精品解析：内蒙古呼和浩特铁路局呼和浩特职工子弟第一中学2025-2026学年高二下学期期末考试物理试题

呼铁一中2025-2026学年第二学期期末考试 高二物理试卷 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版2019选择性必修一（第4章）、选择性必修三全册。 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，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. 离子烟雾报警器是一种常见且广泛使用的火灾报警设备。某离子烟雾报警器中装有放射性元素镅，其半衰期为432年，衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A. 该衰变过程要放出能量，故而质量数不守恒 B. 是粒子，具有很强的电离本领 C. 是波长很短的光子，在磁场中不会发生偏转 D. 经过864年，该报警器中的铜核全部消失 2. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（　　） A. 人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强变小 B. 人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子的平均动能增大 C. 人体缓慢离开健身球过程中，球内气体分子的数密度增加 D. 人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热 3. 如图所示，容器中盛有水，为水面，从点发出一束白光，射到水面上的点后，折射光发生了色散，照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（　　） A. 若发光点不变而入射点向左移，则光可能发生全反射 B. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属不一定发生光电效应 C. 用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽 D. 光的光子能量大于光的光子能量 4. 如图，在平静的湖面下深h处有一点光源S，则湖面上有光线射出的区域的面积为（湖水的折射率为）（　　） A. B. C. D. 5. 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像，由图像可知（ ） A. 该金属的逸出功等于2E B. 普朗克常量等于 C. 入射光的频率为时，产生的电子的最大初动能为2E D. 入射光的频率为时，产生的电子的最大初动能为 6. 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，由两个等容过程和两个等温过程组成，温度为温度为，关于该循环，下列判断正确的是（　　） A. 过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数不变 B. 放出的热量等于吸收的热量 C. 整个过程，气体向外界放出热量 D. 气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能 7. 氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光能量范围约为1.64eV到3.11eV之间，a光的光子能量为2.86 eV。则（　　） A. 氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B. 当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C. a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D. 图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 8. 如图所示，关于下列图片场景解释正确的有（　　） A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理 B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉现象 C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D. 如图丁，立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理均是光的偏振 9. 钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA，已知1克拉＝0.2 g，则下列选项正确的是（ ） A. a克拉钻石物质的量为 B. a克拉钻石所含有的分子数为 C. 每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m) D. a克拉钻石的体积为 10. 如图所示粗细相同、导热良好的薄壁形管竖直放置，左管开口，右管封闭。管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高，左管内水银面到管口的距离，右管内封闭的空气柱长度。现用活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面齐平。已知大气压强恒为，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是（　　） A. 活塞向下移动的距离为 B. 左管内水银面向下移动的距离为 C. 稳定后右管中气体的压强为 D. 稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐低于右管 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 某同学用图示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，光源采用的是小白炽灯泡。 （1）光具座上标注为a、b、c的仪器依次为___________。 A. 滤光片、双缝和单缝 B. 滤光片、单缝和双缝 C. 单缝、滤光片和单缝 D. 双缝、滤光片和双缝 （2）先用红色滤光片进行实验，在目镜中可以看到红色干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以___________。 A. 将单缝向双缝靠近 B. 增大遮光筒的长度 C. 减小遮光筒的长度 D. 使用间距更大的双缝 （3）取下红色滤光片，调节装置后在目镜中观察到的图样中，其中央条纹是___________（选填“白色”“黑色”“紫色”或“红色”）。 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（a）所示。 （1）关于该实验下列说法正确的是_____； A. 实验时要测出封闭气体的质量 B. 为增加稳定性，需要用手握住注射器 C. 活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 D. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 （2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强和体积的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图（b）所示，图中横轴截距的绝对值代表的物理含义是_____，实验中出现的误差属于_____（选填“系统误差”或“偶然误差”）； （3）另一小组所做的实验中，画出的图像如图（c）所示，则图线发生弯曲的原因可能有_____。 A. 实验过程中有漏气现象 B. 实验过程中有进气现象 C. 实验过程中气体温度升高 D. 实验过程中气体温度降低 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 由玻璃制成的光学柱状组件的横截面如图所示，横截面可分为一个等边三角形和一个半圆形，半圆形的半径为R。一束单色光在距上顶点处的A点垂直于左侧腰入射，恰好在另一腰面上的B点发生全反射，并从圆弧面上的D点射出，射出时的折射角为θ（未知），光在真空中的传播速度为c。求： （1）玻璃对该单色光的折射率及D点处折射角的正弦值sinθ； （2）光在组件中从A点射入至D点射出过程的时间。 14. 如图所示，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，导热活塞M、绝热活塞N将两部分理想气体A、B封闭在汽缸内。初始时，A、B两部分气体的温度均为，活塞距卡环的距离为0.5L，两活塞的间距为，活塞距汽缸底的距离为3L；现用加热装置（体积忽略不计）缓慢加热气体B，使其温度升高。已知外界大气压为，环境温度为且保持不变，汽缸的横截面积为，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均忽略不计。求： （1）活塞M刚好到达卡环处时，气体B的温度； （2）当气体B温度达到时，卡环对活塞的作用力大小。 15. 玩具气枪的核心动力来源于气体的压缩与释放。当密闭空间内的空气被压缩时，内部压强增大，撤除外力后压缩气体迅速膨胀，推动弹丸高速射出。某研究小组想研究气枪子弹的速度变化及功能转化。实验时把枪管水平固定，枪管一端封闭，另一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，横截面积为，其简化结构如题图1所示。通过传感器测量，绘制出子弹速度v与封闭气柱长度x的函数关系曲线，如题图2所示。子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为，此时封闭气体温度为，压强为。当子弹速度最大时，封闭气柱长度为。塑料子弹质量为m＝2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为。 （1）子弹速度达到最大时，封闭气体的温度为多少？ （2）子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功为多少？ （3）已知枪管内封闭气体内能U与热力学温度T满足（，式中，则 ①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度； ②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 呼铁一中2025-2026学年第二学期期末考试 高二物理试卷 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。 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．测试范围：人教版2019选择性必修一（第4章）、选择性必修三全册。 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，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. 离子烟雾报警器是一种常见且广泛使用的火灾报警设备。某离子烟雾报警器中装有放射性元素镅，其半衰期为432年，衰变方程为。下列说法正确的是（　　） A. 该衰变过程要放出能量，故而质量数不守恒 B. 是粒子，具有很强的电离本领 C. 是波长很短的光子，在磁场中不会发生偏转 D. 经过864年，该报警器中的铜核全部消失 【答案】C 【解析】 【详解】A．在衰变过程中，质量数和电荷数都是守恒的，虽然衰变会放出能量，但质量数不会改变，故A错误； B．设X的质量数A，电荷数为Z，则根据电荷数和质量数守恒，则有241=237+A，95=93=Z 解得A=4，Z=2，故X为粒子（），具有很强的电离本领，故B错误； C．是波长很短的光子，光子不带电，根据左手定则，在磁场中不会受到洛伦兹力，所以不会发生偏转，故C 正确； D．设原有铜核的质量为，经过864年后质量为，根据半衰期公式得 可知经过864年，该报警器中的铜核还有没有衰变，故D错误。 故选C。 2. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（　　） A. 人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强变小 B. 人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子的平均动能增大 C. 人体缓慢离开健身球过程中，球内气体分子的数密度增加 D. 人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热 【答案】B 【解析】 【详解】AB．人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，气体体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体内能增大，气体温度升高，则球内气体分子的平均动能增大；根据理想气体状态方程可知，球内气体压强变大，故A错误，B正确； C．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体体积增大，球内气体分子的数密度减小，故C错误； D．人体缓慢离开健身球过程中，可认为能发生充分的热交换，则气体温度不变，气体内能不变，由于球内气体体积增大，外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，球内气体从外界吸热，故D错误。 故选B。 3. 如图所示，容器中盛有水，为水面，从点发出一束白光，射到水面上的点后，折射光发生了色散，照到器壁上a、b之间，对应a、b两种颜色的单色光，则（　　） A. 若发光点不变而入射点向左移，则光可能发生全反射 B. 若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属不一定发生光电效应 C. 用光和光分别在同一套双缝干涉实验装置上做实验，光的条纹间距较宽 D. 光的光子能量大于光的光子能量 【答案】C 【解析】 【详解】A．若发光点不变而入射点向右移，光才可能发生全反射，故A错误； B．由题意，可知光折射率较高，则光频率较高，若光照射某金属能发生光电效应，则光照射该金属一定也发生光电效应，故B错误； C．由题意，可知光波长较短，则在同一套双缝干涉实验装置上，光的干涉条纹间距比光小，故C正确； D．由光子能量公式，可知光的光子能量较高，故D错误。 故选C。 4. 如图，在平静的湖面下深h处有一点光源S，则湖面上有光线射出的区域的面积为（湖水的折射率为）（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】光线发生全反射的临界角满足 根据几何关系有 湖面上有光线射出的区域的面积为 联立解得 故选A。 5. 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图像，由图像可知（ ） A. 该金属的逸出功等于2E B. 普朗克常量等于 C. 入射光的频率为时，产生的电子的最大初动能为2E D. 入射光的频率为时，产生的电子的最大初动能为 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程可知，图像纵截距绝对值表示逸出功，即该金属的逸出功，故A错误； B．该图像的斜率为普朗克常数，故，故B正确； C．由B选项可知，故当入射光的频率为时，产生的电子的最大初动能为，故C错误； D．当入射光的频率为时，小于极限频率，不会产生光电效应，D错误。 故选B。 6. 一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程，由两个等容过程和两个等温过程组成，温度为温度为，关于该循环，下列判断正确的是（　　） A. 过程，单位时间撞击单位面积器壁的分子数不变 B. 放出的热量等于吸收的热量 C. 整个过程，气体向外界放出热量 D. 气体分子在状态A时的平均动能大于在状态B时的平均动能 【答案】B 【解析】 【详解】AD．过程，温度不变，分子的平均动能不变，分子的平均速率也不变，因体积增大，则分子的数密度减小，所以单位时间撞击单位面积器壁的分子数减少，故AD错误； B．和均为等容过程，对外界不做功，温度变化相同，即内能变化量的大小相等，由可知，放出的热量等于吸收的热量，故B正确； C． 过程气体对外做功，过程外界对气体做功，但由于过程气体压强比过程大，所以过程气体对外做的功大于过程外界对气体做的功，由于过程和过程气体体积不变，所以整个过程气体对外做功，而气体又回到初始状态，内能不变，根据可知，气体从外界吸收热量，故C错误。 故选B。 7. 氢原子能级如图甲所示，一群处于高能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种可见光，分别用这些可见光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光能量范围约为1.64eV到3.11eV之间，a光的光子能量为2.86 eV。则（　　） A. 氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的可见光 B. 当滑片P向a端移动时，光电流I将增大 C. a光照射得到的光电流最弱，所以a光光子动量最小 D. 图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 【答案】D 【解析】 【详解】A．氢原子从能级向低能级跃迁时能辐射出6种频率的光，只有2种可见光，分别为从能级向能级跃迁和从能级向能级跃迁，故A错误； B．当滑片P向a端移动时，施加反向电压，光电流I将减小，故B错误； C．根据 可知频率越大，遏止电压越大，故a光的频率最大，根据 可知频率越大，波长越短，故a光的波长最短，根据 可知a光光子动量最大，故C错误； D．根据氢原子能级图可知氢光谱可见光只有4条，而a光的能量最大，故排除氢原子从能级向能级跃迁的可能，故a光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.86，b光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为2.55，c光是氢原子从能级向能级跃迁发出的光，能量为1.89，故图丙中3条图线对应的遏止电压，一定有 故D正确。 故选D。 8. 如图所示，关于下列图片场景解释正确的有（　　） A. 如图甲，内窥镜利用了光的全反射原理 B. 如图乙，肥皂膜上的彩色条纹是光的干涉现象 C. 如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的干涉图样 D. 如图丁，立体电影的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理均是光的偏振 【答案】AB 【解析】 【详解】A．如图甲，内窥镜中的光导纤维利用了光的全反射原理，故A正确； B．如图乙，肥皂膜上的彩色条纹属于薄膜干涉，是光的干涉现象，故B正确； C．如图丙，是单色平行光线通过狭缝得到的是单缝衍射图样，故C错误； D．如图丁，立体电影的原理是光的偏振，照相机镜头表面涂上增透膜是光的干涉原理，故D错误。 故选AB。 9. 钻石是首饰、高强度钻头和刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ(单位为kg/m3)，摩尔质量为M(单位为g/mol)，阿伏加德罗常数为NA，已知1克拉＝0.2 g，则下列选项正确的是（ ） A. a克拉钻石物质的量为 B. a克拉钻石所含有的分子数为 C. 每个钻石分子直径的表达式为 (单位为m) D. a克拉钻石的体积为 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．a克拉钻石物质的量为 故A正确； B．a克拉钻石所含有的分子数为 故B正确； C．每个钻石分子直径设为d，则有 又 解得 故C正确； D．a克拉钻石的体积为 故D错误； 故选ABC。 10. 如图所示粗细相同、导热良好的薄壁形管竖直放置，左管开口，右管封闭。管中装有水银，左管内水银面比右管内水银面高，左管内水银面到管口的距离，右管内封闭的空气柱长度。现用活塞把开口端封住，并缓慢推动活塞，使左、右管内水银面齐平。已知大气压强恒为，活塞可沿左管壁无摩擦地滑动，推动过程中气体温度始终不变，下列说法正确的是（　　） A. 活塞向下移动的距离为 B. 左管内水银面向下移动的距离为 C. 稳定后右管中气体的压强为 D. 稳定后固定活塞，若环境温度缓慢降低，则左管内水银面逐渐低于右管 【答案】AC 【解析】 【详解】B．因为左管内水银面比右管内水银面高，则液面相平时，左侧下降6cm，右侧会上升，故B错误； C．初态右管内气体压强 液面相平后气体发生等温变化 其中 可求得变化后右侧压强为，故C正确； A．变化前左侧气体压强为大气压强，变化后压强与右侧相同，有 可得到 活塞下降的距离为，故A正确； D．假设两侧都发生等容变化，则有 由于两侧压强是相等的，变化相同的温度时压强依然相等，液面没有高度差，故D错误。 故选AC。 二、实验题：本题共2小题，共16分。 11. 某同学用图示装置做“用双缝干涉测量光的波长”的实验，光源采用的是小白炽灯泡。 （1）光具座上标注为a、b、c的仪器依次为___________。 A. 滤光片、双缝和单缝 B. 滤光片、单缝和双缝 C. 单缝、滤光片和单缝 D. 双缝、滤光片和双缝 （2）先用红色滤光片进行实验，在目镜中可以看到红色干涉条纹，若想减少从目镜中观察到的条纹个数，该同学可以___________。 A. 将单缝向双缝靠近 B. 增大遮光筒的长度 C. 减小遮光筒的长度 D. 使用间距更大的双缝 （3）取下红色滤光片，调节装置后在目镜中观察到的图样中，其中央条纹是___________（选填“白色”“黑色”“紫色”或“红色”）。 【答案】（1）B （2）B （3）白色 【解析】 【小问1详解】 实验中通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，可知，光具座上标注为a、b、c的仪器依次为滤光片、单缝和双缝，故选B。 【小问2详解】 若像减少观察到的条纹数，即增大条纹间距，由公式 A．将单缝向双缝靠近，不能改变条纹个数，故A错误； B．增大遮光筒的长度，可以增大条纹间距，减少观察到的条纹数，故B正确； C．减小遮光筒的长度，可以减小条纹间距，增加观察到的条纹数，故C错误； D．使用间距更大的双缝，可以减小条纹间距，增加观察到的条纹数，故D错误； 故选B。 【小问3详解】 取下红色滤光片，调节装置后在目镜中观察到的图样中，观察到的条纹是中央条纹是白色，两边是彩色条纹。 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（a）所示。 （1）关于该实验下列说法正确的是_____； A. 实验时要测出封闭气体的质量 B. 为增加稳定性，需要用手握住注射器 C. 活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量 D. 为节约时间，实验时应快速推拉柱塞和读取数据 （2）A组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强和体积的数据并作出图线，发现图线不通过坐标原点，如图（b）所示，图中横轴截距的绝对值代表的物理含义是_____，实验中出现的误差属于_____（选填“系统误差”或“偶然误差”）； （3）另一小组所做的实验中，画出的图像如图（c）所示，则图线发生弯曲的原因可能有_____。 A. 实验过程中有漏气现象 B. 实验过程中有进气现象 C. 实验过程中气体温度升高 D. 实验过程中气体温度降低 【答案】（1）C （2） ①. 胶管内气体的体积 ②. 系统误差 （3）BC 【解析】 【详解】（1）A．实验时不需要要测出封闭气体的质量，保证质量不变即可，故A错误； BD．实验中需要控制封闭气体的温度保持不变，则手不可以握住注射器筒，且推拉活塞时速度要慢，故BD错误； C．实验中需要测量气体的体积和压强，活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故C正确。 故选C。 （2）[1][2]设连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为，根据玻意耳定律 则有 当为0时， 代入上式得 造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体，图中横截距代表的物理含义是胶管内气体体积，该误差属于系统误差。 （3）A．实验过程中有漏气现象，则值减小，则图像向上弯曲，故A错误； B．实验过程中有进气现象，则值增大，则图像向下弯曲，故B正确； C．实验过程中气体温度升高，则值增大，则图像向下弯曲，故C正确； D．实验过程中气体温度降低，则值减小，则图像向上弯曲，故D错误。 故选BC。 三、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。 13. 由玻璃制成的光学柱状组件的横截面如图所示，横截面可分为一个等边三角形和一个半圆形，半圆形的半径为R。一束单色光在距上顶点处的A点垂直于左侧腰入射，恰好在另一腰面上的B点发生全反射，并从圆弧面上的D点射出，射出时的折射角为θ（未知），光在真空中的传播速度为c。求： （1）玻璃对该单色光的折射率及D点处折射角的正弦值sinθ； （2）光在组件中从A点射入至D点射出过程的时间。 【答案】（1）， （2） 【解析】 【小问1详解】 由几何知识易知，在B点刚好发生全反射时的临界角 故折射率 在D点时的入射角为，易知 由折射定律可得 解得 【小问2详解】 光在玻璃中的路程 光在组件中的光速由，得 光从A至D的时间 14. 如图所示，一竖直放置的绝热圆柱形汽缸上端开口，其顶端有一卡环，导热活塞M、绝热活塞N将两部分理想气体A、B封闭在汽缸内。初始时，A、B两部分气体的温度均为，活塞距卡环的距离为0.5L，两活塞的间距为，活塞距汽缸底的距离为3L；现用加热装置（体积忽略不计）缓慢加热气体B，使其温度升高。已知外界大气压为，环境温度为且保持不变，汽缸的横截面积为，两活塞的厚度、质量及活塞与汽缸之间的摩擦均忽略不计。求： （1）活塞M刚好到达卡环处时，气体B的温度； （2）当气体B温度达到时，卡环对活塞的作用力大小。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 在活塞到达卡环前，活塞质量忽略不计，受力平衡，所以气体的压强始终为 活塞导热，环境温度保持为，因此气体始终满足等温变化，即 对气体由理想气体状态方程知，因其压强和温度都不变，所以体积不变。故两活塞间距始终为，即活塞、一起上升。初态时气体的高度为，当活塞恰好到达卡环时，活塞上升了，因此活塞也上升了，于是气体的高度变为 又由于活塞质量忽略不计，始终受力平衡，所以在这一阶段 即气体做等压膨胀。由盖吕萨克定律， 代入，得。 【小问2详解】 从活塞刚好顶到卡环开始继续加热，活塞位置固定不动。设此时两活塞间距离为，则气体的体积为 由于气体始终与环境通过导热活塞保持热平衡，所以它做等温变化。以活塞刚碰到卡环时为初态，有 故 而活塞受力平衡，所以 此时气体的高度为 所以体积为 对气体，取活塞刚碰到卡环时为初态，彼时，， 末态时 由理想气体状态方程，有 代入，得 解得 因此末态气体的压强为 再对活塞受力分析：下方气体对它向上的压力为，上方大气对它向下的压力为，卡环对它向下的作用力为。由平衡条件 所以 因此。 15. 玩具气枪的核心动力来源于气体的压缩与释放。当密闭空间内的空气被压缩时，内部压强增大，撤除外力后压缩气体迅速膨胀，推动弹丸高速射出。某研究小组想研究气枪子弹的速度变化及功能转化。实验时把枪管水平固定，枪管一端封闭，另一端与外界大气连通，枪管中空部分粗细均匀，横截面积为，其简化结构如题图1所示。通过传感器测量，绘制出子弹速度v与封闭气柱长度x的函数关系曲线，如题图2所示。子弹刚开始运动时，封闭气柱长度为，此时封闭气体温度为，压强为。当子弹速度最大时，封闭气柱长度为。塑料子弹质量为m＝2g，子弹与枪管间气密性良好，不计摩擦，外界大气压恒为。 （1）子弹速度达到最大时，封闭气体的温度为多少？ （2）子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，子弹克服外界大气做的功为多少？ （3）已知枪管内封闭气体内能U与热力学温度T满足（，式中，则 ①若忽略封闭气体与外界热交换，求子弹的最大速度； ②实际情况封闭气体和外界会有热交换，实验测得，判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中，封闭气体是吸热还是放热？吸（或放）热为多少？ 【答案】（1）225K （2）2J （3）①20m/s；②吸热，0.084J 【解析】 【小问1详解】 当子弹速度达到最大时，封闭气体压强与外界大气压强相等，则有 解得 【小问2详解】 此过程子弹克服外界大气做的功，又 解得 【小问3详解】 ①对封闭气体，若忽略封闭气体与外界热交换，则有Q＝0 根据，得 根据热力学第一定律，解得 对子弹，由动能定理得，解得 ②对子弹，由动能定理得，解得 对封闭气体，由①得，解得Q＝＋0.084J 即封闭气体吸收热量为0.084J。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $