浙江省舟山市2023-2024学年高二下学期6月期末考试物理试题

舟山市2023学年第二学期期末检测高二物理试题卷本试题卷分选择题和非选择题两部分，共8页，满分100分，考试时间90分钟。考生注意：1.答题前，请将考生相关信息填写在答题卷规定的位置上。2.答题时，请按照答题卷上“注意事项”的要求，在答题卷相应的位置上规范作答，在试题卷上作答一律无效。3.选择题的答案须用2B铅笔将答题卷上对应题目的答案标号涂黑，如要改动，须将原填涂处用橡皮擦净。4.非选择题的答案必须使用黑色字迹的签字笔或钢笔写在答题卷上相应区域内。5.可能用到的相关参数：重力加速度g取。选择题部分一、选择题I（本题共13小题，每小题3分，共39分，每小题列出的四个选项中只有一个符合题目要求，选对得3分，不选、错选或多选均不得分）1.下列物理量是标量且其单位用国际单位制中的基本单位表示正确的是（）A.电流：A B.磁通量：Wb C.电场强度：V/m D.热力学温度：℃【答案】A【解析】【详解】A．电流单位是A，是基本单位，运算法则为代数法则，是标量，故A正确；B．磁通量的单位韦伯（Wb）是一个导出单位，运算法则为代数法则，是标量，故B错误；C．电场强度的单位V/m，是导出单位，运算法则为平行四边形法则，是矢量，故C错误；D．国际单位制中，温度的基本单位为开尔文（符号K），只有大小没有方向，是标量，故D错误。故选A。2.在2023年杭州亚运会田径女子4×100米接力决赛中，位于第8道的中国队以43秒39的成绩夺得冠军，其中福建选手葛曼棋是第四棒运动员。如图所示为4×100米部分跑道示意图，分界线位于直道与弯道的连接处，比赛中（）A.43秒39表示时刻 B.各队中中国队的平均速度最大C.葛曼棋在加速冲刺过程中惯性增大 D.研究葛曼棋的接棒动作时可以将其看成质点【答案】B【解析】【详解】A．43秒39表示的是一个时间段，故A错误；B．中国队以43秒39的成绩夺得冠军，时间最短，根据平均速度公式可知，中国队的平均速度最大，故B正确；C．惯性只与质量有关，葛曼棋加速冲刺过程中惯性不变，故C错误；D．接棒时候，不能忽略了葛曼棋的大小和尺寸，故不能看成质点，故D错误。故选B。3.中国传统建筑一般采用瓦片屋顶，屋顶结构可简化为图，若一块弧形瓦片静止在两根相互平行的倾斜椽子正中间。已知椽子与水平面夹角均为，该瓦片质量为m，椽子与瓦片间的动摩擦因数为，重力加速度为g，则（）A.瓦片所受的合力大小为B.每根椽子对瓦片的支持力大小为C.两根椽子对瓦片作用力大小为D.每根椽子对瓦片的摩擦力大小为【答案】D【解析】【详解】A.瓦片静止，处于平衡状态所受合力为零，A错误；B.两根椽子对瓦片的支持力的合力为，但瓦片有弧度，所以每根椽子对瓦片的支持力大小不是，B错误；C.椽子对瓦片的作用力包括支持力和摩擦力，合力大小为，C错误；D.两根椽子对瓦片的摩擦力的合力为，摩擦力方向与椽子平行，所以每根椽子对瓦片的摩擦力大小为，D正确。故选D。4.智能手表通常采用无线充电方式。如图所示，充电基座与电源相连，将智能手表压在基座上，无需导线连接，手表便可以充电。已知充电基座与手表都内置了线圈，则（）A.无线充电的原理是互感B充电时因无导线连接，所以传输能量没有损失C.若用塑料薄膜将充电基座包裹起来，则不能给手表充电D.充电时，基座线圈的磁场对手表线圈中的电子施加力的作用，驱使电子运动【答案】A【解析】【详解】A．无线充电的原理是基座内的线圈电流变化，产生变化的磁场，导致手表内部线圈中的磁通量发生改变，线圈产生感应电流，原理是互感，故A正确；B．充电时存在漏磁效应，所以传输能量时有损失，故B错误；C．充电利用的是互感原理，因此用塑料薄膜将充电基座包裹起来，仍能为手表充电，故C错误；D．根据上述解释，基座线圈的磁场变化产生感应电场，驱动放置在感应电场中的手表中的线圈内部的电子做定向运动，形成电流，故D错误。故选A。5.如图甲、乙、丙分别为商场里的厢式电梯、台阶式电梯和履带式电梯，小明在逛商场时先后随三部电梯上楼，在匀速阶段这三部电梯的速率相同，下列说法正确的是（）A.匀速阶段图乙与图丙电梯对小明均有摩擦力B.匀速阶段图甲与图乙中的小明机械能均不守恒C.加速阶段图乙与图丙中的支持力均对小明做正功D.加速阶段三部电梯对小明的支持力均大于其重力【答案】B【解析】【详解】A．匀速阶段图乙对小明无摩擦力，图丙电梯对小明有摩擦力，选项A错误；B．匀速阶段图甲与图乙中的小明动能不变，而重力势能增加，则机械能增加，均不守恒，选项B正确；C．加速阶段图乙的支持力竖直向上，则支持力做正功；而图丙中的支持力垂直斜面向上，则对小明不做功，选项C错误；D．加速阶段甲图和乙图电梯均有竖直向上的加速度，则对小明的支持力均大于其重力；丙图中的支持力为N=mgcosθ<mg选项D错误。故选B。6.直流电阻不计的线圈L和电容器C如图连接，先闭合开关S，稳定后将开关S断开并记为时刻，当时LC回路中电容器上极板带正电，且电荷量第一次达到最大值。下列说法正确的是（）A.LC回路的振荡周期为0.04sB.时回路中电流沿逆时针方向C.时线圈的自感电动势最大D.拔出线圈中的铁芯，振荡电路向外界辐射能量的本领将减弱【答案】C【解析】【详解】A．t=0时，线圈中电流向下，断开开关S后，电容器下极板充电。在一个周期内，电容器充电两次，放电两次，t=0.06s时LC回路中电容器上极板带正电，且电荷量第一次达到最大值，此时是第二次充电完毕，则周期为0.08s，故A错误；B．当t=0.05s时线圈中电流向上为电容器充电，回路中电流沿顺时针方向，故B错误；C．当t=0.14s时电容器顺时针充电结束，该时刻电流为零，变化最快，线圈的感应电动势最大，故C正确；D．拔出线圈中的铁芯，线圈L减小，根据可知LC振荡电路的频率增加，振荡电路辐射能量跟频率的四次方成正比，故辐射能量的本领也在增加，故D错误。故选C。7.光滑绝缘水平面上固定着两个带等量正电的点电荷，它们连线的中垂线上有A、B、C三点，如图甲所示。一带电粒子由A点静止释放，并以此时为计时起点，此后沿直线经过B、C，其运动过程中的v—t图像如图乙所示，粒子在B点时图线对应的切线斜率最大，可以确定（）A.中垂线上B点的电场强度和电势都最大B.带电粒子带负电C.带电粒子在B点时的加速度大小为D.【答案】D【解析】【详解】B．根据等量同种正电荷的电场分布规律可知，A、B、C三点的电场强度方向均沿，粒子由A点静止释放后沿直线经过B、C，表明粒子所受电场力与电场强度方向相同，则粒子带正电，故B错误；A．根据等量同种正电荷的电场分布规律可知，在两点电荷连线的中垂线上，电场强度方向从垂足到无穷远处，沿电场线电势降低，可知，中垂线上垂足的电势最高，B点的电势不是最大，根据图像可知，B点的加速度最大，则B点的电场力最大，即B点的电场强度最大，故A错误；C．根据图乙可知故C错误；D．根据动能定理有，根据图乙可知，可知故D正确。故选D。8.如图所示，图甲为直线加速器，它由多个横截面积相同的金属圆筒共轴依次排列，圆筒长度按照一定的规律依次增加。被加速的带电粒子在金属圆板0中心处由静止释放，之后每次通过圆筒间隙都被加速，且加速时间可以忽略不计。图乙为回旋加速器，、为两个中空的半圆形金属盒，处于竖直向下的匀强磁场B中。被加速的带电粒子在A点由静止释放，之后每次通过D形盒间隙都会被加速，且加速时间也可以忽略不计。在粒子运动的过程中，两个加速器所接交流电源的电压大小及频率均保持不变。下列说法正确的是（）A.带电粒子在直线加速器的金属圆筒中做匀速直线运动B.直线加速器中，1、2、3金属圆筒长度之比为1：2：3C.若用回旋加速器加速不同种类的粒子，则必须改变其所接交流电源的频率D.带电粒子通过回旋加速器后获得的最大速度与加速电压有关【答案】A【解析】【详解】A．直线加速器中的金属圆筒起到了静电屏蔽的作用，其内部场强为零，因此带电粒子在圆筒中做匀速直线运动，故A正确；B．直线加速器中，带电粒子在金属圆板O中心处由静止释放，由于每两个金属筒之间的电压交替变化，粒子每次经过金属筒间时都要被加速，则可知粒子经过每个金属筒的时间一定相同（为交流电的半个周期，即），设金属筒间的电压为，粒子的电荷量为，质量为，则粒子第一次被加速后由动能定理有粒子在金属筒中做匀速直线运动，则可得第一个金属筒的长度为粒子第二次被加速由动能定理有则可得第二个金属筒的长度为粒子第三次被加速由动能定理有则可得第三个金属筒的长度为联立以上各式可得故B错误；C．回旋加速器所接交流电源的频率为可知若不同种类的粒子的荷质比相同，不需要改变其所接交流电源的频率，故C错误；D．在回旋加速器的磁场中，当粒子的运动半径等于D形盒的半径时，粒子获得的速度最大，根据洛伦兹力充当向心力有可得故带电粒子通过回旋加速器后获得的最大速度与加速电压无关，故D错误。故选A。9.一辆汽车以80km/h的速度行驶时，每10km耗油约1L。根据汽油的热值进行简单的计算可知，这时的功率约为70kW。如图是该汽车行驶时功率分配的大致比例图。下列判断正确的是（）A.汽车发动机是把内能转化为机械能的装置，随着技术的发展，总有一天能实现内能全部转化为机械能B.由图中数据计算可得发动机的输入功率为9kWC.由图中数据计算可得该汽车的机械效率约为11%D.如果汽车以题中速度连续行驶5小时，则耗油约为5L【答案】C【解析】【详解】A．根据热力学第二定律可知，不可能实现内能全部转化为机械能，故A错误；B．发动机的输入功率等于总功率减去排气管热损、汽油蒸发损失、散热器损失，即17kW，故B错误；C．该汽车的机械效率故C正确；D．汽车以80km/h的速度行驶时，每小时消耗油8L，如果汽车以题中速度连续行驶5小时，则耗油约为40L，故D错误。故选C。10.如图所示三颗赤道上空的通信卫星就能实现环赤道全球通信，已知三颗卫星离地高度均为h，地球的半径为R，地球同步卫星离地面高度为6R，地球表面重力加速度为g，引力常量为G，下列说法正确的是（）A.三颗通信卫星受到地球的万有引力大小相等B.能实现全球通信时，卫星离地高度C.其中一颗质量为m的通信卫星动能为D.通信卫星和地球自转周期之比为【答案】C【解析】【详解】A．通信卫星受到的万有引力三颗通信卫星的质量未知，所以万有引力大小不一定相等，故A错误；B．三颗通信卫星若要全覆盖，则其如图所示由几何关系可知解得通信卫星高度至少能实现全球通信时，卫星离地高度故B错误；C．对卫星在地球表面其动能为故C正确；D．由开普勒第三定律可得，通信卫星和同步卫星周期之比为同步卫星与地球自转周期相等，解得通信卫星和地球自转周期之比为故D错误。故选C。11.为了研究某种透明新材料的光学性质，先将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成角射入，CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随变化的情况如图乙所示。又将这种新材料制成的一根光导纤维束弯成半圆形，暴露于空气中（假设该激光在空气中的折射率与其在真空中的相同），此半圆形外半径为R，光导纤维束的半径为r，如图丙所示。已知，，下列说法正确的是（）A.该激光在此新材料中的折射率B.图甲中若减小入射角，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变小C.用同种激光垂直于光导纤维束端面EF射入，若该束激光恰好不从光导纤维束侧面外泄，则弯成的半圆形外半径R与光导纤维束半径r应满足的关系为D.如果用红色激光垂直于光导纤维束端面EF射入时该激光不会从侧面外泄，则换成紫色激光时也将不会从侧面外泄电网【答案】D【解析】【详解】A．从乙图中可以看出，当时发生全反射，则有故A错误；B．图甲中若减小入射角，根据反射定律和折射定律可知反射角和折射角都减小，则反射光线和折射光线之间的夹角也将变大，故B错误；C．激光不从光导纤维束侧面外泄的临界条件是入射光在外侧面处发生全反射，临界光路如图所示可得解得故C错误；D．根据频率越大，折射率就越大，临界角就越小，如果用红色激光垂直于光导纤维束端面EF射入时该激光不会从侧面外泄，则换成紫色激光时也将不会从侧面外泄电网，故D正确。故选D。12.如图所示为某条高速铁路牵引供电系统的示意图，其中牵引变电所利用变压器将220kV或110kV的电网电压降至27.5kV输送给高铁牵引网，再通过接触网上的电线与车顶上的受电弓使机车获得25kV工作电压，若将牵引变电所的变压器视为理想变压器，原、副线圈匝数分别为和，则下列说法正确的是（）A.若电网的电压为110kV，则B.若高铁机车运行功率增大，则牵引变电所至机车间的热损耗功率也会随之增大C.若高铁机车运行功率增大，则机车工作电压将会高于25kVD.如果高铁机车的电动机输出功率为9000kW，机械效率为90%，则牵引变电所到机车间的等效电阻为【答案】B【解析】【详解】A．若电网的电压为110kV，则选项A错误；B．电压由输入电压和线圈匝数决定，若高铁机车运行功率增大，则牵引变电所至机车间的电流变大，根据P=I2R可知，热损耗功率也会随之增大，选项B正确；C．若高铁机车运行功率增大，输送过程中的电流变大，线路中的电压损失变大，则机车工作电压将会低于25kV，选项C错误；D．若高铁机车功率为P=9000kW=9×106W根据功率关系可得P=90%UI其中U=25kV=25000W，则电流I=400A牵引变电所至机车间的等效电阻故D错误；故选B。13.如图甲为农田安装的一种自动浇水装置，如图乙是装置的简化模型。O点装有高度为h的竖直细水管，其上端安装有长度为l的水平喷水嘴。水平喷水嘴可以绕轴转动，出水速度及转动的角速度均可调节，以保证喷出的水能浇灌到不同地方的农作物。某次浇灌时水平喷水嘴以恒定角速度绕轴转动，出水速度大小为，已知水的密度为，管口的横截面积为S，重力加速度大小为g，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（）A.若只增大，水平喷水嘴转动一周时间内喷出的水量将变多B.若只增大，水平喷水嘴喷水时出水口对水的作用力将保持不变C.浇水装置能浇灌到草地上离O点距离为的位置D.若浇水装置停止转动，则喷水时的输出功率为【答案】D【解析】【详解】A.若只增大，越大水平喷水嘴转动一周的时间就越短，一周时间内喷出的水量将变少，A错误；B.若只增大，由动量定理，可得水平喷水嘴喷水时出水口对水的作用力将变大，B错误；C.水在空中做平抛运动，竖直方向有解得水被喷出时，水平方向同时具有两个速度，沿径向向外的出水速度，垂直径向方向的水平速度；则水平方向的两个位移分别为，则浇水装置能浇灌到草地上离O点距离为C错误；D.若浇水装置停止转动，则喷水时在非常短的时间内喷出水的质量为，喷水装置在内对水做的功等于水能加的动能和势能即则可得功率为D正确。故选D二、选择题II（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个选项是符合题目要求的，全部选对得3分，选对但不全的得2分，有错选的得0分）14.下列四幅图中相关叙述正确的是（）A.甲图中的扼流圈对通过的交变电流有阻碍作用，且交变电流的频率越高其阻碍作用越强B.乙图是李辉用多用电表欧姆挡测量变压器线圈的电阻，刘伟手握线圈裸露的两端协助测量，当李辉将表笔与线圈断开的瞬间，刘伟感受到电击说明欧姆挡内电池电动势很高C.丙图是方解石的双折射现象，该现象说明方解石晶体具有各向异性的特征D.丁图是某气体分子在不同温度下的速率分布图像，①状态所对应的温度较高【答案】AC【解析】【详解】A．甲图中的扼流圈对通过的交变电流有阻碍作用，且交变电流的频率越高其阻碍作用越强，选项A正确；B．乙图是李辉用多用电表欧姆挡测量变压器线圈的电阻，刘伟手握线圈裸露的两端协助测量，当李辉将表笔与线圈断开的瞬间，刘伟感受到电击是因为线圈中产生了很大的自感电动势，选项B错误；C．丙图是方解石的双折射现象是光学各向异性的表现，各向异性是单晶体特有的，则该现象说明方解石晶体具有各向异性的特征，选项C正确；D．丁图是某气体分子在不同温度下的速率分布图像，图像②的“腰粗”分子平均速率更大，则所对应的温度较高，选项D错误。故选AC。15.如图甲所示，、为x轴上的两波源，其平衡位置坐标分别为、，时，两波源分别沿x轴正方向和负方向同时激发两列简谐横波，图乙为两波源的振动图像，已知两列波的波速均为10cm/s。下列说法正确的是（）A.波源的振动方程为B.两列波相遇后能形成稳定的干涉图样C.两列波相遇后，平衡位置坐标为的质点是振动减弱点D.时，平衡位置坐标为的质点加速度沿y轴正方向【答案】BCD【解析】【详解】A．波源的振动方程为故A错误；B．根据图乙可知，两波源振动周期相等，即频率相同，则两列波相遇后能形成稳定的干涉图样，故B正确；C．根据图乙可知，两波源振动步调相反，由于平衡位置坐标为的质点到两波源位置的间距差为可知，平衡位置坐标为的质点是振动减弱点，故C正确；D．机械波的波长由于两波源振动步调相反，由于平衡位置坐标为的质点到两波源位置的间距差为可知，平衡位置坐标为的质点是振动减弱点。S1波源振动形式传播到质点位置经历时间S2波源振动形式传播到质点位置经历时间可知，当S2波源振动形式传播到质点位置时，质点已经以S1波源振动形式振动了4s，即两个完整周期，随后振动减弱，由于S2波源振幅大一些，在5s时刻，质点开始沿y轴负方向转动，经历0.5s，即四分之一个周期，质点运动到叠加后的波谷位置，此时位移为负值，则质点加速度沿y轴正方向，故D正确。故选BCD。非选择题部分三、非选择题（本题共5小题，共55分）16.某学习小组利用不同的实验装置探究平抛运动的规律。（1）分别选用如图甲、乙、丙装置进行研究时，下列说法中正确的有__________A.选用装置甲，A、B两球的质量可以不相等B.选用装置甲，需要用眼睛仔细观察A、B两球是否同时落地C.选用装置乙，要获得稳定流速的水柱所显示的平抛轨迹，瓶内液面须高于A管上端口D.选用装置丙，必须要求斜槽光滑且末端切线水平（2）某同学设计了如图丁装置探究平抛运动的规律。在水平桌面上放置一个斜面，每次都让钢球从斜面上同一位置由静止开始滚下，滚过桌边后的钢球做平抛运动，打到附有白纸和复写纸的墙上，记录钢球的落点。现测得钢球直径为d，某次实验桌子边缘到墙的水平距离为x，钢球在墙上的落点到桌面的竖直距离为H，重力加速度为g。①此次实验钢球平抛的水平位移为__________，钢球离开桌面的速度为__________；②现保持钢球释放位置不变且仍由静止开始滚下，改变桌子与墙间的距离，结合第①问，若使钢球平抛的实际水平位移变为原来的2倍，且钢球平抛后仍能打到墙上，则钢球下落的竖直位移变为原来的__________倍。【答案】（1）AC（2）①.②.③.4【解析】【小问1详解】A．选用装置甲，只需保证A球做平抛运动，B球做自由落体运动，且两球同时运动，A、B两球的质量可以不相等，故A正确；B．选用装置甲研究平抛物体的竖直分运动，用听声音的方法判断两球是否同时落地，故B错误；C．A管下端与大气相通，A管上端的压强为大气压强，因而另一出水管的上端口处压强与A管上端口处有恒定的压强差，保证出水管处压强恒定，从而使水流稳定，故C正确；D．选用装置丙，为使钢球做平抛运动的初速度方向水平，大小相等，斜槽末端切线需水平，斜槽不需要光滑，故D错误。故选AC。【小问2详解】[1]此次实验钢球平抛的水平位移为[2]钢球做平抛运动，竖直方向有水平方向有解得钢球离开桌面的速度为[3]根据可得若使钢球平抛的实际水平位移变为原来的2倍，且钢球平抛后仍能打到墙上，则钢球下落的竖直位移变为原来的4倍。17.（1）某同学测量某电池的电动势和内电阻。①请根据图1电路图在图2中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整______；②先闭合，再将分别接1、2两处进行试触，发现电流表的示数几乎不变，电压表的示数变化比较明显，为了减小实验误差，应将接在__________（选填“1”或“2”）进行实验。（2）为了更精确的测得此电池的电动势和内阻，该同学合上；后，将先后接在1和2处，调节滑动变阻器，分别记录多组电压表和电流表的示数。并将两次实验数据分别描绘在同一坐标系中，得到的UI图像如图4所示。①某次测量时，电流表和电压表的示数如图3所示，则电流表的示数为__________A，电压表的示数为__________V；②请结合两条图像得出此电池电动势的准确值__________V（结果保留三位有效数字），内阻的准确值__________（结果保留两位有效数字）。【答案】（1）①.②.1（2）①.0.50②.2.60③.3.10④.0.65##0.64【解析】【小问1详解】[1]根据图1电路图在图2中用笔画线代替导线，将实验电路连接完整如图[2]先闭合，再将分别接1、2两处进行试触，发现电流表的示数几乎不变，电压表的示数变化比较明显，说明电流表的影响较大，不可忽略，为了减小实验误差，应将接在1进行实验。【小问2详解】[1]电流表的最小刻度为，故电流表的示数为[2]电压表的最小刻度为，故电压表的示数为[3][4]闭合后，将接在1处的电路图，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源电动势的测量值稍小于真实值，电源内阻测量值小于真实值，但是此时电源的短路电流准确，先闭合，再将接2处当采用图4中的电路图来计算电动势和内阻时，电动势测量值等于电动势真实值，内阻的测得值为电源内阻和电流表内阻之和，大于电源内阻的真实值，故得到的图线应是斜率较大的，故此电池电动势的准确值将接在1处此时此时当可得短路电流为，即18.下列有关物理实验的操作及误差说法正确的是（）A.如图甲，在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，为了准确得到合力与分力的关系，要通过作力的示意图来表示合力与分力B.如图乙，在计算油膜面积时，若只数完整的方格数，则油酸分子直径的测量值会偏大C.如图丙，在“探究气体等温变化的规律”实验中，应当尽可能快速移动注射器的柱塞D.如图丁，在“测量玻璃砖的折射率”实验中，玻璃砖的宽度应适当大一些，且大头针应垂直插在纸面上【答案】BD【解析】【详解】A．力的示意图只需表达力的方向，所以在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，为了准确得到合力与分力的关系，要通过作力的图示来表示合力与分力，故A错误；B．计算油膜面积时，只数完整的方格数，则油酸面积测量值偏小，所测油酸分子直径会偏大，故B正确；C．“探究气体等温变化的规律”实验中，空气柱体积变化太快，气体温度会发生变化，故C错误；D．“测量玻璃的折射率”实验中，玻璃砖宽度宜大些，大头针应垂直插在纸面上，故D正确。故选BD。19.固定在水平地面开口向上的圆柱形绝热气缸如图所示，用质量的绝热活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞下端与气缸底部间连接一劲度系数的轻质弹簧。初始时，活塞与缸底的距离，弹簧正好处于原长，缸内气体温度。已知大气压强，活塞横截面积，不计弹簧的质量和体积。（1）求初始状态时缸内气体的压强；（2）现通过电热丝R加热缸内气体，使活塞缓慢上升4cm，求此时缸内气体的温度；（3）在满足（2）的整个过程中，缸内气体的内能增加158J，求其吸收的热量Q。【答案】（1）；（2）353.1K；（3）200J【解析】【详解】（1）初始状态，由活塞平衡条件可得解得（2）通过电热丝加热缸内气体，活塞缓慢上升再次达到平衡状态，由活塞的平衡条件可得①解得由理想气体状态方程可得②解得（3）对活塞由动能定理可得解得由热力学第一定律有解得20.物理兴趣小组自制了一套游戏装置，该装置可以简化为如图所示的模型：由同一竖直平面内的水平轨道OA、半径为的半圆单层轨道ABC、半径为的半圆圆管轨道CDE、平台EF和IJ、凹槽组成，且各段平滑连接。凹槽里停放着一辆质量为的无动力摆渡车Q并紧靠在竖直侧壁FG处，其长度且上表面与平台EF、IJ平齐。水平面OA的左端通过挡板固定一个弹簧，可以通过压缩弹簧发射小滑块P，弹簧的最大弹性势能为。小明同学选择质量为的滑块P参与游戏，游戏成功的标准是通过弹簧发射出去的滑块能停在平台的目标区IJ段。已知凹槽GH段足够长，滑块滑上摆渡车后，能在摆渡车Q到达IH前与其共速，摆渡车Q与侧壁IH相撞后立即停止，滑块P与摆渡车Q上表面及平台IJ段的动摩擦因数都是，其他摩擦都不计，IJ段长度。（1）若小明以最大弹性势能弹出滑块P，求滑块经过与圆心等高的B点时对轨道的压力；（2）某次游戏中，小明通过弹簧发射出去的滑块P运动到E点时的速度，求滑块最终所停位置距I点的距离；（3）如果滑块P弹出后最终能成功停在目标区IJ段，则发射时的弹性势能应满足什么要求？【答案】（1）10N，方向水平向右；（2）离I点左侧距离0.7m；（3）【解析】【详解】（1）从弹出到B处过程，根据能量守恒定律有经过B处时，根据牛顿第二定律有解得根据牛顿第三定律有方向水平向右。（2）在m与车共速时，根据动量守恒以及能量守恒有，解得共速时滑块与摆渡车的相对位移摆渡车与右端碰后停止，滑块继续向前滑行的距离故滑块所停位置距I点的距离（3）①若滑块刚好能过圆轨道最高点，则有根据能量守恒定律有解得②若滑块刚好不会从摆渡车右边掉下，则有，，解得③若滑块能停在目标区，则有，，其中解得或综合上述，要游戏能成功时，弹簧的弹性势能范围为21.如图所示，同一水平面内间距为的平行粗糙长直金属轨道与相同间距、半径为的四分之一光滑竖直金属圆弧轨道在c、d处由绝缘材料平滑连接，cd两侧分别接有阻值为的电阻，电源电动势为，电源内阻及轨道电阻不计。整个装置处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为。现单刀双掷开关S处于断开状态，有一根电阻不计、长度、质量的金属棒从轨道最高位置ab处在外力作用下以速度沿圆弧轨道向下做匀速圆周运动，到达cd时撤去外力。金属棒与水平轨道间的动摩擦因数，右侧水平轨道足够长。求：（1）金属棒到达圆弧轨道最低点时棒中电流的大小及方向；（2）金属棒在cd右侧圆弧轨道上运动的过程中，通过电阻的电荷量及电阻上产生的热量；（3）若金属棒到达cd时，将开关S接1，金属棒向左运动直到速度减为0，若此过程中通过的电荷量为0.5C，求金属棒向左运动的时间t；（4）若金属棒到