁阻变大，漏磁明显增加，不再
满足理想变压器的互感条件，对测量结果产生影响，故A 错误；
B．家庭电路中，火线和零线的电流大小相等、方向相反。同时放入钳口，它们产生的磁场会相互抵消，
铁芯中总磁通量为零，副线圈没有感应电流，电流表读数为零，无法测出线路电流。正确做法是只夹一根
导线。故B 错误；
C．根据
可知交流电流表的示数
，故C 错误；
D．交流电流表示数表示为
，如果交流电流表示数较小，可以增大
(将被测电路的导线在铁芯上
多绕几圈)或减小交流电流表内部线圈
以增大交流电流表示数，故D 正确；
故选D。
3．（2025·广东江门·一模）发动机的点火线圈能使火花塞瞬间高压放电，其原理如图所示。闭合开关S，
理想变压器原线圈的两端加上
的正弦式交流电，原、副线圈匝数之比为1：50，则下
列说法正确的是（ ）
A．电压表的示数为
B．点火针的放电电流是转换器输出电流的50 倍
C．副线圈中交流电的频率为
D．点火针两端的电压最大值为
【答案】D
【详解】A．电压表的示数为交流电压的有效值，则有
故A 错误；
B．根据
可知点火针的放电电流是转换器输出电流的
，故B 错误；
C．变压器不改变交流电的频率，副线圈中交流电的频率为
故C 错误；
D．原线圈两端的电压最大值为500V，根据
可得点火针两端的电压最大值为
故D 正确。
故选D。
4．（2025·广东·联考）新丰江水电厂是广东省最大的常规水力发电厂。假设用户与水电厂相距L（两根线
输电），输电线上的电流为I，为使输电线上的电功率损失不超过P，输电线的横截面积为S，则输电线电
阻率的最大值为（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【详解】输电线总电阻为两根导线的电阻之和，总长度
，故
电功率损失
代入
得
。
要求
解得
故选D。
5．（2025·广东省大湾区·10 月联合模拟）如图所示，在磁感应强度为B 的匀强磁场中，有一匝数为N、面
积为S 的矩形线圈，以角速度
绕
轴顺时针匀速转动。图中变压器视作理想变压器，从图示位置（线
圈平面与磁场平行）开始计时，下列说法正确的有（ ）
A．线圈产生的感应电动势的最大值为
B．若增大角速度
，电流表示数不变
C．若保持角速度
不变，闭合开关S，则电流表示数增大
D．在图示位置线圈产生的感应电流方向为
【答案】CD
【详解】A．线圈产生的感应电动势的最大值为
，故A 错误；
BC．感应电动势的有效值为
所以根据闭合电路欧姆定律可得电路中的感应电流为
若增大角速度
，电流表示数增大；同理若保持角速度
不变，闭合开关S，则
减小，所以电流表示数
增大，故B 错误，C 正确；
D．由右手定则可判断矩形线圈在图示位置时产生的感应电流方向为
，故D 正确。
故选CD。
6．（2025·广东惠州·二调）如图所示为交流充电桩给新能源汽车充电的设施，
为输电线的总电阻。配电
设备的输出电压为
，理想升压变压器原、副线圈的匝数比为
，理想降压变压器原、副线
圈的匝数比为
，充电桩输出电压
，功率为
，电压表
为理想交
流电压表，说法中正确的是（ ）
A．交变电流的方向每秒改变100 次
B．输电线的总电阻
C．输电线损失的功率为
D．当
时，电压表
的示数是0
【答案】ABC
【详解】A．由
知，角速度
，频率
，每秒方向改变
次，
故A 正确；
BC．充电桩电压有效值
，功率
，则降压变压器副线圈电流
由匝数比
，得
，
升压变压器副线圈电压
输电线损失电压
总电阻
输电线功率损失
，故BC 正确；
D．电压表测有效值，
时示数仍为
，故D 错误。
故选ABC。
考点5
气体
一、多选题
1．（2026·湛江·一模）如图所示，健身球是一种内部充满气体的健身辅助器材，已知球内的气体可视为理
想气体，当人体压向健身球时球内气体体积缓慢变小。则人体压向健身球的过程中，下列说法正确的是（
）
A．球内气体单位时间对球的撞击次数增多
B．球内气体压强不变
C．球内每个气体分子的动能都不变
D．球内气体对外放热
【答案】AD
【详解】AB．人体压向健身球的过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，球内气体的温度不变，体
积变小，根据
可知压强增大，所以单位时间内球受到气体分子的撞击次数增多，故A 正确，B 错误；
C．球内气体温度不变，则球内气体分子的平均动能不变，但并不是每个气体分子的动能都不变，故C 错
误；
D．由于球内气体温度不变，气体的内能不变，即
；气体的体积减小，故外界对气体做功，即
；根据热力学第一定律
可得
，所以球内气体对外放热，故D 正确。
故选AD。
2．（2026·广东清远·一模）科技小组用容积2.0L 的可乐瓶制作水火箭，箭身及配重物总质量M=0.1kg。瓶
内装入0.5L 水后密封，初始气体压强为1atm。用打气筒每次打入0.5L、1atm 的空气，当瓶内气压达5atm
时橡胶塞脱落，水高速喷出，火箭起飞。已知水的密度
忽略空气阻力，重力加速度g 取
下列说法正确的是（ ）
A．打气时筒内气体温度升高是因为摩擦生热
B．水喷出的过程中，水火箭内的气体对外做功
C．至少打气12 次水火箭的橡胶塞才脱落
D．若橡胶塞脱落后水以v=10m/s 全部喷出，火箭最多能升到125m 高处
【答案】BCD
【详解】A．根据热力学第一定律，打气时，活塞对筒内气体做功，气体内能增加，温度升高，故而筒壁
发热，故A 错误；
B．由热力学第一定律，当水喷出时，水火箭内气体体积急剧膨胀，气体对外做功，故而气体吸热，B 正确；
C．以水火箭内密封气体为分析对象，由气体等温变化规律
解得
，故C 正确；
D．水火箭竖直放置时，能上升的高度最高，水以v=10m/s 全部喷出，由动量守恒
水的质量为
，代入数据可得水火箭的初速度
由竖直上抛运动规律得
解得最大高度为
，故D 正确。
故选BCD。
3．（2025·广东惠州·二调）图为一款导热性能良好的发声小黄鸭玩具。挤压小黄鸭，气流通过底部出气口
时可以发出鸣叫声。小明同学在17℃的室外先用胶带封住小黄鸭底部出气口，再将其拿到
室内静置
一段时间，设小黄鸭容积
不变。腔内气体均可视为理想气体，室内外大气压强均为
，热力学温度
和
摄氏温度的关系为：
。求：
(1)小黄鸭在室内静置一段时间后腔内气体压强
；
(2)小明在室内轻按压小黄鸭，使其体积变为原来的
，此时腔内气体压强
；
(3)小黄鸭恢复原状后再撕开胶带，一段时间后，腔内剩余气体质量与原气体质量之比为多少。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）室外温度
，室内温度
，体积不变，
由查理定律
得
（2）室内按压时温度不变，由玻意耳定律
得：
（3）撕开胶带后，腔内压强恢复为
，体积
，由玻意耳定律
得
质量比
4．（2026·广东梅州·一模）如图所示，一位同学用容积2.0L 的可乐瓶制作“水导弹”。可乐瓶及瓶身装饰
物总质量
。可乐瓶固定在架子上，与水平地面夹角成
，瓶内装入0.5L 水后密封，初始气体压
强为1atm。用打气筒进行打气，每次打入0.4L、1atm 的空气，当瓶内气压达5atm 时，活塞脱落，水高速
喷出，可乐瓶射出。已知水的密度
，忽略空气阻力、可乐瓶体积变化和瓶内外空气温度
变化，忽略发射前瓶身离地高度，重力加速度
取
。求：
(1)要使可乐瓶底部的活塞脱落至少打气多少次；
(2)若活塞脱落后，水以
全部喷出，可乐瓶的水平射程是多少。（忽略空气喷射的影响）
【答案】(1)15
(2)40m
【详解】（1）由题意知，可乐瓶的容积
，瓶中水的体积
，设需要打气
次，每次打入的
体积为
据玻意耳定律
解得
（2）瓶内水的质量
水喷出过程中，水与瓶系统动量守恒
解得
瓶做斜抛运动
，
设瓶上升到最高点所用时间为，根据速度时间关系
可乐瓶水平方向匀速直线运动
解得
5．（2026·广东·一模）研究小组暑假去长白山游学，设计了测量大气压强的实验装置。如图，带有刻度的
导热良好的圆柱形容器里用活塞密封一定质量的空气，游学出发前，在实验室里测得装置水平放置时密封
空气的长度
，环境温度为
，大气压强
。研究小组到达长白山山脚
处时环
境温度也为
，此时装置水平放置时密封空气的长度
。研究小组到达长白山山顶
处时，环
境温度为
，此时装置水平放置时密封空气的长度还是
。 空气可视为理想气体，不计活塞与
容器内壁的摩擦力。求：
(1)长白山山脚
处的大气压强
；
(2)长白山山顶
处的大气压强
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）设长白山山脚
处的大气压强为
，圆柱形容器的横截面积为S，由玻意耳定律得
代入数据解得
（2）（方法一）
山脚
处的温度为
山顶
处的温度为
由查理定律得
代入数据解得
（方法二）
在实验室里的温度为
由理想气体状态方程得
得
一、解答题
1．（2026·广东·一模）供暖管上的温度计及其内部结构如图，滑片把圆环分成Ⅰ、Ⅱ两部分，Ⅰ密封一定
质量的理想气体，紧贴供暖管上的导热片，Ⅱ与大气相通，滑片可沿圆环无摩擦自由滑动。已知大气压强
为
，供暖前温度计指示-3℃，Ⅰ区内气体体积为
，供暖后温度计指示42℃。若供暖
前后，Ⅰ区内气体吸收了
的热量。求：
(1)供暖后，Ⅰ区内气体的体积；
(2)供暖前后，Ⅰ区内气体内能的变化量。
【答案】(1)
(2)38J
考点6
热力学第一定律
【详解】（1）Ⅰ区内气体压强始终等于大气压强
，供暖前
，
供暖后
根据盖吕萨克定律有
解得
（2）若供暖前后，Ⅰ区内气体吸收了
的热量，则有
气体体积增大，气体对外界做功，则有
根据热力学第一定律有
解得
2．（2026·广州·一模）如图是地铁隧道防洪气囊，使用时通过充气机向气囊内充气，使其膨胀为长度
L=10m、横截面积S=20m2的柱体，当其内部气压满足
时，可以阻断洪水。已知隧道内大气
压强恒为
，充气机每秒从隧道中吸入体积为ΔV=0.5m3的空气并充入气囊。气囊不漏气且导
热良好，内部气体可视为理想气体。
(1)充气前气囊内气体可忽略，要使气囊内部气压达到1.8×105Pa，求充气时间；
(2)某次防洪演练，将气囊气压充至2.0×105Pa，一段时间后，隧道内温度由300K 降至288K，气囊体积不变，
通过计算判断气囊气压是否仍满足阻断洪水的要求。
【答案】(1)720s
(2)能
【详解】（1）充气完成后，气囊内气体体积V=LS
设充入的环境空气体积为V0时，气囊气压达到防洪气压pmin，充入的气体温度不变，由玻意耳定律，有
解得V0=360m3
依题意有
故充气时间为720s。
（2）设降温后，温度为T1时气囊内气体压强为p1，气体做等容变化，由查理定律，有
解得 p1=1.92×105Pa
由于p1>pmin=1.8×105Pa，故气囊仍能满足防洪气压要求。
36．（2026·广东深圳·一调）某兴趣小组做空气喷泉实验。在一体积为V 的厚玻璃瓶里装满开水，随后把
开水倒掉，用带有细管的橡胶塞把瓶口封住，此时温度传感器显示瓶内气体的温度为
。立即把玻璃瓶倒
置且将细管浸入到水槽中，固定玻璃瓶，稍后可以看到瓶内喷泉现象。已知初始时水槽液面上方细管长度
为h，水的密度
，大气压强为
，重力加速度为g，忽略细管容积、橡胶塞和传感器体积。
(1)当细管上端恰好有水溢出时，求瓶内气体的温度大小
；
(2)当细管中的水恰好不再喷出时，水槽液面下降了0.2h。瓶内气体温度为
，瓶内水面低于细管上端口。
求进入瓶内水的体积大小
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）当细管中刚好有水溢出来时，瓶内气体的压强为：
等体积变化，根据查理定律得：
，解得：
（2）当细管中的水恰好不再喷出时，瓶内气体的压强为：
根据理想气体状态方程得：
，解得：
故进入瓶内水的体积为：
37．（2025·广东江门·一模）某款全自动增压供水系统的简要结构如图所示，储水罐的总容积为
，初始工作时罐内无水，水龙头处于关闭状态，罐内气室的气体压强等于大气压强
。接
通电源启动水泵给罐内补水，当压力开关检测到罐内气体压强达到
时自动断开水泵电源，停止补水。
罐内气体可视为理想气体，罐的导热性能良好，忽略环境温度变化，取
，水的
密度为
。求：
(1)当水泵停止工作时，求罐中水的体积；
(2)当压力开关检测到罐内气体压强低于
时会接通电源启动水泵开始补水。水泵刚启动开始补水瞬间，
发现水龙头里有水恰好没有流出，求此时水龙头距离罐内水面的高度？
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）以罐内的气体为研究对象，初状态压强为
，启动水泵补水后压强
，气体体积为
，根据玻意耳定律有
解得：
则注入的水的体积
解得：
（2）此时罐内外压强平衡，罐内气体的压强为
由
解得
4．（2025·广东广州·一模）如图是农业上常用的农药抽液过程示意图。抽液前，抽液筒竖直放置，喷嘴插
入药液中。初始时药液充满喷嘴，筒内、筒外液面齐平，活塞与液体间密封有压强p0=1.0×105Pa、长度
L0=4.7cm 的气体。缓慢拉动手柄，完成药液的抽取，此过程中抽液筒保持静止，忽略药桶内液面高度的变
化。完成抽液后，抽液筒内液面上升h=60.0cm。已知大气压强p0=1.0×105Pa，重力加速度g 取10m/s2，药
液密度ρ=1.0×103kg/m3，抽液过程气体温度不变，密封气体可看作理想气体。
(1)求手柄移动距离H 的值；
(2)判断该过程密封气体的吸放热情况。
【答案】(1)60.3cm
(2)吸热
【详解】（1）设末态密封气体长度为L1，筒的横截面积为S，则气体等温变化
其中
联立解得L1=5cm，又H=h+L1-L0
解得手柄移动距离H=60.3cm
（2）该过程密封气体温度不变、内能不变，气体膨胀对外做功
，根据热力学第一定律
，
可知
，气体从外界吸热。
5．（2025·广东·联考）如图，上端开口、内壁光滑的圆柱形绝热气缸放置在水平地面上，横截面积为
S=10-3m2的活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸中，气缸内设有a、b 两个限制装置（体积很小，忽略不
计，且a、b 等高放置），使活塞只能向上滑动，刚开始封闭气体压强为p1=0.8×105Pa，温度为T1=300K，
外界大气压为p0=1.0×105Pa，气缸内有电热丝（体积忽略不计），电功率为0.2W，从某时刻开始，电热丝
通电，对封闭气体加热10 分钟，使其温度缓慢上升到T2=600K，活塞恰好要离开a、b，继续加热10 分钟，
封闭气体温度上升到T3=780K，已知一定质量的理想气体的内能与其热力学温度成正比，气缸足够高，重
力加速度g=10m/s2，求：
(1)活塞质量；
(2)加热的第二段10 分钟时间内，气体对活塞做的功；
(3)初始时刻，活塞到气缸底部的距离。
【答案】(1)6kg
(2)48J
(3)1m
【详解】（1）第一次加热，气体做等容变化，则
解得
根据平衡条件可得
解得
（2）设封闭气体在300K 时的内能为U，则600K 时的内能为2U，780K 时的内能为2.6U，第一次加热，气
体吸热
气体体积不变，不做功，则气体内能增加
第二次加热时间相同，气体吸热依然是
气体内能增加量为
解得
则气体对活塞做功48J；
（3）第二次加热过程，气体做等压变化，体积从V 膨胀到V3，则
解得
根据
，
解得
，
6．（2025·广东·联考）如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在可导热的气缸内，活塞可沿气缸壁无
摩擦地滑动。活塞的面积S=1.0×10-3m2，质量m=2kg，气缸竖直放置，气缸内气体温度为77℃，活塞相对
于气缸底部的高度
，现将气缸置于室温为27℃的环境中，已知大气压强
Pa，重力加
速度大小
。
(1)求重新平衡时活塞离气缸底部的距离；
(2)活塞重新平衡的过程中气缸内气体释放的热量为16.8J，求气体内能的变化量。
【答案】(1)
(2)减少4.8J
【详解】（1）设重新平衡后活塞到汽缸底部的距离为
，取封闭气体为研究对象，气体发生等压变化，
由盖-吕萨克定律得
解得
（2）活塞重新平衡的过程中外界对气体做功，则有
由热力学第一定律得
解得
气体内能减少4.8J。
7．（2026·广东省湛江市部分高中·一模）“红五月”科学艺术文化节时，兴趣小组参与了“水火箭”比赛
项目。某同学在容积为V 且其变化可忽略不计的饮料瓶中注入密度为ρ 的矿泉水，拧紧瓶塞后将打气筒的
气阀紧密接入带阀门的金属管，再将饮料瓶倒置，往饮料瓶内部打入空气，使得打气结束时饮料瓶内高压
气体气压大小为p，体积为kV（k<1）。此时，另外一名同学迅速拔出打气筒的气阀，该过程近似视为没
有矿泉水流出。此后在气压差的作用下，饮料瓶内部的水在极短时间内喷射出饮料瓶，同时使得饮料瓶获
得沿矿泉水喷射的反方向的初速度v₀，瓶内气体温度从T 下降至
。饮料水瓶质量为M，瓶内气体可视为
理想气体，且质量忽略不计。求当瓶内所有矿泉水恰好喷射出饮料瓶瞬间：
(1)瓶内气体的压强
；
(2)瓶内内能变化
。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）由理想气体状态方程可得
解得
（2）由于饮料瓶内部的水在极短时间内喷射出矿泉水瓶，该过程近似看作动量守恒，有
外界对气体做功为
其中
由热力学第一定律可得
由于时间极短，热交换为
联立解得
8．（2025·广东茂名·一模）如图甲，2024 年5 月28 日，神舟十八号航天员圆满完成出舱任务．航天员要
先进入气闸舱中等待气闸舱内气压降至与太空舱外气压基本一致，才能进入太空。中国空间站气闸舱使用
了气体复用技术，即宇航员出舱前将气闸舱空气全部抽送到相邻的工作舱。如图乙，若工作舱容积
，气闸舱容积
，工作舱和气闸舱中气体的初始压强均为
，外太空为真空
状态，气体为理想气体并忽略航天员对气体的影响，太空舱与外界保持绝热。请问抽气过程：
(1)若气体温度保持不变，则抽气结束后工作舱内气体压强升高了多少？
(2)若考虑气体做功，则工作舱内气体温度如何变化，并说明理由。
【答案】(1)
(2)温度升高，内能增加
【详解】（1）从气闸舱向工作舱抽气过程中
气体稳定后，工作舱中的气压
工作舱压强升高
（2）根据热力学第一定律
此过程外界对工作舱气体做正功
又
，则
内能增加，温度升高。
