苏州2025-2026学年下学期高二物理期末模拟卷2
2026-06-08
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2份
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23页
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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 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 苏州市 |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.57 MB |
| 发布时间 | 2026-06-08 |
| 更新时间 | 2026-06-13 |
| 作者 | 微信用户 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-06-08 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/58250222.html |
| 价格 | 1.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以“自清洁玻璃”“核反应堆”等科技情境为载体,覆盖分子动理论、电磁学等模块,通过实验探究与综合计算考查物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选|11题/44分|分子动理论(1题)、波粒二象性(3题)、电磁振荡(6题)等|第1题结合自清洁玻璃考表面张力,体现科技前沿情境|
|非选择|5题/56分|实验探究(12题)、核反应(13题)、气体定律(15题)、磁场粒子运动(16题)|12题考查气体实验误差分析,16题结合弹性碰撞与磁场运动,凸显科学推理与模型建构|
内容正文:
苏州2025-2026学年第2学期高二物理期末模拟卷2
一、单项选择题:共11题,每小题4分,共计44分
1. 某新型“自清洁玻璃”具有特殊的微纳米结构,水滴在其表面会形成接近球形的液滴并能自发滚落,滚落过程中几乎不会在玻璃表面留下痕迹。下列说法正确的是( )
A. 水能浸润该“自清洁玻璃”
B. 水滴呈球形是因为液体表面张力的作用
C. 水滴表面的水分子间只存在分子引力
D. 用该玻璃制成的两端开口的洁净毛细管竖直插入水中,管内液面比水面高
2. 工业上利用X射线检查金属构件内部的缺陷,这是利用了X射线的( )
A. 相干性 B. 热效应 C. 穿透能力 D. 电离能力
3. 波粒二象性是微观世界的基本特征,下列说法正确的是( )
A. 牛顿光微粒说反映的就是波粒二象性中的粒子性
B. 光电效应现象揭示了光的粒子性
C. 黑体辐射现象可以用光的波动性解释
D. 光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
4. 下面有四幅图片,涉及有关物理现象,其中甲图、乙图,纵坐标未知,两图表示分子势能、分子间作用力与分子间距离r的关系图线,已知甲图与横坐标交点为,乙图最低点对应的横坐标为,取无穷远处分子势能,为分子间平衡位置的距离。下列说法正确的是( )
A. 图甲为分子力与分子间距关系图,分子间距从增大时,分子力先变大后变小
B. 乙图像为分子力与分子间距离的关系图像
C. 丙图说明气体速率分布随温度变化,,且两图像与坐标轴围成的面积不相等
D. 图丁中,封闭注射器的出射口,按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大,这表明气体分子间距离减小时,分子间斥力会增大
5. 原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图,铀棒是核燃料,其中一种反应方程为,已知该反应过程中释放的能量为,下列说法正确的是( )
A. 的比结合能为
B. 比更稳定
C. 新核Y含有89个核子
D. 镉棒的作用是使快中子变成慢中子
6. 下列LC振荡电路图中,电容器的电容,线圈的自感系数。则回路中电磁振荡频率最大的是( )
A. B. C. D.
7. 一定质量的理想气体状态变化过程如图所示,则从A到B的过程中,气体( )
A. 体积变大
B. 内能一定增加
C. 一定吸收热量
D. 单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数可能减小
8. 已知二氧化碳摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ,在深海中,二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为,则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的( )
A. B. C. D.
9. 某同学利用实验室的器材组装了甲乙两种电路,两种电刷接触良好且电阻均忽略不计。甲电路使用互感变压器,匝数比为1:2,乙电路使用自耦变压器,两变压器均看作理想变压器。甲乙电路的线框、二极管、灯泡均相同。两线框以相同角速度匀速转动,下列说法正确的是( )
A. 仅闭合,甲乙两电路均能实现二极管交替闪烁
B. 仅闭合,,和两灯泡亮度相同
C. 仅闭合,由于变压器匝数比为1:2,所以甲电路三个灯泡亮度相同
D. 仅闭合,将原线圈划片向上移动,灯泡变亮
10. 如图甲为研究光电效应规律的装置,图乙为三种光照射下光电流I与电压U的关系,图丙为该光电管遏制电压与入射光频率v的关系,其中光电子的电荷量为e。下列说法正确的是( )
A. 图甲装置闭合开关,向右移动滑动变阻器滑片,电流表示数一定增大
B. 图乙中若I光为紫光,II光可能是绿光,且I的光强比III的大
C. 图丙代表电极K金属材料的截止频率为
D. 图丙得出普朗克常量为
11. 某远距离输电的原理如图所示,发电机输出的电压恒定,升压变压器副线圈两端的电压为,用户两端的电压为,发电机输出的功率为,输电线路上损耗的功率为。当用户的用电器增加时,则( )
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 减小
二、非选择题:共5题,共56分。
12.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验,实验装置如图甲所示。
(1)关于该实验下列说法正确的是________。
A. 为保证封闭气体的气密性,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B. 为方便推拉柱塞,应用手握住注射器
C. 为节约时间,实验时应快速推拉柱塞和读取数据
D. 实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
(2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下,测得多组压强p和体积V的数据并作出图线,发现图线不通过坐标原点,如图乙所示。则
①造成这一结果的原因是________;
②图中代表的物理含义是________;
(3)若A组同学利用所得实验数据作出的图线,应该是________。
A. B. C. D.
(4)另一小组实验时缓慢推动活塞,记录4组注射器上的刻度数值V,以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时,压强传感器的软管脱落,重新接上后继续实验,又采集了4组数据,其余操作无误。绘出的关系图像应是________。
A. B. C. D.
13. 已知氘核的质量为m1,中子的质量为m2,的质量为m3,真空中的光速为c(题中所用物理量的单位均为国际单位)。
(1)写出两个氘核聚变为一个的核反应方程,并计算释放的能量;
(2)已知1kg煤完全燃烧时放出的能量为q,求质量为M的氘核完全聚变为,释放的能量相当于多少kg煤完全燃烧时放出的能量?
14. 如图所示,发光功率为P的激光器,发出频率为ν的光照射在光电管阴极K上。向右移动变阻器滑片,测得饱和光电流为I。已知普朗克常量为h,电子的电荷量为e,阴极材料K的逸出功为W0。求:
(1)光电子的最大初动能Ek;
(2)单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值k。
15. 如图,一竖直放置、导热良好的汽缸上端开口,汽缸内壁上有卡口a和b,a距缸底的高度为H,a、b间距为0.5H,活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的氮气。开始时活塞静止在卡口a处,活塞与卡口a间的弹力大小为。现打开阀门K,缓慢向缸内充入压强为、温度为的氮气,稳定后活塞恰好到达卡口b处,关闭阀门K。已知活塞质量为m,横截面积为S,厚度可忽略,活塞与汽缸间的摩擦忽略不计,大气压强为,环境温度恒为,氮气可视为理想气体,重力加速度大小为g,。求:
(1)活塞在卡口a和卡口b时氮气的压强(结果用表示);
(2)充入缸内的氮气在压强为、温度为状态下的体积;
(3)关闭阀门K,若环境温度升为。稳定后,阀门K由于故障缓慢漏气,求活塞恰好与卡口b分离时,漏出的氮气与容器内剩余氮气的质量比(漏气过程中气体温度保持为)。
16.如图所示,质量为m、电荷量为q的正离子,从粒子源无初速飘入加速电场,经过加速电场加速后,通过狭缝O垂直边界进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中.绝缘弹性薄板ab与磁场的上、下边界垂直交于a、b两点,c点位于磁场上边界,Ob=L,ac=0.8L,离子垂直打到ab板上时会被原速弹回,不计离子重力,sin53°=0.8,cos53°=0.6.
(1)若离子从b点飞离磁场,求离子在磁场中的运动时间;
(2)若弹性薄板ab长2L,求离子与之发生碰撞加速电压满足的条件;
(3)若加速电场的电压为第(1)问中的4倍,离子恰能从c点飞出磁场,求弹性薄板ab长度满足的条件。
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苏州2025-2026学年第2学期高二物理期末模拟卷2
一、单项选择题:共11题,每小题4分,共计44分
1. 某新型“自清洁玻璃”具有特殊的微纳米结构,水滴在其表面会形成接近球形的液滴并能自发滚落,滚落过程中几乎不会在玻璃表面留下痕迹。下列说法正确的是( )
A. 水能浸润该“自清洁玻璃”
B. 水滴呈球形是因为液体表面张力的作用
C. 水滴表面的水分子间只存在分子引力
D. 用该玻璃制成的两端开口的洁净毛细管竖直插入水中,管内液面比水面高
【答案】B
【解析】
【详解】A.如果水能浸润该 “自清洁玻璃”,水在玻璃表面应该是铺展开的,而不是形成接近球形的液滴,所以水不能浸润该 “自清洁玻璃”, 故A错误;
B.液体表面张力会使液体表面有收缩的趋势,使得水滴呈球形,故B正确;
C.分子间引力和斥力是同时存在的,在水滴表面的水分子间也不例外,只是分子引力大于分子斥力,表现为引力,故C错误;
D.因为水不能浸润该玻璃,用该玻璃制成的两端开口的洁净毛细管竖直插入水中,管内液面应该比水面低,故D错误。
故选B。
2. 工业上利用X射线检查金属构件内部的缺陷,这是利用了X射线的( )
A. 相干性 B. 热效应 C. 穿透能力 D. 电离能力
【答案】C
【解析】
【详解】工业上利用X射线检查金属构件内部缺陷,主要依赖于X射线的强穿透能力。X射线波长较短,能量较高,能够穿透一定厚度的金属。当遇到内部缺陷(如气孔、裂缝)时,缺陷处对X射线的吸收程度与周围金属不同,从而在检测图像中形成对比,显示出缺陷位置。
故选C。
3. 波粒二象性是微观世界的基本特征,下列说法正确的是( )
A. 牛顿光微粒说反映的就是波粒二象性中的粒子性
B. 光电效应现象揭示了光的粒子性
C. 黑体辐射现象可以用光的波动性解释
D. 光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
【答案】B
【解析】
【详解】A.牛顿的微粒说仅强调光的粒子性,未涉及波动性,而波粒二象性是光同时具有的两种属性,故A错误;
B.光电效应中光子的能量一次性传递给电子,直接体现光的粒子性,故B正确;
C.黑体辐射需用量子化的能量分布解释,属于粒子性范畴,而非波动性,故C错误;
D.光的波动性是光子自身的属性,与光子间相互作用无关,故D错误。
故选B。
4. 下面有四幅图片,涉及有关物理现象,其中甲图、乙图,纵坐标未知,两图表示分子势能、分子间作用力与分子间距离r的关系图线,已知甲图与横坐标交点为,乙图最低点对应的横坐标为,取无穷远处分子势能,为分子间平衡位置的距离。下列说法正确的是( )
A. 图甲为分子力与分子间距关系图,分子间距从增大时,分子力先变大后变小
B. 乙图像为分子力与分子间距离的关系图像
C. 丙图说明气体速率分布随温度变化,,且两图像与坐标轴围成的面积不相等
D. 图丁中,封闭注射器的出射口,按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大,这表明气体分子间距离减小时,分子间斥力会增大
【答案】A
【解析】
【详解】A.分子力与分子间距关系图中,在时分子力为零。当分子间距从增大时,分子力先增大后变小,图甲符合分子力与分子间距的关系特点 ,故A正确;
B.分子势能与分子间距关系中,时分子势能最小。图乙最低点对应的横坐标为,所以图乙是分子势能与分子间距关系图,不是分子力与分子间距关系图,故B错误;
C.温度越高,分子的平均速率越大,速率大的分子数占总分子数的比例越大。所以,但两种情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比之和都为1,即两图像与坐标轴围成的面积相等,故C错误;
D.封闭注射器出射口,按压管内封闭气体过程中感到阻力增大,是因为气体压强随体积减小而增大,不是因为分子间斥力增大,气体分子间距离较大,分子间作用力可忽略不计,故D错误。
故选A。
5. 原子核的链式反应也可以在人工控制下进行。如图所示为当前普遍使用的“慢中子”核反应堆的示意图,铀棒是核燃料,其中一种反应方程为,已知该反应过程中释放的能量为,下列说法正确的是( )
A. 的比结合能为
B. 比更稳定
C. 新核Y含有89个核子
D. 镉棒的作用是使快中子变成慢中子
【答案】C
【解析】
【详解】A.比结合能为结合能与核子总数的比值,不是结合能,则的比结合能不是,故A错误;
B.核裂变反应中,重核分裂成较轻的核,通常较轻的核比重核更稳定,这是因为重核核子的比结合能较低,而轻核的核子的比结合能较高,即比更稳定,故B错误;
C.核反应中质量数守恒,故新核Y的质量数为:,质量数为质子数和中子数的总和,即核子总数,故C正确;
D.在核反应堆中,镉棒通常用作控制棒,镉具有很高的中子吸收截面,能够吸收中子,即镉棒的作用是吸收中子,而不是将快中子变成慢中子,故D错误。
故选C。
6. 下列LC振荡电路图中,电容器的电容,线圈的自感系数。则回路中电磁振荡频率最大的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】根据振荡电路电磁振荡频率表达式
由于,,则电磁振荡频率最大值为
故选D。
7. 一定质量的理想气体状态变化过程如图所示,则从A到B的过程中,气体( )
A. 体积变大
B. 内能一定增加
C. 一定吸收热量
D. 单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数可能减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.根据理想气体状态方程
可得
可知图像中的点与原点连线的斜率越大,体积越小,从A到B的过程中斜率变大,体积变小,故A错误;
B.根据题图可知温度升高,则内能增大,故B正确;
C.体积减小,则外界对气体做正功,根据热力学第一滴定律结合B选项分析可知气体不一定吸收热量,故C错误;
D.A到B气体的体积减小,分子数密度增大,温度升高,平均动能增大,故单位时间内撞击容器壁单位面积上的分子数增加,D错误。
故选B。
8. 已知二氧化碳摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为,在海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ,在深海中,二氧化碳浓缩成近似固体的硬胶体。若二氧化碳固体分子的体积为,则该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】海面处容器内二氧化碳气体的密度为ρ,设该状态下气体体积为V,则海面处容器内二氧化碳气体的质量为
容器内二氧化碳气体的物质的量为
则在2500m深海中二氧化碳的体积为
可知该容器内二氧化碳气体全部变成硬胶体后体积约为原来体积的倍。
故选A。
9. 某同学利用实验室的器材组装了甲乙两种电路,两种电刷接触良好且电阻均忽略不计。甲电路使用互感变压器,匝数比为1:2,乙电路使用自耦变压器,两变压器均看作理想变压器。甲乙电路的线框、二极管、灯泡均相同。两线框以相同角速度匀速转动,下列说法正确的是( )
A. 仅闭合,甲乙两电路均能实现二极管交替闪烁
B. 仅闭合,,和两灯泡亮度相同
C. 仅闭合,由于变压器匝数比为1:2,所以甲电路三个灯泡亮度相同
D. 仅闭合,将原线圈划片向上移动,灯泡变亮
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A.甲图能实现二级极管的交替闪烁,乙图连接着转换器使得电流方向不变,故A错误;
B.两线框以相同角速度匀速转动,产生的电压的有效值相同,所以L1和L4两灯泡亮度相同,故B正确;
C.根据变压器的电流与匝数成反比可知当副线圈的电流为I时,原线圈的电流为2I,所以L1比L2、L3灯亮,故C错误;
D.仅闭合K6,将原线圈划片向上移动,原线圈匝数增大,副线圈匝数不变,所以副线圈输出电压减小,副线圈电流减小,根据变压器的电流与匝数成反比可知原线圈电流减小,故L4灯变暗,故D错误。
故选B。
10. 如图甲为研究光电效应规律的装置,图乙为三种光照射下光电流I与电压U的关系,图丙为该光电管遏制电压与入射光频率v的关系,其中光电子的电荷量为e。下列说法正确的是( )
A. 图甲装置闭合开关,向右移动滑动变阻器滑片,电流表示数一定增大
B. 图乙中若I光为紫光,II光可能是绿光,且I的光强比III的大
C. 图丙代表电极K金属材料的截止频率为
D. 图丙得出普朗克常量为
【答案】D
【解析】
【详解】A.闭合开关,向右移动滑动变阻器滑片,电压表示数增大,但可能已经达到饱和电流,电流表示数不一定增大,故A错误;
B.题图可知I光、III光对应的截止电压相等,可知I光、III光是同一颜色的光,I光饱和光电流大于III光的饱和光电流,故I的光强比III的大;题图知由于I光比II光对应的截止电压小,由于
可知I光频率比II光频率低,若I光为紫光,则II光不可能是绿光,故B错误;
CD.根据
整理得
当遏止电压为0时所对应的频率即为截止频率,由图像可知金属材料的截止频率为,且图像斜率
可知,故C错误,D正确。
故选D。
11. 某远距离输电的原理如图所示,发电机输出的电压恒定,升压变压器副线圈两端的电压为,用户两端的电压为,发电机输出的功率为,输电线路上损耗的功率为。当用户的用电器增加时,则( )
A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 减小
【答案】B
【解析】
【详解】A.设升压变压器原、副线圈的匝数分布为、,则有
由于发电机输出的电压恒定,所以不变,故A错误;
D.当用户的用电器增加时,相当于降压变压器副线圈用户总电阻减小,设降压变压器原、副线圈的匝数分布为、,将降压变压器与用户看成一个等效电阻,则有
则输电线路的电流为
可知输电线路的电流增大;输电线路上损耗的功率为
可得增大,故D错误;
C.根据可知,升压变压器原线圈电流增大,发电机输出的功率为
可得增大,故C错误;
B.设降压变压器原线圈的电压为,则有
可得减小;根据可知,减小,故B正确。
故选B。
二、非选择题:共5题,共56分。
12.用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验,实验装置如图甲所示。
(1)关于该实验下列说法正确的是________。
A. 为保证封闭气体的气密性,应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
B. 为方便推拉柱塞,应用手握住注射器
C. 为节约时间,实验时应快速推拉柱塞和读取数据
D. 实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
(2)A组同学在操作规范、不漏气的前提下,测得多组压强p和体积V的数据并作出图线,发现图线不通过坐标原点,如图乙所示。则
①造成这一结果的原因是________;
②图中代表的物理含义是________;
(3)若A组同学利用所得实验数据作出的图线,应该是________。
A. B. C. D.
(4)另一小组实验时缓慢推动活塞,记录4组注射器上的刻度数值V,以及相应的压强传感器示数p。在采集第5组数据时,压强传感器的软管脱落,重新接上后继续实验,又采集了4组数据,其余操作无误。绘出的关系图像应是________。
A. B. C. D.
【答案】(1)A (2) ①. 胶管内存在气体 ②. 胶管内气体体积 (3)B (4)D
【解析】
【小问1详解】
A.在柱塞与注射器壁间涂上润滑油,可以保证封闭气体的气密性,A正确;
B.手握住注射器,会使气体的温度升高,不符合实验要求,B错误;
C.实验时应缓慢推拉柱塞和读取数据,C错误;
D.压强传感器只能采集气体的压强,D错误。
故选A。
【小问2详解】
[1][2]根据等温过程有
可得
可知图线不通过坐标原点的原因是胶管内存在气体,是胶管内气体体积。
【小问3详解】
根据等温过程有
可得
当很小时,即很大,则有
可知几乎是一条过原点的倾斜直线;
当较大时,即较小时,根据
可知图像上点与原点连线的斜率随着的增大而减小。
故图像选B。
【小问4详解】
测量时,注射器与压强传感器连接部分气体的体积未计入,纵轴存在截距,软管脱落后,气体向外漏出,p的测量值偏小,相应的横坐标偏大,但左侧的延长线与纵轴的交点仍为,故前后两条线相交在此处。
故选D。
13. 已知氘核的质量为m1,中子的质量为m2,的质量为m3,真空中的光速为c(题中所用物理量的单位均为国际单位)。
(1)写出两个氘核聚变为一个的核反应方程,并计算释放的能量;
(2)已知1kg煤完全燃烧时放出的能量为q,求质量为M的氘核完全聚变为,释放的能量相当于多少kg煤完全燃烧时放出的能量?
【答案】(1) ,
(2)
【解析】
【小问1详解】
根据质量数守恒和电荷数守恒可得两个氘核聚变为一个的核反应方程为
损失的质量为
释放的能量为
【小问2详解】
质量为M的氘核完全聚变为,释放的能量
则
14. 如图所示,发光功率为P的激光器,发出频率为ν的光照射在光电管阴极K上。向右移动变阻器滑片,测得饱和光电流为I。已知普朗克常量为h,电子的电荷量为e,阴极材料K的逸出功为W0。求:
(1)光电子的最大初动能Ek;
(2)单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值k。
【答案】(1) (2)
【解析】
【小问1详解】
根据爱因斯坦光电效应方程可知,光电子的最大初动能
【小问2详解】
单位时间从阴极K逸出的光电子数为
单位时间激光器发出的光子数为
单位时间从阴极K逸出的光电子数与激光器发出的光子数的比值
15. 如图,一竖直放置、导热良好的汽缸上端开口,汽缸内壁上有卡口a和b,a距缸底的高度为H,a、b间距为0.5H,活塞只能在a、b间移动,其下方密封有一定质量的氮气。开始时活塞静止在卡口a处,活塞与卡口a间的弹力大小为。现打开阀门K,缓慢向缸内充入压强为、温度为的氮气,稳定后活塞恰好到达卡口b处,关闭阀门K。已知活塞质量为m,横截面积为S,厚度可忽略,活塞与汽缸间的摩擦忽略不计,大气压强为,环境温度恒为,氮气可视为理想气体,重力加速度大小为g,。求:
(1)活塞在卡口a和卡口b时氮气的压强(结果用表示);
(2)充入缸内的氮气在压强为、温度为状态下的体积;
(3)关闭阀门K,若环境温度升为。稳定后,阀门K由于故障缓慢漏气,求活塞恰好与卡口b分离时,漏出的氮气与容器内剩余氮气的质量比(漏气过程中气体温度保持为)。
【答案】(1), (2) (3)
【解析】
【小问1详解】
在卡口a处对活塞由受力平衡
由题意,
代入得
恰好到达卡口b处时对活塞由受力平衡
得
【小问2详解】
对缸内已有氮气和充入的氮气,由
解得
【小问3详解】
设漏出氮气体积为V,初末状态压强相等,由状态方程
解得
所以漏出的氮气与容器内剩余氮气的质量比
16.如图所示,质量为m、电荷量为q的正离子,从粒子源无初速飘入加速电场,经过加速电场加速后,通过狭缝O垂直边界进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中.绝缘弹性薄板ab与磁场的上、下边界垂直交于a、b两点,c点位于磁场上边界,Ob=L,ac=0.8L,离子垂直打到ab板上时会被原速弹回,不计离子重力,sin53°=0.8,cos53°=0.6.
(1)若离子从b点飞离磁场,求离子在磁场中的运动时间;
(2)若弹性薄板ab长2L,求离子与之发生碰撞加速电压满足的条件;
(3)若加速电场的电压为第(1)问中的4倍,离子恰能从c点飞出磁场,求弹性薄板ab长度满足的条件。
【答案】(1)
(2)
(3)或 n=0,1,2,3……
【解析】
【小问1详解】
题意可知离子从b点飞离磁场时,粒子扫过的圆心角为,则离子在磁场中的运动时间
因为粒子在磁场运动周期
联立解得
【小问2详解】
离子加速过程,由动能定理有
离子做圆周运动有
解得
若达b点,几何关系可知
若达a点,几何关系可知
解得
联立以上可得
【小问3详解】
加速电场的电压为4U时, 则有
粒子轨迹如图
几何关系可知
可知
故弹性薄板ab长度满足的条件为或 (n=0,1,2,3...)
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