精品解析：河南省信阳市信阳高级中学2024-2025学年高二下学期5月月考物理试题

河南省信阳高级中学北湖校区 2024-2025学年高二下期05月测试（一） 物理试题 一、单选题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项正确，每小题4分：第8~10题有多个选项正确，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 2024年10月3日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子加速器发现了钚元素的一个新同位素，测量发现该新核素的衰变方程为，衰变释放能量约为8191keV，半衰期约为0.78s。下列说法正确的是（　　） A. 新核素发生的是衰变 B. 的中子数比质子数多89 C. 升高温度或增大压强会缩短的半衰期 D. 的比结合能比多的比结合能大 2. 在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的电场强度E的方向、线圈电流产生的磁场方向如图所示，灵敏电流计电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 流过电流计的电流方向向左 B. 电容器的电荷量正在减小 C. 线圈中的磁感应强度正在增大 D. 电容器两板间的电场强度恒定不变 3. 如图甲所示，以O点为平衡位置，弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，以向右为正。图乙为这个弹簧振子的振动图像，下列说法中正确的是（　　） A. 在t=0.6s时，弹簧振子有最小的弹性势能 B. 在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为负向最大 C. 在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子速度相同 D. 从t=0.2s到t=0.3s内，弹簧振子做匀加速直线运动 4. 一个用于加速粒子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为，两盒分别与电源相连，下列说法正确的是（　　） A. 两盒连接的电源可以是直流电源 B. D形盒内电场和磁场同时存在 C. 粒子被加速的最大动能与金属盒的半径有关，半径越大，最大动能越大，所以可以通过增大金属盒的半径就可以得到无穷大的动能 D. 经过电场时，粒子会加速，动能增加，但经过磁场时，粒子会发生偏转，动能不变 5. 如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30°角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为30°。光在真空中的速度为c，则光在三棱镜中的传播时间为（　　） A. B. C. D. 6. 某工厂技术人员为检测所制作的滚珠大小是否合格，将一块平板玻璃甲放置在另一平板玻璃乙之上，在另一端同一位置先后放入标准滚珠及待检滚珠，装置如图1所示。当用同一种单色光从玻璃板甲上方入射后，从上往下看，看到的部分明暗相间的条纹分别如图2所示，下列说法正确的是（　　） A. 条纹是由玻璃板甲的上表面及玻璃板乙的上表面的反射光叠加干涉而成的 B. 待检滚珠的半径比标准滚珠的小 C. 放标准滚珠时得到的相邻两明条纹对应的空气膜厚度差比放待检滚珠时的小 D. 放标准滚珠时，若增大入射光的频率，相邻明条纹的中心间距增大 7. 如图甲为氦离子的能级图，大量处在的激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，用其中所辐射出的能量最小的光去照射光电管阴极K，电路图如图乙所示，合上开关，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.64V时，电流表示数仍不为零，当电压表读数大于或等于1.64V时，电流表读数为零。则光电管阴极材料的逸出功为（ ） A. 1.00eV B. 1.28eV C. 1.64eV D. 2.64eV 8. 经过10多年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与电键S，另一线圈B闭合并在其中一段直导线下方附近平行放置小磁针，小磁针静止时N极指向北方如图所示。利用此实验装置，下列说法正确的是（　　） A. 当合上电键S后，小磁针会抖动但最终又回到原来位置静止 B. 电键S断开和闭合的瞬间，小磁针偏转的方向不一样 C. 将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，小磁针抖动得更厉害 D. 电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后小磁针偏转的角度更大 9. 如图，图甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，Q是平衡位置在x＝4m处的质点，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波在PQ之间的传播时间为5s C. 质点Q的振动方程为 D. 从t＝0s到t＝8s，质点P通过的路程为50cm 10. 如图为“日”字形理想变压器（铁芯左右对称）的示意图，中间和两臂上分别绕有匝数为n0、n1，n2的线圈，线圈匝数比n0:n1:n2=10:4:5，两臂电路中接有相同的电阻R。将中间线圈接入电压的交变电流，设通过铁芯左右两臂的磁通量相等，下列说法正确的是（　　） A. 三个线圈中磁通量的变化率都相同 B. 电压表V1的示数为7.2V C. 电压表V1和V2示数比为4:5 D. 电流表A1和A2示数比为5:4 二、实验题（共16分） 11. 某实验小组做用“单摆测量重力加速度”的实验。 （1）需要记录的数据有：小钢球的直径、摆长、50次全振动的总时间。 （2）用游标卡尺测量小钢球的直径，游标卡尺的示数如图甲所示，则直径为_______mm。 （3）如图乙所示，某同学测量数据作出图线，根据图线可知该同学认为摆长为_________。（填正确答案标号） A.摆线的长度 B.摆线的长度与小球半径之和 C.摆线的长度与小球直径之和 （4）请根据图乙表示出重力加速度_________。（用和表示） （5）如果根据图像测得的偏小，可能的原因是_______。（填正确答案标号） A.开始计时时，停表过迟按下 B.结束计时时，停表过迟按下 C.实验时误将51次全振动时间记为50次全振动时间 12. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，现有毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 （1）光具座上放置的光学元件依次为①光源、②滤光片、 ③___________、④___________、⑤遮光筒、⑥光屏。 （2）在观察双缝干涉图样实验中，以下说法中正确的是___________； A．若用白光照射双缝，在屏上出现彩色条纹的原因是各种色光的速度不同 B．若将其中一条缝堵住，屏上的条纹图样不会改变 C．将单缝与双缝距离增大，屏上的条纹宽度变宽 D．将装置由空气移入水中，其它条件不变，屏上的条纹宽度变窄 E．实验中若观察不到干涉条纹，其原因可能是光源与单缝间距太远 （3）调整装置，在光屏上出现清晰的干涉条纹。然后将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图所示，示数___________mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐并记下示数13.870mm。若已知双缝间距d为0.2mm，双缝到屏的距离L为0.700m，则红光波长为___________nm。 三、解答题（共38分） 13. 如图所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中点，问：当玩具蛙至少以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上（不计小车的高度，重力加速度为g）。 14. 如图所示，一水平放置的绝热汽缸被活塞分为左右两部分，活塞可无摩擦滑动，并通过劲度系数为k的轻质弹簧与汽缸左端相连。初始时，活塞静止，弹簧处于原长，左侧封汽缸闭有1mol的单原子理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝（图中未画出）缓慢加热左侧气体，使气体体积逐渐膨胀至。已知活塞面积为S，大气压强为，一摩尔单原子理想气体在温度变化的过程中，其内能变化（式中R为摩尔气体常数），弹簧始终在弹性限度内。求： （1）当气体体积为时，气体的温度； （2）整个加热过程中气体吸收的热量。 15. 如图所示，间距均为m的光滑平行倾斜导轨与足够长光滑平行水平导轨在M、N处平滑连接，虚线MN右侧存在方向竖直向下、磁感应强度为T的匀强磁场。a、b是两根完全相同粗细均匀的金属棒，单棒质量为kg，电阻为Ω，a棒垂直固定在倾斜轨道上距水平面高m处；b棒与水平导轨垂直并处于静止状态，距MN的距离m。现让a棒由静止释放，运动过程中与b棒始终没有接触且始终垂直于导轨；不计导轨电阻，重力加速度为m/s2，求： （1）a棒刚进入磁场时b棒受到的安培力的大小； （2）稳定时b棒上产生的焦耳热； （3）稳定时a、b两棒间的间距d？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 河南省信阳高级中学北湖校区 2024-2025学年高二下期05月测试（一） 物理试题 一、单选题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一个选项正确，每小题4分：第8~10题有多个选项正确，全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 2024年10月3日，中国科学院近代物理研究所依托兰州重离子加速器发现了钚元素的一个新同位素，测量发现该新核素的衰变方程为，衰变释放能量约为8191keV，半衰期约为0.78s。下列说法正确的是（　　） A. 新核素发生的是衰变 B. 的中子数比质子数多89 C. 升高温度或增大压强会缩短的半衰期 D. 的比结合能比多的比结合能大 【答案】B 【解析】 【详解】A．新核素衰变产生，发生衰变，故A错误； B．根据质量数和电荷数守恒可知，中X的质量数，电荷数，则X的中子数为 的中子数比质子数多 故B正确； C．半衰期只与原子核本身有关，故升高温度或增大压强不会改变的半衰期，故C错误； D．的比结合能比的比结合能小，故D错误。 故选B。 2. 在理想LC振荡电路中的某时刻，电容器极板间的电场强度E的方向、线圈电流产生的磁场方向如图所示，灵敏电流计电阻不计。下列说法正确的是（　　） A. 流过电流计的电流方向向左 B. 电容器的电荷量正在减小 C. 线圈中的磁感应强度正在增大 D. 电容器两板间的电场强度恒定不变 【答案】A 【解析】 【详解】A．由线圈电流产生磁场的方向，结合右手螺旋定则，可知流过电流计的电流方向向左，故A正确； BD．由电容器极板间的场强E的方向，可知电容器上极板带正电，结合电流方向，可知电容器正在充电，电容器的电荷量正在增大，两板间的电压、电场强度都在增大，故BD错误； C．由LC振荡电路的规律可知线圈中的电流正在减小，线圈中的磁感应强度正在减小，故C错误。 故选A。 3. 如图甲所示，以O点为平衡位置，弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，以向右为正。图乙为这个弹簧振子的振动图像，下列说法中正确的是（　　） A. 在t=0.6s时，弹簧振子有最小的弹性势能 B. 在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为负向最大 C. 在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子速度相同 D. 从t=0.2s到t=0.3s内，弹簧振子做匀加速直线运动 【答案】B 【解析】 【详解】A．由乙图可以看出，在时，弹簧振子偏离平衡位置的位移最大，所以有最大的弹性势能，故A错误； B．在时，弹簧振子在正方向偏离平衡位置位移最大处，回复力方向指向平衡位置，既负方向，由 可知此时的加速度为负向最大，故B正确； C．在振子正向正方向振动，时正向负方向振动，弹簧振子速度不相同，故C错误； D．简谐运动是变加速运动，加速度不断变化，故D错误。 故选B。 4. 一个用于加速粒子的回旋加速器，其核心部分如图所示，D形盒半径为，垂直D形盒底面的匀强磁场的磁感应强度为，两盒分别与电源相连，下列说法正确的是（　　） A. 两盒连接的电源可以是直流电源 B. D形盒内电场和磁场同时存在 C. 粒子被加速的最大动能与金属盒的半径有关，半径越大，最大动能越大，所以可以通过增大金属盒的半径就可以得到无穷大的动能 D. 经过电场时，粒子会加速，动能增加，但经过磁场时，粒子会发生偏转，动能不变 【答案】D 【解析】 【详解】A．两盒连接的电源必须是与粒子运动周期相同的交变电源，选项A错误； B．D形盒内只存在磁场，在D型盒的缝隙中存在电场，选项B错误； C．由 得 可见粒子获得的最大动能由磁感应强度和D形盒半径决定，半径越大，最大动能越大，所以可以通过增大金属盒的半径就可得到较大的动能，但考虑到相对论效应，并不是可以得到无穷大的动能，选项C错误； D．经过电场时，粒子会加速，动能增加，因洛伦兹力对粒子不做功，则经过磁场时，粒子会发生偏转，动能不变，选项D正确。 故选D。 5. 如图所示，等边三角形ABC为某透明玻璃三棱镜的截面图，边长等于L，在截面上一束足够强的细光束从AB边中点与AB边成30°角由真空射入三棱镜，从BC边射出的光线与BC的夹角为30°。光在真空中的速度为c，则光在三棱镜中的传播时间为（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】作出光的折射光路图如下 由几何知识可知 根据光路的可逆性可知 故三角形为等边三角形，即有 根据光的折射定律则有 解得 光在三棱镜中传播的时间 故选A。 6. 某工厂技术人员为检测所制作的滚珠大小是否合格，将一块平板玻璃甲放置在另一平板玻璃乙之上，在另一端同一位置先后放入标准滚珠及待检滚珠，装置如图1所示。当用同一种单色光从玻璃板甲上方入射后，从上往下看，看到的部分明暗相间的条纹分别如图2所示，下列说法正确的是（　　） A. 条纹是由玻璃板甲的上表面及玻璃板乙的上表面的反射光叠加干涉而成的 B. 待检滚珠的半径比标准滚珠的小 C. 放标准滚珠时得到的相邻两明条纹对应的空气膜厚度差比放待检滚珠时的小 D. 放标准滚珠时，若增大入射光的频率，相邻明条纹的中心间距增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．干涉条纹是由玻璃板甲的下表面与玻璃板乙的上表面的反射光叠加而成的，故A错误； BC．设明条纹对应的空气膜的厚度为d，则有（，2，3…） 即 可知相邻两明条纹对应的空气膜的厚度差一定值，设劈尖的角度为θ，则相邻两明条纹的间距 由题图2可知，待测滚珠的Δx大，可知对应的θ角小，其半径小，故B正确，C错误； D．当增大标准滚珠入射光的频率，即减小入射光的波长时，由 可知θ不变，Δx变小，故D错误。 故选B。 7. 如图甲为氦离子的能级图，大量处在的激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，用其中所辐射出的能量最小的光去照射光电管阴极K，电路图如图乙所示，合上开关，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于1.64V时，电流表示数仍不为零，当电压表读数大于或等于1.64V时，电流表读数为零。则光电管阴极材料的逸出功为（ ） A. 1.00eV B. 1.28eV C. 1.64eV D. 2.64eV 【答案】A 【解析】 【详解】大量处在的激发态的氦离子在向低能级跃迁的过程中，所辐射出的能量最小的光的能量为 当电压表读数大于或等于1.64V时，电流表读数为零，所以遏止电压为 则 根据爱因斯坦光电效应 解得光电管阴极材料的逸出功 故选A。 8. 经过10多年的不懈努力，法拉第终于在1831年8月29日发现了“磁生电”的现象。如图，他把两个线圈绕在同一个软铁环上，一个线圈A连接电池与电键S，另一线圈B闭合并在其中一段直导线下方附近平行放置小磁针，小磁针静止时N极指向北方如图所示。利用此实验装置，下列说法正确的是（　　） A. 当合上电键S后，小磁针会抖动但最终又回到原来位置静止 B. 电键S断开和闭合的瞬间，小磁针偏转的方向不一样 C. 将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，小磁针抖动得更厉害 D. 电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后小磁针偏转的角度更大 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．合上电键A的瞬间，A线圈突然通电，导致B线圈的磁通量发生变化，B线圈产生感应电流，小磁针发生偏转；但A线圈通电电流达稳定后，B线圈的磁通量不发生变化，B线圈无感应电流，小磁针不再发生偏转，最终又回到原来位置静止，故A正确。 B．电键S断开和闭合的瞬间，B线圈产生的感应电流方向相反，所以小磁针偏转的方向也相反，故B正确。 C．将线圈B的匝数增多，合上电键S的瞬间，根据互感原理（变压器原理），线圈B上产生的感应电流的电流强度更大，小磁针抖动得更厉害，故C正确。 D．电池由1节换为2节，保持电键S闭合一段时间后，由于A线圈通电电流强度不变，B线圈的磁通量不变，B线圈没有产生感应电流，小磁针不发生偏转，故D错误。 故选ABC。 9. 如图，图甲为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，Q是平衡位置在x＝4m处的质点，下列说法正确的是（　　） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波在PQ之间的传播时间为5s C. 质点Q的振动方程为 D. 从t＝0s到t＝8s，质点P通过的路程为50cm 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由图乙可知，时刻质点P沿y轴正方向运动，结合图甲可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误； B．时质点P的位移等于振幅的，且 所以质点P、Q的平衡位置之间的距离为 同理有 得 该波在PQ之间的传播时间为 故B正确； C．时刻质点Q处于平衡位置且沿y轴负方向运动，所以质点Q的振动方程为 故C错误； D．因 而质点P的平衡位置到O点的距离为 所以质点P由时刻第一次到达正向最大位移处所需时间为 质点P第一次到达正向最大位移处后再经过，恰好第一次到达负向最大位移处，所以从t＝0s到t＝8s，质点P通过的路程为 故D正确。 故选BD。 10. 如图为“日”字形理想变压器（铁芯左右对称）的示意图，中间和两臂上分别绕有匝数为n0、n1，n2的线圈，线圈匝数比n0:n1:n2=10:4:5，两臂电路中接有相同的电阻R。将中间线圈接入电压的交变电流，设通过铁芯左右两臂的磁通量相等，下列说法正确的是（　　） A. 三个线圈中磁通量的变化率都相同 B. 电压表V1的示数为7.2V C. 电压表V1和V2示数比为4:5 D. 电流表A1和A2示数比为5:4 【答案】BC 【解析】 【详解】A．因穿过中间线圈的磁通量等于两边线圈的磁通量之和，可知中间线圈的磁通量变化率大于两边线圈的磁通量变化率，两边线圈的磁通量变化率相等，选项A错误； B．中间线圈电压有效值 可得左侧线圈两端电压 即电压表V1的示数为7.2V，选项B正确； C．同理右侧线圈两端电压 即电压表V2的示数为9.0V，电压表V1和V2示数比为4:5，选项C正确； D．因左右两边电路中所接的电阻相同，可知电流表A1和A2示数比等于电压之比，即为4:5，选项D错误。 故选BC。 二、实验题（共16分） 11. 某实验小组做用“单摆测量重力加速度”的实验。 （1）需要记录的数据有：小钢球的直径、摆长、50次全振动的总时间。 （2）用游标卡尺测量小钢球的直径，游标卡尺的示数如图甲所示，则直径为_______mm。 （3）如图乙所示，某同学测量数据作出图线，根据图线可知该同学认为摆长为_________。（填正确答案标号） A.摆线的长度 B.摆线的长度与小球半径之和 C.摆线的长度与小球直径之和 （4）请根据图乙表示出重力加速度_________。（用和表示） （5）如果根据图像测得的偏小，可能的原因是_______。（填正确答案标号） A.开始计时时，停表过迟按下 B.结束计时时，停表过迟按下 C.实验时误将51次全振动时间记为50次全振动时间 【答案】 ①. 15.60 ②. C ③. ④. BC 【解析】 【详解】[1]标卡尺的主尺读数为，游标尺上第12个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标尺的读为 所以最终读数为 [2]根据单摆的周期公式，得 当时，应该等于0，图像，因此所测摆长比实际长了。 故选C。 [3]根据图乙可知，，又，解得。 [4]A．开始计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，A错误； B．结束计时时，停表过迟按下，周期的测量值偏大，导致重力加速度的测量值偏小，B正确； C．实验时误将51次全振动时间记为50次全振动时间，周期的测量值偏大，导致重力加速度测量值偏小，C正确。 故选BC。 12. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，现有毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。 （1）光具座上放置的光学元件依次为①光源、②滤光片、 ③___________、④___________、⑤遮光筒、⑥光屏。 （2）在观察双缝干涉图样实验中，以下说法中正确的是___________； A．若用白光照射双缝，在屏上出现彩色条纹的原因是各种色光的速度不同 B．若将其中一条缝堵住，屏上的条纹图样不会改变 C．将单缝与双缝距离增大，屏上的条纹宽度变宽 D．将装置由空气移入水中，其它条件不变，屏上的条纹宽度变窄 E．实验中若观察不到干涉条纹，其原因可能是光源与单缝间距太远 （3）调整装置，在光屏上出现清晰的干涉条纹。然后将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图所示，示数___________mm，然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐并记下示数13.870mm。若已知双缝间距d为0.2mm，双缝到屏的距离L为0.700m，则红光波长为___________nm。 【答案】 ①. 单缝 ②. 双缝 ③. D ④. 2.320 ⑤. 660 【解析】 【详解】（1）[1][2]为了获取单色的线光源，光源后面应放置滤光片、单缝，单缝形成的相干线性光源经过双缝产生干涉现象，在光屏上可以观察到干涉条纹，故光源与屏之间由左至右应依次放置：滤光片、单缝、双缝。 （2）[3]A．双缝干涉的条纹间距有 其中为双缝到屏的距离，为入射光的波长，是双缝的间距；若用白光照射双缝，在屏上出现彩色条纹的原因是各种色光的频率不同，即波长不同，故A错误； B．双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，若将其中一个缝封住，属于单缝衍射，那么单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，即将其中一条缝堵住，屏上的条纹图样会改变，故B错误； C．将单缝与双缝距离增大，不会影响条纹间距，即屏上的条纹宽度不变，故C错误； D．将装置由空气移入水中，由 ， 可知水里面光的传播速度变小，而频率不变，于是波长变短，屏上的条纹宽度变窄，故D正确； E．光源与单缝间距太远，仍然有光进入滤光片以及单缝和双缝，只不过光线稍弱，只要其它仪器摆放正确，操作无误，在光屏上仍然有干涉条纹，故E错误。 故选D。 （3）[4]螺旋测微器的精确值为，由图可知此时手轮上的示数为 [5]双缝干涉的条纹间距公式为 可得红光波长为 三、解答题（共38分） 13. 如图所示，一个质量为m的玩具蛙，蹲在质量为M的小车的细杆上，小车放在光滑的水平桌面上，若车长为L，细杆高为h且位于小车的中点，问：当玩具蛙至少以多大的水平速度v跳出，才能落到桌面上（不计小车的高度，重力加速度为g）。 【答案】 【解析】 【详解】玩具蛙跳出后做平抛运动，设运动时间为t，则 玩具蛙与车组成的系统水平方向动量守恒，由动量守恒定律得 若玩具蛙恰好落在桌面上，则有 联立解得 14. 如图所示，一水平放置的绝热汽缸被活塞分为左右两部分，活塞可无摩擦滑动，并通过劲度系数为k的轻质弹簧与汽缸左端相连。初始时，活塞静止，弹簧处于原长，左侧封汽缸闭有1mol的单原子理想气体，温度为，体积为。现通过电热丝（图中未画出）缓慢加热左侧气体，使气体体积逐渐膨胀至。已知活塞面积为S，大气压强为，一摩尔单原子理想气体在温度变化的过程中，其内能变化（式中R为摩尔气体常数），弹簧始终在弹性限度内。求： （1）当气体体积为时，气体的温度； （2）整个加热过程中气体吸收的热量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 当气体体积为时，弹簧伸长量 此时气体压强为 根据理想气体状态方程，则有 解得 【小问2详解】 根据理想气体状态方程，则有 当气体体积逐渐膨胀至时，气体压强 解得 气体温度变化量 解得 气体内能变化量 外界对气体做功 根据热力学第一定理 解得气体吸收的热量 15. 如图所示，间距均为m的光滑平行倾斜导轨与足够长光滑平行水平导轨在M、N处平滑连接，虚线MN右侧存在方向竖直向下、磁感应强度为T的匀强磁场。a、b是两根完全相同粗细均匀的金属棒，单棒质量为kg，电阻为Ω，a棒垂直固定在倾斜轨道上距水平面高m处；b棒与水平导轨垂直并处于静止状态，距MN的距离m。现让a棒由静止释放，运动过程中与b棒始终没有接触且始终垂直于导轨；不计导轨电阻，重力加速度为m/s2，求： （1）a棒刚进入磁场时b棒受到的安培力的大小； （2）稳定时b棒上产生的焦耳热； （3）稳定时a、b两棒间的间距d？ 【答案】（1）1N （2）0.4J （3）3.4m 【解析】 【小问1详解】 下滑过程机械能守恒，设a棒刚进入水平磁场的速度为v，则有 解得v=4m/s 对回路，根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 根据安培力公式有 联立并代入数据解得 【小问2详解】 系统稳定时ab棒共速，设共同速度为；系统动量守恒，则有 根据能量守恒定律有 由于a、b的电阻相等，则 解得J 【小问3详解】 设a棒在水平轨道上运动时任意时刻回路电流为I，在极短时间内，a棒的速度增量为 对a棒，根据动量定理有 又 联立可得 根据法拉第电磁感应定律有 根据闭合电路欧姆定律有 联立解得 磁通量的变化量为 联立并代入数据解得m 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $