湖南省名校联合体2022-2023学年高二下学期期末联考物理试题含解析.docx

名校联考联合体2023年春季高二期末联考暨新高三适应性联合考试物理试卷注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。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.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。一、选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。)1. 下列说法正确的是() A. 在图甲所示的实验中，对于某种金属，超过极限频率的入射光强度越大，所产生的光电子的最大初动能就越大B. 氢原子的能级结构如图乙所示，一个氢原子从能级跃迁至能级，释放的光子能量为C. 氡的半衰期是3.8天，由图丙可知16个氡原子在7.6天后，一定只剩下了4个D. 丁图所示的重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为2. 在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时，照片中可能会出现从灯中心发出的一些光线，如图1所示，这个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的本质原因是光的衍射。某实验小组进行了如下两组实验，来研究星芒线长度与相机镜头口径值(F值)及波长的关系。实验一：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，通过改变相机镜头口径值(F值)进行实验，实验结果如图2所示；实验二：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，光圈F值14，通过选择不同颜色的光源进行实验，实验结果如图3所示(R为红光，B为蓝光)。下列说法不正确的是( ) A. 为了使拍出的照片更加清晰(星芒线越短)，需要调大相机镜头口径值(F值)B. 两组实验均采用了控制变量法C. 保持其他条件相同，光源发出的光波长越大，拍出的照片中星芒线越长D. 有些照片中没有出现星芒现象，说明在拍摄过程中光没有发生衍射现象3. 质量为m=0.5kg物块在光滑的水平面上受到水平拉力F的作用，从静止开始做匀加速直线运动，计时开始的图像如甲所示，图像如图乙所示，据图像的特点与信息分析，下列说法正确的是()A. 图乙的斜率是图甲的斜率的2倍B. 水平拉力F为2.5NC. 前2m的中点时刻的速度为m/sD. 前2s中点位置的速度为m/s4. “独竹漂”是一项独特黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙图中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。照片的比例尺为1:40。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为() A. 41.5kgB. 45kgC. 47.5kgD. 50kg5. 如图所示，质量均为的滑块和斜面置于水平桌面上，水平桌面与斜面之间的动摩擦因数。将滑块从静止释放，某时刻测得斜面的加速度，斜面体与桌面间的滑动摩擦力大小为，重力加速度，则下列说法正确的是( ) A. 桌面对斜面体的支持力大小为16NB. 滑块的加速度方向沿斜面向下C. 由题中所给数据无法确定滑块的加速度大小D. 斜面对滑块支持力不与斜面垂直6. “抖空竹”是中国传统的体育活动之一，在我国有悠久的历史，为国家级非物质文化遗产之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成以下模型：轻质弹性绳(弹力特点类比于弹簧)系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在弹性绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点匀速移动，其轨迹为竖直面内等腰梯形的两个腰(梯形的上下底水平)，如图所示。则两端点分别自A、C两点，沿、以同一速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则运动过程中( ) A. 左右两边绳的弹力均不变且相等B. 弹性绳的总长度变大C. 左边绳的弹力变大D. 右边绳的弹力变小二、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)7. 图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图像，下列说法正确的是( ) A. 图乙可能是图甲中质点M的振动图像B. 从此刻起，质点P比Q先回到平衡位置C. 01.5s内质点P运动的路程为1.2cmD. 该简谐横波的波速为4m/s8. 如图所示的电路，变压器为理想自耦变压器，滑动触头P可控制原线圈的匝数，已知电动机的额定功率为80W、额定电压为40V，灯泡L的额定功率为20W、额定电压为10V。现在原线圈两端接正弦交流电压，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯泡刚好正常工作，电动机正常工作时的输出功率为76W，理想交流电流表的示数为10A。则下列说法正确的是( ) A. 电动机的内阻为1B. 原、副线圈的匝数比为1:5C. 原线圈两端所加交流电压的最大值为D. 定值电阻的阻值为259. 如图所示，在真空中一点电荷形成的电场中画一条虚线，在该虚线上点的电场强度最大，点的电场强度方向与虚线夹角为，则() A. 点与点的电场强度大小之比为B. 点与点的电场强度大小之比为C. 点电荷一定在该条虚线上D. 点电荷一定在过点且与该条虚线垂直的直线上10. 宇宙中有A、B两恒星组成的双星系统，他们以O点为圆心做匀速圆周运动，如图所示。由于两恒星离地球非常远，而且地球位于他们的轨道平面上，所以从地球上看过去A、B两星好像在一条直线上做往复运动。A星最远能到达M、N两点，B星最远能到达P、Q两点。当A星靠近地球时，由于多普勒效应，在地球上接收到A星发出的光频率比实际频率高，而远离地球时比实际频率低。根据多普勒频移公式可算出A星做匀速圆周运动的线速度为v；并在地球上O点测得MON=2，POQ=2，A星从M点运动到N点的时间为。则下列说法正确的是( ) A. 该双星系统轨道圆心距地球的距离为B. B星的线速度大小为C. A、B两星总质量为D. A、B两星距离为三、非选择题(本题共5小题，共56分。)11. 某同学设计如图甲所示的实验装置来做“验证机械能守恒定律”实验，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。 (1)用游标卡尺测得小铁球的直径为d，某次小铁球通过光电门的时间为，则此次小铁球经过光电门的速度可表示为_。(2)调整A、B之间距离h，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图乙所示。若小铁球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率_。(3)在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为()，则实验过程中小铁球所受的平均阻力f为其重力的_倍(用、表示)。12. 在日常生活中充电宝可以像电源一样使用，小明尝试测量某充电宝的电动势E及内阻r(E约为5V，r约为零点几欧姆)，现有实验器材：量程为3V的电压表V，量程为0.3A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻，滑动变阻器，开关S，导线若干。 (1)小明设计实验电路原理图如图1，其定值电阻R的作用是_；实验中，以电流表示数I为横坐标，电压表示数U为纵坐标得到图2所示的图像，其中图像与纵轴交点的纵坐标为，与横轴交点的横坐标为。则_， _。(均选用、R表示)(2)小张认为，考虑到电压表并非理想电表，所以小明设计的电路测量误差较大。于是设计了如图3所示的电路测量充电宝的电动势E和内电阻r。均匀电阻丝长1.0m，电阻为8.0，标准电池A的电动势为8.0V、内电阻为0.50，定值电阻，。 开关S断开，当滑动片J移动至位置时电流表G示数为零，则充电宝B的电动势_V(保留两位有效数字)；开关S闭合，滑片J移至处时电流表G示数为零，则充电宝B的内电阻_(保留两位有效数字)。13. 某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，质量，横截面积，开始时活塞距汽缸底部的高度为，缸内温度为。当环境温度上升，活塞缓慢上移，活塞上表面与a、b两触点恰好接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，求：(1)该报警装置的报警温度；(2)若上述过程气体的内能增加12.96J，则气体吸收的热量Q为多少。 14. 中国科学院高能物理研究所是我国从事高能物理研究、先进加速器物理与技术研究及开发利用先进射线技术与应用的综合性研究基地。在高能物理研究中，需要实现对微观粒子的精准控制。如图所示，电子由P点从静止开始仅在电场作用下沿直线做加速直线运动，从Q点射出，与直线夹角为，且P、Q、M三点均位于纸面内。已知电子的电荷量为()、质量为m、加速电压为U，若电子击中与枪口相距d的点M。求：(1)电子从Q点射出时的速度大小v；(2)若仅在空间加入一个垂直于纸面的磁场，请确定它的方向，并求出其大小；(3)若仅在空间加入一个与直线平行的磁场，求的大小。 15. 如图，间距为的U形金属导轨，一端接有电阻为的定值电阻，固定在高为的绝缘水平桌面上。质量均为的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为R，与导轨间的动摩擦因数均为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，导体棒a距离导轨最右端距离为。整个空间存在竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度大小为。用沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去F，导体棒a离开导轨后落到水平地面上。(重力加速度取，不计空气阻力，不计其他电阻)求：(1)导体棒a刚要离开导轨时，通过电阻R的电流I及导体棒a的速度大小v；(2)导体棒a由静止运动到导轨最右端的过程中，电阻R中产生的焦耳热，以及经历的时间t；(均保留三位有效数字)(3)设导体棒a与绝缘水平面发生碰撞前后，竖直速度大小不变，碰撞过程中水平方向所受摩擦力大小为竖直方向支持力的k倍(碰撞时间极短)，取，请计算导体棒a离开导轨后向右运动的最大水平距离。 名校联考联合体2023年春季高二期末联考暨新高三适应性联合考试物理试卷注意事项：1.答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。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.考试结束后，将本试题卷和答题卡一并交回。一、选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。)1. 下列说法正确的是() A. 在图甲所示实验中，对于某种金属，超过极限频率的入射光强度越大，所产生的光电子的最大初动能就越大B. 氢原子的能级结构如图乙所示，一个氢原子从能级跃迁至能级，释放的光子能量为C. 氡的半衰期是3.8天，由图丙可知16个氡原子在7.6天后，一定只剩下了4个D. 丁图所示的重核裂变产生的中子能使核裂变反应连续的进行，称为链式反应，其中一种核裂变反应方程为【答案】B【解析】【详解】A光电效应实验中所产生光电子的最大初动能与入射光强度无关，与入射光的频率有关，故A错误；B由故B正确；C对于一个特定的原子，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时发生襄变。放射性元素的半衰期是对大量原子核的行为的统计预测，对少量原子核而言是没有意义的，故C错误；D铀核裂变的核反应方程式为故D错误。故选B。2. 在夜晚给一个发光的灯拍摄照片时，照片中可能会出现从灯中心发出的一些光线，如图1所示，这个有趣的现象称为“星芒”。出现星芒现象的本质原因是光的衍射。某实验小组进行了如下两组实验，来研究星芒线长度与相机镜头口径值(F值)及波长的关系。实验一：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，通过改变相机镜头口径值(F值)进行实验，实验结果如图2所示；实验二：保持光源与相机的距离L、曝光时间t、光圈形状不变，相机感光度IOS值为100，光圈F值14，通过选择不同颜色的光源进行实验，实验结果如图3所示(R为红光，B为蓝光)。下列说法不正确的是( ) A. 为了使拍出的照片更加清晰(星芒线越短)，需要调大相机镜头口径值(F值)B. 两组实验均采用了控制变量法C. 保持其他条件相同，光源发出的光波长越大，拍出的照片中星芒线越长D. 有些照片中没有出现星芒现象，说明在拍摄过程中光没有发生衍射现象【答案】D【解析】【详解】A由实验一可知F越大，星芒线越短，照片越清晰，故A正确；B研究星芒线长度与相机镜头口径值(F值)关系时，控制光源的颜色相同，研究星芒线长度波长的关系时，控制与相机镜头口径值(F值)相同，两实验均采用了控制变量法，故B正确；C由实验二或衍射知识可知，波长越大，衍射现象越明显，星芒线越长，故C正确；D没有出现星芒现象说明衍射现象不明显，不能说没有发生衍射现象，故D错误。本题选不正确的，故选D。3. 质量为m=0.5kg的物块在光滑的水平面上受到水平拉力F的作用，从静止开始做匀加速直线运动，计时开始的图像如甲所示，图像如图乙所示，据图像的特点与信息分析，下列说法正确的是()A. 图乙的斜率是图甲的斜率的2倍B. 水平拉力F为2.5NC. 前2m的中点时刻的速度为m/sD. 前2s中点位置的速度为m/s【答案】BC【解析】【详解】A根据可得可知 甲的斜率根据可得乙的斜率则图乙的斜率是图甲的斜率的4倍，选项A错误；B由可得a=5m/s2则水平拉力F=ma=2.5N选项B正确；C经过2m时的速度为前2m的中点时刻的速度为选项C正确； D前2s位移中点位置的速度为选项D错误。故选BC。4. “独竹漂”是一项独特的黔北民间绝技。独竹漂高手们脚踩一根楠竹，漂行水上如履平地。如图甲所示，在平静的湖面上，一位女子脚踩竹竿抵达岸边，此时女子静立于竹竿A点，一位摄影爱好者使用连拍模式拍下了该女子在竹竿上行走过程的系列照片，并从中选取了两张进行对比，其简化图如下。经过测量发现，甲、乙两张照片中A、B两点的水平间距约为1cm，乙图中竹竿右端距离河岸约为1.8cm。照片的比例尺为1:40。已知竹竿的质量约为25kg，若不计水的阻力，则该女子的质量约为() A. 41.5kgB. 45kgC. 47.5kgD. 50kg【答案】B【解析】【详解】对人和竹竿组成的系统，可看成人船模型，所以代入数据可得人的质量为故选B。5. 如图所示，质量均为的滑块和斜面置于水平桌面上，水平桌面与斜面之间的动摩擦因数。将滑块从静止释放，某时刻测得斜面的加速度，斜面体与桌面间的滑动摩擦力大小为，重力加速度，则下列说法正确的是( ) A. 桌面对斜面体的支持力大小为16NB. 滑块的加速度方向沿斜面向下C. 由题中所给数据无法确定滑块的加速度大小D. 斜面对滑块的支持力不与斜面垂直【答案】A【解析】【详解】A由可知，支持力大小为故A正确；B若斜面静止，则滑块加速度沿斜面向下；而斜面具有水平向左的加速度，滑块的加速度方向不是沿斜面向下，故B错误；C设滑块水平加速度为、竖直加速度为，由质点系牛顿第二定律得，竖直方向解得水平方向，以向右为正方向解得则滑块的加速度故C错误；D斜面对滑块的支持力一定与斜面重直，故D错误。故选A。6. “抖空竹”是中国传统体育活动之一，在我国有悠久的历史，为国家级非物质文化遗产之一。现将抖空竹中的一个变化过程简化成以下模型：轻质弹性绳(弹力特点类比于弹簧)系于两根轻杆的端点位置，左、右手分别握住两根轻杆的另一端，一定质量的空竹架在弹性绳上。接下来做出如下动作，左手抬高的同时右手放低，使绳的两个端点匀速移动，其轨迹为竖直面内等腰梯形的两个腰(梯形的上下底水平)，如图所示。则两端点分别自A、C两点，沿、以同一速度匀速移动，忽略摩擦力及空气阻力的影响，则运动过程中( ) A. 左右两边绳的弹力均不变且相等B. 弹性绳的总长度变大C. 左边绳的弹力变大D. 右边绳的弹力变小【答案】A【解析】【详解】ACD以空竹为研究对象进行受力分析，同一根绳子拉力处处相等，所以F1=F2，在水平方向空竹 处于共点力平衡，设F1与水平方向的夹角为，F2与水平方向的夹角为所以所以两根绳与竖直方向的夹角相等，为，则两端点移动过程，两端点在水平方向上的距离不变，所以不变，不变，从而得出F1和F2均不变，故A正确，CD错误；B根据可知弹性绳的总长度不变，B错误。故选A。二、选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。)7. 图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图像，下列说法正确的是( ) A. 图乙可能是图甲中质点M的振动图像B. 从此刻起，质点P比Q先回到平衡位置C. 01.5s内质点P运动的路程为1.2cmD. 该简谐横波的波速为4m/s【答案】BCD【解析】【详解】A图乙中0时刻质点正从平衡位置向负方向振动，根据同侧法，波向x轴正方向传播，图甲中0时刻质点M正从平衡位置向正方向振动，图乙不可能是图甲中质点M的振动图像，故A错误；B根据同侧法，0时刻质点Q正向正方向振动，到最大位移处再回到平衡位置，而P已经在最大位移处了，故P质点先回到平衡位置，故B正确；C从图乙中可以知道，该波的周期为1s，01.5s，质点P经历了，运动的路程为故C正确；D从图甲中可以知道，该简谐横波的波长为4m，周期为1s，简谐横波的波速为故D正确。故选BCD。8. 如图所示的电路，变压器为理想自耦变压器，滑动触头P可控制原线圈的匝数，已知电动机的额定功率为80W、额定电压为40V，灯泡L的额定功率为20W、额定电压为10V。现在原线圈两端接正弦交流电压，当滑动触头位于某位置时，电动机和灯泡刚好正常工作，电动机正常工作时的输出功率为76W，理想交流电流表的示数为10A。则下列说法正确的是( ) A. 电动机的内阻为1B. 原、副线圈的匝数比为1:5C. 原线圈两端所加交流电压的最大值为D. 定值电阻的阻值为25【答案】AC【解析】【详解】A电动机正常工作时，流过电动机的电流为电动机内阻消耗的功率为又解得故A正确；B灯泡正常工作，则流过灯泡的电流为流过副线圈的总电流为由题意可知原线圈中的电流为由理想变压器的原理有解得故B错误；C变压器副线圈的输出电压为则由解得所以原线圈两端所加交流电压的最大值为故C正确；D灯泡的额定电压为10V，则定值电阻两端的电压为定值电阻的阻值为故D错误。故选AC。9. 如图所示，在真空中一点电荷形成的电场中画一条虚线，在该虚线上点的电场强度最大，点的电场强度方向与虚线夹角为，则() A. 点与点的电场强度大小之比为B. 点与点的电场强度大小之比为C. 点电荷一定在该条虚线上D. 点电荷一定在过点且与该条虚线垂直的直线上【答案】BD【解析】【详解】CD在点电荷形成的电场中，P点的电场强度最大，说明虚线上的点只有P点离场源最近，则场源在过P点的垂线上，故C错误，D正确；ABQ点的电场强度方向与虚线夹角为60°，情景如图所示 设场源与P点的距离为，则Q点与场源的距离为由点电荷的场强决定式，可得故A错误，B正确。故选BD。10. 宇宙中有A、B两恒星组成的双星系统，他们以O点为圆心做匀速圆周运动，如图所示。由于两恒星离地球非常远，而且地球位于他们的轨道平面上，所以从地球上看过去A、B两星好像在一条直线上做往复运动。A星最远能到达M、N两点，B星最远能到达P、Q两点。当A星靠近地球时，由于多普勒效应，在地球上接收到A星发出的光频率比实际频率高，而远离地球时比实际频率低。根据多普勒频移公式可算出A星做匀速圆周运动的线速度为v；并在地球上O点测得MON=2，POQ=2，A星从M点运动到N点的时间为。则下列说法正确的是( ) A. 该双星系统轨道圆心距地球的距离为B. B星的线速度大小为C. A、B两星的总质量为D. A、B两星距离为【答案】BCD【解析】【详解】A由题意知由几何关系有所以故A错误；B根据几何关系所以故B正确；C由双星动力学方程可得可解得故C正确；D两星距离为故D正确。故选BCD。三、非选择题(本题共5小题，共56分。)11. 某同学设计如图甲所示的实验装置来做“验证机械能守恒定律”实验，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小铁球通过光电门的时间t，当地的重力加速度为g。 (1)用游标卡尺测得小铁球的直径为d，某次小铁球通过光电门的时间为，则此次小铁球经过光电门的速度可表示为_。(2)调整A、B之间距离h，多次重复上述过程，作出随h的变化图像如图乙所示。若小铁球下落过程中机械能守恒，则该直线斜率_。(3)在实验中根据数据实际绘出图像的直线斜率为()，则实验过程中小铁球所受的平均阻力f为其重力的_倍(用、表示)。【答案】 . . . 【解析】【详解】(1)1由光电门原理可知，小铁球经过光电门的速度为(2)2根据机械能守恒定律有可得故随的变化图像的斜率为(3)3考虑阻力的情况下，由动能定理有解得可得随的变化图像的针率为由此可知12. 在日常生活中充电宝可以像电源一样使用，小明尝试测量某充电宝的电动势E及内阻r(E约为5V，r约为零点几欧姆)，现有实验器材：量程为3V的电压表V，量程为0.3A的电流表A(具有一定内阻)，定值电阻，滑动变阻器，开关S，导线若干。 (1)小明设计的实验电路原理图如图1，其定值电阻R的作用是_；实验中，以电流表示数I为横坐标，电压表示数U为纵坐标得到图2所示的图像，其中图像与纵轴交点的纵坐标为，与横轴交点的横坐标为。则_， _。(均选用、R表示)(2)小张认为，考虑到电压表并非理想电表，所以小明设计的电路测量误差较大。于是设计了如图3所示的电路测量充电宝的电动势E和内电阻r。均匀电阻丝长1.0m，电阻为8.0，标准电池A的电动势为8.0V、内电阻为0.50，定值电阻，。 开关S断开，当滑动片J移动至位置时电流表G示数为零，则充电宝B的电动势_V(保留两位有效数字)；开关S闭合，滑片J移至处时电流表G示数为零，则充电宝B的内电阻_(保留两位有效数字)。【答案】 . 保护电压表和电流表 . . . 5.1 . 0.32#0.30【解析】【详解】(1)1电源电动势约为5V，而电压表量程只有3V，电流表量程为0.3A，则R与电压表分压，用来保护电压表和电流表不被烧坏。2纵轴截距为电动势，即。3斜率为内阻与R之和，即则(2)4开关S断开，均匀电阻丝长1.0m，电阻，则当滑动片J移动至位置时，部分电阻为电流表G示数为零，则5开关S闭合，滑片J移至处时，部分电阻为则有即解得若E取5.1V，即解得13. 某兴趣小组设计了一温度报警装置，原理图如图。一定质量的理想气体被一上表面涂有导电物质的活塞密封在导热汽缸内，活塞厚度不计，质量，横截面积，开始时活塞距汽缸底部的高度为，缸内温度为。当环境温度上升，活塞缓慢上移，活塞上表面与a、b两触点恰好接触，报警器报警。不计一切摩擦，大气压强恒为，求：(1)该报警装置的报警温度；(2)若上述过程气体的内能增加12.96J，则气体吸收的热量Q为多少。 【答案】(1)500K；(2)17J【解析】【详解】(1)气体发生是等压变化，由气体实验定律即代入数据解得(2)缸内气体压强气体等压膨胀对外做功由热力学第一定律得代入数据则气体吸热17J。14. 中国科学院高能物理研究所是我国从事高能物理研究、先进加速器物理与技术研究及开发利用先进射线技术与应用的综合性研究基地。在高能物理研究中，需要实现对微观粒子的精准控制。如图所示，电子由P点从静止开始仅在电场作用下沿直线做加速直线运动，从Q点射出，与直线夹角为，且P、Q、M三点均位于纸面内。已知电子的电荷量为()、质量为m、加速电压为U，若电子击中与枪口相距d的点M。求：(1)电子从Q点射出时的速度大小v；(2)若仅在空间加入一个垂直于纸面的磁场，请确定它的方向，并求出其大小；(3)若仅在空间加入一个与直线平行的磁场，求的大小。 【答案】(1)；(2)，方向垂直纸面向里；(3)，【解析】详解】(1)加速过程，根据动能定理解得(2)如图，几何关系得电子运动的半径洛伦兹力提供向心力解得根据左手定则，磁场方向垂直纸面向里 (3)将速度沿着和垂直方向分解垂直于方向做圆周运动，有运动周期平行于方向做勺速直线运动分运动的时间相同，有，则，15. 如图，间距为的U形金属导轨，一端接有电阻为的定值电阻，固定在高为的绝缘水平桌面上。质量均为的匀质导体棒a和b静止在导轨上，两导体棒与导轨接触良好且始终与导轨垂直，接入电路的阻值均为R，与导轨间的动摩擦因数均为(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，导体棒a距离导轨最右端距离为。整个空间存在竖直向下的匀强磁场(图中未画出)，磁感应强度大小为。用沿导轨水平向右的恒力拉导体棒a，当导体棒a运动到导轨最右端时，导体棒b刚要滑动，撤去F，导体棒a离开导轨后落到水平地面上。(重力加速度取，不计空气阻力，不计其他电阻)求：(1)导体棒a刚要离开导轨时，通过电阻R的电流I及导体棒a的速度大小v；(2)导体棒a由静止运动到导轨最右端的过程中，电阻R中产生的焦耳热，以及经历的时间t；(均保留三位有效数字)(3)设导体棒a与绝缘水平面发生碰撞前后，竖直速度大小不变，碰撞过程中水平方向所受摩擦力大小为竖直方向支持力的k倍(碰撞时间极短)，取，请计算导体棒a离开导轨后向右运动的最大水平距离。 【答案】(1)；(2)21.7s；(3)3.6m【解析】【详解】(1)由题意知，对b分析有解得又解得(2)整个过程对a运用功能原理有根据焦耳定律可知整个过程中通过a的电荷量由动量定理有解得(3)a离开导轨后，至与地面碰撞前做平扰运动，落地前瞬间竖直速度碰接过程中，竖直方向，由动量定理同理，水平方向上有解得即每次与地面碰撞，水平速度减小1m/s，又水平初速度，故与地面碰撞三次后，水平速度为0，运动到最右侧，从抛出到第一次与地面碰撞第一次碰撞与第二次碰撞之间第二次碰撞与第三次碰撞之间故