精品解析:江苏省镇江市丹阳市马相伯高级中学2024-2025学年高二下学期3月质量检测物理试题
2026-08-16
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2份
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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-阶段检测 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | 镇江市 |
| 地区(区县) | 丹阳市 |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 4.58 MB |
| 发布时间 | 2026-08-16 |
| 更新时间 | 2026-08-16 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-16 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59228806.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
丹阳马相伯高级中学高二3月质量检测物理试题
一、单选题
1. 下列说法正确的是( )
A. 状态参量是描述系统状态的物理量,系统处于非平衡态时各部分的状态参量不发生变化
B. 当系统不受外界影响且经过足够长的时间时,其内部各部分状态参量将会相同
C. 只有处于平衡态的系统才有状态参量
D. 只要温度不变且处处相等,系统就一定处于平衡态
2. 关于下列四幅图所涉及的物理知识,描述正确的是( )
A. 甲图中曲线②对应状态的气体分子平均速率更小
B. 乙图中分子间距离大于时,增大分子间距离,分子力做正功
C. 丙图中微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,布朗运动越明显
D. 丁图的绝热容器中,抽掉隔板,容器内气体温度降低
3. 甲图为水黾停在水面上的情景;乙图为分子间作用力与分子间距离的关系;丙图为金刚石微观结构示意图;丁图中的每条折线表示一个炭粒每隔相同时间位置的连线。下列说法正确的是( )
A. 水黾能停在水面上是因为其受到了水的表面张力作用
B. 当分子间距离为时,分子间作用力为0,分子间没有引力和斥力
C. 金刚石晶体中,原子按照一定规则排列,具有空间上的周期性
D. 炭粒沿着笔直的折线运动,说明水分子在短时间内的运动是规则的
4. 同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”,可拆变压器如图甲、乙所示。某同学组装变压器时,忘记将铁芯B闭合,已知他选择的原线圈为800匝,副线圈为400匝,原线圈输入“12V”的正弦交流电,则用交流电压表测得副线圈的电压可能为( )
A. 24 V B. 6 V C. D. 0
5. 某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理,在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路,如图甲所示。当未消磁的书籍标签(内含金属材料)靠近时,线圈的自感系数增大,导致振荡频率变化,从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 时刻,电容器的电场能为零 B. 时刻,线圈的自感电动势最大
C. 时间内,线圈中电流逐渐减小 D. 时间内,未消磁的书籍标签正在远离线圈
6. 合格医用口罩内侧使用对水不浸润的材料,图甲为一滴水滴在医用口罩内侧的照片,图乙为对应的示意图。以下说法正确的是( )
A. 照片中水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部密集
B. 该口罩为不合格产品,其内侧材料对所有的液体都浸润
C. 该口罩为合格产品,其内侧材料对所有的液体都不浸润
D. 在固液接触层,水滴分子间的相互作用力比水滴和与它接触的口罩内侧材料分子的相互作用力大
7. 北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖,雪花形主火炬的创意展现中国智慧,符合科学事实(图乙)。下列关于雪花的说法正确的是( )
A. 雪花是晶体
B. 雪花各向同性
C. 0℃雪花的分子的平均动能比0℃液态水分子的小
D. 雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据
8. 如图1所示,透过方解石观察下方的线条可以看到两个像,这称为双折射现象,再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现,如图2所示,则下列说法错误的是( )
A. 方解石是单晶体 B. 方解石光学性质各向异性
C. 透过方解石的光是偏振光 D. 透过方解石的光波是纵波
9. 把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 炭粒越大,布朗运动越明显
B. 小炭粒在不停地做无规则运动,这种运动就是布朗运动
C. 在光学显微镜下既能看到水分子,又能看到悬浮的小炭粒
D. 温度越低,布朗运动越明显
10. 如图所示,光电管的阴极K由某种金属材料制成,现用一束单色光由窗口射入光电管后,照射阴极K。下列说法正确的是( )
A. 只要入射光的强度足够大,电流表一定有示数
B. 只要入射光的频率足够大,电流表就会有示数
C. 若将电源换成导线,电流表一定没有示数
D. 电源电压过低时,无论用何种光照射,电流表一定没有示数
11. 如图所示为一定质量的理想气体由状态经过状态变为状态的图像,延长线过坐标原点。已知气体在状态的压强,其余数据图中已标出,下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的压强是
B. 气体在状态的温度是500K
C. 气体由状态到状态气体对外界做功
D. 状态单位时间内气体分子对单位面积器壁碰撞次数大于状态
二、解答题
12. “用单分子油膜法估测分子大小”的实验中
(1)如图所示的四个图反映了实验中的四个步骤,请将它们按操作先后顺序排列应是__________(用符号表示)。
(2)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的__________。
A.摩尔质量 B.摩尔体积
C.质量 D.体积
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是__________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
(4)某同学在做实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.1mL,用注射器测得1mL上述溶液有50滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm,求:(计算结果均保留2位有效数字)
①油酸膜的面积是__________;
②根据_上述数据,估测出油酸分子的直径是__________m。
13. 把铜原子看成球形,已知铜的密度为,铜的摩尔质量为,阿伏加德罗常数为,试估算铜分子的直径。
14. 课间老师要大家拔河表演拉马德堡半球,20个人对拉也没有拉开。老师旋转了一下开关让球内外气体相通,一个人轻轻一拉就开了。已知马德堡半球由两个球冠合拢组成,合拢处圆面的面积,合拢后容积,手动微型抽气机每按压一次抽出体积为的气体。抽气过程中环境温度保持不变,马德堡半球容积不变,导热性能良好,不计摩擦。已知初始时马德堡半球空腔内气体压强与大气压强相同,大气压强。求:
(1)抽1次气后,马德堡半球内的气体压强和的比值;
(2)若抽气20次后,球内气体压强等于多少?(取)
15. 如图所示,内壁光滑的导热汽缸竖直放置在水平桌面上,汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞质量m=5kg,活塞横截面积S=10cm2。活塞初始状态位于离汽缸底部高度为h1=6cm处。假设外界空气温度恒为T1=300K,大气压强p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)若用外力F将活塞缓慢提升3cm,此时汽缸内气体的压强;
(2)若对汽缸内气体缓慢加热,当温度升到T2=360K时,气体吸收了的热量,此过程中气体内能的增加量。
16. 某小组设计了如图所示装置来研究通电导体在磁场中的运动情况,光滑水平的平行导轨间的距离为L,导轨足够长且不计电阻,左端连有一个直流电源,电动势为E,内阻不计,导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。现将一质量为m、阻值为R的金属杆ab放置在导轨上并由静止释放,运动过程中金属杆ab与导轨始终垂直且接触良好,求:
(1)金属杆ab的最大加速度大小;
(2)金属杆ab的最大动能;
(3)若已知金属杆ab从释放到达到最大速度的位移大小为x,其做加速运动的时间 t。
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丹阳马相伯高级中学高二3月质量检测物理试题
一、单选题
1. 下列说法正确的是( )
A. 状态参量是描述系统状态的物理量,系统处于非平衡态时各部分的状态参量不发生变化
B. 当系统不受外界影响且经过足够长的时间时,其内部各部分状态参量将会相同
C. 只有处于平衡态的系统才有状态参量
D. 只要温度不变且处处相等,系统就一定处于平衡态
【答案】B
【解析】
【详解】A.系统处于非平衡状态时状态参量会发生变化,直至达到平衡态时才不再变化。故A错误;
B.当系统不受外界影响且经过足够长的时间时,其内部各部分状态参量将会相同,即达到平衡态。故B正确;
C.平衡态和非平衡态的系统,均有状态参量。故C错误;
D.不能仅凭温度不变且处处相等就判定系统处于平衡态,还需要压强和体积都不再变化才能判定平衡态。故D错误。
故选B。
2. 关于下列四幅图所涉及的物理知识,描述正确的是( )
A. 甲图中曲线②对应状态的气体分子平均速率更小
B. 乙图中分子间距离大于时,增大分子间距离,分子力做正功
C. 丙图中微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,布朗运动越明显
D. 丁图的绝热容器中,抽掉隔板,容器内气体温度降低
【答案】A
【解析】
【详解】A.甲图中曲线②对应的分子速率较大的区间占比更小,所以曲线②对应状态的气体温度更低,气体分子平均速率更小,故A正确;
B.乙图中,当分子间距离大于时,分子力表现为引力,增大分子间距离,分子力方向与分子运动方向相反,分子力做负功,故B错误;
C.丙图中,微粒越大,单位时间内受到液体分子撞击次数越多,但是来自各个方向的撞击趋于平衡,所以布朗运动越不明显,故C错误;
D.丁图的绝热容器中,抽掉隔板,气体自由膨胀,不对外做功,且容器绝热,没有热传递,根据热力学第一定律可知气体内能不变,温度不变,故D错误。
故选A。
3. 甲图为水黾停在水面上的情景;乙图为分子间作用力与分子间距离的关系;丙图为金刚石微观结构示意图;丁图中的每条折线表示一个炭粒每隔相同时间位置的连线。下列说法正确的是( )
A. 水黾能停在水面上是因为其受到了水的表面张力作用
B. 当分子间距离为时,分子间作用力为0,分子间没有引力和斥力
C. 金刚石晶体中,原子按照一定规则排列,具有空间上的周期性
D. 炭粒沿着笔直的折线运动,说明水分子在短时间内的运动是规则的
【答案】C
【解析】
【详解】A.水黾能停在水面上是因为液体表面存在张力,而不是受到张力作用,故A错误;
B.图(乙)中处,分子引力和斥力的合力为零,但引力和斥力均不为零,故B错误;
C.晶体中原子(或分子、离子)都按照一定规则排列,具有空间上的周期性,故C正确;
D.图(丁)是每隔一定时间把水中炭粒的位置记录下来,然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来,而炭粒本身并不是沿折线运动,该图说明炭粒的运动(布朗运动)是不规则的,从而反映了水分子运动的不规则性,故D错误。
故选C。
4. 同学们用可拆变压器探究“变压器的电压与匝数的关系”,可拆变压器如图甲、乙所示。某同学组装变压器时,忘记将铁芯B闭合,已知他选择的原线圈为800匝,副线圈为400匝,原线圈输入“12V”的正弦交流电,则用交流电压表测得副线圈的电压可能为( )
A. 24 V B. 6 V C. D. 0
【答案】C
【解析】
【详解】因未将铁芯B安装在铁芯A上形成闭合铁芯,则变压器存在漏磁问题;设该变压器的效率为,原线圈与副线圈的匝数比为
原线圈输入的正弦交流电,副线圈的电压为
由于,则副线圈的电压
故选C。
5. 某图书馆的书籍防盗系统利用LC振荡电路原理,在出口处的地毯下埋有线圈L与电容器C构成的振荡电路,如图甲所示。当未消磁的书籍标签(内含金属材料)靠近时,线圈的自感系数增大,导致振荡频率变化,从而触发警报。若该振荡电路中电容器上极板的电荷量q随时间t变化的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 时刻,电容器的电场能为零 B. 时刻,线圈的自感电动势最大
C. 时间内,线圈中电流逐渐减小 D. 时间内,未消磁的书籍标签正在远离线圈
【答案】C
【解析】
【详解】A.时刻,电容器上极板带电量最大,可知电场能最大,选项A错误;
B.时刻,电容器放电完毕,此时线圈的电流最大,电流变化率最小,则自感电动势最小,选项B错误;
C.时间内,电容器带电量增大,则线圈中电流逐渐减小,选项C正确;
D. 由图可知时间内,振动电路的振动周期逐渐变大,根据
可知线圈自感系数L变大,可知未消磁的书籍标签正在靠近线圈,选项D错误。
故选C。
6. 合格医用口罩内侧使用对水不浸润的材料,图甲为一滴水滴在医用口罩内侧的照片,图乙为对应的示意图。以下说法正确的是( )
A. 照片中水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部密集
B. 该口罩为不合格产品,其内侧材料对所有的液体都浸润
C. 该口罩为合格产品,其内侧材料对所有的液体都不浸润
D. 在固液接触层,水滴分子间的相互作用力比水滴和与它接触的口罩内侧材料分子的相互作用力大
【答案】D
【解析】
【详解】A.水滴与空气接触的表面层的水分子比水滴的内部稀疏,故A错误;
BC.由图可知,水珠并没有浸润口罩内侧,因此是合格产品,浸润与不浸润现象是相对的,各种液体的密度、分子大小、分子间隙、分子间作用力大小等都各不相同,因此口罩内侧材料并不一定对所有的液体都不浸润,只要对水不浸润,就是合格产品,故BC错误;
D.水滴附着层(即固液接触层)内水分子比水滴内部稀疏,附着层水分子受到的水滴内分子的作用力比受到的口罩内侧固体材料分子的作用力大,因而使水滴表面紧绷而减小与口罩内侧固体材料的作用,故D正确。
故选D。
7. 北京冬奥会给世界各地的人们带来了寒冬中的温暖,雪花形主火炬的创意展现中国智慧,符合科学事实(图乙)。下列关于雪花的说法正确的是( )
A. 雪花是晶体
B. 雪花各向同性
C. 0℃雪花的分子的平均动能比0℃液态水分子的小
D. 雪花漫天飞舞可以作为雪花分子在做无规则运动的证据
【答案】A
【解析】
【详解】AB.根据雪花具有形状规则的几何形状,且雪花在熔化时,吸收热量温度不变,具有确定的熔点,所以雪花是单晶体,则单晶体具有各向异性的物理性质,故B错误,A正确;
C.平均动能与温度有关系,故0°C雪花的水分子的平均动能与0°C液态水分子的相同,故C错误;
D.雪花是固体颗粒,飞舞时,是宏观上的机械运动,不能说明分子在做无规则运动,故D错误。
故选A。
8. 如图1所示,透过方解石观察下方的线条可以看到两个像,这称为双折射现象,再透过缓慢旋转的偏振片会观察到两个像交替出现,如图2所示,则下列说法错误的是( )
A. 方解石是单晶体 B. 方解石光学性质各向异性
C. 透过方解石的光是偏振光 D. 透过方解石的光波是纵波
【答案】D
【解析】
【详解】AB.单晶体具有各向异性,会产生双折射现象,方解石能产生双折射现象,则方解石是单晶体,其光学性质各向异性,故AB正确;
CD.通过方解石的光能够通过偏振片观察到两个像交替出现,即发生了偏振现象,说明透过方解石的光是偏振光,只有横波才能发生偏振现象,则透过方解石的光波是横波,故C正确,D错误。
本题是选错误的,故选D。
9. 把墨汁用水稀释后取出一滴放在光学显微镜下观察,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 炭粒越大,布朗运动越明显
B. 小炭粒在不停地做无规则运动,这种运动就是布朗运动
C. 在光学显微镜下既能看到水分子,又能看到悬浮的小炭粒
D. 温度越低,布朗运动越明显
【答案】B
【解析】
【详解】AD.根据布朗运动的特点可知,炭粒越小,温度越高,布朗运动越明显,故AD错误;
B.小炭粒在不停地做无规则运动,这种运动就是布朗运动,故B正确;
C.水分子很小,在光学显微镜下看不到水分子,故C错误。
故选B。
10. 如图所示,光电管的阴极K由某种金属材料制成,现用一束单色光由窗口射入光电管后,照射阴极K。下列说法正确的是( )
A. 只要入射光的强度足够大,电流表一定有示数
B. 只要入射光的频率足够大,电流表就会有示数
C. 若将电源换成导线,电流表一定没有示数
D. 电源电压过低时,无论用何种光照射,电流表一定没有示数
【答案】B
【解析】
【详解】AB.能否发生光电效应要看入射光的频率是否大于金属的极限频率,如果入射光的频率小于金属的极限频率,即使入射光的强度足够大,也不会发生光电效应,即电流表不一定有示数,只有当入射光的频率足够大,才可能发生光电效应,电流表才会有示数,选项A错误,B正确;
C.若能发生光电效应,则若将电源换成导线,电流表也会有示数,选项C错误;
D.因所加电压为正向电压,若能发生光电效应,即使电源电压过低时,电流表也会有示数,选项D错误。
故选B。
11. 如图所示为一定质量的理想气体由状态经过状态变为状态的图像,延长线过坐标原点。已知气体在状态的压强,其余数据图中已标出,下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的压强是
B. 气体在状态的温度是500K
C. 气体由状态到状态气体对外界做功
D. 状态单位时间内气体分子对单位面积器壁碰撞次数大于状态
【答案】D
【解析】
【详解】A.气体由状态到状态,根据理想气体状态方程有
解得
故A错误;
B.气体由状态到状态B,压强不变,则有
解得K
故B错误;
C.气体由状态到状态B,压强不变,根据做功公式有
故C错误;
D.AB两态压强相等,状态的体积较小,气体数密度较大,则单位时间内气体分子对单位面积器壁碰撞次数大于状态,故D正确;
故选D。
二、解答题
12. “用单分子油膜法估测分子大小”的实验中
(1)如图所示的四个图反映了实验中的四个步骤,请将它们按操作先后顺序排列应是__________(用符号表示)。
(2)用油膜法测出油酸分子的直径后,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道油滴的__________。
A.摩尔质量 B.摩尔体积
C.质量 D.体积
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较,数据偏大,对出现这种结果的原因,下列说法中可能正确的是__________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开
(4)某同学在做实验时,油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.1mL,用注射器测得1mL上述溶液有50滴,把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里,待水面稳定后,测得油酸膜的近似轮廓如图所示,图中正方形小方格的边长为1cm,求:(计算结果均保留2位有效数字)
①油酸膜的面积是__________;
②根据_上述数据,估测出油酸分子的直径是__________m。
【答案】 ①. dacb ②. B ③. ACD ④. ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1] “用单分子油膜法估测分子大小”的实验步骤为:①配制酒精油酸溶液(教师完成,记下配制比例);②将N滴酒精油酸溶液滴入量筒测出体积,根据配制比例算出一滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积V;③准备浅水盘,将痱子粉均匀的撒在水面上;④将一滴油酸酒精溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上,待油酸薄膜的形状稳定后,将玻璃板放在浅盘上,用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上;⑤将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上,数出轮廓内的方格数(不足半格的舍去,多于半格的算一格),再根据方格的边长求出油膜的面积S;⑥根据可算出油膜的厚度,即为分子直径。故正确的操作顺序为dacb。
(2)[2]阿伏加德罗常数为1mol任何物质所含的粒子的个数,等于摩尔体积除以一个分子的体积。用油膜法测出油酸分子的直径后,可知道一个油酸分子的体积,要测定阿伏加德罗常数,还需要知道1mol油酸分子的体积,即摩尔体积,故B正确,故选B。
(3)[3] 计算结果数据偏大,根据原因可能是油酸体积V计算偏大或者油膜面积S偏小。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算,会造成V计算偏大,故A正确;
B.计算油酸膜面积时,错将不完整的方格作为完整方格处理,会造成油膜面积S偏大,故B错误;
C.计算油酸膜面积时,只数了完整的方格数,会造成油膜面积S偏小,故C正确;
D.水面上痱子粉撒得较多,油酸膜没有充分展开,会造成油膜面积S偏小,故D正确
故选ACD。
(4)①[4]数出轮廓内的方格数(不足半格的舍去,多于半格的算一格)n=40格,正方形小方格的边长为1cm,则小方格的面积为
则油酸膜的面积
(4)②[5]根据配制比例算出一滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积
根据,可算出
13. 把铜原子看成球形,已知铜的密度为,铜的摩尔质量为,阿伏加德罗常数为,试估算铜分子的直径。
【答案】
【解析】
【分析】
【详解】一摩尔铜的质量为,根据密度与体积的关系式
一摩尔铜的分子个数为,则一个铜分子的体积为
根据球体的体积公式
铜分子的直径估算为
【点睛】
14. 课间老师要大家拔河表演拉马德堡半球,20个人对拉也没有拉开。老师旋转了一下开关让球内外气体相通,一个人轻轻一拉就开了。已知马德堡半球由两个球冠合拢组成,合拢处圆面的面积,合拢后容积,手动微型抽气机每按压一次抽出体积为的气体。抽气过程中环境温度保持不变,马德堡半球容积不变,导热性能良好,不计摩擦。已知初始时马德堡半球空腔内气体压强与大气压强相同,大气压强。求:
(1)抽1次气后,马德堡半球内的气体压强和的比值;
(2)若抽气20次后,球内气体压强等于多少?(取)
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
气体等温变化,根据玻意耳定律可得第一次抽气后,则有
解得
【小问2详解】
同理,第二次抽气后,则有
解得
依次类推,抽20次后
15. 如图所示,内壁光滑的导热汽缸竖直放置在水平桌面上,汽缸内封闭一定质量的理想气体,活塞质量m=5kg,活塞横截面积S=10cm2。活塞初始状态位于离汽缸底部高度为h1=6cm处。假设外界空气温度恒为T1=300K,大气压强p0=1×105Pa,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)若用外力F将活塞缓慢提升3cm,此时汽缸内气体的压强;
(2)若对汽缸内气体缓慢加热,当温度升到T2=360K时,气体吸收了的热量,此过程中气体内能的增加量。
【答案】(1)1.0×105Pa
(2)13.2J
【解析】
【小问1详解】
初始时,封闭气体的压强为
活塞缓慢上升过程中,气体做等温变化,根据玻意耳定律可得,
代入数据解得
【小问2详解】
对汽缸内气体缓慢加热,气体做等压变化,根据盖吕萨克定律可得
代入数据解得
气体对外界做功为
根据热力学第一定律可得
16. 某小组设计了如图所示装置来研究通电导体在磁场中的运动情况,光滑水平的平行导轨间的距离为L,导轨足够长且不计电阻,左端连有一个直流电源,电动势为E,内阻不计,导轨处在磁感应强度大小为B、方向垂直于导轨平面向上的匀强磁场中。现将一质量为m、阻值为R的金属杆ab放置在导轨上并由静止释放,运动过程中金属杆ab与导轨始终垂直且接触良好,求:
(1)金属杆ab的最大加速度大小;
(2)金属杆ab的最大动能;
(3)若已知金属杆ab从释放到达到最大速度的位移大小为x,其做加速运动的时间 t。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【详解】(1)当金属杆速度为零时,金属杆的加速度最大,对金属杆受力分析可得
此时电流
解得金属杆ab的最大加速度大小
(2)金属杆 ab切割磁感线产生与电源电动势相反的动生电动势,当两电动势大小相等时,金属杆ab的加速度为零,速度达到最大,有
解得金属杆ab的速度最大值
最大动能
解得
(3)对金属杆,由动量定理有
得,
解得
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