2020-2021学年江苏省宿迁市沭阳县高二(下)期末物理试卷(附答案详解)

2020-2021学年江苏省宿迁市沭阳县高二（下）期末物理

试卷

一、单选题（本大题共11小题，共44.0分）

1. 传感器在日常生活中的应用随处可见，下列说法不正确的是( )

A. 血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成 B. 可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成

C. 电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成

D. 全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用温度传感器制成

2. 某同学在研究光电效应实验中，用同一光电管在不同实验条件下，得到了如图所示

的甲、乙、丙三条光电流与电压之间的关系曲线。下列说法正确的是( )

A. 甲的频率大于乙的频率 B. 乙的波长大于丙的波长 C. 乙的截止频率大于丙的截止频率

D. 甲、丙两种光所产生光电子的最大初动能相等

3. 如图所示为两分子系统的势能𝐸𝑝与两分子间距离r

的关系曲线。下列说法正确的是( )

A. 在r由𝑟1变到𝑟2的过程中，分子间的作用力减小 B. 在r由𝑟1变到𝑟2的过程中，分子间的作用力做负

功

C. 当r等于𝑟1时，分子间的作用力为零 D. 当r大于𝑟1时，分子间的作用力表现为引力

4. 近场通信(𝑁𝐹𝐶)是一种短距高频的无线电技术，其主要结构就是线圈和电容组成的

类似LC振荡电路的并联谐振电路，其终端有主动、被动和双向三种模式，最常见的被动模式广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通等，刷卡时，电路发生电谐振，

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给电容器充电，达到一定电压后，在读卡设备发出的射频场中响应，被读或写入信息。下列说法正确的是( )

A. LC电路的电容器在充电时，电流增大

B. LC电路中，电容器充电时，线圈中自感电动势减小 C. 如果增大LC电路中电容器两极板间距离，振荡周期将减小 D. 电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫电谐振

5. 玻尔的氢原子的能级图如图所示，现有大量处于𝑛=5能

级的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是( )

A. 这些氢原子可能发出5种不同频率的电磁波 B. 已知钠的逸出功为2.29𝑒𝑉，则氢原子从𝑛=5能级跃

迁到𝑛=2能级释放的光子可以从金属钠的表面打出光电子

C. 氢原子从𝑛=5能级跃迁到𝑛=1能级释放的光子波长最长

D. 氢原子从𝑛=5能级跃迁到𝑛=4能级时，氢原子能量减小，核外电子动能减小

6. 随着电动汽车的大量普及，汽车无线充电受到越来越多

的关注，无线充电简单方便，不需手动操作，没有线缆拖拽，大大提高了用户体验。受电线圈安装在汽车的底

盘上，如图所示，当电动汽车行驶到安装在地面的供电线圈装置上，受电线圈即可“接受”到供电线圈的电流，从而对蓄电池进行充电。关于无线充电，下列说法不正确的是( )

A. 无线充电技术与变压器的工作原理相同

B. 只有将供电线圈接到直流电源上，才能对蓄电池进行充电 C. 受电线圈中交变电流的频率与供电线圈中交变电流的频率相同

D. 受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也可以进行无线充电

7. 蛟龙号是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器，

下潜深度已突破7000m。已知在深度3000m以下，海水温度基本不变。若蛟龙号在执行某次任务时，外部携

带一装有氧气(可看作理想气体)的小型气缸，气缸及活塞导热性能良好，活塞与气缸间摩擦不计，若蛟龙号从400m深度下潜到5000m深度的过程中，气体质量不变，则( )

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A. 气缸内氧气的内能增大 B. 每个氧气分子的动能均不变

C. 外界对氧气做的功等于氧气放出的热量

D. 氧气分子单位时间撞击气缸壁单位面积的次数不变

8. 中国首台“华龙一号”核电机组于2020年11月份并网发电，该核电技术安全指标

和技术性能达到了国际三代核电技术的先进水平，具备国际竞争比较优势，具备完

14211

整自主知识产权，其核反应堆中的反应方程为 23592𝑈+0𝑛→56𝐵𝑎+36𝐾𝑟+50𝑛，下

列说法正确的是( )

A. 反应是衰变反应 B. 反应过程中吸收能量

C. 任何体积的 23592𝑈都能发生链式反应

235D.  14256𝐵𝑎的结合能比 92𝑈的结合能小

9. 下列说法正确的是( )

A. 卢瑟福的原子核式结构模型无法解释原子光谱的分立特征 B. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体温度无关 C. 比结合能越大的原子核越不稳定

D. 可以通过升高温度来增大放射性元素的半衰期

10. 图甲是吹肥皂泡游戏的场景，在图乙玻璃杯内注入肥皂水，用铁丝做成的圆环放进

玻璃杯中，沾满肥皂水后取出，可以吹出肥皂泡，下列说法正确的是( )

A. 肥皂水不浸润玻璃杯壁 B. 肥皂泡表面张力方向和表面垂直 C. 肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关

D. 肥皂泡表面液体分子间只存在引力，没有斥力

11. 用不同频率的光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能

随入射光频率变化的图线如图所示，图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为−𝑎(𝑎>0)，与横轴交点横坐标为b，电子的电荷量大小为e，则由图获取的信息，正确的是( )

A. 该金属的截止频率为a

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B. 该金属的逸出功为b C. 普朗克常量为𝑎

D. 入射光的频率为2b时，遏止电压为𝑒

二、实验题（本大题共1小题，共15.0分）

12. 在“油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油

酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，每格边长是0.5𝑐𝑚，根据以上信息，回答下列问题：

(1)滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为______mL； (2)油膜的面积为______𝑐𝑚2；

(3)油酸分子的直径约为______m；(此小题保留一位有效数字)

(4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中，油膜的面积大小变化情况是______；

(5)甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是______。 A.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些

B.乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小

C.丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些

三、计算题（本大题共4小题，共41.0分）

13. 水的密度𝜌=1.0×103𝑘𝑔/𝑚3，水的摩尔质量𝑀=1.8×10−2𝑘𝑔⋅𝑚𝑜𝑙−1，阿伏加

德罗常数𝑁𝐴=6×1023𝑚𝑜𝑙−1，求：(结果保留一位有效数字) (1)一个水分子的直径；

(2)1𝑐𝑚3的水中含有水分子的个数。

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𝑎

𝑏

14. 静止的原子核X，自发发生反应𝑋→𝑌+𝑍，成运动的新核Y和Z，同时产生一

Y、Z的质量分别为𝑚1、对彼此向相反方向运动的光子，光子的能量均为𝐸.已知X、𝑚2、𝑚3，真空中的光速为c，求： ①反应放出的核能△𝐸； ②新核Y的动能𝐸𝑘𝑌。

15. 如图所示，绝热容器中封闭一定质量的理想气体，开始时活

塞距底部高度ℎ=27𝑐𝑚，容器内气体温度为𝑡1=27°𝐶。现给电热丝通电，经过一段时间，气体温度升高至𝑡2=127°𝐶，已知活塞质量𝑚=4𝑘𝑔，横截面积𝑆=2𝑐𝑚2，大气压强𝑃0=1.0×105𝑃𝑎，不计活塞与器壁间摩擦，求： (1)封闭部分气体的压强；

(2)当气体温度升高至𝑡2时，活塞距底部高度H；

(3)若整个加热过程中内能变化量为120J，气体吸收的热量Q。

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16. 如图所示，在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形

线圈abcd绕垂直磁场方向的𝑂𝑂′轴以角速度𝜔匀速转动，其中ab边长为𝑙1，bc边长为𝑙2，线圈匝数为N，线圈电阻为r，外电路电阻为R。求：

(1)图示时刻矩形线圈中产生的瞬时感应电动势e的大小；

(2)线圈由图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量q；

(3)线圈由中性面位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量Q。

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答案和解析

1.【答案】D

【解析】解：𝐴.血糖仪利用葡萄糖生物传感器制成，A正确，不符合题意； B.可燃气体报警器利用电化学气体传感器制成，B正确，不符合题意；

C.电梯超出负载发出报警提示的报警器利用压力传感器制成，C正确，不符合题意； D.全自动洗衣机设有多段式水位自动感应装置，该装置利用压力传感器制成，D错误符合题意。 故选：D。

对各种传感器的应用分析应用即可判断选项。

考查传感器的应用，该类题需平时积累掌握，难度较小。

2.【答案】D

【解析】解：A、乙光的遏止电压大于甲，则根据𝑒𝑈𝑐=𝐸𝑘𝑚=ℎ𝜈−ℎ𝜈0，则乙的频率大于甲的频率，故A错误；

B、乙光的遏止电压大于丙，则根据𝑒𝑈𝑐=𝐸𝑘𝑚=ℎ𝜈−ℎ𝜈0，则乙的频率大于丙的频率，根据𝜆=𝜈可判断，乙的波长小于丙的波长，故B错误； C、同一种金属，截止频率是相同的，故C错误；

D、根据𝑒𝑈𝑐=𝐸𝑘𝑚，甲、丙两种光的遏止电压相同，则所产生光电子的最大初动能相等，故D正确。 故选：D。

根据光电效应方程𝑒𝑈𝑐=𝐸𝑘𝑚=ℎ𝜈−𝑊0，结合图中甲乙丙三种色光对应的遏止电压分析其频率关系，结合波速公式判断其波长关系；注意甲、丙具有相同的遏止电压，则其对应的光电子的最大初动能相同。

该题考查光电效应的实验，解决本题的关键掌握遏止电压与入射光的频率关系，以及理解光电效应方程。

𝑐

3.【答案】A

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【解析】解：𝐴.在r由𝑟1变到𝑟2的过程中，分子间的作用力表现为斥力，分子力减小，故A正确；

B.在r由𝑟1变到𝑟2的过程中，分子间的作用力表现为斥力，分子间的作用力做正功，故B错误；

C.当r等于𝑟2时，分子间的作用力为零，故C错误； D.当r大于𝑟2时，分子间的作用力表现为引力，故D错误。 故选：A。

𝑟2是分子间的平衡位置，此时分子力为零，分子间的距离小于𝑟2时，分子间的作用力表现为斥力，距离增大，分子力做正功；分子间的距离大于𝑟2时，分子间的作用力表现为引力。

考查了分子间的相互作用力以及分子力做功情况，熟练掌握相关知识点才能准确解决本题。

4.【答案】C

【解析】解：A、LC电路的电容器在充电时，电流减小，故A错误；

B、电容器充电时，电流减小得越来越快，根据法拉第电磁感应定律可知线圈中自感电动势增大，故B错误；

B、根据𝑇=2𝜋√𝐿𝐶可知，因为两极板间距离d增大时C减小，所以振荡周期T减小，故C正确；

D、电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制，故D错误。 故选：C。

电容器充电时电流减小，而且电流减小得越来越快，线圈中自感电动势增大；由电容器中电容公式和振荡电路周期公式可求周期；电磁波发射时，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。

本题以广泛应用于公交卡、门禁卡、校园一卡通为背景考查LC振荡电路，以及电磁波的发射和接收等问题，掌握LC振荡电路以及电磁波的发射和接收过程是关键。

5.【答案】B

2【解析】解：𝐴.这些氢原子可能发出𝐶5=10种不同频率的电磁波，故A错误；

B.已知钠的逸出功为2.29𝑒𝑉，则氢原子从𝑛=5能级跃迁到𝑛=2能级释放的光子能量为

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𝐸=(−0.𝑒𝑉)−(−3.4𝑒𝑉)=2.86𝑒𝑉>2.29𝑒𝑉则可以从金属钠的表面打出光电子，故B正确；

C.氢原子从𝑛=5能级跃迁到𝑛=1能级释放的光子能量最大，则波长最短，故C错误； D.氢原子从𝑛=5能级跃迁到𝑛=4能级时，氢原子能量减小，核外电子半径减小，根据𝑘𝑟2=𝑚𝑟可知，动能变大，故D错误。 故选：B。

2根据数学组合公式𝐶5求出氢原子可能辐射光子频率的种数；能级间跃迁时，辐射的光子𝑒2

𝑣2

能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越高；氢原子电子从高能级向低能级跃迁时，释放光子，总能量减小。

解决本题的关键知道光电效应的条件以及知道能级间跃迁时辐射或吸收的光子能量等于两能级间的能级差，并理解光电效应发生条件，注意大量处于𝑛=5能级的氢原子中大量与一个的不同，针对跃迁时，发出不同频率的种类的区别。

6.【答案】B

【解析】解：AB、无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，若将供电线圈接到恒定电流的电源上，不能对蓄电池进行充电，应将供电线图接到交流电源上，才能产生变化的磁场，使受电线圈发生电磁感应，对电池进行充电，故A正确、B错误； C、变压器变压不变频，所以受电线圈中交变电流的频率与供电线圈中交变电流的频率相同，故C正确；

D、当受电线圈没有对准供电线圈(二者没有完全重合)时，也有变化的磁场通过受电线圈引起磁通量变化，也可以进行无线充电，故D正确。 本题选错误的，故选：B。

无线充电技术与变压器都是利用电磁感应原理，供电线圈产生交变磁场，使受电线圈磁通量变化，发生电磁感应现象，感应出电流对蓄电池进行充电，变压器变压不变频，由此分析。

考查无线充电技术的电磁感应原理，涉及电磁感应的条件、磁通量、电磁屏蔽、涡流，难度不大，主要是需要理解掌握发生电磁感应的条件。

7.【答案】C

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【解析】解：A、由于海水温度基本不变，所以气缸内氧气的温度不变，内能不变，故A错误；

B、温度是分子平均动能的标志，温度不变、氧气的平均动能不变，并不是每个氧气分子的动能均不变，故B错误；

C、根据热力学第一定律𝛥𝑈=𝑊+𝑄可知，氧气的内能不变、则外界对氧气做的功等于氧气放出的热量，故C正确；

D、氧气的温度不变、体积减小、密度增大，则氧气分子单位时间撞击气缸壁单位面积的次数增大，故D错误。 故选：C。

氧气的内能与温度有关；温度是分子平均动能的标志；根据热力学第一定律𝛥𝑈=𝑊+𝑄分析W和Q的关系；氧气分子单位时间撞击气缸壁单位面积的次数决定于分子数密度和温度。

本题主要是考查了热力学第一定律的知识，要能够根据热力学第一定律判断气体内能的变化与哪些因素有关(功和热量)；热力学第一定律在应用时一定要注意各量符号的意义；𝛥𝑈的正表示内能变化，Q为正表示物体吸热；W为正表示外界对物体做功。

8.【答案】D

14211【解析】解：A、核反应堆中的反应方程 23592𝑈+0𝑛→56𝐵𝑎+36𝐾𝑟+50𝑛为裂变方程，故

A错误；

B、裂变反应过程中放出能量，故B错误；

C、发生链式反应的 23592𝑈必须达到一定的体积(临界体积)，小于该体积不会发生链式反应，故C错误；

235D、核子数越多、结合能越大，所以 14256𝐵𝑎的结合能比 92𝑈的结合能小，故D正确。

故选：D。

核反应堆中的反应是裂变，放出能量；发生链式反应的 23592𝑈必须达到一定的体积(临界体积)；核子数越多、结合能越大。

核裂变是一个原子核成两个原子核的变化，满足质量数和电荷数守恒，释放能量，知道链式反应发生的条件。

9.【答案】A

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【解析】解：A、卢瑟福提出的原子核式结构模型，无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，故A正确；

B、黑体辐射规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B错误；

C、比结合能是结合能与核子数的比值，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定，故C错误；

D、放射性元素的半衰期与原子核所处的物理环境和化学状态无关，由原子核内部因素决定，故D错误； 故选：A。

根据黑体辐射规律，即可求解； 比结合能越大的原子核越稳定；

卢瑟福提出了原子的核式结构模型，而玻尔理论可解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征；

半衰期由核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理或化学状态无关。

考查半衰期的含义，知道黑体辐射的规律，掌握结合能与比结合能的区别，理解卢瑟福提出了原子的核式结构模型的意义．

10.【答案】C

【解析】解：A、一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系，肥皂水不浸润蜂蜜和石蜡，但可以浸润玻璃。故A错误； B、肥皂泡表面张力方向和表面相切。故B错误；

C、表面张力让液体收缩，而球面是同体积物体最小的表面积，所以肥皂泡呈球状与液体的表面张力有关。故C正确；

D、肥皂泡表面液体分子间既存在引力也存在斥力，合力表现为引力。故D错误。 故选：C。

一种液体是否浸润某种固体与这两种物质的性质都有关系；液体的表面张力有使液体的表面积减小到最小的趋势；分子间同时存在着相互作用的斥力和引力。

本题考查了浸润与不浸润、液体表面张力、分子力等热学基础知识，要求学生对这部分知识要重视课本，强化记忆，勤加练习。

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11.【答案】D

【解析】解：ABC、根据爱因斯坦光电效应方程𝐸𝑘=ℎ𝜈−ℎ𝜈0，其中𝜈0为金属的截止频率

𝑏=𝜈0，𝐸𝑘=−ℎ𝜈0=−𝑎，结合图像，当𝐸𝑘𝑚=0时，即该金属的截止频率为b；当𝜈=0时， 即该金属的逸出功为a；普朗克常量为ℎ=𝑘=𝑏，故ABC错；

D.根据爱因斯坦光电效应方程可得，当入射光的频率为2b时，光电子最大初动能为𝐸𝑘=ℎ𝜈−ℎ𝜈0=⋅2𝑏−𝑎=𝑎

𝑏𝑎

𝑎

而𝑒𝑈𝑐=𝐸𝑘𝑚=𝑎， 则𝑈𝑐=𝑒，故D正确； 故选：D。

当入射光频率大于金属截止频率时，产生光电效应，结合图象，作答A选项；将图象与爱因斯坦光电效应方程结合，可求出逸出功和普朗克常量；利用求得的普朗克常量和逸出功结合遏止电压表达式，作答D选项。

本题考查了爱因斯坦光电效应方程和遏止电压的概念，同时与图象问题结合，利用数形结合的方法作答本题即可。

𝑎

12.【答案】2.5×10−6 35 7×10−10 先变大后变小 A

【解析】解：(1)一滴溶液中含纯油的体积 𝑉=

180

×

15000

𝑚𝐿=2.5×10−6𝑚𝐿

(2)由图示根据超过一半格数的算一格，不足一半的不计，可知油膜所占坐标纸的格数约140个，油膜的面积为 𝑆=140×0.5×0.5𝑐𝑚2=35𝑐𝑚2 (3)油酸分子的直径约为 𝑑=𝑆=

𝑉

2.5×10−6

35

𝑐𝑚≈7×10−7𝑐𝑚=7×10−10𝑚

(4)从油酸酒精溶液滴入浅盘到油膜稳定过程中，由于酒精的挥发，油膜的面积大小变化情况是先变大后变小。

(5)𝐴.甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸浓度比计算值大了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值小，导致所测的分子直

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径d偏小，故A正确；

B.丙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器取溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，一滴油酸酒精溶液的实际体积变小，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小，对应的油膜面积S变小，但体积V还是按原来的细的算的，导致所测的分子直径d偏大，故B错误；

C.在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些，导致所测的分子直径d偏大，故C错误。 故选A．

故答案为：(1)2.5×10−6 (2)35(34.5--35.5均对)(3)7×10−10 (4)先变大后变小 (5)𝐴 利用已知油酸酒精溶液的浓度为每5000mL溶液中有纯油酸1𝑚𝐿.用注射器抽取上述溶液1mL，缓慢滴出，数出滴数为80滴，可计算出一滴溶液中的含纯油的体积。根据图示估算出油膜面积，后求出油膜分子直径。根据计算油膜分子直径的方法，分析操作步骤的问题，判断测算结果是偏大还是偏小。

本题考查用油膜法估算分子大小的实验，要学会计算方法，注意操作步骤中所涉及到的误差分析。尤其注意估算油膜面积时，要注意计算正方形个数时，不足半个的舍弃，多余半个的算一个。

13.【答案】解：(1)水的摩尔体积为：

𝑉=𝜌

设水分子是一个挨一个紧密排列的，则一个水分子的体积为： 𝑉0=𝑁=𝜌𝑁

𝐴

𝐴

𝑀

𝑉𝑀

将水分子视为球形，则单个水分子的体积为：

3

𝑉0=𝜋𝑑0 6

1

联立解得： 𝑑0=√ 𝜋𝜌𝑁

𝐴

3

6𝑀

代入数据，可得：𝑑0=4×10−10𝑚 (2)1𝑐𝑚3=1×10−6𝑚3的水的物质的量为： 𝑛=

𝜌𝑉𝑀

其中含有的分子个数为： 𝑁=𝑛𝑁𝐴

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代入数据，可得：𝑁=3×1022个 答：(1)一个水分子的直径为4×10−10𝑚； (2)1𝑐𝑚3的水中含有水分子的个数为3×1022个。

【解析】阿伏加德罗常数是联系宏观和微观的桥梁，计算一个水分子的直径，需要根据题目所给宏观量：𝜌、M。借助𝑁𝐴建立方程求解。

M、𝑉)和微观量(𝑚0、𝑉0)的桥梁。本题考查阿伏加德罗常数的应用。它是联系宏观量(𝜌、属简单计算，值得一提的是计算结果的要求：结果保留一位有效数字

14.【答案】解：①根据爱因斯坦质能方程得，△𝐸=△𝑚𝑐2，

质量亏损△𝑚=(𝑚1−𝑚2−𝑚3)，则释放的核能△𝐸=(𝑚1−𝑚2−𝑚3)⋅𝑐2。 ②根据动量守恒定律知，初状态总动量为零，则末状态两个新核的动量大小相等，方向相反，

有：𝑚2𝑣2=𝑚3𝑣3， 根据𝐸𝑘=𝑚𝑣=

21

2

𝑃22𝑚

知，𝐸

𝐸𝑘𝑌

𝑘𝑍

=

𝑚3𝑚2

，

𝑚

32

根据能量守恒得，新核Y的动能𝐸𝑘𝑌=𝑚2+𝑚3[(𝑚1−𝑚2−𝑚3)⋅𝑐−2𝐸]。

答：①反应放出的核能△𝐸为(𝑚1−𝑚2−𝑚3)𝑐2；

32

②新核Y的动能𝐸𝑘𝑌为𝑚2+𝑚3[(𝑚1−𝑚2−𝑚3)𝑐−2𝐸]。

𝑚

【解析】①根据爱因斯坦质能方程，结合质量亏损求出反应放出的核能；

②根据动量守恒定律，结合释放后新核的动量大小关系得出动能的关系，结合能量守恒求出新核的动能。

本题考查了核能与爱因斯坦质能方程、动量守恒定律、能量守恒定律的综合运用，知道X成运动的新核Y和Z的过程中，动量守恒，能量守恒。

15.【答案】解：(1)对活塞，由受力平衡可知𝑝𝑆=𝑝0𝑆+𝑚𝑔

代入数据解得：𝑝=3×105𝑃𝑎

(2)由题意可知，气体温度升高时压强不变， 初状态：𝑉1=ℎ𝑆，𝑇1=(27+273)𝐾=300𝐾 末状态：𝑇2=(127+273)𝐾=400𝐾

12

根据等压变化有：𝑇=𝑇

1

2

𝑉𝑉

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代入数据的𝐻=36𝑐𝑚

(3)由题意得，外界对气体做功：𝑊=−𝑝𝛥𝑉=−3×105×(0.36−0.27)×2×10−4𝐽=−5.4𝐽

由热力学第一定律：𝛥𝑈=𝑊+𝑄

代入数据解得：𝑄=𝛥𝑈−𝑊=120𝐽+5.4𝐽=125.4𝐽 答：(1)封闭部分气体的压强为3×105𝑃𝑎；

(2)当气体温度升高至𝑡2时，活塞距底部高度为36cm；

(3)若整个加热过程中内能变化量为120J，气体吸收的热量为125.4𝐽。

【解析】(1)根据受力平衡求得封闭气体的压强；

(2)活塞缓慢上升为等压过程，由理想气体状态方程求解即可。 (3)由热力学第一定律𝛥𝑈=𝑊+𝑄可求。

此题较为简单，审题时注意分清气体的变化过程，再利用热力学第一定律时，注意做功和热量的正负问题。

16.【答案】解：(1)从线圈平面和磁场平行时开始计时，感应电动势的瞬时表达式为：

𝑒=𝐸𝑚𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡=𝑁𝐵𝑙1𝑙2𝜔𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡

当线圈平面与磁场方向夹角为30°时，即𝜔𝑡=30°，则𝑒=√𝑁𝐵𝑙1𝑙2𝜔

23(2)依题意磁通量的变化量𝛥𝛷=平均感应电动势为𝐸=𝑁

−

𝐸

−

𝐵𝑙1𝑙22

，线圈转过60°的时间为𝛥𝑡=6=3𝜔，

𝑇𝜋

−

𝛥𝛷𝛥𝑡

=

3𝑁𝐵𝑙1𝑙2𝜔

2𝜋

12

平均感应电流为𝐼= =2𝜋(𝑅+𝑟)

𝑅+𝑟12

通过电阻R的电量为𝑞=𝐼𝑡=2(𝑅+𝑟)

3𝑁𝐵𝑙𝑙

−

𝑁𝐵𝑙𝑙

(3)线圈中感应电动势有效值为𝐸有=𝐸𝑚=𝑁𝐵𝑙1𝑙2𝜔 电流的有效值为𝐼有=时间𝑡=4=2𝜔，

𝑇

𝜋

𝐸有𝑅+𝑟

𝐸𝑚√2，

，

2

𝑅𝑡=电阻R上产生的焦耳热为𝑄=𝐼有2𝑙2𝑅𝜔𝜋𝑁2𝐵2𝑙12

4(𝑅+𝑟)2

3答：(1)图示时刻矩形线圈中产生的瞬时感应电动势e的大小为√𝑁𝐵𝑙1𝑙2𝜔；

2

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(2)线圈由图示位置转过60°的过程中，通过电阻R的电荷量为2(𝑅+𝑟)； (3)线圈由中性面位置转过90°的过程中，电阻R上所产生的热量为

【解析】(1)当线圈平面和磁场平行时开始计时，产生的感应电动势的瞬时表达式为：𝑒=𝐸𝑚𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡=𝑁𝐵𝑙1𝑙2𝜔𝑐𝑜𝑠𝜔𝑡；

(2)根据法拉第电磁感应定律求出平均感应电动势，从而得出平均感应电流，根据𝑞=𝐼𝑡求出通过电阻R的电荷量；

(3)根据𝐸𝑚=𝑁𝐵𝑆𝜔求解感应电动势最大值；根据闭合电路的欧姆定律求得电流，有𝑄=12𝑅𝑡求得产生的热量。

本题关键明确瞬时值、有效值、最大值的求解方法，记住最大值公式𝐸𝑚=𝑁𝐵𝑆𝜔，知道电表读数、求产生的热量均由交变电的有效值来确定，而涉及到耐压值时，则由最大值来确定。而通过某一电量时，则用平均值来求。

2𝑙2𝑅𝜔𝜋𝑁2𝐵2𝑙12

𝑁𝐵𝑙1𝑙2

4(𝑅+𝑟)2

。

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