2022-2023学年湖北省武汉市部分重点中学高二（下）期中物理试卷及答案解析

2022-2023学年湖北省武汉市部分重点中学高二（下）期中物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.  “小蜜蜂”是老师上课常用的扩音设备，随着无线电技术的应用，很多老师用上了蓝牙“小蜜蜂”蓝牙属于电磁波，麦克风与扩音器不用导线连接，老师拿着麦克风在教室中间说话，放在讲台上的扩音器也能工作。下列说法正确的是(    )

A. “小蜜蜂”只能接收来自麦克风的信号
B. 麦克风发出蓝牙信号是因为其中有恒定电流产生的磁场
C. 均匀变化的电场可以产生匀强磁场
D. 麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长来提高振荡电路发射电磁波的本领

2.  年月日，土耳其南部靠近叙利亚边境地区发生强烈地震，中国救援队利用生命探测仪等救援工具成功营救出幸存者。电磁波的波长不同，在我们的生产生活中的应用也不同。以下关于电磁波的应用的说法错误的是(    )

A. 作为机场交通监视的雷达显示器是利用电磁波的反射工作的
B. 移动电话既可发射、又可接收电磁波，在接收信号时需要天线作为调制装置
C. 利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上监视森林火情、预报风暴和寒潮
D. 射线的穿透能力很强，可用于探测金属构件内部的缺陷

3.  雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中如灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是空气动力学当量直径小于等于微米的颗粒物被认为是造成雾霾天气的“元凶”。随着空气质量的恶化，阴霾天气现象出现增多，危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报，统称为“雾霾天气”。霾粒子的分布比较均匀，而且灰霾粒子的尺度比较小，从微米到微米，平均直径大约在微米左右，肉眼看不到空中飘浮的颗粒物。从物理学的角度认识雾霾，下列说法正确的是(    )

A. 雾霾天气中霾粒子的运动是布朗运动 B. 霾粒子的运动是分子的运动
C. 霾粒子的扩散形成霾 D. 霾粒子的运动与温度无关

4.  如图所示为分子势能随分子间距离变化的图像。假设将甲分子固定于坐标系的原点，甲、乙两分子间距离为，轴上有一点横坐标介于、两点之间图上未标出。不考虑其他分子的影响，以下说法中正确的是(    )

A. 时，分子间的引力大于斥力
B. 若乙从点由静止释放后，分子势能可以大于
C. ，减小时分子间作用力对乙分子做正功
D. 将分子间距由增大到时，分子力逐渐增大
 

5.  如图所示，为直流电阻忽略不计的线圈，为灯泡，为电容器，当电键处于闭合状态时，灯正常发光，下列说法正确的是(    )

A. 开关处于闭合状态时，电感线圈中一直有感应电流
B. 开关处于闭合状态时，电容器板电势比板电势高
C. 断开电键后瞬间，线圈中的磁场能减小
D. 断开电键后瞬间，电容器开始放电
 

6.  一定质量的理想气体从状态经过、、再到，其体积和热力学温度的关系图像如图所示，和的延长线均经过点，则下列说法正确的是(    )

A. 状态的压强大于状态的压强
B. 状态的内能和状态的内能不同
C. 从状态到状态，每个气体分子的速率都减小
D. 从到的过程中，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减少

7.  智能电网对某精密实验室精准供电，如图所示为实验室外的理想变压器，其原、副线圈匝数比为，电源输出电压。原线圈与滑动变阻器串联，通过调节使用户端工作电压恒定不变。副线圈接精密仪器组，仪器并联连接，简称用户组，连接副线圈与用户间的输电线电阻为，电压表、电流表均为理想交流电表，工作时，电表示数分别为、、、，下列说法正确的是(    )

A. 、、、为瞬时值，等式恒成立
B. 若仅增加用户数，、的值不变
C. 当用户数增加时，为保证仪器正常工作，连入电路的阻值减小
D. 若仅增大连入电路的阻值，变压器输入功率增大

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

8.  随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多的关注。无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验。将受电线圈安装在汽车的底盘上，将供电线圈安装在地面上，如图所示。当电动汽车行驶到供电线圈装置上，受电线圈即可“接收”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法正确的是(    )

A. 无线充电技术与变压器的工作原理相同
B. 为了保护受电线圈不受损坏，可在车底加装一个金属护板
C. 只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电
D. 受电线圈没有对准供电线圈二者没有完全重合时，仍能进行无线充电

9.  关于以下四幅图片，说法正确的是(    )

 

A. 在图中，向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时，拉力大于重力，主要是受到了大气压力的影响
B. 在图中，随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩始终为气体状态，主要原因是随着气体体积的减小，气体分子间斥力逐渐增大
C. 在图中，用烧热的针尖接触表面涂有石蜡的某种物质，物质层形成了如图所示的熔化区域，说明这种物质是单晶体
D. 在图中，用手封闭注射器的小端口，推动活塞改变管内气体体积，读体积、测压力也不能验证玻意耳定律

10.  如图所示，匝导线框在匀强磁场中绕轴以角速度匀速转动，磁感应强度为，线框面积为，线框电阻为。外电路接有理想二极管、理想交流电流表、定值电阻，且。下列说法正确的是(    )

A. 图示时刻电源电动势
B. 图示时刻电流表的示数为
C. 两端电压
D. 一个周期内通过的电荷量

11.  如图甲所示，在、间存在一匀强磁场，时，一粗细均匀的正方形金属线框在水平向右的外力作用下紧贴从静止开始做匀加速运动，外力随时间变化的图线如图乙所示，已知磁场磁感应强度，线框质量，线框与水平面间的滑动摩擦系数为，重力加速度取，以下说法正确的有(    )

A. 时，电势差 B. 线框加速度
C. 线框穿过磁场的时间 D. 、间距离

三、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

12.  在“用油膜法估测分子的大小”实验中，某同学列出了如下的实验步骤：
A.配制一定浓度的油酸酒精溶液后，用注射器吸取一段油酸酒精溶液，由注射器的刻度读取该段溶液的总体积，再把它一滴一滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数，算出滴油酸溶液的体积。根据配制的油酸酒精溶液的浓度，算出滴溶液中纯油酸的体积；
B.在浅盘中倒入约深的水，用注射器向水面上滴滴油酸酒精溶液；
C.待油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，画出油膜的形状；
D.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求出油膜的面积；
E.利用滴油酸的体积和油膜面积，计算出油膜的厚度，即为油酸分子的大小。
上述实验步骤中不完善的是：______ 填写步骤前的字母。
把体积为的油酸倒入适量的酒精中，稀释成的油酸溶液，测出油酸溶液共有滴；取一滴溶液滴入水中，最终在水中形成面积为的单分子油膜，则该油酸分子直径的表达式为______ 。
若甲在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，则实验测得的油酸分子直径会______ 选填“偏大”或“偏小”；若乙在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都算成了一格，则实验测得的油酸分子直径会______ 选填“偏大”或“偏小”。

13.  金属热电阻和热敏电阻是传感器中常见的感知温度的敏感元件，在学习完传感器后，某兴趣小组用金属热电阻制作简易的测温装置。

为了测量金属热电阻的阻值随温度变化的关系，该小组设计了如图甲所示的电路，则在闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到______ 填“”或“”端。
他们的实验步骤如下：
先将单刀双掷开关掷向，调节金属热电阻的温度，记下电流表的相应示数；
然后将单刀双掷开关掷向，调节电阻箱使电流表的读数为______ ，记下电阻箱相应的示数；
逐步升高温度的数值，每一温度下重复步骤；
根据实验测得的数据，作出了金属热电阻的阻值随温度变化的图像如图乙所示。
某同学用上述金属热电阻连接成如图丙所示电路，制作一简易的测温仪，其中电源电动势，内阻，理想电压表满偏电压为，定值电阻。
为了使金属热电阻在时电压表满偏，电阻箱应该调成______ 。
仅改变环境温度，当理想电压表示数为时，温度为______ 。
该测温仪器使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，导致测量结果______ 填“大于”、“小于”或“等于”真实值。

四、简答题（本大题共2小题，共24.0分）

14.  聪明的西藏人民利用地理优势建立小型水力发电站，保障居民用电需求。西藏某社区在社区附近修建了一座小型水电站，对整个社区供电。假设该社区用电需求量为，输电线的总电阻为，线路损耗的功率为社区需求功率的，发电机的输出电压为。当社区需要电压时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少？不计变压器的能量损耗
 

15.  导热良好的形管，左管开口向上，封闭的右管直径是左管的倍，管中水银封闭一段气体，如图所示，左管水银面到管口距离为，且水银面比右管内水银面高，右管内空气柱长为，大气压为。现用小活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使两管液面达到同一高度，推动过程中环境温度保持不变，推动活塞时无漏气现象。试求：
右管中气体的最终压强；
活塞推动的距离。

五、计算题（本大题共1小题，共16.0分）

16.  如图所示，固定的水平金属导轨足够长且电阻不计，宽度为。两阻值均为、质量均为的导体棒、静于导轨上，棒与导轨始终垂直且保持良好接触，棒与导轨接触面间的滑动摩擦系数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现对导体棒施加垂直于杆的水平恒力作用，棒由静止开始加速运动，经时间速度达到速度，导体棒最终恰能静止在导轨上。重力加速度为。求：
外力的大小；
棒的最大速度；
时间内棒上产生的焦耳热。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：由题可知，蓝牙属于电磁波，则周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号，故A错误；
B.恒定的电流产生恒定的电场，由麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定的电场不能产生变化的磁场，故而也不能产生电磁波信号，故B错误；
C.均匀变化的电场可以产生稳定的磁场，但不是匀强磁场，故C错误；
D.振荡电路发射电磁波的本领与频率有关，频率越高，其本领越大，而麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长，即麦克风回路可提高频率，则麦克风回路可以提高振荡电路发射电磁波的本领，故D正确。
故选：。
由题可知，蓝牙属于电磁波，则周围空间存在其他电磁波信号，所以“小蜜蜂”不只接收到了来自麦克风的信号；
恒定电流会产生恒定的电场，根据麦克斯韦的电磁场理论可知，恒定的电场不能产生磁场；
均匀变化的电场可以产生稳定的磁场，但不是匀强磁场；
振荡电路发射电磁波的本领与频率有关，频率越高，其本领越大，而麦克风回路可通过减小发射电磁波的波长，即麦克风回路可提高频率，则麦克风回路可以提高振荡电路发射电磁波的本领。
解题关键是掌握麦克斯韦的电磁场理论；理解均匀变化的电场产生稳定的磁场，不是匀强磁场；振荡电路的本领与频率有关，频率越高，其本领越大。
 

2.【答案】 

【解析】解：作为机场交通监视的雷达显示器是利用电磁波的反射来确定物体的位置的，故A正确；
B.移动电话既可发射、又可接收电磁波，在发射信号时需要天线作为调制装置，在信号接收时需要用天线作为调谐装置，故B错误；
C.利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上监视森林火情、预报风暴和寒潮，故C正确；
D.射线的穿透能力很强，可用于探测金属构件内部的缺陷，故D正确。
本题选择错误的，故选：。
雷达显示器是利用电磁波的反射来确定物体的位置的；
移动电话既可发射、又可接收电磁波，在发射信号时需要天线作为调制装置，在信号接收时需要用天线作为调谐装置；
利用红外遥感技术可以在飞机或人造地球卫星上监视森林火情、预报风暴和寒潮；
射线的穿透能力很强，可用于探测金属构件内部的缺陷。
解题关键是理解雷达的工作原理；发射电磁波的调制装置和接收电磁波的调谐装置的原理；理解红外遥感技术；射线的特点以及射线在生活中的应用。
 

3.【答案】 

【解析】解：霾粒子的分布比较均匀，平均直径大约在微米左右，是肉眼看不到空中飘浮的颗粒物，雾霾天气中霾固体颗粒悬浮在空气中做无规则运动，是布朗运动，不是分子运动，故A正确，B错误；
C.扩散现象是分子的无规则运动引起的，则霾粒子不是扩散形成霾，故C错误；
D.布朗运动的激烈程度与温度有关，则霾粒子的运动与温度有关，故D错误。
故选：。
雾霾天气中霾固体颗粒悬浮在空气中做无规则运动是布朗运动，不是分子运动；根据扩散现象是分子的无规则运动引起的，分析形成霾的原因；霾粒子的运动与温度有关。
本题考查了布朗运动与扩散现象，关键是明确两者的区别和联系，扩散是指不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。一切物体都可以发生扩散现象；布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是分子的无规则运动，形成的原因是由于液体分子对悬浮微粒无规则撞击引起的。
 

4.【答案】 

【解析】解：由题图可知时分子势能最小，此时分子间斥力与引力大小相等，则当时分子间的引力小于斥力，故A错误；
B.在移动过程中能量守恒，而当乙分子从点由静止开始释放，据题意可知：，则受到分子斥力的作用，而开始向右加速至，则动能，因此分子势能一直小于，故B错误；
C.时分子作用力表现为引力，减小时分子力做正功，故C正确；
D.分子间距由增大到，根据图像斜率的绝对值表示分子力的大小可知，将分子间距由增大到时，分子力逐渐减小，故D错误。
故选：。
本题考查分子势能和分子间距的关系：，分子力表现为引力，，分子力表现为斥力。当从无穷大开始减小，分子力做正功，分子势能减小，当减小到继续减小，分子力做负功，分子势能增大，所以两分子由无穷远逐渐靠近直至距离最小的过程中分子势能先减小，后增大，当分子力为零的时候，分子势能具有最小值。
做题时应熟记分子势能随分子间距的变化关系即可完成答题。
 

5.【答案】 

【解析】解：开关处于闭合状态时，电流稳定时，电阻可忽略，电感线圈中没有感应电流，此时电感线圈两端电压为零，与并联，故电容器板和板的电势相等，故AB错误；
断开电键后的瞬间，通过线圈中电流最大，由于自感阻碍通过它电流的减小，将存储的磁场能释放，为电容器充电，此过程线圈的磁场能减小，电容器的电场能增加，故C正确，D错误。
故选：。
开关处于闭合状态时，由于线圈电阻为零，电流稳定时，根据欧姆定律分析；断开电键后瞬间，线圈中电流最大，并与电容器构成电磁振荡回路，根据电磁振荡规律分析。
本题考查自感现象，当电流减小时，自感电动势阻碍电流的减小，线圈相当于电源．同时要注意电容器虽然不能通过直流电，但在开关闭合与断开的瞬间可能会充电或放电。
 

6.【答案】 

【解析】解：根据一定质量的理想气体状态方程可知，图线上各点与原点连线的斜率与压强的倒数成正比，所以状态的压强小于状态的压强，故A错误；
B.状态和状态的温度相同，则内能相同，故B错误；
C.从状态到状态，温度降低，气体的平均动能变小，但不是每个气体分子的速率都减小，故C错误；
D.从到的过程中，气体压强不变，体积变大，温度升高，气体分子数密度减小，而气体分子平均速率变大，气体分子对器壁的平均碰撞力变大，根据气体压强的微观解释可知单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减少，故D正确。
故选：。
根据一定质量的理想气体的状态方程结合图像的物理意义分析出气体压强的大小关系；
根据题意得出状态的温度大小关系，从而分析出气体的内能大小关系和气体分子速率的变化关系；
根据题意得出气体压强的变化，结合气体压强的微观解释即可完成分析。
本题主要考查了热力学图像的相关应用，理解图像的物理意义，结合气体压强的微观解释即可完成分析。
 

7.【答案】 

【解析】解：、电压表电流表的读数都是交流电的有效值，故A错误；
、假设输出电压的有效值为，用户端电阻为，根据变压器原理，
根据，
若仅增加用户数，即变小，则变大，则、均变小，为保证仪器正常工作，即、不变，连入电路的阻值应减小，故B错误，C正确；
D、由，，，，得，仅增大连入电路的阻值，不知道开始与的大小关系，无法确定变压器输入功率的变化，故D错误。
故选：。
理想变压器原副线圈电流与匝数成反比，原副线圈电压与匝数成正比，且电流与电压均是有效值，电表测量值也是有效值；能够根据等效法进行分析。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比；原线圈的电压决定副线圈的电压；输出功率决定输入功率；掌握基础知识即可解题，平时要注意基础知识的学习与积累。
 

8.【答案】 

【解析】解：、无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，故A正确；
B、加装的金属护板会产生涡流，浪费能量，同时屏蔽了电磁场，受电线圈无法“接受”到电磁场的能量，无法充电，故B错误；
C、应将供电线图接到交流电源上，才能产生变化的磁场，使受电线圈发生电磁感应，对电池进行充电，故C错误；
D、当受电线圈没有对准供电线圈二者没有完全重合时，也有变化的磁场通过受电线圈引起磁通量变化，也可以进行无线充电，故D正确；
故选：。
无线充电技术利用电磁感应原理，供电线圈产生交变磁场，使受电线圈磁通量变化，发生电磁感应现象，感应出电流对蓄电池进行充电。
考查无线充电技术的电磁感应原理，涉及电磁感应的条件、磁通量、电磁屏蔽、涡流，难度不大，主要是需要理解掌握发生电磁感应的条件。
 

9.【答案】 

【解析】解：向上拉动下表面紧贴水面的玻璃板时，拉力大于重力，主要是水的表面张力的影响，故A错误；
B.随着活塞上砝码个数的增加，气缸内封闭的气体越来越难压缩始终为气体状态，主要原因是随着气体体积的减小，气体压强变大，气体对活塞的压力变大，与气体分子间斥力无关，故B错误；
C.用烧热的针尖接触表面涂有石蜡的某种物质，物质层形成了如图所示的熔化区域，说明这种物质物理性质各向异性，是单晶体，故C正确；
D.用手封闭注射器的小端口，推动活塞改变管内气体体积，读体积、测压力，这样可能造成气体的温度和质量发生变化，所以不能验证玻意耳定律，故D正确。
故选：。
根据表面张力、气体的状态方程、晶体与非晶体的概念特点分析判断。
理解液体表面张力、晶体与非晶体的概念特点，掌握理想气体的状态方程。
 

10.【答案】 

【解析】解：图示时刻线圈平面与磁感线垂直，磁通量最大，磁通量的变化率为零，则电源电动势，故A正确；
B.电流表的示数为电流的有效值，则图示时刻电流表的示数不为，故B错误；
C.电动势最大值，内正弦交流电有效值；由题意产生如图的感应电流，

由，内由得，有效值，由串联电路分压关系可得两端电压，故C正确；
D.因为，一个周期有半个周期内电流不能流过二极管，而半个周期内线圈磁通量的变化量，则通过的电荷量为，故D正确。
故选：。
中性面位置磁通量最大，感应电动势为；电流表示数是交变电流的有效值，有效值是通过进行计算的；通过导体的电荷量是用交变电流的平均值进行计算。
本题考察交变电流的产生和四值，应熟练运用四值解决对应的问题，注意题目电路中有二极管，故产生的感应电流有一个周期内有一半周期是电流为的，那么在计算有效值就不是简单的等于峰值除以，而是需要通过解得。
 

11.【答案】 

【解析】解：、线框完全进入磁场时，力的大小为，根据牛顿你第二定律：，解得线框的加速度：，故B正确；
A、时，时间为，此时线框完全进入磁场，线框中的电流为零，当边和边都在磁场中切割磁感线，此时线框的速度为
线框的边长为：。边产生的电动势为：，根据右手定则可知，点电势大于点电势，则电势差：，故A错误；
D、从进入磁场到开始离开磁场运动的时间为，磁场的宽度：，故D错误；
C、根据匀变速直线运动的位移时间公式，所以解得线框穿过磁场的时间：，故C正确。
故选：。
先由图象中外力是恒力的特点，由牛顿第二定律求出加速度；
对进入磁场的时间段，由运动学公式求出速度和位移，从而也求得线框的边长，再由动生电动势公式求电势差；
根据图象和已经求的加速度，可以求得线框的边长；
由匀变速直线运动公式，结合题图信息，求出线框穿越磁场的时间。
本题的突破口是根据牛顿第二定律求出加速度，根据运动学公式求出线框的边长和速度，问题就变得简单清晰了，再根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式等等电磁感应常用的规律解题。
 

12.【答案】   偏大  偏小 

【解析】解：上述实验步骤中不完善的是，应为在浅盘中倒入约深的水，将适量的爽身粉均匀地撒在水面上，用注射器向水面上滴滴油酸酒精溶液。
一滴溶液中含纯油的体积
油分子直径
甲在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小一些，则测出分子直径实际值较小，测量值偏大；
若在计算油酸薄膜面积时，把凡是半格左右的油膜都计算成一格，则面积偏大，根据可知直径偏小。
故答案为：；；偏大，偏小。
根据实验原理和实验步骤分析判断；
根据浓度计算一滴溶液中含纯油的体积，根据体积公式计算油分子直径；
分析因浓度变化造成的误差；分析因油膜面积变化造成的误差。
本题考查用油膜法估测分子的大小实验，要求掌握实验原理、实验步骤、数据处理和误差分析。
 

13.【答案】        大于 

【解析】解：为了保护电路，闭合电路开关前应该把滑动变阻器滑到接入电路最大阻值处，即端；
实验中使用等效法测电阻，然后将单刀双掷开关掷向，调节电阻箱使电流表的读数为，记下电阻箱相应的示数，此时电阻箱示数等于热敏电阻的阻值；
热敏电阻在时电阻为
电路中的电流
则电阻箱的阻值
电压表读数
解得
结合图乙可得
解得
该测温计使用较长时间后，电源电动势减小，内阻变大，根据
可知偏小，则值偏大，则温度偏高，即导致测量结果大于真实值。
故答案为：；；；；大于。
为了保护电路，闭合电路开关前电路电流应最小，应该把滑动变阻器滑到接入电路最大阻值处；根据等效法测热敏电阻的阻值；
根据欧姆定律和闭合电路欧姆定律计算；
根据串联电路分压特点计算，结合图像计算温度；
分析因电源电动势减小，内阻变大，导致的测量误差。
本题考查用金属热电阻制作简易的测温装置实验，要求掌握等效法测电阻、根据欧姆定律、闭合电路欧姆定律、串联电路的分压特点，结合图像进行数据处理。
 

14.【答案】解：由题意可知，该社区用电需求量为，社区需要电压
用户端干路电流
输电线的总电阻为，线路损耗的功率为
解得输电线电流
降压变压器原线圈电流
对于降压变压器，由得

由得降压变压器输入电压：
由得升压变压器输出电压：
对于升压变压器，由得

答：所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为：、：。 

【解析】根据公式求出用户端干路电流。根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流，即可由电流关系求出降压变压器原、副线圈的匝数比。由公式求出降压变压器输入电压，由升压变压器输出电压等于输电线损失电压与降压变压器输入电压之和，求出升压变压器输出电压，由电压关系求升压变压器原、副线圈的匝数比。
解决本题的关键要明确输送功率、输送电压、电流的关系，以及知道变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比，升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和输电线电压损失之和。
 

15.【答案】解：设左侧管横截面积为，则右侧管横截面积为，以右侧管封闭气体为研究对象，初状态压强为：

体积为
末状态气体压强，从初状态到末状态，左侧管水银面下降，右侧水银面上升，则


可得

末状态体积为
根据玻意耳定律可得：

联立可得：
以左侧管被活塞封闭的气体为研究对象，初状态为
，
末状态为：
，
由等温变化可得：

联立可得：
所以活塞推动的距离为：

代入数据解得：
答：右管中气体的最终压强为；
活塞推动的距离为。 

【解析】分析出右侧封闭气体变化前后的气体状态参量，结合玻意耳定律得出气体的压强；
气体发生等温变化，根据玻意耳定律得出气体的体积，进而得出活塞推动的距离。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律即可完成分析。
 

16.【答案】解：由题意可知，根据平衡条件，棒恰好静止：
棒最终匀速：
联立解得：
当棒以速度稳定运动时，回路中的感应电动势为：
通过棒的电流为：
棒所受安培力大小为：
联立代入解得：
棒运动至速度时，以向右方向为正方向，由动量定理得：
可得
又
解得：
棒运动时，由动能定理得：
可得：
根据能量守恒得回路中焦耳热
则根据功能原理有：
且棒上产生焦耳热：
代入后解得：
答：外力的大小为；
棒的最大速度为；
时间内棒上产生的焦耳热为。 

【解析】根据题设条件最终匀速运动时，恰能静止，由平衡条件求出外力大小；
当棒最终匀速运动，根据平衡条件、动生电动势公式、欧姆定律、安培力公式等联立求解棒的最大速度；
对棒根据动量定理求出棒的位移，根据动能定理求棒克服安培力的功，再由焦耳定律求出棒产生的热量。
解决本题的关键要正确分析两棒的受力情况，根据法拉第定律、欧姆定律推导出安培力与速度的关系，运用力学的规律研究。