广东省深圳市新安中学（集团）高中部2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
1．（2024高二下·深圳期中）核能作为一种新能源在现代社会中已经不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题，核泄漏中的钚是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部，骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有92个中子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程中总质量减少
D．衰变发出的放射线是波长很长的光子，具有很强的穿透能力
2．（2024高二下·深圳期中）对于下列四幅教材插图的说法，正确的是（ ）
A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能也为零
B．乙图中欲使玻璃板离开水面，绳子对玻璃板的拉力等于玻璃板的重力
C．丙图中液体表面层分子间距离小于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力
D．丁图中封闭注射器的出射口，缓慢按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，压强会增大
3．（2024高二下·深圳期中）无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法不正确的是（ ）
A．电容器正在放电 B．振荡电流正在减小
C．电路中电流沿顺时针方向 D．磁场能正在向电场能转化
4．（2024高二下·深圳期中）据报道，国产的芯片已经实现量产，芯片制造中需要用到溅射镀膜技术，如图是某种溅射镀膜的简易原理图，注入溅射室内的氩气分子被电离成具有一定初速度向各个方向的带正电氩离子，然后在匀强电场作用下高速撞向镀膜靶材，使靶材中的原子或分子沉积在半导体芯片上。忽略离子重力和离子间作用力，以下说法正确的是（ ）
A．电极带正电
B．每个氩离子都是沿电场线运动到靶材上的
C．每个氩离子的加速度都相同
D．每个氩离子的电势能一直变小
5．（2024高二下·深圳期中）如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁（ ）
A．从B到C的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流（从上往下看）
B．摆到D处时，圆环给桌面的压力小于圆环受到的重力
C．从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相反
D．在A、E两处的重力势能不相等
6．（2024高二下·深圳期中）1831年10月，法拉第将一个由紫铜制成的圆盘置于蹄形磁极之间，发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，其原理图如图所示，圆盘绕水平的轴C在垂直于盘面的匀强磁场中以角速度转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和电阻R连接组成闭合回路，下列说法正确的是（ ）
A．圆盘转动过程中，电能转化为机械能
B．C处的电势比D处的电势低
C．通过R的电流方向为从A指向B
D．圆盘产生的电动势大小与角速度的大小无关
7．（2024高二下·深圳期中）三峡工程是一项规模巨大的水利枢纽工程。在三峡电能的传输和分配过程中，变压器是电网中不可或缺的设备，用于调整电压等级。现有一理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，B是原线圈的中心接头，原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中、为定值电阻，为型热敏电阻（阻值随温度升高而减小），C为耐压值为的电容器，所有电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A．当单刀双掷开关由时，电容器C会被击穿
B．当单刀双掷开关与B连接，副线圈两端电压的频率为
C．其他条件不变，单刀双掷开关由时，变压器的输入功率不变
D．当单刀双掷开关与A连接，传感器所在处温度升高，的示数变大，的示数减小
8．（2024高二下·深圳期中）湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。越接近湖面，水的温度越高，气泡内气体可看做理想气体，气泡上升过程中，大气压强不变，以下说法正确的是（ ）
A．气泡内气体对外界做功
B．气泡内气体从外界吸收热量
C．气泡内每个气体分子的动能都变大
D．气泡内气体分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小
9．（2024高二下·深圳期中）用光电管研究光电效应，实验装置如图甲所示，实验中测得光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反
B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
C．入射光的频率为时，逸出的光电子的最大初动能为2E
D．若光在真空中的速度为c，则波长大于的光照射该金属时才会发生光电效应
10．（2024高二下·深圳期中）如图甲所示，水平放置的“[”形光滑导轨宽为L，导轨左端连接阻值为R的电阻。导轨间存在两个相同的矩形匀强磁场I、Ⅱ。质量为m的金属杆在恒力作用下向右运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t变化图像如图乙所示。T3时刻金属杆恰好进入磁场Ⅱ，图中物理量均为已知量，不计其他电阻。下列说法正确的有（ ）
A．金属杆初始位置与磁场I左边界距离为
B．通过两磁场区域时，流经导体棒的电量相等
C．磁场的磁感应强度大小为
D．金属杆在磁场Ⅱ中做匀减速直线运动
11．（2024高二下·深圳期中）如图甲所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）闭合开关时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，闭合开关后，将A线圈从B线圈中迅速拔出，电流计指针将 （填“向左”、“向右”或“不”）偏转。
（2）将A线圈重新插回B线圈后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则滑动变阻器的滑片应该 （填“向左”或“向右”）移动。
（3）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图乙1中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙2中条形磁铁的运动方向是向 （填“上”或“下”）；图乙3中条形磁铁下端为 极（填“N”或“S”）。
12．（2024高二下·深圳期中）（1）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验的简要步骤如下：
A.配制油酸酒精溶液：将油酸和酒精按体积比配制好，然后把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，算出一滴油酸酒精溶液的体积
B.向浅盘中倒入一定量的水，在水面均匀地撒入滑石粉（或痱子粉）
C.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定
D.把带有小方格的塑料板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在塑料板上，数出薄膜所占格数，根据小方格个数估算出油膜面积
E.计算出油膜的厚度
（2）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每mL溶液中有纯油酸5mL.用注射器测得1mL上述溶液有液滴100滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待稳定后，将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1cm.则：
①油膜的面积约为 cm2（保留两位有效数字）.
②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 cm3.
③根据上述数据，估算出油酸分子的直径 m（保留一位有效数字）
（3）实验中水槽所撒痱子粉太厚会导致测量结果 （选填“偏大”或“偏小”）
13．（2024高二下·深圳期中）医用氧气瓶是医院必备用品，存放场所须符合防火安全要求，应有良好的通风，并远离明火，避免阳光曝晒。容积为40升的某医用氧气瓶，使用压力上限为，假设该氧气瓶导热良好，当环境温度为27℃时，压力表显示该氧气瓶里面的压强为。1标准大气压。热力学绝对零度为。
（1）当打开阀门释放氧气时，能看到排气口出现白雾，试解释形成白雾的原因；
（2）出现火情时，周边温度可达到200℃，分析论证氧气瓶在这样的环境中的危险性；
（3）某病患由于治疗需要，每天需要消耗1标准大气压下的氧气40升。该氧气瓶加上稳压阀后，能稳定输出1标准大气压下的氧气，以供患者使用。假设环境温度为27℃不变，该氧气瓶可以供给此病患使用多少天？
14．（2024高二下·深圳期中）如图所示，跳楼机将游客载至高空，然后释放。座舱自由下落一段时间后，先启动电磁制动系统使座舱减速，再启动液压制动系统继续减速，到达地面时刚好停下。如将钢结构座舱看作为一个边长为L，总电阻为R的单匝正方形线框，则座舱的下落过程可以简化如下：线框先自由下落h后，下边框进入匀强磁场时线框开始减速，下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动。已知座舱的总质量为m，磁场区高度为L，磁感应强度大小为B，重力加速度为g。求：
（1）座舱刚进入磁场上边界时，感应电流的大小；
（2）座舱穿过磁场的过程中产生的焦耳热。
15．（2024高二下·深圳期中）利用电磁场控制电荷的运动路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图甲所示，三个彼此平行，间距均为L的足够大的竖直平面，平面a、b间存在与平面平行的水平方向的匀强磁场，平面b、c间存在与平面平行的竖直向下的匀强电场，磁场与电场范围足够大。将一电量为-q、质量为m的粒子，从平面b上P点水平向左（垂直平面）射入磁场，速度大小为。粒子恰好不从平面a射出，经磁场偏转后穿过平面b进入电场，从平面c离开电场时，速度与水平方向成45°角，乙图为正视图，不计粒子重力。求
（1）平面a、b之间磁场的磁感应强度大小：
（2）平面b、c之间电场的电场强度大小；
（3）将平面b、c间的电场换成竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为平面a、b间的两倍，其余条件均不变，粒子会多次穿过平面b，求粒子从P点发射后第n次返回平面b时的位置与P点的距离。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】A．由衰变过程中质量数、电荷数守恒得，其中中子数为
，故A错误；
B．半衰期对大量原子核的衰变才有意义，故B错误；
C．衰变过程中核子总质量减少，质量亏损，故C正确；
D．衰变后产生的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D错误。
故选C。
【分析】1、质量数、电荷数守恒是核反应和衰变的基本规律。
2、半衰期是统计规律，适用于大量原子核。
3、质量亏损是核反应中能量释放的来源。
4、放射线的性质取决于衰变类型，γ射线是波长很短的光子，穿透能力强。
2．【答案】D
【知识点】分子间的作用力；气体压强的微观解释；分子势能；液体的表面张力
【解析】【解答】A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能最小，分子势能的大小与零势能的规定有关，因为没有规定零势能，所以此位置的分子势能不一定为零，故A错误；
B．图乙中由于玻璃板与液体间存在分子引力，故绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力，故B错误；
C．丙图中液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力，故C错误；
D．丁图中封闭注射器的出射口，缓慢按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，压强会增大，故D正确。
故选D。
【分析】1、分子间作用力：引力和斥力平衡时分子势能最小。
2、液体与固体间分子引力：导致拉力大于重力。
3、液体表面张力：表面层分子间表现为引力。
4、气体压强：分子间距离减小时压强增大。
3．【答案】A
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】AC．根据图中磁场方向结合右手螺旋定则可知，此时电路电流方向由下极板流向上极板，即电路中电流沿顺时针方向，电容器正在充电，故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。
BD．由于电容器正在充电，则电场能正在增大，磁场能正在向电场能转化，振荡电流正在减小，故BD正确，不符合题意。
故选A。
【分析】1、根据磁场方向和右手螺旋定则，电流方向由下极板流向上极板，电容器正在充电。
2、电容器充电时，电场能增大，电流减小。电容器正在充电。
3、磁场能转化为电场能，LC振荡电路中，电场能和磁场能相互转化。
4、右手螺旋定则用于判断电流方向与磁场方向的关系。
4．【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A．氩气分子被电离而带正电，在匀强电场作用下高速撞向镀膜靶材，电极带负电，故A错误；
B．因氩离子的初速度方向向各个方向，在与电场线在同一直线上时，沿电场线运动到靶上，不与电场线在同一直线上的，不一定沿电场线到靶材上的，所以不都是沿电场线运动到靶上的，故B错误；
C．每个氩离子的带电量相同，受到的电场力相同，质量相同，所以加速度都相同，故C正确；
D．因氩离子的初速度方向向各个方向，电场力对有的氩离子一直做正功，电势能一直减小，有的对氩离子先做负功后做正功，所以有的氩离子电势能先增大后减小，故D错误。
故选C。
【分析】1、带电粒子在电场中的运动取决于初速度方向与电场力方向的关系，氩气分子被电离后带正电，在电场中会向负极板运动。
2、氩离子的运动轨迹和电势能变化与其初速度方向密切相关。氩离子的初速度方向不同，不一定沿电场线运动到靶材上。
3、氩离子的带电量、质量和电场力相同，加速度相同，
4、电场力做功决定了粒子动能和电势能的变化。
5．【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A．从 B到C的过程中，穿过圆环的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针方向的电流（从上往下看），故A错误；
B．磁铁摆到D处时，穿过圆环的磁通量最大，但磁通量变化率为0，圆环此时的感应电流为0，则此时圆环给桌面的压力等于圆环受到的重力，故B错误；
C．A到D过程圆环为了阻碍磁通量增加而受到的安培力驱使圆环有远离磁铁的趋势，有向左的运动趋势；D到E过程，圆环为了阻碍磁通量减小而有向左的运动趋势，两个过程的运动趋势相同，则圆环受到的摩擦力方向相同，故C错误；
D．磁铁运动过程使圆环产生了感应电流而发热，根据能量守恒可知磁铁的机械能减小，可知A、E两点所处高度不相等，磁铁在A、E两处的重力势能不相等，故D正确。
故选D。
【分析】1、电磁感应：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流。
2、楞次定律：感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量变化。
若磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反。
若磁通量减少，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。
3、 磁通量与感应电流：当磁通量变化时，回路中产生感应电流，其大小与磁通量变化率成正比。
4、安培力与运动趋势
安培力：通电导体在磁场中受到的力，方向由左手定则判断。
圆环中的感应电流会受到安培力作用，使其有远离或靠近磁铁的趋势，以阻碍磁通量的变化。
5、 能量守恒与机械能能量守恒：在电磁感应过程中，磁铁的机械能会转化为圆环中的电能，最终以热能形式耗散。磁铁的机械能减少，表现为其重力势能或动能的减小。
6．【答案】B
【知识点】右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A．圆盘转动过程中，机械能转化为电能，故A正确。
B、根据右手定则，C 处电势比 D 处低，故B正确。
C、通过 R 的电流方向应为从 A 指向 B（从高电势流向低电势），故C错误。
D．设圆盘半径为，圆盘产生的电动势大小
可知电动势大小与角速度的大小有关，故D错误。
故选B。
【分析】1. 电磁感应与能量转化
电磁感应：当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电动势，若电路闭合，则会产生感应电流。
能量转化：在电磁感应过程中，机械能（如圆盘的动能）会转化为电能。
2. 右手定则（用于判断感应电流方向）：伸开右手，让磁感线垂直穿过掌心，拇指指向导体运动方向，四指指向感应电流方向。在圆盘转动时，根据右手定则可以判断电势高低和电流方向。
3. 电动势与角速度，电动势：导体在磁场中运动时产生的电势差。
4. 电势高低与电流方向
根据右手定则，圆盘转动时：靠近圆盘边缘的一侧（如 C 处）电势较低。靠近圆盘中心的一侧（如 D 处）电势较高。电流方向从高电势流向低电势。
7．【答案】D
【知识点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性
【解析】【解答】A．原线圈电压最大值为，当单刀双掷开关由A→B时，匝数之比为5：1，根据变压规律可得副线圈电压最大值为V，小于电容器的耐压值70V，故电容器不会被击穿，故A错误；
B．交流电的频率与匝数无关，不会发生变化，还是50Hz，故B错误；
C．开关由A→B时，副线圈电压U2为原来的2倍，输出功率
为原来的4倍，又因为输入功率等于输出功率，故C错误；
D．若传感器所在处温度升高，的阻值减小，根据欧姆定律知，副线圈的电流变大，所以原线圈电流跟着变大，即A1的示数变大，与并联后的总电阻减小，故在副线圈中分的电压减小，所以A2的示数减小，故D正确。
故选D。
【分析】题目涉及变压器工作原理、交流电频率、功率计算、欧姆定律等知识点。
1、变压器通过匝数比改变电压，但不改变频率。
2、功率与电压平方成正比。
3、欧姆定律用于分析电阻变化对电流和电压的影响。
4、原、副线圈电流关系由变压器功率平衡决定
8．【答案】A,B,D
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）
【解析】【解答】A．气泡上升过程中，气体内部压强减小，气体体积增大，气泡内气体对外界做功，A符合题意；
B．气泡上升过程中，水的温度升高，气泡内气体的内能增大，即，气体对外界做功，即W<0，由
可得Q>0
即泡内气体从外界吸收热量，B符合题意；
C．温度升高，气泡内的平均分子动能增大，但不一定每个分子的动能都增大，C不符合题意；
D．随着深度的减小，气泡内气体压强减小，由气体压强的微观定义可得，气体分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】气体体积增大，气泡内气体对外界做功，平均分子动能增大，但不一定每个分子的动能都增大。
9．【答案】A,C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．研究饱和光电流时，A板为收集电子，电流方向为A到K，研究遏止电压时，光电管的电流方向为K到A，即研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反，故A正确；
B．产生的光电子的最大初动能取决于入射光的频率，与入射光的强度无关，故B错误；
C．由光电效应方程
结合图像可知金属的逸出功
极限频率为，由于
可得到
当入射光的频率为时，逸出的光电子的最大初动能为
故C正确；
D．要能产生光电效应，必须入射光的频率要大于金属的极限频率，若光在真空中的速度为c，则波长小于的光照射该金属时才会发生光电效应，故D错误。
故选AC。
【分析】此题涉及光电效应的相关知识点，包括饱和光电流、遏止电压、光电效应方程、逸出功、极限频率等。
1、光电效应中，光电子发射与入射光频率和强度相关。
2、饱和光电流和遏止电压的电流方向相反。
3、光电效应方程揭示了光电子最大初动能与频率的关系。
4、极限频率和极限波长是发生光电效应的阈值条件
10．【答案】B,C
【知识点】电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A．根据v-t图像可知，金属杆初始位置与磁场I左边界距离为，选项A错误；
B．根据
可知因两磁场完全相同，可知通过两磁场区域时，流经导体棒的电量相等，选项B正确；
C．导体棒以速度v1在磁场中匀速运动，则
而
解得磁场的磁感应强度大小为
选项C正确；
D．金属杆在t3时刻将进入磁场Ⅱ，因v2>v1，则
则金属棒做减速运动，随速度减小，安培力减小，加速度减小，则金属棒做加速度减小的变减速直线运动，选项D错误。
故选BC。
【分析】此题涉及电磁感应、安培力、v-t图像分析等知识点。
1、电磁感应中，电量与磁通量变化成正比。
2、安培力与磁感应强度、电流和导体长度有关。
3、v-t图像用于分析速度、加速度和位移的变化。
4、磁场中的运动受安培力影响，速度变化导致加速度变化。
11．【答案】向左；向右；下；S
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】（1）由题意知，闭合开关时通过线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏，则闭合开关后，将A线圈从B线圈中迅速拔出时，通过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向应该与闭合开关时相反，故电流计指针将向左偏；
（2）将A线圈重新插回B线圈后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则滑动变阻器的滑片应该向右滑动，从而使通过线圈的磁场变弱，即使得磁通量减少；
（3）由题意可知，图2中感应电流从左接线柱流入电流表，则由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向竖直向下，与原磁场相反，由楞次定律知原磁场的磁通量增大，故图乙2中条形磁铁的运动方向应该是向下；
同理可知，图3中感应电流的磁场方向向上，又因为磁铁向上运动，所以原磁场磁通量减少，故由楞次定律知，原磁场的磁场方向也向上，则图乙3中条形磁铁下端为S极。
【分析】此题涉及电磁感应、楞次定律、右手螺旋定则等知识点。
1、楞次定律决定了感应电流的方向。
2、右手螺旋定则用于判断感应电流和磁场方向。
3、滑动变阻器通过改变电流影响磁场强度。
4、条形磁铁运动方向与感应电流方向密切相关
12．【答案】83；；；偏大
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（2）①这种粗测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这时油膜的厚度可视为油酸分子的直径，由图示油膜可知，油膜所占坐标纸的格数是83个，油膜的面积为
②一滴溶液中含纯油的体积
③油酸分子直径
④实验过程中，水槽所撒痱子粉太厚导致油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由
可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。
【分析】此题涉及油膜法测量分子直径的实验原理和误差分析。
1. 油膜法测量分子直径的原理
油膜法：将油酸滴在水面上，油酸分子会尽可能地散开形成单分子油膜。假设：油酸分子视为球体。油膜的厚度等于油酸分子的直径。计算公式：
2. 实验步骤
形成油膜：将油酸滴在水面上，使其形成单分子油膜。测量油膜面积：通过坐标纸计算油膜所占的格数，换算成面积 。计算纯油体积： =油酸溶液浓度×一滴溶液体积稀释倍数V= 稀释倍数油酸溶液浓度×一滴溶液体积，计算分子直径：3. 误差分析
痱子粉太厚：油膜无法完全散开，导致测量的油膜面积 S 偏小，d 的测量值偏大。
13．【答案】解：（1）打开阀门释放氧气时，由于时间短，来不及传热，为一个绝热过程，此时气体体积膨胀对外做功，内能减少，温度下降，气体发生液化，出现白雾。
（2）27℃的热力学温度为
此时压强为，假设气体压强达到时温度为，此过程为一个等容过程，根据查理定律
代入数据得安全温度为
所以氧气瓶在200℃的环境下使用有可能发生爆炸。
（3）假设，假设所有气体全部减压到时体积为，此过程为等温变化，由玻意耳定律得
解得
由于氧气瓶内气体压强降到1标准大气压时，氧气不再排出，所以供给患者的氧气体积为
使用天数为
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）一个绝热过程，此时气体体积膨胀对外做功，内能减少，温度下降，气体发生液化，出现白雾。
（2）27℃的热力学温度，一个等容过程，根据查理定律，可求得安全温度为
以从判断氧气瓶在200℃的环境下使用有可能发生爆炸。
（3）假设所有气体全部减压到时体积为，此过程为等温变化，由玻意耳定律得，可求出体积V。
由于氧气瓶内气体压强降到1标准大气压时，氧气不再排出，供给患者的氧气体积，计算使用天数。
14．【答案】解：（1）由自由落体规律有
刚进入磁场时
，
联立解得
（2）下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动，有
又
，，
联立解得下边框出磁场时的速度为
全过程根据能量守恒有
解得
【知识点】电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】（1）由自由落体规律有，刚进入磁场时，，联立可求解座舱刚进入磁场上边界时，感应电流的大小。
（2）下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动，受力平衡，再有，，，联立解得下边框出磁场时的速度，轨迹全过程根据能量守恒有，可求出Q。
15．【答案】解；（1）设平面a、b之间磁场的磁感应强度为B，由洛伦兹力作为向心力可得
粒子恰好不从平面a射出，可知粒子在a、b之间的轨迹为半圆，即
解得
（2）设平面b、c之间电场强度为E，竖直方向分速度为，由牛顿第二定律可得
由类平抛规律可得
，，
联立解得
（3）当b、c间的电场换成竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为平面a、b间的两倍，由牛顿第二定律可得
可得
粒子从P点发射后第n次返回平面b时的运动正交分解成x、y方向，则粒子从P点发射后第n次返回平面b时的位置与P点的距离为
，，，；，，，，；
，，，，，；，，。
综上所述，n为正整数集，当n为奇数时
，
解得
当n为偶数时
，
解得
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）由洛伦兹力作为向心力可得，粒子恰好不从平面a射出，可知粒子在a、b之间的轨迹为半圆，R=L，可求解B。
（2）牛顿第二定律可得，由类平抛规律可得，，，联立等式可求解E。
（3）牛顿第二定律可得，可求解半径r粒子从P点发射后第n次返回平面b时的运动正交分解成x、y方向，则粒子从P点发射后第n次返回平面b时的位置与P点的距离为，，，；，，，，；，，，，，；，，。综上所述，n为正整数集，当n为奇数时，
1 / 1广东省深圳市新安中学（集团）高中部2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题
1．（2024高二下·深圳期中）核能作为一种新能源在现代社会中已经不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题，核泄漏中的钚是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部，骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（ ）
A．X原子核中含有92个中子
B．100个经过24100年后一定还剩余50个
C．由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程中总质量减少
D．衰变发出的放射线是波长很长的光子，具有很强的穿透能力
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程；α、β、γ射线及特点
【解析】【解答】A．由衰变过程中质量数、电荷数守恒得，其中中子数为
，故A错误；
B．半衰期对大量原子核的衰变才有意义，故B错误；
C．衰变过程中核子总质量减少，质量亏损，故C正确；
D．衰变后产生的放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D错误。
故选C。
【分析】1、质量数、电荷数守恒是核反应和衰变的基本规律。
2、半衰期是统计规律，适用于大量原子核。
3、质量亏损是核反应中能量释放的来源。
4、放射线的性质取决于衰变类型，γ射线是波长很短的光子，穿透能力强。
2．（2024高二下·深圳期中）对于下列四幅教材插图的说法，正确的是（ ）
A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能也为零
B．乙图中欲使玻璃板离开水面，绳子对玻璃板的拉力等于玻璃板的重力
C．丙图中液体表面层分子间距离小于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力
D．丁图中封闭注射器的出射口，缓慢按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，压强会增大
【答案】D
【知识点】分子间的作用力；气体压强的微观解释；分子势能；液体的表面张力
【解析】【解答】A．甲图中分子间距离为r0时，分子间斥力和引力的合力为零，分子势能最小，分子势能的大小与零势能的规定有关，因为没有规定零势能，所以此位置的分子势能不一定为零，故A错误；
B．图乙中由于玻璃板与液体间存在分子引力，故绳子对玻璃板的拉力一定大于玻璃板的重力，故B错误；
C．丙图中液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力，故C错误；
D．丁图中封闭注射器的出射口，缓慢按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，压强会增大，故D正确。
故选D。
【分析】1、分子间作用力：引力和斥力平衡时分子势能最小。
2、液体与固体间分子引力：导致拉力大于重力。
3、液体表面张力：表面层分子间表现为引力。
4、气体压强：分子间距离减小时压强增大。
3．（2024高二下·深圳期中）无线话筒是LC振荡电路的一个典型应用。在LC振荡电路中，某时刻磁场方向如图所示，且电容器上极板带正电，下列说法不正确的是（ ）
A．电容器正在放电 B．振荡电流正在减小
C．电路中电流沿顺时针方向 D．磁场能正在向电场能转化
【答案】A
【知识点】电磁振荡
【解析】【解答】AC．根据图中磁场方向结合右手螺旋定则可知，此时电路电流方向由下极板流向上极板，即电路中电流沿顺时针方向，电容器正在充电，故A错误，符合题意；C正确，不符合题意。
BD．由于电容器正在充电，则电场能正在增大，磁场能正在向电场能转化，振荡电流正在减小，故BD正确，不符合题意。
故选A。
【分析】1、根据磁场方向和右手螺旋定则，电流方向由下极板流向上极板，电容器正在充电。
2、电容器充电时，电场能增大，电流减小。电容器正在充电。
3、磁场能转化为电场能，LC振荡电路中，电场能和磁场能相互转化。
4、右手螺旋定则用于判断电流方向与磁场方向的关系。
4．（2024高二下·深圳期中）据报道，国产的芯片已经实现量产，芯片制造中需要用到溅射镀膜技术，如图是某种溅射镀膜的简易原理图，注入溅射室内的氩气分子被电离成具有一定初速度向各个方向的带正电氩离子，然后在匀强电场作用下高速撞向镀膜靶材，使靶材中的原子或分子沉积在半导体芯片上。忽略离子重力和离子间作用力，以下说法正确的是（ ）
A．电极带正电
B．每个氩离子都是沿电场线运动到靶材上的
C．每个氩离子的加速度都相同
D．每个氩离子的电势能一直变小
【答案】C
【知识点】带电粒子在电场中的运动综合
【解析】【解答】A．氩气分子被电离而带正电，在匀强电场作用下高速撞向镀膜靶材，电极带负电，故A错误；
B．因氩离子的初速度方向向各个方向，在与电场线在同一直线上时，沿电场线运动到靶上，不与电场线在同一直线上的，不一定沿电场线到靶材上的，所以不都是沿电场线运动到靶上的，故B错误；
C．每个氩离子的带电量相同，受到的电场力相同，质量相同，所以加速度都相同，故C正确；
D．因氩离子的初速度方向向各个方向，电场力对有的氩离子一直做正功，电势能一直减小，有的对氩离子先做负功后做正功，所以有的氩离子电势能先增大后减小，故D错误。
故选C。
【分析】1、带电粒子在电场中的运动取决于初速度方向与电场力方向的关系，氩气分子被电离后带正电，在电场中会向负极板运动。
2、氩离子的运动轨迹和电势能变化与其初速度方向密切相关。氩离子的初速度方向不同，不一定沿电场线运动到靶材上。
3、氩离子的带电量、质量和电场力相同，加速度相同，
4、电场力做功决定了粒子动能和电势能的变化。
5．（2024高二下·深圳期中）如图所示，用轻绳将一条形磁铁竖直悬挂于O点，在其正下方的水平绝缘桌面上放置一铜质圆环。现将磁铁从A处由静止释放，经过B、C到达最低处D，再摆到左侧最高处E，圆环始终保持静止，则磁铁（ ）
A．从B到C的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流（从上往下看）
B．摆到D处时，圆环给桌面的压力小于圆环受到的重力
C．从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相反
D．在A、E两处的重力势能不相等
【答案】D
【知识点】楞次定律
【解析】【解答】A．从 B到C的过程中，穿过圆环的磁通量向上增加，根据楞次定律可知，圆环中产生顺时针方向的电流（从上往下看），故A错误；
B．磁铁摆到D处时，穿过圆环的磁通量最大，但磁通量变化率为0，圆环此时的感应电流为0，则此时圆环给桌面的压力等于圆环受到的重力，故B错误；
C．A到D过程圆环为了阻碍磁通量增加而受到的安培力驱使圆环有远离磁铁的趋势，有向左的运动趋势；D到E过程，圆环为了阻碍磁通量减小而有向左的运动趋势，两个过程的运动趋势相同，则圆环受到的摩擦力方向相同，故C错误；
D．磁铁运动过程使圆环产生了感应电流而发热，根据能量守恒可知磁铁的机械能减小，可知A、E两点所处高度不相等，磁铁在A、E两处的重力势能不相等，故D正确。
故选D。
【分析】1、电磁感应：当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流。
2、楞次定律：感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量变化。
若磁通量增加，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相反。
若磁通量减少，感应电流产生的磁场方向与原磁场方向相同。
3、 磁通量与感应电流：当磁通量变化时，回路中产生感应电流，其大小与磁通量变化率成正比。
4、安培力与运动趋势
安培力：通电导体在磁场中受到的力，方向由左手定则判断。
圆环中的感应电流会受到安培力作用，使其有远离或靠近磁铁的趋势，以阻碍磁通量的变化。
5、 能量守恒与机械能能量守恒：在电磁感应过程中，磁铁的机械能会转化为圆环中的电能，最终以热能形式耗散。磁铁的机械能减少，表现为其重力势能或动能的减小。
6．（2024高二下·深圳期中）1831年10月，法拉第将一个由紫铜制成的圆盘置于蹄形磁极之间，发明了世界上第一台发电机——法拉第圆盘发电机，其原理图如图所示，圆盘绕水平的轴C在垂直于盘面的匀强磁场中以角速度转动，铜片D与圆盘的边缘接触，圆盘、导线和电阻R连接组成闭合回路，下列说法正确的是（ ）
A．圆盘转动过程中，电能转化为机械能
B．C处的电势比D处的电势低
C．通过R的电流方向为从A指向B
D．圆盘产生的电动势大小与角速度的大小无关
【答案】B
【知识点】右手定则；导体切割磁感线时的感应电动势
【解析】【解答】A．圆盘转动过程中，机械能转化为电能，故A正确。
B、根据右手定则，C 处电势比 D 处低，故B正确。
C、通过 R 的电流方向应为从 A 指向 B（从高电势流向低电势），故C错误。
D．设圆盘半径为，圆盘产生的电动势大小
可知电动势大小与角速度的大小有关，故D错误。
故选B。
【分析】1. 电磁感应与能量转化
电磁感应：当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电动势，若电路闭合，则会产生感应电流。
能量转化：在电磁感应过程中，机械能（如圆盘的动能）会转化为电能。
2. 右手定则（用于判断感应电流方向）：伸开右手，让磁感线垂直穿过掌心，拇指指向导体运动方向，四指指向感应电流方向。在圆盘转动时，根据右手定则可以判断电势高低和电流方向。
3. 电动势与角速度，电动势：导体在磁场中运动时产生的电势差。
4. 电势高低与电流方向
根据右手定则，圆盘转动时：靠近圆盘边缘的一侧（如 C 处）电势较低。靠近圆盘中心的一侧（如 D 处）电势较高。电流方向从高电势流向低电势。
7．（2024高二下·深圳期中）三峡工程是一项规模巨大的水利枢纽工程。在三峡电能的传输和分配过程中，变压器是电网中不可或缺的设备，用于调整电压等级。现有一理想变压器原、副线圈的匝数之比为10∶1，B是原线圈的中心接头，原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中、为定值电阻，为型热敏电阻（阻值随温度升高而减小），C为耐压值为的电容器，所有电表均为理想电表。下列判断正确的是（ ）
A．当单刀双掷开关由时，电容器C会被击穿
B．当单刀双掷开关与B连接，副线圈两端电压的频率为
C．其他条件不变，单刀双掷开关由时，变压器的输入功率不变
D．当单刀双掷开关与A连接，传感器所在处温度升高，的示数变大，的示数减小
【答案】D
【知识点】研究热敏、光敏、压敏等可变电阻的特性
【解析】【解答】A．原线圈电压最大值为，当单刀双掷开关由A→B时，匝数之比为5：1，根据变压规律可得副线圈电压最大值为V，小于电容器的耐压值70V，故电容器不会被击穿，故A错误；
B．交流电的频率与匝数无关，不会发生变化，还是50Hz，故B错误；
C．开关由A→B时，副线圈电压U2为原来的2倍，输出功率
为原来的4倍，又因为输入功率等于输出功率，故C错误；
D．若传感器所在处温度升高，的阻值减小，根据欧姆定律知，副线圈的电流变大，所以原线圈电流跟着变大，即A1的示数变大，与并联后的总电阻减小，故在副线圈中分的电压减小，所以A2的示数减小，故D正确。
故选D。
【分析】题目涉及变压器工作原理、交流电频率、功率计算、欧姆定律等知识点。
1、变压器通过匝数比改变电压，但不改变频率。
2、功率与电压平方成正比。
3、欧姆定律用于分析电阻变化对电流和电压的影响。
4、原、副线圈电流关系由变压器功率平衡决定
8．（2024高二下·深圳期中）湖底形成的一个气泡，在缓慢上升到湖面的过程中没有破裂。越接近湖面，水的温度越高，气泡内气体可看做理想气体，气泡上升过程中，大气压强不变，以下说法正确的是（ ）
A．气泡内气体对外界做功
B．气泡内气体从外界吸收热量
C．气泡内每个气体分子的动能都变大
D．气泡内气体分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小
【答案】A,B,D
【知识点】热力学第一定律（能量守恒定律）
【解析】【解答】A．气泡上升过程中，气体内部压强减小，气体体积增大，气泡内气体对外界做功，A符合题意；
B．气泡上升过程中，水的温度升高，气泡内气体的内能增大，即，气体对外界做功，即W<0，由
可得Q>0
即泡内气体从外界吸收热量，B符合题意；
C．温度升高，气泡内的平均分子动能增大，但不一定每个分子的动能都增大，C不符合题意；
D．随着深度的减小，气泡内气体压强减小，由气体压强的微观定义可得，气体分子单位时间内对气泡壁单位面积的撞击力减小，D符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】气体体积增大，气泡内气体对外界做功，平均分子动能增大，但不一定每个分子的动能都增大。
9．（2024高二下·深圳期中）用光电管研究光电效应，实验装置如图甲所示，实验中测得光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图乙所示。则下列说法正确的是（ ）
A．研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反
B．增大照射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
C．入射光的频率为时，逸出的光电子的最大初动能为2E
D．若光在真空中的速度为c，则波长大于的光照射该金属时才会发生光电效应
【答案】A,C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A．研究饱和光电流时，A板为收集电子，电流方向为A到K，研究遏止电压时，光电管的电流方向为K到A，即研究饱和光电流和遏止电压时，电源的极性相反，故A正确；
B．产生的光电子的最大初动能取决于入射光的频率，与入射光的强度无关，故B错误；
C．由光电效应方程
结合图像可知金属的逸出功
极限频率为，由于
可得到
当入射光的频率为时，逸出的光电子的最大初动能为
故C正确；
D．要能产生光电效应，必须入射光的频率要大于金属的极限频率，若光在真空中的速度为c，则波长小于的光照射该金属时才会发生光电效应，故D错误。
故选AC。
【分析】此题涉及光电效应的相关知识点，包括饱和光电流、遏止电压、光电效应方程、逸出功、极限频率等。
1、光电效应中，光电子发射与入射光频率和强度相关。
2、饱和光电流和遏止电压的电流方向相反。
3、光电效应方程揭示了光电子最大初动能与频率的关系。
4、极限频率和极限波长是发生光电效应的阈值条件
10．（2024高二下·深圳期中）如图甲所示，水平放置的“[”形光滑导轨宽为L，导轨左端连接阻值为R的电阻。导轨间存在两个相同的矩形匀强磁场I、Ⅱ。质量为m的金属杆在恒力作用下向右运动，金属杆始终与导轨垂直且接触良好，其速度v随时间t变化图像如图乙所示。T3时刻金属杆恰好进入磁场Ⅱ，图中物理量均为已知量，不计其他电阻。下列说法正确的有（ ）
A．金属杆初始位置与磁场I左边界距离为
B．通过两磁场区域时，流经导体棒的电量相等
C．磁场的磁感应强度大小为
D．金属杆在磁场Ⅱ中做匀减速直线运动
【答案】B,C
【知识点】电磁感应中的能量类问题
【解析】【解答】A．根据v-t图像可知，金属杆初始位置与磁场I左边界距离为，选项A错误；
B．根据
可知因两磁场完全相同，可知通过两磁场区域时，流经导体棒的电量相等，选项B正确；
C．导体棒以速度v1在磁场中匀速运动，则
而
解得磁场的磁感应强度大小为
选项C正确；
D．金属杆在t3时刻将进入磁场Ⅱ，因v2>v1，则
则金属棒做减速运动，随速度减小，安培力减小，加速度减小，则金属棒做加速度减小的变减速直线运动，选项D错误。
故选BC。
【分析】此题涉及电磁感应、安培力、v-t图像分析等知识点。
1、电磁感应中，电量与磁通量变化成正比。
2、安培力与磁感应强度、电流和导体长度有关。
3、v-t图像用于分析速度、加速度和位移的变化。
4、磁场中的运动受安培力影响，速度变化导致加速度变化。
11．（2024高二下·深圳期中）如图甲所示是“研究电磁感应现象”的实验装置。
（1）闭合开关时，发现灵敏电流计的指针向右偏了一下，闭合开关后，将A线圈从B线圈中迅速拔出，电流计指针将 （填“向左”、“向右”或“不”）偏转。
（2）将A线圈重新插回B线圈后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则滑动变阻器的滑片应该 （填“向左”或“向右”）移动。
（3）G为指针零刻度在中央的灵敏电流表，连接在直流电路中时的偏转情况如图乙1中所示，即电流从电流表G的左接线柱进时，指针也从中央向左偏。今把它与一线圈串联进行电磁感应实验，则图乙2中条形磁铁的运动方向是向 （填“上”或“下”）；图乙3中条形磁铁下端为 极（填“N”或“S”）。
【答案】向左；向右；下；S
【知识点】电磁感应的发现及产生感应电流的条件
【解析】【解答】（1）由题意知，闭合开关时通过线圈的磁通量增大，灵敏电流计的指针向右偏，则闭合开关后，将A线圈从B线圈中迅速拔出时，通过线圈的磁通量减少，根据楞次定律可知，感应电流方向应该与闭合开关时相反，故电流计指针将向左偏；
（2）将A线圈重新插回B线圈后，若要使灵敏电流计的指针向左偏转，则滑动变阻器的滑片应该向右滑动，从而使通过线圈的磁场变弱，即使得磁通量减少；
（3）由题意可知，图2中感应电流从左接线柱流入电流表，则由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向竖直向下，与原磁场相反，由楞次定律知原磁场的磁通量增大，故图乙2中条形磁铁的运动方向应该是向下；
同理可知，图3中感应电流的磁场方向向上，又因为磁铁向上运动，所以原磁场磁通量减少，故由楞次定律知，原磁场的磁场方向也向上，则图乙3中条形磁铁下端为S极。
【分析】此题涉及电磁感应、楞次定律、右手螺旋定则等知识点。
1、楞次定律决定了感应电流的方向。
2、右手螺旋定则用于判断感应电流和磁场方向。
3、滑动变阻器通过改变电流影响磁场强度。
4、条形磁铁运动方向与感应电流方向密切相关
12．（2024高二下·深圳期中）（1）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验的简要步骤如下：
A.配制油酸酒精溶液：将油酸和酒精按体积比配制好，然后把油酸酒精溶液一滴一滴滴入量筒中，算出一滴油酸酒精溶液的体积
B.向浅盘中倒入一定量的水，在水面均匀地撒入滑石粉（或痱子粉）
C.把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，直至薄膜形态稳定
D.把带有小方格的塑料板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在塑料板上，数出薄膜所占格数，根据小方格个数估算出油膜面积
E.计算出油膜的厚度
（2）在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，油酸酒精溶液的浓度为每mL溶液中有纯油酸5mL.用注射器测得1mL上述溶液有液滴100滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待稳定后，将玻璃板放在浅盘上描出油膜轮廓，再将玻璃板放在坐标纸上，其形状如图所示，坐标纸中正方形小方格的边长为1cm.则：
①油膜的面积约为 cm2（保留两位有效数字）.
②每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 cm3.
③根据上述数据，估算出油酸分子的直径 m（保留一位有效数字）
（3）实验中水槽所撒痱子粉太厚会导致测量结果 （选填“偏大”或“偏小”）
【答案】83；；；偏大
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（2）①这种粗测方法是将每个分子视为球体，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这时油膜的厚度可视为油酸分子的直径，由图示油膜可知，油膜所占坐标纸的格数是83个，油膜的面积为
②一滴溶液中含纯油的体积
③油酸分子直径
④实验过程中，水槽所撒痱子粉太厚导致油膜没有完全散开，则油酸溶液在水面上形成的油膜面积偏小，由
可知，实验测量的油酸分子的直径偏大。
【分析】此题涉及油膜法测量分子直径的实验原理和误差分析。
1. 油膜法测量分子直径的原理
油膜法：将油酸滴在水面上，油酸分子会尽可能地散开形成单分子油膜。假设：油酸分子视为球体。油膜的厚度等于油酸分子的直径。计算公式：
2. 实验步骤
形成油膜：将油酸滴在水面上，使其形成单分子油膜。测量油膜面积：通过坐标纸计算油膜所占的格数，换算成面积 。计算纯油体积： =油酸溶液浓度×一滴溶液体积稀释倍数V= 稀释倍数油酸溶液浓度×一滴溶液体积，计算分子直径：3. 误差分析
痱子粉太厚：油膜无法完全散开，导致测量的油膜面积 S 偏小，d 的测量值偏大。
13．（2024高二下·深圳期中）医用氧气瓶是医院必备用品，存放场所须符合防火安全要求，应有良好的通风，并远离明火，避免阳光曝晒。容积为40升的某医用氧气瓶，使用压力上限为，假设该氧气瓶导热良好，当环境温度为27℃时，压力表显示该氧气瓶里面的压强为。1标准大气压。热力学绝对零度为。
（1）当打开阀门释放氧气时，能看到排气口出现白雾，试解释形成白雾的原因；
（2）出现火情时，周边温度可达到200℃，分析论证氧气瓶在这样的环境中的危险性；
（3）某病患由于治疗需要，每天需要消耗1标准大气压下的氧气40升。该氧气瓶加上稳压阀后，能稳定输出1标准大气压下的氧气，以供患者使用。假设环境温度为27℃不变，该氧气瓶可以供给此病患使用多少天？
【答案】解：（1）打开阀门释放氧气时，由于时间短，来不及传热，为一个绝热过程，此时气体体积膨胀对外做功，内能减少，温度下降，气体发生液化，出现白雾。
（2）27℃的热力学温度为
此时压强为，假设气体压强达到时温度为，此过程为一个等容过程，根据查理定律
代入数据得安全温度为
所以氧气瓶在200℃的环境下使用有可能发生爆炸。
（3）假设，假设所有气体全部减压到时体积为，此过程为等温变化，由玻意耳定律得
解得
由于氧气瓶内气体压强降到1标准大气压时，氧气不再排出，所以供给患者的氧气体积为
使用天数为
【知识点】热力学第一定律及其应用；气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）一个绝热过程，此时气体体积膨胀对外做功，内能减少，温度下降，气体发生液化，出现白雾。
（2）27℃的热力学温度，一个等容过程，根据查理定律，可求得安全温度为
以从判断氧气瓶在200℃的环境下使用有可能发生爆炸。
（3）假设所有气体全部减压到时体积为，此过程为等温变化，由玻意耳定律得，可求出体积V。
由于氧气瓶内气体压强降到1标准大气压时，氧气不再排出，供给患者的氧气体积，计算使用天数。
14．（2024高二下·深圳期中）如图所示，跳楼机将游客载至高空，然后释放。座舱自由下落一段时间后，先启动电磁制动系统使座舱减速，再启动液压制动系统继续减速，到达地面时刚好停下。如将钢结构座舱看作为一个边长为L，总电阻为R的单匝正方形线框，则座舱的下落过程可以简化如下：线框先自由下落h后，下边框进入匀强磁场时线框开始减速，下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动。已知座舱的总质量为m，磁场区高度为L，磁感应强度大小为B，重力加速度为g。求：
（1）座舱刚进入磁场上边界时，感应电流的大小；
（2）座舱穿过磁场的过程中产生的焦耳热。
【答案】解：（1）由自由落体规律有
刚进入磁场时
，
联立解得
（2）下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动，有
又
，，
联立解得下边框出磁场时的速度为
全过程根据能量守恒有
解得
【知识点】电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】（1）由自由落体规律有，刚进入磁场时，，联立可求解座舱刚进入磁场上边界时，感应电流的大小。
（2）下边框出磁场时，线框恰好做匀速直线运动，受力平衡，再有，，，联立解得下边框出磁场时的速度，轨迹全过程根据能量守恒有，可求出Q。
15．（2024高二下·深圳期中）利用电磁场控制电荷的运动路径，与光的传播、平移等效果相似，称为电子光学。如图甲所示，三个彼此平行，间距均为L的足够大的竖直平面，平面a、b间存在与平面平行的水平方向的匀强磁场，平面b、c间存在与平面平行的竖直向下的匀强电场，磁场与电场范围足够大。将一电量为-q、质量为m的粒子，从平面b上P点水平向左（垂直平面）射入磁场，速度大小为。粒子恰好不从平面a射出，经磁场偏转后穿过平面b进入电场，从平面c离开电场时，速度与水平方向成45°角，乙图为正视图，不计粒子重力。求
（1）平面a、b之间磁场的磁感应强度大小：
（2）平面b、c之间电场的电场强度大小；
（3）将平面b、c间的电场换成竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为平面a、b间的两倍，其余条件均不变，粒子会多次穿过平面b，求粒子从P点发射后第n次返回平面b时的位置与P点的距离。
【答案】解；（1）设平面a、b之间磁场的磁感应强度为B，由洛伦兹力作为向心力可得
粒子恰好不从平面a射出，可知粒子在a、b之间的轨迹为半圆，即
解得
（2）设平面b、c之间电场强度为E，竖直方向分速度为，由牛顿第二定律可得
由类平抛规律可得
，，
联立解得
（3）当b、c间的电场换成竖直向上的匀强磁场，磁感应强度大小为平面a、b间的两倍，由牛顿第二定律可得
可得
粒子从P点发射后第n次返回平面b时的运动正交分解成x、y方向，则粒子从P点发射后第n次返回平面b时的位置与P点的距离为
，，，；，，，，；
，，，，，；，，。
综上所述，n为正整数集，当n为奇数时
，
解得
当n为偶数时
，
解得
【知识点】带电粒子在有界磁场中的运动；带电粒子在电场与磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）由洛伦兹力作为向心力可得，粒子恰好不从平面a射出，可知粒子在a、b之间的轨迹为半圆，R=L，可求解B。
（2）牛顿第二定律可得，由类平抛规律可得，，，联立等式可求解E。
（3）牛顿第二定律可得，可求解半径r粒子从P点发射后第n次返回平面b时的运动正交分解成x、y方向，则粒子从P点发射后第n次返回平面b时的位置与P点的距离为，，，；，，，，；，，，，，；，，。综上所述，n为正整数集，当n为奇数时，
1 / 1
