内容正文:
西安中学2023-2024学年度第二学期期末考试
高二物理试题
(时间:75分钟 满分:100分)
一、选择题∶(1-7为单选题,每题4分;8-11为多选题,每题5分,共48分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 用不能被水浸润的塑料瓶做酱油瓶,向外倒酱油时不易外洒,所以塑料是不浸润物体
B. 雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力的作用
C. 某气体的摩尔质量为,密度为,阿伏伽德罗常数为,则该气体的分子体积为
D. 与固体小颗粒相碰液体分子数越多,布朗运动越明显
【答案】B
【解析】
【详解】A.从塑料酱油瓶里向外倒酱油时不易外洒,这是因为酱油不浸润塑料,故A错误;
B.雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力的作用,故B正确;
C.气体间距较大,则
得到的是气体分子所占空间平均体积,故C错误;
D.布朗运动是指悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动,反映了液体分子的无规则运动,布朗运动的激烈程度与温度和悬浮颗粒的体积有关,温度越高,体积越小,布朗运动越剧烈,若是与固体颗粒相碰的液体分子数越多,说明固体颗粒越大,不平衡性越不明显,故D错误。
故选B。
2. 关于近代物理学,下列图像在描述现象中,解释正确的是( )
A. 如图甲所示,由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知,随温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长方向移动
B. 如图乙所示,发生光电效应时,入射光越强,光电子的最大初动能也就越大
C. 如图丙所示,金属的遏制电压与入射光的频率的图像中,该直线的斜率为,纵轴截距为
D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线甲光、乙光、丙光,如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为
【答案】C
【解析】
【详解】A.由黑体的辐射强度与辐射光波长的关系可知,随温度的升高,各种波长的辐射光的辐射强度均增加,可知
可知,辐射强度的极大值向波长较短方向移动,故A错误;
B.发生光电效应时,入射光频率越大,光电子的最大初动能也就越大,光电子的最大初动能与光照强度无关,故B错误;
C.根据
则有
可知,该直线的斜率为,纵轴截距为,故C正确;
D.根据图像可知,遏止电压的关系有
由于
可知
故D错误。
故选C。
3. 如图所示的四幅图分别为四个物体做直线运动的图像,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,物体在这段时间内的平均速度为
B. 乙图中,物体的加速度大小为
C. 丙图中,阴影面积表示时间内物体的速度变化量
D. 丁图中,时物体的位移大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中,若物体做匀加速直线运动,则
由图可知物体做加速度减小的加速直线运动,在这段时间平均速度大于。故A错误;
B.根据
结合乙图,可得
解得
故B错误;
C.根据
解得
可知丙图中,阴影面积表示时间内物体的速度变化量。故C正确;
D.根据
解得
结合丁图,可得
解得
结合丁图,可得
可知时物体的位移大小为
故D错误
故选C。
4. 如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示,图中分子势能的最小值为。若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是( )
A. 乙分子在Q点时,处于平衡状态
B. 乙分子在P点时,加速度最大
C. 乙分子在Q点时,其动能为
D. 乙分子的运动范围为
【答案】D
【解析】
【详解】A.乙分子在Q点时,分子引力小于分子斥力,合力表现为斥力,不为0,乙分子有加速度,不处于平衡状态,故A错误;
B.由图象可知,乙分子在P点时,分子引力与分子斥力大小相等,合力为零,加速度为零,故B错误;
C.当乙分子运动至Q点时,其分子势能为零,故其分子动能也为零,故C错误;
D.两分子具有总能量为零,当乙分子运动至Q点时,其分子势能为零,则其分子动能也为零,分子动能最小,间距最小,而后向分子间距变大的方向运动,故乙分子的运动范围为,故D正确。
故选D。
5. 烟雾探测器使用了一种半衰期为年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅衰变所释放的射线会将它们电离,从而产生电流。一旦有烟雾进入探测腔内,烟雾中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则( )
A. 镅放出的是射线
B. 镅放出的是γ射线
C. 的镅经年将有发生衰变
D. 发生火灾时,烟雾探测器中的镅因温度升高而半衰期变短
【答案】A
【解析】
【详解】A B.镅会释放出射线将它们电离,从而产生电流,而三种射线中,α射线能使空气电离,故A正确,B错误;
C.镅的半衰期为432年,当经864年,发生两次衰变,1mg的镅将衰变掉四分之三即0.75mg,还剩下0.25 mg没有衰变,故C错误;
D. 半衰期与外界因素无关,故D错误;
故选A。
6. 一定质量理想气体的卡诺循环过程图线如图所示,状态、的温度分别为、,、两条绝热线下的面积分别为、(图中阴影部分),则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由图可知表示外界对气体做功,表示气体对外界做功,两个过程为绝热过程,由卡诺循环过程可知另外的两个过程为等温过程,则压缩过程中气体的温度升高,即
故AB错误;
CD.由于绝热过程中温度变化一样,即内能变化一样,根据热力学第一定律
可得两个过程中做功大小相等,由于绝热线下围的面积为该过程中做的功,则
故C错误,D正确。
故选D。
7. 几个水球可以挡住子弹?《国家地理频道》实验证实:四个水球就足够!四个完全相同的水球紧挨在一起水平排列,子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动。恰好能穿出第四个水球,则可以判定( )
A. 子弹在每个水球中运动的时间相同
B. 由题干信息不能确定子弹穿过每个水球的时间比
C. 子弹在每个水球中速度变化相同
D. 子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设水球的直径为d,子弹运动的过程为匀减速直线运动,直到末速度为零,我们可以应用逆过程,相当于子弹初速度为零做匀加速直线运动;因为通过最后1个、最后2个以及后3个、全部4个的位移分别为d、2d、3d和4d,根据
知,时间之比为
所以子弹在每个水球中运动的时间不同;由以上的分析可知,子弹依次穿过4个水球的时间之比为
故AB错误;
C.子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动,则受力是相同的,所以加速度相同,由
可知,运动的时间不同,则速度的变化量不同,故C错误;
D.由A的分析可知,子弹穿过前3个水球的时间与穿过第四个水球的时间是相等的,由匀变速直线运动的特点可知,子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等,故D正确。
故选D
8. 如图甲所示,一端封闭且粗细均匀的足够长直玻璃管水平放置,用长为的水银柱封闭了一定质量的理想气体,封闭气柱长度为,大气压强恒为。现将玻璃管顺时针缓慢旋转,如图乙所示。再将玻璃管顺时针缓慢旋转,如图丙所示。已知气体温度始终不变,取,,下列说法正确的是( )
A. 图乙气柱长度为
B. 图丙气柱长度为
C. 图乙状态的气体压强小于图丙
D. 若玻璃管从图乙状态自由下落,气柱长度将增大
【答案】BC
【解析】
【详解】C.图乙中封闭气体的压强为
图丙中封闭气体的压强为
则图乙状态的气体压强小于图丙状态的气体压强,故C正确;
D.若玻璃管从图乙状态自由下落,处于完全失重状态,封闭气体的压强等于大气压,大于题图乙状态的气体压强,由玻意耳定律有
可知气体压强增大,体积减小,即气柱长度将减小,故D错误;
AB.设乙、丙中的气体长度分别为、,根据玻意耳定律有
其中
解得
故A错误,B正确。
故选BC。
9. 在夏天的高温天气下,一辆家用轿车的胎压监测系统显示一条轮胎的胎压为是指个标准大气压、温度为。由于胎压过高会影响行车安全,故快速时间很短放出了适量气体,此时胎压监测系统显示的胎压为、温度为,设轮胎内部体积始终保持不变,气体视为理想气体,则下列说法正确的是( )
A. 由于温度降低轮胎内每个气体分子的速度都变小了
B. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
C. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
D. 气体温度快速降低是因为气体对外界做了功
【答案】BD
【解析】
【详解】A.温度降低轮胎内气体分子的平均速率减小,但不是每个气体分子的速度都变小,故A错误;
B.根据
解得
则此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
故B正确,C错误;
D.气体温度快速降低是因为气体与外界无热交换的情况下对外界做了功,则气体的内能减小,温度降低,故D正确。
故选BD。
10. 如图所示,一群处于第能级的氢原子,向低能级跃迁时能发出不同频率的光,其中只有种不同频率的光,,照射到图甲电路阴极的金属上能够发生光电效应,测得光电流随电压变化的图像如图乙所示,调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流,已知氢原子的能级图如图丙所示,则下列推断正确的是( )
A. 阴极金属的逸出功可能为
B. 图乙中的光光子能量为
C. 若图乙中的,则
D. 若甲图中电源右端为正极,随滑片向右滑动,光电流先增大后保持不变
【答案】AC
【解析】
【详解】这些氢原子在向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光,按频率从高到低(辐射能量从大到小)分别是n=4跃迁到n=1,n=3跃迁到n=1,n=2跃迁到n=1,n=4跃迁到n=2,n=3跃迁到n=2,n=4跃迁到n=3。依题意,照射图甲所示的光电管阴极K,能使金属发生光电效应的是其中频率高的三种,分别是n=4跃迁到n=1,n=3跃迁到n=1,n=2跃迁到n=1。
A.由第2能级向基态跃迁辐射的光子能量为
eV
n=4跃迁到n=2的光子能量为
eV
由于只测得3条电流随电压变化的图像,故阴极金属的逸出功介于2.55 eV~10.2 eV之间,故A正确;
B.b光是频率排第二的光,则是第3能级向基态跃迁发出的,其能量值为
eV
故B错误;
C.由乙图可知,a光的遏止电压最大,据爱因斯坦光电效应方程
a光的频率最高,a光是由第4能级向基态跃迁发出的,其光子能量为
eV
由可知金属的逸出功为5.75eV,c光应是能级2向基态跃迁产生的光,其光子能量为10.2eV,故
eV
故C正确;
D.若甲图中电源左端为正极,则光电管上加的正向电压,随着滑片向右滑动,正向电压逐渐增大,更多的光电子到达A极,光电流在增大;当正向电压达到某值时所有光电子都能到达A极,光电流达到最大值,滑片再向右滑动,光电流保持不变,但该选项电源右端为正极,故D错误。
故选AC。
11. 一长为的金属管从地面以的速率竖直上抛,管口正上方高处有一小球同时自由下落,金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度为,不计空气阻力。关于该运动过程说法正确的是( )
A. 小球穿过管所用时间大于
B. 小球不可能在管上升阶段穿过管
C. 若小球在管上升阶段穿过管,则
D. 若小球在管下降阶段穿过管,则
【答案】CD
【解析】
【详解】A.两物体竖直方向加速度相同,所以小球相对管来说在做匀速直线运动,所以小球穿过管所用时间为
故A错误;
C.刚好在管上升最高点穿过管有
解得
若小球在管上升阶段穿过管,则
故C正确;
D.若小球在管刚着地时穿管,有
解得
结合C分析可知小球在管下降阶段穿过管则
故D正确;
B.根据以上分析可知小球可能在管上升阶段穿过管,故B错误。
故选CD。
二、实验题:(每空3分,共12分)
12. 某同学用如图甲所示的数字化实验装置测量滑块的加速度。在滑块上安装一遮光条,将滑块放在水平气垫导轨上的处,让细绳跨过定滑轮与钩码相连,光电门固定安装在气垫导轨上的处,测得遮光条中心与处的距离为。将滑块由静止释放,遮光条通过光电门时光电门记录的挡光时间为。
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度,示数如图乙所示,遮光条的宽度__________
(2)实验时,光电门记录的挡光时间,则滑块通过光电门时的速度大小__________结果保留2位有效数字
(3)改变距离,测量时间。多次测量,记录数据,描点并作出图像,已知图像斜率为k。
(4)根据以上信息得到加速度表达式为__________。
(5)测量计算出来的加速度比真实加速度__________选填“偏大”,“偏小”,“相等”
【答案】 ① 19.95 ②. 2.0 ③. ④. 偏小
【解析】
【详解】(1)[1]遮光条的宽度为
(2)[2]滑块通过光电门时的速度大小为
(4)[3]由运动学公式可得
其中
联立可得
图像的斜率为
解得
(5)[4]该实验是用遮光条穿过光电门的平均速度代表从A运动到B的末速度,因为平均速度等于中间时刻的速度。但是实际上应该是遮光条穿过光电门的中间位置速度代表末速度才是实际值,因为做匀变速直线运动的物体中间时刻速度比中间位置的速度要小,所以本实验计算出来的加速度比真实加速度偏小。
13. 一辆汽车以的速度在平直公路上行驶,制动后要经过x=100m才能停下来。现在该汽车正以20m/s的速度在平直公路上行驶,突然发现正前方处停有一辆摩托车,汽车司机经的反应时间后,立即采取制动措施,汽车开始制动的同时摩托车以的加速度加速启动。求:
(1)该汽车制动时的加速度大小;
(2)汽车是否会与摩托车相撞?若会相撞,将在汽车制动后何时相撞?若不会相撞,则两车的最近距离是多少?
【答案】(1);(2)不会相撞,
【解析】
【详解】(1)根据运动学公式
解得该汽车制动时的加速度大小为
(2)设汽车开始制动后经过时间与摩托车达到共速,则有
,
解得
,
此过程汽车通过的位移为
摩托车通过的位移为
由于
可知汽车不会与摩托车相撞,两者共速时,距离最近,则有
14. 在某些恒星内部,3个氦核结合成1个碳核。已知1个氦核的质量为、1个碳核的质量为,1个质子的质量为,1个中子的质量为,真空中的光速为c。求:
(1)写出核反应方程式;
(2)反应过程中产生的核能;
(3)碳核的比结合能。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
【分析】
【详解】(1)由3个氦核结合成1个碳核可得核反应方程
(2)反应过程的原子核的质量减小量为质量亏损
由质能方程可得
(3)6个质子和6个中子结合成碳原子的质量亏损
释放的能量
比结合能
15. 如图所示,一水平放置的薄壁导热汽缸,由截面积不同的两个圆筒连接而成,质量均为m=1.0kg的活塞A、B用一长度为3L=30cm,质量不计的刚性轻细杆连接成整体,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A、B的面积分别为SA=100cm2和SB=50cm2,汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体,A的左边及B的右边都是大气,大气的温度恒定为280K、大气压强始终保持为p0=1.0×105Pa,当汽缸内气体的温度为T1=500K时,活塞处于图示位置平衡。求:
(1)此时汽缸内理想气体的压强多大?
(2)当汽缸内气体的温度从T1=500K缓慢降至T2=400K时,活塞A、B向哪边移动?移动的位移多大?
(3)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。
【答案】(1)1.0×105Pa;(2)向右移动;10cm;(3)0.93×105Pa
【解析】
【详解】(1)设被封闭的理想气体压强为p,轻细杆对A和对B的弹力为F,对活塞A,有
对活塞B,有
联立解得
(2)当汽缸内气体的温度缓慢下降时,活塞处于平衡状态,缸内气体压强不变,气体等压降温,体积减小,所以活塞A、B一起向右移动,设活塞A、B一起向右移动的距离为x,对理想气体有
由盖-吕萨克定律得
解得
表明活塞A未碰两筒的连接处,故活塞A、B一起向右移动了10cm;
(3)当汽缸内气体的温度缓慢下降时,活塞处于平衡状态,缸内气体压强不变,气体等压降温,体积减小,所以活塞A、B一起向右移动,设活塞A、B一起向右移动的距离为x′,对理想气体有
由盖-吕萨克定律得
解得
表明活塞A运动到两筒的连接处,故活塞A、B一起向右移动了2L,根据理想气体状态方程可得
代入数据解得
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西安中学2023-2024学年度第二学期期末考试
高二物理试题
(时间:75分钟 满分:100分)
一、选择题∶(1-7为单选题,每题4分;8-11为多选题,每题5分,共48分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 用不能被水浸润的塑料瓶做酱油瓶,向外倒酱油时不易外洒,所以塑料是不浸润物体
B. 雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力的作用
C. 某气体的摩尔质量为,密度为,阿伏伽德罗常数为,则该气体的分子体积为
D. 与固体小颗粒相碰的液体分子数越多,布朗运动越明显
2. 关于近代物理学,下列图像在描述现象中,解释正确的是( )
A. 如图甲所示,由黑体辐射强度与辐射光波长的关系可知,随温度的升高,辐射强度的极大值向波长较长方向移动
B. 如图乙所示,发生光电效应时,入射光越强,光电子的最大初动能也就越大
C. 如图丙所示,金属的遏制电压与入射光的频率的图像中,该直线的斜率为,纵轴截距为
D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线甲光、乙光、丙光,如图丁所示。则可判断甲、乙、丙光的频率关系为
3. 如图所示的四幅图分别为四个物体做直线运动的图像,下列说法正确的是( )
A. 甲图中,物体在这段时间内的平均速度为
B. 乙图中,物体的加速度大小为
C. 丙图中,阴影面积表示时间内物体的速度变化量
D. 丁图中,时物体的位移大小为
4. 如图所示,甲分子固定在坐标原点O,乙分子沿x轴运动,两分子间的分子势能与两分子间距离的变化关系如图中曲线所示,图中分子势能的最小值为。若两分子所具有的总能量为0,则下列说法中正确的是( )
A. 乙分子在Q点时,处于平衡状态
B. 乙分子在P点时,加速度最大
C. 乙分子在Q点时,其动能为
D. 乙分子运动范围为
5. 烟雾探测器使用了一种半衰期为年的放射性元素镅来探测烟雾。当正常空气分子穿过探测器时,镅衰变所释放的射线会将它们电离,从而产生电流。一旦有烟雾进入探测腔内,烟雾中的微粒会吸附部分射线,导致电流减小,从而触发警报。则( )
A. 镅放出的是射线
B. 镅放出的是γ射线
C. 的镅经年将有发生衰变
D. 发生火灾时,烟雾探测器中的镅因温度升高而半衰期变短
6. 一定质量理想气体的卡诺循环过程图线如图所示,状态、的温度分别为、,、两条绝热线下的面积分别为、(图中阴影部分),则( )
A. B. C. D.
7. 几个水球可以挡住子弹?《国家地理频道》实验证实:四个水球就足够!四个完全相同的水球紧挨在一起水平排列,子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动。恰好能穿出第四个水球,则可以判定( )
A. 子弹在每个水球中运动的时间相同
B. 由题干信息不能确定子弹穿过每个水球的时间比
C. 子弹在每个水球中速度变化相同
D. 子弹穿出第三个水球的瞬时速度与全程的平均速度相等
8. 如图甲所示,一端封闭且粗细均匀的足够长直玻璃管水平放置,用长为的水银柱封闭了一定质量的理想气体,封闭气柱长度为,大气压强恒为。现将玻璃管顺时针缓慢旋转,如图乙所示。再将玻璃管顺时针缓慢旋转,如图丙所示。已知气体温度始终不变,取,,下列说法正确的是( )
A. 图乙气柱长度为
B. 图丙气柱长度为
C. 图乙状态的气体压强小于图丙
D. 若玻璃管从图乙状态自由下落,气柱长度将增大
9. 在夏天的高温天气下,一辆家用轿车的胎压监测系统显示一条轮胎的胎压为是指个标准大气压、温度为。由于胎压过高会影响行车安全,故快速时间很短放出了适量气体,此时胎压监测系统显示的胎压为、温度为,设轮胎内部体积始终保持不变,气体视为理想气体,则下列说法正确的是( )
A. 由于温度降低轮胎内每个气体分子的速度都变小了
B. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
C. 此过程中放出的气体质量是原有气体质量的
D. 气体温度快速降低是因为气体对外界做了功
10. 如图所示,一群处于第能级的氢原子,向低能级跃迁时能发出不同频率的光,其中只有种不同频率的光,,照射到图甲电路阴极的金属上能够发生光电效应,测得光电流随电压变化的图像如图乙所示,调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流,已知氢原子的能级图如图丙所示,则下列推断正确的是( )
A. 阴极金属的逸出功可能为
B. 图乙中的光光子能量为
C. 若图乙中的,则
D. 若甲图中电源右端为正极,随滑片向右滑动,光电流先增大后保持不变
11. 一长为的金属管从地面以的速率竖直上抛,管口正上方高处有一小球同时自由下落,金属管落地前小球从管中穿过。已知重力加速度为,不计空气阻力。关于该运动过程说法正确的是( )
A. 小球穿过管所用时间大于
B. 小球不可能在管上升阶段穿过管
C. 若小球在管上升阶段穿过管,则
D. 若小球在管下降阶段穿过管,则
二、实验题:(每空3分,共12分)
12. 某同学用如图甲所示的数字化实验装置测量滑块的加速度。在滑块上安装一遮光条,将滑块放在水平气垫导轨上的处,让细绳跨过定滑轮与钩码相连,光电门固定安装在气垫导轨上的处,测得遮光条中心与处的距离为。将滑块由静止释放,遮光条通过光电门时光电门记录的挡光时间为。
(1)用游标卡尺测量遮光条的宽度,示数如图乙所示,遮光条的宽度__________
(2)实验时,光电门记录的挡光时间,则滑块通过光电门时的速度大小__________结果保留2位有效数字
(3)改变距离,测量时间。多次测量,记录数据,描点并作出图像,已知图像斜率为k。
(4)根据以上信息得到加速度表达式为__________。
(5)测量计算出来加速度比真实加速度__________选填“偏大”,“偏小”,“相等”
13. 一辆汽车以的速度在平直公路上行驶,制动后要经过x=100m才能停下来。现在该汽车正以20m/s的速度在平直公路上行驶,突然发现正前方处停有一辆摩托车,汽车司机经的反应时间后,立即采取制动措施,汽车开始制动的同时摩托车以的加速度加速启动。求:
(1)该汽车制动时的加速度大小;
(2)汽车是否会与摩托车相撞?若会相撞,将在汽车制动后何时相撞?若不会相撞,则两车的最近距离是多少?
14. 在某些恒星内部,3个氦核结合成1个碳核。已知1个氦核的质量为、1个碳核的质量为,1个质子的质量为,1个中子的质量为,真空中的光速为c。求:
(1)写出核反应方程式;
(2)反应过程中产生的核能;
(3)碳核的比结合能。
15. 如图所示,一水平放置的薄壁导热汽缸,由截面积不同的两个圆筒连接而成,质量均为m=1.0kg的活塞A、B用一长度为3L=30cm,质量不计的刚性轻细杆连接成整体,它们可以在筒内无摩擦地左右滑动且不漏气。活塞A、B的面积分别为SA=100cm2和SB=50cm2,汽缸内A和B之间封闭有一定质量的理想气体,A的左边及B的右边都是大气,大气的温度恒定为280K、大气压强始终保持为p0=1.0×105Pa,当汽缸内气体的温度为T1=500K时,活塞处于图示位置平衡。求:
(1)此时汽缸内理想气体压强多大?
(2)当汽缸内气体的温度从T1=500K缓慢降至T2=400K时,活塞A、B向哪边移动?移动的位移多大?
(3)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。
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