江苏省南通市海安高级中学2025-2026学年高二(下)期中物理试卷(含解析)

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江苏省南通市海安高级中学2025-2026学年高二(下)期中物理试卷(含解析)

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2025-2026学年江苏省南通市海安高级中学高二(下)期中物理试卷
一、单选题:本大题共11小题,共44分。
1.“花气袭人知骤暖,鹊声穿树喜新晴”,从物理视角分析,下列说法正确的是( )
A. 花气袭人是因为分子间存在引力 B. 花气袭人是因为分子间存在斥力
C. 骤暖是因为每个空气分子的动能都变大 D. 骤暖是因为空气分子的平均动能变大
2.如图所示,用充气宝给自行车轮胎快速打气后,气筒与轮胎连接的橡胶软管明显变热,下列说法正确的是( )
A. 橡胶软管变热主要是因为外界气温高,管内气体从外界吸热
B. 橡胶软管变热主要是因为充气宝内活塞与气缸内壁摩擦生热
C. 充气时充气宝内活塞压缩气体做功,气体内能增大,温度升高导致软管变热
D. 充气时充气宝内活塞压缩气体,分子间的平均距离变小,分子间的斥力变大
3.我国计划利用月球土壤中丰富的钛资源建造小型核反应堆,为未来的月球基地提供持续能源。该反应堆中涉及的部分核反应方程如下:,,。下列说法正确的是( )
A. 方程中的是质子
B. 比少一个中子
C. 方程和中的电子均来自核外电子
D. 月球上的真空及低温环境使钍的半衰期变长
4.如图为某振荡电路的电流随时间变化的图像,已知时刻,回路中电容器的板带正电。下列关于电磁波与振荡电路的说法,正确的是( )
A. 段时间内,回路的磁场能不断减小,电容器处于放电过程
B. 段时间内,回路的电场能不断减小,板带负电
C. 电容器的电容越大,振荡电路发射电磁波的本领越强
D. 调节可变电容器的电容使收音机接收电路发生电谐振,选出特定频率电台信号的过程叫作解调
5.利用所学知识判断,下列描述正确的是( )
A. 甲图中一只水黾能停在水面上,是浮力作用的结果
B. 乙图中冰箱正常工作时表明热量可以由低温物体向高温物体传递
C. 丙图中用油膜法估测油酸分子的大小,可以直接将一滴纯油酸滴入水中
D. 丁图中卢瑟福通过粒子散射实验发现了质子
6.一块带电锌板连接在验电器上,验电器指针张开,用灯照射锌板后验电器指针张角变小,则锌板初始所带电荷的性质以及照射锌板所用的灯分别是( )
A. 负电,紫外线灯 B. 正电,紫外线灯 C. 负电,红外线灯 D. 正电,红外线灯
7.如图为氢原子的能级图。大量氢原子处于的激发态,在向低能级跃迁时放出光子,用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是( )
A. 有种频率的光子能使金属钠产生光电效应
B. 逸出光电子的初动能为
C. 从跃迁到辐射出的光子动量最大
D. 使能级的氢原子电离至少需要吸收的能量
8.一定质量的理想气体经历如图所示的循环过程,从状态到状态过程中气体体积不变,从状态到状态过程中气体压强不变。对该理想气体所经历过程的描述正确的是( )
A. 从状态到状态的过程,气体的内能增大
B. 从状态到状态的过程,容器侧壁单位时间单位面积上受到的分子撞击次数保持不变
C. 从状态经历状态和再次回到状态时,外界对气体做总功为零
D. 从状态经历状态和再次回到状态时,气体向外界放热
9.是一种放射性同位素,生物学中常将标记到有机物中,追踪其在生物体内的代谢路径。已知静止在点的原子核发生衰变的同时,空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物、两粒子的运动轨迹、如图中虚线所示,不考虑粒子所受重力、阻力和两粒子间的相互作用,下列说法正确的是( )
A. 原子核发生的是衰变
B. 衰变过程满足动量守恒,能量守恒
C. 经过相等时间、粒子水平位移大小之比为:
D. 两粒子始终处在同一等势面上
10.如图所示,两个内壁光滑的导热汽缸通过一个质量不能忽略的“工”字形活塞封闭了、两部分气体。下面汽缸的横截面积大于上面汽缸的横截面积,现使环境温度降低,外界大气压保持不变,下列说法正确的是( )
A. 活塞上升
B. 活塞下降
C. 活塞静止
D. 不能确定
11.“码表”是利用霍尔传感器获知自行车的运动速率的仪表,其结构如图所示,自行车前轮上安装一块磁铁,轮子每转一圈,这块磁铁就靠近传感器一次,传感器就会输出一个脉冲电压,图为霍尔元件的工作原理图。当自行车加速行驶时,霍尔元件输出的霍尔电压随时间变化的关系图像可能为下列图像中的( )
A. B.
C. D.
二、实验题:本大题共1小题,共10分。
12.如图甲为探究气体等温变化规律的实验装置,实验时可用橡胶短管将传感器与注射器相连,空气柱的体积可由注射器上的刻度读取,气体的压强可通过与注射器相连的传感器读取。
关于实验中操作下列说法正确的是 ;
A.柱塞上涂油是为了减小摩擦力
B.为方便推动柱塞,应用手握紧注射器
C.注射器不水平放置对实验没有影响
D.为节约时间,实验时应快速推拉柱塞和读取数据
第一小组利用采集到的数据绘制的图像如图乙所示,该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理,应当利用实验数据作出 选填“”或“”图像。对图线进行分析,如果在误差允许范围内该图线是 ,就说明一定质量的气体在温度不变时,其压强与体积成反比。
第二小组的同学根据实验数据绘制出的如图丙所示,则的物理意义是 。
还有另外三个小组也做了该实验,但不是同时进行。他们将各自采集的数据作在同一图像中,如图丁所示,其中若图线、是两条双曲线,图线与相交,以下说法正确的是 。
A.、比较,所密封气体质量大
B.、比较,所密封气体温度低
C.图线对应实验可能是推柱塞的过程中漏气导致的
D.图线对应实验可能是推柱塞的过程中温度升高导致的
三、计算题:本大题共4小题,共46分。
13.悬浮在液体中的花粉颗粒的运动属于布朗运动,用肉眼观察不到,须在实验室用显微镜观察。已知某粒花粉颗粒的体积为,花粉颗粒分子可视为直径为的球体,忽略该花粉颗粒分子间的间隙。
求该花粉颗粒中含有的分子数;
若该花粉颗粒的密度为,花粉颗粒分子的摩尔质量为,求阿伏加德罗常数。
14.年月日,中核集团首次实现原子核和电子温度均突破一亿度,可控核聚变技术取得重大进展。可控核聚变能量的产生原理与太阳发光发热相似,被称为新一代人造太阳。一个氘核与一个氚核聚合成一个氦核的同时放出一个粒子,并释放能量,不计生成物的动能。已知氘核的结合能为,氚核的结合能为,真空中光速为。
写出核反应方程并求出反应中的质量亏损;
求氦核的比结合能。
15.我国中微子探测实验利用光电管把光信号转换成电信号。如图所示,和分别是光电管的阳极和阴极,加在、之间的电压为。现用发光功率为的激光器发出频率为的光全部照射在上,回路中形成电流。已知阴极材料的逸出功为,普朗克常量为,电子电荷量为,光速为。求:
激光器发出光子的动量;
求光电子到达时的最大动能;
若电源电压可调,每入射个光子会产生个光电子,求饱和电流。
16.气枪的核心动力来源于气体的压缩与释放。当密闭空间内的空气被压缩时,内部压强增大,撤除外力后压缩气体迅速膨胀,推动弹丸高速射出。某研究小组想研究气枪子弹的速度变化及功能转化。实验时把枪管水平固定,枪管一端封闭,另一端与外界大气连通,枪管中空部分粗细均匀,横截面积为,其简化结构如题图所示。通过传感器测量,绘制出子弹速度与封闭气柱长度的函数关系曲线,如图所示。子弹刚开始运动时,封闭气柱长度为,此时封闭气体温度为,压强为。当子弹速度最大时,封闭气柱长度为。塑料子弹质量为,子弹与枪管间气密性良好,不计摩擦,外界大气压恒为。
子弹速度达到最大时,封闭气体的温度为多少?
子弹从开始运动到获得最大速度的过程中,子弹克服外界大气做的功为多少?
已知枪管内封闭气体内能与热力学温度满足,式中,则:
若忽略封闭气体与外界热交换,求子弹的最大速度;
实际情况封闭气体和外界会有热交换,实验测得,判断子弹从开始运动到获得最大速度的过程中,封闭气体是吸热还是放热?吸或放热为多少?
答案解析
1.【答案】
【解析】解:花气袭人是花香分子通过扩散运动进入空气,被人感知,这是分子无规则热运动的结果,与分子间引力无关,故A错误;
B.花气袭人是扩散现象,由分子永不停息的无规则运动导致,并非分子斥力的作用,故B错误;
C.温度是分子平均动能的标志,骤暖表示温度升高,分子平均动能增大,但单个分子的动能具有随机性,并非每个分子的动能都变大,故C错误;
D.温度是分子平均动能的宏观体现,气温骤暖意味着空气温度升高,空气分子的平均动能随之增大,故D正确。
故选:。
先分析“花气袭人”是扩散现象,源于分子的无规则运动,再分析“骤暖”对应温度升高,空气分子平均动能增大,逐一判断选项的正误。
本题以古诗词为载体,考查分子动理论的基础概念,将物理知识与文学情境结合,侧重考查对扩散现象和温度与分子平均动能关系的理解。
2.【答案】
【解析】解:、打气过程时间极短,气体来不及从外界吸热,外界气温也不会在短时间内显著升高软管温度,故A错误;
B、活塞与气缸的摩擦生热虽然存在,但热量主要集中在气缸壁,传递到橡胶软管的部分很少,不是软管变热的主要原因,故B错误;
C、活塞压缩气体,外界对气体做功,绝热过程中内能增大、温度升高,高温气体通过热传递使橡胶软管变热,故C正确;
D、气体分子间距离通常远大于分子力的作用范围,分子力可忽略不计;且压缩过程中主要表现为压强增大,而非分子斥力变大,故D错误。
故选:。
快速打气时,气体被压缩,外界对气体做功,由于过程很快可视为绝热,气体内能增加,温度升高,进而分析软管变热的原因;同时,对气体分子间距与分子力的变化进行分析。
学生容易把“摩擦生热”当成软管变热的主要原因,忽略了快速压缩气体做功导致的内能增加、温度升高才是核心因素;也容易误以为气体分子间的斥力会随分子间距减小而变大,忘记理想气体模型下分子力可忽略不计。
3.【答案】
【解析】解:根据质量数和电荷数守恒,方程中的质量数为,电荷数为,故是中子,故A错误;
B.的中子数为,的中子数为,故比少一个中子,故B正确;
C.方程和中的电子均来自核内一个中子转化成一个电子和一个质子得到的,故C错误;
D.放射性元素的半衰期由原子核自身的因素决定,与外界条件无关,它的半衰期不会变,故D错误。
故选:。
根据质量数和电荷数守恒确定粒子种类;根据中子数的计算进行解答;根据粒子的来历进行分析解答;根据半衰期的决定因素进行分析解答。
考查核反应方程的书写规则和半衰期等问题,涉及知识点较多,需平时注意相关知识的积累,属于较低难度考题。
4.【答案】
【解析】解:段电流减小,磁场能随电流减小而减小,此时电容器处于充电过程,而非放电过程,故A错误;
B.段电流反向增大,为反向放电过程,电场能随放电过程不断减小;结合时刻极板带电情况及电流方向,可知此时板带负电,故B正确;
C.振荡电路发射电磁波的本领与频率正相关,而频率
电容越大则频率越低,发射本领越弱,故C错误;
D.调节电容使接收电路发生电谐振以选出特定频率信号的过程是调谐,解调是将信号从载波中分离出来的过程,故D错误。
故选:。
先结合时刻极板带电情况,分析图像各段电流变化,判断振荡电路的充放电过程、能量转化与极板带电性,再结合电磁波发射、电谐振和解调的概念逐一分析选项。
本题以振荡电路为背景,考查振荡过程的能量变化、极板带电情况,以及电磁波发射与无线电接收的基础概念,解题关键是结合电流变化判断充放电阶段,并准确区分相关概念。
5.【答案】
【解析】解:甲图中一只水黾能停在水面上,是液体表面张力的作用,不是浮力作用的结果,故A错误;
B.乙图中冰箱正常工作时表明冰箱热量从低温向高温传递需压缩机做功,不是自发过程,故B正确;
C.丙图中用油膜法估测油酸分子的大小,将一滴纯油酸滴入水中,不易形成单分子油膜,实验误差较大,故C错误;
D.丁图中卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故D错误。
故选:。
根据表面张力的特点判断;根据热力学定律判断;根据实验原理判断;根据粒子散射实验的结论判断。
本题关键掌握表面张力的特点、热力学定律、用油膜法估测油酸分子大小实验原理和粒子散射实验的结论。
6.【答案】
【解析】解:紫外光频率高于金属的极限频率,能引发光电效应;红外光频率低于金属的极限频率,不能引发光电效应。当紫外线灯照射锌板表面,锌板中的自由电子吸收紫外线光子的能量而发生电离,锌板上的电子数量减少,验电器和锌板上的电荷量重新分布,验电器指针张开的角度逐渐减小,所以锌板初始带负电荷、照射锌板所用的灯是紫外灯,故A正确,BCD错误。
故选:。
验电器张角变小说明锌板电荷量减少,结合光电效应条件,判断锌板初始带负电,且需用频率较高的紫外线灯照射才能使电子逸出,减少负电荷。
本题以验电器和锌板为载体,考查光电效应的条件与电荷变化的关联,核心是利用光电效应中电子逸出导致的电荷减少现象,结合不同光的频率特性分析问题。
7.【答案】
【解析】解:大量氢原子从的激发态跃迁到基态能放出种频率的光子,其中从跃迁到放出的光子能量为,不能使金属钠产生光电效应,其他两种均可以,故A错误;
B.从跃迁到放出的光子能量最大为,根据,可得此时最大初动能为,不是初动能,故B错误;
C.根据,又,因为从跃迁到放出的光子能量最大,故可知动量最大,故C正确;
D.由图可知,使能级的氢原子电离至少需要吸收的能量,故D错误。
故选:。
根据氢原子的跃迁规律结合光子能量的计算对照逸出功的数值进行分析解答;根据光子能量计算结合光电效应方向列式求解;根据光子动量和能量的关系进行分析解答;根据不同的能级对应的能量值结合电离的条件进行判断。
考查氢原子的跃迁规律和光电效应等问题,涉及知识点较多,需平时注意相关知识的积累,属于中等难度考题。
8.【答案】
【解析】解:、从状态到状态的过程,气体体积不变,压强减小,则温度降低,所以气体的内能减小,故A错误;
B、从状态到状态的过程,气体压强不变,体积增大,温度升高,分子数密度减小,但每个分子对容器壁的平均撞击力增大,如果容器侧壁单位时间单位面积上受到的分子撞击次数保持不变,则压强必定增大,而压强不变,则容器侧壁单位时间单位面积上受到的分子撞击次数减小,故B错误;
C、图中的面积表示外界对气体做的功,所以从状态经历状态和再次回到状态时,外界对气体做总功不为零,故C错误;
D、从状态经历状态和再次回到状态时,外界对气体做正功,内能变化为零,根据可知,气体向外界放热,故D正确。
故选:。
根据温度的变化分析内能的变化;根据压强的变化分析容器侧壁单位时间单位面积上受到的分子撞击次数;图中的面积表示外界对气体做的功;根据分析热传递的情况。
本题主要是考查一定质量理想气体的状态方程之图像问题,关键是弄清楚图像表示的物理意义、知道图像与坐标轴围成的面积表示的物理意义,根据一定质量的理想气体状态方程结合热力学第一定律进行分析。
9.【答案】
【解析】解:衰变产物、两粒子在电场中做类平抛运动,由运动轨迹、的弯曲方向,可知两粒子所受电场力方向与电场方向相同,则两粒子均带正电,由此可知原子核发生的是衰变,故A错误;
B.衰变过程满足动量守恒定律。衰变过程会释放能量,但不满足能量守恒定律,故B错误;
C.原子核发生衰变的核反应方程式为:
设粒子的质量为,电荷量为,则粒子的质量为,电荷量为。
以向左为正方向,对衰变过程应用动量守恒定律得:,可得:::
A、两粒子在电场中做类平抛运动,沿水平方向做匀速直线运动,经过相等时间、粒子水平位移大小之比为::::,故C正确;
D.、两粒子沿竖直方向做匀加速直线运动,根据:
可得两粒子在相同时间内下落的高度之比为:::::
可见两粒子不在同一水平面上,因此匀强电场的等势面为水平面,故两粒子不处在同一等势面上,故D错误。
故选:。
衰变产物、两粒子在电场中做类平抛运动,由运动轨迹、的弯曲方向,分析两粒子所受电场力方向与电场方向的关系,由此关系确定两粒子的带电性质,进而确定是何种衰变;原子核的衰变过程满足动量守恒定律,但不满足能量守恒定律,而是满足爱因斯坦质能方程;由原子核发生衰变的核反应方程式,确定、粒子的质量与电荷量,对衰变过程应用动量守恒定律得到类平抛运动的初速度大小之比,两粒子沿水平方向做匀速直线运动,由运动学公式求得经过相等时间、粒子水平位移大小之比;两粒子沿竖直方向做匀加速直线运动,由运动学公式与牛顿第二定律求得求得两粒子在相同时间内下落的高度之比,此匀强电场的等势面为水平面,判断两粒子是否始终在同一水平面上。
本题考查了衰变问题与带电粒子在电场中的运动问题。要知道原子核的衰变过程满足动量守恒定律,掌握类平抛运动规律。
10.【答案】
【解析】解:以“工”字形活塞和上方汽缸为整体,由于该整体的重力和大气压力恒定不变,根据受力平衡可得
可知气体压强不变,气体做等压变化,根据盖吕萨克定律
由于温度降低,可知气体的体积减小,则活塞下降。
故B正确,ACD错误。
故选:。
先对“工”字形活塞整体受力分析,判断温度变化前、两部分气体的压强是否为定值;再根据汽缸导热、环境温度降低的条件,判断两部分气体均做等压变化;接着根据盖吕萨克定律,分析温度降低时气体体积的变化,判断活塞的运动方向。
这道题以带“工”字形活塞的双汽缸模型为载体,考查了受力平衡分析与气体等压变化规律的综合应用,需要先通过受力分析确定气体压强的不变性,再结合盖吕萨克定律分析温度变化时的体积变化,最后利用横截面积差异判断活塞运动趋势,既检验了学生对热学核心规律的理解,也考查了受力分析与逻辑推理能力,是一道能有效区分学生对热学与力学综合问题掌握程度的典型题目。
11.【答案】
【解析】解:由题意可知当磁铁靠近霍尔元件时,引起霍尔效应,设霍尔元件所处空间的磁感应强度为,通过霍尔元件的电流为,霍尔元件的厚度为,则霍尔元件输出的霍尔电压为
故,所以当自行车加速行驶时,霍尔元件输出的霍尔电压的“峰值”大小不变,而“周期”逐渐减小,故B正确,ACD错误。
故选:。
自行车加速时车轮转速增大,磁铁靠近传感器的脉冲时间间隔逐渐减小,且霍尔电压峰值由磁场、电流等因素决定保持不变,据此分析脉冲图像的间隔变化。
本题以生活中的码表霍尔传感器为载体,融合圆周运动周期性与霍尔效应原理,考查学生将实际装置转化为物理模型的能力,能有效检验对运动规律与电磁效应的综合理解,难度适中且兼具实用性。
12.【答案】
过坐标原点的倾斜直线
注射器与传感器连接部分内的气体体积

【解析】解:柱塞上涂油的主要目的是防止气体泄漏,保证封闭气体质量不变,减小摩擦力不是核心目的,故A错误;
B.用手握紧注射器会传递热量,使气体温度升高,违反实验的“等温”条件,故B错误;
C.注射器不水平放置时,活塞重力会影响气体压强,但实验中压强由传感器直接测量,只要保证气体温度不变,对实验无本质影响,故C正确;
D.快速推拉柱塞会导致气体来不及与外界热交换,温度发生变化,无法满足等温条件,故D错误。
故选:。
根据玻意耳定律,等温条件下一定质量的理想气体满足:为常数变形可得:
因此,以为纵坐标、为横坐标作图,若图线为过坐标原点的倾斜直线,说明与成正比,即压强与体积成反比。
考虑注射器与传感器连接部分的气体体积,则实际气体体积为为注射器刻度体积
由玻意耳定律:
代入得
化简得,因此,图像的截距为,说明是注射器与传感器连接部分内的气体体积。
等温线的位置由决定,若温度未知,无法仅通过图线位置判断气体质量大小,故A错误;
B.若气体质量相同相同,由可知,越大则温度越高,图中的大于,说明的温度更高,故B错误;
C.推柱塞过程中漏气,气体质量减少减小,根据,体积减小、压强增大时,会比无漏气的等温过程更小,图线会向下偏离等温线,故C正确;
D.推柱塞时温度升高增大,由可知,会增大,图线应向上偏离等温线,故D错误。
故选:。
故答案为:;,过坐标原点的倾斜直线;注射器与传感器连接部分内的气体体积;。
根据气体等温变化实验的操作规范逐一分析选项;
利用玻意耳定律,将压强与体积的反比关系转化为与的线性关系进行判断;
结合注射器与传感器连接部分的气体体积,分析图像截距的物理意义;
根据等温线的特点,结合气体质量、温度变化和漏气等误差因素分析选项。
本题围绕探究气体等温变化规律的实验,考查实验操作、玻意耳定律的图像分析和误差分析,全面检验对实验原理和气体规律的理解与应用能力。
13.【答案】该花粉颗粒中含有的分子数是 若该花粉颗粒的密度为,花粉颗粒分子的摩尔质量为,阿伏加德罗常数为
【解析】解:单个花粉颗粒分子的体积
该花粉颗粒中含有的分子数
解得
该花粉颗粒的质量
该花粉颗粒的物质的量
则阿伏加德罗常数解得
答:该花粉颗粒中含有的分子数是;
若该花粉颗粒的密度为,花粉颗粒分子的摩尔质量为,阿伏加德罗常数为。
先计算单个花粉分子的体积,再用花粉颗粒总体积除以单个分子体积,得到分子数;
先计算花粉颗粒的质量与物质的量,再结合分子数求出阿伏加德罗常数。
本题考查分子数与阿伏加德罗常数的计算,结合布朗运动背景,侧重微观量与宏观量的联系,是分子动理论的典型计算题。
14.【答案】核反应方程为,反应中的质量亏损为 氦核的比结合能为
【解析】解:根据质量数守恒、核电荷数守恒规律可知,该核反应方程为
由爱因斯坦质能方程可知
该反应中的质量亏损为
氦核的结合能为
氦核的比结合能为
代入可得
答:核反应方程为,反应中的质量亏损为;
氦核的比结合能为。
根据质量数与电荷数守恒写出核反应方程,再利用质能方程由释放的能量求出质量亏损;
根据反应前后结合能的关系求出氦核的结合能,再除以核子数得到比结合能。
本题考查核聚变反应方程、质能方程与比结合能的计算,是原子核物理的典型应用题型,侧重考查守恒定律与结合能概念的综合运用。
15.【答案】激光器发出光子的动量为 光电子到达时的最大动能为 若电源电压可调,每入射个光子会产生个光电子,饱和电流为
【解析】解:根据公式,而,联立得;
根据光电效应方程,光电子离开极的最大动能,光电子从极到极,由动能定理得,联立得;
时间内,激光器发光的总功,到达极的光子总数,逸出的电子总数,所有光电子都到达极,回路的电流达到饱和,联立解得。
答:激光器发出光子的动量为;
光电子到达时的最大动能为;
若电源电压可调,每入射个光子会产生个光电子,饱和电流为。
根据光子的动量和波长的表达式列式求解;
根据光电效应方程和动能定理列式求解;
根据功和功率的关系式结合电流强度的定义式等列式求解。
考查光电效应和动能定理的应用,涉及知识点较多,需平时注意相关知识的积累,属于中等难度考题。
16.【答案】子弹速度达到最大时,封闭气体的温度为 子弹从开始运动到获得最大速度的过程中,子弹克服外界大气做的功为 若忽略封闭气体与外界热交换,子弹的最大速度为;子弹从开始运动到获得最大速度的过程中,封闭气体是吸热,吸热量为
【解析】解:当子弹速度达到最大时,封闭气体压强与外界大气压强相等,则有,解得
此过程子弹克服外界大气做的功,又,解得
对封闭气体,若忽略封闭气体与外界热交换,则有
根据,得根据热力学第一定律,解得
对子弹,由动能定理得
解得对子弹,由动能定理得,解得
对封闭气体,由得,解得,即封闭气体吸收热量为。
答:子弹速度达到最大时,封闭气体的温度为;
子弹从开始运动到获得最大速度的过程中,子弹克服外界大气做的功为;
若忽略封闭气体与外界热交换,子弹的最大速度为;
子弹从开始运动到获得最大速度的过程中,封闭气体是吸热,吸热量为。
先根据子弹速度最大时受力平衡求出气体压强,再结合初末状态的气体参量,用理想气体状态方程求封闭气体的温度;
先确定子弹移动的距离,再根据外界大气压、横截面积和位移,计算子弹克服外界大气做的功;
先根据内能公式计算气体内能变化,再结合热力学第一定律求出气体对外做的功,最后用动能定理求出子弹的最大速度;先根据实际速度用动能定理求出气体对外做的功,再结合内能变化和热力学第一定律,判断气体的吸放热情况并计算热量大小。
学生容易忽略“子弹速度最大时受力平衡”这一关键条件,误判气体压强;也常混淆气体对外做功、克服大气做功与子弹动能变化的关系,在热力学第一定律中符号处理出错。
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