2021屆河北省高三普通高中學業(yè)水平選擇性考試模擬演練物理試題

1、2021屆河北省高三普通高中學業(yè)水平選擇性考試模擬演練物理試題 2021 屆河北省高三普通高中學業(yè)水平選擇性考試模擬演練物理試題 學校:_姓名：_班級：_考號：_ 一、單選題 1 沿 如圖，兩根相互絕緣的通電長直導線分別沿 x 軸和 y 軸放置，沿 x 軸方向的電流為i 0 。已知通電長直導線在其周圍激發(fā)磁場的磁感應強度ib kr= 中 ，其中 k 為常量，i 為 為導線中的電流，r 為場中某點到導線的垂直距離。圖中 a 點的坐標為（a ，b ），若 a 點 點沿 的磁感應強度為零，則沿 y 軸放置的導線中電流的大小和方向分別為（ ） a 0aib沿 ，沿 y 軸正向 b 0aib沿 ，沿 y

2、 軸負向 c 0bia沿 ，沿 y 軸正向 d 0bia沿 ，沿 y 軸負向 【答案】a 【詳解】 x 方向?qū)Ь€電流在 a 點的磁感應強度大小為 0xib kb= 由安培定則，可知方向垂直紙面向外，由題知若 a 點的磁感應強度為零，則 y 方向?qū)Ь€電流產(chǎn)生的磁場磁感應強度方向垂直紙面向里，由安培定則知，y 軸放置的導線中電流方向沿 y 軸正向，其大小滿足 0yi ib k ka b= = y 軸放置的導線中電流的大小 0ai ib= 故選 a。 2 以 如圖，一小船以 1.0m/s 的速度勻速前行，站在船上的人豎直向上拋出一小球，小球為 上升的最大高度為 0.45m 。當小球再次落入手中時，小

3、船前進的距離為（假定拋接小球時人手的高度不變，不計空氣阻力，g 取 取 10m/s 2 ）（ ） 試卷第 2 頁，總 23 頁 a 0.3m b 0.6m c 0.9m d 1.2 【答案】b 【詳解】 根據(jù)運動的獨立性，小球在豎直上拋運動的過程中，小船以 1.0m/s 的速度勻速前行，由運動學知識 212h gt = 小球上升的時間 0.3s t = 小球上拋到再次落入手中的時間為 2t，則小船前進的距離為 2 1.0 2 0.3m=0.6m x v t = = ´ ´ 故選 b。 3 假定 " 嫦娥五號 ' 軌道艙繞月飛行時，軌道是貼近月球表面的圓形軌

4、道。已知地球的 密度為月球密度的 k 倍，地球同步衛(wèi)星的軌道半徑為地球半徑的 n 倍，則軌道艙繞月飛行的周期與地球同步衛(wèi)星周期的比值為（ ） a 3kn b 3nk c kn d nk 【答案】a 【詳解】 根據(jù)萬有引力充當向心力，設地球的半徑為 r，月球的半徑為 r，對地球同步衛(wèi)星 ( )( )21 11 2214 m mg m nrtnr= 對月球軌道艙 ( )22 22 2224 m mg m rtr= 地球質(zhì)量 m 1 和月球質(zhì)量 m 2 分別為 31 143m r r = 32 243m r r = 1 2k r r = 聯(lián)立可得軌道艙飛行的周期 t 2 與地球同步衛(wèi)星的周期 t 1

5、 的比值 231t kt n= 故選 a。 4 為 如圖，理想變壓器原線圈匝數(shù)為 1100 匝，接有一阻值為 r 的電阻，電壓表 v 1 示數(shù)為 為 110.0v 。副線圈接有一個阻值恒為 r l 的燈泡，繞過鐵芯的單匝線圈接有一理想電壓表 表 v 2 為 ，示數(shù)為 0.10v 。已知 r l ： ：r=4 ：1 ，則副線圈的匝數(shù)為（ ） a 225 b 550 c 2200 d 4400 【答案】c 【詳解】 假設理想變壓器原線圈的輸入電壓為 u ，根據(jù)理想變壓器線圈兩端電壓之比為線圈匝數(shù)之比可知，原線圈兩端電壓和2v 滿足 13 3110v 11001u nu n-= = 解得原線圈輸入電

6、壓為 220v u = 理想變壓器原副線圈電流之比等于線圈匝數(shù)的反比，原線圈電流1i 和通過燈泡的電流2i 滿足 1 22 1i ni n= 定值電阻 r 滿足歐姆定律1110vir= ，則通過燈泡的電流為 12 12 21100 110v ni in n r= = × 試卷第 4 頁，總 23 頁 結(jié)合l41rr= 可知副線圈電壓為 2 2 l l2 21100 110v 1100 1104v u i r rn r n´= = × × = ´ 原線圈與副線圈的電壓之比等于線圈匝數(shù)之比 12 2110v u nu n-= 代入2u 得 12 2

7、2220v 110v 11001100 1104vnn nn-= =´´ 變形得 224 1100 1100 n = ´ ´ 解得副線圈得匝數(shù)為 22200 n = 故選 c。 5 如圖，x 軸正半軸與虛線所圍區(qū)域內(nèi)存在著磁感應強度大小為 b 的勻強磁場，方向距 垂直紙面向里。甲、乙兩粒子分別從距 x 軸 軸 h 與 與 2h 的高度以速率 v 0 于 平行于 x 軸正向進從 入磁場，并都從 p 點離開磁場，op=12h 。則甲、乙兩粒子比荷的比值為（不計重力，sin37=0.6 ，cos37=0.8 ）（ ） a 32 ：41 b 56 ：41 c 6

8、4 ：41 d 41 ：28 【答案】c 【詳解】 甲粒子從高 mn h = 的位置水平水平飛入磁場，運動的軌跡如圖所示 甲粒子圓周運動的半徑為1 1 1on op r = = ，在1omp 中根據(jù)勾股定理可知 22 2 2 21 1 1( ) 2 mp r om r r h rh h = - = - - = - 則 222hom mp op rh h = - = - - 在 mno 中，根據(jù)幾何關(guān)系可知 2232tan374hrh homh mn°- -= = = 解得 14132r h = 乙粒子從高2 22 o a o p h = = 的高度水平飛入磁場，轉(zhuǎn)過14圓周從 p 點

9、飛出 則乙粒子運動的半徑為 2 22 r o a h = = 試卷第 6 頁，總 23 頁 洛倫茲力提供向心力 2vqvb mr= 解得 mvrqb= 可知粒子運動的半徑 r 與粒子的比荷qkm= 成反比，所以甲、乙兩粒子比荷的比值為 212 64414132k r hk rh= = =甲乙 故選 c。 6 螺旋千斤頂由帶手柄的螺桿和底座組成，螺紋與水平面夾角為 a ，如圖所示。水平為 轉(zhuǎn)動手柄，使螺桿沿底座的螺紋槽（相當于螺母）緩慢旋進而頂起質(zhì)量為 m 的重物，如果重物和螺桿可在任意位置保持平衡，稱為摩擦自鎖。能實現(xiàn)自鎖的千斤頂， a 的最大值為0a ?，F(xiàn)用一個傾角為0a 度 的千斤頂將重物

10、緩慢頂起高度 h 后，向螺紋槽滴入潤滑油使其動摩擦因數(shù) 減小，重物回落到起點。假定最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，不計螺桿和手柄的質(zhì)量及螺桿與重物間的摩擦力，轉(zhuǎn)動手柄不改變螺紋槽和螺桿之間的壓力。下列說法正確的是（ ） a 實現(xiàn)摩擦自鎖的條件為 tan am ³ b 下落過程中重物對螺于 桿的壓力等于 mg c 為 從重物開始升起到最高點摩擦力做功為 mgh d 從重物開始升起到最高點轉(zhuǎn)動手為 柄做功為 2mgh 【答案】d 【詳解】 a實現(xiàn)自鎖的條件是重物重力沿斜面下滑的分力小于等于最大靜摩擦力，即 sin cos mg mg a m a £ 解得 tan m a ³

11、; a錯誤； b重物從靜止開始下落，落回到起點位置重物速度又減為 0，所以重物在下落過程中先失重后超重，所以螺桿對重物的支持力先小于 mg ，后大于 mg ，根據(jù)牛頓第三定律可知重物對螺桿的作用力小于 mg ，后大于 mg ，b 錯誤； c重物緩慢上升的過程中，對螺桿和重物為整體受力分析可知，支持力與摩擦力的合力與重物的重力等大反向，如圖 即 f mg = ，重物緩慢上升，根據(jù)動能定理可知 f0 w mgh - = 解得 fw mgh = 所以從重物開始升起到最高點，摩擦力做功小于 mgh ，c 錯誤； d從重物開始升起到最高點，即用于合力 f 做功，也轉(zhuǎn)化為重物上升增加的重力勢能mgh ，所

12、以 f2 w w mgh mgh = + = d正確。 故選 d。 二、多選題 7 道 游樂場滑索項目的簡化模型如圖所示，索道 ab 段光滑，a 點比 b 點高 1.25m ，與ab 段平滑連接的 bc 段粗糙，長 4m 。質(zhì)量為 50kg 的滑塊從 a 點由靜止下滑，到 b 點 點在 進入水平減速區(qū)，在 c 點與緩沖墻發(fā)生碰撞，反彈后在距墻 1m 的 的 d 點停下。設滑塊與 與bc 段的動摩擦因數(shù)為0.2。 ，規(guī)定向右為正方向。g 取10m/s 2 。下列說法正確的是（ ） 試卷第 8 頁，總 23 頁 a 緩沖墻對滑塊的沖量為-50ns b 緩沖墻對滑塊的沖量為-250ns c 緩沖墻對

13、滑塊做的功為-125j d 緩沖墻對滑塊做的功為-250j 【答案】bc 【詳解】 由動能定理可知 2021mgh mv = 由 b 到 c 的過程中，加速度大小為 22m/smgamm= = 由位移公式可得 2 2021v a-=- 可得 3m/s v = 由 c 到 d可知 222a¢= 解得被緩沖器反彈，滑塊的速度大小 2m/s v¢ = - （方向與初速度反向，取負） 由動量定理可知緩沖墻對滑塊的沖量 250n s p mv mv ¢ d = - = - × 由動能定理可得緩沖墻對滑塊做的功 2 21 1125j2 2w mv mv ¢

14、 = - = - 綜上分析可知 bc 正確。 故選 bc。 8 為 如圖，內(nèi)壁光滑的玻璃管內(nèi)用長為 l 的輕繩懸掛一個小球。當玻璃管繞豎直軸以角速度 w 勻速轉(zhuǎn)動時，小球與玻璃管間恰無壓力。下列說法正確的是（ ） a 僅增加繩長后，小球?qū)⑹艿讲ＡЧ苄毕蛏戏降膲毫?b 僅增加繩長后，若仍保持小球與玻璃管間無壓力，需減小 w c 僅增加小球質(zhì)量后，小球?qū)⑹艿讲ＡЧ苄毕蛏戏降膲毫?d 僅增加角速度至 w ¢ 后，小球?qū)⑹艿讲ＡЧ苄毕蛳路降膲毫?【答案】bd 【詳解】 根據(jù)題意可知， 2 2tan sin mg mr ml q w qw = = a僅增加繩長后，小球需要向心力變大，則有離心趨

15、勢會擠壓管壁右側(cè)，小球受到玻璃管給的斜向下方的壓力，故 a錯誤； b僅增加繩長后，若仍保持小球與玻璃管間無壓力，根據(jù)以上分析可知，需減小 w ，故 b 正確； c小球質(zhì)量可以被約去，所以，增加小球質(zhì)量，小球仍與管壁間無壓力，故 c 錯誤； d僅增加角速度至 w ¢ 后，小球需要向心力變大，則有離心趨勢會擠壓管壁右側(cè)，小球受到斜向下方的壓力，故 d正確。 故選 bd。 9 如圖，某電容器由兩水平放置的半圓形金屬板組成，板間為真空。兩金屬板分別與電源兩極相連，下極板固定，上極板可以繞過圓心且垂直于半圓面的軸轉(zhuǎn)動。起初兩極過 板邊緣對齊，然后上極板轉(zhuǎn)過 10 ，并使兩極板間距減小到原來的一

16、半。假設變化前后均有一電子由靜止從上極板運動到下極板 。忽略邊緣效應，則下列說法正確的是（ ） 試卷第 10 頁，總 23 頁 a 為 變化前后電容器電容之比為 9 ：17 b 為 變化前后電容器所帶電荷量之比為 16 ：9 c 變化前后電子到達下極板的速度之比為 2 ：1 d 為 變化前后電子運動到下極板所用時間之比為 2 ：1 【答案】ad 【詳解】 ab由平行板電容器電容公式 4sckdep= 可知，變化前后電容器電容之比為 1 1 22 2 192171718dc s d sc s d ds= × = × = 電容器兩端電壓不變，變化前后電容器所帶電荷量之比為 1

17、12 2917q cq c= = 故 a正確，b 錯誤； c電子由靜止從上極板運動到下極板過程，由動能定理有 212qu mv = 解得，電子到達下極板的速度 2quvm= 電容器兩端電壓不變，變化前后電子到達下極板的速度之比為 1：1，故 c 錯誤； d電子由靜止從上極板運動到下極板過程，電子的加速度 qe euam md= = 電子的運動時間 22 2 2 d md mdt da eu eu= = = 變化前后電子運動到下極板所用時間之比為 1 12 2212t d ddt d= = = 故 d正確。 故選 ad。 10 如圖，一頂角為直角的 " '為 形光滑細桿豎直放置

18、。質(zhì)量均為 m 的兩金屬環(huán)套為 在細桿上，高度相同，用一勁度系數(shù)為 k 的輕質(zhì)彈簧相連，彈簧處于原長0l 。兩金屬環(huán)同時由靜止釋放，運動過程中彈簧的伸長在彈性限度內(nèi)。對其中一個金屬環(huán)，下列說法正確的是（彈簧的長度為 l 時彈性勢能為201( )2k l l - ）（ ） a 金屬環(huán)的最大加速度為 2 g b 金屬環(huán)的最大速度為2mgk c 金屬環(huán)與細桿之間的最大壓力為3 22mg d 金屬環(huán)達到最大速度時重力的功率為22mmgk 【答案】bc 【詳解】 根據(jù)對稱性可知，在運動過程中，彈簧始終水平，金屬環(huán)剛釋放時加速度度最大；平衡位置也就是彈簧的彈力沿桿方向的分力與重力沿桿方向的分力相等時，速度

19、最大；只有彈簧的彈力和重力做功，機械能守恒；由幾何關(guān)系可知，金屬環(huán)下落的高度是彈彈簧形變量的一半。 a剛釋放時，彈簧處于原長，彈力為 0，所以金屬環(huán)的最大加速度為 m2sin452a g g = °= 試卷第 12 頁，總 23 頁 故 a錯誤； bd在平衡位置彈簧的伸長量為 x 1 ，根據(jù)平衡條件有，沿桿方向有 1sin45 cos45 mg kx °= ° 由機械能守恒定律得 2 211 01 12 ( ) (2 )2 2 2xmg kx m v = + 解得，金屬環(huán)的最大速度為 02mv gk= 金屬環(huán)達到最大速度時重力的功率為 02cos452mp mgv

20、g mk= °= 故 b 正確，d錯誤； c當金屬環(huán)下落到到最低點，金屬環(huán)速度為 0，金屬環(huán)與細桿之間的壓力最大。設此時彈簧的形變量為 x 2 ，由機械能守恒定律得 22212 ( )2 2xmg kx = 對金屬環(huán)進行受力分析，垂直于桿方向有 n 2cos45 sin45 f mg kx = °+ ° 綜合上述可以解得，金屬環(huán)與細桿之間的最大壓力為 n3 22f mg = 故 c 正確。 故選 bc。 三、實驗題 11 為驗證力的平行四邊形定則，某同學準備了以下器材：支架，彈簧，直尺，量角器坐標紙，細線，定滑輪（位置可調(diào)）兩個，鉤碼若干。支架帶有游標尺和主尺，游

21、標尺圖 （帶可滑動的指針）固定在底座上，主尺可升降，如圖 1 所示。 實驗步驟如下： (1) 儀器調(diào)零。如圖 1 ，將已測量好的勁度系數(shù) k 為 為 5.00n/m 的彈簧懸掛在支架上，在彈簀掛鉤上用細線懸掛小鉤碼做為鉛垂線，調(diào)節(jié)支架豎直。調(diào)整主尺高度，使主尺與游標的 尺的零刻度對齊?；瑒又羔槪瑢R掛鉤上的 o 點，固定指針。 (2) 搭建的實驗裝置示意圖如圖 2. 鉤碼組 m a =40g ，鉤碼組 m b =30g ，調(diào)整定滑輪位置和上 支架的主尺高度，使彈簧豎直且讓掛鉤上 o 點重新對準指針。實驗中保持定滑輪、彈簧和鉛垂線共面。此時測得 a =36.9， ， b =53.1 ，由圖 3

22、可讀出游標卡尺示數(shù)為_cm ，由此計算出彈簧拉力的增加量 f=_n 。當?shù)刂亓铀俣?g為 為 9.80m/s 2 。 (3) 請將第(2) 步中的實驗數(shù)據(jù)用力的圖示的方法在圖框中做出，用平行四邊形定則做出力 合力 f_。 。 試卷第 14 頁，總 23 頁 (4) 依次改變兩鉤碼質(zhì)量，重復以上步驟，比較 f和 和 f 的大小和方向，得出結(jié)論。實驗中鉛垂線上小鉤碼的重力對實驗結(jié)果_ （填寫 " 有 ' 或 " 無 ' ）影響。 【答案】 9.78 0.489 無 【詳解】 (2)1游標卡尺精度為1mm0.1mm10= ，讀數(shù)為97mm 8 0.1mm 97.

23、8mm 9.78cm + ´ = = 2則彈簧拉力的增量為25 9.78 10 n 0.489n f k x-d = d = ´ ´ =。 (3)3根據(jù)題意可知 oa 繩產(chǎn)生的拉力為340 10 9.8n 0.392noa af m g-= = ´ ´ = ，ob 繩產(chǎn)生的拉力為330 10 9.8n 0.294nob bf m g-= = ´ ´ = ，力的合成如圖 (4)4在求解合力的過程中，求解的是彈簧彈力的變化量，所以小鉤碼的重力對實驗結(jié)果無影響。 12 在測量電源電動勢和內(nèi)阻的實驗中，實驗室提供了如下器材和參考電路

24、： 表 電壓表 v 1 程 （量程 3v ，內(nèi)阻約 6 k ） 表 電壓表 v 2 程 （量程 1v ，內(nèi)阻約 6 k ） 表 電流表 a 1 程 （量程 0.6a ，內(nèi)阻約 0.1 ） 表 電流表 a 2 程 （量程 2ma ，內(nèi)阻約 1 ） 器 滑動變阻器 r 1 值 （最大阻值 3 k ） 器 滑動變阻器 r 2 值 （最大阻值 10 ） 阻 定值電阻 r 3 值 （阻值 1 ） 開關(guān)，導線若干 a b 試卷第 16 頁，總 23 頁 c d (1) 甲同學想要測量馬鈴薯電池的電動勢（約 1.0v ）和內(nèi)阻（約 500 ）。選用合適器材后，應選擇最優(yōu)電路_ （填寫參考電路對應的字母）進行

25、測量。 (2) 乙同學想要測量一節(jié)新干電池的電動勢和內(nèi)阻。選用合適器材后，應選擇最優(yōu)電路_ （填寫參考電路對應的字母）進行測量。 (3) 乙同學將測得的數(shù)據(jù)在坐標紙上描點如圖。請畫出 u-i 圖象_ ，并求出電動勢e 為_v ，內(nèi)阻 r 為_ （小數(shù)點后保留兩位）。 【答案】a c 1.48 0.10 【詳解】 (1)1馬鈴薯電池的電動勢較小，b 圖中電壓表分流，所以電流表測量的干路電流偏小，則電動勢測量值偏小，所以不宜選用；選擇 a 圖測量的干路電流 i 準確，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知 e u ir = + 可知當 0 i = 時，斷路電壓即為電動勢，所以 a圖能準確測量馬鈴薯的電動勢，內(nèi)阻

26、測量偏大，為電流表和馬鈴薯內(nèi)阻之和，但因為馬鈴薯內(nèi)阻遠大于電流表內(nèi)阻，所以誤差較小，故選 a圖。 (2)2新的干電池內(nèi)阻較小，所以需要給電池串聯(lián)一個定值電阻3r ，方便測量，而 d 圖中測量的內(nèi)阻為電流表內(nèi)阻、電源內(nèi)阻和定值電阻3r 之和，因為干電池內(nèi)阻較小，所以內(nèi)阻的測量會引起較大誤差，所以選擇 c 圖。 (3)3做出 u i - 圖象如圖 4根據(jù)閉合電路歐姆定律 e u ir = + 變形得 u e ir = - 則圖線縱截距即為電源電動勢 1.48v e= 5根據(jù)圖象斜率可知 3 01.0 1.483 1.100.44r r r-= + = = 則電源內(nèi)阻為 0 31.10 1 0.10

27、 r r r = - = - = 四、解答題 13 圖 如圖 1 所示，兩條足夠長的平行金屬導軌間距為 0.5m ，固定在傾角為 37 的斜面上。 試卷第 18 頁，總 23 頁 為 導軌頂端連接一個阻值為 1 在 的電阻。在 mn 下方存在方向垂直于斜面向上、大小為1t 的勻強磁場。質(zhì)量為 0.5kg 的金屬棒從 ab 處由靜止開始沿導軌下滑，其運動過程中的 的 v-t 圖象如圖 2 所示。金屬棒運動過程中與導軌保持垂直且接觸良好，不計金屬棒和取 導軌的電阻，取 g=10m/s 2 ， ，sin37=0.6 ，cos37=0.8。 。 (1) 求金屬棒與導軌間的動摩擦因數(shù)； (2) 求金屬棒

28、在磁場中能夠達到的最大速率； (3) 已知金屬棒從進入磁場到速度達到 5m/s 時通過電阻的電荷量為 1.3c ，求此過程中電阻產(chǎn)生的 焦耳熱。 】 【答案】（1）0.25；（2）8m/s；（3）2.95j 【詳解】 （1）由圖 2可知，金屬棒在 0-1s內(nèi)做初速度為 0 的勻加速直線運動，1s后做加速度減小的加速運動，可知金屬棒第 1s末進入磁場。 在 0-1s 過程中，由圖 2可知，金屬棒的加速度 24m/svatd= =d 在這個過程中，沿斜面只有重力的分力和滑動摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律有 sin37 cos37 mg mg ma m °- °= 由式解得，金屬棒與導

29、軌間的動摩擦因數(shù) 0.25 m = （2）金屬棒在磁場中能夠達到的最大速率時，金屬棒處于平衡狀態(tài)，設金屬棒的最大速度為mv 金屬棒切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢為 me blv = 根據(jù)閉合回路歐姆定律有 eir= 根據(jù)安培力公式有 af ilb = 根據(jù)平衡條件有 cos37 sin37af mg mg m + °= ° 由式解得 m8m/s v = （3）根據(jù)法拉第電磁感應定律和歐姆定律，可得金屬棒從進入磁場通過電阻的電荷量為 tet blxtq itr r r rdfdf= = = = = 解得，金屬棒在磁場下滑的位移 2.6mqrxbl= = 由動能定理有 2 22 1

30、1 1sin37 cos372 2amgx mgx w mv mv m °- °- = - 此過程中電阻產(chǎn)生的焦耳熱等于克服安培力做的功 aq w = 由式解得，此過程中電阻產(chǎn)生的焦耳熱 2.95j q = 14 在弗蘭克- 赫茲實驗中，電子碰撞原子，原子吸收電子的動能從低能級躍遷到高能圖 級。假設改用質(zhì)子碰撞氫原子來實現(xiàn)氫原子的能級躍遷，實驗裝置如圖 1 所示。緊靠電極 極 a 的 的 o 點處的質(zhì)子經(jīng)電壓為 u 1 極 的電極 ab 加速后，進入兩金屬網(wǎng)電極 b 和 和 c 之間的在 等勢區(qū)。在 bc 區(qū)質(zhì)子與靜止的氫原子發(fā)生碰撞，氫原子吸收能量由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。入

31、質(zhì)子在碰撞后繼續(xù)運動進入 cd 減速區(qū)，若質(zhì)子能夠到達電極 d ，則在電流表上可以觀量 測到電流脈沖。已知質(zhì)子質(zhì)量 m p 與氫原子質(zhì)量 量 m h 為 均為 m ，質(zhì)子的電荷量為 e ，氫原子圖 能級圖如圖 2 所示，忽略質(zhì)子在 o 點時的初速度，質(zhì)子和氫原子只發(fā)生一次正碰。 (1) 求質(zhì)子到達電極 b 時的速度 v 0 ； 試卷第 20 頁，總 23 頁 (2) 假定質(zhì)子和氫原子碰撞時，質(zhì)子初動能的13被氫原子吸收用于能級躍遷。要出現(xiàn)電求 流脈沖，求 cd 間電壓 u 2 與 與 u 1 應滿足的關(guān)系式； (3) 要使碰撞后氫原子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，求 u 1 的最小值。 【答案】(1

32、) 102euvm= ；(2) 22 1(3 3)36u u-= ；(3) 1 "20.4v u = 【詳解】 (1)根據(jù)動能定理 21 012eu mv = 解得質(zhì)子到達電極 b 時的速度 102euvm= (2)質(zhì)子和氫原子碰撞，設碰后質(zhì)子速度為1v ，氫原子速度為2v ，動量守恒 0 1 2mv mv mv = + 能量守恒 2 2 2 20 1 2 01 1 1 1 12 2 2 3 2mv mv mv mv = + + ´ 解得 1 03 36v v-= ，2 03 36v v+= 在減速區(qū) 22 112eu mv = 聯(lián)立解得： 22 1(3 3)36u u-=

33、 (3) 要使碰撞后氫原子從基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，則需要能量最小為 10.2ev e d = 碰撞過程 0 1 2" " " mv mv mv = + ，2 2 20 1 21 1 1" " "2 2 2mv mv mv e = + +d 分析可知，當1 2" " v v = 時，損失機械能最大，被吸收的最大，此時 21 01" " 20.4ev2eu mv = = 解得 1 "20.4v u = 15 "問 天問 1 號 號 ' 的發(fā)射開啟了我國探測火星的征程。設想將圖中所示的粗細均勻、導熱良好、右端封閉有一定質(zhì)量理想氣體的" "u' ' 型管帶往火星表面。" "u' ' 型管分別在地球和火星表面某時某地豎直放置時的相關(guān)參數(shù)如表所示。 地球 火星 重力加速度 g 0.38g 環(huán)境溫度 t 地 =300k t 火 =280k 大氣壓強 p 地 =76.0cmhg p 火 封閉氣柱長度 l 地 =19.0cm l 火 =56.0cm 水銀柱高度差 h 地