精品解析：江苏南通市启东市第一中学2024-2025学年高二下学期第三次检测物理试卷

启东市第一中学2024-2025年度第二学期第三次月考 高二物理试卷 考试时间75分钟，试卷满分100分 一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 设物体运动的加速度为a、速度为，位移为x，现有四个不同物体的运动图像如图所示，时刻物体的速度均为零，则其中物体做单向直线运动的图像是（　　） A. B. C. D. 2. 某电视台每周都有棋类节目，如棋类授课和评析，他们的棋盘都是竖直放置的，棋盘上布有磁铁，而每个棋子都是一个小磁铁，关于棋盘和棋子有下列几种说法： ①小棋子共受四个力的作用 ②每个棋子的质量肯定都有细微的差异，所以不同的棋子所受的摩擦力不同 ③棋盘面应选取相对粗糙的材料 ④如果某个棋子贴不上棋盘，总会滑落，肯定是其质量偏大 以上说法中正确的是（ ） A. ①②④ B. ①②③ C. ①③④ D. ②③④ 3. 关于下列插图的说法正确的是（ ） A. 使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向同性 B. 乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好 C. 丙图为α粒子的散射实验现象，其中H、I运动轨迹是不可能存在的 D. 丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低 4. 为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，则（　　） A. 该时刻线圈的自感电动势正在减小 B. 该时刻电容器下极板带正电荷 C. 若探测仪靠近金属时其自感系数增大，则振荡电流的频率升高 D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流 5. 随着中国玉兔月球探测器成功着陆月球背面，世界上掀起了新一轮的月球探测热潮。月球表面蕴含丰富而地球却十分匮乏的氦3是一种非常理想的核聚变材料，月球氦3的开发对解决能源危机有着积极的意义。氦3与氘核的核反应方程为其中为释放的核能。且知氘核的比结合能为氦核的比结合能为 光速为c，则下列说法中正确的是（ ） A. X为中子 B. 氦3的比结合能为 C. 该核聚变中质量增加 D. 氦3的比结合能比氦核的比结合能大 6. 如图所示，甲突然释放刻度尺，乙迅速夹住，由此判断乙的反应时间。现在尺上贴上间隔的刻度制成反应时间尺。下列说法正确的是（　　） A. 反应时间尺的“0”刻度位于A处 B. 反应时间尺的刻度疏密均匀 C. 反应时间尺的刻度A处较密 D. 反应时间尺的刻度B处较密 7. 在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图，其横轴截距为a，纵轴截距为，元电荷电量为e。下列说法正确的是（ ） A. 金属的截止频率为a B. 金属的逸出功为 C. 遏止电压与入射光的频率成正比 D. 普朗克常量 8. 一定质量的理想气体经历一个循环过程的图像如图所示，该循环是由两个绝热过程和两个等容过程组成，a状态为起始状态，对于该循环，下列说法正确的是（ ） A. 气体在状态b 和状态c时内能一定相等 B. 一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D. a→b过程中气体分子的速率分布曲线不会发生变化 9. 近年来，无线充电技术得到了广泛应用。如图为某种无线充电器的简化原理图。由于发射线圈与接收线圈处于两个分离的装置中，穿过接收线圈的磁通量少于发射线圈的磁通量。已知发射线圈与接收线圈的匝数分别为1210和55，当发射线圈接入220V交流电源时，接收线圈输出电压为9V。忽略其他损耗，下列说法正确的是（　　） A. 发射线圈与接收线圈的电流之比为1:22 B. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为2:1 C. 穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90% D. 只要发射线圈接入电压为220V，接收线圈输出电压均为9V 10. 一个敞口的瓶子，放在空气中，气温为27℃。现对瓶子加热，由于瓶子中空气受热膨胀，一部分空气被排出。当瓶子中空气温度上升到87℃时，瓶中剩余空气的质量是原来的（　　） A. B. C. D. 二、非选择题：共5题，共60分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲和图乙所示。 （1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，_______（填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积， （2）关于该实验下列说法正确的是_______。 A. 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 （3）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到图像如图丙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1_______T2（填写“大于”或“小于”）。 （4）在图丙中进一步发现图线不通过坐标原点且相交于V轴上的同一点，则造成这一结果的原因是_______。 （5）若某同学利用所得实验数据作出的图线，应该是_______。 A. B. C. D. 12. 如图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，其中汽缸壁内有卡环，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S，外界大气压为p0，缸内气体热力学温度为T1。先对缸内气体第一次缓慢加热，使气体体积由V1增大到V2时恰好活塞被卡环挡住，该过程气体吸收的热量为Q1。再对缸内气体第二次缓慢加热使气体升高的温度是第一次加热气体升高的温度2倍。已知重力加速度为g，气体的内能与热力学温度成正比。 （1）第一次加热后气体的温度T2； （2）第二次加热过程中气体吸收的热量Q2。 13. 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，绳子上最大承受力为10N，绳长为5m，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的。 （1）当竖直杆M、N距离为3m时，总质量为1.2kg的衣架和衣服挂于绳上处于静止状态。求此时绳子上拉力为多少； （2）总质量为1.2kg的衣架和衣服挂于绳上处于静止状态，保证绳子不断，当竖直杆M、N最大距离是多少。 14. 根据玻尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数的关系为表示氢原子处于基态的能量，具体数值未知一群处于能级的该原子，向低能级跃迁时发出多种频率的光，光的频率中最大的为已知普朗克常量为，电子电荷量的绝对值为，电子质量为。求： （1）氢原子处于基态的能量； （2）若频率为的光照射逸出功为W的某种金属能发生光电效应，从金属表面逸出的电子的物质波的最短波长是多少； （3）当用跃迁产生频率为的光去照射某种金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流为I，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。 15. 电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框ABCD，线框边长为L，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为B，线框转轴OO′与磁场垂直，且与AB、CD距离相等。线框与储能装置连接。 （1）若把图1中的储能装置换成电阻R，则线框由图1所示的位置转过90°的过程中通过线框某一横截面的电荷量是多少； （2）若线框以角速度ω匀速转动，从线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，线框在t时刻的位置如图2所示，求此时线框上产生的感应电动势； （3）如图1讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，做两点假定：①将储能装置替换为阻值为R的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能；②线框转动第一周的角速度为ω0，第二周的角速度为，第三周的角速度为，依次减半，直到线框停止转动。求该制动过程中汽车储存的电能是多少。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 启东市第一中学2024-2025年度第二学期第三次月考 高二物理试卷 考试时间75分钟，试卷满分100分 一、单项选择题：本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1. 设物体运动的加速度为a、速度为，位移为x，现有四个不同物体的运动图像如图所示，时刻物体的速度均为零，则其中物体做单向直线运动的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】A．由位移—时间图像可知，位移随时间先增大后减小，2s后反向运动，4s末到达初始位置，物体不是做单向直线运动，故A错误； B．由速度—时间图像可知，速度2s内沿正方向运动，沿负方向运动，方向改变，物体不是做单向直线运动，故B错误； C．由图像可知：物体在第1s内做匀加速运动，第2s内做匀减速运动，2s末速度减为0，然后重复前面的过程，是单向直线运动，故C正确； D．由图像可知：物体在第1s内做匀加速运动，第内做匀减速运动，2s末速度减为0，第3s内沿负方向运动，不是单向直线运动，故D错误。 故选C。 2. 某电视台每周都有棋类节目，如棋类授课和评析，他们的棋盘都是竖直放置的，棋盘上布有磁铁，而每个棋子都是一个小磁铁，关于棋盘和棋子有下列几种说法： ①小棋子共受四个力的作用 ②每个棋子的质量肯定都有细微的差异，所以不同的棋子所受的摩擦力不同 ③棋盘面应选取相对粗糙的材料 ④如果某个棋子贴不上棋盘，总会滑落，肯定是其质量偏大 以上说法中正确的是（ ） A. ①②④ B. ①②③ C. ①③④ D. ②③④ 【答案】B 【解析】 【详解】①：小棋子受重力、棋盘的磁吸引力、棋盘的支持力、竖直方向的静摩擦力，共4个力作用，故①正确； ②：棋子静止时竖直方向二力平衡，静摩擦力满足，不同棋子质量有细微差异则重力不同，因此所受静摩擦力不同，故②正确； ③：最大静摩擦力满足 选取相对粗糙的材料可以增大动摩擦因数，从而增大最大静摩擦力，避免棋子滑落，故③正确； ④：棋子滑落的本质是重力大于最大静摩擦力，也可能是棋盘对棋子的磁吸引力过小，导致支持力偏小、最大静摩擦力不足，不一定是质量偏大，故④错误。 综上，正确的是①②③。 故选B。 3. 关于下列插图的说法正确的是（ ） A. 使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向同性 B. 乙图中E细管材料制作防水衣的防水效果比F细管材料好 C. 丙图为α粒子的散射实验现象，其中H、I运动轨迹是不可能存在的 D. 丁图的绝热容器中，抽掉隔板，容器内气体温度降低 【答案】C 【解析】 【详解】A．云母是单晶体，使用图甲所示的云母材料制作光的偏振片是利用了它的各向异性，故A错误； B．E 管液面上升，水对 E 管壁浸润；F 管液面低于外部，水对 F 管壁不浸润，防水衣材料需要水不浸润，故B错误； C．丙图为α粒子的散射实验现象，粒子带正电，原子核也带正电，二者相互排斥，粒子受力指向轨迹凹侧，可知H、I运动轨迹是不可能存在的，故C正确； D．丁图容器绝热，可知，气体向真空自由膨胀不对外做功，可知 由热力学第一定律 可知内能不变，温度不变，故D错误。 故选C。 4. 为营造更为公平公正的高考环境，“反作弊”工具金属探测仪被各考点广为使用。某兴趣小组设计了一款金属探测仪，如图所示，探测仪内部的线圈与电容器构成LC振荡电路，当探测仪检测到金属物体时，探测仪线圈的自感系数发生变化，从而引起振荡电路中的电流频率发生变化，探测仪检测到这个变化就会驱动蜂鸣器发出声响。已知某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，则（　　） A. 该时刻线圈的自感电动势正在减小 B. 该时刻电容器下极板带正电荷 C. 若探测仪靠近金属时其自感系数增大，则振荡电流的频率升高 D. 若探测仪与金属保持相对静止，则金属中不会产生感应电流 【答案】B 【解析】 【详解】A．某时刻，电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电场能增加，磁场能减小，故自感电动势阻碍电流的增大，则该时刻线圈的自感电动势正在增大，故A错误； B．电流的方向由b流向a，且电流强度正在减弱过程中，电容器充电，由右手螺旋定则判断，电容器下极板带正电，故B正确； C．若探测仪靠近金属时，相当于给线圈增加了铁芯，所以其自感系数L增大，根据公式可知，其自感系数L增大时振荡电流的频率降低，故C错误； D．此时电流强度正在减弱过程中，虽然探测仪与金属保持相对静止，金属也会产生感应电流，故D错误。 故选B。 【点睛】物理知识与生活实际相结合，把电磁感应运用于日常生活中，熟练掌握自感的知识点。 5. 随着中国玉兔月球探测器成功着陆月球背面，世界上掀起了新一轮的月球探测热潮。月球表面蕴含丰富而地球却十分匮乏的氦3是一种非常理想的核聚变材料，月球氦3的开发对解决能源危机有着积极的意义。氦3与氘核的核反应方程为其中为释放的核能。且知氘核的比结合能为氦核的比结合能为 光速为c，则下列说法中正确的是（ ） A. X为中子 B. 氦3的比结合能为 C. 该核聚变中质量增加 D. 氦3的比结合能比氦核的比结合能大 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据核反应电荷数和质量数守恒，反应左侧总电荷数为，总质量数为，右侧电荷数为2、质量数为4，因此X的电荷数为，质量数为，即X为质子（），不是中子，故A错误； B．设氦3的比结合能为，总结合能等于比结合能与核子数的乘积，反应释放能量，因此反应后总结合能=反应前总结合能+释放能量，即 解得，故B正确； C．根据质能方程，释放核能对应质量亏损，即质量减少，故C错误； D．核反应释放能量，说明生成物比反应物更稳定，比结合能更大，因此氦3的比结合能小于氦核的比结合能，故D错误。 故选B。 6. 如图所示，甲突然释放刻度尺，乙迅速夹住，由此判断乙的反应时间。现在尺上贴上间隔的刻度制成反应时间尺。下列说法正确的是（　　） A. 反应时间尺的“0”刻度位于A处 B. 反应时间尺的刻度疏密均匀 C. 反应时间尺的刻度A处较密 D. 反应时间尺的刻度B处较密 【答案】D 【解析】 【详解】A．反应时间为零指的是甲一释放刻度尺，乙就夹住，刻度尺并未下落，故反应时间尺的“0”刻度位于B处，A错误； BCD．做匀加速直线运动的物体，相同时间内的位移逐渐增大，即随着刻度尺的下落，每隔0.02s的位移逐渐增大，可知反应时间尺的刻度疏密不均匀，反应时间尺的刻度B处较密，A处较疏，BC错误，D正确。 故选D。 7. 在光电效应中，当一定频率的光照射某种金属时，实验得到的遏止电压与入射光的频率的关系如图，其横轴截距为a，纵轴截距为，元电荷电量为e。下列说法正确的是（ ） A. 金属的截止频率为a B. 金属的逸出功为 C. 遏止电压与入射光的频率成正比 D. 普朗克常量 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据 当时，有 因为 联立解得金属的截止频率，故A正确； B．由以上分析有 可知图像纵截距 解得，故B错误； C．由图可知，遏止电压与入射光的频率不成正比，故C错误； D．由B选项分析可知，图像斜率 解得，故D错误。 故选A。 8. 一定质量的理想气体经历一个循环过程的图像如图所示，该循环是由两个绝热过程和两个等容过程组成，a状态为起始状态，对于该循环，下列说法正确的是（ ） A. 气体在状态b 和状态c时内能一定相等 B. 一次循环过程中气体吸收的热量小于放出的热量 C. 过程中，单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少 D. a→b过程中气体分子的速率分布曲线不会发生变化 【答案】C 【解析】 【详解】A．为等容升温过程，有。一定质量理想气体的内能只由温度决定，因此，故A错误； B．循环在图中沿顺时针方向进行，气体对外做的净功。一个循环后气体的内能不变，由热力学第一定律有 故气体吸收的热量大于放出的热量，故B错误； C．为绝热膨胀过程，气体温度降低，分子平均速率减小；同时体积增大，分子数密度减小，因此单位时间内碰撞单位面积器壁的分子数减少，故C正确； D．为绝热压缩过程，外界对气体做功，气体温度升高，分子速率分布随温度改变，故D错误。 故选C。 9. 近年来，无线充电技术得到了广泛应用。如图为某种无线充电器的简化原理图。由于发射线圈与接收线圈处于两个分离的装置中，穿过接收线圈的磁通量少于发射线圈的磁通量。已知发射线圈与接收线圈的匝数分别为1210和55，当发射线圈接入220V交流电源时，接收线圈输出电压为9V。忽略其他损耗，下列说法正确的是（　　） A. 发射线圈与接收线圈的电流之比为1:22 B. 发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为2:1 C. 穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90% D. 只要发射线圈接入电压为220V，接收线圈输出电压均为9V 【答案】C 【解析】 【详解】AC．若没有漏磁，发射线圈与接收线圈的电压之比等于其匝数之比，则有 解得U2=10V 由于实际上有漏磁，接收线圈的电压实际只达到了9 V，故可知发射线圈与接收线圈的电流之比不是匝数的反比，即不是1:22，因为理论上接收线圈中的输出电压为10V，而实际上只有9V，因此可得穿过接收线圈的磁通量变化率是穿过发射线圈的90%，故A错误，C正确； B．发射线圈与接收线圈中磁通量变化的频率相同，则可得发射线圈与接收线圈中交变电流的频率之比为1:1，故B错误； D．无线充电利用的是电磁感应，因此必须使用交变电压，若使用恒定直流电，将不会产生变化的磁场，接收线圈中也就不会有电压产生，故D错误。 故选C。 10. 一个敞口的瓶子，放在空气中，气温为27℃。现对瓶子加热，由于瓶子中空气受热膨胀，一部分空气被排出。当瓶子中空气温度上升到87℃时，瓶中剩余空气的质量是原来的（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】假设被排出的空气体积为V，瓶内的空气体积为V0，以原来瓶内气体为研究对象，由盖吕萨克定律得 由于瓶中剩余空气的质量与总质量之间满足 所以 A正确。 故选A。 二、非选择题：共5题，共60分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分；有数值计算时，答案中必须明确写出数值和单位。 11. 用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲和图乙所示。 （1）实验时，为判断气体压强与体积的关系，_______（填“需要”或“不需要”）测出空气柱的横截面积， （2）关于该实验下列说法正确的是_______。 A. 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 （3）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，进行了两次实验，得到图像如图丙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T1_______T2（填写“大于”或“小于”）。 （4）在图丙中进一步发现图线不通过坐标原点且相交于V轴上的同一点，则造成这一结果的原因是_______。 （5）若某同学利用所得实验数据作出的图线，应该是_______。 A. B. C. D. 【答案】（1）不需要 （2）A （3）大于 （4）实验中未计入注射器与压强传感器连接的胶管内的气体体积。 （5）B 【解析】 【小问1详解】 实验中封闭气体的体积可由注射器刻度直接读出空气柱长度对应的容积，而体积，探究等温变化时只需验证为定值，即验证为定值，横截面积是公共常量，无需单独测量。 【小问2详解】 A．柱塞涂润滑油既可以减小摩擦，更重要的是提升注射器的气密性，防止封闭气体泄漏，故A正确； B．用手握住注射器，手的温度会传递给封闭气体，导致气体温度变化，违背等温条件，故B错误； C．快速推拉柱塞会使气体温度发生改变，故C错误； D．压强由压强传感器通过数据采集器获得，体积是通过注射器刻度读取后输入采集器，并非直接由采集器获得，故D错误。 故选A。 【小问3详解】 根据理想气体状态方程，变形得 图线的斜率为，两次实验气体质量相同（不变），斜率越大对应温度越高，图中​的图线斜率更大，因此大于； 【小问4详解】 实验中未计入注射器与压强传感器连接的胶管内的气体体积。 设胶管内的额外体积为，则实际气体体积 代入玻意耳定律得 因此图线会在纵轴截距为，不经过原点，且两次实验的额外体积相同，因此图线交于轴负半轴的同一点。 【小问5详解】 结合上一问的误差关系，实际满足 变形得 当逐渐减小时（即逐渐增大），逐渐趋近于，即压强的值会逐渐趋近于一个恒定值，不会无限增大，因此，图线应该是一条趋于平缓的曲线。故选B。 12. 如图所示，内壁光滑的圆柱形汽缸竖直放置，其中汽缸壁内有卡环，内有一质量为m的活塞封闭一定质量的理想气体。已知活塞横截面积为S，外界大气压为p0，缸内气体热力学温度为T1。先对缸内气体第一次缓慢加热，使气体体积由V1增大到V2时恰好活塞被卡环挡住，该过程气体吸收的热量为Q1。再对缸内气体第二次缓慢加热使气体升高的温度是第一次加热气体升高的温度2倍。已知重力加速度为g，气体的内能与热力学温度成正比。 （1）第一次加热后气体的温度T2； （2）第二次加热过程中气体吸收的热量Q2。 【答案】（1） ​ （2） 【解析】 【小问1详解】 第一次加热过程中，活塞可以自由移动，汽缸内壁光滑，活塞受力平衡，缸内气体压强保持恒定，是等压变化过程，符合盖-吕萨克定律：   整理可得第一次加热后的温度：  【小问2详解】 第一次加热的温度变化量为：  等压过程中，气体对外做功为：   对活塞受力平衡可得缸内气体压强 代入得：  根据热力学第一定律 第一次过程的内能变化为：  气体内能与热力学温度成正比，即 分析第二次加热的过程： 活塞被卡环挡住后，气体体积无法变化，是等容变化过程，气体对外做功为0。 由题意第二次加热的温度变化量 结合内能和温度的正比关系，第二次过程的内能变化满足：  ​ 对等容过程用热力学第一定律 代入​的表达式：  13. 如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，绳子上最大承受力为10N，绳长为5m，悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的。 （1）当竖直杆M、N距离为3m时，总质量为1.2kg的衣架和衣服挂于绳上处于静止状态。求此时绳子上拉力为多少； （2）总质量为1.2kg的衣架和衣服挂于绳上处于静止状态，保证绳子不断，当竖直杆M、N最大距离是多少。 【答案】（1）7.5N （2）4m 【解析】 【小问1详解】 由于衣架挂钩光滑，挂钩两侧绳子的拉力大小相等，且两侧绳子与水平方向的夹角必然相等。设绳总长为，两杆水平间距为，将左侧绳段沿水平方向投影为​，右侧绳段沿水平方向投影为，可得 设绳与水平方向夹角为，则，， 联立得： ​ 对衣架和衣服整体受力分析：总重力 两侧绳子拉力的竖直分量之和平衡总重力，即：  代入数值解得 【小问2详解】 绳子最大承受力，当拉力达到最大值时杆间距最大，此时仍满足平衡条件 代入数值解得 结合 可得最大间距  14. 根据玻尔理论，氢原子处于激发态的能量与轨道量子数的关系为表示氢原子处于基态的能量，具体数值未知一群处于能级的该原子，向低能级跃迁时发出多种频率的光，光的频率中最大的为已知普朗克常量为，电子电荷量的绝对值为，电子质量为。求： （1）氢原子处于基态的能量； （2）若频率为的光照射逸出功为W的某种金属能发生光电效应，从金属表面逸出的电子的物质波的最短波长是多少； （3）当用跃迁产生频率为的光去照射某种金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流为I，若入射的光子有80%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 频率最大的光子对应电子从能级跃迁到能级。据题意可知 根据玻尔理论，跃迁时发出光子的能量等于两能级能量之差，有 解得 【小问2详解】 由发生光电效应知识可知 根据爱因斯坦光电效应方程，光电子的最大初动能为 由和得 则 根据德布罗意关系有，最大初动量对应最短物质波波长，故 【小问3详解】 达到饱和电流时，由电流定义得 其中为每秒逸出的光电子数。一个光子至多使一个电子逸出。由于只有的入射光子产生光电效应，每秒入射的光子数为 每个光子的能量为，故每秒照射到阴极的光子总能量为 15. 电动汽车制动过程中可以控制电机转为发电模式，在产生制动效果的同时，将汽车的部分机械能转换为电能，储存在储能装置中，实现能量回收、降低能耗。如图1所示，发电机可简化为处于匀强磁场中的单匝正方形线框ABCD，线框边长为L，电阻忽略不计，磁场磁感应强度大小为B，线框转轴OO′与磁场垂直，且与AB、CD距离相等。线框与储能装置连接。 （1）若把图1中的储能装置换成电阻R，则线框由图1所示的位置转过90°的过程中通过线框某一横截面的电荷量是多少； （2）若线框以角速度ω匀速转动，从线框平面与中性面垂直瞬间开始计时，线框在t时刻的位置如图2所示，求此时线框上产生的感应电动势； （3）如图1讨论电动汽车在某次制动储存电能时，为方便计算，做两点假定：①将储能装置替换为阻值为R的电阻，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能；②线框转动第一周的角速度为ω0，第二周的角速度为，第三周的角速度为，依次减半，直到线框停止转动。求该制动过程中汽车储存的电能是多少。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 设线框由图1所示的位置转过所用时间为，通过线框某一横截面的电荷量为，根据电流定义式，有 根据闭合电路欧姆定律，有 根据法拉第电磁感应定律，有，其中 综上，得 【小问2详解】 线框经过时间，转过的角度为，对边，根据法拉第电磁感应定律，有，其中 得 同理可得，此时线框上产生的感应电动势 得 【小问3详解】 转动过程，线框中产生的感应电动势的最大值 根据有效值的定义，得 根据焦耳定律 线框转动第一周，有， 得 线框转动第二周，有， 得 线框转动第三周，有， 得 以此类推，线框转动第周，有，则该制动过程中电阻消耗的电能 得，依题意，电阻消耗的电能等于储能装置储存的电能，则该制动过程中汽车储存的电能 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $