精品解析：山西吕梁市汾阳市2025-2026学年高二第二学期期末考试物理试卷

2025-2026第二学期高二物理试题 共100分，考试时间为75分钟。 第Ⅰ卷（选择题共10题，46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。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，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分。） 1. 关于物理学史和物理概念，下列说法正确的是（ ） A. 爱因斯坦通过α粒子散射实验，得到原子中带正电部分体积很小，但几乎占有全部质量 B. 在光电效应中，入射光的频率越大，金属的逸出功越大 C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子轨道半径越大，其电子动能越小 D. 原子核的结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 2. 如图所示，对下列两个有关光的实验示意图，分析正确的是（ ） A. 图甲若只减小挡板到屏的间距，则相邻亮条纹间距离将增大 B. 图甲若只增大双缝的间距d，则相邻亮条纹间距离将减小 C. 图乙中得到的条纹说明Q处对应待测工件下表面上凸 D. 图乙中若只增加薄片的厚度，则相邻亮条纹间距离将增大 3. 在考古断代中，碳14（）会发生衰变生成氮14（），半衰期约为5730年；而用于治疗骨癌的锶89（）会发生衰变生成钇89（）。下列说法正确的是（ ） A. 碳14的衰变方程为： B. 锶89（）衰变放出的电子，是原子核内的质子转化为中子时释放的 C. 若某样品中碳14的含量为原来的，则它的年代约为11460年 D. 核与核的中子数相同，质子数相差1 4. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，V－T图像如图所示。已知该气体在状态B的压强为。下列说法正确的是（ ） A. 状态A→B的过程气体吸热 B. 状态B→C过程是压强增大 C. 状态B→C过程外界对气体做功400J D. 状态A的气体压强为 5. 抛绣球是我国的传统活动节目，核心寓意是传递爱情、祈求丰收和传承文化，象征情感联结、吉祥祝福与民族精神。某次将绣球斜向上抛出后，在空中先后经过和两点，运动轨迹如图所示，其中虚线为绣球运动轨迹的对称线，和在空中恰好关于虚线对称，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 绣球在和两点的动量相同 B. 绣球从到的过程中，动量变化量的方向竖直向下 C. 绣球经过最高点时动量为零 D. 绣球从到的过程中，重力的冲量为0 6. 现在多数智能手机都配备了“双MIC降噪技术”，简单说就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音频信号相减来降低背景噪音，如图甲所示。通过这种技术，在嘈杂的环境中，通话质量也有极高的保证。图乙是原理简化图，图丙是理想状态下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，两列波振幅相同，则（ ） A. 降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声的能量减弱 B. 降噪过程应用的是声波的干涉原理，Q点处的质点振动加强 C. Q点处的质点经过一个周期振动所产生的路程为零 D. P点处的质点经过一个周期随波迁移的距离为一个波长 7. 海上养殖场的浮漂在风浪的作用下上下振动（可视为简谐振动），其振动周期为，振幅为A。某时刻浮漂正好经过平衡位置向上运动。忽略水的黏滞阻力，从该时刻起，下列说法正确的是（ ） A. 经过时间，浮漂所受合力为零，位移为零 B. 经过时间，浮漂的动能为最大，路程为零 C. 经过时间，浮漂的速度达到最大，所受合力为零 D. 风浪突然增大，浮漂的固有振动周期变大 8. 实验室利用氢原子发光原理制作简易光谱仪，用来研究光波特性与微观能级规律，已知氢原子部分能级能量如图所示，现有单个处于能级的氢原子自发向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ） A. 该氢原子跃迁过程中，最多只能辐射出3种不同频率光子 B. 氢原子辐射光子时，原子的电势能减小，核外电子动能增大 C. 若用频率足够大的强光照射基态氢原子，可使其发生电离 D. 氢原子从跃迁时辐射的光子，比从跃迁时辐射的光子能量更小 9. 波源O在时刻开始振动，产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在某时刻的波形图如图甲所示，P点是平衡位置为处的质点，图乙为x轴上某质点的振动图像，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中P点的振动方向沿y轴正方向 B. 该波的周期为5s C. O点起振方向沿y轴负方向 D. 时处的质点第一次到达波峰 10. 北方地区冬季寒冷，湖泊、河湾等静水水域常结成厚冰，易形成天然的滑冰场。甲、乙两人在冰面上滑冰，测得两人碰撞前后运动的实验数据，得到如图所示的位移一时间图像。图中的线段、、分别表示沿光滑水平面上，沿同一条直线运动的甲、乙和它们发生正碰后结合体的位移随时间变化关系。已知相互作用时间极短，由图像给出的信息可知（ ） A. 碰前甲的动量比乙的动量大 B. 碰前甲与乙速度大小之比为5：2 C. 滑块甲与乙质量之比为2：3 D. 碰前甲与乙动能之比为25：24 第Π卷（非选择题：5小题，共54分） 二、实验题：（2小题，共14分） 11. 一次物理社团课外实践活动中小王同学要测量当地的重力加速度，设计的实验装置如图甲所示，力传感器可以测量细线的拉力随时间变化的规律，测得细线长为L。 （1）实验前先用螺旋测微器测小球的直径，示数如图乙所示，则小球直径________mm； （2）小组成员在实验过程中有下列说法，其中正确的是________（单选）。 A. 对于摆球的选择，可以是铁球，也可以是塑料球 B. 由图丙可知，当小球摆到最高点时开始计时 C. 选用的小球的质量越大，单摆的周期越大 D. 如果用悬线的长度作为摆长，代入公式计算得到的重力加速度值偏小 （3）让小球在竖直面内做小角度摆动，力传感器记录细线拉力随时间变化的图像如图丙所示，则小球摆动的周期________；求得当地的重力加速度____________（用、L、d、、表示）； 12. 某实验小组利用压强传感器和注射器探究气体等温变化的规律，实验装置如图甲所示。将注射器与压强传感器连接，封闭一定质量的气体，推拉活塞改变气体体积，记录多组体积V和压强p的数据。根据实验回答下列问题： （1）关于本实验，下列说法中正确的是（ ）（单选） A. 实验中应快速拉动活塞避免气体和外界发生热交换 B. 实验中必须测量柱塞的横截面积来计算气体体积 C. 柱塞上应涂抹润滑油来增加气密性 D. 挤压活塞时，为了防止实验装置脱落，应当用手握紧注射器筒 （2）根据实验数据，绘出的图线如图乙所示。一定质量的气体在等温过程中，图线的斜率与气体热力学温度T成_________（填“正”或“反”）比。 （3）在（2）的基础上，该小组同学利用该装置测量一个不规则小物块的体积。他们将小物块装入注射器内，连接好仪器后进行实验并记录了压强传感器示数和注射器读数，作出的图像如图丙所示，图中的横纵截距分别为和，则该小物块的体积为______。（用图中相关物理量表示） 三、计算题：（3小题，共40分） 13. 如图所示为一块半圆形透明材料，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，材料的折射率，平行光垂直射向材料的下表面（设真空中光速为c）。 （1）若光到达上表面后，都能从上表面射出，则该入射光束在AB上的最大宽度为多少？ （2）一束光在O点右侧与O点相距处垂直于AB入射，求此光从射入材料到射出所用时间为多少？ 14. 如图所示，一个内部高h=30cm的圆柱形金属汽缸竖直放置，内部用不计厚度与缸壁无摩擦的活塞将汽缸分隔为上、下两部分，上部与大气连通，下部封闭有一定质量的理想气体，初始时，活塞处于静止状态，下部封闭气体高度为h1=20cm，温度为T1=300K。当环境温度从T1缓慢升高至T2=360K时，该过程中下部封闭气体从外界吸收热量Q=40J。已知活塞面积S=50cm2、质量m=5kg，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，气体温度始终与环境温度相同。求： （1）初始时下部封闭气体的压强p1； （2）当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度∆h； （3）环境温度从T1升高至T2的过程中，封闭气体内能的增加量∆U。 15. 某实验小组的研究装置如图所示，质量为和的物体静止放在光滑水平面上，两者之间用轻弹簧拴接。现有质量为的物体以速度向右运动，与碰撞（碰撞时间极短）后粘合在一起。试求： （1）和碰撞过程中损失的机械能是多少？ （2）弹簧能产生的最大弹性势能是多少？ （3）从与碰撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中，弹簧对冲量的大小是多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2025-2026第二学期高二物理试题 共100分，考试时间为75分钟。 第Ⅰ卷（选择题共10题，46分） 一、选择题（本题共10小题，共46分。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，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错得0分。） 1. 关于物理学史和物理概念，下列说法正确的是（ ） A. 爱因斯坦通过α粒子散射实验，得到原子中带正电部分体积很小，但几乎占有全部质量 B. 在光电效应中，入射光的频率越大，金属的逸出功越大 C. 按照玻尔理论，氢原子核外电子轨道半径越大，其电子动能越小 D. 原子核的结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 【答案】C 【解析】 【详解】A．卢瑟福通过粒子散射实验，提出原子核式结构模型，得到原子中带正电部分体积很小，但几乎占有全部质量，A错误； B．金属的逸出功由金属本身决定，与入射光的频率无关，B错误； C．按照玻尔理论，氢原子核外电子绕核运动时库仑力提供向心力，有，则电子动能，轨道半径越大，电子动能越小，C正确； D．原子核稳定性与比结合能有关，比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，不能只看结合能大小，D错误。 故选C。 2. 如图所示，对下列两个有关光的实验示意图，分析正确的是（ ） A. 图甲若只减小挡板到屏的间距，则相邻亮条纹间距离将增大 B. 图甲若只增大双缝的间距d，则相邻亮条纹间距离将减小 C. 图乙中得到的条纹说明Q处对应待测工件下表面上凸 D. 图乙中若只增加薄片的厚度，则相邻亮条纹间距离将增大 【答案】B 【解析】 【详解】图甲为双缝干涉，屏上相邻亮条纹间距满足，其中为双缝到屏的距离，为双缝间距，为单色光波长。 A．若只减小挡板到屏的间距，则减小，相邻亮条纹间距离将减小，A错误； B．若只增大双缝间距，则减小，相邻亮条纹间距离将减小，B正确； C．图乙为用空气薄膜干涉检查平面平整度的实验，条纹是等厚干涉条纹。由图可见处条纹发生弯曲，表示对应处空气膜厚度与原来等厚位置发生偏离，结合图中薄片在左侧、空气膜厚度沿水平方向变化可判断，处对应被检测平面局部下凹，不是上凸，C错误； D．图乙中若只增加薄片厚度，则空气劈尖的倾角增大，相邻明纹或暗纹对应的空气膜厚度差仍为，所以在水平方向上达到相同厚度差所需距离减小，相邻亮条纹间距离将减小，D错误。 故选B。 3. 在考古断代中，碳14（）会发生衰变生成氮14（），半衰期约为5730年；而用于治疗骨癌的锶89（）会发生衰变生成钇89（）。下列说法正确的是（ ） A. 碳14的衰变方程为： B. 锶89（）衰变放出的电子，是原子核内的质子转化为中子时释放的 C. 若某样品中碳14的含量为原来的，则它的年代约为11460年 D. 核与核的中子数相同，质子数相差1 【答案】C 【解析】 【详解】A．－衰变放出的是负电子，不是正电子，方程电荷数不守恒，故A错误； B．－衰变的本质是中子转化为质子，同时释放电子，不是质子转化为中子，故B错误； C．根据半衰期公式，当时，年，故C正确； D．的中子数为，的中子数为，中子数相差1，故D错误。 故选C。 4. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，V－T图像如图所示。已知该气体在状态B的压强为。下列说法正确的是（ ） A. 状态A→B的过程气体吸热 B. 状态B→C过程是压强增大 C. 状态B→C过程外界对气体做功400J D. 状态A的气体压强为 【答案】D 【解析】 【详解】A．从到，体积不变，气体与外界间做功为零，即 温度降低，则内能减少，由热力学第一定律 得，即气体对外放热，故A错误； BC．由理想气体状态方程有 从到过程 故为等压变化，气体对外做功为，故BC错误； D．由 解得，故D正确； 故选D。 5. 抛绣球是我国的传统活动节目，核心寓意是传递爱情、祈求丰收和传承文化，象征情感联结、吉祥祝福与民族精神。某次将绣球斜向上抛出后，在空中先后经过和两点，运动轨迹如图所示，其中虚线为绣球运动轨迹的对称线，和在空中恰好关于虚线对称，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 绣球在和两点的动量相同 B. 绣球从到的过程中，动量变化量的方向竖直向下 C. 绣球经过最高点时动量为零 D. 绣球从到的过程中，重力的冲量为0 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图可知，绣球做斜抛运动，虚线为轨迹的对称线，、两点关于虚线对称，因此两点高度相同，速度大小相等，但竖直方向速度方向相反，水平方向速度方向相同。 动量是矢量，、两点速度方向不同，所以动量不同，A错误； B．绣球从到的过程中只受重力作用，由动量定理可知，动量变化量方向与重力方向相同，竖直向下，B正确； C．绣球经过最高点时竖直方向速度为零，但水平方向速度不为零，所以动量不为零，C错误； D．绣球从到的过程中所用时间不为零，重力冲量大小为，方向竖直向下，不为，D错误。 故选B。 6. 现在多数智能手机都配备了“双MIC降噪技术”，简单说就是在通话时，辅助麦克风收集背景音，与主麦克风音频信号相减来降低背景噪音，如图甲所示。通过这种技术，在嘈杂的环境中，通话质量也有极高的保证。图乙是原理简化图，图丙是理想状态下的降噪过程，实线表示环境噪声，虚线表示降噪系统产生的降噪声波，两列波振幅相同，则（ ） A. 降噪过程应用了声波的衍射原理，使噪声的能量减弱 B. 降噪过程应用的是声波的干涉原理，Q点处的质点振动加强 C. Q点处的质点经过一个周期振动所产生的路程为零 D. P点处的质点经过一个周期随波迁移的距离为一个波长 【答案】C 【解析】 【详解】AB．降噪的原理是：频率相同、相位相反的两列声波叠加，使噪声振动相互抵消，应用的是声波的干涉原理，不是衍射，从图丙可知，两列波传到点振动步调相反，所以点振动减弱，故AB错误； C．由图丙可知，点处的质点为振动减弱点，振幅为零，经过一个周期振动所产生的路程为零，故C正确； D．点处的质点不会随波迁移，故D错误。 故选C。 7. 海上养殖场的浮漂在风浪的作用下上下振动（可视为简谐振动），其振动周期为，振幅为A。某时刻浮漂正好经过平衡位置向上运动。忽略水的黏滞阻力，从该时刻起，下列说法正确的是（ ） A. 经过时间，浮漂所受合力为零，位移为零 B. 经过时间，浮漂的动能为最大，路程为零 C. 经过时间，浮漂的速度达到最大，所受合力为零 D. 风浪突然增大，浮漂的固有振动周期变大 【答案】A 【解析】 【详解】A．经过2T时间，浮漂处于平衡位置向上运动，此时浮漂所受合力为零，位移为零，A正确； B．经过时间，浮漂处于平衡位置向下运动，此时浮漂的速度最大，动能最大，路程不为零，B错误； C．某时刻浮漂正好经过平衡位置向上运动，经过时间，浮漂处于最大位移处，此时浮漂的速度为零，合力不为零，C错误； D．固有周期由系统自身性质决定，风浪变化不影响固有周期，D错误。 故选A。 8. 实验室利用氢原子发光原理制作简易光谱仪，用来研究光波特性与微观能级规律，已知氢原子部分能级能量如图所示，现有单个处于能级的氢原子自发向低能级跃迁，下列说法正确的是（ ） A. 该氢原子跃迁过程中，最多只能辐射出3种不同频率光子 B. 氢原子辐射光子时，原子的电势能减小，核外电子动能增大 C. 若用频率足够大的强光照射基态氢原子，可使其发生电离 D. 氢原子从跃迁时辐射的光子，比从跃迁时辐射的光子能量更小 【答案】BC 【解析】 【详解】A．单个氢原子从跃迁，最多的辐射路径为，这个过程中会依次辐射出4个不同频率的光子，因此最多只能辐射出4种不同频率光子，故A错误； B．氢原子向外辐射光子时，电子从高能级向低能级跃迁，电场力做正功，电势能减小、电子动能变大，故B正确； C．大于等于电离能的光均可使基态氢原子电离，不限定特定能级差，所以用频率足够大的强光照射基态氢原子，可使其发生电离，故C正确； D．的能级差为2.55eV，的能级差为1.89eV，前者能量更高，D错误。 故选BC。 9. 波源O在时刻开始振动，产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在某时刻的波形图如图甲所示，P点是平衡位置为处的质点，图乙为x轴上某质点的振动图像，下列说法正确的是（ ） A. 图甲中P点的振动方向沿y轴正方向 B. 该波的周期为5s C. O点起振方向沿y轴负方向 D. 时处的质点第一次到达波峰 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由题图甲知，根据同侧法，点的振动方向沿轴正方向，A正确； B．由题图乙知，周期，B错误； C．波传播过程中，各质点的起振方向均相同，由图乙知点起振方向沿轴正方向，C错误； D．波速 先经波传至处 处的质点开始向上振动，再经1s第一次到达波峰，D正确。 故选AD。 10. 北方地区冬季寒冷，湖泊、河湾等静水水域常结成厚冰，易形成天然的滑冰场。甲、乙两人在冰面上滑冰，测得两人碰撞前后运动的实验数据，得到如图所示的位移一时间图像。图中的线段、、分别表示沿光滑水平面上，沿同一条直线运动的甲、乙和它们发生正碰后结合体的位移随时间变化关系。已知相互作用时间极短，由图像给出的信息可知（ ） A. 碰前甲的动量比乙的动量大 B. 碰前甲与乙速度大小之比为5：2 C. 滑块甲与乙质量之比为2：3 D. 碰前甲与乙动能之比为25：24 【答案】BD 【解析】 【详解】由图像可知，线段表示甲碰前运动，线段表示乙碰前运动，线段表示碰后结合体运动。取轴正方向为正方向，则碰前甲的速度为，碰前乙的速度为，碰后结合体速度为。 A．设甲、乙质量分别为、，碰撞过程动量守恒，有，即，解得。碰前甲、乙动量大小之比为，故碰前甲的动量比乙的动量小，A错误； B．碰前甲、乙速度大小之比为，B正确； C．由动量守恒计算得，不是，C错误； D．碰前甲、乙动能之比为，D正确。 故选BD。 第Π卷（非选择题：5小题，共54分） 二、实验题：（2小题，共14分） 11. 一次物理社团课外实践活动中小王同学要测量当地的重力加速度，设计的实验装置如图甲所示，力传感器可以测量细线的拉力随时间变化的规律，测得细线长为L。 （1）实验前先用螺旋测微器测小球的直径，示数如图乙所示，则小球直径________mm； （2）小组成员在实验过程中有下列说法，其中正确的是________（单选）。 A. 对于摆球的选择，可以是铁球，也可以是塑料球 B. 由图丙可知，当小球摆到最高点时开始计时 C. 选用的小球的质量越大，单摆的周期越大 D. 如果用悬线的长度作为摆长，代入公式计算得到的重力加速度值偏小 （3）让小球在竖直面内做小角度摆动，力传感器记录细线拉力随时间变化的图像如图丙所示，则小球摆动的周期________；求得当地的重力加速度____________（用、L、d、、表示）； 【答案】（1）5.980 （2）D （3） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 由图乙可知，螺旋测微器固定刻度读数为，可动刻度第格与固定刻度基准线对齐，可动刻度读数为，所以小球直径为。 【小问2详解】 A．单摆实验中摆球应选体积小、密度大的小球，以减小空气阻力的影响，铁球比塑料球更合适，A错误； B．由图丙可知，细线拉力最小时小球在最高点，而图像开始计时处不是拉力最小的位置，所以不是当小球摆到最高点时开始计时，B错误； C．单摆周期公式为，周期与小球质量无关，C错误； D．单摆摆长应为悬点到小球球心的距离，即，若只用悬线长度作为摆长，则摆长测量值偏小，由可知计算得到的重力加速度值偏小，D正确。 故选D。 【小问3详解】 由图丙可知，细线拉力最小时小球在最高点，和对应相邻两次到达最高点，中间经过一次最低点，因此，所以小球摆动的周期为。 单摆摆长为，由单摆周期公式 得，代入和 解得 12. 某实验小组利用压强传感器和注射器探究气体等温变化的规律，实验装置如图甲所示。将注射器与压强传感器连接，封闭一定质量的气体，推拉活塞改变气体体积，记录多组体积V和压强p的数据。根据实验回答下列问题： （1）关于本实验，下列说法中正确的是（ ）（单选） A. 实验中应快速拉动活塞避免气体和外界发生热交换 B. 实验中必须测量柱塞的横截面积来计算气体体积 C. 柱塞上应涂抹润滑油来增加气密性 D. 挤压活塞时，为了防止实验装置脱落，应当用手握紧注射器筒 （2）根据实验数据，绘出的图线如图乙所示。一定质量的气体在等温过程中，图线的斜率与气体热力学温度T成_________（填“正”或“反”）比。 （3）在（2）的基础上，该小组同学利用该装置测量一个不规则小物块的体积。他们将小物块装入注射器内，连接好仪器后进行实验并记录了压强传感器示数和注射器读数，作出的图像如图丙所示，图中的横纵截距分别为和，则该小物块的体积为______。（用图中相关物理量表示） 【答案】（1）C （2）正 （3）b 【解析】 【小问1详解】 A．实验中，推动活塞时应尽量缓慢，其目的是保持气体温度恒定，故A错误； B．实验中可直接读取注射器的气体体积数值，无需测量柱塞的横截面积计算体积，故B错误； C．为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施是注射器柱塞上涂上润滑油，防止漏气或进气，故C正确； D．推拉柱塞及读取数据时不要用手握住注射器下部分，以避免改变气体的温度，选项D错误。 故选C。 【小问2详解】 根据理想气体状态方程有 可得 即一定质量的气体在等温过程中，图线的斜率与气体热力学温度成正比。 【小问3详解】 将小物块装入注射器内进行实验，小物块的体积为 由理想气体状态方程 可得 结合图丙可知 三、计算题：（3小题，共40分） 13. 如图所示为一块半圆形透明材料，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，材料的折射率，平行光垂直射向材料的下表面（设真空中光速为c）。 （1）若光到达上表面后，都能从上表面射出，则该入射光束在AB上的最大宽度为多少？ （2）一束光在O点右侧与O点相距处垂直于AB入射，求此光从射入材料到射出所用时间为多少？ 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 平行光垂直射向下表面，进入材料时传播方向不变，仍沿竖直方向向上。设某条光线从距圆心水平距离为处入射，到达半圆形上表面点，则为该点法线，且。 光从材料射向空气，临界角满足 解得。由图中几何关系可知，光线在上表面的入射角满足。 若光到达上表面后都能射出，应有，即 解得。 因此入射光束在上的最大宽度为。 【小问2详解】 该光线在点右侧距为处垂直于入射，由几何关系可知其到达上表面时入射角为，恰等于临界角。 光在材料内的路程为右侧竖直段、水平段和左侧竖直段之和，其中每段竖直路程为，水平路程为，故总路程为。 光在材料中的速度为 所以传播时间为。 14. 如图所示，一个内部高h=30cm的圆柱形金属汽缸竖直放置，内部用不计厚度与缸壁无摩擦的活塞将汽缸分隔为上、下两部分，上部与大气连通，下部封闭有一定质量的理想气体，初始时，活塞处于静止状态，下部封闭气体高度为h1=20cm，温度为T1=300K。当环境温度从T1缓慢升高至T2=360K时，该过程中下部封闭气体从外界吸收热量Q=40J。已知活塞面积S=50cm2、质量m=5kg，大气压强恒为p0=1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，气体温度始终与环境温度相同。求： （1）初始时下部封闭气体的压强p1； （2）当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度∆h； （3）环境温度从T1升高至T2的过程中，封闭气体内能的增加量∆U。 【答案】（1） （2）4cm （3）18J 【解析】 【小问1详解】 对活塞，根据平衡条件可得 解得下部气体的压强为 【小问2详解】 假设升温过程中活塞未上升到腔体顶部，则气体做等压膨胀，根据盖吕萨克定律得 解得 故假设成立，所以当环境温度升高至T2时，活塞上升的高度为4cm。 【小问3详解】 活塞上升过程中，外界对封闭气体做功为 解得 根据热力学第一定律可得环境温度从T1升高至T2的过程中，封闭气体内能的增加量为 15. 某实验小组的研究装置如图所示，质量为和的物体静止放在光滑水平面上，两者之间用轻弹簧拴接。现有质量为的物体以速度向右运动，与碰撞（碰撞时间极短）后粘合在一起。试求： （1）和碰撞过程中损失的机械能是多少？ （2）弹簧能产生的最大弹性势能是多少？ （3）从与碰撞后到弹簧第一次恢复原长的过程中，弹簧对冲量的大小是多少？ 【答案】（1）24J （2）4J （3） 【解析】 【小问1详解】 设与碰撞后的速度为，碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 由能量守恒定律得 代入数据解得和碰撞过程中损失的机械能为 【小问2详解】 三物体组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得 代入数据解得 由能量守恒定律得 代入数据解得 【小问3详解】 与碰撞后到弹簧第一次回到原长过程动量守恒、机械能守恒： 代入数据解得， 弹簧对，由动量定理得 则弹簧对冲量的大小是 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $