精品解析：河北省邯郸市武安市第一中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试题

武安一中2024—2025学年第二学期4月期中考试 高二物理 一、单选题（每题4分，共32分） 1. 下列有关热现象的说法正确的是（　　） A. 当物体温度为0℃时，物体的内能为零 B. 分子间作用力随分子间距离增大，一定先减小后增大 C. 气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布 D. 一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数减少 2. 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图像中物理现象的描述，正确的是（　　） A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 B. 图乙是LC振荡电路，电路中电容器的电容C一定时，线圈L的自感系数越大，振荡电路的频率越大 C. 图丙是利用光的干涉来检查样板平整度的实验，右侧小垫片厚度越大则干涉条纹越密集 D. 图丁称“泊松亮斑”，为光通过小圆孔后出现的衍射图像 3. 如图所示，一根上细下粗的玻璃管上端开口、下端封闭，玻璃管上段足够长，下段中间有一段水银柱封闭了一定质量的理想气体。现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体的体积和热力学温度的关系最接近下列选项中的（　　） A. B. C. D. 4. 如图所示，底面为圆形的塑料瓶内装有一定量的水和气体A，在瓶内放入开口向下的玻璃瓶，玻璃瓶内封闭有一定质量的气体B，拧紧瓶盖，用力F挤压塑料瓶，使玻璃瓶恰好悬浮在水中，假设环境温度不变，塑料瓶导热性能良好，气体A、B均视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 气体A与气体B的压强相同 B. 增大挤压力F，玻璃瓶将下沉 C. 减小挤压力F，气体B的体积将减小 D. 气体A的压强大于气体B的压强 5. 如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（　　） A. 甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片 B. 甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变 C. 乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致 D. 在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短 6. 如图所示为某原子能级结构图的一部分，该原子自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，且。现有大量处于能级的这种原子向低能级跃迁，辐射出的光照向某金属，其中有两种光子能使该金属发生光电效应，产生光电子的最大初动能分别为和。普朗克常量为，则该金属的逸出功为（ ） A. B. C. D. 7. 如图1所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图2所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. 根据图1可知，核的结合能约为7MeV B 根据图1可知，没有稳定 C. 根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D. 根据图2可知，若A、B能结合成C，则结合过程中一定要释放能量 8. 一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量m与初始时刻（t=0时）的质量m0的比值，得出的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 衰变为释放的α射线电离作用很弱 B. 1000个经过一个半衰期后，还剩500个没有发生衰变 C. 图像中的a=87.7 D. 图像中的 二、多选题（每题6分，少选得3分，共24分） 9. 图为一种减震垫，上面布满了圆柱形薄膜气泡，每个气泡内充满了一定质量的理想气体，当平板状物品平压在气泡上时，气泡内气体的体积减小，温度保持不变。关于该挤压过程中气泡内的气体，下列说法正确的是（　　） A. 分子平均动能增大 B. 分子平均动能不变 C. 气体放出热量 D. 气体吸收热量 10. 图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成，由此装置测出金属M的遏止电压与入射光的频率关系如图乙所示。已知普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A 测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动 B. 乙图中直线的斜率为普朗克常量h C. 由图乙可知金属M的逸出功约为4.27eV D. 图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为 11. 一定质量理想气体的图像如图所示，已知气体在状态A时的压强是，在状态B时的内能是，已知理想气体的内能大小与热力学温度成正比。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态A时的温度是 B. 气体在状态B时的压强是 C. 气体由状态A到状态B的过程中气体对外界做功是 D. 气体由状态A到状态B的过程中从外界吸收热量30J 12. 人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性会发生衰变，衰变方程为，衰变的半衰期为15h。某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于磁感应强度为B的匀强磁场中，衰变后在磁场中形成a、b两条圆周径迹，部分轨迹如图所示，大圆的半径为R，衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，忽略重力和粒子间电场力作用。电子质量为m、电荷量为e，镁原子核的质量为M，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　） A. 当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期将变短 B. 大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向 C. 电子运动形成的等效电流为 D. 衰变过程中亏损的质量为 三、实验题（每空2分，共12分） 13. 某同学在实验室利用如图甲所示的仪器，运用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小物件的体积，实验过程如下： （1）将小物件装入注射器主管内，通过拉活塞的方式改变封闭气体的体积和压强，操作过程中，下列说法正确的是_______ A. 不能用手握住注射器主管 B. 要用手握住注射器主管以保持其稳定 C. 若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，将活塞塞回针筒后即可继续实验 D. 若实验过程中不慎将活寒拉出针筒．必须清除之前获得的数据．重做实验 （2）实验中通过针筒上刻度读取了多组气体体积V和压强传感器采集的压强p，作出图线，如图乙所示。若作出的图线为图乙中的直线①，与横、纵轴的交点坐标值分别是a、b，已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为，则小物件的体积为_______。 （3）若作出的图线为图乙中的曲线②，造成该现象的原因可能是_______。 14. 图甲为“用双缝干涉测量光的波长”装置图， （1）关于此实验，下列说法正确的是______；（填选项前的字母） A. 双缝安装在图甲中的C位置 B. 调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互垂直 C. 仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，则干涉条纹间距变小 D. 若仅挡住双缝中的一条缝，屏上的条纹就会全部消失 （2）已知该装置中双缝间距为，双缝到光屏的距离为，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心在图中位置时游标卡尺的读数记为，在位置时游标卡尺的读数如图丙所示，该示数为______mm； （3）由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______。（用题中物理量符号表示，已知） 四、解答题 15. 实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，汽缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，汽缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强，环境温度为，求： （1）气体的温度的变化量? （2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少? 16. 一质点从静止开始做直线运动，其加速度随时间的变化关系如图。图中、T、k均已知。求： （1）T内质点的位移； （2）时质点的速度； （3）若质点在第N个周期内的位移刚好为零，求满足此条件的k值。 17. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d，将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。 已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求： （1）该单色光的频率； （2）稳定时光电流的大小I； （3）光电子对板N的撞击力的大小F； （4）光子不仅具有能量，而且具有动量，单个光子能量和动量p间存在关系（其中c为光速）。照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的压强，这就是“光压”。若题目中的单色平行光是垂直照射到M上，且全部被板M反射，求M上的光压I是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 武安一中2024—2025学年第二学期4月期中考试 高二物理 一、单选题（每题4分，共32分） 1. 下列有关热现象的说法正确的是（　　） A. 当物体温度为0℃时，物体的内能为零 B. 分子间作用力随分子间距离增大，一定先减小后增大 C. 气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布 D. 一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数减少 【答案】C 【解析】 【详解】A．温度为0℃的物体，分子不停地做无规则的运动，分子动能不为零，分子间存在相互作用的引力与斥力，分子势能不为零，故温度为0℃的物体的内能不为零，故A错误； B．当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快。当分子间距离小于r0时，分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，随分子间距离的增大而减小；当分子间距离大于r0时，分子间斥力小于引力，分子力表现为引力，随分子间距离的增大先增大后减小，故B错误； C．气体分子的速率有大有小，但大量气体分子的速率呈“中间多、两头少”的规律分布，故C正确； D．一定质量的气体温度不变时，气体平均分子动能不变，体积减小，气体分子密度增大，则压强将增大，故每秒撞击单位面积器壁的分子数增加，故D错误。 故选C。 2. 下列关于甲、乙、丙、丁四幅图像中物理现象的描述，正确的是（　　） A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹 B. 图乙是LC振荡电路，电路中电容器的电容C一定时，线圈L的自感系数越大，振荡电路的频率越大 C. 图丙是利用光的干涉来检查样板平整度的实验，右侧小垫片厚度越大则干涉条纹越密集 D. 图丁称“泊松亮斑”，为光通过小圆孔后出现的衍射图像 【答案】C 【解析】 【详解】A．图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线不是表示小炭粒的运动轨迹，故A错误； B．电磁振荡的频率为 可知，C一定时，L越大，振荡电路的频率f越小，故B错误； C．图丙是利用光的干涉来检查样板平整度的实验，右侧小垫片厚度越大，倾角越大，相邻条纹间距越小，则干涉条纹越密集，故C正确； D．图丁为泊松亮斑，是光通过小圆板衍射形成的，故D错误。 故选C。 3. 如图所示，一根上细下粗的玻璃管上端开口、下端封闭，玻璃管上段足够长，下段中间有一段水银柱封闭了一定质量的理想气体。现对气体缓慢加热，气体温度不断升高，水银柱上升，则被封闭气体的体积和热力学温度的关系最接近下列选项中的（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】在水银柱尚未进入细管时，封闭气体压强不变，气体发生等压变化，根据盖—吕萨克定律，有 则图像是过原点的倾斜直线；当水银柱开始进入细管时，封闭气体的压强逐渐增大，由题可知，T增大，V增大，由理想气体状态方程 解得 图线上的点与原点连线的斜率 当p增大时，k减小；当水银柱完全进入细管时，封闭气体压强不变，发生等压变化，气体的图像也是过原点的倾斜直线，因为，则这段直线斜率较小。 故选A。 4. 如图所示，底面为圆形的塑料瓶内装有一定量的水和气体A，在瓶内放入开口向下的玻璃瓶，玻璃瓶内封闭有一定质量的气体B，拧紧瓶盖，用力F挤压塑料瓶，使玻璃瓶恰好悬浮在水中，假设环境温度不变，塑料瓶导热性能良好，气体A、B均视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 气体A与气体B的压强相同 B. 增大挤压力F，玻璃瓶将下沉 C. 减小挤压力F，气体B体积将减小 D. 气体A的压强大于气体B的压强 【答案】B 【解析】 【详解】AD．气体A和气体B的压强关系是，气体A的压强小于气体B的压强，A、D错误； B．增大挤压力F，气体A的体积减小，压强增大，气体B的压强增大，由玻意耳定律可知，气体B的体积减小，玻璃瓶受到的浮力减小，玻璃瓶将下沉，B正确； C．减小挤压力F，气体A的压强减小，气体B的压强减小，由玻意耳定律可知，气体B的体积将增大，C错误。 故选B。 5. 如图所示，甲、乙是课本上的两项实验，甲是探究晶体性质的实验（未画出加热工具），乙是薄膜干涉实验关于这两项实验，下列说法正确的是（　　） A. 甲实验中，左图的石蜡熔化区域呈圆形，则呈放石蜡的是玻璃片 B. 甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能不变 C. 乙实验无论是在地面上还是在太空中，所得的实验现象一致 D. 在太空中做乙实验，所得干涉条纹间距较在地面时更短 【答案】A 【解析】 【详解】A．玻璃是非晶体，具有各向同性，各个方向的传热能力相同，因此熔化的石蜡呈圆形，故A正确； B．甲实验中，石蜡温度上升的过程中，内能增大，故B错误； CD．乙实验在太空中，由于薄膜厚度分布均匀，将不会出现干涉条纹，故CD错误。 故选A 6. 如图所示为某原子能级结构图的一部分，该原子自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，自能级向能级跃迁辐射光子的频率为，且。现有大量处于能级的这种原子向低能级跃迁，辐射出的光照向某金属，其中有两种光子能使该金属发生光电效应，产生光电子的最大初动能分别为和。普朗克常量为，则该金属的逸出功为（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】大量处于能级的这种原子向低能级跃迁可辐射出三种光子，其中两种能量大的光子可使这种金属发生光电效应，由题意可知，可以发生光电效应的为 自能级向能级跃迁的光子， 自2能级向能级跃迁光子， 联立解得这种金属的逸出功 故选B。 7. 如图1所示为原子核的比结合能与质量数的关系曲线，如图2所示为原子核的平均核子质量与原子序数的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. 根据图1可知，核的结合能约为7MeV B. 根据图1可知，没有稳定 C. 根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，生成的新核E、F的比结合能减小 D. 根据图2可知，若A、B能结合成C，则结合过程中一定要释放能量 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据图1可知，核的比结合能约为7MeV，则核的结合能约为E=4×7MeV=28MeV 故A错误； B．根据图1可知，核的比结合能比核的比结合能小，所以比更稳定，故B错误； C．根据图2可知，核D裂变成核E和F的过程中，核子的平均质量减少，放出核能，比结合能增大，故C错误； D．根据图2可知，若A、B能结合成C，核子的平均质量减少，结合过程一定要放出能量，故D正确。 故选D。 8. 一物理学习小组研究可作为核电池材料的衰变为的过程，根据测量数据，用横坐标表示时间，用纵坐标表示任意时刻的质量m与初始时刻（t=0时）的质量m0的比值，得出的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A. 衰变为释放的α射线电离作用很弱 B. 1000个经过一个半衰期后，还剩500个没有发生衰变 C. 图像中的a=87.7 D. 图像中的 【答案】C 【解析】 【详解】A．α射线穿透能力较弱，但电离作用较强，故A错误； B．半衰期是大量统计结果，对1000个微观量没有意义，故B错误； C．由题图可知，衰变从到经过一个半衰期，则衰变的半衰期年=87.7年 由题图可知，a对应 即经过一个半衰期，则a=87.7 故C正确； D．由题图可知，b对应2a=2T 即经过两个半衰期，则有 故D错误。 故选C。 二、多选题（每题6分，少选得3分，共24分） 9. 图为一种减震垫，上面布满了圆柱形薄膜气泡，每个气泡内充满了一定质量的理想气体，当平板状物品平压在气泡上时，气泡内气体的体积减小，温度保持不变。关于该挤压过程中气泡内的气体，下列说法正确的是（　　） A. 分子平均动能增大 B. 分子平均动能不变 C. 气体放出热量 D. 气体吸收热量 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．气泡内气体的温度保持不变，所以分子平均动能不变，故A错误，B正确； CD．气泡内气体的体积减小，外界对气体做功（），气体的内能不变（），根据热力学第一定律 可知，气体放出热量（），故C正确，D错误。 故选BC。 10. 图甲所示实验装置中阴极K由金属M制成，由此装置测出金属M的遏止电压与入射光的频率关系如图乙所示。已知普朗克常量。下列说法正确的是（　　） A. 测量遏止电压时应将图甲中滑片P向a端移动 B. 乙图中直线的斜率为普朗克常量h C. 由图乙可知金属M的逸出功约为4.27eV D. 图乙中A点对应的入射光光子动量大小数量级为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．测量遏止电压时，应接反向电压，则应将图甲中滑片P向a端移动，故A正确； B．根据光电效应方程和动能定理可得 ， 联立可得 可知乙图中直线的斜率为，故B错误； C．根据题意可知，当时，可得金属M的逸出功为 故C错误； D．图乙中A点对应的入射光光子动量大小为 故D正确 故选AD。 11. 一定质量理想气体的图像如图所示，已知气体在状态A时的压强是，在状态B时的内能是，已知理想气体的内能大小与热力学温度成正比。根据上述信息，下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态A时的温度是 B. 气体在状态B时的压强是 C. 气体由状态A到状态B的过程中气体对外界做功是 D. 气体由状态A到状态B的过程中从外界吸收热量30J 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．从A到B过程中，气体的体积与热力学温度成正比，所以气体发生等压变化，压强保持不变，即 根据盖-吕萨克定律 代入数据解得 故A正确，B错误； C．从状态A到状态B的过程中，压强不变，温度升高，内能变大，体积变大，气体对外做功，则气体从外界吸收热量，且气体对外界做功为 故C正确； D．已知理想气体的内能大小与热力学温度成正比，且在状态B时的内能是，则根据 则 根据热力学第一定律可得 解得 故D错误。 故选AC。 12. 人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性会发生衰变，衰变方程为，衰变的半衰期为15h。某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子核置于磁感应强度为B的匀强磁场中，衰变后在磁场中形成a、b两条圆周径迹，部分轨迹如图所示，大圆的半径为R，衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，忽略重力和粒子间电场力作用。电子质量为m、电荷量为e，镁原子核的质量为M，真空中光速为c。下列说法中正确的是（　　） A. 当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期将变短 B. 大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向 C. 电子运动形成的等效电流为 D. 衰变过程中亏损的质量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．半衰期由原子核内部本身的因素决定，与外界的物理状态或化学状态无关，故当人体被中子辐射后身体发烧时，原子核的半衰期不变，故A错误； B．在磁场中，洛伦兹力提供向心力，故 解得 由动量守恒可知，衰变后的两新粒子动量大小相等，故偏转半径与所带电荷量成反比，大圆对应的粒子应是电荷量小的，即为电子，带负电；根据受力情况，由左手定则可知，大圆对应粒子的运动方向为顺时针方向，故B正确； C．电子做圆周运动的转动半径为R，故 解得线速度的大小为 电子做圆周运动的周期为 电子运动形成的等效电流为 故C错误； D．电子做圆周运动的转动半径为R，故 可得电子的动量大小为 由动量守恒可知，衰变后两新粒子动量大小相等，即 衰变过程中释放的核能全部转变为衰变产物的动能，故 根据质能方程可知 联立可得 故D正确。 故选BD。 三、实验题（每空2分，共12分） 13. 某同学在实验室利用如图甲所示的仪器，运用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的小物件的体积，实验过程如下： （1）将小物件装入注射器主管内，通过拉活塞的方式改变封闭气体的体积和压强，操作过程中，下列说法正确的是_______ A. 不能用手握住注射器的主管 B. 要用手握住注射器主管以保持其稳定 C. 若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，将活塞塞回针筒后即可继续实验 D. 若实验过程中不慎将活寒拉出针筒．必须清除之前获得的数据．重做实验 （2）实验中通过针筒上的刻度读取了多组气体体积V和压强传感器采集的压强p，作出图线，如图乙所示。若作出的图线为图乙中的直线①，与横、纵轴的交点坐标值分别是a、b，已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为，则小物件的体积为_______。 （3）若作出的图线为图乙中的曲线②，造成该现象的原因可能是_______。 【答案】（1）AD （2） （3）室温升高 【解析】 【小问1详解】 AB．操作中，不能用手握住注射器的主管，是为了保持封闭气体的温度不变，故A正确，B错误； CD．若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的量发生变化，因此以上数据全部作废，应重新做实验，故C错误，D正确。 故选AD。 【小问2详解】 设物件体积为，对一定量的气体发生等温变化，根据玻意耳定律可得 变形得 可知 体积为 【小问3详解】 图像的斜率为 由图乙可知曲线②的斜率增大，故造成该现象的原因可能是室温升高。 14. 图甲为“用双缝干涉测量光的波长”装置图， （1）关于此实验，下列说法正确的是______；（填选项前的字母） A. 双缝安装在图甲中的C位置 B. 调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互垂直 C. 仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，则干涉条纹间距变小 D. 若仅挡住双缝中的一条缝，屏上的条纹就会全部消失 （2）已知该装置中双缝间距为，双缝到光屏的距离为，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心在图中位置时游标卡尺的读数记为，在位置时游标卡尺的读数如图丙所示，该示数为______mm； （3）由以上所测数据，可以得出形成此干涉图样的单色光的波长为______。（用题中物理量符号表示，已知） 【答案】（1）AC （2）31.10 （3） 【解析】 【小问1详解】 A．双缝安装在图甲中的C位置，选项A正确； B．调节时应尽量使单缝与双缝在一条直线上且相互平行，选项B错误； C．仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长小于红光，根据，则干涉条纹间距变小，选项C正确； D．若仅挡住双缝中的一条缝，屏上将出现衍射条纹，即条纹不会全部消失，选项D错误。 故选AC。 【小问2详解】 示数为31mm+0.05mm×2=31.10mm； 【小问3详解】 条纹间距 根据 可得 四、解答题 15. 实验室里有一种用于帮助学生学习气体相关规律的仪器，如图所示，汽缸静止平放在实验台上，用横截面积为S的活塞封住一部分空气，高度为h，活塞连同上面的置物平台总质量是M，（以下简称“活塞系统”）。开始时，活塞系统处于静止状态，汽缸内温度为环境温度，现在把质量为m的小物块放在置物平台上，为了使活塞保持原位置不变，需要用控温装置改变封闭气体的温度，已知理想状态下大气压强，环境温度为，求： （1）气体的温度的变化量? （2）如果保持温度不变，还可以往原有封闭空间充入理想状态下的空气，以保证放置小物块后，活塞的位置不变，则需要充入空气的体积是多少? 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）初态时，对汽缸系统进行受力分析有 得 当往活塞系统放置m时，再次对活塞系统受力分析有 得 则 根据查理定律有 求得 （2）由题意知初态时，气体体积 温度不变时，根据玻意耳定律有 求得 则在压强不变的情况下，想要回到原位置，还需要 则根据玻意耳定律有 求得 【点睛】本题主要是考查了理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解；本题注意根据平衡条件求解压强。 （1）对汽缸系统进行受力分析，根据平衡条件求解压强的变化；根据查理定律可得气体的温度的变化量； （2）温度不变时，根据玻意耳定律，结合在压强不变的情况下，想要回到原位置根据玻意耳定律可得活塞的位置不变需要充入空气的体积。 16. 一质点从静止开始做直线运动，其加速度随时间的变化关系如图。图中、T、k均已知。求： （1）T内质点的位移； （2）时质点的速度； （3）若质点在第N个周期内的位移刚好为零，求满足此条件的k值。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）根据图像可知末的速度 前内位移 内的位移 则T内的位移 （2）画出质点的图如图： 质点在半个周期内以做匀变速运动时，速度变化量 则有 故T末的速度为； 末的速度 末的速度为 末的速度 …… 有 （3）第末的速度 第末的速度 第NT末的速度 法一： 则图中依次为 由题意，第N个周期内质点位移为零，有 解得 法二： 由题意，第N个周期内质点位移为零，有 解得 17. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d，将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。 已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求： （1）该单色光的频率； （2）稳定时光电流的大小I； （3）光电子对板N的撞击力的大小F； （4）光子不仅具有能量，而且具有动量，单个光子的能量和动量p间存在关系（其中c为光速）。照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的压强，这就是“光压”。若题目中的单色平行光是垂直照射到M上，且全部被板M反射，求M上的光压I是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）因单色光恰好使金属板发生光电效应，有 解得 （2）照射到金属板M上的功率为P，则时间内到达金属板M上的光子个数 则时间内产生的光电子个数为 可得稳定时光电流的大小 （3）设光电子到达N板时速度为v，则有 时间内，到达N板光电子与板发生完全非弹性碰撞。根据动量定理，电子受到的平均作用力设为，则 解得 根据牛顿第三定律 （4）光子能量为W，根据 动量 任意时间内到达金属板M上的光子个数 光子受力，则有 由牛顿第三定律 光压 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$