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2022-2023学年河北省唐山市冀东名校高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年河北省唐山市冀东名校高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。
1.通过乘坐唐山科技馆内的电梯，可以俯瞰唐山科技馆内的物理科普楼层。下列对于高中生乘坐电梯上楼的过程中，说法中正确的是( )
A. 学生的动能一直增加
B. 学生的重力势能一直增大
C. 学生一直处于超重状态
D. 学生的机械能守恒
2.关于几位物理学家对光、原子的研究成果，下列说法正确的是( )
A. 卢瑟福通过对一系列阴极射线实验研究发现了电子
B. 爱因斯坦建立了光电效应理论，成功解释了光电效应现象
C. 汤姆孙通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
D. 玻尔理论成功解释了所有原子光谱的实验规律
3.如图所示，两轻质弹簧P、Q连接在一起，Q的下端与一质量为m的物块相连，物块处于静止状态。已知P、Q的劲度系数分别为k1、k2，且k1>k2，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对平衡力
B. P 对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力
C. 弹簧P、Q的形变量相同
D. 与Q相比，P的形变量更大
4.已知氢的同位素(13H)的原子能级分布与氢(11H)的原子能级分布相同，用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氚(13H)原子，再用氢原子跃迁时辐射的光照射逸出功为2.25eV的金属板。氢原子能级分布如图，氚(13H)原子核发生β衰变的半衰期约为12.5年。下列说法正确的是( )
A. 氢原子跃迁时，一共能发出4种不同频率的光子
B. 从金属板上打出的粒子的最大初动能为10.0eV
C. 氚(13H)原子核发生β衰变产生氦(23He)原子核
D. 光束照射氚(13H)原子时能使核衰变的半衰期缩短为8.75年
5.如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹(双缝间距和缝屏间距均不变)；②让这三种单色光分别照射到某金属板表面，观察与金属板连接的静电计指针是否转动；下列说法中不正确的是( )
A. 在棱镜中a光的速度最大
B. 如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光
C. a种色光形成的干涉条纹间距最大
D. 若c光能使该金属板发生光电效应，a光一定不能使该金属发生光电效应
6.如图甲所示，在某星球上有倾角为θ=30∘的光滑斜面，一轻质弹簧下端固定在斜面底部且弹簧处于原长.现将一质量为1.0kg的小物块放在弹簧的上端，由静止开始释放，小物块的加速度a与其位移x间的关系如图乙所示.斜面一直保持静止状态，则( )
A. 该星球重力加速度大小为5m/s2
B. 小物块的最大动能为0.5J
C. 弹簧最大压缩量为50cm
D. 小物块下滑过程中，地面对斜面体的摩擦力一直向左
7.如图所示，A、B叠放在粗糙水平桌面上，一根轻绳跨过光滑定滑轮连接A、C，滑轮左侧轻绳与桌面平行，A、B间动摩擦因数为μ，B与桌面间动摩擦因数为μ4，A、B、C质量分别为2m、2m和m，各面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，将C由图示位置静止释放，要使A、B间发生相对滑动，则μ满足的条件是( )
A. μ<12B. μ≥12C. μ<27D. μ≥27
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，箱子受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，监测到推力F、箱子速度v随时间t变化的规律如图所示，取g=10m/s2，则( )
A. 箱子的质量为1kgB. 第1.5s时推力F的功率为3W
C. 后2s内推力F做功的平均功率为2.5WD. 这3s内箱子克服摩擦力做的功为6.0J
9.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(ZAX)发生了α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子(24He)及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m和电荷量为q。下面说法正确的是( )
A. 衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹(箭头表示运动方向)正确的是图甲
B. 新核Y在磁场中圆周运动的半径RY=2Z−2R
C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为qB2πm
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm=A(BqR)22m(A−4)c2
10.如图所示，用两根不可伸长的轻质细绳把小球a和b悬挂于O点，对两小球施加大小相等、方向相反的恒力作用，a、b两小球静止在同一水平线上，两绳与竖直方向的夹角分别为α=30∘和β=60∘。某时刻将两根细绳同时剪断，此后作用在两小球上的水平力不断增大但大小始终相等，一段时间后两小球落在水平地面上，落地前瞬间小球a的速度与水平方向的夹角为45∘，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 落地前任意时刻a的加速度小于b的加速度
B. 下落过程中a、b组成的系统，机械能不守恒，动量守恒
C. 下落过程中a、b的水平位移大小之比为1：3
D. 下落过程中a、b组成的系统增加的机械能与减小的重力势能之比为3：1
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材测定当地的重力加速度g。有一直径为d的金属小球由O处静止释放，下落过程中能通过O处正下方、固定于P处的光电门，测得OP间的距离为H(H远大于d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t。
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d=______ mm。
(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出1t2随H的变化图像如图丙所示，已知图线的倾斜程度(斜率)为k，则重力加速度的表达式g=______(用题中所给的字母表示)。
12.小彭同学利用如图所示的装置探究气体做等温变化的规律。
(1)实验过程中，下列实验操作正确的是______。
A.用游标卡尺测量柱塞的直径
B.在活塞上涂上润滑油
C.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
D.推拉活塞时，手不可以握住整个注射器
(2)下列图像中，能够直观反映气体做等温变化的规律的图像是______。
(3)该同学把实验中测得的多组实验数据输入计算机的DIS软件，发现实验中测得的“pV”乘积越来越大，造成这一现象的可能原因是______。
A.实验时环境温度升高了
B.实验时外界大气压强发生了变化
C.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
四、简答题：本大题共3小题，共9分。
13.“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
(1)每个光子的动量p和能量E；
(2)太阳辐射硬X射线的总功率P。
14.一端封闭的粗细均匀的细玻璃管竖直放置，水银柱长15cm，开口向上时，管内封闭的空气柱长15cm；开口向下时，管内封闭的空气柱长22.5cm，水银没有溢出。求：
(1)大气压强p(cmHg)；
(2)把管水平放置时，管内封闭空气柱的长度L。
15.如图所示，长为lAB=16m的水平传送带以v0=4m/s的速度顺时针匀速传动，在传送带的左端A点轻放一质量m=3kg的有颜色小物块，当小物块与传送带共速时因某种原因传送带突然停止运动，最终物块恰好到达传送带的右端B点，重力加速度g=10m/s2则：
(1)物块与传送带的动摩擦因数为多少；
(2)物块在传送带上留下的划痕为多少；
(3)物块与传送带因摩擦产生的热量Q为多少。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.学生乘坐电梯上楼的过程中速度先增大后减小，动能先增大后减小，故A错误；
B.学生的高度一直增加，根据EP=mgh可知，学生的重力势能一直增大，故B正确；
C.学生先加速后减速，加速度方向先向上后向下，所以学生先超重后失重，故C错误；
D.学生向上过程，电梯对学生的支持力做正功，学生的机械能增加，故D错误。
故选：B。
学生乘坐电梯上楼的过程中，根据运动情况分析动能的变化情况；根据EP=mgh分析重力势能的变化情况；根据加速度的方向分析超重、失重情况；根据机械能守恒定律的守恒条件分析机械能的变化。
本题主要是考查机械能守恒定律，解答本题的关键是掌握机械能守恒定律的守恒条件，知道超重和失重时加速度的方向。
2.【答案】B
【解析】解：A.汤姆生通过对阴极射线的实验研究，发现了电子，并不是卢瑟福发现的电子，故A错误；
B.爱因斯坦建立了光电效应理论，并且成功地解释了光电效应现象，故B正确；
C.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，并不是汤姆逊，故C错误；
D.玻尔提出的氢原子模型，并且能够成功解释氢原子的光谱形成原因，但是不能解释所有原子光谱的实验规律，故D错误。
故选：B。
根据常见的物理学史解题即可。
本题考查物理学史。解题关键是掌握常见的物理学史，注重日常学习的积累。
3.【答案】B
【解析】解：AB.P对Q的拉力是作用在Q上，Q对P的拉力是作用在P上，它们是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确；
CD.由于P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力，两个弹簧的弹力大小相等，即k1Δx1=k2Δx2
由于k1>k2
则应满足Δx1<Δx2
即Q的形变量更大，故CD错误。
故选：B。
相互作用力是作用在不同的两个物体上，大小相等，方向相反，结合胡克定律分析形变量的大小关系。
该题考查一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别以及胡克定律，牢记有关内容即可。
4.【答案】C
【解析】解：A.用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氚(13H)原子，氢原子会跃迁到n=4的激发态，因此当氢原子向基态跃迁时，一共能发出C42=6种不同频率的光子，故A错误；
B.用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氚(13H)原子后，氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子能量最大值为12.75eV，根据爱因斯坦光电效应方程，从金属板上打出的粒子的最大初动能为Ekm=hν−W0，代入数据可知Ekm=10.5eV，故B错误；
C.氚(13H)原子核发生β衰变产生氦(23He)原子核，即 13H→23He+−10e，故C正确；
D.物质的半衰期不会因为光束的照射而发生变化，故D错误。
故选：C。
根据入射光子的能量判断基态氢原子跃迁情况，再结合数学组合公式Cn2求出氢原子辐射出的光子种类；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能；半衰期与外界因素无关；根据核反应过程电荷数和质量数守恒判断。
解决本题的关键知道光电效应方程，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，掌握辐射光子的种类计算方法。
5.【答案】D
【解析】解：A.因a光的偏折程度最小，则折射率最小，根据v=cn，可知在棱镜中a光的速度最大，故A正确；
B.因c光的折射率最大，根据sinC=1n，可知c光临界角最小，则如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光，故B正确；
C.a种色光频率最小，波长最长，根据Δx=ldλ，可知a光形成的干涉条纹间距最大，故C正确；
D.c光频率最大，a光频率最小，若c光能使该金属板发生光电效应，a光不一定不能使该金属发生光电效应，故D错误。
本题选错误的
故选：D。
根据光的偏折程度得出折射率的大小关系，由此得出在棱镜中传播的速度大小关系；
理解全反射临界角公式，结合频率的大小完成分析；
根据条纹间距的计算公式得出条纹间距的大小关系；
根据光电效应的特点结合光的频率大小完成分析。
本题主要考查了光的折射定律的相关应用，理解光的相关公式计算即可，整体难度不大。
6.【答案】B
【解析】解：A.根据牛顿第二定律：mgsinθ−kx=ma
变形整理得：a=−kmx+g2
由图乙可知当x=0时，a=5m/s2=g2，解得：g=10m/s2，故A错误；
B、当物块加速度为零时，速度最大，动能最大，由图乙可知当a=0时，x=20cm=0.2m
根据平衡条件得：kx=mgsinθ，代入已知数据解得：k=25N/m
根据功能原理得：Ekm=mgxsinθ−12kx2=1×10×0.2×0.5J−12×25×0.22J=0.5J，故B正确；
C.设弹簧最大压缩量为x1，根据功能原理得：mgx1sinθ−12kx12=0
代入数据解得：x1=0.4m，故C错误；
D、小物块下滑过程中，物块的加速度先沿斜面向下后沿斜面向上，将物块与斜面看成整体，整体水平方向的加速度方向先向左后向右，故整体水平方向的合力方向先向左后向右，因整体水平方向的合力为地面对斜面体的摩擦力，故地面对斜面体的摩擦力方向先向左后向右，故D错误。
故选：B。
根据牛顿第二定律，可得小物块的加速度与重力加速度关系，根据图象的截距求重力加速度；根据加速度为零时，速度最大，根据平衡条件解得弹簧劲度系数，再根据功能关系求解最大动能；压缩量最大时，物块的速度为零，由功能原理求最大压缩量；对整体根据小物块加速度的方向来判断摩擦力的方向。
本题考查机械能守恒，解题关键是对图像的认识，注意加速度a与其位移x图像中几个关键点的意义，应用牛顿第二定律、功能原理求解相关物理量。
7.【答案】C
【解析】解：A与B之间的最大静摩擦力为：f1=2μmg
B与桌面间的最大静摩擦力为：f2=μ4×(2m+2m)g=μmg
A、B恰好将要发生相对滑动时，A与B之间的静摩擦力达到最大静摩擦力，此时对物块B，由牛顿第二定律得
f1−f2=2ma
对A、B整体由牛顿第二定律得
T−f2=4ma
对物块C由牛顿第二定律得
mg−T=ma
解得：μ=27
因此若A、B之间发生相对滑动，则需满足：μ<27，故ABD错误，C正确。
故选C。
应用整体法与隔离法，根据牛顿第二定律求解，相对滑动的临界是静摩擦力达到最大值。
本题考查了牛顿第二定律应用的连接体问题，涉及到了相对滑动的临界问题。相对滑动的临界是静摩擦力达到最大值。掌握解决连接体问题时整体法与隔离法的应用。
8.【答案】BD
【解析】解：A、2∼3s物体做匀速直线运动，摩擦力为Ff=2N
1∼2s时间内根据牛顿第二定律得F1−Ff=ma
根据图像得F1=3N，a=2−02−1m/s2=2m/s2
解得m=0.5kg，故A错误；
B、第1.5s时推力F的功率为P=Fv=3×1W=3W，故B正确；
C、1∼2s内推力 F做功W2=F2S2=3×1×22J=3J
2∼3s内推力F做的功W3=F3S3=2×(1×2)J=4J
P−=W2+W3t=3+42W=3.5W，故C错误；
D、这3s内物体克服摩擦力做的功为W=FfS=2×[(1+2)×22]J=2×3J=6J，故D正确。
故选：BD。
通过v−t图像可知加速度及位移，联系F−t图像结合牛顿第二定律求解。
这道题考查了我们通过图像获取信息及解决问题的能力，难度不算大，是一道难得的题。
9.【答案】BD
【解析】解：A.由于原子核 ZAX静止，根据动量守恒定律可知，放射出的α粒子(24He)及生成的新核Y在衰变初始位置的速度相反，根据左手定则可知，两者圆周运动的轨迹外切，根据洛伦兹力提供向心力有
qvB=mv2r
解得
r=mvqB
由于衰变过程动量守恒，即mv大小相等，即电荷量越大，轨道半径越小，可知α粒子的轨道半径大一些，可知衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹(箭头表示运动方向)正确的是图丙，故A错误；
B.根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为
ZAX→Z−2A−4X+24He
由于质量为m和电荷量为q，则新核Y的质量为(A−4)m4和电荷量为(Z−2)q2，根据上述有
R=mvqB，RY=(A−4)m4v′(Z−2)q2B
由于动量守恒，即有
(A−4)m4v′=mv
解得
RY=2Z−2R
故B正确；
C.α粒子圆周运动的周期
T=2πRv=2πmqB
则α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
I=qT=q2B2πm
故C错误；
D.根据能量守恒定律有
ΔE=12(A−4)m4v′2+12mv2
根据质能方程有
ΔE=Δmc2
解得
Δm=A(BqR)22m(A−4)c2
故D正确。
故选：BD。
反应后核子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径，核反应过程质量数与核电荷数守恒，应用爱因斯坦质能方程分析答题。
本题是原子核内容与磁场的综合，首先是衰变问题，质量数与电荷数守恒；再就是衰变前后动量守恒，衰变后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律就能求出半径之比。
10.【答案】ACD
【解析】解：A、初始时，两球均处于平衡状态，由平衡条件得：
magtanα=Fmbgtanβ=F
可得：matanα=mbtanβ
代入数据得：mamb=31
细绳剪断后两球竖直方向均做自由落体运动，处于同一水平线上，水平方向根据牛顿第二定律分别有
F=maaa
F=mbab
则得a、b两球水平方向加速度大小之比为：aaab=13
小球竖直方向加速度均为重力加速度，因此落地前任意时刻a的加速度小于b的加速度，故A正确；
B、小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度不同，时间相同，水平位移不同，水平力对系统做功不为零，机械能不守恒。由于下落过程中系统所受外力矢量等于重力，而重力不为零，所以系统动量不守恒，故B错误；
C、下落过程中a、b的水平位移大小分别为
xa=12aat2
xb=12abt2
联立上式得：xaxb=13，故C正确；
D、下落过程中，小球a做自由落体运动，有vay2=2gh
由于落地前瞬间小球a的速度与水平方向的夹角为45∘，因此落地前瞬间
vax=vay
故vax= 2gh
系统在水平方向所受合力为零，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得
mavax−mbvbx=0
可得vbx=3vax=3 2gh
水平力对a、b做功分别为：
WaF=12mavax2=magh=3mbgh
WbF=12mbvbx2=9mbgh
下落过程中，重力对小球做功分别为：
WaG=magh=3mbgh
WbG=mbgh
系统增加的机械能为：
ΔE=3mbgh+9mbgh=12mbgh
减小的重力势能为：
ΔEp=mbgh+3mbgh=4mbgh
所以下落过程中a、b组成的系统增加的机械能与减小的重力势能之比为3：1，故D正确。
故选：ACD。
初始时，两球均处于平衡状态，根据平衡条件求出两球质量之比。细绳剪断后两球竖直方向做自由落体运动，由牛顿第二定律分析水平方向加速度关系，竖直方向加速度均为重力加速度，由加速度合成分析合加速度关系。分析两个水平力对两球做功情况，判断系统机械能是否守恒。根据系统的合外力是否为零，判断系统动量是否守恒。根据水平分位移公式分析水平位移之比。根据功能关系求解系统增加的机械能与减小的重力势能之比。
解答本题的关键要掌握动量守恒条件和机械能守恒条件，要知道下落过程中a、b组成的系统总动量并不守恒，但水平方向动量守恒。
11.【答案】5.2512kd2
【解析】解：(1)游标卡尺的精度为0.05mm，主尺读数为0.5cm，游标尺读数为0.05×5mm=0.25mm=0.025cm，则d=0.5cm+0.025cm=0.525cm=5.25mm；
(2)小球经过光电门的时间极短，平均速度可视为金属球经过光电门的瞬时速度，故v=dt
小球由静止到经过光电门这一过程，根据机械能守恒定律有
mgH=12mv2
解得1t2=2gd2H
而k=2gd2
所以g=12kd2
故答案为：(1)5.25；(2)12kd2
(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球经过光电门时的速度表达式，根据机械能守恒定律结合图像斜率解答。
解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，注意机械能守恒定律的运用。
12.【答案】BD B A
【解析】解：(1)A.实验过程只需要读取压力表上显示的气压值和读取刻度尺上显示的空气柱长度即可，不需要用游标卡尺测量柱塞的直径从而求柱塞的横截面积，故A错误；
B.在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性的同时还可以减小摩擦，故B正确；
C.推拉活塞时，动作要缓慢，以免气体温度发生变化，故C错误；
D.推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以免气体的温度发生变化，故D正确。
故选：BD。
(2)气体温度不变，根据玻意耳定律有pV=C，则
p=C⋅1V
即气体的压强跟气体的体积成反比，p−V图像应是双曲线的一支，图线是否为双曲线无法直观地进行判断，p−1V是过原点的直线，图像直观，故B正确，ACD错误。
故选：B。
(3)A.根据一定质量的理想气体状态方程有pV=CT，当温度一定时，pV乘积恒定，若实验时环境温度升高了，则pV乘积增大，故A正确；
B.封闭气体压强与外界大气压强无关，故B错误；
C.若实验时注射器内的气体向外发生了泄漏，则C减小，pV乘积减小，故C错误。
故选：A。
故答案为：(1)BD；(2)B；(3)A
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(2)理解图像的物理意义，结合题目选项完成分析；
(3)理解pV的物理意义，结合公式pV=CT即可完成分析。
本题主要考查了理想气体的实验规律，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合图像的物理意义和公式pV=CT即可完成分析。
13.【答案】解：(1)根据光子动量和波长的关系可得：
p=hλ
根据能量子的计算公式可得：
E=hν
解得：E=hcλ
(2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，设t秒内发射总光子数为n，则
ntN=4πR2S
解得：n=4πNtR2S
结合上述分析可知，t秒内光子的总能量为：
E总=n×hcλ=4πNthcR2λS
则总功率为：
P=E总t
代入数据解得：P=4πNhcR2λS
答：(1)每个光子的动量为hλ，能量为hcλ；
(2)太阳辐射硬X射线的总功率为4πNhcR2λS。
【解析】(1)熟悉光子的动量和能量的计算公式即可完成分析；
(2)先根据题意得出辐射光子的总能量，结合功率的计算公式得出总功率。
本题主要考查了光子的动量的相关应用，熟悉光子动量和能量的计算公式，结合功率的计算公式即可完成分析。
14.【答案】解：(1)封闭部分气体作等温变化，设玻璃管的横截面积为S，则根据玻意耳定律有
p1⋅L1S=p2⋅L2S
其中p1=p+15cmHg，p2=p−15cmHg，L1=15cm，L2=22.5cm
代入数据解得：p=75cmHg
(2)把管水平放置时有
p1⋅L1S=p3⋅LS
其中p3=p
解得：L=18cm
答：(1)大气压强p为75cmHg；
(2)把管水平放置时，管内封闭空气柱的长度L为18cm。
【解析】(1)封闭部分气体作等温变化，根据玻意耳定律列式，即可求解大气压强p。
(2)再根据玻意耳定律列式，来求解把管水平放置时，管内封闭空气柱的长度L。
本题考查气体实验定律的应用，要掌握涉及水银柱的封闭气体的压强计算，分析好初态、末态气体的状态参量，选择合适的气体实验定律，列方程求解。
15.【答案】解：(1)设物块与传送带的动摩擦因数为μ，则有：μmg=ma
物块与传送带共速的时间为t1，则有：lAB=v02×t1×2
对物块由运动公式可得：v0=at1
联立可得：μ=0.1
(2)物块与传送的速度-时间图像如下图
则第一阶段的相对位移有
x1=v0t−12v0t=8m
第二阶段的相对位移有
x2=12v0t=8m
因为第一阶段和第二阶段是重复的划痕，故总的划痕为：x=x1=x2=8m
(3)小物块与传送带的相对路程Δs=x1+x2=8m+8m=16m
则有功能关系可得：Q=μmgΔs
代入数据可得：Q=16J
答：(1)物块与传送带的动摩擦因数为0.1；
(2)物块在传送带上留下的划痕为8m；
(3)物块与传送带因摩擦产生的热量Q为48J。
【解析】(1)小物块先加速后减速，根据位移关系求出加速度，然后结合牛顿第二定律求出动摩擦因数；
(2)小物块加速阶段传送带做匀速运动，小物块减速阶段传送带静止，根据位移-时间公式求出各段的位移，然后结合运动的情况求出划痕的长度；
(3)先求出小物块与传送带的相对路程，然后根据摩擦力做功转化为内能的公式即可求出。
该题属于传送带问题，解决本题的关键知道物块在传送带上的运动规律，然后结合运动学公式进行求解。
1.通过乘坐唐山科技馆内的电梯，可以俯瞰唐山科技馆内的物理科普楼层。下列对于高中生乘坐电梯上楼的过程中，说法中正确的是( )
A. 学生的动能一直增加
B. 学生的重力势能一直增大
C. 学生一直处于超重状态
D. 学生的机械能守恒
2.关于几位物理学家对光、原子的研究成果，下列说法正确的是( )
A. 卢瑟福通过对一系列阴极射线实验研究发现了电子
B. 爱因斯坦建立了光电效应理论，成功解释了光电效应现象
C. 汤姆孙通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
D. 玻尔理论成功解释了所有原子光谱的实验规律
3.如图所示，两轻质弹簧P、Q连接在一起，Q的下端与一质量为m的物块相连，物块处于静止状态。已知P、Q的劲度系数分别为k1、k2，且k1>k2，重力加速度为g。下列说法正确的是( )
A. P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对平衡力
B. P 对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力
C. 弹簧P、Q的形变量相同
D. 与Q相比，P的形变量更大
4.已知氢的同位素(13H)的原子能级分布与氢(11H)的原子能级分布相同，用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氚(13H)原子，再用氢原子跃迁时辐射的光照射逸出功为2.25eV的金属板。氢原子能级分布如图，氚(13H)原子核发生β衰变的半衰期约为12.5年。下列说法正确的是( )
A. 氢原子跃迁时，一共能发出4种不同频率的光子
B. 从金属板上打出的粒子的最大初动能为10.0eV
C. 氚(13H)原子核发生β衰变产生氦(23He)原子核
D. 光束照射氚(13H)原子时能使核衰变的半衰期缩短为8.75年
5.如图所示，一细束白光通过三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，并同时做如下实验：①让这三种单色光分别通过同一双缝干涉实验装置在光屏上产生干涉条纹(双缝间距和缝屏间距均不变)；②让这三种单色光分别照射到某金属板表面，观察与金属板连接的静电计指针是否转动；下列说法中不正确的是( )
A. 在棱镜中a光的速度最大
B. 如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光
C. a种色光形成的干涉条纹间距最大
D. 若c光能使该金属板发生光电效应，a光一定不能使该金属发生光电效应
6.如图甲所示，在某星球上有倾角为θ=30∘的光滑斜面，一轻质弹簧下端固定在斜面底部且弹簧处于原长.现将一质量为1.0kg的小物块放在弹簧的上端，由静止开始释放，小物块的加速度a与其位移x间的关系如图乙所示.斜面一直保持静止状态，则( )
A. 该星球重力加速度大小为5m/s2
B. 小物块的最大动能为0.5J
C. 弹簧最大压缩量为50cm
D. 小物块下滑过程中，地面对斜面体的摩擦力一直向左
7.如图所示，A、B叠放在粗糙水平桌面上，一根轻绳跨过光滑定滑轮连接A、C，滑轮左侧轻绳与桌面平行，A、B间动摩擦因数为μ，B与桌面间动摩擦因数为μ4，A、B、C质量分别为2m、2m和m，各面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，将C由图示位置静止释放，要使A、B间发生相对滑动，则μ满足的条件是( )
A. μ<12B. μ≥12C. μ<27D. μ≥27
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.如图所示，箱子受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动，监测到推力F、箱子速度v随时间t变化的规律如图所示，取g=10m/s2，则( )
A. 箱子的质量为1kgB. 第1.5s时推力F的功率为3W
C. 后2s内推力F做功的平均功率为2.5WD. 这3s内箱子克服摩擦力做的功为6.0J
9.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(ZAX)发生了α衰变放出了一个α粒子。放射出的α粒子(24He)及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。α粒子的运动轨道半径为R，质量为m和电荷量为q。下面说法正确的是( )
A. 衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹(箭头表示运动方向)正确的是图甲
B. 新核Y在磁场中圆周运动的半径RY=2Z−2R
C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为qB2πm
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为Δm=A(BqR)22m(A−4)c2
10.如图所示，用两根不可伸长的轻质细绳把小球a和b悬挂于O点，对两小球施加大小相等、方向相反的恒力作用，a、b两小球静止在同一水平线上，两绳与竖直方向的夹角分别为α=30∘和β=60∘。某时刻将两根细绳同时剪断，此后作用在两小球上的水平力不断增大但大小始终相等，一段时间后两小球落在水平地面上，落地前瞬间小球a的速度与水平方向的夹角为45∘，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A. 落地前任意时刻a的加速度小于b的加速度
B. 下落过程中a、b组成的系统，机械能不守恒，动量守恒
C. 下落过程中a、b的水平位移大小之比为1：3
D. 下落过程中a、b组成的系统增加的机械能与减小的重力势能之比为3：1
三、实验题：本大题共2小题，共18分。
11.如图甲所示，一位同学利用光电计时器等器材测定当地的重力加速度g。有一直径为d的金属小球由O处静止释放，下落过程中能通过O处正下方、固定于P处的光电门，测得OP间的距离为H(H远大于d)，光电计时器记录下小球通过光电门的时间为t。
(1)如图乙所示，用游标卡尺测得小球的直径d=______ mm。
(2)多次改变高度H，重复上述实验，作出1t2随H的变化图像如图丙所示，已知图线的倾斜程度(斜率)为k，则重力加速度的表达式g=______(用题中所给的字母表示)。
12.小彭同学利用如图所示的装置探究气体做等温变化的规律。
(1)实验过程中，下列实验操作正确的是______。
A.用游标卡尺测量柱塞的直径
B.在活塞上涂上润滑油
C.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
D.推拉活塞时，手不可以握住整个注射器
(2)下列图像中，能够直观反映气体做等温变化的规律的图像是______。
(3)该同学把实验中测得的多组实验数据输入计算机的DIS软件，发现实验中测得的“pV”乘积越来越大，造成这一现象的可能原因是______。
A.实验时环境温度升高了
B.实验时外界大气压强发生了变化
C.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
四、简答题：本大题共3小题，共9分。
13.“夸父一号”太阳探测卫星可以观测太阳辐射的硬X射线。硬X射线是波长很短的光子，设波长为λ。若太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，卫星探测仪镜头正对着太阳，每秒接收到N个该种光子。已知探测仪镜头面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为h，光速为c，求：
(1)每个光子的动量p和能量E；
(2)太阳辐射硬X射线的总功率P。
14.一端封闭的粗细均匀的细玻璃管竖直放置，水银柱长15cm，开口向上时，管内封闭的空气柱长15cm；开口向下时，管内封闭的空气柱长22.5cm，水银没有溢出。求：
(1)大气压强p(cmHg)；
(2)把管水平放置时，管内封闭空气柱的长度L。
15.如图所示，长为lAB=16m的水平传送带以v0=4m/s的速度顺时针匀速传动，在传送带的左端A点轻放一质量m=3kg的有颜色小物块，当小物块与传送带共速时因某种原因传送带突然停止运动，最终物块恰好到达传送带的右端B点，重力加速度g=10m/s2则：
(1)物块与传送带的动摩擦因数为多少；
(2)物块在传送带上留下的划痕为多少；
(3)物块与传送带因摩擦产生的热量Q为多少。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.学生乘坐电梯上楼的过程中速度先增大后减小，动能先增大后减小，故A错误；
B.学生的高度一直增加，根据EP=mgh可知，学生的重力势能一直增大，故B正确；
C.学生先加速后减速，加速度方向先向上后向下，所以学生先超重后失重，故C错误；
D.学生向上过程，电梯对学生的支持力做正功，学生的机械能增加，故D错误。
故选：B。
学生乘坐电梯上楼的过程中，根据运动情况分析动能的变化情况；根据EP=mgh分析重力势能的变化情况；根据加速度的方向分析超重、失重情况；根据机械能守恒定律的守恒条件分析机械能的变化。
本题主要是考查机械能守恒定律，解答本题的关键是掌握机械能守恒定律的守恒条件，知道超重和失重时加速度的方向。
2.【答案】B
【解析】解：A.汤姆生通过对阴极射线的实验研究，发现了电子，并不是卢瑟福发现的电子，故A错误；
B.爱因斯坦建立了光电效应理论，并且成功地解释了光电效应现象，故B正确；
C.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，并不是汤姆逊，故C错误；
D.玻尔提出的氢原子模型，并且能够成功解释氢原子的光谱形成原因，但是不能解释所有原子光谱的实验规律，故D错误。
故选：B。
根据常见的物理学史解题即可。
本题考查物理学史。解题关键是掌握常见的物理学史，注重日常学习的积累。
3.【答案】B
【解析】解：AB.P对Q的拉力是作用在Q上，Q对P的拉力是作用在P上，它们是一对作用力与反作用力，故A错误，B正确；
CD.由于P对Q的拉力与Q对P的拉力是一对相互作用力，两个弹簧的弹力大小相等，即k1Δx1=k2Δx2
由于k1>k2
则应满足Δx1<Δx2
即Q的形变量更大，故CD错误。
故选：B。
相互作用力是作用在不同的两个物体上，大小相等，方向相反，结合胡克定律分析形变量的大小关系。
该题考查一对作用力和反作用力与一对平衡力的区别以及胡克定律，牢记有关内容即可。
4.【答案】C
【解析】解：A.用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氚(13H)原子，氢原子会跃迁到n=4的激发态，因此当氢原子向基态跃迁时，一共能发出C42=6种不同频率的光子，故A错误；
B.用光子能量为12.75eV的光束照射大量处于基态的氚(13H)原子后，氢原子向低能级跃迁时，辐射出的光子能量最大值为12.75eV，根据爱因斯坦光电效应方程，从金属板上打出的粒子的最大初动能为Ekm=hν−W0，代入数据可知Ekm=10.5eV，故B错误；
C.氚(13H)原子核发生β衰变产生氦(23He)原子核，即 13H→23He+−10e，故C正确；
D.物质的半衰期不会因为光束的照射而发生变化，故D错误。
故选：C。
根据入射光子的能量判断基态氢原子跃迁情况，再结合数学组合公式Cn2求出氢原子辐射出的光子种类；根据光电效应方程求出光电子的最大初动能；半衰期与外界因素无关；根据核反应过程电荷数和质量数守恒判断。
解决本题的关键知道光电效应方程，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，掌握辐射光子的种类计算方法。
5.【答案】D
【解析】解：A.因a光的偏折程度最小，则折射率最小，根据v=cn，可知在棱镜中a光的速度最大，故A正确；
B.因c光的折射率最大，根据sinC=1n，可知c光临界角最小，则如果减小白光在左侧面的入射角，最先消失的是c光，故B正确；
C.a种色光频率最小，波长最长，根据Δx=ldλ，可知a光形成的干涉条纹间距最大，故C正确；
D.c光频率最大，a光频率最小，若c光能使该金属板发生光电效应，a光不一定不能使该金属发生光电效应，故D错误。
本题选错误的
故选：D。
根据光的偏折程度得出折射率的大小关系，由此得出在棱镜中传播的速度大小关系；
理解全反射临界角公式，结合频率的大小完成分析；
根据条纹间距的计算公式得出条纹间距的大小关系；
根据光电效应的特点结合光的频率大小完成分析。
本题主要考查了光的折射定律的相关应用，理解光的相关公式计算即可，整体难度不大。
6.【答案】B
【解析】解：A.根据牛顿第二定律：mgsinθ−kx=ma
变形整理得：a=−kmx+g2
由图乙可知当x=0时，a=5m/s2=g2，解得：g=10m/s2，故A错误；
B、当物块加速度为零时，速度最大，动能最大，由图乙可知当a=0时，x=20cm=0.2m
根据平衡条件得：kx=mgsinθ，代入已知数据解得：k=25N/m
根据功能原理得：Ekm=mgxsinθ−12kx2=1×10×0.2×0.5J−12×25×0.22J=0.5J，故B正确；
C.设弹簧最大压缩量为x1，根据功能原理得：mgx1sinθ−12kx12=0
代入数据解得：x1=0.4m，故C错误；
D、小物块下滑过程中，物块的加速度先沿斜面向下后沿斜面向上，将物块与斜面看成整体，整体水平方向的加速度方向先向左后向右，故整体水平方向的合力方向先向左后向右，因整体水平方向的合力为地面对斜面体的摩擦力，故地面对斜面体的摩擦力方向先向左后向右，故D错误。
故选：B。
根据牛顿第二定律，可得小物块的加速度与重力加速度关系，根据图象的截距求重力加速度；根据加速度为零时，速度最大，根据平衡条件解得弹簧劲度系数，再根据功能关系求解最大动能；压缩量最大时，物块的速度为零，由功能原理求最大压缩量；对整体根据小物块加速度的方向来判断摩擦力的方向。
本题考查机械能守恒，解题关键是对图像的认识，注意加速度a与其位移x图像中几个关键点的意义，应用牛顿第二定律、功能原理求解相关物理量。
7.【答案】C
【解析】解：A与B之间的最大静摩擦力为：f1=2μmg
B与桌面间的最大静摩擦力为：f2=μ4×(2m+2m)g=μmg
A、B恰好将要发生相对滑动时，A与B之间的静摩擦力达到最大静摩擦力，此时对物块B，由牛顿第二定律得
f1−f2=2ma
对A、B整体由牛顿第二定律得
T−f2=4ma
对物块C由牛顿第二定律得
mg−T=ma
解得：μ=27
因此若A、B之间发生相对滑动，则需满足：μ<27，故ABD错误，C正确。
故选C。
应用整体法与隔离法，根据牛顿第二定律求解，相对滑动的临界是静摩擦力达到最大值。
本题考查了牛顿第二定律应用的连接体问题，涉及到了相对滑动的临界问题。相对滑动的临界是静摩擦力达到最大值。掌握解决连接体问题时整体法与隔离法的应用。
8.【答案】BD
【解析】解：A、2∼3s物体做匀速直线运动，摩擦力为Ff=2N
1∼2s时间内根据牛顿第二定律得F1−Ff=ma
根据图像得F1=3N，a=2−02−1m/s2=2m/s2
解得m=0.5kg，故A错误；
B、第1.5s时推力F的功率为P=Fv=3×1W=3W，故B正确；
C、1∼2s内推力 F做功W2=F2S2=3×1×22J=3J
2∼3s内推力F做的功W3=F3S3=2×(1×2)J=4J
P−=W2+W3t=3+42W=3.5W，故C错误；
D、这3s内物体克服摩擦力做的功为W=FfS=2×[(1+2)×22]J=2×3J=6J，故D正确。
故选：BD。
通过v−t图像可知加速度及位移，联系F−t图像结合牛顿第二定律求解。
这道题考查了我们通过图像获取信息及解决问题的能力，难度不算大，是一道难得的题。
9.【答案】BD
【解析】解：A.由于原子核 ZAX静止，根据动量守恒定律可知，放射出的α粒子(24He)及生成的新核Y在衰变初始位置的速度相反，根据左手定则可知，两者圆周运动的轨迹外切，根据洛伦兹力提供向心力有
qvB=mv2r
解得
r=mvqB
由于衰变过程动量守恒，即mv大小相等，即电荷量越大，轨道半径越小，可知α粒子的轨道半径大一些，可知衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹(箭头表示运动方向)正确的是图丙，故A错误；
B.根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为
ZAX→Z−2A−4X+24He
由于质量为m和电荷量为q，则新核Y的质量为(A−4)m4和电荷量为(Z−2)q2，根据上述有
R=mvqB，RY=(A−4)m4v′(Z−2)q2B
由于动量守恒，即有
(A−4)m4v′=mv
解得
RY=2Z−2R
故B正确；
C.α粒子圆周运动的周期
T=2πRv=2πmqB
则α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
I=qT=q2B2πm
故C错误；
D.根据能量守恒定律有
ΔE=12(A−4)m4v′2+12mv2
根据质能方程有
ΔE=Δmc2
解得
Δm=A(BqR)22m(A−4)c2
故D正确。
故选：BD。
反应后核子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，应用牛顿第二定律求出粒子轨道半径，核反应过程质量数与核电荷数守恒，应用爱因斯坦质能方程分析答题。
本题是原子核内容与磁场的综合，首先是衰变问题，质量数与电荷数守恒；再就是衰变前后动量守恒，衰变后做匀速圆周运动，由牛顿第二定律就能求出半径之比。
10.【答案】ACD
【解析】解：A、初始时，两球均处于平衡状态，由平衡条件得：
magtanα=Fmbgtanβ=F
可得：matanα=mbtanβ
代入数据得：mamb=31
细绳剪断后两球竖直方向均做自由落体运动，处于同一水平线上，水平方向根据牛顿第二定律分别有
F=maaa
F=mbab
则得a、b两球水平方向加速度大小之比为：aaab=13
小球竖直方向加速度均为重力加速度，因此落地前任意时刻a的加速度小于b的加速度，故A正确；
B、小球在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度不同，时间相同，水平位移不同，水平力对系统做功不为零，机械能不守恒。由于下落过程中系统所受外力矢量等于重力，而重力不为零，所以系统动量不守恒，故B错误；
C、下落过程中a、b的水平位移大小分别为
xa=12aat2
xb=12abt2
联立上式得：xaxb=13，故C正确；
D、下落过程中，小球a做自由落体运动，有vay2=2gh
由于落地前瞬间小球a的速度与水平方向的夹角为45∘，因此落地前瞬间
vax=vay
故vax= 2gh
系统在水平方向所受合力为零，取水平向左为正方向，由水平方向动量守恒得
mavax−mbvbx=0
可得vbx=3vax=3 2gh
水平力对a、b做功分别为：
WaF=12mavax2=magh=3mbgh
WbF=12mbvbx2=9mbgh
下落过程中，重力对小球做功分别为：
WaG=magh=3mbgh
WbG=mbgh
系统增加的机械能为：
ΔE=3mbgh+9mbgh=12mbgh
减小的重力势能为：
ΔEp=mbgh+3mbgh=4mbgh
所以下落过程中a、b组成的系统增加的机械能与减小的重力势能之比为3：1，故D正确。
故选：ACD。
初始时，两球均处于平衡状态，根据平衡条件求出两球质量之比。细绳剪断后两球竖直方向做自由落体运动，由牛顿第二定律分析水平方向加速度关系，竖直方向加速度均为重力加速度，由加速度合成分析合加速度关系。分析两个水平力对两球做功情况，判断系统机械能是否守恒。根据系统的合外力是否为零，判断系统动量是否守恒。根据水平分位移公式分析水平位移之比。根据功能关系求解系统增加的机械能与减小的重力势能之比。
解答本题的关键要掌握动量守恒条件和机械能守恒条件，要知道下落过程中a、b组成的系统总动量并不守恒，但水平方向动量守恒。
11.【答案】5.2512kd2
【解析】解：(1)游标卡尺的精度为0.05mm，主尺读数为0.5cm，游标尺读数为0.05×5mm=0.25mm=0.025cm，则d=0.5cm+0.025cm=0.525cm=5.25mm；
(2)小球经过光电门的时间极短，平均速度可视为金属球经过光电门的瞬时速度，故v=dt
小球由静止到经过光电门这一过程，根据机械能守恒定律有
mgH=12mv2
解得1t2=2gd2H
而k=2gd2
所以g=12kd2
故答案为：(1)5.25；(2)12kd2
(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读．
(2)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出小球经过光电门时的速度表达式，根据机械能守恒定律结合图像斜率解答。
解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及知道极短时间内的平均速度等于瞬时速度，注意机械能守恒定律的运用。
12.【答案】BD B A
【解析】解：(1)A.实验过程只需要读取压力表上显示的气压值和读取刻度尺上显示的空气柱长度即可，不需要用游标卡尺测量柱塞的直径从而求柱塞的横截面积，故A错误；
B.在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性的同时还可以减小摩擦，故B正确；
C.推拉活塞时，动作要缓慢，以免气体温度发生变化，故C错误；
D.推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以免气体的温度发生变化，故D正确。
故选：BD。
(2)气体温度不变，根据玻意耳定律有pV=C，则
p=C⋅1V
即气体的压强跟气体的体积成反比，p−V图像应是双曲线的一支，图线是否为双曲线无法直观地进行判断，p−1V是过原点的直线，图像直观，故B正确，ACD错误。
故选：B。
(3)A.根据一定质量的理想气体状态方程有pV=CT，当温度一定时，pV乘积恒定，若实验时环境温度升高了，则pV乘积增大，故A正确；
B.封闭气体压强与外界大气压强无关，故B错误；
C.若实验时注射器内的气体向外发生了泄漏，则C减小，pV乘积减小，故C错误。
故选：A。
故答案为：(1)BD；(2)B；(3)A
(1)根据实验原理掌握正确的实验操作；
(2)理解图像的物理意义，结合题目选项完成分析；
(3)理解pV的物理意义，结合公式pV=CT即可完成分析。
本题主要考查了理想气体的实验规律，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合图像的物理意义和公式pV=CT即可完成分析。
13.【答案】解：(1)根据光子动量和波长的关系可得：
p=hλ
根据能量子的计算公式可得：
E=hν
解得：E=hcλ
(2)太阳均匀地向各个方向辐射硬X射线，设t秒内发射总光子数为n，则
ntN=4πR2S
解得：n=4πNtR2S
结合上述分析可知，t秒内光子的总能量为：
E总=n×hcλ=4πNthcR2λS
则总功率为：
P=E总t
代入数据解得：P=4πNhcR2λS
答：(1)每个光子的动量为hλ，能量为hcλ；
(2)太阳辐射硬X射线的总功率为4πNhcR2λS。
【解析】(1)熟悉光子的动量和能量的计算公式即可完成分析；
(2)先根据题意得出辐射光子的总能量，结合功率的计算公式得出总功率。
本题主要考查了光子的动量的相关应用，熟悉光子动量和能量的计算公式，结合功率的计算公式即可完成分析。
14.【答案】解：(1)封闭部分气体作等温变化，设玻璃管的横截面积为S，则根据玻意耳定律有
p1⋅L1S=p2⋅L2S
其中p1=p+15cmHg，p2=p−15cmHg，L1=15cm，L2=22.5cm
代入数据解得：p=75cmHg
(2)把管水平放置时有
p1⋅L1S=p3⋅LS
其中p3=p
解得：L=18cm
答：(1)大气压强p为75cmHg；
(2)把管水平放置时，管内封闭空气柱的长度L为18cm。
【解析】(1)封闭部分气体作等温变化，根据玻意耳定律列式，即可求解大气压强p。
(2)再根据玻意耳定律列式，来求解把管水平放置时，管内封闭空气柱的长度L。
本题考查气体实验定律的应用，要掌握涉及水银柱的封闭气体的压强计算，分析好初态、末态气体的状态参量，选择合适的气体实验定律，列方程求解。
15.【答案】解：(1)设物块与传送带的动摩擦因数为μ，则有：μmg=ma
物块与传送带共速的时间为t1，则有：lAB=v02×t1×2
对物块由运动公式可得：v0=at1
联立可得：μ=0.1
(2)物块与传送的速度-时间图像如下图
则第一阶段的相对位移有
x1=v0t−12v0t=8m
第二阶段的相对位移有
x2=12v0t=8m
因为第一阶段和第二阶段是重复的划痕，故总的划痕为：x=x1=x2=8m
(3)小物块与传送带的相对路程Δs=x1+x2=8m+8m=16m
则有功能关系可得：Q=μmgΔs
代入数据可得：Q=16J
答：(1)物块与传送带的动摩擦因数为0.1；
(2)物块在传送带上留下的划痕为8m；
(3)物块与传送带因摩擦产生的热量Q为48J。
【解析】(1)小物块先加速后减速，根据位移关系求出加速度，然后结合牛顿第二定律求出动摩擦因数；
(2)小物块加速阶段传送带做匀速运动，小物块减速阶段传送带静止，根据位移-时间公式求出各段的位移，然后结合运动的情况求出划痕的长度；
(3)先求出小物块与传送带的相对路程，然后根据摩擦力做功转化为内能的公式即可求出。
该题属于传送带问题，解决本题的关键知道物块在传送带上的运动规律，然后结合运动学公式进行求解。
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