精品解析：江苏省镇江第一中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷

2024——2025学年度高二下学期期末学情调研 物理试题 试卷满分：100分考试时间：75分钟 一、单项选择题：本大题共11小题，每小题4分，共44分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。（请将所有选择题答案填涂到答题卡的指定位置） 1. 关于布朗运动实验中，下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动是分子运动 B. 图中记录的是某个微粒做布朗运动的轨迹 C. 大风中的沙尘所做的运动是布朗运动 D. 温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈 2. 下列有关液体和固体，说法不正确的是（　　） A. 细玻璃棒尖端放在火焰上烧溶后尖端变成球形是由于表面张力 B. 浸润液体和不浸润液体都会发生毛细现象 C. 某固体光学性质体现为各向同性，则该固体一定是非晶体 D. 食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（　　） A. 乙分子从a运动到c，分子间作用力先增大后减小 B. 乙分子运动到b点时分子势能最小 C. 乙分子运动到c点时所受引力为0 D. 乙分子运动到d点时只受斥力 4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程。则（　　） A. A→B过程中，气体内能减小 B. B→C过程中，气体内能减小 C. C→D过程中，气体体积减小导致分子间平均距离减小，所以分子间引力和斥力都增大 D. 一个循环过程中，气体从外界吸收的热量等于气体向外界放出的热量 5. 在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　） A. B. C. D. 6. 氢原子从不同的高能级向某一低能级跃迁，所辐射的电磁波可以形成一个线系，图中标注了分别向n=1、2、3能级跃迁产生的三个线系中部分电磁波的波长。已知金属钠发生光电效应的极限波长为500nm，有关图中电磁波下列判断正确的是（　　） A. 赖曼线系中的电磁波频率都比帕邢线系中的小 B. 赖曼线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应 C. 帕邢线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应 D. 巴耳末线系中只有一种电磁波可以使金属钠发生光电效应 7. 在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。关于该实验操作正确的是（　　） A. 可以用手握住玻璃管 B. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 C. 使用润滑油的目的是为了减小摩擦 D. 改变空气柱体积时需缓慢移动柱塞 8. 如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，由两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃。分别沿OB、OC在玻璃中传播。则下列说法正确的是（　　） A. 沿OB传播的单色光频率较高 B. 沿OB传播的单色光波长较长 C. 沿OC传播的单色光的光子动量较大 D. 沿OC传播的单色光更容易发生光电效应 9. 在T1、T2两种温度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系图像如下图所示，则下列关于黑体辐射，说法正确的是（　　） A. B. 随着温度的升高，黑体辐射的峰值向长波方向移动 C. 图像与坐标轴围成的面积相等且都是1 D. 黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐射电磁波 10. 我国北方地区秋季昼夜温差比较大。一日某室内最高温度为37℃，最低温度为17℃，假设室内气体压强保持不变，该室内有一空茶壶，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为（已知摄氏温度与热力学温度的关系是）（　　） A 1：1 B. 37：17 C. 29：31 D. 无法确定 11. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，为圆心，、、为圆形区域边界上的三点，，。现有一对质量相等、电荷量不等的粒子，从点沿方向以相同大小的速度垂直磁场射入，一个从点离开磁场，另一个从点离开磁场，粒子的重力及相互作用力均不计。则下列说法正确的是（　　） A. 从点离开磁场的粒子的带正电 B. 从点和点离开磁场的两个粒子的电荷量之比 C. 从点和点离开磁场的两个粒子在磁场中运动的时间之比为3：2 D. 从点和点离开磁场的两个粒子在磁场中运动的半径之比为2：1 二、非选择题：共5题，共56分，其中第13题~16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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，部分操作步骤如图，回答下列问题： （1）下列有关该实验的说法正确的是___________。 A. 实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲 B. 图乙中撒痱子粉目的是为了防止滴入溶液时液体飞溅出来 C. 图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量 D. 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度 （2）“将油酸分子看成球形”所采用的方法是___________。 A. 对称思维法 B. 理想模型法 C. 等效替代法 （3）实验时，取1mL纯油酸，加入酒精，配制成10³mL油酸酒精溶液。用注射器取该溶液，测得60滴这样的溶液为1mL。用注射器向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴该溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格中每个小正方形方格的大小为1cm×1cm。 ①1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________m³；（保留2位有效数字） ②图中油膜的面积约为2.5×10⁻²m²，该实验测量的油酸分子的直径约为___________m。（保留2位有效数字） （4）不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液后得到以下油膜形状，对油膜形状的分析正确的是___________。 A. 甲图油膜比较理想，油膜与痱子粉边界清晰，且边界线大致为直线，便于绘制边界 B. 乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界 C. 丙图油膜满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀 13. 氢能是环保能源，常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水可以从两电极上分别获得氢气和氧气，已知1mol的水分解可得到1mol氢气，1mol氢气完全燃烧可以放出约为2.9×105J的能量，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol−1，水的摩尔质量为1.8×10−2kg/mol求： （1）1g水分解后得到氢气分子总数； （2）1g水分解后得到氢气完全燃烧所放出的能量。（结果取2位有效数字） 14. 图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 15. 某种理想气体A内能公式可表示为，n表示物质的量，R为气体常数（），T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为，高度分别为，用一个质量的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭，的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时（图中虚线位置）被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求： （1）上升过程中左侧缸内气体的压强。 （2）断开电源时气体升高的温度。 （3）稳定后整个过程中气体吸收的热量。 16. 某种离子收集装置简化模型如图所示，x轴下方半径为R的圆形区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小B1=B，圆心所在位置坐标为（0，-R）。在x轴下方有一线性离子源，沿x轴正方向发射出N个（大量）速率均为v0的同种离子，这些离子均匀分布在离x轴距离为0.2R~1.8R的范围内。在x轴的上方，存在方向垂直纸面向里的有界匀强磁场，该磁场上边界与x轴平行，磁感应强度大小B2=2B。在x轴整个正半轴上放有一厚度不计的收集板，离子打在收集板上即刻被吸收。已知离子源中指向圆心O1方向射入磁场B1的离子，恰好从O点沿y轴射出。整个装置处于真空中，不计离子重力，不考虑离子间的碰撞和相互作用。 （1）求该种离子的电性和比荷； （2）若x轴上方的磁场宽度d足够大，发射的离子全部能被收集板收集，求这些离子在x轴上方磁场中运动的最短时间，以及离子能打到收集板上的区域长度L； （3）若x轴上方的有界磁场宽度d可改变（只改变磁场上边界位置，下边界仍沿x轴），请写出收集板表面收集到的离子数n与宽度d的关系。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024——2025学年度高二下学期期末学情调研 物理试题 试卷满分：100分考试时间：75分钟 一、单项选择题：本大题共11小题，每小题4分，共44分。在每题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意。（请将所有选择题答案填涂到答题卡的指定位置） 1. 关于布朗运动实验中，下列说法正确是（　　） A. 布朗运动是分子运动 B. 图中记录的是某个微粒做布朗运动的轨迹 C. 大风中的沙尘所做的运动是布朗运动 D. 温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈 【答案】D 【解析】 【详解】A．布朗运动不是分子运动，是微粒的运动，A错误； B．图中记录的是微粒在不同时刻位置的连线，不是微粒实际的运动轨迹，B错误； C．大风中的沙尘是物体在外力作用下的运动，不是布朗运动，C错误； D．温度越高，微粒越小，布朗运动越剧烈，D正确。 故选D。 2. 下列有关液体和固体，说法不正确的是（　　） A. 细玻璃棒尖端放在火焰上烧溶后尖端变成球形是由于表面张力 B. 浸润液体和不浸润液体都会发生毛细现象 C. 某固体的光学性质体现为各向同性，则该固体一定是非晶体 D. 食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 【答案】C 【解析】 【详解】A．液体表面张力使表面积趋于最小，熔化后的玻璃在表面张力作用下形成球形，故A正确； B．浸润液体（如玻璃管中的水）和不浸润液体（如玻璃管中的水银）均会在毛细管中上升或下降，故B正确； C．多晶体（如金属）由许多小晶粒组成，整体表现为各向同性，因此光学各向同性的固体可能是多晶体或非晶体，故C错误； D．晶体熔化时温度保持不变（有固定熔点），食盐熔化时温度不变说明其为晶体，故D正确。 该题选择错误选项，故选C。 3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。F>0为斥力，F<0为引力。a、b、c、d为x轴上四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，则（　　） A. 乙分子从a运动到c，分子间作用力先增大后减小 B. 乙分子运动到b点时分子势能最小 C. 乙分子运动到c点时所受引力为0 D. 乙分子运动到d点时只受斥力 【答案】A 【解析】 【详解】A．乙分子从a运动到c，分子间作用力表现为引力，且先增大后减小，选项A正确； B．乙分子从a运动到c，分子表现为引力，则分子力做正功，则分子势能减小，从c到d分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增加，则乙分子运动到c点时分子势能最小，选项B错误； C．乙分子运动到c点时所受引力与斥力相等，此时受引力不为0，选项C错误； D．乙分子运动到d点时斥力大于引力，表现为斥力，选项D错误。 故选A。 4. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A，其中A→B和C→D为等温过程，B→C和D→A为绝热过程。则（　　） A. A→B过程中，气体内能减小 B. B→C过程中，气体内能减小 C. C→D过程中，气体体积减小导致分子间平均距离减小，所以分子间引力和斥力都增大 D. 一个循环过程中，气体从外界吸收的热量等于气体向外界放出的热量 【答案】B 【解析】 【详解】A．题意知A→B等温过程中，该过程气体内能不变，故A错误； B．题意知B→C绝热过程中(Q=0），由于该过程气体体积增大，可知气体对外做功（W<0），根据，可知，即气体内能减小，故B正确； C．C→D过程中，气体体积减小导致分子间平均距离减小，但该间距仍远大于分子间的平衡位置，故所以分子间引力和斥力几乎不变，故C错误； D．图像与横轴围成的面积表示功，图像可知整个过程气体对外做功（W<0），由于一个循环过程中气体内能不变，根据热力学定律可知整个过程Q>0，故一个循环过程中，气体从外界吸收的热量大于气体向外界放出的热量，故D错误。 故选B。 5. 在光电效应实验中，用频率和强度都相同的单色光分别照射编号为1、2、3的金属，所得遏止电压如图所示，关于光电子最大初动能的大小关系正确的是（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据光电子最大初动能与遏制电压的关系 根据图像有 故； 故选B。 6. 氢原子从不同的高能级向某一低能级跃迁，所辐射的电磁波可以形成一个线系，图中标注了分别向n=1、2、3能级跃迁产生的三个线系中部分电磁波的波长。已知金属钠发生光电效应的极限波长为500nm，有关图中电磁波下列判断正确的是（　　） A. 赖曼线系中的电磁波频率都比帕邢线系中的小 B. 赖曼线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应 C. 帕邢线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应 D. 巴耳末线系中只有一种电磁波可以使金属钠发生光电效应 【答案】B 【解析】 【详解】A．由题图可知赖曼线系中的电磁波波长都比帕邢线系中的小，根据可知，赖曼线系中的电磁波频率都比帕邢线系中的大，故A错误； B．已知金属钠发生光电效应的极限波长为500nm，由题图可知赖曼线系中的电磁波波长都小于极限波长500nm，即赖曼线系中的电磁波频率都大于极限频率，所以赖曼线系中的电磁波都可以使金属钠发生光电效应，故B正确； C．由题图可知帕邢线系中的电磁波波长都大于极限波长500nm，即帕邢线系中的电磁波频率都小于极限频率，所以帕邢线系中的电磁波都不可以使金属钠发生光电效应，故C错误； D．由题图可知巴耳末线系中有三种电磁波波长小于极限波长500nm，即巴耳末线系中有三种电磁波频率大于极限频率，则巴耳末线系中有三种电磁波可以使金属钠发生光电效应，故D错误。 故选B。 7. 在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。利用注射器选取一段空气柱为研究对象。关于该实验操作正确的是（　　） A. 可以用手握住玻璃管 B. 在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞 C. 使用润滑油的目的是为了减小摩擦 D. 改变空气柱体积时需缓慢移动柱塞 【答案】D 【解析】 【详解】A．为了防止注射器内气体温度变化，不能用手握住玻璃管，A错误； B．使用橡胶套的目的是防止漏气，在橡胶套处不能接另一注射器，B错误； C．使用润滑油的目的是为了防止漏气，C错误； D．改变空气柱体积时需缓慢移动柱塞，使注射器内的气体与外界有充分的时间进行热交换，保证注射器内气体温度不变，D正确。 故选D。 8. 如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，由两种单色光组成的复色光沿AO方向从真空射入玻璃。分别沿OB、OC在玻璃中传播。则下列说法正确的是（　　） A. 沿OB传播的单色光频率较高 B. 沿OB传播的单色光波长较长 C. 沿OC传播的单色光的光子动量较大 D. 沿OC传播的单色光更容易发生光电效应 【答案】A 【解析】 【详解】AD．由题图可知，复色光从真空射入玻璃后，沿OB单色光的偏折程度较大，则玻璃对沿OB单色光的折射率较大，沿OB传播的单色光频率较高；根据可知，沿OB传播的单色光更容易发生光电效应，故A正确，D错误； BC．根据，由于沿OB传播的单色光频率较高，则沿OB传播的单色光波长较短；根据光子动量表达式可知，沿OB传播的单色光的光子动量较大，故BC错误。 故选A。 9. 在T1、T2两种温度条件下，黑体辐射强度与辐射波长的关系图像如下图所示，则下列关于黑体辐射，说法正确的是（　　） A. B. 随着温度的升高，黑体辐射的峰值向长波方向移动 C. 图像与坐标轴围成的面积相等且都是1 D. 黑体不仅可以反射电磁波，还可以向外辐射电磁波 【答案】A 【解析】 【详解】A．因为温度为T1时辐射强度的峰值较大，所以，故A正确； B．随着温度的升高，黑体辐射的峰值向短波方向移动，B错误； C．图像与坐标轴围成的面积不相等，C错误； D．黑体不反射电磁波，D错误。 故选A。 10. 我国北方地区秋季昼夜温差比较大。一日某室内最高温度为37℃，最低温度为17℃，假设室内气体压强保持不变，该室内有一空茶壶，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为（已知摄氏温度与热力学温度的关系是）（　　） A. 1：1 B. 37：17 C. 29：31 D. 无法确定 【答案】C 【解析】 【详解】根据 可得气体的摩尔数可表示为 由题意可知壶中气体压强、体积保持不变，则在温度最高与最低时壶中气体质量之比为 故选C。 11. 如图所示，圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，为圆心，、、为圆形区域边界上的三点，，。现有一对质量相等、电荷量不等的粒子，从点沿方向以相同大小的速度垂直磁场射入，一个从点离开磁场，另一个从点离开磁场，粒子的重力及相互作用力均不计。则下列说法正确的是（　　） A. 从点离开磁场粒子的带正电 B. 从点和点离开磁场的两个粒子的电荷量之比 C. 从点和点离开磁场的两个粒子在磁场中运动的时间之比为3：2 D. 从点和点离开磁场的两个粒子在磁场中运动的半径之比为2：1 【答案】B 【解析】 【详解】A．从C点离开磁场的粒子刚进入磁场时所受洛伦兹力水平向左，由左手定则可知，粒子带负电，选项A错误； D．设磁场区域的半径为R，粒子在磁场中做匀速圆周运动，粒子运动轨迹如图所示 由几何知识可知：r1=Rtan30°=R，r2=R 从点和点离开磁场的两个粒子在磁场中运动的半径之比为：1，选项D错误； B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得 解得 两粒子的质量m与速度大小v相等，则两粒子的电荷量之比，选项B正确； C．粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期 粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期之比 由几何知识可知，从C点离开磁场的粒子在磁场中转过的圆心角θC=90°，从D点离开磁场的粒子θD=120° 粒子在磁场中的运动时间 从C点和D点离开磁场的两个粒子在磁场中运动的时间之比，选项C错误； 故选B。 二、非选择题：共5题，共56分，其中第13题~16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。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 12. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，部分操作步骤如图，回答下列问题： （1）下列有关该实验的说法正确的是___________。 A. 实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲 B. 图乙中撒痱子粉的目的是为了防止滴入溶液时液体飞溅出来 C. 图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量 D. 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度 （2）“将油酸分子看成球形”所采用的方法是___________。 A. 对称思维法 B. 理想模型法 C. 等效替代法 （3）实验时，取1mL纯油酸，加入酒精，配制成10³mL油酸酒精溶液。用注射器取该溶液，测得60滴这样的溶液为1mL。用注射器向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下1滴该溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜，如图所示。坐标格中每个小正方形方格的大小为1cm×1cm。 ①1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为___________m³；（保留2位有效数字） ②图中油膜的面积约为2.5×10⁻²m²，该实验测量的油酸分子的直径约为___________m。（保留2位有效数字） （4）不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液后得到以下油膜形状，对油膜形状的分析正确的是___________。 A. 甲图油膜比较理想，油膜与痱子粉边界清晰，且边界线大致为直线，便于绘制边界 B. 乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界 C. 丙图油膜满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀 【答案】（1）D （2）B （3） ①. ②. （4）BC 【解析】 【小问1详解】 A．实验步骤正确的操作顺序是丙→乙→丁→甲，选项A错误； B．图乙中撒痱子粉的目的是为了得到油膜在水面上的轮廓，选项B错误； C．图丙配制溶液时浓度不能太大，否则油酸酒精溶液不能在水面上形成单分子油膜，选项C错误； D．油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度，选项D正确。 故选D。 【小问2详解】 “将油酸分子看成球形”所采用的方法是理想模型法，故选B； 【小问3详解】 ①[1]1滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为 ②[2]该实验测量的油酸分子的直径约为 【小问4详解】 A．甲图油膜不理想，痱子粉撒得过多，导致油膜过厚，没有形成单分子油膜，故A错误； B．乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界，故B正确； C．丙图油膜撒得适量，满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀，故C正确。 故选BC 13. 氢能是环保能源，常温水中用氧化钛晶体和铂黑作电极，在太阳光照射下分解水可以从两电极上分别获得氢气和氧气，已知1mol的水分解可得到1mol氢气，1mol氢气完全燃烧可以放出约为2.9×105J的能量，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol−1，水的摩尔质量为1.8×10−2kg/mol求： （1）1g水分解后得到氢气分子总数； （2）1g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出的能量。（结果取2位有效数字） 【答案】（1）3.3×1022个 （2）1.6×104J 【解析】 【小问1详解】 1g水分解后得到的氢气分子总数为 代入数据解得 【小问2详解】 根据题意1mol的水分解可得到1mol氢气，1mol氢气完全燃烧可以放出约为2.9×105J的能量，知1g水分解后得到的氢气完全燃烧所放出热量 14. 图甲是研究光电效应的实验原理图，阴极金属的逸出功为。如图乙是氢原子的能级图。用大量处于能级的氢原子跃迁发出的光照射极，求： （1）有几种光可以使该金属发生光电效应，其中频率最大的光子能量是多少eV？ （2）从图示位置移动滑片P至某处，电压表示数为2.21V，光电子到达A极的最大动能为多少eV？ 【答案】（1）2种，；（2）或 【解析】 【详解】（1）大量处于能级的氢原子跃迁发出的光子能量分别为 ，， 其中光子能量大于逸出功为的有2种，频率最大的光子能量是 （2）结合上述可知，光电子最大初动能为 由图甲可知，当向右移动滑片时，极电势低于极，两极间为加速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 向左移动滑片时，极电势高于极，两极间为减速电压，根据动能定理有 解得光电子到达极的最大动能为 15. 某种理想气体A内能公式可表示为，n表示物质的量，R为气体常数（），T为热力学温度。如图所示，带有阀门的连通器在顶部连接两个绝热气缸，其横截面积均为，高度分别为，用一个质量的绝热活塞在左侧气缸距底部10cm处封闭，的气体A，气缸底部有电阻丝可对其进行加热，活塞运动到气缸顶部时（图中虚线位置）被锁住，右侧气缸初始为真空。现对电阻丝通电一段时间，活塞刚好缓慢移动至气缸顶部时断开电源并打开阀门。已知外界大气压强为，重力加速度，不计活塞与气缸的摩擦及连通器气柱和电阻丝的体积。求： （1）上升过程中左侧缸内气体的压强。 （2）断开电源时气体升高的温度。 （3）稳定后整个过程中气体吸收的热量。 【答案】（1） （2）100K （3）295.5J 【解析】 【小问1详解】 分析活塞受力，由平衡条件知 所以压强为 小问2详解】 上升过程左侧缸内气体做等压变化，由盖—吕萨克定律可得 解得 则 【小问3详解】 上升过程左侧缸内气体增加的内能为 气体对外界做功为 打开阀门自由膨胀过程中气体做功 气缸绝热 根据热力学第一定律有 解得 故气体吸收的热量为295.5J。 16. 某种离子收集装置的简化模型如图所示，x轴下方半径为R的圆形区域内存在着匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度大小B1=B，圆心所在位置坐标为（0，-R）。在x轴下方有一线性离子源，沿x轴正方向发射出N个（大量）速率均为v0的同种离子，这些离子均匀分布在离x轴距离为0.2R~1.8R的范围内。在x轴的上方，存在方向垂直纸面向里的有界匀强磁场，该磁场上边界与x轴平行，磁感应强度大小B2=2B。在x轴整个正半轴上放有一厚度不计的收集板，离子打在收集板上即刻被吸收。已知离子源中指向圆心O1方向射入磁场B1的离子，恰好从O点沿y轴射出。整个装置处于真空中，不计离子重力，不考虑离子间的碰撞和相互作用。 （1）求该种离子的电性和比荷； （2）若x轴上方的磁场宽度d足够大，发射的离子全部能被收集板收集，求这些离子在x轴上方磁场中运动的最短时间，以及离子能打到收集板上的区域长度L； （3）若x轴上方的有界磁场宽度d可改变（只改变磁场上边界位置，下边界仍沿x轴），请写出收集板表面收集到的离子数n与宽度d的关系。 【答案】（1）带负电，； （2），0.4R； （3）见解析 【解析】 【小问1详解】 已知沿圆心O1射入的离子，恰好从O点沿y轴射出，则可知离子在B1中向上偏转，根据左手定则，离子带负电； 根据该离子运动轨迹，画出半径，如图所示。 粒子运动的轨迹半径为 根据牛顿第二定律得 解得 【小问2详解】 离子经过圆形磁场区域均能到达O点，到达O点时，速度方向与y轴夹角为θ，如图所示； 根据几何关系 解得 且左右对称； 在B2中，有， 解得 在磁场中运动时间最短的粒子轨迹为如图所示的劣弧，其轨迹对应的圆心角为 根据周期 这些离子在x轴上方磁场中运动的最短时间 离子打到收集板上的区域长度L，取决于离子打到收集板上的最近距离和最远距离，其中，最远距离为沿y轴正方向射出的离子 最近距离为速度方向与y轴正方向夹角为53°射入的离子 离子打到收集板上的区域长度 【小问3详解】 ①当所有离子均到达不了收集板时，此时磁场宽度为 解得 即当时，； ②当离子方向在y轴右侧与y轴夹角度为θ时，有 对应离子在第三象限的带宽为 对应收集的离子数 当离子方向在y轴左侧与y轴夹角度θ时，有 对应离子在第三象限的带宽为 对应收集的离子数 所以当时， ③粒子能全部打到收集板时，， 综上所述 ， ， ， 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$