高中物理解答题

某物理小组对轻弹簧的弹性势能进行探究，实验装置如图（a）所示：轻弹簧放置在光滑水平桌面上，弹簧左端固定，右端与一物快接触而不连接，纸带穿过打点计时器并与物块连接．向左推物快使弹簧压缩一段距离，由静止释放物快，通过测量和计算，可求得弹簧被压缩后的弹性势能．

（1）实验中涉及到下列操作步骤：

①把纸带向左拉直

②松手释放物快

③接通打点计时器电源

④向左推物快使弹簧压缩，并测量弹簧压缩量

上述步骤正确的操作顺序是________（填入代表步骤的序号）．

（2）图（b）中M和L纸带是分别把弹簧压缩到不同位置后所得到的实际打点结果．打点计时器所用交流电的频率为50Hz．由M纸带所给的数据，可求出在该纸带对应的实验中物块脱离弹簧时的速度为________m/s．比较两纸带可知，________（填"M"或"L"）纸带对应的实验中弹簧被压缩后的弹性势能大．

[物理-选修3-3]

（1）某容器中的空气被光滑活塞封住，容器和活塞绝热性能良好，空气可视为理想气体。初始时容器中空气的温度与外界相同，压强大于外界。现使活塞缓慢移动，直至容器中的空气压强与外界相同。此时，容器中空气的温度__________（填"高于""低于"或"等于"）外界温度，容器中空气的密度__________（填"大于""小于"或"等于"）外界空气的密度。

（2）热等静压设备广泛用于材料加工中。该设备工作时，先在室温下把惰性气体用压缩机压入到一个预抽真空的炉腔中，然后炉腔升温，利用高温高气压环境对放入炉腔中的材料加工处理，改善其性能。一台热等静压设备的炉腔中某次放入固体材料后剩余的容积为 $0.13m^3$ ，炉腔抽真空后，在室温下用压缩机将10瓶氩气压入到炉腔中。已知每瓶氩气的容积为 $3.2\times {10}^{-2}{m}^3$ ，使用前瓶中气体压强为 $1.5\times {10}^7\mathit{Pa}$ ，使用后瓶中剩余气体压强为 $2.0\times {10}^6\mathit{Pa}$ ；室温温度为 $27℃$ 。氩气可视为理想气体。

（i）求压入氩气后炉腔中气体在室温下的压强；

（ii）将压入氩气后的炉腔加热到 $1227℃$ ，求此时炉腔中气体的压强。

某实验小组利用如图(a)所示的电路探究在25℃-80℃范围内某热敏电阻的温度特性,所用器材有:置于温控室(图中虚线区域)中的热敏电阻R_T,其标称值(25℃时的阻值)为 $900.0\mathrm{\Omega }$:电源E(6V,内阻可忽略):电压表 (量程 $150\mathrm{mV}$):定值电阻R₀(阻值 $20.0\mathrm{\Omega }$),滑动变阻器R₁(最大阻值为 $1000\mathrm{\Omega }$):电阻箱R₂(阻值范围0- $999.9\mathrm{\Omega }$):单刀开关S₁,单刀双掷开关S₂。

实验时,先按图(a)连接好电路,再将温控室的温度t升至80.0℃,将S₂与1端接通,闭合S₁,调节R₁的滑片位置,使电压表读数为某一值U_s:保持R₁的滑片位置不变,将R₂置于最大值,将S₂与2端接通,调节R₂,使电压表读数仍为U_s:断开S₁,记下此时R₂的读数,逐步降低温控室的温度t，得到相应温度下R₂的阻值,直至温度降到25.0°C,实验得到的R₂-t数据见下表。

t/℃	25.0	30.0	40.0	50.0	60.0	70.0	80.0
R2/Ω	900.0	680.0	500.0	390.0	320.0	270.0	240.0

回答下列问题:

（1）在闭合S₁前,图(a)中R₁的滑片应移动到________ （填“a”或“b”）端；

（2）在图(b)的坐标纸上补齐数据表中所给数据点,并做出R₂-t曲线：

（3）由图(b)可得到R₁,在25℃-80°C范围内的温度特性,当t=44.0℃时,可得R₁=________Ω；   

（4）将R_t握于手心,手心温度下R₂的相应读数如图(c)所示,该读数为________Ω，则手心温度为________℃。   

（1）一定量的理想气体从状态a开始，经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态，其P﹣T图象如图所示，其中对角线ac的延长线过原点O．下列判断正确的是（ ）

A．	气体在a、c两状态的体积相等
B．	气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能
C．	在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功
D．	在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功
E．	在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功

（2）一氧气瓶的容积为0.08m ³，开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m ³。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需重新充气．若氧气的温度保持不变，求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天？

（1）下列关于能量转换过程的叙述，违背热力学第一定律的有 　　，不违背热力学第一定律、但违背热力学第二定律的有 　　。（填正确答案标号）

A．	$A$ ．汽车通过燃烧汽油获得动力并向空气中散热
B．	$B$ ．冷水倒入保温杯后，冷水和杯子的温度都变得更低
C．	$C$ ．某新型热机工作时将从高温热源吸收的热量全部转化为功，而不产生其他影响
D．	$D$ ．冰箱的制冷机工作时从箱内低温环境中提取热量散发到温度较高的室内

（2）潜水钟是一种水下救生设备，它是一个底部开口、上部封闭的容器，外形与钟相似。潜水钟在水下时其内部上方空间里存有空气，以满足潜水员水下避险的需要。为计算方便，将潜水钟简化为截面积为 $S$ 、高度为 $h$ 、开口向下的圆筒；工作母船将潜水钟由水面上方开口向下吊放至深度为 $H$ 的水下，如图所示。已知水的密度为 $\rho$ ，重力加速度大小为 $g$ ，大气压强为 $p_0$ ， $H>>h$ ，忽略温度的变化和水密度随深度的变化。

$\left(i\right)$ 求进入圆筒内水的高度 $l$ ；

$\left(\mathit{ii}\right)$ 保持 $H$ 不变，压入空气使筒内的水全部排出，求压入的空气在其压强为 $p_0$ 时的体积。

一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量,求    

（1）烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间.   

（2）爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度.

（1）关于气体的内能，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．	气体温度不变，整体运动速度越大，其内能越大
C．	气体被压缩时，内能可能不变
D．	一定量的某种理想气体的内能只与温度有关
E．	一定量的某种理想气体在等压膨胀过程中，内能一定增加

（2）一 $U$ 形玻璃管竖直放置，左端开口，右端封闭，左端上部有一光滑的轻活塞。初始时，管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞，直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同；在活塞向下移动的过程中，没有发生气体泄漏；大气压强 $p_0=75．0\mathit{cmHg}$ 。环境温度不变。

如图，从离子源产生的甲、乙两种离子，由静止经加速电压U加速后在纸面内水平向右运动，自M点垂直于磁场边界射入匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁场左边界竖直。已知甲种离子射入磁场的速度大小为v ₁， 并在磁场边界的N点射出；乙种离子在MN的中点射出；MN长为l。不计重力影响和离子间的相互作用。求：

（1）磁场的磁感应强度大小；    

（2）甲、乙两种离子的比荷之比。    

如图，在直角三角形 $\mathrm{OPN}$ 区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外。一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x辅的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在 $\mathrm{OP}$ 边上某点以垂直于 $x$ 轴的方向射出。已知 $\mathrm{O}$ 点为坐标原点，N点在y轴上， $\mathrm{OP}$ 与 $x$ 轴的夹角为30°，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力。求：

（1）带电粒子的比荷；

（2）带电粒子从射入磁场到运动至 $x$ 轴的时间。

如图（a），一弹簧上端固定支架顶端，下端悬挂一托盘：一标尺由游标和主尺构成，主尺竖直固定在弹簧左边；托盘上方固定有一能与游标刻度线准确对齐的装置，简化为图中的指针。

现要测量图（a）中弹簧的劲度系数，当托盘内没有砝码时，移动游标，使其零刻度线对准指针，此时标尺读数为1.950cm；当托盘内放有质量为0.100kg的砝码时，移动游标，再次使其零刻度线对准指针，标尺示数如图（b）所示，其读数为________cm。当地的重力加速度大小为9.80m’s² ， 此弹簧的劲度系数为________N/m（保留3位有效数字）。

如图，在竖直平面内，一半径为R的光滑圆弧轨道ABC和水平轨道PA在A点相切。BC为圆弧轨道的直径。O为圆心，OA和OB之间的夹角为α，sinα= $\frac{3}{5}$ ，一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经A点沿圆弧轨道通过C点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零。重力加速度大小为g。求：

（1）水平恒力的大小和小球到达 C点时速度的大小；    

（2）小球到达 A点时动量的大小；    

（3）小球从 C点落至水平轨道所用的时间。    

一细绳跨过悬挂的定滑轮，两端分别系有小球 $A$和 $B$，如图所示。一实验小组用此装置测量小球 $B$运动的加速度。令两小球静止，细绳拉紧，然后释放小球，测得小球 $B$释放时的高度 $h_0=0.590m$，下降一段距离后的高度 $h=0.100m$；由 $h_0$下降至 $h$所用的时间 $T=0.730s$。由此求得小球 $B$加速度的大小为 $a=$　　 $m/s^2$（保留3位有效数字）。从实验室提供的数据得知，小球 $A$、 $B$的质量分别为 $100.0g$和 $150.0g$，当地重力加速度大小为 $g=9.80m/s^2$．根据牛顿第二定律计算可得小球 $B$加速度的大小为 $a\text{'}=$　　 $m/s^2$（保留3位有效数字）。可以看出， $a\text{'}$与 $a$有明显差异，除实验中的偶然误差外，写出一条可能产生这一结果的原因：　　。

（1）如图,一定质量的理型气体从状态a开始,经历过程①、②。③、④到达状态e,对此气体,下列说法正确的是（  ）

A．	过程①中气体的压强逐渐减小
B．	过程②中气体对外界做正功
C．	过程④中气体从外界吸收了热量
D．	状态c、d的内能相等
E．	状态d的压强比状态b的压强小

（2）如图,容积为V的汽缸由导热材料制成,面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分,汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连,细管上有一阀门K。开始时,K关闭,汽缸内上下两部分气体的压强均为P _0,现将K打开,容器内的液体缓慢地流入汽缸,当流入的液体体积为 $\frac{\text{V}}{8}$ 时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了 $\frac{\text{v}}{6}$ ·,不计活塞的质量和体积,外界温度保持不变,重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。

（1）关于电磁波，下列说法正确的是（ ）

A．	电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关
B．	周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波
C．	电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直
D．	利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输
E．	电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

（2）一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm．O和A是介质中平衡位置分别位于 $x=0$ 和 $x=5\mathit{cm}$ 处的两个质点． $t=0$ 时开始观测，此时质点O的位移为 $y=4\mathit{cm}$ ，质点A处于波峰位置: $\mathrm{t}=\frac{1}{3}s$ 时，质点O第一次回到平衡位置， $t=1s$ 时，质点A第一次回到平衡位置．求

（i）简谐波的周期、波速和波长；

（ii）质点O的位移随时间变化的关系式．

[物理——选修 3-3]

在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强, 两压强差 $\mathrm{\Delta }p$ 与气泡半径

$r$ 之间的关系为 $\mathrm{\Delta }p=\frac{2\sigma }{r}$, 其中 $\sigma =0.070\mathrm{N}/\mathrm{m}$ 。现让水下 $10\mathrm{m}$ 处一半径为 $0.50\mathrm{cm}$ 的气泡缓慢上升,已知大气压强 $p_0=1.0\times {10}^5\mathrm{Pa}$, 水的密度 $\rho =1.0\times {10}^3\mathrm{kg}/{\mathrm{m}}^3$, 重力加速度大小 $g=10\mathrm{m}/{\mathrm{s}}^2$ 。

(i) 求在水下 $10\mathrm{m}$ 处气泡内外的压强差;

（ii）忽略水温随水深的变化, 在气泡上升到十分接近水面时, 求气泡的半径与其原来半径之 比的近似值。