精品解析：宁夏银川市第二十四中学2023-2024学年高二下学期期末物理试题

2023-2024学年第二学期高二期末物理试题 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。） 1. 物质是由大量分子组成的，下列相关说法正确的是（  ） A. 分子很小，肉眼看不到，但在高倍光学显微镜下可以观测到 B. 雾霾天气是大量细微的尘粒悬浮在空中，说明尘粒分子在做无规则运动 C. 温度相同的两种理想气体的分子平均速率一定相同 D. 物体的温度是它的分子热运动平均动能的标志 2. 在甲、乙、丙三块固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其背面一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。而三块固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲一定是非晶体 B. 乙可能是金属薄片 C. 丙在一定条件下可能转化成乙 D. 丙熔化过程中，吸收热量，则分子平均动能增加 3. 某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中T1>T2，图乙中T1>T2 B. 图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 C. 图甲中温度升高，所有分子的速率都增大 D. 图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关 4. 两个分子间作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是（　　） A. 在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变小后变大 B. 在r由无限远到趋近于0的过程中，F先做正功后做负功 C. 在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小 D. 在r = r0处分子势能为零 5. 氦是一种惰性气体，具有较低的沸点和良好的热传导性能。它被广泛应用于制冷和冷却中。若以表示氦的摩尔质量，表示在标准状态下氦蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下氦蒸气的密度，表示阿伏加德罗常数，分别表示每个氦分子的质量和体积，则下列表达式正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v变化的图线如图乙所示，已知电子电量为e，则（　　） A. 材料a比b的的截止频率大 B. 材料a比b的逸出功大 C 根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量 D. 图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电流表示数一直增大 7. 核电站铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是，铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为。此类核反应中放出光子，能使逸出功为的金属板放出最大初动能为的光电子，已知电子的质量为，光速为，普朗克常量为，则（　　） A. 该核反应放出的核能为 B. 光子是原子核外最外层电子向基态跃迁时放出的，因此能量很高 C. 这些光电子的德布罗意波长不小于 D. 该核反应产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能 8. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A. 一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出3种不同频率的光 B. 图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C. 图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 二、多项选择题（本题共4小题，每题5分，选对得5分，选不全得3分，有选错或不答的得0分，共20分。） 9. 竖直平面内有一粗细均匀的玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强，，，，下列说法正确的是（　　） A. 空气柱b的压强为 B. 空气柱b的压强为 C. 空气柱a的压强为 D. 空气柱a的压强为 10. 科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 半衰期与原子所处的物理状态无关，与原子所处的化学状态有关 B. 20个铀核经过90亿年，一定还有5个铀核未发生衰变 C. 铀最终衰变形成铅，需经8次衰变，6次衰变 D. 测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿年 11. 如图所示，利用注射器上刻度可测封闭气体的体积，利用压强传感器可测封闭气体的压强，通过作压强与体积的关系图可探究封闭气体等温变化的规律。如果在不同环境温度、（且）下，实验操作和数据处理均正确，则下面四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是（ ） A. B. C. D. 12. 图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（　　） A. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数不变 B. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小 C. 的过程，气体分子的数密度增大 D. 的过程，气体分子数密度增大，分子的平均速率减少 第II卷 三、实验题（每空2分，共8分。） 13. 在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。 （1）完成本实验需要几点假设，以下假设与本实验无关的是_____； A. 将油酸分子视为球形 B. 油膜中分子沿直线排列 C. 将油膜看成单分子层 D. 油酸分子紧密排列无间隙 （2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作： A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜 B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积 C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上 D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 以上操作的合理顺序是_____（填字母代号）。 （3）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于_____。 A 油酸未完全散开 B. 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 C. 求每滴体积时，1mL的溶液的滴数少记了5滴 D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化 （4）在实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，方格纸每格边长是0.5cm，根据以上信息估测油酸分子的大小________m。（结果保留一位有效数字） 四、计算题（本题共3小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。） 14. 如图所示，一内壁光滑的导热圆柱形汽缸静止在地面上。汽缸内部有卡环，卡环上方放有一质量的活塞和一个质量的物块，汽缸的横截面积为，汽缸内封闭有体积为的一定质量的理想气体，气体的温度为时，卡环对活塞的支持力为，（大气压强，重力加速度），求 （1）此时汽缸内气体压强为多少？ （2）现对汽缸缓慢加热，当缸内气体温度上升到多少K时，活塞恰好离开卡环？ 15. 汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。暑假黄同学一家人计划自驾游去咸宁九宫山避暑。出行前汽车停放室外停车位，由于太阳暴晒，胎压监测仪显示轮胎的胎压为、温度为，该同学查询说明书得知：该汽车轮胎胎压的正常范围为，厂家建议标准胎压为。轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系。 （1）夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体温度可达到87℃，为了安全起见，请通过计算判断黄同学出发前是否需要调整该车胎压。 （2）黄同学查询天气预报得知未来几天九宫山上平均气温大约为27℃，为了使汽车在山上且胎内气体在环境温度下能以标准胎压2.4bar行驶，需要提前放出一部分气体以减小胎压。请计算出发前应该将胎压调整为多少?若放气过程中车胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体质量占轮胎内气体总质量的百分比。 16. 钚放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态U立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097MeV的γ光子。已知Pu、U和α粒子的质量分别为，和（质量亏损1u相当于释放931.5MeV的能量）衰变放出的光子的动量可忽略。 （1）写出核反应方程； （2）将衰变产生的铀核U和α粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场，求铀核U和α粒子圆周运动的半径之比； （3）求该核反应释放的核能和α粒子的动能（结果保留两位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023-2024学年第二学期高二期末物理试题 一、单项选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分。） 1. 物质是由大量分子组成的，下列相关说法正确的是（  ） A. 分子很小，肉眼看不到，但高倍光学显微镜下可以观测到 B. 雾霾天气是大量的细微的尘粒悬浮在空中，说明尘粒分子在做无规则运动 C. 温度相同的两种理想气体的分子平均速率一定相同 D. 物体的温度是它的分子热运动平均动能的标志 【答案】D 【解析】 【详解】A．分子十分微小，它的直径的数量级一般，用肉眼不能看到，只有借助电子显微镜才能看到，故A错误； B．尘粒有大量分子组成的，尘粒的运动属于物体的机械运动，不能说明分子在做无规则运动，故B错误； CD．物体的温度是它的分子热运动平均动能的标志，则质量不同，温度相同的两种理想气体的分子平均速率不相同，故C错误，D正确。 故选D。 2. 在甲、乙、丙三块固体薄片上涂上蜡，用烧热的针尖接触其背面一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示。而三块固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，则下列说法中正确的是（　　） A. 甲一定是非晶体 B. 乙可能是金属薄片 C. 丙在一定条件下可能转化成乙 D. 丙熔化过程中，吸收热量，则分子平均动能增加 【答案】C 【解析】 【详解】A．甲的各项同性，且有固定的熔点，则甲一定是多晶体，故A错误； B．乙的各项同性，且导热性良好，但是乙没有固定的熔点，则乙是非晶体，不可能是金属薄片，故B错误； C．丙表现为各项异性，且有固定的熔点，是单晶体，因晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，可知丙在一定条件下可能转化成乙，故C正确； D．丙熔化过程中，温度不变，分子平均动能不变，但是吸收热量，内能增加，故D错误。 故选C。 3. 某气体在T1、T2两种不同温度下的分子速率分布图象如图甲所示，纵坐标f（v）表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了T1、T2两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系。下列说法正确的是（　　） A. 图甲中T1>T2，图乙中T1>T2 B. 图乙中温度升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动 C. 图甲中温度升高，所有分子的速率都增大 D. 图乙中黑体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类及表面状况有关 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．由图甲可知，温度为T2的图线中速率大的分子占据的比例较大，说明其对应的平均分子动能较大，故T2对应的温度较高，所以T2>T1，温度升高使得气体分子的平均速率增大，不一定所有分子的速率都增大。图乙中，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，且辐射强度的极大值向波长较短方向移动。故B正确；AC错误； D．图乙中黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关。故D错误。 故选B。 4. 两个分子间作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是（　　） A. 在r由无限远到趋近于0过程中，F先变小后变大 B. 在r由无限远到趋近于0的过程中，F先做正功后做负功 C. 在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小 D. 在r = r0处分子势能为零 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．r0为分子间的平衡距离，根据分子间的作用力的合力F与分子间距离r的关系，可知在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变大后变小再变大，故A错误； BC．在r由无限远到趋近于0的过程中，在r > r0阶段，分子间作用力表现为引力，F做正功，分子势能由零减小，在r < r0阶段，分子力表现为斥力，F做负功，分子势能逐渐增加，故B正确，C错误； D．在r= r0处，分子引力等于斥力，故分子力合力为零，分子势能最小，但不等于零，分子势能小于零，故D错误。 故选 B。 5. 氦是一种惰性气体，具有较低的沸点和良好的热传导性能。它被广泛应用于制冷和冷却中。若以表示氦的摩尔质量，表示在标准状态下氦蒸气的摩尔体积，表示在标准状态下氦蒸气的密度，表示阿伏加德罗常数，分别表示每个氦分子的质量和体积，则下列表达式正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】D．氦气体中分子之间的距离远大于分子直径，每个分子的体积远小于每个气体分子平均所占的空间。则每个氦分子的体积 D错误； ABC．一摩尔的任何物质包含的分子数都是阿伏加德罗常数，氦的摩尔质量 则 ，， C正确，AB错误。 故选C。 6. 用图甲所示实验装置探究光电效应规律，得到a、b两种金属材料遏止电压随入射光频率v变化的图线如图乙所示，已知电子电量为e，则（　　） A. 材料a比b的的截止频率大 B. 材料a比b的逸出功大 C. 根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量 D. 图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电流表示数一直增大 【答案】C 【解析】 【详解】C．由爱因斯坦光电效应方程有 遏止电压与最大初动能关系为 可得 可知图线的斜率 故普朗克常量为 即根据图乙图线斜率可以计算普朗克常量，故C正确； AB．由 则图像在纵轴上的截距大小为，图像在横轴上的截距大小为 由图可知b的横截距和纵截距都大于a，所以材料a比b的的截止频率小，材料a比b的逸出功小，故AB错误； D．图甲中滑片P从最右端往左滑动时，电压表示数减小，由于开始时电压可能大于遏制电压，则电流表示数为零保持不变，当电压表示数小于遏制电压时，电流表开始有示数，并随着反向电压的减小，电流表示数一直增大，故D错误。 故选C。 7. 核电站铀核裂变的产物是多样的，一种典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出3个中子，核反应方程是，铀核的质量为，钡核的质量为，氪核的质量为，中子的质量为。此类核反应中放出光子，能使逸出功为的金属板放出最大初动能为的光电子，已知电子的质量为，光速为，普朗克常量为，则（　　） A. 该核反应放出的核能为 B. 光子是原子核外最外层电子向基态跃迁时放出的，因此能量很高 C. 这些光电子的德布罗意波长不小于 D. 该核反应产物的结合能之和大于反应前铀核的结合能 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由爱因斯坦的质能方程 可知，裂变反应释放的核能为，故A错误； B．光子来源于裂变反应释放的能量，与核外电子的能级跃迁无关，故B错误； C．由公式 又 则光电子的德布罗意波长为 故C正确； D．由于该反应是放出能量的，因此反应产物的比结合能增大，总结合能也增大，故D正确。 故选CD。 8. 氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子向低能级跃迁过程中发出不同频率的光中只有频率为、两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为、的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（　　） A. 一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出3种不同频率的光 B. 图丙中的图线a所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 C. 图丙中的图线b所表示的光的光子能量为12.75eV D. 处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离 【答案】C 【解析】 【详解】A．一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中最多能发出 种不同频率的光，故A错误； BC．图丙中的图线b所表示的光的遏止电压较大，则光电子最大初动能较大，所对应的光子能量较大，原子跃迁对应的能级差较大，即对应于由第4能级向基态跃迁，则光子能量为 故B错误，C正确； D．处于第4能级的氢原子至少要吸收0.85eV的能量才能电离，故D错误。 故选C。 二、多项选择题（本题共4小题，每题5分，选对得5分，选不全得3分，有选错或不答的得0分，共20分。） 9. 竖直平面内有一粗细均匀玻璃管，管内有两段水银柱封闭两段空气柱a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强，，，，下列说法正确的是（　　） A. 空气柱b的压强为 B. 空气柱b的压强为 C. 空气柱a的压强为 D. 空气柱a的压强为 【答案】AD 【解析】 【详解】由于同种液体等高处压强相等，则 所以 故选AD。 10. 科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（ ） A. 半衰期与原子所处的物理状态无关，与原子所处的化学状态有关 B. 20个铀核经过90亿年，一定还有5个铀核未发生衰变 C. 铀最终衰变形成铅，需经8次衰变，6次衰变 D. 测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为45亿年 【答案】CD 【解析】 【详解】A．半衰期由原子核内部的因素决定，与原子所处的物理状态、化学状态无关，故A错误； B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适用，故B错误； C．铀最终衰变形成铅，衰变的次数 衰变的次数 故C正确； D．测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，故D正确。 故选CD。 11. 如图所示，利用注射器上刻度可测封闭气体的体积，利用压强传感器可测封闭气体的压强，通过作压强与体积的关系图可探究封闭气体等温变化的规律。如果在不同环境温度、（且）下，实验操作和数据处理均正确，则下面四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是（ ） A. B. C. D. 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．根据玻意耳定律可得 可知图像为双曲线图线，由于，根据 当气体相同时，温度高对应的压强大，故A错误，B正确； CD．根据玻意耳定律可得 可得 可知图像为过原点的倾斜直线，由于，则对应图像的斜率较大，故C正确，D错误。 故选BC。 12. 图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（　　） A. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数不变 B. 的过程，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小 C. 的过程，气体分子的数密度增大 D. 的过程，气体分子数密度增大，分子的平均速率减少 【答案】BD 【解析】 【详解】A．的延长线过原点，由 可知，发生得是等容变化，气体体积不变，的过程，温度升高，压强变大，气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数增大，故A错误； B. 的过程，是等压变化，由温度升高，体积变大，气体压强的产生是由于气体分子不停息的做无规则热运动，其大小取决于单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数及撞击容器壁时的平均速率，由，温度升高，气体分子平均速率增大，而气体压强不变，故单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数逐渐减少，B正确； C．是等温变化，压强减小，体积增大，分子数不变，所以气体分子的数密度减小，C错误； D．气体从的过程，温度降低，所以气体分子的平均速率减小；各点与原点连线的斜率变大，体积变小，所以气体分子数密度增大，故D正确。 故选BD。 第II卷 三、实验题（每空2分，共8分。） 13. 在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。 （1）完成本实验需要几点假设，以下假设与本实验无关的是_____； A. 将油酸分子视为球形 B. 油膜中分子沿直线排列 C. 将油膜看成单分子层 D. 油酸分子紧密排列无间隙 （2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作： A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜 B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积 C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上 D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 以上操作的合理顺序是_____（填字母代号）。 （3）某同学在用油膜法估测分子直径的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于_____。 A. 油酸未完全散开 B. 计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格 C. 求每滴体积时，1mL的溶液的滴数少记了5滴 D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液浓度发生了变化 （4）在实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，方格纸每格边长是0.5cm，根据以上信息估测油酸分子的大小________m。（结果保留一位有效数字） 【答案】（1）B （2）DACB （3）D （4） 【解析】 【小问1详解】 该实验中的理想化假设是：把在水面上尽可能扩散开的油膜视为单分子油膜；不需要考虑分子间隙，把形成油膜的分子看作紧密排列的球形分子；将油酸分子视为球体模型。 故选B。 【小问2详解】 实验中先在浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上然后将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积，故合理的顺序是DACB。 【小问3详解】 A．油酸未完全散开，测量面积偏小，则分子直径的计算结果偏大，故A不符合题意； B．计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，测量面积偏小，则分子直径的计算结果偏大，故B不符合题意； C．求每滴体积时，1mL的溶液的滴数少记了5滴，测量体积偏大，则分子直径的计算结果偏大，故C不符合题意； D．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多导致油酸浓度增大，因此油膜面积偏大，则测得的分子直径将偏小，故D符合题意。 故选D。 【小问4详解】 根据题意1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为 数出轮廓内方格数（不足半个的舍去，多于半个的计一个），约为140格，油膜轮廓的面积为 油酸分子的大小为 四、计算题（本题共3小题，共40分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。） 14. 如图所示，一内壁光滑的导热圆柱形汽缸静止在地面上。汽缸内部有卡环，卡环上方放有一质量的活塞和一个质量的物块，汽缸的横截面积为，汽缸内封闭有体积为的一定质量的理想气体，气体的温度为时，卡环对活塞的支持力为，（大气压强，重力加速度），求 （1）此时汽缸内气体压强为多少？ （2）现对汽缸缓慢加热，当缸内气体温度上升到多少K时，活塞恰好离开卡环？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 根据题意，对活塞和物块整体受力分析，由平衡条件有 代入数据解得 【小问2详解】 高温度，活塞恰好离开卡环，由平衡条件有 解得 汽缸内气体发生等容变化，根据查理定律可得 代入数据，解得 15. 汽车行驶时轮胎的胎压太高或太低容易造成安全隐患。暑假黄同学一家人计划自驾游去咸宁九宫山避暑。出行前汽车停放室外停车位，由于太阳暴晒，胎压监测仪显示轮胎的胎压为、温度为，该同学查询说明书得知：该汽车轮胎胎压的正常范围为，厂家建议标准胎压为。轮胎内气体可看作理想气体，车胎的容积可视为不变，热力学温度与摄氏温度的关系。 （1）夏季高温时汽车在行驶过程中轮胎内气体的温度可达到87℃，为了安全起见，请通过计算判断黄同学出发前是否需要调整该车胎压。 （2）黄同学查询天气预报得知未来几天九宫山上平均气温大约为27℃，为了使汽车在山上且胎内气体在环境温度下能以标准胎压2.4bar行驶，需要提前放出一部分气体以减小胎压。请计算出发前应该将胎压调整为多少?若放气过程中车胎内气体温度可视为不变，求出发前从轮胎放出的气体质量占轮胎内气体总质量的百分比。 【答案】（1）需要减小胎压；（2）， 【解析】 【详解】（1）对车胎内气体分析，出发前压强为 温度为 行驶过程中，压强为，温度为 车胎的容积可视为不变，得 代入数据解得 故需要减小胎压 （2）在山上时胎压为 温度为 在该状态下车胎内气体体积变为，设出发前调整后的胎压为，则 解得 根据理想气体状态方程 代入数据解得 从车胎内放出气体的质量，占车胎内气体总质量的百分比为 代入数据解得 16. 钚的放射性同位素静止时衰变为铀核激发态和α粒子，而铀核激发态U立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097MeV的γ光子。已知Pu、U和α粒子的质量分别为，和（质量亏损1u相当于释放931.5MeV的能量）衰变放出的光子的动量可忽略。 （1）写出核反应方程； （2）将衰变产生的铀核U和α粒子垂直射入磁感应强度为B的同一匀强磁场，求铀核U和α粒子圆周运动的半径之比； （3）求该核反应释放的核能和α粒子的动能（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）；（2）；（3）； 【解析】 【详解】（1）核反应方程 （2）衰变过程中满足动守恒得 带电粒子在磁场中做圆周运动，有 解得 铀核U和α粒子圆周运动的半径之比 （3）核反应过程中的质量亏损 根据质能方程 可得 根据题意结合能量守恒定律可知：核反应过程中转化为粒子动能的总能量 即 根据动能和动量的关系 可得 则α粒子的动能 代入数值的 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$