精品解析：湖北省孝感高级中学2024-2025学年高二下学期4月测试物理试题

孝感高中2023级高二年级 物理试题 一、单选题 1. 2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀，并在重核区首次发现强的质子一中子相互作用导致粒子形成概率显著增强的现象，如图所示为核中质子p-中子n相互作用导致粒子形成几率增强示意图，以下说法正确的是（　　） A. 铀核发生核反应方程为，是核裂变反应 B. 若静止的铀核发生衰变，产生的新核速度方向与粒子速度方向可能相同 C. 产生的新核从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线 D. 衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹细而长 2. 如图所示，用一橡皮管将两根粗细相同上端封闭的玻璃管连接构成连通器，两根玻璃管封闭端等高且导热性能良好，管内水银封有A、B两段气柱，右管水银面高于左管水银面，稳定时A、B气柱的压强分别为pA和pB，气体可视为理想气体，则（　　） A. 若环境温度升高，则左管内水银面上升且pB减小 B. 若环境温度升高，则右管内水银面上升且pA减小 C. 若环境温度降低，稳定后两管水银面高度不可能相同 D. 若环境温度保持不变，固定左管，将右管缓慢上提可使两管水银面高度相同 3. 一定质量的理想气体从状态开始，经三个过程后回到初始状态，其图像如图所示。则下列说法正确的是（　　） A. 在过程中，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 B. 在过程中，气体向外界放热 C. 在过程中，气体吸收的热量小于 D. 气体在一个循环过程中吸收的热量等于 4. 光电传感器如图甲所示，若通过放大器的电流发生变化，工作电路立即报警。图乙为a，b两种单色光分别照射K极时，光电子到达A极时动能的最大值与光电管两端电压U的关系图像。则下列说法正确的是（ ） A. 用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距较小 B. 图乙中图线a、b的斜率均是电子电量的大小 C. 单色光a、b的频率之比为1:2 D. 图甲中电源电压及变阻器滑片位置不变，部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，一定会引发报警 5. 为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　） A. 激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV B. a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V C. a、b、c光子动量大小关系为 D. a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽 6. 一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（ ） A. 被封闭气体的压强 B. 若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C. 若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 D. 若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为14∶15 7. 1mol的气体温度变化时，若其吸收或放出的热量为Q，则该气体的摩尔热容为，与气体经历的变化过程有关，常用的有定压摩尔热容和定容摩尔热容两种。如图所示，截面积为S的密封良好的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，稳定时气体压强与大气压强相同，均为，此时活塞到汽缸底部距离为L，活塞右侧L处有一固定卡环，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现使汽缸内气体温度缓慢升高为初始的2倍，这个过程气体内能升高了，之后再使气体温度升高为初始的3倍。已知理想气体内能与温度成正比，则该气体的定压摩尔热容和定容摩尔热容之比为（ ） A. B. C. D. 二、多选题 8. 一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 9. 如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为，的核子平均结合能约为，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A. 是铀235核裂变的核反应方程式 B. 由图可知两个核结合成核会释放出能量 C. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 D. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 10. 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α 衰变，放射出的α 粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q 分别表示α 粒子的质量和电荷量，M 表示新核的质量，放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，该衰变过程释放的核能都转化为α 粒子和新核Y 的动能，则（　　） A. 新核Y 和 α 粒子的半径之比 B. α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小 C. 新核的运动周期 D. 衰变过程的质量亏损为 三、实验题 11. 下列说法中正确的是（　　） A. 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C. 一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加 D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 12. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X。 （1）用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为______；（用符号A、N、V、a、X表示） （2）油酸分子直径约为______；（用符号A、N、V、a、X表示） 13. 已知水的密度为，阿伏加德罗常数为，水的摩尔质量为，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为，求相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气中所含的分子数之比为______。（用符号、、、表示） 14. 某小组利用圆柱形汽缸测量当地的大气压强。圆柱形汽缸的气密性和导热性能良好，且外界环境温度保持不变。 （1）用50分度的游标卡尺测量汽缸内部直径d，如图甲，可知__________； （2）按图乙连接好实验器材，细线松弛时，汽缸内气体压强为大气压强； （3）挂上砝码，测出此时活塞底部至汽缸底部的距离h和弹簧测力计示数； （3）适量改变砝码个数，重复步骤（3）； （5）以弹簧测力计示数F为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图丁所示，图中斜率的绝对值为k，纵轴截距为b，可知未悬挂砝码时，活塞距汽缸底部的高度__________，实验室当地的大气压强__________； （6）若用如图丙所示的实验装置进行实验，对比如图乙所示的实验装置，有何优点写出一点即可__________。 四、解答题 15. 如图所示，竖直汽缸开口向上置于水平面，汽缸高、横截面积，汽缸开口和中央处各有卡环a、b，用活塞密封一定质量理想气体，活塞上表面放有质量的铁块，活塞初始位置距汽缸底部距离，并处于静止状态。封闭气体温度，不计活塞质量及厚度，不考虑活塞与汽缸内壁间摩擦，汽缸活塞间不漏气，大气压强，热力学温度与摄氏温度之间关系式为，重力加速度g取。求： （1）当汽缸内温度为，卡环b受到活塞的压力大小； （2）从初状态开始升温，当汽缸内温度，气体吸收热量为150J，求封闭气体内能变化量。 16. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内，分布着垂直纸面向外的匀强磁场（含坐标轴），磁感应强度大小为B。坐标为（0，a）的点P处有一静止的原子核发生了衰变，粒子的比荷为，放出的粒子以大小为的速度垂直磁场方向射入磁场中，方向与y轴正方向成。不计重力及粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核用Y表示。 （1）写出衰变的核反应方程； （2）反冲核Y的速度大小； （3）粒子离开磁场的位置。 17. 某工厂检测铜线框是否闭合的装置如图所示，足够长的绝缘传送带水平放置，在传送带上的OACD矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，矩形区域的宽度为d．现让传送带以大小为的速度沿顺时针匀速转动，将质量为m、边长为d的正方形线框从PQ左侧无初速度释放，线框与传送带共速后，从OA边进入磁场。已知线框的阻值为R，线框与传送带间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。 （1）求PQ与AO之间的最短距离； （2）若线框进入磁场后有明显移动，则可达到检测的目的，求磁感应强度大小B满足的条件； （3）满足（2）条件的情况下，调节磁感应强度B的大小，发现线框以的速度匀速离开磁场。求： （ⅰ）磁感应强度的大小以及线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热； （ⅱ）线框从进入磁场到再次与传送带共速所需的时间。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 孝感高中2023级高二年级 物理试题 一、单选题 1. 2021年4月，中国科学院近代物理研究所研究团队首次合成新核素铀，并在重核区首次发现强的质子一中子相互作用导致粒子形成概率显著增强的现象，如图所示为核中质子p-中子n相互作用导致粒子形成几率增强示意图，以下说法正确的是（　　） A. 铀核发生核反应方程为，是核裂变反应 B. 若静止的铀核发生衰变，产生的新核速度方向与粒子速度方向可能相同 C. 产生的新核从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线 D. 衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹细而长 【答案】C 【解析】 【详解】A．铀核发生核反应的方程为，此反应为衰变，选项A错误； B．若静止的轴核发生衰变，根据动量守恒定律可知产生的新核速度方向与粒子速度方向相反，选项B错误； C．产生的新核（）从高能级向低能级跃迁时，将发射出射线，选项C正确； D．衰变中产生的粒子若经过云室，易使空气电离，其径迹粗而直，选项D错误。 故选C。 2. 如图所示，用一橡皮管将两根粗细相同上端封闭的玻璃管连接构成连通器，两根玻璃管封闭端等高且导热性能良好，管内水银封有A、B两段气柱，右管水银面高于左管水银面，稳定时A、B气柱的压强分别为pA和pB，气体可视为理想气体，则（　　） A. 若环境温度升高，则左管内水银面上升且pB减小 B. 若环境温度升高，则右管内水银面上升且pA减小 C. 若环境温度降低，稳定后两管水银面高度不可能相同 D. 若环境温度保持不变，固定左管，将右管缓慢上提可使两管水银面高度相同 【答案】C 【解析】 【详解】AB．假设环境温度升高后，h不变化，则两部分气体均做等容变化，由查理定律得 由题意知 所以 故水银柱向右端移动，右管水银面上升，两边高度差h增大。 对气体B：体积减小，温度升高，由理想气体状态方程可知，B的压强增大，由于 则A的压强也增大，故AB错误； C．若环境温度降低，稳定后两管水银面高度一样，则有 对A气柱有 对B气柱有 则可得 然而由题目条件易知 矛盾，故稳定后两管水银面高度不可能相同，C正确； D．若环境温度保持不变，对气体均发生等温变化，右管缓慢上提时若水银不流动则两液面高度差变大，将会促使水银向左端移动，使得气体A体积变小，气体B体积变大，由玻意耳定律可知气体A压强变大，气体B压强变小，由于开始时，故之后依旧大于，右管水银面依旧高于左管，故高度不可能相同，D错误。 故选C。 3. 一定质量的理想气体从状态开始，经三个过程后回到初始状态，其图像如图所示。则下列说法正确的是（　　） A. 在过程中，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减少 B. 在过程中，气体向外界放热 C. 在过程中，气体吸收的热量小于 D. 气体在一个循环过程中吸收的热量等于 【答案】C 【解析】 【详解】将题中的图像转化为 图像如图所示 A．在a→b过程中，气体压强不变，根据理想气体状态方程有 体积减小，则温度降低，则分子的平均动能减小，即平均撞击力减小，故单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增多，故A错误； B．在b→c过程中，气体做等容变化，体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律有 由于气体体积不变，做功为0，可知，气体增加的内能等于从外界吸收的热量，故B错误； C．在过程中，由 可得 由于图像过程图像的延长线过原点，此过程为等温变化，体积增大，气体对外做功，气体内能不变，故气体吸收的热量等于气体对外界所做的功，根据图像与坐标轴所围面积表示做功大小可知，再此过程中气体对外界做的功 故C正确； D．同理在一个循环过程中，内能不变，气体对外做功等于吸收的热量，而对外做的功 故D错误。 故选C。 4. 光电传感器如图甲所示，若通过放大器的电流发生变化，工作电路立即报警。图乙为a，b两种单色光分别照射K极时，光电子到达A极时动能的最大值与光电管两端电压U的关系图像。则下列说法正确的是（ ） A. 用同一装置做双缝干涉实验，a光的条纹间距较小 B. 图乙中图线a、b的斜率均是电子电量的大小 C. 单色光a、b的频率之比为1:2 D. 图甲中电源电压及变阻器滑片位置不变，部分光线被遮挡，则放大器的电流将增大，一定会引发报警 【答案】B 【解析】 【详解】AB．根据 由图像可知，斜率k=e，即图乙中图线a、b的斜率均是电子电量的大小；截距 因b截距较大，可知b光频率较大，波长较小，根据 可知用同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距较小，选项A错误，B正确； C．由图像可知， 可知单色光a、b的频率之比不等于1:2，选项C错误； D．图甲中电源电压及变阻器滑片位置不变，若部分光线被遮挡，即光照强度减小，单位时间逸出的光电子数目减小，则放大器的电流将减小，选项D错误。 故选B。 5. 为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　） A. 激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV B. a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V C. a、b、c光子动量大小关系为 D. a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽 【答案】B 【解析】 【详解】A．激发态氢原子受激跃迁产生3种光线，根据，得 根据 激光能量 根据光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，c光能量 同理a光能量 b光能量 根据光电效应方程及动能定理，有 得 A错误； B．a光遏止电压 得 c光遏止电压 得 B正确； C．由，得 由，得 由，得 C错误； D．单缝衍射时，波长越长中央亮条纹越宽，因a波长最大，则中央亮条纹宽度a光最宽，D错误。 故选B。 6. 一端封闭粗细均匀的足够长导热性能良好的细玻璃管内，封闭着一定质量的理想气体，如图所示。已知水银柱的长度，玻璃管开口斜向上，在倾角的光滑斜面上以一定的初速度上滑，稳定时被封闭的空气柱长为，大气压强始终为，取重力加速度大小，不计水银与试管壁间的摩擦力，不考虑温度的变化。下列说法正确的是（ ） A. 被封闭气体的压强 B. 若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，则封闭气体的长度 C. 若用沿斜面向上的外力使玻璃管以的加速度沿斜面加速上滑，则稳定时封闭气体的长度 D. 若细玻璃管开口竖直向下静止放置，由于环境温度变化，封闭气体的长度，则现在的温度与原来温度之比为14∶15 【答案】D 【解析】 【详解】A．设在光滑斜面上运动时加速度为，对玻璃管和玻璃管内的水银柱为整体，由牛顿第二定律有 解得 方向沿斜面向下。对水银柱，由牛顿第二定律有 解得被封闭气体的压强为 故A错误； B．若细玻璃管开口向上竖直放置且静止不动，对水银柱由平衡条件 解得 对封闭气体由玻意耳定律 解得封闭气体的长度为 故B错误； C．对水银柱，由牛顿第二定律有 解得 对封闭气体由玻意耳定律 解得封闭气体的长度为 故C错误； D．若细玻璃管开口竖直向下静止放置，对水银柱受力分析 解得 对封闭气体由查理定律 解得现在的温度与原来温度之比为 故D正确。 故选D。 7. 1mol的气体温度变化时，若其吸收或放出的热量为Q，则该气体的摩尔热容为，与气体经历的变化过程有关，常用的有定压摩尔热容和定容摩尔热容两种。如图所示，截面积为S的密封良好的活塞在汽缸内封闭着一定质量的理想气体，稳定时气体压强与大气压强相同，均为，此时活塞到汽缸底部距离为L，活塞右侧L处有一固定卡环，活塞可在汽缸内无摩擦滑动。现使汽缸内气体温度缓慢升高为初始的2倍，这个过程气体内能升高了，之后再使气体温度升高为初始的3倍。已知理想气体内能与温度成正比，则该气体的定压摩尔热容和定容摩尔热容之比为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】第一步：分析定压变化过程中气体吸收的热量 因活塞与缸壁间无摩擦，则活塞运动到卡环前，缸内气体压强始终为，刚开始升温时，气体做等压变化，设温度达到时，活塞恰与卡环接触，有 解得 该过程外界对气体做功 由 可知该过程气体吸收的热量为 设该气体有，根据题意有 第二步：分析等容变化过程中气体吸收的热量 气体温度从升到的过程中，气体发生等容变化，在等压变化过程、等容变化过程中，气体温度变化量相同，则气体内能变化量相同，则有 联立以上解得 故选A。 二、多选题 8. 一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．当篮球内气体压强不变，根据盖 - 吕萨克定律有 解得 故A正确，B错误； CD．温度不变时，设充入外界气体体积为，根据玻意耳定律 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 9. 如图所示是原子核的平均结合能（也称比结合能）与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的平均结合能，如的核子平均结合能约为，的核子平均结合能约为，根据该图像判断下列说法正确的是（　　） A. 是铀235核裂变的核反应方程式 B. 由图可知两个核结合成核会释放出能量 C. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 D. 把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供约能量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．铀235核裂变的核反应方程式应为，故A错误； B．由图可知核的平均结合能大于核的平均结合能，所以两个核结合成核会释放出能量，故B正确； CD．把分成8个质子和8个中子需要的能量为 把分成4个需要的能量为 所以，把分成8个质子和8个中子比把分成4个要多提供的能量约为 故C错误，D正确。 故选BD。 10. 在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α 衰变，放射出的α 粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R.以m、q 分别表示α 粒子的质量和电荷量，M 表示新核的质量，放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，该衰变过程释放的核能都转化为α 粒子和新核Y 的动能，则（　　） A. 新核Y 和 α 粒子的半径之比 B. α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小 C. 新核的运动周期 D. 衰变过程的质量亏损为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．衰变过程中满足动量守恒，即 又由于粒子在磁场中的轨道半径 而粒子带两个单位正电荷，因此新核Y 和 α 粒子的半径之比 A正确； B．α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小 B错误； C．新核的运动周期 C错误 D．由于 根据质能方程 整理得 D正确。 故选AD。 三、实验题 11. 下列说法中正确的是（　　） A. 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C. 一定量的100℃水变成100℃水蒸气，其分子势能增加 D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 【答案】AC 【解析】 【详解】A．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体微粒的无规则运动，故A正确； B．温度是分子热运动剧烈程度的反映，气体的温度升高，气体分子的平均速率增加，并不是每个气体分子运动的速率都增加，故B错误； C．一定量的水变成水蒸气，温度不变，分子的平均动能不变，但是该过程是汽化过程，故该过程需要吸收热量，则气体分子的内能增加，即其分子的势能必定增加，故C正确； D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功而不引起其他变化，故D错误。 故选AC。 12. 在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X。 （1）用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为______；（用符号A、N、V、a、X表示） （2）油酸分子直径约为______；（用符号A、N、V、a、X表示） 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 依题意，可得一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为 【小问2详解】 每一滴所形成的油膜的面积为 所以油酸分子的直径为 13. 已知水的密度为，阿伏加德罗常数为，水的摩尔质量为，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为，求相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气中所含的分子数之比为______。（用符号、、、表示） 【答案】 【解析】 【详解】设二者的体积均为，则水的质量为 水分子个数为 水蒸气分子的个数 故二者的分子个数比为 14. 某小组利用圆柱形汽缸测量当地的大气压强。圆柱形汽缸的气密性和导热性能良好，且外界环境温度保持不变。 （1）用50分度的游标卡尺测量汽缸内部直径d，如图甲，可知__________； （2）按图乙连接好实验器材，细线松弛时，汽缸内气体压强为大气压强； （3）挂上砝码，测出此时活塞底部至汽缸底部的距离h和弹簧测力计示数； （3）适量改变砝码个数，重复步骤（3）； （5）以弹簧测力计示数F为纵轴，以为横轴，绘制图像，其图像如图丁所示，图中斜率的绝对值为k，纵轴截距为b，可知未悬挂砝码时，活塞距汽缸底部的高度__________，实验室当地的大气压强__________； （6）若用如图丙所示的实验装置进行实验，对比如图乙所示的实验装置，有何优点写出一点即可__________。 【答案】 ①. ②. ③. ④. 不受滑轮与细绳间阻力的影响 【解析】 【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为 （5）[2][3]根据题意可知，封闭气体的初态压强为，末态压强为，由玻意耳定律可得 解得 其中，由图像可知， 联立可得， （6）[4]若用如图丙所示的实验装置进行实验，对比如图乙所示的实验装置，有不受滑轮与细绳间阻力的影响的优势。 四、解答题 15. 如图所示，竖直汽缸开口向上置于水平面，汽缸高、横截面积，汽缸开口和中央处各有卡环a、b，用活塞密封一定质量理想气体，活塞上表面放有质量的铁块，活塞初始位置距汽缸底部距离，并处于静止状态。封闭气体温度，不计活塞质量及厚度，不考虑活塞与汽缸内壁间摩擦，汽缸活塞间不漏气，大气压强，热力学温度与摄氏温度之间关系式为，重力加速度g取。求： （1）当汽缸内温度为，卡环b受到活塞的压力大小； （2）从初状态开始升温，当汽缸内温度，气体吸收热量为150J，求封闭气体内能变化量。 【答案】（1）30N （2） 【解析】 【小问1详解】 选活塞为研究对象，由平衡条件有 可得 活塞恰好到卡环b时，气体做等压变化，根据盖-吕萨克定律可得 其中，， 解得 继续降温到，此时 其压强为，根据查理定律可得 解得 卡环b对活塞的支持力为F，由平衡条件有 解得 由牛顿第三定律，卡环b受到活塞压力大小为30N。 【小问2详解】 从初状态开始升温，活塞上升，当活塞恰好上升到卡环a时，对应温度为，则有， 解得 此过程外界对气体做功 此后不再做功，全程根据热力学第一定律可得 16. 如图所示，在xOy坐标系的第一象限内，分布着垂直纸面向外的匀强磁场（含坐标轴），磁感应强度大小为B。坐标为（0，a）的点P处有一静止的原子核发生了衰变，粒子的比荷为，放出的粒子以大小为的速度垂直磁场方向射入磁场中，方向与y轴正方向成。不计重力及粒子与新原子核间相互作用，衰变后产生的新核用Y表示。 （1）写出衰变的核反应方程； （2）反冲核Y的速度大小； （3）粒子离开磁场的位置。 【答案】（1）；（2）；（3）（0，） 【解析】 【分析】 【详解】（1）原子核在发生衰变时，衰变前后质量数及电荷数守恒，则衰变的核反应方程为 （2）衰变时，衰变前后满足动量守恒，有 即反冲核速度大小为 （3）由 可得粒子在磁场中的运动半径为 可画出粒子在磁场中运动轨迹如图所示 由几何知识可得 则粒子在磁场中的轨迹恰好与x轴相切，利用几何知识可求得出射点C的坐标为（0，）。 17. 某工厂检测铜线框是否闭合的装置如图所示，足够长的绝缘传送带水平放置，在传送带上的OACD矩形区域内存在着竖直向下的匀强磁场，矩形区域的宽度为d．现让传送带以大小为的速度沿顺时针匀速转动，将质量为m、边长为d的正方形线框从PQ左侧无初速度释放，线框与传送带共速后，从OA边进入磁场。已知线框的阻值为R，线框与传送带间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。 （1）求PQ与AO之间的最短距离； （2）若线框进入磁场后有明显移动，则可达到检测的目的，求磁感应强度大小B满足的条件； （3）满足（2）条件的情况下，调节磁感应强度B的大小，发现线框以的速度匀速离开磁场。求： （ⅰ）磁感应强度的大小以及线框穿过磁场的过程中产生的焦耳热； （ⅱ）线框从进入磁场到再次与传送带共速所需的时间。 【答案】（1） （2） （3）（ⅰ）， （ⅱ） 【解析】 【小问1详解】 若线框进入磁场之前恰与传送带达到共速，则PQ与AO之间的距离最短，由动能定理有 解得 【小问2详解】 线框进入磁场切割磁感线，由法拉第电磁感应定律有 由闭合回路欧姆定律有 对线框受力分析可知，当时，才能起到检测效果 联立解得 【小问3详解】 （ⅰ）线框恰好以的速度匀速穿出磁场，即 其中， 解得 根据功能关系可得产生的焦耳热满足 由动能定理有 解得 （ⅱ）设从线框刚进入磁场到完全出磁场，运动时间为，由动量定理有 其中、 以及平均速度公式 得到 设线框出磁场后，在摩擦力作用下重新达到共速所花的时间为，由动量定理可知 其中 联立解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $