内容正文:
高二下学期物理期末押题密卷(1)
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.严冬时节,梅花凌寒盛开,淡淡的花香沁人心脾。我们能够闻到花香,这与分子的热运动有关,关于热学中的分子,下列说法中正确的是( )
A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的,扩散能在气体和液体中进行,也能在固体中进行
C.两个分子间距离小于r0时,分子间只有斥力没有引力
D.两个分子间的距离增大时,分子间的分子势能一定减小
2.一列沿x轴正方向传播的横波在某时刻的波形图像如图中的I所示,经后,波形图像如图中的Ⅱ所示。已知该波的周期,关于这列波下列说法正确的是( )
A.图中I所示的质点P正向y轴正方向振动 B.波的周期
C.波的振幅是4cm D.波速是2m/s
3.2023年6月7日,世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料,并使用熔盐冷却剂,避免了核污水排放,减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易发生裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是( )
A.中子轰击生成的核反应是核聚变
B.释放的电子是由原子核内部核反应产生的
C.的比结合能大于的比结合能
D.可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期,从而减少核污染
4.关于下列四幅图,说法正确的是( )
A.图甲中烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板,石蜡熔化区域呈圆形说明薄板是非晶体
B.图乙是一定质量的气体分子在两种不同温度下的速率分布图,图线②对应的温度较高
C.图丙是电磁振荡的示意图,线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
D.图丁是自然光通过偏振片,仅缓慢转动Q时,光屏上的光亮度变化,表明光是纵波
5.氢原子的能级图如图所示,如果大量氢原子处于能级的激发态,则下列说法正确的是( )
A.这群氢原子可能辐射2种频率的光子
B.处于能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离
C.这群氢原子辐射光子的最小能量为
D.这群氢原子从能级跃迁到能级,辐射光子的波长最大
6.如图所示,在做“测量玻璃的折射率”实验时,先在白纸上放置一块两面平行的玻璃砖,描出玻璃砖的两个边MN和PQ,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,然后在另一侧透过玻璃砖观察,再插上大头针和,并作出光路图,根据光路图通过计算得出玻璃的折射率。关于此实验,下列说法中错误的是( )
A.大头针须挡住及、的像
B.若增大入射角,沿入射的光线可能会发生全反射
C.利用量角器量出,可求出玻璃砖的折射率
D.如果误将玻璃砖的边PQ画到,折射率的测量值将偏小
7.对爱因斯坦光电效应的验证如图所示,甲是研究光电效应规律的实验装置图,用绿光照射阴极,实验测得电流与电势差满足图乙所示规律,电子电荷量为,关于该实验说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能为0.84eV
B.滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动,电流计示数一定增大
C.如果仅增加该绿光的照射强度,遏止电压保持不变
D.如果改用蓝光照射阴极,可能不会发生光电效应
二:多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.我国已经在空间站上开展四次精彩的太空授课,“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验:一个是微重力环境下液桥演示实验,在两个塑料板表面之间可形成大尺寸液桥,如图甲所示;另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示,把三根粗细不同的塑料管,同时放入装满水的容器。下列说法正确的是( )
A.从甲图可推断水和塑料板是浸润的
B.图甲液桥不会“垮塌”,是由于液体的表面张力
C.图乙中的B点处最能反映液桥表面层中水分子势能
D.在“毛细现象”演示中,如图丙,水在三个塑料管内均不断上升,直到管顶
9.一简谐横波沿x轴方向传播,在时刻,该波的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙表示介质中质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该横波传播的速度为2m/s
B.该横波沿x轴正方向传播
C.时,质点P的加速度的大小比质点Q的大
D.时,质点Q的回复力最大,并指向平衡位置
10.如图所示,某小型水电站发电机的输出电压,经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻,输电线上损失的功率,养殖场共有1100盏标有“220V 40W”字样的灯泡正常工作(除此之外没有其他用电器)。假设两个变压器均为理想变压器,下列说法正确的是( )
A.输电线上的电流
B.升压变压器的匝数比
C.降压变压器的匝数比
D.发电机的输出功率为44kW
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题8分,第二小题8分,共16分。
11.在探究单摆周期与摆长关系的实验中:
(1)用游标尺测得摆球的直径为d;
(2)将摆球拉离平衡位置一个较小角度(小于5°)静止释放,摆球在竖直平面内摆动。如图甲,在摆球运动的最低点左、右两侧分别放置一光敏电阻(光照增强时,其阻值变小)和一激光光源,光敏电阻与自动记录仪相连,记录仪显示的光敏电阻阻值R随时间的变化图线如图乙。
①表示小球经过 (填“最低点”或“最高点”)的时间;
②若增加小球静止释放时的角度,则 (填“增加”或“减少”或“不变”);
③图乙中、、分别为对应各段的时间中点,则该单摆周期为 ;
(3)实验中用米尺测得摆线长度为,则当地重力加速度 。(用测得物理量的符号表示)
12.现代社会,喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示,核心部件为酒精气体传感器,其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪,除酒精气体传感器外,在实验室中找到了如下器材:
A.蓄电池(电动势E=2 V,内阻r=0.6 Ω)
B.表头G(满偏电流6.0 mA,内阻未知)
C.电流表A(满偏电流10 mA,内阻未知)
D.电阻箱R1(最大阻值999.9 Ω)
E.电阻箱R2(最大阻值999.9 Ω)
F.开关及导线若干
(1)该同学设计的测量电路如图丙所示,为将表头G的量程扩大为原来的10倍,他进行了如下操作:先断开开关S1、S2、S3,将R1、R2调到最大值。合上开关S1,将S3拨到2处,调节R2,使表头G满偏,电流表A示数为I。此时合上开关S2,调节R1和R2,当电流表A仍为I时,表头G示数如图丁所示,此时R1为108.0 Ω,则改装电表时应将R1调为 Ω,改装结束后断开所有开关。
(2)该同学若将图丙中开关S1、S2合上,而将S3拨到1处,电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω,酒精气体浓度为零时,表头G的读数为 mA。
(3)完成步骤(2)后,某次在实验室中测试酒精浓度时,表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2~0.8 mg/mL之间属于“酒驾”;酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”,则该次测试的酒精浓度范围属于 (选填“酒驾”或“醉驾”)。
(4)使用较长时间后,蓄电池电动势降低,内阻增大,可调整 (“R1”或“R2”),使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题9分,第二小题8分,第三小题13分,第四小题16分,共38分。
13.受台风‘杜苏芮’的影响,我国多地出现暴雨天气。路面水井盖因排气孔(如图甲)堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示,质量的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连,圆柱形竖直井内水面面积,初始时刻水位与井盖之间的距离,井内密封空气的压强恰好为大气压强,若井盖内的空气视为理想气体,温度始终不变,重力加速度取。求:
(1)密闭空气的压强为多大时水井盖刚好被顶起;
(2)水井盖刚好被顶起时,水位上升的高度。
14.交通标志表面的反光膜是用具有回归反射结构的材料制成的,图甲是一种反光膜结构图,反光膜上表面平整,下表面凹凸不平呈锯齿状,与密封层相连形成多个完全相同的空气腔。如图乙是光线a从C点垂直射入薄膜,恰好在反光膜下表面B点发生全反射,,真空中光速,测得,求:
(1)反光膜的折射率。
(2)完成光线a在直角微棱镜型反光膜中光路图和运动的时间。
15.某研究团队设计了一种粒子加速器的模型,如图甲所示。“加速装置”为一对平行金属板,两极板间的电势差为U;“循环部分”由4个圆形磁场区域组成(其磁感应强度大小可调);“测速装置”用于测量粒子是否达到预期速度。一束质量为m、电荷量为e的负电粒子流,通过“引入装置”无初速飘入加速装置,经加速装置加速n次后从“引出装置”引出,并保持速度大小不变从AD中点O进入一边长为L的正方形匀强磁场(边界处无磁场),磁感应强度大小(其中k>0且可调节、如图丙所示,不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞,计算结果可以保留根号。
(1)求粒子离开“引出装置”时的速度大小。
(2)“测速装置”是一个长、宽、高分别为的长方体中空装置,如图乙所示,其中上、下两面为导电板,前、后两面为绝缘板,左、右两面开放,两导电板间有磁感应强度为,方向向里的匀强磁场。调节加在两导电板的电压,可以使粒子每次经过“测速装置”时均做匀速直线运动。求粒子最后一次经过装置时,加在两导电板的电压。
(3)由于干扰,导致粒子流以发散角POQ(在纸面内)从O点进入正方形匀强磁场(速度大小相等),如图丙所示,其中若要求所有粒子均能从AB边射出(不含A、B点),求k的取值范围。
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高二下学期物理期末押题密卷(1)
一:单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.严冬时节,梅花凌寒盛开,淡淡的花香沁人心脾。我们能够闻到花香,这与分子的热运动有关,关于热学中的分子,下列说法中正确的是( )
A.布朗运动就是液体分子的无规则运动
B.扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的,扩散能在气体和液体中进行,也能在固体中进行
C.两个分子间距离小于r0时,分子间只有斥力没有引力
D.两个分子间的距离增大时,分子间的分子势能一定减小
【答案】B
【详解】A.布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动,A错误;
B.扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的,扩散能在气体和液体中进行,也能在固体中进行,B正确;
C.两个分子间距离小于r0时,分子间斥力和引力都有,只是分子力表现为斥力,C错误;
D.当,分子势能随着分子间距离的增大,分子势能减小,当时,分子势能随分子距离增大而增大,D错误。
故选B。
2.一列沿x轴正方向传播的横波在某时刻的波形图像如图中的I所示,经后,波形图像如图中的Ⅱ所示。已知该波的周期,关于这列波下列说法正确的是( )
A.图中I所示的质点P正向y轴正方向振动
B.波的周期
C.波的振幅是4cm
D.波速是2m/s
【答案】A
【详解】A.由于波沿x轴正方向传播,根据同侧法可知,质点P此时正向y轴正方向振动,故A项正确;
C.由图像可知该波的振幅为2cm,故C项错误;
B.设经历了n个周期,有
解得
(、1、2……)
由于,所以周期为0.8s,故B项错误;
D.由题图可知,该波的波长为8m,结合之前的分析可知,周期为0.8s,所以有
故D项错误。
故选A。
3.2023年6月7日,世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料,并使用熔盐冷却剂,避免了核污水排放,减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易发生裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是( )
A.中子轰击生成的核反应是核聚变
B.释放的电子是由原子核内部核反应产生的
C.的比结合能大于的比结合能
D.可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期,从而减少核污染
【答案】B
【详解】A.中子轰击生成的核反应不是核聚变,故A错误;
B.释放电子的过程是衰变,实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子,故B正确;
C.整个过程中释放能量,的比结合能小于的比结合能,故C错误;
D.放射性元素的半衰期由原子核决定,与外界的温度、压强无关,与化学状态也无关,故D错误。
故选B。
4.关于下列四幅图,说法正确的是( )
A.图甲中烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板,石蜡熔化区域呈圆形说明薄板是非晶体
B.图乙是一定质量的气体分子在两种不同温度下的速率分布图,图线②对应的温度较高
C.图丙是电磁振荡的示意图,线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
D.图丁是自然光通过偏振片,仅缓慢转动Q时,光屏上的光亮度变化,表明光是纵波
【答案】C
【详解】A.烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板,出现石蜡圆形熔化区域说明薄板具有各向同性,多晶体和非晶体都具有各向同性,说明薄板可能是多晶体,也可能是非晶体,故A错误;
B.乙图是某种气体分子速率正态分布的图线,可以看出温度越高,各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的迁移,可知图线②对应的温度较低,故B错误;
C.图丙是电磁振荡的示意图,根据安培定则,线圈中的磁场方向向上,电容器正在放电,电流正在变大,故C正确;
D.图丁是自然光通过偏振片,仅缓慢转动Q时,光屏上的光亮度变化,表明光是横波,故D错误。
故选C。
5.氢原子的能级图如图所示,如果大量氢原子处于能级的激发态,则下列说法正确的是( )
A.这群氢原子可能辐射2种频率的光子
B.处于能级的氢原子至少需吸收能量的光子才能电离
C.这群氢原子辐射光子的最小能量为
D.这群氢原子从能级跃迁到能级,辐射光子的波长最大
【答案】B
【详解】A.这群原子能辐射出种不同频率的光子,故A错误;
B.处于能级的氢原子具有的能量为-1.51eV,则至少需吸收能量的光子才能电离,故B正确;
C.根据能级差公式可知氢原子从能级跃迁到能级,辐射光子的能量最小,氢原子辐射光子的最小能量为
故C错误;
D.根据能级差公式
则氢原子从能级跃迁到能级,辐射光子的能量最大,波长最小,故D错误。
故选B。
6.如图所示,在做“测量玻璃的折射率”实验时,先在白纸上放置一块两面平行的玻璃砖,描出玻璃砖的两个边MN和PQ,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和,然后在另一侧透过玻璃砖观察,再插上大头针和,并作出光路图,根据光路图通过计算得出玻璃的折射率。关于此实验,下列说法中错误的是( )
A.大头针须挡住及、的像
B.若增大入射角,沿入射的光线可能会发生全反射
C.利用量角器量出,可求出玻璃砖的折射率
D.如果误将玻璃砖的边PQ画到,折射率的测量值将偏小
【答案】B
【详解】A.大头针须挡住及、的像,故A正确,不符合题意;
B.由于光线是从光疏介质进入光密介质,所以增大入射角,沿入射的光线不会发生全反射,故B错误,符合题意;
C.利用量角器量出,可求出玻璃砖的折射率
故C正确,不符合题意;
D.如果误将玻璃砖的边PQ画到,折射角会偏大,由折射率公式
可知折射率将偏小,故D正确,不符合题意。
本题选错误的,故选B。
7.对爱因斯坦光电效应的验证如图所示,甲是研究光电效应规律的实验装置图,用绿光照射阴极,实验测得电流与电势差满足图乙所示规律,电子电荷量为,关于该实验说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能为0.84eV
B.滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动,电流计示数一定增大
C.如果仅增加该绿光的照射强度,遏止电压保持不变
D.如果改用蓝光照射阴极,可能不会发生光电效应
【答案】C
【详解】A.根据动能定理
故A错误;
B.由甲图可知,滑动变阻器滑片从图示位置向右滑动,光电管AK两极间电压增大,向左的场强增大,光电子受到向右的电场力增大,若未达到饱和光电流,则电流计示数会增大,若已达到饱和光电流,则电流计示数不会增大,故B错误;
C.如果仅增加该绿光的照射强度,入射光的频率不变,根据爱因斯坦光电效应方程可知,光电子的最大初动能不变,根据动能定理可知,遏止电压保持不变,故C正确;
D.如果改用蓝光照射阴极K,入射光的频率增大,则一定会发生光电效应,故D错误。
故选C。
二:多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
8.我国已经在空间站上开展四次精彩的太空授课,“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验:一个是微重力环境下液桥演示实验,在两个塑料板表面之间可形成大尺寸液桥,如图甲所示;另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示,把三根粗细不同的塑料管,同时放入装满水的容器。下列说法正确的是( )
A.从甲图可推断水和塑料板是浸润的
B.图甲液桥不会“垮塌”,是由于液体的表面张力
C.图乙中的B点处最能反映液桥表面层中水分子势能
D.在“毛细现象”演示中,如图丙,水在三个塑料管内均不断上升,直到管顶
【答案】ABD
【详解】A.在图甲中,液桥的形成表明液体(水)和塑料板之间有良好的润湿性。如果液体和塑料板之间不浸润,液桥很难形成。故A正确;
B.液桥的存在和稳定性主要是由于液体的表面张力。表面张力使得液体表面尽可能收缩,从而保持液桥的稳定形态,故B正确;
C.图乙中的B点处为分子势能的最小值点,此时分子力引力和分子斥力平衡,分子间距离
液桥表面层中
分子间表现为引力,分子势能不是最小值,故C错误;
D.微重力环境下在“毛细现象”演示中,如图丙,水在三个塑料管内均不断上升,直到管顶,故D正确。
故选ABD。
9.一简谐横波沿x轴方向传播,在时刻,该波的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙表示介质中质点Q的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该横波传播的速度为2m/s
B.该横波沿x轴正方向传播
C.时,质点P的加速度的大小比质点Q的大
D.时,质点Q的回复力最大,并指向平衡位置
【答案】BCD
【详解】A.由甲图知,波长
由乙图知,周期
所以该横波传播的速度为
故A错误;
B.由图乙知在时刻质点Q向y轴正方向振动,结合图甲可知该横波沿x轴正方向传播,故B正确;
C.时,质点P在波谷,质点Q在平衡位置,质点P的加速度的大小比质点Q的大,故C正确;
D.时,质点Q在波峰位置,回复力最大,并指向平衡位置,故D正确。
故选BCD。
10.如图所示,某小型水电站发电机的输出电压,经升压变压器和降压变压器后为养殖场供电。已知输电线的总电阻,输电线上损失的功率,养殖场共有1100盏标有“220V 40W”字样的灯泡正常工作(除此之外没有其他用电器)。假设两个变压器均为理想变压器,下列说法正确的是( )
A.输电线上的电流
B.升压变压器的匝数比
C.降压变压器的匝数比
D.发电机的输出功率为44kW
【答案】AC
【详解】A. 根据
解得
A正确;
B. 设升压变压器原线圈电流为I1
解得
升压变压器的匝数比为
B错误;
C. 降压变压器的副线圈的电流为
降压变压器的匝数比为
C正确;
D. 发电机的输出功率为
D错误。
故选AC。
三:实验题:本题共2小题,第一小题小题8分,第二小题8分,共16分。
11.在探究单摆周期与摆长关系的实验中:
(1)用游标尺测得摆球的直径为d;
(2)将摆球拉离平衡位置一个较小角度(小于5°)静止释放,摆球在竖直平面内摆动。如图甲,在摆球运动的最低点左、右两侧分别放置一光敏电阻(光照增强时,其阻值变小)和一激光光源,光敏电阻与自动记录仪相连,记录仪显示的光敏电阻阻值R随时间的变化图线如图乙。
①表示小球经过 (填“最低点”或“最高点”)的时间;
②若增加小球静止释放时的角度,则 (填“增加”或“减少”或“不变”);
③图乙中、、分别为对应各段的时间中点,则该单摆周期为 ;
(3)实验中用米尺测得摆线长度为,则当地重力加速度 。(用测得物理量的符号表示)
【答案】 最低点 减少
【详解】(2)①[1]光敏电阻在光照增强时,其阻值变小,在时间内光敏电阻的阻值变大,则光照减弱,所以表示小球经过最低点的时间。
②[2]若增加小球静止释放时的角度,则小球到达最低点的速度变大,则减少。
③[3]小球连续两次经过最低点的时间间隔是半个周期,则该单摆周期为
(3)[4]由单摆的周期公式
又,解得
12.现代社会,喝酒不开车已经成为基本行为准则。某款酒精检测仪如图甲所示,核心部件为酒精气体传感器,其电阻R与酒精气体浓度c的关系如图乙所示。某同学想利用该酒精气体传感器设计一款酒精检测仪,除酒精气体传感器外,在实验室中找到了如下器材:
A.蓄电池(电动势E=2 V,内阻r=0.6 Ω)
B.表头G(满偏电流6.0 mA,内阻未知)
C.电流表A(满偏电流10 mA,内阻未知)
D.电阻箱R1(最大阻值999.9 Ω)
E.电阻箱R2(最大阻值999.9 Ω)
F.开关及导线若干
(1)该同学设计的测量电路如图丙所示,为将表头G的量程扩大为原来的10倍,他进行了如下操作:先断开开关S1、S2、S3,将R1、R2调到最大值。合上开关S1,将S3拨到2处,调节R2,使表头G满偏,电流表A示数为I。此时合上开关S2,调节R1和R2,当电流表A仍为I时,表头G示数如图丁所示,此时R1为108.0 Ω,则改装电表时应将R1调为 Ω,改装结束后断开所有开关。
(2)该同学若将图丙中开关S1、S2合上,而将S3拨到1处,电阻箱R2的阻值调为14.0 Ω,酒精气体浓度为零时,表头G的读数为 mA。
(3)完成步骤(2)后,某次在实验室中测试酒精浓度时,表头指针指向5.0 mA。已知酒精浓度在0.2~0.8 mg/mL之间属于“酒驾”;酒精含量达到或超过0.8 mg/mL属于“醉驾”,则该次测试的酒精浓度范围属于 (选填“酒驾”或“醉驾”)。
(4)使用较长时间后,蓄电池电动势降低,内阻增大,可调整 (“R1”或“R2”),使得所测的酒精气体浓度仍为准确值。
【答案】 6.0 2.0 醉驾 R2
【详解】(1)[1]合上开关S1,将S3拨到2处,调节R2,使表头G满偏,电流表A示数为I。则表头G与电流表A串联,可知
I=Ig=6.0 mA合上开关S2,调节R1和R2,当电流表A仍为I时,表头G与R1并联,由图丁可知表头G的示数
I′=4 mA则R1中的电流
由,解得表头的内阻
将表头G的量程扩大为原来的10倍,则与表头并联的电阻R1中的电流为
IR1=(10-1)Ig=9Ig则由,解得改装电表时应将R1调为
(2)[2]改装后电流表的内阻为
由图乙可知酒精气体浓度为零时,传感器的电阻为
R=80 Ω由闭合电路欧姆定律可得电路中总电流
则表头G的读数为
(3)[3]某次在实验室中测试酒精浓度时,表头指针指向5.0 mA,电路中总电流
I3=10×5.0 mA=50.0 mA=0.05 A由闭合电路欧姆定律可得
解得传感器的电阻
由图乙可知酒精浓度为0.8 mg/mL,所以该次测试的酒精浓度范围属于醉驾。
(4)[4]由闭合电路欧姆定律可知
使用较长时间后,蓄电池电动势降低,内阻增大,要想所测的酒精气体浓度仍为准确值,则电路中电流不变,则需要把R2调小,使电路中总电阻减小。
四:解答题:本题共3小题,第一小题小题9分,第二小题8分,第三小题13分,第四小题16分,共38分。
13.受台风‘杜苏芮’的影响,我国多地出现暴雨天气。路面水井盖因排气孔(如图甲)堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示,质量的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连,圆柱形竖直井内水面面积,初始时刻水位与井盖之间的距离,井内密封空气的压强恰好为大气压强,若井盖内的空气视为理想气体,温度始终不变,重力加速度取。求:
(1)密闭空气的压强为多大时水井盖刚好被顶起;
(2)水井盖刚好被顶起时,水位上升的高度。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)对井盖进行受力分析有
代入数据有
(2)井内气体经历等温变化,井盖刚顶起时,设水位上升,对气体由玻意耳定律得
解得
【点睛】本题以井盖结构为背景,考查了理想气体的实验定律,考查了模型建构能力,信息提取能力,逻辑推理能力,突出了对基础性、应用性的考查。
14.交通标志表面的反光膜是用具有回归反射结构的材料制成的,图甲是一种反光膜结构图,反光膜上表面平整,下表面凹凸不平呈锯齿状,与密封层相连形成多个完全相同的空气腔。如图乙是光线a从C点垂直射入薄膜,恰好在反光膜下表面B点发生全反射,,真空中光速,测得,求:
(1)反光膜的折射率。
(2)完成光线a在直角微棱镜型反光膜中光路图和运动的时间。
【答案】(1);(2),
【详解】(1)因为光线恰好在反光膜下表面B点发生全反射,则入射角等于临界角,此时入射角为
则反光膜的折射率为
(2)光路图如图所示
由图可知,光在反光膜走过的路径长度
由几何关系可知
解得
光在反光膜中的速度为
光线a在直角微棱镜型反光膜中运动的时间为
15.某研究团队设计了一种粒子加速器的模型,如图甲所示。“加速装置”为一对平行金属板,两极板间的电势差为U;“循环部分”由4个圆形磁场区域组成(其磁感应强度大小可调);“测速装置”用于测量粒子是否达到预期速度。一束质量为m、电荷量为e的负电粒子流,通过“引入装置”无初速飘入加速装置,经加速装置加速n次后从“引出装置”引出,并保持速度大小不变从AD中点O进入一边长为L的正方形匀强磁场(边界处无磁场),磁感应强度大小(其中k>0且可调节、如图丙所示,不计粒子重力、粒子间的相互作用力及碰撞,计算结果可以保留根号。
(1)求粒子离开“引出装置”时的速度大小。
(2)“测速装置”是一个长、宽、高分别为的长方体中空装置,如图乙所示,其中上、下两面为导电板,前、后两面为绝缘板,左、右两面开放,两导电板间有磁感应强度为,方向向里的匀强磁场。调节加在两导电板的电压,可以使粒子每次经过“测速装置”时均做匀速直线运动。求粒子最后一次经过装置时,加在两导电板的电压。
(3)由于干扰,导致粒子流以发散角POQ(在纸面内)从O点进入正方形匀强磁场(速度大小相等),如图丙所示,其中若要求所有粒子均能从AB边射出(不含A、B点),求k的取值范围。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)在粒子加速器中加速的全过程,有
解得
(2)最后一次经过测速装置,有
解得
(3)设k的最小值为k₁,此时磁场最小,只要满足沿 OP方向射入磁场的粒子,轨迹与BC边界相切(如图甲所示),则其它方向射入磁场的粒子均能从AB边界射出。轨迹与BC边界相切时,有
解得
又
解得
设k的最大值为k2,此时磁场最大,只要满足沿OQ 方向射入磁场的粒子,轨迹经过A点(如图乙所示),则其它方向射入磁场的粒子均能从AB边界射出。轨迹经过A点时,有
又
解得
综上所述,要求所有的粒子均从AB边射出磁场,k值应满足
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