精品解析:辽宁省辽阳市2024-2025学年高二下学期7月期末物理试题
2025-08-15
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2份
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 辽宁省 |
| 地区(市) | 辽阳市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.36 MB |
| 发布时间 | 2025-08-15 |
| 更新时间 | 2025-08-16 |
| 作者 | 学科网试题平台 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2025-08-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53488347.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
高二考试物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆板和小圆孔后,得到的四幅图样如图所示,由于操作者疏忽,打乱了图样的顺序,下列说法正确的是( )
A. 甲图是泊松亮斑 B. 乙图是泊松亮斑
C. 丙图是泊松亮斑 D. 丁图是泊松亮斑
2. 孙同学用显微镜观察用水稀释的墨汁中悬浮小炭粒的运动情况,每隔30s把炭粒的位置记录下来,然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来,得到的位置连线图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 温度降到0℃时,小炭粒的布朗运动会停止
B. 小炭粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的
C. 图中连线表示的是小炭粒做布朗运动的轨迹
D. 悬浮炭粒越大,液体分子沿各方向撞击它数量就越多,布朗运动越明显
3. 一台洗衣机在脱水筒正常工作时非常稳定,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动逐渐减弱,关于该过程,下列说法正确的是( )
A. 洗衣机振动最剧烈时,脱水筒转动的频率等于洗衣机的固有频率
B. 脱水筒转动的频率越大,洗衣机的振动越剧烈
C. 正常工作时,脱水筒转动的频率可能比洗衣机的固有频率小
D. 正常工作时,脱水筒转动频率等于洗衣机的固有频率
4. 某位移传感器的工作原理图如图所示,物体M与滑动变阻器的滑片P由金属杆相连,初始时滑片P位于滑动变阻器的中点,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑片P一起移动,可以通过电压表显示的数据来反映物体M相对于初始位置的位移大小x。图中的电压表可看作理想电压表,下列说法正确的是( )
A. 物体M位于初始位置时,电压表的示数等于零
B. 物体M向左运动时,干路中的电流不变
C. 物体M向右运动时,干路中的电流会增大
D. 物体M向右运动时,电压表的示数会减小
5. 核电池是各种深空探测器中最理想的能量源,它不受极冷极热的温度影响,也不被宇宙射线干扰。同位素电池是将其发生衰变时释放的能量转化为电能,其衰变方程为,的半衰期为88年,下列说法正确的是( )
A. X为粒子
B. 中有144个中子
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 500个原子核经过88年后还有250个未发生衰变
6. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性一面。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外还有动量,光子的能量E与动量p之间的关系是,其中c是光速。光子的能量E与动量p和光的频率、光的波长均有关系,下列说法正确的是( )。
A. E与成正比 B. p与成反比
C. E与的比值为普朗克常量h D. p与的比值为普朗克常量h
7. 可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV,氢原子能级的示意图如图所示,现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中可见光有( )
A. 6种 B. 4种 C. 3种 D. 2种
8. 某个智能玩具内有LC振荡电路,某时刻工作状态如图所示,电容器上极板带负电,下极板带正电,电路中此时的电流方向也已明确。下列说法正确的是( )
A. 该时刻电容器正充电
B. 该时刻电路中的电流正在变大
C. 线圈储存的磁场能正在增加
D. 若增大电容器的电容,则LC振荡电路的振荡周期增大
9. 光电效应在癌细胞放射治疗中的应用取得新进展。某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电管阴极K的遏止电压与入射光的频率之间的关系图线如图乙所示,图乙中横截距和纵截距均为已知,电子的电荷量为e。下列说法正确的是( )
A. 若普朗克常量h已知,则光电子的最大初动能为
B. 若普朗克常量h已知,则光电管阴极K的逸出功为
C. 普朗克常量
D. 普朗克常量
10. 如图所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端与质量为的钢板连接,钢板静止时,弹簧的压缩量为。质量也为的物块从钢板正上方某处由静止开始自由落下,打在钢板上并立刻与钢板粘连,钢板和碰撞后称为结合体,结合体此后做简谐运动,弹簧的最大压缩量为,从钢板与碰撞完成到弹簧达到最大压缩量所用的时间为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A. 结合体的最大回复力为
B. 结合体的振幅为
C. 结合体的周期为
D. 从钢板与碰撞完成到结合体第一次回到平衡位置所用的时间为
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 赵同学在做“用油膜法估测分子的大小”实验。他将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液,接着用注射器将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,测得80滴溶液的体积恰好为1mL。接着把1滴该溶液滴入准备好的浅盘中(浅盘中盛有水且表面撒有痱子粉),待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用油性笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓。
(1)此估测方法是将每个油酸分子视为球形,把水面上形成的油膜视为单分子油膜,这层油膜的厚度______(填“大于”“小于”或“等于”)油酸分子的直径。
(2)滴入浅盘中的油酸体积为______(结果保留两位有效数字)。
(3)若该同学向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数少记了,会导致实验结果______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
12. “行知”学习小组正在做“测量玻璃的折射率”实验及相关的拓展探究实验。
(1)为测量玻璃折射率,用“插针法”进行如图甲所示的实验,下列说法正确的是______。
A. 大头针之间的距离应稍微近一些
B. 实验时入射角应稍微大一些,以减小实验误差
C. 用铅笔在白纸上沿着玻璃砖上边缘和下边缘分别画出分界面
(2)学习小组的李同学在确定入射角和折射角时,由于没有量角器,因此在完成了光路图以后,以O点为圆心,以OA(长为4.0cm)为半径画圆,交OO′的延长线于C点,过A点和C点作法线NN′的垂线,分别交NN′于B点和D点,并测得AB=3.20cm,CD=2.40cm,则该玻璃的折射率n=______(结果保留两位小数)。
(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束单色光分别入射玻璃砖和某透明介质(由该介质制成的柱体和玻璃砖大小完全相同),如图乙所示。保持相同的入射角α1,测出两次实验光在上边界的折射角分别为α2、α3,实验测得α2>α3,则玻璃对该单色光的折射率______(填“大于”或“小于”)透明介质对该单色光的折射率。
(4)为探究介质的折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面,保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图丙所示。此实验说明:同种介质对不同频率的光的折射率不同,频率越大,折射率______(填“越大”或“越小”)。
13. 在海洋气象观测中,一列沿轴正方向传播的海浪(可视为简谐横波)被监测站记录,时刻的波形图如图甲所示,浮标和均可视为质点,它们的平衡位置坐标分别为和,浮标的振动图像如图乙所示。求:
(1)海浪传播的速度大小;
(2)内浮标通过的路程。
14. 如图所示,一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C,气体在状态A时的压强,在B→C过程中,气体内能的变化量。求:
(1)气体在状态B时的压强;
(2)在B→C过程中,气体放出的热量Q。
15. 如图所示,用导热性能良好的汽缸和活塞封闭一定质量的理想气体,活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦均不计,现将汽缸放置在光滑水平面上,活塞与水平轻弹簧连接,弹簧另一端固定在竖直墙壁上,已知汽缸的长度为2L,活塞的面积为S,此时封闭气体的压强为,封闭气体的热力学温度为,活塞到缸口的距离恰为L,大气压强恒为。现用外力向左缓慢移动汽缸(该过程中气体的温度不变),当汽缸的位移为3L时,活塞恰好移动到缸口位置(仍未脱离汽缸),弹簧始终在弹性限度内。
(1)求此时汽缸内封闭气体的压强;
(2)求弹簧的劲度系数k;
(3)保持汽缸静止不动,并缓慢降低封闭气体的温度,当活塞到缸口的距离为时停止降温,求此时封闭气体的热力学温度T。
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高二考试物理试卷
本试卷满分100分,考试用时75分钟。
注意事项:
1.答题前,考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题:本题共10小题,共46分。在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,每小题4分;第8~10题有多项符合题目要求,每小题6分,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分。
1. 在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆板和小圆孔后,得到的四幅图样如图所示,由于操作者疏忽,打乱了图样的顺序,下列说法正确的是( )
A. 甲图是泊松亮斑 B. 乙图是泊松亮斑
C. 丙图是泊松亮斑 D. 丁图是泊松亮斑
【答案】C
【解析】
【详解】AC.单色光照射小圆孔做衍射的实验时,中央较大的区域内是亮的,周围是明暗相间的圆环,条纹间距也不等,亮度向外逐渐变暗;而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点,亮度向外逐渐变亮,可知甲图是小圆孔衍射图样,丙图是小圆板“泊松亮斑”衍射图样,故A错误,C正确;
BD.单缝衍射与双缝干涉图样的区别是:前者是中间亮条纹明且宽大,越向两侧宽度越小,后者明暗条纹宽度相等,则乙图是双缝干涉图样,丁图是单缝衍射图样,故BD错误。
故选C。
2. 孙同学用显微镜观察用水稀释的墨汁中悬浮小炭粒的运动情况,每隔30s把炭粒的位置记录下来,然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来,得到的位置连线图如图所示。下列说法正确的是( )
A. 温度降到0℃时,小炭粒的布朗运动会停止
B. 小炭粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的
C. 图中连线表示的是小炭粒做布朗运动的轨迹
D. 悬浮炭粒越大,液体分子沿各方向撞击它的数量就越多,布朗运动越明显
【答案】B
【解析】
【详解】A.温度降低时,分子的热运动会变缓,当温度降到0℃时,小炭粒的布朗运动不会停止,A错误;
B.小炭粒做布朗运动,是液体分子的无规则运动撞击造成的,B正确;
C.图中连线表示小炭粒在两个位置的连线,实际小炭粒做布朗运动的轨迹无法确定,C错误;
D.悬浮炭粒越大,液体分子沿各方向撞击它的数量越多,力越均衡,布朗运动越不明显,D错误。
故选B。
3. 一台洗衣机在脱水筒正常工作时非常稳定,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动逐渐减弱,关于该过程,下列说法正确的是( )
A. 洗衣机振动最剧烈时,脱水筒转动的频率等于洗衣机的固有频率
B. 脱水筒转动的频率越大,洗衣机的振动越剧烈
C. 正常工作时,脱水筒转动的频率可能比洗衣机的固有频率小
D. 正常工作时,脱水筒转动的频率等于洗衣机的固有频率
【答案】A
【解析】
【详解】A.洗衣机振动最剧烈时为共振现象,此时脱水筒转动的频率恰好等于洗衣机的固有频率,故A项正确;
B.脱水筒频率越接近固有频率时振动越剧烈,而非频率越大越剧烈,故B项错误;
CD.正常工作时洗衣机非常稳定,切断电源后其脱水筒频率逐渐减小,洗衣机振动越来越剧烈,说明此时脱水筒转动的频率接近洗衣机固有频率,所以正常工作时,脱水筒转动的频率一定比洗衣机的固有频率大,故CD错误。
故选A。
4. 某位移传感器的工作原理图如图所示,物体M与滑动变阻器的滑片P由金属杆相连,初始时滑片P位于滑动变阻器的中点,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的滑片P一起移动,可以通过电压表显示的数据来反映物体M相对于初始位置的位移大小x。图中的电压表可看作理想电压表,下列说法正确的是( )
A. 物体M位于初始位置时,电压表的示数等于零
B. 物体M向左运动时,干路中的电流不变
C. 物体M向右运动时,干路中的电流会增大
D. 物体M向右运动时,电压表的示数会减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.物体M位于初始位置时,滑片P位于滑动变阻器的中点,电压表的示数为之间的电压,此时电压表的示数不为零,故A错误;
BC.由于电压表为理想电压表,所以整个滑动变阻器都接入电路中,物体M向左运动时或向右运动时,不改变回路阻值,所以干路中的电流不变,故B正确,C错误;
D.电压表的示数为之间的电压,物体M向右运动时,部分的阻值变大,由于电流保持不变,根据欧姆定律可知,部分的电压变大,则电压表的示数会增大,故D错误。
故选B
5. 核电池是各种深空探测器中最理想的能量源,它不受极冷极热的温度影响,也不被宇宙射线干扰。同位素电池是将其发生衰变时释放的能量转化为电能,其衰变方程为,的半衰期为88年,下列说法正确的是( )
A. X为粒子
B. 中有144个中子
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 500个原子核经过88年后还有250个未发生衰变
【答案】A
【解析】
【详解】A.根据质量数守恒和电荷数守恒可知,X的质量数为4,电荷数为2,故X是α粒子,故A正确;
B.中的中子数为,故B错误;
C.衰变过程释放能量,生成的新核更加稳定,比结合能更大,的比结合能比的比结合能小,故C错误;
D.半衰期是统计规律,适用于大量原子核,无法精确预测少量原子核的衰变数量,故D错误。
故选A。
6. 光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性一面。前者表明光子具有能量,后者表明光子除了具有能量之外还有动量,光子的能量E与动量p之间的关系是,其中c是光速。光子的能量E与动量p和光的频率、光的波长均有关系,下列说法正确的是( )。
A. E与成正比 B. p与成反比
C. E与的比值为普朗克常量h D. p与的比值为普朗克常量h
【答案】BC
【解析】
【详解】B.光子的动量
故p与成反比,故B正确;
A.光子的能量
故E与成反比,故A错误;
C.光子的能量
得
故E与的比值为普朗克常量h,故C正确;
D.由光子的动量
得
故p与的乘积为普朗克常量h,故D错误。
故选BC。
7. 可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV,氢原子能级的示意图如图所示,现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时,辐射出的光中可见光有( )
A. 6种 B. 4种 C. 3种 D. 2种
【答案】D
【解析】
【详解】大量处于的激发态的氢原子向低能级跃迁时,有
,,
,,
已知可见光光子的能量范围是1.62eV~3.11eV,可知辐射出的光中可见光有2种。
故选D
8. 某个智能玩具内有LC振荡电路,某时刻的工作状态如图所示,电容器上极板带负电,下极板带正电,电路中此时的电流方向也已明确。下列说法正确的是( )
A. 该时刻电容器正在充电
B. 该时刻电路中的电流正在变大
C. 线圈储存的磁场能正在增加
D. 若增大电容器的电容,则LC振荡电路的振荡周期增大
【答案】AD
【解析】
【详解】ABC.由图可知此时电流从上极板流向下极板,且上极板带负电,下极板带正电,所以该时刻电容器正在充电,电容器中的电场能正在增大,线圈中的磁场能正在减小,电路中的电流正在变小,故A正确,BC错误;
D.若增大电容器的电容,根据,可知LC振荡电路的振荡周期增大,故D正确。
故选AD。
9. 光电效应在癌细胞放射治疗中的应用取得新进展。某兴趣小组用如图甲所示的电路探究光电管阴极K的遏止电压与入射光的频率之间的关系图线如图乙所示,图乙中横截距和纵截距均为已知,电子的电荷量为e。下列说法正确的是( )
A. 若普朗克常量h已知,则光电子的最大初动能为
B. 若普朗克常量h已知,则光电管阴极K的逸出功为
C. 普朗克常量
D. 普朗克常量
【答案】BC
【解析】
【详解】A.根据爱因斯坦的光电效应方程有
即光电子的最大初动能由入射光频率决定,不是一个定值,故A错误;
B.结合功能关系有
联立以上整理可得
图像可知频率为时为0,代入方程可得逸出功,故B正确;
CD.因为
结合题图斜率
则普朗克常量,故C正确,D错误。
故选BC。
10. 如图所示,轻质弹簧下端固定在水平地面上,上端与质量为的钢板连接,钢板静止时,弹簧的压缩量为。质量也为的物块从钢板正上方某处由静止开始自由落下,打在钢板上并立刻与钢板粘连,钢板和碰撞后称为结合体,结合体此后做简谐运动,弹簧的最大压缩量为,从钢板与碰撞完成到弹簧达到最大压缩量所用的时间为,重力加速度大小为,下列说法正确的是( )
A. 结合体的最大回复力为
B. 结合体的振幅为
C. 结合体的周期为
D. 从钢板与碰撞完成到结合体第一次回到平衡位置所用的时间为
【答案】BC
【解析】
【详解】AB.结合体做简谐运动,设结合体到达平衡位置时弹簧的压缩量为,则
初始时根据平衡条件有
弹簧的最大形变量为,则结合体的振幅
此时结合体的回复力最大,最大回复力
故A错误,B正确;
CD.发生碰撞处到平衡位置的距离为,且,设结合体的周期为T,从钢板与A碰撞完成到结合体第一次回到平衡位置所用的时间
依据题意有
解得
联立解得
故C正确,D错误。
故选BC。
二、非选择题:本题共5小题,共54分。
11. 赵同学在做“用油膜法估测分子的大小”实验。他将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液,接着用注射器将配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒,测得80滴溶液的体积恰好为1mL。接着把1滴该溶液滴入准备好的浅盘中(浅盘中盛有水且表面撒有痱子粉),待水面稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用油性笔在玻璃板上描出油酸膜的轮廓。
(1)此估测方法是将每个油酸分子视为球形,把水面上形成的油膜视为单分子油膜,这层油膜的厚度______(填“大于”“小于”或“等于”)油酸分子的直径。
(2)滴入浅盘中的油酸体积为______(结果保留两位有效数字)。
(3)若该同学向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数少记了,会导致实验结果______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)等于 (2)
(3)偏大
【解析】
【小问1详解】
此估测方法是将每个油酸分子视为球形,把水面上形成的油膜视为单分子油膜,这层油膜的厚度等于油酸分子的直径。
【小问2详解】
滴入浅盘中的油酸体积为
【小问3详解】
若该同学向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时,滴数少记了,使所测一滴纯油酸的体积偏大,根据,可知会导致实验结果偏大。
12. “行知”学习小组正在做“测量玻璃的折射率”实验及相关的拓展探究实验。
(1)为测量玻璃的折射率,用“插针法”进行如图甲所示的实验,下列说法正确的是______。
A. 大头针之间的距离应稍微近一些
B. 实验时入射角应稍微大一些,以减小实验误差
C. 用铅笔在白纸上沿着玻璃砖上边缘和下边缘分别画出分界面
(2)学习小组的李同学在确定入射角和折射角时,由于没有量角器,因此在完成了光路图以后,以O点为圆心,以OA(长为4.0cm)为半径画圆,交OO′的延长线于C点,过A点和C点作法线NN′的垂线,分别交NN′于B点和D点,并测得AB=3.20cm,CD=2.40cm,则该玻璃的折射率n=______(结果保留两位小数)。
(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束单色光分别入射玻璃砖和某透明介质(由该介质制成的柱体和玻璃砖大小完全相同),如图乙所示。保持相同的入射角α1,测出两次实验光在上边界的折射角分别为α2、α3,实验测得α2>α3,则玻璃对该单色光的折射率______(填“大于”或“小于”)透明介质对该单色光的折射率。
(4)为探究介质的折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面,保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图丙所示。此实验说明:同种介质对不同频率的光的折射率不同,频率越大,折射率______(填“越大”或“越小”)。
【答案】(1)B (2)1.33
(3)小于 (4)越大
【解析】
【小问1详解】
A.大头针之间的距离远一些,可以减小误差,故A错误;
B.实验时入射角应尽量大一些,以减小实验误差,故B正确;
C.画直线不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出分界面,否则会影响玻璃砖的折射率,故C错误。
故选B。
【小问2详解】
设单位圆半径为R,根据折射定律
【小问3详解】
根据折射定律可知,玻璃的折射率为
该介质的折射率为
其中
所以
【小问4详解】
由题图丙可知,入射角相同,绿光折射角小于红光的折射角,根据光的折射定律,可知绿光的折射率大于红光的折射率,又因为绿光的频率大于红光的频率,所以频率越大,折射率越大。
13. 在海洋气象观测中,一列沿轴正方向传播的海浪(可视为简谐横波)被监测站记录,时刻的波形图如图甲所示,浮标和均可视为质点,它们的平衡位置坐标分别为和,浮标的振动图像如图乙所示。求:
(1)海浪传播的速度大小;
(2)内浮标通过路程。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
由题图甲可知,该波的波长
由图乙可知浮标的振动周期
这列波的传播速度
解得
【小问2详解】
根据题意有
由图可知浮标的振幅
浮标在任意半个周期内通过的路程均为,则
14. 如图所示,一定质量的理想气体由状态A经状态B变化到状态C,气体在状态A时的压强,在B→C过程中,气体内能的变化量。求:
(1)气体在状态B时的压强;
(2)在B→C过程中,气体放出的热量Q。
【答案】(1)
(2)520J
【解析】
【小问1详解】
根据题图可知,气体在过程中,体积保持不变,根据查理定律有
代入数据解得
【小问2详解】
根据题图可知,在过程中,气体的压强不变,体积减小,外界对气体做的功
解得
根据热力学第一定律有
解得
15. 如图所示,用导热性能良好的汽缸和活塞封闭一定质量的理想气体,活塞厚度及其与汽缸缸壁之间的摩擦均不计,现将汽缸放置在光滑水平面上,活塞与水平轻弹簧连接,弹簧另一端固定在竖直墙壁上,已知汽缸的长度为2L,活塞的面积为S,此时封闭气体的压强为,封闭气体的热力学温度为,活塞到缸口的距离恰为L,大气压强恒为。现用外力向左缓慢移动汽缸(该过程中气体的温度不变),当汽缸的位移为3L时,活塞恰好移动到缸口位置(仍未脱离汽缸),弹簧始终在弹性限度内。
(1)求此时汽缸内封闭气体的压强;
(2)求弹簧的劲度系数k;
(3)保持汽缸静止不动,并缓慢降低封闭气体的温度,当活塞到缸口的距离为时停止降温,求此时封闭气体的热力学温度T。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
封闭气体做等温变化,初始时封闭气体的压强为,体积
末状态气体体积为
根据玻意耳定律有
解得
【小问2详解】
此时弹簧的形变量
弹簧的弹力
对活塞受力分析,根据受力平衡有
解得
【小问3详解】
设此时封闭气体的压强为,对活塞受力分析,根据受力平衡有
根据胡克定律可知
此时气体的体积
根据理想气体状态方程有
解得
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