内容正文:
2023~2024学年第二学期第二次月考
高二物理试题
注意事项:
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上,答在本试卷上无效。全卷共15题,本次考试时间为75分钟,满分100分。
2.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置,在其它位置答题一律无效。
3.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题:共10小题,每小题4分,共计40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是( )
A. 某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示,则温度
B. 同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示,则入射光的频率关系为
C. 图丙为康普顿效应示意图,入射光子与静止的电子发生碰撞,碰后散射光的波长变短
D. 在两种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针接触固体背面上一点,蜡熔化的范围如图丁所示,则a一定是非晶体,b一定是晶体
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】A.温度越高,黑体辐射强度越大;温度越高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动,所以,A正确;
B.根据爱因斯坦光电效应方程
根据动能定理
解得
根据图像
所以
B错误;
C.根据
入射光子与静止的电子发生碰撞,损失能量E变小,碰后散射光的波长变长,C错误;
D.固体a表现为各向同性,可能是多晶体,也可能是非晶体,D错误。
故选A。
2. 图甲是吹肥皂泡游戏的场景,在图乙玻璃杯内注入肥皂水,用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中,沾满肥皂水后取出,可以吹出肥皂泡,下列说法正确的是( )
A. 肥皂水不浸润玻璃杯壁
B. 肥皂泡表面张力方向和表面垂直
C. 肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关
D. 肥皂泡表面液体分子间只存在引力,没有斥力
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A.一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系,肥皂水不浸润蜂蜜和石蜡,但可以浸润玻璃。故A错误;
B.肥皂泡表面张力方向和表面平行。故B错误;
C.表面张力让液体收缩,而球面是同体积物体最小的表面积,所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关。故C正确;
D.肥皂泡表面液体分子间既存在引力也存在斥力,合力表现为引力。故D错误。
故选C。
3. 如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历a→b、b→c、c→d、d→e四个过程到达状态e,其中ba的延长线经过原点,b、c连线与横轴平行,d、e连线与纵轴平行。下列说法正确的是( )
A. a→b过程中气体分子热运动平均动能增加
B. b→c过程中气体分子单位时间内撞击容器壁次数不变
C. c→d过程中气体从外界吸热小于气体内能增量
D. d→e过程中气体对外放出热量,内能不变
【答案】A
【解析】
【详解】A.a→b过程气体温度升高,分子平均动能增大,A正确;
B.b→c过程温度升高,压强不变,则气体分子平均动能增大,保持压强不变,单位时间内气体分子与器壁碰撞次数减少,B错误;
C.c→d过程气体体积增大,对外做功,又温度升高,内能增大,根据热力学第一定律可知,气体从外界吸收热量且大于内能增量,C错误;
D.d→e过程气体体积增大,对外做功,因温度不变,内能不变,则气体从外界吸收热量,D错误。
故选A。
4. 研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则( )
A. a为电源正极,到达A板的射线电离能力最强
B. a为电源正极,到达B板的射线穿透能力最弱
C. a为电源负极,到达A板的射线来自于原子核外
D. a为电源负极,到达B板的射线容易使照相底片感光
【答案】B
【解析】
【详解】放射源放出,,三种射线,其中射线不带电,在电场中不会发生偏转;射线为高速电子流,是原子核内的中子转化为质子时放出的电子,质量约为质子质量的,速度接近光速;射线为氦核流,速度约为光速的,且射线在三种射线中电离能力是最强的,穿透能力是最弱的,不容易使照相底片感光;由于在同一电场中,射线偏转的轨迹曲率半径小于射线的曲率半径。所以由图可知,向左偏的为射线,向右偏的为射线,即到达A板的为射线,到达B板的为射线,因粒子带正电,向右偏转,说明电场方向水平向右,则a为电源正极,故选B。
5. 如图所示,图甲为氢原子的能级图,大量处于激发态的氢原子跃迁时,发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时,电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是( )
A. 阴极K的逸出功为6.75eV
B. 氢原子跃迁时共发出4种频率的光
C. 保持入射光不变,向右移动滑片P,电流表示数一定变大
D. 光电子最大初动能与入射光频率成正比
【答案】A
【解析】
【详解】A.由爱因斯坦光电效应方程和得
则
故A正确;
B.大量氢原子跃迁时共发出
种
频率的光,故B错误;
C.保持入射光不变,向右移动滑片P,当光电流已到达饱和光电流时,电流表示数不再变化,故C错误;
D.由爱因斯坦光电效应方程可知,光电子最大初动能与入射光的频率成一次函数关系,但不是成正比,故D错误。
故选A。
6. 无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中,某时刻磁场方向、电场方向如图所示,下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在增大
C. 线圈中的磁场正在增强 D. 增大电容器两板距离,振荡频率减小
【答案】A
【解析】
【详解】A.由题图中磁场的方向,根据安培定则可知电流由电容器上极板经线圈流向下极板,由电场方向可知,下极板是正极,故此时电容器正在充电,故A正确;
BC.电容器正在充电,则电路中电流正在减小,线圈中的磁场正在减弱,故BC错误;
D.根据
增大电容器两板距离,电容减小,根据
振荡频率增大,故D错误。
故选A。
7. 如图所示,A1、A2为两只相同灯泡,A1与一理想二极管D连接,线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S后,A1会逐渐变亮
B. 闭合开关S稳定后,A1、A2亮度相同
C. 断开S的瞬间,A1会逐渐熄灭
D. 断开S的瞬间,a点的电势比b点低
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据题意,由图可知,二极管所加的是正向电压,故闭合开关S后,A1会立刻变亮,故A错误;
B.闭合开关S稳定后,由于线圈L的直流电阻不计,故A1将熄灭、A2变得更亮,故B错误;
CD.断开S的瞬间,由于L中的电流不能流过D,故A2、A1都将熄灭,此时b点电势高于a点,故C错误,D正确。
故选D。
8. 如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b、当输入电压U为灯泡额定电压的8倍时,两灯泡均能正常发光,则( )
A. 此时a和b的电功率之比为1:1
B. 此时a和b的电功率之比为1:8
C. 原、副线圈匝数之比为7:1
D. 原、副线圈匝数之比为8:1
【答案】C
【解析】
【详解】CD.灯泡正常发光,则其电压均为额定电压,因为输入电压U为灯泡额定电压8倍,所以原线圈输入电压为灯泡额定电压的7倍,输出电压等于灯泡的额定电压,可知,原副线圈匝数之比为
故C正确,D错误;
AB.原、副线圈电流之比
由于小灯泡两端的电压相等,所以根据公式P=UI可得,两者的电功率之比为1:7,故AB错误。
故选C。
9. 如图甲为用金属材料制成的霍尔元件,其长、宽、高分别为a、b、d;如图乙是检测电流大小是否发生变化的装置。该检测电流在铁芯中产生磁场,其磁感应强度与检测电流强度成正比,现给元件通一恒定工作电流I,下列说法正确的是( )
A. N端应与电压表的正极相连
B. 要提高检测灵敏度可适当减小高度d
C. 如果仅将检测电流反向,电压表的正负接线柱连线位置无需改动
D. 当霍尔元件尺寸一定时,电压表示数变大,说明检测电流变小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.检测电流产生的磁场,根据右手螺旋定则判断从下向上穿过霍尔元件,又因为是电子,故元件正面是负极,背面是正极,N端应接负接线柱,A错误;
BD.电流的微观表达式为
为自由电荷的速度,设产生的磁场为B,在元件中满足
可得,速度为
即有
所以
故电压与工作电流有关,电压与磁感应强度有关,与检测电流有关,因为检测电流会影响磁场,B与I成正比,由
可知,U与d有关,与b无关,D错误,B正确;
C.磁场方向会发生改变,根据左手定则,电子受力方向会发生改变,故需要改变,即反接,C错误。
故选B。
10. 如图所示,在0≤x≤3L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内,线框的bc边与x轴重合,cd边与y轴重合,线框的边长为L,每条边的电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速直线运动,则下列说法正确的是( )
A. 线框进入磁场时流过的电荷量等于线框出磁场时流过的电荷量
B. 线框中的最大电功率为
C. a、b两端电压的最大值为
D. 线框进入磁场时,c端电势比d端电势低,线框出磁场时,c端电势比d端电势高
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据
线框进入磁场时磁通量变化量等于线框出磁场时磁通量变化量,则线框进入磁场时流过的电荷量等于线框出磁场时流过的电荷量,故A正确;
C.ab边与磁场右边界重合时,a、b两端的电压最大,此时线框的速度为
电压为
故C错误;
B.ab边与磁场右边界重合时,线框中的电功率最大,即
故B错误;
D.进入磁场时,cd是电源,d是正极,c端电势比d端电势低;出磁场时,ab是电源,a是正极,c端电势比d端电势低,故D错误。
故选A。
二、非选择题:共5小题,共60分。其中第12题~第15题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. (1)某同学在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于___________。
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多记了10滴
(2)某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,实验的方法及步骤如下:
1.向体积V油 = 1mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总 = 500mL;
2.用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n = 100滴时,测得其体积恰好是V0= 1mL;
3.往边长为30cm ~ 40cm的浅盘里倒入2cm深的水,将痱子粉均匀撒在水面上;
4.用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;
5.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l = 20mm。
根据以上信息,回答下列问题:
①该同学遗漏的重要步骤是___________;
②1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是___________mL;
③油酸分子的直径是___________m;(结果保留1位有效数字)
④若痱子粉撒得过厚,则会使分子直径的测量结果偏___________(选填“大”或“小”)。
【答案】 ①. AC##CA ②. 待油酸薄膜形状稳定后 ③. 2 × 10 - 5 ④. 4 × 10 - 10 ⑤. 大
【解析】
【详解】(1)[1]根据公式分析,V是纯油酸的体积,S是油膜的面积
A.油酸未完全散开,导致S变小,则测量结果变大,A正确;
B.计算时利用的是纯油酸的体积,如果含有大量的酒精,则油酸的实际体积偏小,则直径将偏小,B错误;
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格,S将偏小,故得到的分子直径将偏大,C正确;
D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多记了10滴,由可知,纯油酸的体积将偏小,则计算得到的分子直径将偏小,D错误;
(2)①[2]“用油膜法估测分子大小”的实验步骤可简记为“配→撒→滴→描→数→算”。由实验步骤可知,缺少的实验步骤是待油酸薄膜形状稳定后;
②[3]一滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸的体积
③[4]由图可知油膜的面积
则油酸分子直径
④[5]水面上痱子粉撒得较多,油膜不能充分展开,则测量的面积S偏小,导致计算结果偏大。
12. 如图所示,一直立汽缸由两个横截面积不同的圆筒连接而成,活塞A、B间封闭有一定质量的理想气体,A的上方和B的下方分别与大气相通。两活塞用长为L=30cm的不可伸长的细线相连,可在缸内无摩擦地上下滑动。当缸内封闭气体的温度为时,活塞A、B的平衡位置如图所示,已知活塞A、B的质量均为m=1.0kg,横截面积分别为,,大气压强为,重力加速度为。
(1)活塞A、B在图示位置时,求缸内封闭气体的压强;
(2)现对缸内封闭气体缓慢加热,为使汽缸不漏气,求缸内封闭气体的最高温度。
【答案】(1);(2)
【解析】
【详解】(1)活塞A、B均静止,都处于平衡状态,对活塞A,有
对活塞B有
代入数据解得
(2)活塞B刚好移动到两圆筒的连接处时,设汽缸内气体的温度为,此过程气体做等压变化,有
解得
13. 在质量较小的恒星中,质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子,并释放出一个光子。已知光子的波长为,普朗克常量为,真空中光速为。
(1)写出氮转变成碳的核反应方程,并求光子的能量;
(2)氮核的比结合能为,碳核的比结合能为,氦核的比结合能为,求核反应过程中的质量亏损。
【答案】(1),;(2)
【解析】
【详解】(1)根据质量数与电荷数守恒可知核反应方程为
光子的能量为
(2)由质能方程有
根据能量守恒有
解得
14. 如图所示,宽度L=2m的平行光滑金属导轨(足够长)固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=1Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2T。一根质量为m=8kg的导体棒MN放在导轨上,金属棒电阻为r=1Ω,导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的恒定功率P=2W的水平力使导体棒由静止开始运动,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好,t=2s时达到最大速度后撤去水平力,最终导体棒停在导轨上,空气阻力可忽略不计,求:
(1)导体棒运动过程最大速度及此时导体棒MN两端的电势差;
(2)撤去水平力前后回路产生的焦耳热之比
【答案】(1)0.5m/s,;(2)3:1
【解析】
【详解】(1)当导体棒运动达到最大速度时满足
①
根据闭合电路的欧姆定律有
②
由法拉第电磁感应定律
③
由①②③得导体棒运动过程最大速度
由右手定则,导体棒MN中电流方向从M指向N, M相当于电源的负极,N相当于电源的正极。此时导体棒MN两端的电压
(2)撤去水平力前回路产生的焦耳热为,根据能量守恒定律
解得
撤去水平力后回路产生的焦耳热
撤去水平力前后回路产生的焦耳热之比
15. 如图为实验室筛选带电粒子的装置示意图,左端为加速器,中间为速度选择器,其中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度,两极板间电压,两极板间的距离,速度选择器右端是一个底面半径的圆筒,可以围绕竖直中心轴顺时针转动,筒壁的一个水平圆周上均匀分布着8个小孔(至),圆筒内部有竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。一带电荷量大小为、质量为的带电粒子,从静止开始经过加速电场后匀速穿过速度选择器,圆筒不转时,粒子恰好从小孔射入,从小孔射出。若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收,求:
(1)粒子在穿过速度选择器时的速度大小;
(2)圆筒内匀强磁场的磁感应强度的大小,并判断粒子带正电还是负电;
(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从进入,从射出),则圆筒匀速转动的角速度为多大?
【答案】(1);(2);负电;(3)
【解析】
【详解】(1)根据力的平衡条件可得
①
②
联立①②解得
(2)粒子在圆筒内的运动轨迹如图所示:
根据左手定则可知粒子带负电,根据几何关系可得
③
洛伦兹力提供向心力
④
联立③④解得
(3)粒子不管从哪个孔进入圆筒,其在圆筒中运动的时间与轨迹一样,运动时间为
⑤
根据几何关系可得
⑥
在这段时间圆筒转过的可能角度
⑦
侧圆筒转动的角速度
⑧
联立⑤⑥⑦⑧解得
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2023~2024学年第二学期第二次月考
高二物理试题
注意事项:
1.本试卷包含选择题和非选择题两部分。考生答题全部答在答题卡上,答在本试卷上无效。全卷共15题,本次考试时间为75分钟,满分100分。
2.答选择题必须用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,请用橡皮擦干净后,再选涂其它答案。答非选择题必须用书写黑色字迹的0.5毫米签字笔写在答题卡上的指定位置,在其它位置答题一律无效。
3.如需作图,必须用2B铅笔绘、写清楚,线条、符号等须加黑、加粗。
一、单项选择题:共10小题,每小题4分,共计40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是( )
A. 某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示,则温度
B. 同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示,则入射光的频率关系为
C. 图丙为康普顿效应示意图,入射光子与静止的电子发生碰撞,碰后散射光的波长变短
D. 在两种固体薄片上涂上蜡,用烧热针接触固体背面上一点,蜡熔化的范围如图丁所示,则a一定是非晶体,b一定是晶体
2. 图甲是吹肥皂泡游戏的场景,在图乙玻璃杯内注入肥皂水,用铁丝做成的圆环放进玻璃杯中,沾满肥皂水后取出,可以吹出肥皂泡,下列说法正确的是( )
A. 肥皂水不浸润玻璃杯壁
B. 肥皂泡表面张力方向和表面垂直
C. 肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关
D. 肥皂泡表面液体分子间只存在引力,没有斥力
3. 如图所示,一定质量的理想气体从状态a开始,经历a→b、b→c、c→d、d→e四个过程到达状态e,其中ba的延长线经过原点,b、c连线与横轴平行,d、e连线与纵轴平行。下列说法正确的是( )
A. a→b过程中气体分子热运动平均动能增加
B. b→c过程中气体分子单位时间内撞击容器壁次数不变
C. c→d过程中气体从外界吸热小于气体内能增量
D. d→e过程中气体对外放出热量,内能不变
4. 研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接,放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则( )
A. a为电源正极,到达A板的射线电离能力最强
B. a为电源正极,到达B板的射线穿透能力最弱
C. a为电源负极,到达A板的射线来自于原子核外
D. a为电源负极,到达B板的射线容易使照相底片感光
5. 如图所示,图甲为氢原子的能级图,大量处于激发态的氢原子跃迁时,发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时,电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是( )
A. 阴极K的逸出功为6.75eV
B. 氢原子跃迁时共发出4种频率的光
C. 保持入射光不变,向右移动滑片P,电流表示数一定变大
D. 光电子最大初动能与入射光频率成正比
6. 无线话筒是振荡电路的一个典型应用。在振荡电路中,某时刻磁场方向、电场方向如图所示,下列说法正确的是( )
A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在增大
C. 线圈中的磁场正在增强 D. 增大电容器两板距离,振荡频率减小
7. 如图所示,A1、A2为两只相同灯泡,A1与一理想二极管D连接,线圈L的直流电阻不计。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S后,A1会逐渐变亮
B. 闭合开关S稳定后,A1、A2亮度相同
C. 断开S的瞬间,A1会逐渐熄灭
D. 断开S的瞬间,a点的电势比b点低
8. 如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压相同的灯泡a和b、当输入电压U为灯泡额定电压的8倍时,两灯泡均能正常发光,则( )
A. 此时a和b的电功率之比为1:1
B. 此时a和b的电功率之比为1:8
C. 原、副线圈匝数之比为7:1
D. 原、副线圈匝数之比为8:1
9. 如图甲为用金属材料制成的霍尔元件,其长、宽、高分别为a、b、d;如图乙是检测电流大小是否发生变化的装置。该检测电流在铁芯中产生磁场,其磁感应强度与检测电流强度成正比,现给元件通一恒定工作电流I,下列说法正确的是( )
A. N端应与电压表的正极相连
B. 要提高检测灵敏度可适当减小高度d
C. 如果仅将检测电流反向,电压表的正负接线柱连线位置无需改动
D. 当霍尔元件尺寸一定时,电压表示数变大,说明检测电流变小
10. 如图所示,在0≤x≤3L的区域内存在着垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B,粗细均匀的正方形金属线框abcd位于xOy平面内,线框的bc边与x轴重合,cd边与y轴重合,线框的边长为L,每条边的电阻为R。现让线框从图示位置由静止开始沿x轴正方向以加速度a做匀加速直线运动,则下列说法正确的是( )
A. 线框进入磁场时流过的电荷量等于线框出磁场时流过的电荷量
B. 线框中的最大电功率为
C. a、b两端电压最大值为
D. 线框进入磁场时,c端电势比d端电势低,线框出磁场时,c端电势比d端电势高
二、非选择题:共5小题,共60分。其中第12题~第15题解答时请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;有数值计算时,答案中必须明确写出数值和单位。
11. (1)某同学在用油膜法估测分子直径实验中,计算结果明显偏大,可能是由于___________。
A.油酸未完全散开
B.油酸中含有大量的酒精
C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格
D.求每滴体积时,1mL的溶液的滴数误多记了10滴
(2)某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中,实验的方法及步骤如下:
1.向体积V油 = 1mL的油酸中加酒精,直至总量达到V总 = 500mL;
2.用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液,把它一滴一滴地滴入小量筒中,当滴入n = 100滴时,测得其体积恰好是V0= 1mL;
3.往边长为30cm ~ 40cm的浅盘里倒入2cm深的水,将痱子粉均匀撒在水面上;
4.用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液,将事先准备好的玻璃板放在浅盘上,并在玻璃板上描下油酸膜的形状;
5.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,如图所示,数出轮廓范围内小方格的个数N,小方格的边长l = 20mm。
根据以上信息,回答下列问题:
①该同学遗漏的重要步骤是___________;
②1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是___________mL;
③油酸分子的直径是___________m;(结果保留1位有效数字)
④若痱子粉撒得过厚,则会使分子直径的测量结果偏___________(选填“大”或“小”)。
12. 如图所示,一直立汽缸由两个横截面积不同的圆筒连接而成,活塞A、B间封闭有一定质量的理想气体,A的上方和B的下方分别与大气相通。两活塞用长为L=30cm的不可伸长的细线相连,可在缸内无摩擦地上下滑动。当缸内封闭气体的温度为时,活塞A、B的平衡位置如图所示,已知活塞A、B的质量均为m=1.0kg,横截面积分别为,,大气压强为,重力加速度为。
(1)活塞A、B在图示位置时,求缸内封闭气体的压强;
(2)现对缸内封闭气体缓慢加热,为使汽缸不漏气,求缸内封闭气体的最高温度。
13. 在质量较小的恒星中,质子—质子链反应是产生能量的主要方式。其中一种反应是氮核吸收一个质子转变成碳核和一个粒子,并释放出一个光子。已知光子的波长为,普朗克常量为,真空中光速为。
(1)写出氮转变成碳的核反应方程,并求光子的能量;
(2)氮核的比结合能为,碳核的比结合能为,氦核的比结合能为,求核反应过程中的质量亏损。
14. 如图所示,宽度L=2m的平行光滑金属导轨(足够长)固定在绝缘水平面上,导轨的一端连接阻值为R=1Ω的电阻。导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度大小为B=2T。一根质量为m=8kg的导体棒MN放在导轨上,金属棒电阻为r=1Ω,导轨的电阻可忽略不计。现用一垂直于导体棒的恒定功率P=2W的水平力使导体棒由静止开始运动,在运动过程中保持导体棒与导轨垂直且接触良好,t=2s时达到最大速度后撤去水平力,最终导体棒停在导轨上,空气阻力可忽略不计,求:
(1)导体棒运动过程最大速度及此时导体棒MN两端的电势差;
(2)撤去水平力前后回路产生的焦耳热之比
15. 如图为实验室筛选带电粒子装置示意图,左端为加速器,中间为速度选择器,其中存在相互垂直的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场的磁感应强度,两极板间电压,两极板间的距离,速度选择器右端是一个底面半径的圆筒,可以围绕竖直中心轴顺时针转动,筒壁的一个水平圆周上均匀分布着8个小孔(至),圆筒内部有竖直向下、磁感应强度大小为的匀强磁场。一带电荷量大小为、质量为的带电粒子,从静止开始经过加速电场后匀速穿过速度选择器,圆筒不转时,粒子恰好从小孔射入,从小孔射出。若粒子碰到圆筒就被圆筒吸收,求:
(1)粒子在穿过速度选择器时的速度大小;
(2)圆筒内匀强磁场的磁感应强度的大小,并判断粒子带正电还是负电;
(3)要使粒子从一个小孔射入圆筒后能从正对面的小孔射出(如从进入,从射出),则圆筒匀速转动的角速度为多大?
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