精品解析：湖南长沙市雅礼中学2025-2026学年高二下学期第三次月考物理试卷

高二物理 时量：75分钟 分值：100分 一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 下列说法正确的是（ ） A. 某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度 B. 同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C. 图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照射产生的光电子初动能一定更小 D. 图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的频率变小 2. 关于下列各图所对应现象的描述，正确的是（　　） A. 图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 B. 图乙中玻璃容器内水银滴呈椭球形，是因为水银分子之间的相互作用强于玻璃和水银间的相互作用 C. 图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯 D. 图丁中拖拉机锄松土壤，是为加强土壤的毛细现象 3. 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。则该过程中（ ） A. 气体的内能减小 B. 单位体积内的气体分子数增大 C. 气体分子对器壁单位面积的作用力减小 D. 单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数增加 4. 分子间同时存在着引力和斥力，分子间作用力F随分子间距r的变化规律如图所示。已知分子势能与分子力及分子间距有关，若规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。现将其中的一个分子固定，另一个分子从无穷远处逐渐靠近，下列说法正确的是（ ） A. 从无穷远移动到间距为的过程中，分子力做负功，分子势能增加 B. 从无穷远移动到间距为的过程中，分子引力增大，分子斥力减小 C. 从间距为移动到间距为的过程中，分子引力和分子斥力均增大，但分子斥力增大更快 D. 从间距为移动到间距为的过程中，分子力减小，分子势能增加 5. 钚的一种同位素衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为，则（ ） A. 核反应中的能量就是的结合能 B. 核燃料总是利用比结合能大的核 C. 核比核更稳定，说明的平均核子质量更小 D. 该衰变反应释放出的光子电离能力比更强 6. 如图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为，、为滑动变阻器的两端，点位于的中点。滑动变阻器电阻在间均匀分布。现以点为坐标原点，为正方向建立坐标轴（图中未画出）。当用频率为的单色光束照射阴极时，移动滑片，测得光电流与的关系如图2所示，其中为滑片对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为（）。已知电源电动势为、内阻不计，饱和电流为，电子的电荷量为。下列说法正确的是（ ） A. 直流电源左端为正极 B. 单位时间到达阳极A的电子个数的最大值为 C. 光电子最大初动能为 D. 改用频率为的单色光束照射时饱和电流增大 7. 如图甲所示是一个简易发电机模型，正方形线圈ABCD的边长为a、匝数为N，电阻忽略不计。线圈置于匀强磁场中，且绕垂直于磁感线的转轴转动。发电机通过理想变压器对外工作，变压器原、副线圈的匝数比，电路中小灯泡完全相同且电阻恒定，电压表为理想电压表，若线圈以恒定角速度转动，闭合开关S后，四盏灯都能发光，副线圈输出的电压如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A. 线圈在转动过程中磁通量的变化率最大值为 B. 匀强磁场的磁感应强度大小为 C. 若断开开关S，则电压表的示数变小 D. 若断开开关S，则L3变暗 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分） 8. 如图，真空中一束频率为、功率为P的激光以的入射角照射到某理想镜面上（反射率），已知普朗克常量为，真空中的光速为，则下列说法正确的是（　　） A. 单位时间内照射到镜面上的光子数为 B. 单个光子的动量大小为 C. 单个光子在镜面上反射过程中动量变化量大小为 D. 激光对镜面的压力大小为 9. 已知可见光的光子能量介于。氢原子从高能级向能级跃迁时释放的光子形成的光谱线，称为巴尔末系谱线。图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图（巴尔末系），是巴尔末系中波长最长的谱线。下列说法正确的是（　　） A. 是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 B. 的光子能量为 C. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可以辐射出4种光子 D. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可以辐射出1个可见光光子 10. 桶装纯净水及压水器如图甲所示，当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，水通过细水管流出。图乙是简化的原理图，容积为的桶内有水，此时出水管竖直部分内外液面相平（止水阀和开关都是打开状态），出水口与桶内水面的高度差，压水器气囊的容积，水桶的横截面积为。空气可视为理想气体，忽略水桶颈部的体积变化及出水管内水的体积，水密度，大气压强，认为环境温度和桶内气体温度都保持不变，取。下列说法正确的是（　　） A. 至少需要把气囊压下2次才能有水从出水管流出 B. 至少需要把气囊压下3次才能有水从出水管流出 C. 压入的外界空气的体积为时流出水 D. 压入的外界空气的体积为时流出水 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分） 11. 某科技小组研究机器人手内部压力传感器的特性，其模拟控制电路如图（a）所示，所用器材为：电源（电动势，内阻可忽略不计）、理想电压表、理想电流表，定值电阻（阻值）、滑动变阻器（最大阻值）、电阻式压力传感器（最大阻值）、开关S，导线若干。 （1）请在图（b）中完成剩余部分电路的接线。 （2）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片置于合适位置，对施加压力F，测得的电压如图（c）所示，则示数为_________V。 （3）改变F的大小，读出电压表和电流表的示数，计算对应的值，描绘出图像如图（d）所示。若将滑动变阻器滑片置于正中央，当时，电压表示数为________V（结果保留三位有效数字）。 12. 某实验小组使用如图甲所示装置探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系。用橡胶塞封住注射器上端的出气孔，使注射器中密封了一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂一重物，整个装置置于控温箱内，控温箱内气体始终与外界相通，通过改变控温箱温度读取多组温度、体积数值，并作体积关于热力学温度图像。 （1）关于该实验，下列说法中错误的是（　　） A. 改变控温箱温度后，应等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积 B. 实验过程中保持控温箱内气体始终与外界相通是为了保证注射器中气体压强不变 C. 柱塞处涂抹润滑油的主要目的是为了减小摩擦 （2）若实验操作规范无错误，作出图像，如图乙所示，图像不过原点的原因是_________。 （3）改变重物质量，再次实验，得到两条直线，如图所示，两条直线斜率分别为、，重物与柱塞的总质量分别为、，若测得柱塞横截面积为S，重力加速度为g，大气压强__________（忽略柱塞与注射器之间的摩擦，使用题中所给物理量字母表示）。 （4）若将控温箱密闭，与外界大气不相通，当控温箱内温度缓慢升高时，柱塞和重物会________（选填“上升”、“不动”或“下降”）。 四、计算题（本题共3小题，第13题12分，第14题15分，第15题16分，共43分） 13. 现有两动能均为的在一条直线上相向运动，两个发生对撞后能发生核反应，得到和新粒子（假设该核反应过程中未释放光子）。已知的质量为2.0141 u，的质量为3.0160 u，新粒子的质量为1.0087 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV。 （1）写出该核反应的方程； （2）求该核反应中释放的核能（以MeV为单位，保留两位有效数字）； （3）求生成的新粒子的动能（以MeV为单位，保留一位有效数字）。 14. 如图所示，一内横截面积的圆柱形气缸静置于水平地面上，气缸下部有小缺口与外界大气连通。气缸内轻质活塞上部密闭一定质量的理想气体，开始时，气柱长度，压强与大气压强相等且均为，温度；活塞下部连接一劲度系数的轻质弹簧，弹簧下端固定在气缸底部并处于原长。现通过加热装置（体积不计）对密闭气体缓慢加热，当气体温度升高到时，活塞开始向下滑动；继续缓慢加热，活塞下滑时停止加热，活塞同时停止下滑。活塞下滑过程中与气缸内壁之间的滑动摩擦力保持不变，且与最大静摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内。 （1）求活塞与气缸内壁之间的滑动摩擦力大小； （2）求活塞下滑时气体的温度； （3）从开始加热到活塞下滑的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 15. 如图，边长为d的正方形单匝导体框MNPQ置于光滑绝缘水平地面上。以N的初始位置为原点在水平面内建立图示直角坐标系，在的范围内存在一个垂直于水平面的磁场，其磁感应强度B的分布满足（规定图中磁场垂直于纸面向里为磁场正方向，为已知量且为正值），其余空间无磁场。导体框在水平外力的作用下朝x轴正方向做速度为v的匀速直线运动。已知导体框的总电阻为R，记N在原点时刻为时刻，规定导体框中电流顺时针方向为正方向，求： （1）导体框在时间内的电流i随时间t变化的表达式； （2）从时刻开始到导体框完全离开磁场的过程中水平外力所做的功W； （3）从时刻开始到导体框完全离开磁场的过程中流经导体框的电量q。（温馨提示：可以构造一个在匀强磁场中旋转的线框来求解） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二物理 时量：75分钟 分值：100分 一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分） 1. 下列说法正确的是（ ） A. 某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系如图甲所示，则温度 B. 同一光电管的光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，则入射光的频率关系为 C. 图乙中，若甲光和丙光照射某金属都能发生光电效应，则甲光照射产生的光电子初动能一定更小 D. 图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰后散射光的频率变小 【答案】D 【解析】 【详解】A．温度为时辐射强度极大值对应的波长小于温度为时对应的波长，可得，故A错误； B．根据爱因斯坦光电效应方程有 可得遏止电压相同时，入射光的频率相同；入射光的频率越高，遏止电压越大，故，故B错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程有 因为，可知甲光照射产生的光电子的最大初动能一定更小，但是初动能不一定更小，故C错误； D．图丙为康普顿效应的示意图，入射光子与静止的电子发生碰撞，碰撞过程中，光子将部分能量传递给电子，导致散射光子的能量减小，根据可知碰后散射光的频率变小，故D正确。 故选D。 2. 关于下列各图所对应现象的描述，正确的是（　　） A. 图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用 B. 图乙中玻璃容器内水银滴呈椭球形，是因为水银分子之间的相互作用强于玻璃和水银间的相互作用 C. 图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯 D. 图丁中拖拉机锄松土壤，是为加强土壤的毛细现象 【答案】B 【解析】 【详解】A．水黾停在水面上，主要靠水的表面张力，其腿部压在水面上形成凹坑，表面张力提供向上的支持力，故A错误； B．水银不浸润玻璃，水银分子间内聚力大于水银与玻璃分子间的附着力，因此在玻璃表面收缩成椭球形或球形，符合不浸润现象的本质，故B正确； C．毛细管中液面上升还是下降取决于接触角：液体浸润管壁则液面上升，不浸润则液面下降。笔芯内水面下降说明水不浸润塑料，故C错误； D．锄松土壤的目的是切断土壤中的毛细管，减少毛细现象，从而减少地下水分向上蒸发，起到保墒作用，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B。则该过程中（ ） A. 气体的内能减小 B. 单位体积内的气体分子数增大 C. 气体分子对器壁单位面积的作用力减小 D. 单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数增加 【答案】C 【解析】 【详解】A．由图可知，从状态 A到状态B，气体的温度 升高。理想气体的内能只与温度有关，温度升高，气体的内能增大，故A错误；  B．从状态 A到状态B，气体的体积增大，气体的质量一定，分子总数不变，单位体积内的气体分子数满足 因此单位体积内的气体分子数减小，故B错误； C．根据理想气体状态方程 可知 在图像中，过原点的直线的斜率 因此斜率与压强成反比，过状态 A、B与原点O连线如下 可知由状态A变化到状态B，气体的压强减小。气体分子对器壁单位面积的作用力宏观上等于气体的压强，所以该作用力减小，故C正确；  D．从A到B，温度升高，气体分子的平均动能增大，气体分子热运动的平均速率变大，单个分子对器壁的平均撞击力增大，而气体的压强减小，说明单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数必然减小，故D错误。 故选C。 4. 分子间同时存在着引力和斥力，分子间作用力F随分子间距r的变化规律如图所示。已知分子势能与分子力及分子间距有关，若规定两分子相距无穷远时分子间的势能为零。现将其中的一个分子固定，另一个分子从无穷远处逐渐靠近，下列说法正确的是（ ） A. 从无穷远移动到间距为的过程中，分子力做负功，分子势能增加 B. 从无穷远移动到间距为的过程中，分子引力增大，分子斥力减小 C. 从间距为移动到间距为的过程中，分子引力和分子斥力均增大，但分子斥力增大更快 D. 从间距为移动到间距为的过程中，分子力减小，分子势能增加 【答案】C 【解析】 【详解】AB．从无穷远移动到间距为的过程中，分子引力增大，分子斥力也增大，分子力表现为引力做正功，分子势能减少，故AB错误； CD．从间距为移动到间距为的过程中，分子引力和分子斥力均增大，分子力表现为引力且减小，分子斥力增大更快；分子力做正功，分子势能减小，故C正确，D错误。 故选C。 5. 钚的一种同位素衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为，则（ ） A. 核反应中的能量就是的结合能 B. 核燃料总是利用比结合能大的核 C. 核比核更稳定，说明的平均核子质量更小 D. 该衰变反应释放出的光子电离能力比更强 【答案】C 【解析】 【详解】A．结合能是自由核子结合成一个原子核所释放的能量，光子的能量是衰变释放的总能量（等于反应前后的结合能之差）的一部分，不是本身的结合能，故A错误； B．核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用比结合能小的核，才更容易实现，故B错误； C．核比核更稳定，说明的比结合能更大。比结合能越大，意味着平均每个核子的质量亏损越大，即平均核子质量越小，故C正确； D．（α粒子）其电离能力在三种射线中最强，而γ光子的电离能力最弱，故D错误。 故选C。 6. 如图1所示是研究光电效应的实验装置。滑动变阻器总长度为，、为滑动变阻器的两端，点位于的中点。滑动变阻器电阻在间均匀分布。现以点为坐标原点，为正方向建立坐标轴（图中未画出）。当用频率为的单色光束照射阴极时，移动滑片，测得光电流与的关系如图2所示，其中为滑片对应位置的坐标。图线与横轴交点的横坐标为（）。已知电源电动势为、内阻不计，饱和电流为，电子的电荷量为。下列说法正确的是（ ） A. 直流电源左端为正极 B. 单位时间到达阳极A的电子个数的最大值为 C. 光电子最大初动能为 D. 改用频率为的单色光束照射时饱和电流增大 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图2可知，当时，光电流随增大而增大并最终饱和，说明此时光电管两端加的是正向电压，且电压随增大而增大。由图1电路连接可知，光电管接在滑动变阻器的点与滑片之间（阳极与点等势，阴极与滑片等势）。当在右侧（）时，要使，说明电势从向降低，即电流从流向，故直流电源左端为正极，故A正确； B．饱和电流为，根据电流的定义可知 可知单位时间到达阳极的电子个数的最大值为，故B错误； C．由图2可知，当时，光电流为0，此时对应的反向电压为遏止电压，滑动变阻器所在电路的电流为 滑动变阻器单位长度的电压为 当光电流减小为0时，遏止电压大小为 根据光电效应方程 结合动能定理可知 故光电子最大初动能为，故C错误； D．饱和电流的大小取决于单位时间内入射的光子数，与入射光的频率无直接关系。若保持光强不变，增大频率，光子数减少，饱和电流将减小，故D错误。 故选A。 7. 如图甲所示是一个简易发电机模型，正方形线圈ABCD的边长为a、匝数为N，电阻忽略不计。线圈置于匀强磁场中，且绕垂直于磁感线的转轴转动。发电机通过理想变压器对外工作，变压器原、副线圈的匝数比，电路中小灯泡完全相同且电阻恒定，电压表为理想电压表，若线圈以恒定角速度转动，闭合开关S后，四盏灯都能发光，副线圈输出的电压如图乙所示，下列说法正确的是（ ） A. 线圈在转动过程中磁通量的变化率最大值为 B. 匀强磁场的磁感应强度大小为 C. 若断开开关S，则电压表的示数变小 D. 若断开开关S，则L3变暗 【答案】B 【解析】 【详解】B．由图可知 副线圈电压最大值为U，则原线圈中的电压最大值为 副线圈中的最大电流为 根据理想变压器电流与匝数成反比可得原线圈中的最大电流为 则原线圈中灯泡电压的最大值为2U，即线圈两端电压的最大值为 解得，故B正确； A．根据法拉第电磁感应定律，有 由上可知 线圈在转动过程中磁通量的变化率最大值为，故A错误； C．将变压器与副线圈中的灯泡看成一个等效电阻断开开关S，等效电阻增大，灯L1中的电流减小，其两端电压减小，原线圈的电压增大，电压表的示数为副线圈的电压，而原线圈电压和匝数比不变，则电压表示数增大，故C错误； D．若断开开关S，副线圈总电阻变大，原线圈及副线圈的电流均变小，则L1变暗，L2变暗，由于原线圈的电流变小，原线圈的电压变大，且副线圈的电压也变大，又L2的电压变小，则L3的电压变大，L3将变亮，故D错误。 故选B。 二、多选题（本题共3小题，每小题5分，共15分） 8. 如图，真空中一束频率为、功率为P的激光以的入射角照射到某理想镜面上（反射率），已知普朗克常量为，真空中的光速为，则下列说法正确的是（　　） A. 单位时间内照射到镜面上的光子数为 B. 单个光子的动量大小为 C. 单个光子在镜面上反射过程中动量变化量大小为 D. 激光对镜面的压力大小为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．每个光子能量为，功率表示单位时间内的总能量，故单位时间内的光子数应为，故A错误； B．光子动量，故B正确； C．激光入射角为，故激光偏转射出，反射角与法线的夹角也为，动量大小均为。因此动量变化量大小为二者矢量差，故C错误； D．由动量定理，物体受到的作用力等于单位时间内撞击物体表面的所有粒子动量的变化率，即。因此，镜面受到的压力，等于单位时间内所有光子给予镜面的垂直方向总动量。 入射垂直分量 反射垂直分量 故 单位时间内光子数，总动量变化率即压力，故D正确。 故选BD。 9. 已知可见光的光子能量介于。氢原子从高能级向能级跃迁时释放的光子形成的光谱线，称为巴尔末系谱线。图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱图（巴尔末系），是巴尔末系中波长最长的谱线。下列说法正确的是（　　） A. 是氢原子从能级向能级跃迁时产生的 B. 的光子能量为 C. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可以辐射出4种光子 D. 一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多可以辐射出1个可见光光子 【答案】AD 【解析】 【详解】A．巴尔末系是高能级向能级跃迁。是其中波长最长的谱线，对应光子能量最小，即能级差最小，所以是从能级向能级跃迁，故A正确； B．由图乙波长，根据光子能量公式 或用能级差验算，是能级向能级跃迁，对应，由图甲，，故B错误； C．一群处于的氢原子跃迁时，辐射光子种类为组合数种，故C错误； D．一个原子一次跃迁只发一个光子。它可能直接跃迁到低能级，也可能逐级跃迁。逐级跃迁时可能发出多个光子，但其中只有能量在之间的是可见光。 由图甲，从向下跃迁，能产生可见光的跃迁路径有、、 一个原子如果走路径，只会在最后一步发出一个可见光，前两步能量过低不在可见光范围。如果从直接跃迁到能级，只会发出一个可见光。 所以无论如何，一个原子最多只能发出1个可见光光子。 故D正确。 故选AD。 10. 桶装纯净水及压水器如图甲所示，当人用力向下压气囊时，气囊中的空气被压入桶内，水通过细水管流出。图乙是简化的原理图，容积为的桶内有水，此时出水管竖直部分内外液面相平（止水阀和开关都是打开状态），出水口与桶内水面的高度差，压水器气囊的容积，水桶的横截面积为。空气可视为理想气体，忽略水桶颈部的体积变化及出水管内水的体积，水密度，大气压强，认为环境温度和桶内气体温度都保持不变，取。下列说法正确的是（　　） A. 至少需要把气囊压下2次才能有水从出水管流出 B. 至少需要把气囊压下3次才能有水从出水管流出 C. 压入的外界空气的体积为时流出水 D. 压入的外界空气的体积为时流出水 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．初始时桶内空气体积，压强为大气压。每次将容积、压强的空气压入桶内，温度不变。设压入次后，桶内气体压强恰好能将水压至出水口，忽略水管内水体积，此时桶内空气体积仍近似为，由玻意耳定律 出水临界条件，其中。 代入数据解得， 故至少需要压3次，故A错误，B正确； CD．设流出水的体积为。水面下降高度 此时水面到出水口的高度差 桶内气体压强需满足 桶内气体体积增大为 设压入的外界空气总体积为，由玻意耳定律 解得 故C正确，D错误。 故选BC。 三、实验题（本题共2小题，每空2分，共14分） 11. 某科技小组研究机器人手内部压力传感器的特性，其模拟控制电路如图（a）所示，所用器材为：电源（电动势，内阻可忽略不计）、理想电压表、理想电流表，定值电阻（阻值）、滑动变阻器（最大阻值）、电阻式压力传感器（最大阻值）、开关S，导线若干。 （1）请在图（b）中完成剩余部分电路的接线。 （2）闭合开关S，将滑动变阻器的滑片置于合适位置，对施加压力F，测得的电压如图（c）所示，则示数为_________V。 （3）改变F的大小，读出电压表和电流表的示数，计算对应的值，描绘出图像如图（d）所示。若将滑动变阻器滑片置于正中央，当时，电压表示数为________V（结果保留三位有效数字）。 【答案】（1） （2）##2.49##2.51 （3） 【解析】 【小问1详解】 图（a），电流从正极出发，依次经过滑动变阻器、电阻式压力传感器、理想电流表、定值电阻、开关，再回到负极，电压表并联在电阻式压力传感器两端，且滑动变阻器向左滑接入阻值变大，故连线如下图所示： 【小问2详解】 由题，电源电动势，因此电阻式压力传感器上的电压不可能超过，电压表量程应选择 由图（c），电压表最小分度值为0.1V，故读数应为。 【小问3详解】 由图（d）可知，截距，时 设，代入数据解得，即 代入解得 滑动变阻器滑片置于正中央，接入阻值，定值电阻。回路总电阻 电流，电压表示数 联立解得 12. 某实验小组使用如图甲所示装置探究等压情况下一定质量气体的体积与温度的关系。用橡胶塞封住注射器上端的出气孔，使注射器中密封了一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂一重物，整个装置置于控温箱内，控温箱内气体始终与外界相通，通过改变控温箱温度读取多组温度、体积数值，并作体积关于热力学温度图像。 （1）关于该实验，下列说法中错误的是（　　） A. 改变控温箱温度后，应等待足够长时间，温度计示数稳定后再读取空气柱体积 B. 实验过程中保持控温箱内气体始终与外界相通是为了保证注射器中气体压强不变 C. 柱塞处涂抹润滑油的主要目的是为了减小摩擦 （2）若实验操作规范无错误，作出图像，如图乙所示，图像不过原点的原因是_________。 （3）改变重物质量，再次实验，得到两条直线，如图所示，两条直线斜率分别为、，重物与柱塞的总质量分别为、，若测得柱塞横截面积为S，重力加速度为g，大气压强__________（忽略柱塞与注射器之间的摩擦，使用题中所给物理量字母表示）。 （4）若将控温箱密闭，与外界大气不相通，当控温箱内温度缓慢升高时，柱塞和重物会________（选填“上升”、“不动”或“下降”）。 【答案】（1）C （2）测量体积时未计入注射器前端与橡胶塞之间的固有体积 （3） （4）上升 【解析】 【小问1详解】 A．改变控温箱温度后，等待足够长时间使温度计示数稳定，是为了保证注射器内气体与控温箱达到热平衡，温度读数准确，故A正确； B．控温箱与外界相通，箱内气压恒为大气压。柱塞和重物整体受力平衡 变形有，当不变时，注射器内气体压强恒定，满足等压条件，故B正确； C．柱塞处涂抹润滑油的主要目的是密封，防止气体泄漏，保证气体质量不变；减小摩擦是次要作用，故C错误； 本题选错误的，故选C。 【小问2详解】 由理想气体方程变形得，等压变化满足，故体积与热力学温度应成正比，图像过原点。实际测量时，注射器刻度体积未包含前端与橡胶塞间的固有体积，真实气体体积，代入得 图像在时截距为，因此不过原点。 故答案为测量体积时未计入注射器前端与橡胶塞之间的固有体积。 【小问3详解】 由可得斜率，故两种质量对应、 由平衡方程， 利用 联立消去解得 解得 【小问4详解】 控温箱密闭，内部气体体积不变，温度升高，由理想气体方程可得，箱内气压增大。注射器内气体温度同步升高，且由平衡条件可得也增大。设初始压强，温度，体积；升温后压强，温度，体积。由理想气体状态方程，平衡条件， 联立解得，其中 令，则，故 因为，则，故 因此体积减小，柱塞上升，重物随之上升。 四、计算题（本题共3小题，第13题12分，第14题15分，第15题16分，共43分） 13. 现有两动能均为的在一条直线上相向运动，两个发生对撞后能发生核反应，得到和新粒子（假设该核反应过程中未释放光子）。已知的质量为2.0141 u，的质量为3.0160 u，新粒子的质量为1.0087 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV。 （1）写出该核反应的方程； （2）求该核反应中释放的核能（以MeV为单位，保留两位有效数字）； （3）求生成的新粒子的动能（以MeV为单位，保留一位有效数字）。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由题意，结合电荷数守恒和质量数守恒可知，核反应方程为 【小问2详解】 该核反应中，质量亏损为 根据质能方程可知，释放的核能为 【小问3详解】 碰撞后，生成物的总动能为 设的动能为，动量为，则 新粒子的动能为，动量为，则 根据动量守恒可得 又因为 联立，解得 14. 如图所示，一内横截面积的圆柱形气缸静置于水平地面上，气缸下部有小缺口与外界大气连通。气缸内轻质活塞上部密闭一定质量的理想气体，开始时，气柱长度，压强与大气压强相等且均为，温度；活塞下部连接一劲度系数的轻质弹簧，弹簧下端固定在气缸底部并处于原长。现通过加热装置（体积不计）对密闭气体缓慢加热，当气体温度升高到时，活塞开始向下滑动；继续缓慢加热，活塞下滑时停止加热，活塞同时停止下滑。活塞下滑过程中与气缸内壁之间的滑动摩擦力保持不变，且与最大静摩擦力相等，弹簧始终在弹性限度内。 （1）求活塞与气缸内壁之间的滑动摩擦力大小； （2）求活塞下滑时气体的温度； （3）从开始加热到活塞下滑的过程中，气体从外界吸收的热量，求此过程中气体内能的增加量。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 初始时，弹簧原长，气体压强，温度。加热至时活塞开始下滑，此过程中气体体积不变。由查理定律解得 活塞开始下滑瞬间，弹簧仍为原长，弹力为零，由受力平衡 解得 【小问2详解】 活塞缓慢下滑，过程视为准静态，始终满足受力平衡，即 下滑时， 因此压强 体积，初始体积 由理想气体状态方程 解得 【小问3详解】 由， 联立解得，其中，，，，均为常数，因此是的一次函数，图如图所示，由图气体对外做功等于图中阴影部分面积。 初态，，末态， 由热力学第一定律 15. 如图，边长为d的正方形单匝导体框MNPQ置于光滑绝缘水平地面上。以N的初始位置为原点在水平面内建立图示直角坐标系，在的范围内存在一个垂直于水平面的磁场，其磁感应强度B的分布满足（规定图中磁场垂直于纸面向里为磁场正方向，为已知量且为正值），其余空间无磁场。导体框在水平外力的作用下朝x轴正方向做速度为v的匀速直线运动。已知导体框的总电阻为R，记N在原点时刻为时刻，规定导体框中电流顺时针方向为正方向，求： （1）导体框在时间内的电流i随时间t变化的表达式； （2）从时刻开始到导体框完全离开磁场的过程中水平外力所做的功W； （3）从时刻开始到导体框完全离开磁场的过程中流经导体框的电量q。（温馨提示：可以构造一个在匀强磁场中旋转的线框来求解） 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 当时刻时，左右两条竖直边分别位于和 左边所在处磁感应强度，右边所在处磁感应强度 每条竖直边产生的动生电动势大小为，线框内电流方向由右手定则可知为顺时针方向。两边的总感应电动势大小 感应电流 【小问2详解】 匀速运动中外力做功等于回路的总焦耳热。 当时，电流振幅，有效值，时间 焦耳热 当时，此时线框右侧已出磁场，只有左侧竖直边在磁场内，切割产生电动势。类似可求得电流振幅，有效值，时间 焦耳热 总功 【小问3详解】 由图，当时，正向磁通量最大，为；正向磁通量减小，反向磁通量增加，磁通量从；当时，反向磁通量最大，为；线圈开始离开反向磁场区，反向磁通量的绝对值减小，总磁通量从；当时，框内不再有任何磁场，磁通量变为零。该过程与在匀强磁场中旋转的线框变化类似，构造该单匝矩形线框，面积为，电阻为，在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动。 为正弦函数，正弦函数半波的平均值是最大值的，即 根据法拉第电磁感应定律，一段时间内流经线圈的净电荷量只与初、末状态的磁通量之差有关，即 ，故 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $