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2020-2021学年山东省聊城市高二下学期期末考试物理试题 word版
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这是一份2020-2021学年山东省聊城市高二下学期期末考试物理试题 word版，共20页。
聊城市2020-2021学年高二下学期期末考试
物理试题
满分100分，考试时间90分钟
一、单项选择题∶本题共8个小题，每小题3分，共24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. 不同频率的电磁波产生机理不同、特性不同、用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来对天体进行研究，应用X射线进行人体透视、机场安检等，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（ ）
A. 红外线波动性最明显，γ射线粒子性最明显
B. 一切物体都在不停的辐射红外线，温度越高辐射红外线强度就越大
C. 红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁时产生的
D. 它们和机械波本质相同，都是横波，都可以发生多普勒效应
2. 有关热的现象和规律，下列说法正确的是（ ）
A. 电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B. 用打气简给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D. 一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
3. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ）
A. 人有触电感觉是在电键闭合瞬间
B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开电键时流过人的电流方向从B→A
D. 断开电键时线圈中的电流突然增大
4. 如图所示为氢原子的能级示意图，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法中正确的是（ ）
A. 一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出5种不同频率的光子
B. 一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9eV的光子可以跃迁到n＝4能级
C. 处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV的光子可以发生电离
D. 若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应
5. 下列说法正确的是（ ）
A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B. 布朗运动说明构成固体颗粒的分子在永不停息的做无规则运动
C. 在绕地球运行的“天和号”核心舱中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果
D. 单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点
6. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了某金属的Uc-v图像如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的截止频率约为
B. 该金属的截止频率约为
C. 该图像的斜率为普朗克常量
D. 该图像的斜率为这种金属的逸出功
7. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在P-V图像中的变化图线如图乙所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
B. 图中Rt△OAC和Rt△OBD的面积一定相等
C. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
D. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
8. 图甲中的三个装置均在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动，图②中电容器在 t=0 时刻不带电。现使甲图中的三个导体棒 ab 均以水平初速度 v0 向右运动，若导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好。某同学定性画出了导体棒 ab 的 v-t 图像，如图乙所示。则他画出的是（ ）
A. 图①中导体棒 ab 的 v-t 图像 B. 图②中导体棒 ab 的 v-t 图像
C. 图③中导体棒 ab 的 v-t 图像 D. 图②和图③中导体棒 ab 的 v-t 图像
二、多项选择题∶本题共4个小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研究到实际应用的转化。如图所示为某无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针增大时，接收线圈中电流沿逆时针方向
B. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针减小时，接收线圈中电流沿顺时针方向
C. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针增大时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
D. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针减小时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
10. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶20，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，发电机输出功率为48kW，下列说法正确的是（ ）
A. 用户端的功率为44kW
B. 升压变压器的输出电压U2=2400V
C. 如果用户端电压为220V，则降压变压器的原副线圈匝数比为120∶11
D. 用电高峰时，为保证用户端用电器电压不变，需将滑片P适当上移
11. 一分子固定在原点O处，另一分子可在x轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示，曲线ab与cd的交点为e，则（ ）
A. x>x0的情况下，x越大，分子力越小。
B. x
12. 如图所示，两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A向上、B向下运动。初始状态下，甲，乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27°C，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，升高一定的温度，下列说法正确的是（ ）
A. 乙气体的温度有可能不变
B. 甲气体的温度为75°C时，活塞A已经上升
C. 当甲气体的温度达到75°C时，电热丝产生的热量仅等于甲气体增加的内能
D. 甲气体的温度为425°C时，乙气体的内能大于初始状态的内能
三、非选择题∶本题共6个小题，共60分。
13. 用图甲所示装置探究气体等温变化规律。
（1）实验中，为找到体积与压强的关系，____（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积；
（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有_________；
A．柱塞上应该涂油
B.应缓慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.注射器必须固定在竖直平面内
（3）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，以p为纵坐标，为横坐标。在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图像应为图乙中的________（选填“①”或“②”），造成该现象的原因可能是____________。
14. 某同学设计了一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当通过继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20n，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
t/°C
300
40.0
50.0
60.0
70.0
800
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
（1）提供的实验器材有∶电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）滑动变阻器R1（0~200Ω）滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱（0~999.9Ω）开关S、导线若干。为使该装置能实现对30~80°C之间任一温度的控制，电源E应选用_______（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用_____（选填“R1”或“R2”）。
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50°C时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_____①。 （填写各步骤前的序号）
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至1081Ω
（3）若按（2）步骤正确操作后，发现在温度达到50°C时加热器仍在加热。说明热敏电阻在50°C时的阻值比表格中给出的阻值______。（填“偏大"或“偏小”）
15. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm．
16. 如图所示为一个小型交流发电机的原理图，矩形线圈平面与磁场平行，线圈ab边长为l1，bc边长为l2，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈通过滑环和电刷与外电路电阻R连接。在外力作用F线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈产生的感应电动势的最大值（写出计算过程）；
（2）从图示位置开始计时，写出经过时间t感应电动势的瞬时值表达式，求线圈转动N周过程中电阻R上产生的焦耳热。
17. 如图所示，一根足够长的粗细均匀的玻璃管竖直放置，用一段长为19cm的水银柱封闭一段长10cm的空气柱，已知大气压强为105Pa（相当于76cmHg），气体的温度为27°C，玻璃管的横截面积为，对该装置分别进行下列三种操作，请根据要求进行解答。
（1）若将玻璃管缓慢转至水平位置，整个过程温度保持不变，求封闭空气柱的长度；
（2）若保持玻璃管竖直不动，使封闭气体吸收5J的热量温度缓慢升高到57°C，求封闭气体内能的变化量；
（3）若将玻璃管的上端封闭后，再将封闭的两部分气体升高相同的温度，请判断水银柱的移动方向并说明理由。
18. 用如图所示的装置可研究导体棒在磁场中的运动情况，M1N1，M2N2是倾角为θ的平行金属导轨，处于大小为B1，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域I中。N1P1、N2P2是由绝缘材料制成的轨道，右侧是水平平行金属导轨，P1Q1、P2Q2（足够长）处于大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域II中，Q1Q2右侧无磁场且导轨足够长。导轨水平部分和倾斜部分平滑连接，其间距均为L，M1M2之间接有电阻R，将一质量为m、长度为L的金属杆ab从倾斜导轨上端由静止释放，达到匀速后进入水平轨道。cd静置于匀强磁场区域II。运动过程中，杆ab、cd与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和电阻R的阻值均为0.2Ω，两杆质量均为m =0.1kg，L =0.5m，θ=37°，B1=B2=0.4T。不计一切摩擦和导轨电阻，忽略磁场边界效应。取重力加速度g= 10m/s2，sin37°=0.6。求∶
（1）ab棒到达N1N2时的速度v0；
（2）为使ab与cd不发生碰撞，cd棒最初与磁场边界P1P2的距离x0应满足的条件；
（3）若cd棒与磁场边界P1P2的距离最初为x=4.0m，则ab棒从进入匀强磁场区域II到离开的过程中，ab棒产生的焦耳热。
聊城市2020-2021学年高二下学期期末考试
物理试题 答案版
满分100分，考试时间90分钟
一、单项选择题∶本题共8个小题，每小题3分，共24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. 不同频率的电磁波产生机理不同、特性不同、用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来对天体进行研究，应用X射线进行人体透视、机场安检等，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（ ）
A. 红外线波动性最明显，γ射线粒子性最明显
B. 一切物体都在不停的辐射红外线，温度越高辐射红外线强度就越大
C. 红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁时产生的
D. 它们和机械波本质相同，都是横波，都可以发生多普勒效应
【答案】B
2. 有关热的现象和规律，下列说法正确的是（ ）
A. 电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B. 用打气简给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D. 一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
【答案】D
3. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ）
A. 人有触电感觉是在电键闭合瞬间
B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开电键时流过人的电流方向从B→A
D. 断开电键时线圈中的电流突然增大
【答案】C
4. 如图所示为氢原子的能级示意图，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法中正确的是（ ）
A. 一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出5种不同频率的光子
B. 一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9eV的光子可以跃迁到n＝4能级
C. 处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV的光子可以发生电离
D. 若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应
【答案】C
5. 下列说法正确的是（ ）
A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B. 布朗运动说明构成固体颗粒的分子在永不停息的做无规则运动
C. 在绕地球运行的“天和号”核心舱中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果
D. 单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点
【答案】C
6. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了某金属的Uc-v图像如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的截止频率约为
B. 该金属的截止频率约为
C. 该图像的斜率为普朗克常量
D. 该图像的斜率为这种金属的逸出功
【答案】A
7. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在P-V图像中的变化图线如图乙所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
B. 图中Rt△OAC和Rt△OBD的面积一定相等
C. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
D. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
【答案】B
8. 图甲中的三个装置均在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动，图②中电容器在 t=0 时刻不带电。现使甲图中的三个导体棒 ab 均以水平初速度 v0 向右运动，若导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好。某同学定性画出了导体棒 ab 的 v-t 图像，如图乙所示。则他画出的是（ ）
A. 图①中导体棒 ab 的 v-t 图像 B. 图②中导体棒 ab 的 v-t 图像
C. 图③中导体棒 ab 的 v-t 图像 D. 图②和图③中导体棒 ab 的 v-t 图像
【答案】B
二、多项选择题∶本题共4个小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研究到实际应用的转化。如图所示为某无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针增大时，接收线圈中电流沿逆时针方向
B. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针减小时，接收线圈中电流沿顺时针方向
C. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针增大时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
D. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针减小时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
【答案】BC
10. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶20，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，发电机输出功率为48kW，下列说法正确的是（ ）
A. 用户端的功率为44kW
B. 升压变压器的输出电压U2=2400V
C. 如果用户端电压为220V，则降压变压器的原副线圈匝数比为120∶11
D. 用电高峰时，为保证用户端用电器电压不变，需将滑片P适当上移
【答案】ABD
11. 一分子固定在原点O处，另一分子可在x轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示，曲线ab与cd的交点为e，则（ ）
A. x>x0的情况下，x越大，分子力越小。
B. x
【答案】BD
12. 如图所示，两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A向上、B向下运动。初始状态下，甲，乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27°C，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，升高一定的温度，下列说法正确的是（ ）
A. 乙气体的温度有可能不变
B. 甲气体的温度为75°C时，活塞A已经上升
C. 当甲气体的温度达到75°C时，电热丝产生的热量仅等于甲气体增加的内能
D. 甲气体的温度为425°C时，乙气体的内能大于初始状态的内能
【答案】AC
三、非选择题∶本题共6个小题，共60分。
13. 用图甲所示装置探究气体等温变化规律。
（1）实验中，为找到体积与压强的关系，____（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积；
（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有_________；
A．柱塞上应该涂油
B.应缓慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.注射器必须固定在竖直平面内
（3）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，以p为纵坐标，为横坐标。在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图像应为图乙中的________（选填“①”或“②”），造成该现象的原因可能是____________。
【答案】 ①. 不需要 ②. AB ③. ② ④. 漏气
14. 某同学设计了一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当通过继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20n，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
t/°C
300
40.0
50.0
60.0
70.0
800
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
（1）提供的实验器材有∶电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）滑动变阻器R1（0~200Ω）滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱（0~999.9Ω）开关S、导线若干。为使该装置能实现对30~80°C之间任一温度的控制，电源E应选用_______（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用_____（选填“R1”或“R2”）。
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50°C时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_____①。 （填写各步骤前的序号）
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至1081Ω
（3）若按（2）步骤正确操作后，发现在温度达到50°C时加热器仍在加热。说明热敏电阻在50°C时的阻值比表格中给出的阻值______。（填“偏大"或“偏小”）
【答案】 ①. E2 ②. R2 ③. ⑤④②③① ④. 偏大
15. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm．
【答案】（1）（2）
16. 如图所示为一个小型交流发电机的原理图，矩形线圈平面与磁场平行，线圈ab边长为l1，bc边长为l2，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈通过滑环和电刷与外电路电阻R连接。在外力作用F线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈产生的感应电动势的最大值（写出计算过程）；
（2）从图示位置开始计时，写出经过时间t感应电动势的瞬时值表达式，求线圈转动N周过程中电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2），
17. 如图所示，一根足够长的粗细均匀的玻璃管竖直放置，用一段长为19cm的水银柱封闭一段长10cm的空气柱，已知大气压强为105Pa（相当于76cmHg），气体的温度为27°C，玻璃管的横截面积为，对该装置分别进行下列三种操作，请根据要求进行解答。
（1）若将玻璃管缓慢转至水平位置，整个过程温度保持不变，求封闭空气柱的长度；
（2）若保持玻璃管竖直不动，使封闭气体吸收5J的热量温度缓慢升高到57°C，求封闭气体内能的变化量；
（3）若将玻璃管的上端封闭后，再将封闭的两部分气体升高相同的温度，请判断水银柱的移动方向并说明理由。
【答案】（1）；（2）；（3）向上移动，理由见解析
18. 用如图所示的装置可研究导体棒在磁场中的运动情况，M1N1，M2N2是倾角为θ的平行金属导轨，处于大小为B1，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域I中。N1P1、N2P2是由绝缘材料制成的轨道，右侧是水平平行金属导轨，P1Q1、P2Q2（足够长）处于大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域II中，Q1Q2右侧无磁场且导轨足够长。导轨水平部分和倾斜部分平滑连接，其间距均为L，M1M2之间接有电阻R，将一质量为m、长度为L的金属杆ab从倾斜导轨上端由静止释放，达到匀速后进入水平轨道。cd静置于匀强磁场区域II。运动过程中，杆ab、cd与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和电阻R的阻值均为0.2Ω，两杆质量均为m =0.1kg，L =0.5m，θ=37°，B1=B2=0.4T。不计一切摩擦和导轨电阻，忽略磁场边界效应。取重力加速度g= 10m/s2，sin37°=0.6。求∶
（1）ab棒到达N1N2时的速度v0；
（2）为使ab与cd不发生碰撞，cd棒最初与磁场边界P1P2的距离x0应满足的条件；
（3）若cd棒与磁场边界P1P2的距离最初为x=4.0m，则ab棒从进入匀强磁场区域II到离开的过程中，ab棒产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
聊城市2020-2021学年高二下学期期末考试
物理试题
满分100分，考试时间90分钟
一、单项选择题∶本题共8个小题，每小题3分，共24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. 不同频率的电磁波产生机理不同、特性不同、用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来对天体进行研究，应用X射线进行人体透视、机场安检等，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（ ）
A. 红外线波动性最明显，γ射线粒子性最明显
B. 一切物体都在不停的辐射红外线，温度越高辐射红外线强度就越大
C. 红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁时产生的
D. 它们和机械波本质相同，都是横波，都可以发生多普勒效应
2. 有关热的现象和规律，下列说法正确的是（ ）
A. 电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B. 用打气简给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D. 一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
3. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ）
A. 人有触电感觉是在电键闭合瞬间
B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开电键时流过人的电流方向从B→A
D. 断开电键时线圈中的电流突然增大
4. 如图所示为氢原子的能级示意图，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法中正确的是（ ）
A. 一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出5种不同频率的光子
B. 一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9eV的光子可以跃迁到n＝4能级
C. 处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV的光子可以发生电离
D. 若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应
5. 下列说法正确的是（ ）
A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B. 布朗运动说明构成固体颗粒的分子在永不停息的做无规则运动
C. 在绕地球运行的“天和号”核心舱中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果
D. 单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点
6. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了某金属的Uc-v图像如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的截止频率约为
B. 该金属的截止频率约为
C. 该图像的斜率为普朗克常量
D. 该图像的斜率为这种金属的逸出功
7. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在P-V图像中的变化图线如图乙所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
B. 图中Rt△OAC和Rt△OBD的面积一定相等
C. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
D. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
8. 图甲中的三个装置均在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动，图②中电容器在 t=0 时刻不带电。现使甲图中的三个导体棒 ab 均以水平初速度 v0 向右运动，若导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好。某同学定性画出了导体棒 ab 的 v-t 图像，如图乙所示。则他画出的是（ ）
A. 图①中导体棒 ab 的 v-t 图像 B. 图②中导体棒 ab 的 v-t 图像
C. 图③中导体棒 ab 的 v-t 图像 D. 图②和图③中导体棒 ab 的 v-t 图像
二、多项选择题∶本题共4个小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研究到实际应用的转化。如图所示为某无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针增大时，接收线圈中电流沿逆时针方向
B. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针减小时，接收线圈中电流沿顺时针方向
C. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针增大时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
D. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针减小时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
10. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶20，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，发电机输出功率为48kW，下列说法正确的是（ ）
A. 用户端的功率为44kW
B. 升压变压器的输出电压U2=2400V
C. 如果用户端电压为220V，则降压变压器的原副线圈匝数比为120∶11
D. 用电高峰时，为保证用户端用电器电压不变，需将滑片P适当上移
11. 一分子固定在原点O处，另一分子可在x轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示，曲线ab与cd的交点为e，则（ ）
A. x>x0的情况下，x越大，分子力越小。
B. x
12. 如图所示，两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A向上、B向下运动。初始状态下，甲，乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27°C，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，升高一定的温度，下列说法正确的是（ ）
A. 乙气体的温度有可能不变
B. 甲气体的温度为75°C时，活塞A已经上升
C. 当甲气体的温度达到75°C时，电热丝产生的热量仅等于甲气体增加的内能
D. 甲气体的温度为425°C时，乙气体的内能大于初始状态的内能
三、非选择题∶本题共6个小题，共60分。
13. 用图甲所示装置探究气体等温变化规律。
（1）实验中，为找到体积与压强的关系，____（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积；
（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有_________；
A．柱塞上应该涂油
B.应缓慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.注射器必须固定在竖直平面内
（3）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，以p为纵坐标，为横坐标。在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图像应为图乙中的________（选填“①”或“②”），造成该现象的原因可能是____________。
14. 某同学设计了一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当通过继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20n，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
t/°C
300
40.0
50.0
60.0
70.0
800
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
（1）提供的实验器材有∶电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）滑动变阻器R1（0~200Ω）滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱（0~999.9Ω）开关S、导线若干。为使该装置能实现对30~80°C之间任一温度的控制，电源E应选用_______（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用_____（选填“R1”或“R2”）。
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50°C时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_____①。 （填写各步骤前的序号）
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至1081Ω
（3）若按（2）步骤正确操作后，发现在温度达到50°C时加热器仍在加热。说明热敏电阻在50°C时的阻值比表格中给出的阻值______。（填“偏大"或“偏小”）
15. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm．
16. 如图所示为一个小型交流发电机的原理图，矩形线圈平面与磁场平行，线圈ab边长为l1，bc边长为l2，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈通过滑环和电刷与外电路电阻R连接。在外力作用F线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈产生的感应电动势的最大值（写出计算过程）；
（2）从图示位置开始计时，写出经过时间t感应电动势的瞬时值表达式，求线圈转动N周过程中电阻R上产生的焦耳热。
17. 如图所示，一根足够长的粗细均匀的玻璃管竖直放置，用一段长为19cm的水银柱封闭一段长10cm的空气柱，已知大气压强为105Pa（相当于76cmHg），气体的温度为27°C，玻璃管的横截面积为，对该装置分别进行下列三种操作，请根据要求进行解答。
（1）若将玻璃管缓慢转至水平位置，整个过程温度保持不变，求封闭空气柱的长度；
（2）若保持玻璃管竖直不动，使封闭气体吸收5J的热量温度缓慢升高到57°C，求封闭气体内能的变化量；
（3）若将玻璃管的上端封闭后，再将封闭的两部分气体升高相同的温度，请判断水银柱的移动方向并说明理由。
18. 用如图所示的装置可研究导体棒在磁场中的运动情况，M1N1，M2N2是倾角为θ的平行金属导轨，处于大小为B1，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域I中。N1P1、N2P2是由绝缘材料制成的轨道，右侧是水平平行金属导轨，P1Q1、P2Q2（足够长）处于大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域II中，Q1Q2右侧无磁场且导轨足够长。导轨水平部分和倾斜部分平滑连接，其间距均为L，M1M2之间接有电阻R，将一质量为m、长度为L的金属杆ab从倾斜导轨上端由静止释放，达到匀速后进入水平轨道。cd静置于匀强磁场区域II。运动过程中，杆ab、cd与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和电阻R的阻值均为0.2Ω，两杆质量均为m =0.1kg，L =0.5m，θ=37°，B1=B2=0.4T。不计一切摩擦和导轨电阻，忽略磁场边界效应。取重力加速度g= 10m/s2，sin37°=0.6。求∶
（1）ab棒到达N1N2时的速度v0；
（2）为使ab与cd不发生碰撞，cd棒最初与磁场边界P1P2的距离x0应满足的条件；
（3）若cd棒与磁场边界P1P2的距离最初为x=4.0m，则ab棒从进入匀强磁场区域II到离开的过程中，ab棒产生的焦耳热。
聊城市2020-2021学年高二下学期期末考试
物理试题 答案版
满分100分，考试时间90分钟
一、单项选择题∶本题共8个小题，每小题3分，共24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. 不同频率的电磁波产生机理不同、特性不同、用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来对天体进行研究，应用X射线进行人体透视、机场安检等，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（ ）
A. 红外线波动性最明显，γ射线粒子性最明显
B. 一切物体都在不停的辐射红外线，温度越高辐射红外线强度就越大
C. 红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁时产生的
D. 它们和机械波本质相同，都是横波，都可以发生多普勒效应
【答案】B
2. 有关热的现象和规律，下列说法正确的是（ ）
A. 电冰箱工作时把热量由温度较低的箱内传递到箱外，违背了热力学第二定律
B. 用打气简给自行车打气，越来越费劲，说明气体分子间表现为斥力
C. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增大
D. 一定质量的理想气体，经历绝热压缩过程，气体分子的平均动能增大
【答案】D
3. 在某个趣味物理小实验中，几位同学手拉手与一节电动势为1.5V的干电池、导线、电键、一个有铁芯的多匝线圈按如图所示方式连接，实验过程中人会有触电的感觉。下列说法正确的是（ ）
A. 人有触电感觉是在电键闭合瞬间
B. 人有触电感觉时流过人体的电流大于流过线圈的电流
C. 断开电键时流过人的电流方向从B→A
D. 断开电键时线圈中的电流突然增大
【答案】C
4. 如图所示为氢原子的能级示意图，则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征，下列说法中正确的是（ ）
A. 一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，能辐射出5种不同频率的光子
B. 一群处于n＝3能级的氢原子吸收能量为0.9eV的光子可以跃迁到n＝4能级
C. 处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV的光子可以发生电离
D. 若氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应，则从n＝5能级跃迁到n＝2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应
【答案】C
5. 下列说法正确的是（ ）
A. 质量和温度都相同的气体，内能一定相同
B. 布朗运动说明构成固体颗粒的分子在永不停息的做无规则运动
C. 在绕地球运行的“天和号”核心舱中飘浮的水滴几乎呈球形，这是表面张力作用使其表面具有收缩趋势而引起的结果
D. 单晶体有确定的熔点，多晶体没有确定的熔点
【答案】C
6. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法我们利用图1所示的装置进行实验，得到了某金属的Uc-v图像如图2所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该金属的截止频率约为
B. 该金属的截止频率约为
C. 该图像的斜率为普朗克常量
D. 该图像的斜率为这种金属的逸出功
【答案】A
7. 新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在P-V图像中的变化图线如图乙所示，A、B是双曲线上的两点。下列说法正确的是（ ）
A. 气体在状态A的内能一定大于在状态B的内能
B. 图中Rt△OAC和Rt△OBD的面积一定相等
C. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
D. 气体从状态A变化到状态B的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
【答案】B
8. 图甲中的三个装置均在水平面内且处于竖直向下的匀强磁场中，足够长的光滑导轨固定不动，图②中电容器在 t=0 时刻不带电。现使甲图中的三个导体棒 ab 均以水平初速度 v0 向右运动，若导体棒 ab 在运动过程中始终与导轨垂直，且接触良好。某同学定性画出了导体棒 ab 的 v-t 图像，如图乙所示。则他画出的是（ ）
A. 图①中导体棒 ab 的 v-t 图像 B. 图②中导体棒 ab 的 v-t 图像
C. 图③中导体棒 ab 的 v-t 图像 D. 图②和图③中导体棒 ab 的 v-t 图像
【答案】B
二、多项选择题∶本题共4个小题，每小题4分，共16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4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线。小到手表手机，大到电脑、电动汽车，都已经实现了无线充电从理论研究到实际应用的转化。如图所示为某无线充电手机利用电磁感应方式充电的原理图。关于无线充电，下列说法正确的是（ ）
A. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针增大时，接收线圈中电流沿逆时针方向
B. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针减小时，接收线圈中电流沿顺时针方向
C. 从上往下看，发射线圈中电流顺时针增大时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
D. 从上往下看，发射线圈中电流逆时针减小时，接收线圈所受安培力的方向竖直向上
【答案】BC
10. 如图所示为某小型发电站高压输电示意图，变压器均为理想变压器，在输电线路上接入一个电流互感器，其原副线圈的匝数比为1∶20，电流表的示数为1A，输电线的总电阻为10Ω，发电机输出功率为48kW，下列说法正确的是（ ）
A. 用户端的功率为44kW
B. 升压变压器的输出电压U2=2400V
C. 如果用户端电压为220V，则降压变压器的原副线圈匝数比为120∶11
D. 用电高峰时，为保证用户端用电器电压不变，需将滑片P适当上移
【答案】ABD
11. 一分子固定在原点O处，另一分子可在x轴上移动，这两个分子间的分子引力和分子斥力大小随其间距x的变化规律如图所示，曲线ab与cd的交点为e，则（ ）
A. x>x0的情况下，x越大，分子力越小。
B. x
【答案】BD
12. 如图所示，两个完全相同的绝热活塞A、B把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞A向上、B向下运动。初始状态下，甲，乙两部分气体的压强均为大气压强p0的1.2倍，温度均为27°C，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，升高一定的温度，下列说法正确的是（ ）
A. 乙气体的温度有可能不变
B. 甲气体的温度为75°C时，活塞A已经上升
C. 当甲气体的温度达到75°C时，电热丝产生的热量仅等于甲气体增加的内能
D. 甲气体的温度为425°C时，乙气体的内能大于初始状态的内能
【答案】AC
三、非选择题∶本题共6个小题，共60分。
13. 用图甲所示装置探究气体等温变化规律。
（1）实验中，为找到体积与压强的关系，____（选填“需要”或“不需要”）测空气柱的横截面积；
（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有_________；
A．柱塞上应该涂油
B.应缓慢推拉柱塞
C.用手握注射器推拉柱塞
D.注射器必须固定在竖直平面内
（3）测得多组空气柱的压强p和体积V的数据后，以p为纵坐标，为横坐标。在坐标系中描点作图；小明所在的小组不断压缩气体，由测得数据发现p与V的乘积值越来越小，则用上述方法作出的图像应为图乙中的________（选填“①”或“②”），造成该现象的原因可能是____________。
【答案】 ①. 不需要 ②. AB ③. ② ④. 漏气
14. 某同学设计了一个简易的温控装置，实验原理电路图如图所示，继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端，当通过继电器的电流超过15mA时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约20n，热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。
t/°C
300
40.0
50.0
60.0
70.0
800
Rt/Ω
199.5
145.4
108.1
81.8
62.9
49.1
（1）提供的实验器材有∶电源E1（3V，内阻不计）、电源E2（6V，内阻不计）滑动变阻器R1（0~200Ω）滑动变阻器R2（0~500Ω）、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱（0~999.9Ω）开关S、导线若干。为使该装置能实现对30~80°C之间任一温度的控制，电源E应选用_______（选填“E1”或“E2”），滑动变阻器R应选用_____（选填“R1”或“R2”）。
（2）欲使衔铁在热敏电阻为50°C时被吸合，下列操作步骤的正确顺序是_____①。 （填写各步骤前的序号）
①将热敏电阻接入电路
②观察到继电器的衔铁被吸合
③断开开关，将电阻箱从电路中移除
④合上开关，调节滑动变阻器的阻值
⑤断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至1081Ω
（3）若按（2）步骤正确操作后，发现在温度达到50°C时加热器仍在加热。说明热敏电阻在50°C时的阻值比表格中给出的阻值______。（填“偏大"或“偏小”）
【答案】 ①. E2 ②. R2 ③. ⑤④②③① ④. 偏大
15. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．
（1）放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．
（2）设该衰变过程释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm．
【答案】（1）（2）
16. 如图所示为一个小型交流发电机的原理图，矩形线圈平面与磁场平行，线圈ab边长为l1，bc边长为l2，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO'转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈通过滑环和电刷与外电路电阻R连接。在外力作用F线圈以恒定的角速度ω绕轴OO'匀速转动（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）。
（1）求发电机线圈产生的感应电动势的最大值（写出计算过程）；
（2）从图示位置开始计时，写出经过时间t感应电动势的瞬时值表达式，求线圈转动N周过程中电阻R上产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2），
17. 如图所示，一根足够长的粗细均匀的玻璃管竖直放置，用一段长为19cm的水银柱封闭一段长10cm的空气柱，已知大气压强为105Pa（相当于76cmHg），气体的温度为27°C，玻璃管的横截面积为，对该装置分别进行下列三种操作，请根据要求进行解答。
（1）若将玻璃管缓慢转至水平位置，整个过程温度保持不变，求封闭空气柱的长度；
（2）若保持玻璃管竖直不动，使封闭气体吸收5J的热量温度缓慢升高到57°C，求封闭气体内能的变化量；
（3）若将玻璃管的上端封闭后，再将封闭的两部分气体升高相同的温度，请判断水银柱的移动方向并说明理由。
【答案】（1）；（2）；（3）向上移动，理由见解析
18. 用如图所示的装置可研究导体棒在磁场中的运动情况，M1N1，M2N2是倾角为θ的平行金属导轨，处于大小为B1，方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域I中。N1P1、N2P2是由绝缘材料制成的轨道，右侧是水平平行金属导轨，P1Q1、P2Q2（足够长）处于大小为B2、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场区域II中，Q1Q2右侧无磁场且导轨足够长。导轨水平部分和倾斜部分平滑连接，其间距均为L，M1M2之间接有电阻R，将一质量为m、长度为L的金属杆ab从倾斜导轨上端由静止释放，达到匀速后进入水平轨道。cd静置于匀强磁场区域II。运动过程中，杆ab、cd与导轨始终接触良好，且保持与导轨垂直。已知杆ab、cd和电阻R的阻值均为0.2Ω，两杆质量均为m =0.1kg，L =0.5m，θ=37°，B1=B2=0.4T。不计一切摩擦和导轨电阻，忽略磁场边界效应。取重力加速度g= 10m/s2，sin37°=0.6。求∶
（1）ab棒到达N1N2时的速度v0；
（2）为使ab与cd不发生碰撞，cd棒最初与磁场边界P1P2的距离x0应满足的条件；
（3）若cd棒与磁场边界P1P2的距离最初为x=4.0m，则ab棒从进入匀强磁场区域II到离开的过程中，ab棒产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
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