吉林省长春市第六高级中学校2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

长春市第六高级中学校2021-2022学年高二下学期期末考试
(物理)
秦山核电站生产的核反应方程为，其产物的衰变方程为。下列说法正确的是( )
A. X是中子
B. 可以用作示踪原子
C. 来自原子核外
D. 经过一个半衰期，10个将剩下5个
如图中关于传感器的应用，说法错误的是( )
A. 干簧管是利用磁场来控制电路的通断
B. 机器人的“眼睛”利用了光传感器
C. 红外测温仪向人体发射红外线，从而测量人体温度
D. 电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量
两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离x的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为。相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是( )
A. 在阶段，F做正功，分子动能增大，势能减小
B. 在阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
C. 在时，分子势能最小，动能为零
D. 在时，分子势能为零
下列说法正确的是( )
A. 沙尘暴中所有沙尘颗粒所做的无规则运动是布朗运动
B. 在真空高温条件下，可以利用扩散向半导体材料中掺入其他元素
C. 一定质量的冰融化成同温度的水时，其分子动能和分子势能均不变
D. 气体温度升高时，气体分子的平均速率增大，分子撞击器壁的作用力增大，气体压强一定增大
一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示则下列关于a、b两束光的说法，正确的是( )
A. 玻璃对a光的折射率比b小
B. 真空中，a光的波长比b长
C. b光在该玻璃中的传播速度比a大
D. 如果a光是绿光，b光可能是紫光
图为一列简谐横波在时的波形图，图为介质中平衡位置在处质点的振动图象，P是平衡位置为的质点，以下说法正确的是( )
A. 波的传播是沿x轴正向 B. 波的传播速度是
C. 时，质点P的加速度为0 D. 前2s内，质点P运动的路程为4cm
如图甲所示，电阻不计的矩形导体线圈固定在水平桌面上，线圈的匝数，所围成矩形的面积，线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直且均匀分布的磁场，磁感应强度随时间按如图乙所示的正弦规律变化。在线圈的右边接一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数比为，灯泡标有“”字样，电流表和电压表均为理想电表。调节滑动变阻器R的滑动触头，当电流表示数为时，灯泡刚好正常发光，则
A. 电压表的示数等于
B. 定值电阻的阻值为
C. 在磁感应强度变化的时间内，通过小灯泡的电荷量为
D. 当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，电流表的示数变大，电压表的示数变小
如图所示，实线a是沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的波形图，虚线b是这列波在时刻的波形图。已知该波的波速是，根据图形，则下列说法正确的是( )
A. 时刻，处的质点向上振动
B. 该横波若遇到4m的障碍物不能发生明显衍射，但能发生明显反射
C. 经过，处的质点速度最大，方向沿y轴正方向
D. 时刻，处的质点离开平衡位置位移为
如图所示，两根粗细相同的玻璃管下端用橡皮管相连，左管内封有一段长30cm的气体，右管开口，左管水银面比右管内水银面高25cm，大气压强为75cmHg，现移动右侧玻璃管，使两侧管内水银面相平，此时气体柱的长度为
A. 20cm B. 25cm C. 40cm D. 45cm
下列说法正确的是( )
A. 在水中的鱼斜向上看岸边的物体时，看到的物体将比物体所处的实际位置高
B. 光纤通信是一种现代通信手段，光纤内芯的折射率比外壳的大
C. 水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射向水中时，一部分光在界面上发生全反射
D. 全息照相机主要利用了光的衍射现象
下列与图片对应的说法正确的是( )
A. 图甲是两种光现象图案，上方为光的干涉条纹，下方为光的衍射条纹
B. 图乙是锌板在紫外线灯照射下发生光电效应时的情形，此时光子会从锌板逸出
C. 图丙是LC振荡电路充放电过程的某瞬间，由电场线和磁感线可知电场强度正在增大
D. 图丁是某放射源放出的、、射线垂直射入磁场时的情形，向右偏的是一种电磁波
图甲为氢原子的部分能级图，大量处于的激发态氢原子自发跃迁过程中，辐射出的光子中有两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流。下列说法正确的是( )
A. 一个处于的激发态的氢原子自发跃迁时最多能辐射出3种不同的光子
B. 光电管阴极K的逸出功大于
C. 光电子的最大初动能为
D. 测量遏止电压时应将图乙中光电管两端的电压反向
已知A、B两种光子的动量之比为，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为、，则( )
A. A、B两种光子的波长之比为
B. A、B两种光子的能量之比为
C. 该金属的逸出功为
D. 若A、B两种光入射到同一双缝干涉装置上，则相邻亮条纹的间距之比为
如图所示，长为a，宽为b，匝数为n的矩形金属线圈恰有一半处于匀强磁场中，线圈总电阻为R，线圈固定不动。当时匀强磁场的磁感应强度的方向如图甲所示，磁感应强度B随时间t变化的关系图像如图乙所示，则( )
A. 线圈中的感应电流的方向先逆时针再顺时针
B. 回路中感应电动势恒为
C. 通过导线某横截面的电荷量为
D. 时刻，线圈受到的安培力大小为
在“用油膜法估测分子的大小”的实验中。
某同学操作步骤如下：
①用的油酸配置了1000mL的油酸酒精溶液
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1mL
③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定
④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明方格纸测量油膜的面积为，油酸分子直径大小______结果保留一位有效数字。
若已知纯油酸的密度为，摩尔质量为M，在测出油酸分子直径为d后，还可以继续测出阿伏加德罗常数______用题中给出的物理量符号表示。
利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行正确操作后，做出的光路图及测出的相关角度、为入射光线和折射光线与界面的夹角如图甲所示。
此玻璃的折射率计算式为____用图中的、表示
如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度____选填“大”或“小”的玻璃砖来测量
某同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射率____选填“偏大”、“偏小”或“不变”。
以入射点O为圆心，以长度为半径画圆，与入射线交于M点，以玻璃中折射线的延长线交于E点，过M、E点分别向法线作垂线交于圆上的N、F点，量得，，则测得该玻璃的折射率为_______。
图示为用玻璃做成的一块棱镜的截面图，其中是矩形，是半径为R的四分之一圆弧，圆心为一条光线从面上的某点入射，入射角，它进入棱镜后恰好以临界角射在面上的O点，光路图如图所示，已知光在空气中的传播速度求：结果可用根号表示
求该棱镜的折射率n；
求光线在该棱镜中传播的速度大小V
如图所示，用活塞在高度为H的容器内封闭一定质量的理想气体，温度为。容器底部装电热丝，容器和活塞绝热性能良好。容器外的大气压强恒为。活塞面积为S，质量为，活塞与容器间的滑动摩擦力大小为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。最初活塞保持静止状态，距容器底部，且与容器间无运动趋势。不计活塞厚度，重力加速度为g。求：
最初封闭气体的压强；
电热丝通电缓慢加热气体，当活塞恰要上滑时，气体的温度；
已知最初封闭气体的内能为，气体的内能正比于气体的温度。缓慢加热气体，活塞从最初状态到活塞滑动到容器顶端的过程中，气体吸收的热量Q。
如图，有两根足够长的、相距为的光滑平行金属导轨与水平面成固定放置，底端接有阻值为的电阻。导轨所在空间存在垂直于导轨平面向上、磁感应强度大小为的匀强磁场。将一质量为、长为、电阻为的金属棒ab垂直于导轨放置，且接触良好。在平行于导轨向上的拉力F的作用下，金属棒ab由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，后撤去拉力F，此时金属棒ab的速度大小为v。最后金属棒ab恰能匀速回到底端，且到达底端时的速度大小也为v，重力加速度大小为，其余部分电阻不计。求：
金属棒ab回到底端时的速度大小v；
金属棒ab沿导轨向上做匀加速直线运动的过程中，通过金属棒ab某一横截面的电荷量q；
写出内，拉力F与时间t的关系式。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
由质量数守恒和核电荷数守恒确定X原子种类；衰变产生电子来源于核内中子转变成质子过程；半衰期具有统计学意义。
本题考查了衰变、半衰期和核反应中的守恒等内容，要求熟知这些基础知识，平时可多加强记忆。
【解答】
A.根据质量数守恒和核电荷数守恒知，生产的核反应方程为，，所以X为质子，故A错误；
B.根据同位素标记法可知产物可以用作示踪原子，故B正确；
C.发生衰变产生电子来源于核内中子转变成质子过程，故C错误；
D.半衰期是针对大量的原子，符合统计规律的随机过程量，对于少量的原子核衰变来说半衰期是没有意义的，故D错误。
故选B。
2.【答案】C
【解析】
【分析】
明确给出的仪器原理，同时掌握传感器的正确应用即可解答。
本题考查传感器的使用，要注意明确不同的传感器完成不同的功能，要根据各仪器的需要进行选择。
【解答】
A、干簧管利用磁场控制电路的通断，故A正确；
B、遇到障碍物会绕开，说明该机器人“眼睛”“看”到了障碍物，故利用了光传感器，故B正确；
C、红外测温枪是通过接受人体发射的红外线来测量人体温度的，故C错误；
D、电容式位移传感器能把物体的位移这个力学量转化成电容这个电学量，故D正确。
本题选错误的，故选C。
3.【答案】A
【解析】
【分析】
本题通过分子力与分子间距离的关系图象考查了分子势能和分子动能随分子间距离的变化，解题的关键是先分清分子间变现为引力还是斥力，再分析二者之间距离变化时分子力做正功还是负功进而判断分子势能和分子动能的变化。
当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；当分子间距离小于平衡距离时，分子力表现为斥力；根据分子力做功判定分子势能的变化。
【解答】
A.当0时，两分子间作用力表现为引力，，所以两分子靠近时F做正功，动能增加，分子相互靠近势能减小，故A正确；
B.当 时，两分子间作用力表现为斥力，两分子相互靠近时F做负功，动能减小，势能增加， 故B错误；
C.由A、B项分析可知，，随着两分子不断靠近，动能先增后减，势能先减后增，在0处动能最大、势能最小，故C错误；
D.因为无穷远处势能为零，所以0处势能为负值，不为零，故D错误。
故选A。
4.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查了布朗运动、内能和气体压强的微观解释。
布朗运动是液体内部分子做无规则运动时，对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的；温度越高，分子的运动越激烈；温度分子平均动能的标志，一定质量的冰融化成同温度的水时吸收热量；气体压强与气体分子平均动能和分子密集程度有关。
【解答】
A、沙尘暴天气时满天沙尘的无规则运动是由于空气的对流形成的，不属于布朗运动，故A错误；
B、温度越高，分子无规则运动的剧烈程度越大，因此在真空、高温条件下，可以利用分子扩散向半导体材料掺入其它元素，故B正确；
C、一定质量的冰融化成同温度的水时，其分子动能之和不变，吸收的热量转化为分子势能，所以分子势能之和变大，故C错误；
D、气体压强与气体分子平均动能和分子密集程度有关，气体的温度升高时，分子的热运动变得剧烈，分子的平均动能增大，撞击器壁时对器壁的平均作用力增大，分子密集程度变化与否不确定，气体压强不一定增大，故D错误。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
根据折射定律求玻璃砖对a光的折射率.通过光路图，判断出玻璃砖对两束光的折射率大小，从而知道两束光的频率大小，根据折射率大小去判断出光在玻璃砖中的速度大小。
解决本题的关键是通过光路图比较出折射率，而得知频率和光速的大小.要注意光从玻璃射入空气时，折射率等于折射角正弦与入射角正弦之比。
【解答】
解：玻璃砖对a光的折射率为，由图知两束光的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，通过折射定律可知玻璃砖对b光的折射率比玻璃砖对a光的折射率小，故A错误；
B.折射率越大，在同一种介质中波长越短，故B错误；
C.根据公式，知在玻璃砖中b光的传播速度比a光的大，故C正确；
D.绿光的折射率小于紫光的折射率，如果a光是紫光，b光可能是绿光，故D错误。
故选C。
6.【答案】C
【解析】
【分析】
本题要能熟练利用波形平移法判断质点的振动方向与传播方向关系，利用时间与周期的关系分析质点的位置．由图读出波长和周期，求出波速．根据质点的振动图象，读出时的速度方向，再判断波的传播方向．根据时间与周期的关系求质点P经过路程．根据时间与周期关系分析P的位置．
【解答】
B、由图可知该简谐横波波长为，由图知周期为，则波速为，故B错误；
A、根据图的振动图象可知，在处的质点在时振动方向向下，所以该波向x轴负方向传播，故A错误；
C、由于周期为，在题意和根据图可知时，质点P回到平衡位置，所以质点P的加速度为0 ，故C正确；
D、因为，时间内，P运动的路程为，故D错误。
7.【答案】B
【解析】
【分析】
本题考查电磁感应感生电动势法拉第电磁感应定律，变压器的基本关系以及变压器的动态分析；根据图象读出周期T，由公式求出线圈中产生感应电动势的最大值，从而求出有效值；根据欧姆定律、串并联电路特点求出定值电阻的阻值，根据法拉第电磁感应定律和电流的公式求解通过小灯泡的电荷量。
【解答】
A.由图象知，线圈中产生的交变电流的周期，所以，则，由得，故A错误；
B.当电流表示数为时，灯泡上刚好正常发光，对灯泡L有，而通过定值电阻中的电流，再由欧姆定律得，故B正确；
C.在磁感应强度变化的时间内，由乙图可知通过小灯泡的电流有向上和向下的过程，由电流定义式可知通过小灯泡的电荷量为零，故C错误；
D.当滑动变阻器R的滑片P向下滑动时，接入回路中的电阻减小，由变压器的输出电压由原线圈中的电压决定，可知电压表的示数不变，由欧姆定律可知电流表的示数变大，故D错误。
故选B。
8.【答案】C
【解析】
【分析】
根据波形图读出波长，根据波长、波速和周期公式计算周期，由时间与T的关系，根据同侧法，判断波的传播方向；由时间与周期的关系，确定出质点的位置，分析出位移；发生明显衍射的条件为障碍物的尺寸和波长相差不大；书写处质点的振动方程，判断位移。
此题考查了波动图象的相关规律，关键是时间与T的关系，利用同侧法判断波的传播方向，根据时间与周期的关系，分析质点的运动状态。
【解答】
由图读出波长，由得周期，因为，由图看出，波形由实线传到虚线，波形向右平移了，向左平移了，故知，波形应向左平移，波沿x轴负方向传播，波沿x轴负方向传播，根据波形平移法可知，时，处质点向下振动；由于波长为，该横波若遇到4m在障碍物能发生明显衍射，故AB错误；
C.处的质点在0时刻向波谷振动，经过，处的质点位于平衡位置，速度最大，向y轴正方向振动，故C正确；
D.处的质点在0时刻处于波峰，振动方程为，当时，代入得，故D错误。
9.【答案】A
【解析】解：设玻璃管横截面积为S，初始状态气柱长度为，密闭气体初始状态：压强，体积，移动右侧玻璃管后，压强，体积，根据玻意耳定律得：
代入数据解得：，
故A正确，BCD错误；
故选：A。
左管内封闭气体温度不变，根据题意求出封闭气体的状态参量，应用玻意耳定律可求出气体末状态的长度。
本题考查了一定质量理想状态气体方程的应用，根据题意分析清楚气体状态变化过程，求出气体状态参量，应用玻意耳定律与几何关系即可解题。
10.【答案】AB
【解析】解：A、岸边的物体发出的光斜射到水面上，由光发生折射的条件知，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，即折射角小于入射角。光射入鱼眼睛时，鱼由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以看到的物体将比物体的实际位置高。故A正确。
B、光纤通信是利用全反射知识。而发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，则光纤的内芯折射率大于外壳的折射率。故B正确。
C、水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故。故C错误。
D、全息照相利用光的干涉现象。故D错误；
故选AB。
A、根据光的折射现象，分析鱼看到的物体高度和实际高度的关系；
B、光在光纤中发生全反射，通过全反射的条件比较光纤内芯和外壳折射率的大小关系．
C、水中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从水射入气泡发生全发射的缘故．
D、全息照相利用光的干涉现象．
本题考查了光的折射定律以及全反射的条件，掌握光的全反射与折射的区别，理解光的干涉原理及条件．
11.【答案】AC
【解析】
【分析】
干涉条纹间距相等，而衍射条纹中间宽，外侧窄；光电效应现象中，电子逃出；由图示磁场方向，根据安培定则判断出电路电流方向，结合电容器两极板间的电场方向，判断振荡过程处于什么阶段，然后根据电磁振荡特点分析答题；射线带正电，射线带负电，射线不带电，结合左手定则，即可求解；
该题考查多个知识点的内容，其中根据磁场方向应用安培定则判断出电路电流方向、根据电场方向判断出电容器带电情况是正确解题的关键。
【解析】
A、上方是等间距的，为光的干涉条纹、下方是不等间距，则为光的衍射条纹，故A正确；
B、用紫外光灯照射与验电器相连的锌板，发生光电效应，电子逃出，故B错误；
C.由图示磁场由安培定则可知，电路电流沿逆时针方向，由电容器极板间电场方向可知，电容器下极板带正电，则此时正处于充电过程，电路电流逐渐减小，线圈磁场强度正在减小；电容器极板上的电荷量正在增加，电容器中的电场强度正在变大，磁场能正在转化为电场能，故C正确；
D、丁图为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，根据左手定则可知，向右偏的带负电，为射线，不是电磁波，故D错误。
12.【答案】BD
【解析】
【分析】
本题主要考查能级跃迁以及光电效应现象。根据玻尔理论可知一个处于激发态的氢原子跃迁时最多能够发出多少种不同频率的光子；根据玻尔理论可求得大量处于的激发态氢原子自发跃迁过程中，辐射出的光子的能量，结合题意可判断光电管阴极K的逸出功；根据爱因斯坦光电效应方程，结合已知条件分析光电子的最大初动能；测量遏止电压时光电管两端应加反向电压，由此分析即可正确求解。
【解答】
A.一个处于激发态的氢原子跃迁时最多能够发出2种不同频率的光子，故A错误；
B.大量处于的激发态氢原子自发跃迁过程中，根据玻尔理论可知，从到能级跃迁辐射光子的能量为，从到能级跃迁辐射光子的能量为，从到能级跃迁辐射光子的能量为，根据题意，辐射出的光子中有两种光能使图乙中的光电管电路产生光电流，所以光电管阴极K的逸出功大于，故B正确；
C.根据爱因斯坦光电效应方程有，因不知光电管阴极K的逸出功，所以无法确定光电子的最大初动能，故C错误；
D.测量遏止电压时，应在光电管两端加反向电压，光电子从阴极K到A极做减速运动，所以应将图乙中光电管两端的电压反向，故D正确。
13.【答案】CD
【解析】
【分析】
本题光子的能量和动量方程要记住，及掌握光电效应方程的应用。
由光子能量公式和动量公式判断动量之比，由光电效应方程求逸出功。
【解答】
由知，光子的波长与动量成反比，则A、B两种光子的波长之比为，由知，A、B两种光入射到同一双缝干涉装置上时，相邻亮条纹的间距之比为2：1，故A错误，D正确；
B.由和光子动量公式可得，则A、B两种光子的能量之比等于A、B两种光子的动量之比，为，故B错误；
C.由和，已知A、B两种光子的波长之比为，则根据可以得到A、B两种光子的频率之比为，则，金属的逸出功，故C正确。
故选CD。

14.【答案】BCD
【解析】
【分析】
本题主要考查法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用，会根据楞次定律判电流方向和根据法拉第电磁感应定律的表达式求解电动势是解题的关键点。
根据楞次定律可判断线圈中的感应电流方向；根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可求得感应电流的大小，根据安培力大小的公式即可分析安培力大小的变化；根据公式可求得通过导线某横截面的电荷量。
【解答】
A.由题意可知线圈中磁通量先垂直纸面向外减小，再垂直纸面向里增大，根据楞次定律可知线圈中的感应电流方向始终为逆时针方向，A错误；
根据法拉第电磁感应定律可得线圈中感应电动势的大小为，
根据闭合电路欧姆定律可得，线圈中电流大小为，时刻，线圈受到的安培力大小为，BD正确；
C.通过导线某横截面的电荷量为 ，C正确。

15.【答案】 ；。
【解析】
【分析】
④根据油酸酒精溶液的浓度和1mL溶液含有的滴数，可以求出每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积；用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径；
求出油酸的摩尔体积除以每个油酸分子的体积，即可求出阿伏加德罗常数的表达式。
本题考查了用“油膜法”估测分子直径大小的实验，正确解答实验问题的前提是明确实验原理，注意理解实验误差分析的方法。
【解答】
一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为：
油酸分子直径大小：
阿伏加德罗常数：

16.【答案】；大； 偏小；
【解析】解：此玻璃的折射率计算式为
光线通过宽度更大的玻璃砖后产生的侧移量更大，则为了减少误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量；
如图所示，将两界面、间距画得比玻璃砖宽度大些，则入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由
得，折射率测量值偏小；
玻璃砖的折射率为
故答案为：；大； 偏小；
根据折射定律，结合入射角和折射角求出玻璃的折射率；
为了减小实验误差，应选用宽度大一些的玻璃砖测量；
作出光路图，分析入射角与折射角的误差，来确定折射率的误差；
根据折射率公式和几何知识求出折射率。
本题主要考查了测量玻璃砖的折射率，对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分析折射率的误差．
17.【答案】解：光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，
有：，
光线在AB界面上发生折射，折射角，
由折射定律得，，
联立以上各式，代入数据解得
光在棱镜中传播的速度
答：该棱镜的折射率n为；
光在该棱镜中传播的速度大小为
【解析】作出光路图，结合折射定律，以及全反射的临界角求出棱镜的折射率．
根据折射率的大小，结合求出光在棱镜中传播的速度大小．
本题的突破口是“光线进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点”根据全反射临界角公式由、折射定律、光速公式相结合进行处理．
18.【答案】解：对活塞受力分析有：，
可得；
活塞恰要上滑，对活塞受力分析有：，
可得：，
气体做等容变化，则，
可得：；
活塞开始滑动后，气体做等压变化，有，
可得：，
故可得此时内能为，
在此过程中，气体对外做功2，
由热力学第一定律：，
代入数据：0
可得：
【解析】本题考查气缸类问题，此类问题一般要选择封闭气体为研究对象，分析理想气体发生的是何种变化，根据平衡条件分析初末状态的压强，并结合题意分析初末状态气体的体积、温度，利用理想气体状态方程或者气体实验定律列等式求解。涉及到气体吸、放热问题时要使用热力学第一定律。
19.【答案】解：金属棒ab回到底端时，金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势大小为
根据闭合电路欧姆定律得
金属棒ab受到的安培力大小为
联立可得
金属棒ab回到底端时做匀速直线运动，合力为0，则
整理得
代入数据解得
在金属棒ab做匀加速直线运动的过程中，上滑的距离
通过金属棒ab某一横截面的电荷量
根据法拉第电磁感应定律得
根据闭合电路欧姆定律得
整理可得
磁通量的变化量为
联立解得
内，金属棒ab做匀加速直线运动，有
由牛顿第二定律有
结合
故得
代入数据得
答：金属棒ab回到底端时的速度大小v是；
金属棒ab沿导轨向上做匀加速直线运动的过程中，通过金属棒ab某一横截面的电荷量q为2C；
写出内，拉力F与时间t的关系式为。
【解析】金属棒ab能匀速回到底端，合外力为零，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和安培力公式推导出安培力与速度的关系，再由平衡条件求金属棒ab回到底端时的速度大小v；
金属棒ab沿导轨向上做匀加速直线运动的过程中，根据位移-时间公式求出金属棒的位移，再由法拉第电磁感应定律、欧姆定律求通过金属棒ab某一横截面的电荷量q；
内，金属棒ab由静止开始沿导轨向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律、安培力公式和速度-时间公式相结合求拉力F与时间t的关系式。
本题为电磁感应与动力学综合的问题，解决本题的关键理清金属棒的运动情况，知道金属棒匀速运动时，加速度为零，处于平衡状态。能正确推导出安培力的表达式，即可解决这类问题。