江苏省徐州市2021-2022学年高二下学期期末考试物理模拟试卷（1）(Word版含答案)

2021-2022学年江苏省徐州市高二（下）期末物理模拟试卷（1）
一．选择题（共10小题，满分40分，每小题4分）
1．（4分）下列说法中正确的是（　　）
A．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
C．液体中的扩散现象是由分子间作用力造成的
D．如果气体温度升高，气体中每一个分子热运动的速率都将增加
2．（4分）下列说法正确的是（　　）
A．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似
B．产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升
C．表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部
D．熔化的金属太空中呈现球形，是由于液体内部分子间存在引力
3．（4分）冬天，寒风吹到野外的电线上，发出呜呜的声音，但夏天却听不到，其原因是（　　）
A．冬天风吹电线振动发声；夏天是由于人们的错觉，如果仔细听也能听到
B．冬天风大，电线振幅大，响度大；夏天风小，电线振幅小，响度小
C．冬天风吹电线引起振动发声；夏天电线不振动，不发声
D．冬天气温低，电线受冷收缩而绷紧，风吹时电线振动频率高；夏天电线松，风吹时电线振动频率低
4．（4分）小茗同学站在火车站的站台上研究多普勒效应，一列火车一边鸣笛一边快速经过火车站，在火车头经过小茗同学的前后一段时间内，小茗同学听到汽笛声的频率（　　）
A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．先高后低 D．先低后高
5．（4分）如图为氢原子能级示意图的一部分，当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为v1；当氢原子由第2能级跃迁到基态时，发出光子的频率为v2，则等于（　　）
A． B． C． D．
6．（4分）如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹如图乙所示，屏上P、P1、P2处依次排列着明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。若遮光筒内装满水，其它条件不变，则光屏上（　　）
A．不再出现明暗相间的条纹
B．P处可能出现暗条纹
C．P1处一定为明条纹
D．明暗相间的条纹间距变小
7．（4分）马玲同学周末用单摆测当地的重力加速度，将单摆固定好，用米尺测绳长，用游标卡尺测摆球直径，用秒表测出50个周期的时间然后算出周期T。改变摆长l，重复实验，得到多组实验数据后，在坐标纸上做出如图所示的图像。下列叙述正确的是（　　）
A．图像不过原点的原因可能是误将绳长加摆球直径当成摆长
B．如果马玲同学把绳长当成了摆长（没加摆球半径），则用此图像算出的重力加速度偏小
C．如果马玲同学把绳长当成了摆长（没加摆球半径），则用此图像算出的重力加速度不受影响
D．图像的斜率等于重力加速度
8．（4分）核电池已成功地应用在航天器、心脏起搏器及特种军事设备中，其原理是将放射性同位素衰变时放出的载能粒子，通过换能器转变为电能制造而成的。已知某型号核电池的放射源是Pu，其衰变方程为Pu→X+He+γ，则下列说法中正确的是（　　）
A．X的中子数为142
B．Pu释放载能粒子的强度与所处环境的压强和温度有关
C．He比γ射线的穿透能力更强
D．He和γ射线通过云室时，γ射线更容易使气体电离
9．（4分）一定质量的理想气体，由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化。已知状态A的温度与状态C的温度相同，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程气体温度升高，密度减小
B．A→B过程外界对气体做功，气体温度降低
C．A→B→C过程气体与外界的热交换为0
D．A→B过程气体吸收的热量小于B→C过程气体放出的热量
10．（4分）太阳的巨大能量是核聚变产生的，其中一种核反应方程为：+→+X。已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，的比结合能为E3，则（　　）
A．X表示质子
B．核比核更稳定
C．核反应过程中的质量亏损可以表示为
D．一个H核与一个核的结合能之和等于一个核的结合能
二．实验题（共6小题，满分60分）
11．（8分）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
（1）下列做法正确的是　 　；
A．入射角越大，误差越小
B．在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面
C．实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量
D．判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部
（2）请在图乙中画出完整的光路图；
（3）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝　 　（保留3位有效数字）；
（4）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示。图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和　 　（填“A”或“B”）。
12．（7分）如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为v0，现将频率为v（大于v0）的光照射在阴极上，电子电量的大小为e，则：
（1）　 　（选填“A”或“K”）是阴极，阴极材料的逸出功等于 　 　。
（2）加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为 　 　（用h、v0、v、e、U表示）
（3）为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝　 　的反向电压。（用h、v0、v、e表示）
（4）下列方法一定能够增加饱和光电流的是 　 　（单选）
A．照射光频率不变，增加光强
B．照射光强度不变，增加光的频率
C．增加A、K电极间的电压
D．减小A、K电极间的电压
13．（8分）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x轴上有P、M、Q三点，从波传到x＝5m的M点时开始计时，已知t1＝0.7s时M点第二次出现波峰。求：
①这列波传播的速度；
②从t＝0时刻起到t2＝1s止，质点Q（x＝9m）通过的路程。
14．（8分）如图所示，O是半球形玻璃砖的球心，MN是其中心轴，玻璃砖半径为R．两束与中心轴平行的不同颜色的单色光a、b分居在中心轴的两侧，两束单色光与中心轴MN的距离都是R．单色光a从玻璃砖上C点射出，出射光线与中心轴MN交于F点。若把两束单色光分别上下平移，当a光移至与中心轴MN距离时，a光的出射光线恰好消失；当b光移至与中心轴MN距离时，b光的出射光线恰好消失。求：
①这两种不同颜色的单色光对玻璃砖的折射率；
②C点与F点间的距离。
15．（14分）如图，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h＝50cm，活塞面积S＝10cm2，封闭气体的体积为V1＝1500cm3，温度为0℃，大气压强p0＝1.0×105Pa，重物重力G＝50N，活塞重力及一切摩擦不计。缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q＝60J的热量，使活塞刚好升到缸口整个过程重物未触地，求：
（1）吸热前汽缸内气体的压强；
（2）活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？
（3）汽缸内气体对外界做多少功？
（4）气体内能的变化量为多少？
16．（15分）如图所示，水平轨道左端固定一轻弹簧，弹簧右端可自由伸长到O点，轨道右端与一光滑竖直半圆轨道相连，圆轨道半径R＝0.5m，圆轨道最低点为B，最高点为C。在水平轨道最右端放置小物块Q，将小物块P靠在弹簧上并压缩到A点，由静止释放，之后与Q发生正碰，碰撞过程时间很短且无机械能损失，碰后Q恰能通过圆轨道最高点C。已知物块与轨道间的动摩擦因数均为0.5，P的质量为m＝1kg，Q的质量为M＝3kg，AO＝0.5m，OB＝1.5m，重力加速度g取10m/s2，P、Q大小均忽略不计，求：
（1）Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小；
（2）将弹簧压缩到A点时，弹簧具有的弹性势能Ep；
（3）与Q物体碰撞过程P物体受到的冲量大小。
参考答案与试题解析
一．选择题（共10小题，满分40分，每小题4分）
1．（4分）下列说法中正确的是（　　）
A．晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
B．当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小
C．液体中的扩散现象是由分子间作用力造成的
D．如果气体温度升高，气体中每一个分子热运动的速率都将增加
【解答】解：A、晶体熔化时吸收热量，温度不变，分子平均动能不变。故A错误；
B、根据分子力做功特点可知，当分子间的引力和斥力平衡时，分子势能最小。故B正确；
C、液体中的扩散现象是由分子永不停息地做无规则运动造成的。故C错误；
D、如果气体温度升高，分子热运动的平均动能增加，平均速率增加，但不是每一个分子热运动的速率都增加。故D错误。
故选：B。
2．（4分）下列说法正确的是（　　）
A．液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似
B．产生毛细现象时，液体在毛细管中一定上升
C．表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部
D．熔化的金属太空中呈现球形，是由于液体内部分子间存在引力
【解答】解：A、根据液晶的特点可知，液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似，故A正确；
B、浸润液体在毛细管内上升，不浸润液体在毛细管内下降，故B错误；
C、表面张力使液体表面有收缩的趋势，它的方向跟液面相切，故C错误；
D、太空中熔化的金属呈球状是由于液体表面分子间存在表面张力的结果，故D错误。
故选：A。
3．（4分）冬天，寒风吹到野外的电线上，发出呜呜的声音，但夏天却听不到，其原因是（　　）
A．冬天风吹电线振动发声；夏天是由于人们的错觉，如果仔细听也能听到
B．冬天风大，电线振幅大，响度大；夏天风小，电线振幅小，响度小
C．冬天风吹电线引起振动发声；夏天电线不振动，不发声
D．冬天气温低，电线受冷收缩而绷紧，风吹时电线振动频率高；夏天电线松，风吹时电线振动频率低
【解答】解：冬季气温低，电线受冷收缩而绷紧，风吹时电线振动频率高，当电线振动频率高于20Hz时，发出的声音人耳是可以听到的；夏天气温高，电线受热膨胀而伸长，电线松弛，风吹时电线振动频率低，低于20Hz时，发出的声音人耳是听不到的。故ABC错误，D正确。
故选：D。
4．（4分）小茗同学站在火车站的站台上研究多普勒效应，一列火车一边鸣笛一边快速经过火车站，在火车头经过小茗同学的前后一段时间内，小茗同学听到汽笛声的频率（　　）
A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．先高后低 D．先低后高
【解答】解：由多普勒效应可知：当火车靠近小茗时，小茗同学听到汽笛声的频率变高，当火车远离小茗时，小茗同学听到汽笛声的频率变低，故小茗同学听到汽笛声的频率先高后低，故C正确，ABD错误。
故选：C。
5．（4分）如图为氢原子能级示意图的一部分，当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为v1；当氢原子由第2能级跃迁到基态时，发出光子的频率为v2，则等于（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1，则
hν1＝E4﹣E2
当氢原子由第2能级跃迁到基态时，发出光子的频率为ν2
hν2＝E2﹣E1
则
＝
代入数据解得
＝
故ABD错误，C正确
故选：C。
6．（4分）如图甲所示为双缝干涉的实验装置，光源发出的光经滤光片，然后通过单缝和双缝，在光屏上出现明暗相间的条纹如图乙所示，屏上P、P1、P2处依次排列着明条纹，Q1、Q2处出现暗条纹，P到S1、S2的距离相等。若遮光筒内装满水，其它条件不变，则光屏上（　　）
A．不再出现明暗相间的条纹
B．P处可能出现暗条纹
C．P1处一定为明条纹
D．明暗相间的条纹间距变小
【解答】解：若遮光筒内装满水，其它条件不变，依据光在介质中传播速度公式v＝，及v＝λf，可知，光在水中的波长会变短，根据光程差为波长整数倍则为明条纹，而光程差为半个波长的奇数倍则为暗条纹，可知，在光屏上仍有明暗相间的条纹，故A错误；
B、由于P到S1、S2的距离相等，当光的波长变短后，P处的光程差仍为零，仍是出现明条纹，故B错误；
C、因P1、P2处依次排列着明条纹，当光的波长变短后，则光程差为一个波长的位置将在PP1之间某处，故C错误；
D、依据双缝干涉条纹间距公式，因波长变短，则明暗相间的条纹间距变小，故D正确；
故选：D。
7．（4分）马玲同学周末用单摆测当地的重力加速度，将单摆固定好，用米尺测绳长，用游标卡尺测摆球直径，用秒表测出50个周期的时间然后算出周期T。改变摆长l，重复实验，得到多组实验数据后，在坐标纸上做出如图所示的图像。下列叙述正确的是（　　）
A．图像不过原点的原因可能是误将绳长加摆球直径当成摆长
B．如果马玲同学把绳长当成了摆长（没加摆球半径），则用此图像算出的重力加速度偏小
C．如果马玲同学把绳长当成了摆长（没加摆球半径），则用此图像算出的重力加速度不受影响
D．图像的斜率等于重力加速度
【解答】解：摆线长度L与摆球半径r之和是摆长，即l＝L+r，
由单摆周期公式T＝2π得：T2＝×l＝×L+
A、图象不改原点，在摆长为零时周期不为零，所测摆长偏小，可能是把摆线长度作为摆长，摆长没加小球半径，故A错误；
BCD、T2﹣l图象的斜率k＝，重力加速度g＝，
把绳长当成了摆长（没加摆球半径），图象的斜率不变，测出的加速度不变，故C正确，BD错误。
故选：C。
8．（4分）核电池已成功地应用在航天器、心脏起搏器及特种军事设备中，其原理是将放射性同位素衰变时放出的载能粒子，通过换能器转变为电能制造而成的。已知某型号核电池的放射源是Pu，其衰变方程为Pu→X+He+γ，则下列说法中正确的是（　　）
A．X的中子数为142
B．Pu释放载能粒子的强度与所处环境的压强和温度有关
C．He比γ射线的穿透能力更强
D．He和γ射线通过云室时，γ射线更容易使气体电离
【解答】解：A、根据质量数守恒与电荷数守恒可知，X的质量数为A＝238﹣4＝234，电荷数为Z＝94﹣2＝92，所以中子数：n＝234﹣92＝142，故A正确；
B、Pu释放载能粒子的强度只与发射源自身有关，与所处环境的压强和温度无关，故B错误；
CD、根据三种射线的性质比较可知，He粒子的穿透能力弱电离本领强，更容易使云室里气体电离，γ粒子电离本领弱穿透能力最强，故CD错误。
故选：A。
9．（4分）一定质量的理想气体，由状态A经状态B变为状态C，其中A→B过程为等压变化，B→C过程为等容变化。已知状态A的温度与状态C的温度相同，下列说法正确的是（　　）
A．A→B过程气体温度升高，密度减小
B．A→B过程外界对气体做功，气体温度降低
C．A→B→C过程气体与外界的热交换为0
D．A→B过程气体吸收的热量小于B→C过程气体放出的热量
【解答】解：A.根据等压变化有
可知，A→B过程气体体积增大，温度升高，密度减小，故A正确；
B.A→B 过程气体体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，故B错误；
C.A→B→C过程气体的温度不变，气体的内能不变，根据热力学第一定律有
ΔU＝W+Q
由于气体膨胀对外界做功W＜0，则气体从外界吸引热量，故C错误；
D.由于A→B→C过程气体从外界吸引热量，则A→B过程气体吸收的热量大于B→C过程气体放出的热量，故D错误；
故选：A。
10．（4分）太阳的巨大能量是核聚变产生的，其中一种核反应方程为：+→+X。已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，的比结合能为E3，则（　　）
A．X表示质子
B．核比核更稳定
C．核反应过程中的质量亏损可以表示为
D．一个H核与一个核的结合能之和等于一个核的结合能
【解答】解：A、根据电荷数守恒、质量数守恒可解得，X的电荷数为0，质量数为1，X为中子，故A错误；
B、使重核裂变为两个质量中等的核或使轻核聚变，都可使核更为稳定并放出能量，故一个生成物核子的比结合能大于一个反应物的核子的比结合能，比结合能越大，原子核越稳定，则He核比H核更稳定，故B错误；
C、由爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，代入数据解得Δm＝＝，故C正确；
D、核聚变反应是放热反应，则生成物的结合能之和一定大于反应物的结合能之和，故D错误。
故选：C。
二．实验题（共6小题，满分60分）
11．（8分）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图甲所示。
（1）下列做法正确的是　C　；
A．入射角越大，误差越小
B．在白纸上放好玻璃砖后，用铅笔贴着光学面画出界面
C．实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量
D．判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部
（2）请在图乙中画出完整的光路图；
（3）对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n＝　1.54　（保留3位有效数字）；
（4）为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图丙所示。图丙中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和　A　（填“A”或“B”）。
【解答】解：（1）A、入射角θ1尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，但要注意并不是入射角越大越好，应适度；故A错误；
B、为了防止弄脏玻璃砖，不能铅笔贴着光学面画出界面，故B错误；
C、实验时既可用量角器，也可用圆规和直尺等工具进行测量，故C正确；
D、判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的整个部分，不能只观察其头部，故D错误。
故选：C。
（2）根据作出的玻璃砖界面与插好的大头针作出光路图如图乙所示；
（3）根据图乙所示光路图，取小方格的边长为单位长度，则
sini＝＝0.804，sinr＝＝0.521
折射率：n＝＝＝1.54
（4）光线经由P1P2射入后光路图如下图丁，第一次折射时入射角大于折射角，第二次折射在玻璃砖内向空气中折射，折射角要大于入射角，出射光线要远离法线（绿色线），由图可知经由P3A的出射光线（蓝色线）符合事实，而经由P3B的出射光线（红色线）靠近法线不符合事实。故对应的出射光线上的2枚大头针是P3和A；故选A。
故答案为：（1）C；（2）光路图如图所示；（3）1.54；（1.48～1.56均正确）；（4）A。
12．（7分）如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为v0，现将频率为v（大于v0）的光照射在阴极上，电子电量的大小为e，则：
（1）　K　（选填“A”或“K”）是阴极，阴极材料的逸出功等于 　hv0　。
（2）加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为 　hv﹣hv0+eU　（用h、v0、v、e、U表示）
（3）为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝　　的反向电压。（用h、v0、v、e表示）
（4）下列方法一定能够增加饱和光电流的是 　A　（单选）
A．照射光频率不变，增加光强
B．照射光强度不变，增加光的频率
C．增加A、K电极间的电压
D．减小A、K电极间的电压
【解答】解：（1）由图可知，K是阴极，A是阳极，依据光电效应方程：Ekm＝hv﹣W0，当Ekm＝0时，入射光的能量等于阴极材料的逸出功，则有：阴极材料的逸出功等于hv0；
（2）由动能定理eU＝Ekm﹣Ek，所以Ekm＝hv﹣hv0+eU
（3）由动能定理得﹣eU反＝0﹣Ek，所以U反＝；
（4）A.照射光频率不变，增加光强，则入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，故A正确；
B.照射光强度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目减少，导致光电流的饱和值减小，故B错误；
C.增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误；
D.减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，故D错误；
故选A
故答案为：（1）K，hv0，（2）hv﹣hv0+eU，（3），（4）A
13．（8分）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x轴上有P、M、Q三点，从波传到x＝5m的M点时开始计时，已知t1＝0.7s时M点第二次出现波峰。求：
①这列波传播的速度；
②从t＝0时刻起到t2＝1s止，质点Q（x＝9m）通过的路程。
【解答】解：①根据波向右传播可得：t＝0时刻，质点M开始振动，方向向下；故M点第二次出现波峰的时间，所以，周期T＝0.4s；
由图可得：波长λ＝4m，故波速；
②由波速可得：质点Q开始振动的时间，故从t＝0时刻起到t2＝1s止，质点Q（x＝9m）运动的时间，故通过的路程s＝6A＝60cm。
答：①这列波传播的速度为10m/s；
②从t＝0时刻起到t2＝1s止，质点Q（x＝9m）通过的路程为60cm。
14．（8分）如图所示，O是半球形玻璃砖的球心，MN是其中心轴，玻璃砖半径为R．两束与中心轴平行的不同颜色的单色光a、b分居在中心轴的两侧，两束单色光与中心轴MN的距离都是R．单色光a从玻璃砖上C点射出，出射光线与中心轴MN交于F点。若把两束单色光分别上下平移，当a光移至与中心轴MN距离时，a光的出射光线恰好消失；当b光移至与中心轴MN距离时，b光的出射光线恰好消失。求：
①这两种不同颜色的单色光对玻璃砖的折射率；
②C点与F点间的距离。
【解答】解：①由题意当a光移至与中心轴MN距离时，在球面处恰好发生全反射
其光路如图所示
根据几何知识有
解得
同理，当b光移至与中心轴MN距离时
在球面处发生恰好发生全反射有
解得；
②由题意，单色光a从球面的C点射出，其光路图如图所示
根据几何知识可知，其入射角为i＝300
由
解得折射角为
在△CEF中∠CFE＝30°，
又因，
解得CF＝R。
答：①a、b两种不同颜色的单色光对玻璃砖的折射率分别为和；
②C点与F点间的距离为R。
15．（14分）如图，汽缸内封闭一定质量的某种理想气体，活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡，已知活塞距缸口h＝50cm，活塞面积S＝10cm2，封闭气体的体积为V1＝1500cm3，温度为0℃，大气压强p0＝1.0×105Pa，重物重力G＝50N，活塞重力及一切摩擦不计。缓慢升高环境温度，封闭气体吸收了Q＝60J的热量，使活塞刚好升到缸口整个过程重物未触地，求：
（1）吸热前汽缸内气体的压强；
（2）活塞刚好升到缸口时，气体的温度是多少？
（3）汽缸内气体对外界做多少功？
（4）气体内能的变化量为多少？
【解答】解：（1）吸热前对气缸受力分析，根据平衡条件有pS+F拉＝p0S
F拉＝G
代入数据解得p＝0.5×105Pa
（2）封闭气体初态：T1＝（273+0）K＝273K，V1＝1500cm3，末态：V2＝1500cm3+50×10cm3＝2000cm3
缓慢升高环境温度，封闭气体做等压变化，根据盖—吕萨克定律有
代入数据解出T2＝364K
（3）汽缸内气体对外界做功W＝pSh
代入解得W＝25J
（4）由热力学第一定律得，汽缸内气体内能的变化ΔU＝Q+（﹣W）
代入数据解得ΔU＝35J
故汽缸内的气体内能增加了35J.
答：（1）吸热前汽缸内气体的压强为0.5×105Pa；
（2）活塞刚好升到缸口时，气体的温度是364K；
（3）汽缸内气体对外界做功25J；
（4）气体内能增加35J。
16．（15分）如图所示，水平轨道左端固定一轻弹簧，弹簧右端可自由伸长到O点，轨道右端与一光滑竖直半圆轨道相连，圆轨道半径R＝0.5m，圆轨道最低点为B，最高点为C。在水平轨道最右端放置小物块Q，将小物块P靠在弹簧上并压缩到A点，由静止释放，之后与Q发生正碰，碰撞过程时间很短且无机械能损失，碰后Q恰能通过圆轨道最高点C。已知物块与轨道间的动摩擦因数均为0.5，P的质量为m＝1kg，Q的质量为M＝3kg，AO＝0.5m，OB＝1.5m，重力加速度g取10m/s2，P、Q大小均忽略不计，求：
（1）Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小；
（2）将弹簧压缩到A点时，弹簧具有的弹性势能Ep；
（3）与Q物体碰撞过程P物体受到的冲量大小。
【解答】解：（1）碰后Q恰能通过圆轨道最高点C，由重力提供向心力，由牛顿第二定律得：
Mg＝M
设P与Q碰撞前瞬间的速度为v0，碰撞后瞬间P、Q的速度分别为v1和v2。
Q从B点到C点的过程，由机械能守恒定律得：＝+Mg 2R
联立以上两式解得：v2＝＝m/s＝5m/s
Q刚进入圆轨道时，由牛顿第二定律得：
FN﹣Mg＝M
解得：FN＝6Mg＝6×3×10N＝180N
根据牛顿第三定律知Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小：FN′＝FN＝180N。
（2）P与Q碰撞过程，取向右为正方向，由动量守恒定律得：
mv0＝mv1+Mv2
由机械能守恒定律得：
mv02＝mv12+Mv22
联立以上两式解得：v0＝10m/s，v1＝﹣5m/s，
将弹簧压缩到A点时，弹簧具有的弹性势能：Ep＝μmg（AO+OB）+mv02
代入数据解得：EP＝60J
（3）P与Q物体碰撞过程，取向右为正方向，根据动量定理得：
I＝mv1﹣mv0
解得P物体受到的冲量：I＝﹣15N s，冲量大小为15N s。
答：（1）Q刚进入圆轨道时对轨道的压力大小为180N；
（2）将弹簧压缩到A点时，弹簧具有的弹性势能Ep为60J；
（3）与Q物体碰撞过程P物体受到的冲量大小为15N s。