题目内容

当滑片P从a缓慢滑向b时，处在光滑绝缘的半圆（半径为R）形碗底部的质量为m的带电小球，从碗底部M缓慢运动至碗口N，在此过程中电场力对小球做了    的功，碗对小球作用力的最小值为    ．（平行板与水平方成37°角）
【答案】分析：带电小球从碗底部M缓慢运动至碗口N的过程中，动能不变，根据动能定理可求出电场力做功．当支持力与电场力垂直时，电场力最小，作出力图，求出碗对小球作用力的最小值．
解答：解：由题带电小球从碗底部M缓慢运动至碗口N的过程中，动能不变，根据动能定理得：W电-mgR=0，得W电=mgR，即电场力做功为mgR．
当碗对小球的支持力与电场力垂直时，电场力最小，作出力图，如图，则由
   FN=mgsin37°=
故答案为：mgR，
点评：本题是动能定理和力平衡条件的综合应用，只要理解缓慢的含义，就能根据动能定理求出电场力做功．
练习册系列答案
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当滑片P从a缓慢滑向b时，处在光滑绝缘的半圆（半径为R）形碗底部的质量为m的带电小球，从碗底部M缓慢运动至碗口N，在此过程中电场力对小球做了
mgR
mgR
的功，碗对小球作用力的最小值为
3mg
5
3mg
5
．（平行板与水平方成37°角）
选做题（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑，如都作答则按A、B两小题评分．）
A．（选修模块3-3）
（1）下列说法中正确的是
ABD
ABD

A、被活塞封闭在气缸中的一定质量的理想气体，若体积不变，压强增大，则气缸在单位面积上，单位时间内受到的分子碰撞次数增加
B、晶体中原子（或分子、离子）都按照一定规则排列，具有空间上的周期性
C、分子间的距离r存在某一值r0，当r大于r0时，分子间斥力大于引力；当r小于r0时分子间斥力小于引力
D、由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离，液面分子间表现为引力，所以液体表面具有收缩的趋势
（2）如图所示，一定质量的理想气体发生如图所示的状态变化，状态A与状态B 的体积关系为VA
小于
小于
VB（选填“大于”、“小于”或“等于”）； 若从A状态到C状态的过程中气体对外做了100J的功，则此过程中
吸热
吸热
（选填“吸热”或“放热”）

（3）在“用油膜法测量分子直径”的实验中，将浓度为η的一滴油酸溶液，轻轻滴入水盆中，稳定后形成了一层单分子油膜．测得一滴油酸溶液的体积为V0，形成的油膜面积为S，则油酸分子的直径约为
6S3
πη2
V
2
0
6S3
πη2
V
2
0
；如果把油酸分子看成是球形的（球的体积公式为V=
1
6
πd3，d为球直径），计算该滴油酸溶液所含油酸分子的个数约为多少．
B．（选修模块3-4）（12分）
（1）下列说法中正确的是
C
C

A、光的偏振现象证明了光波是纵波
B、在发射无线电波时，需要进行调谐和解调
C、在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，这是光的干涉现象
D、考虑相对论效应，一条沿自身长度方向运动的杆其长度总比杆静止时的长度长
（2）一列横波沿x轴正方向传播，在t0=0时刻的波形如图所示，波刚好传到x=3m处，此后x=1m处的质点比x=-1m处的质点
后
后
（选填“先”、“后”或“同时”）到达波峰位置；若该波的波速为10m/s，经过△t时间，在x轴上-3m～3m区间内的波形与t0时刻的正好相同，则△t=
0.4nsn=1.2.3…
0.4nsn=1.2.3…
．

（3）如图所示的装置可以测量棱镜的折射率，ABC表示待测直角棱镜的横截面，棱镜的顶角为α，紧贴直角边AC是一块平面镜，一光线SO射到棱镜的AB面上，适当调整SO的方向，当SO与AB成β角时，从AB面射出的光线与SO重合，则棱镜的折射率n为多少？

C．（选修模块3-5）
（1）下列说法正确的是
AC
AC
．
A、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关
B、普朗克提出了物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性．
C、波尔理论的假设之一是原子能量的量子化
D、氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
（2）如图所示是研究光电效应规律的电路．图中标有A和K的为光电管，其中K为阴极，A为阳极．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；则光电管阴极材料的逸出功为
4.5
4.5
eV，现保持滑片P位置不变，增大入射光的强度，电流计的读数
为零
为零
．（选填“为零”、或“不为零”）
（3）快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（92239U）很不稳定，经过
2
2
次β衰变后变成钚239（94239Pu），写出该过程的核反应方程式：
92239U→94239Pu+2-10e
92239U→94239Pu+2-10e
．设静止的铀核92239U发生一次β衰变生成的新核质量为M，β粒子质量为m，释放出的β粒子的动能为E0，假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求一次衰变过程中的质量亏损．

（选修3—5）

⑴下列叙述中不符合物理学史的是              

A．麦克斯韦提出了光的电磁说

B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说

C．汤姆生发现了电子，并首先提出原子的核式结构模型

D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，发现了放射性元素钋（Pa）和镭（Ra）

E．卢瑟福的α粒子散射实验可以用来估算原子核半径和原子的核电荷数。

 (2) 2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳极。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是     

A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5eV

B. 若增大入射光的强度，电流计的读数不为零

C. 若用光子能量为12eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大

D. 若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零

⑶用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（  ）

A、△n=1，13.22 eV <E<13.32 eV

B、△n=2，13.22 eV <E<13.32 eV

C、△n=1，12.75 eV <E<13.06 eV

D、△n=2，12.75 eV <E<13.06 eV

⑷1914年，夫兰克和赫兹在实验中用电子碰撞静止原子的方法，使原子从基态跃迁到激发态，来证明玻尔提出的原子能级存在的假设。设电子的质量为m,原子的质量为m0，基态和激发态的能级差为ΔE，试求入射电子的最小动能。（假设碰撞是一维正碰）

【选做题】请从A、B和C三小题中选定两题作答，如都作答则按B、C两题评分
A．(选修模块3—3)(12分)
某学习小组做了如下实验：先把空的烧瓶放入冰箱冷冻，取出烧瓶，并迅速把一个气球紧套在烧瓶颈上，封闭了一部分气体，然后将烧瓶放进盛满热水的烧杯里，气球逐渐膨胀起来，如图。

（1）(4分)在气球膨胀过程中，下列说法正确的是  ▲ 
A．该密闭气体分子间的作用力增大
B．该密闭气体组成的系统熵增加
C．该密闭气体的压强是由于气体重力而产生的
D．该密闭气体的体积是所有气体分子的体积之和
（2）(4分)若某时刻该密闭气体的体积为V，密度为ρ，平均摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，则该密闭气体的分子个数为    ▲   ；
（3）(4分)若将该密闭气体视为理想气体，气球逐渐膨胀起来的过程中，气体对外做了    0.6J的功，同时吸收了0.9J的热量，则该气体内能变化了  ▲ J；若气球在膨胀过程中迅速脱离瓶颈，则该气球内气体的温度  ▲ (填“升高”或“降低”)。
B．(选修模块3—4) (12分)
（1）(3分) 下列关于光和波的说法中，正确的是  ▲ 
A．赫兹预言了电磁波的存在
B．电磁波和机械波都能产生干涉和衍射现象
C．光的衍射现象能说明光具有粒子性
D．光的偏振说明光波是横波
（2）(4分) 三种透明介质叠放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后，射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面，发生折射如图所示，设光在这三种介质中的速率v1、v2、v3，则它们的大小关系是  ▲ 

A．v1>v2>v3                                    B．v1>v3> v2    C．v1<v2<v3   D．v2> v1>v3
（3）(5分)如图所示，某列波在t=0时刻的波形如图中实线，虚线为t=0.3s（该波的周期T>0.3s）时刻的波形图。已知t=0时刻质点P正在做加速运动，求质点P振动的周期和波的传播速度。

C．(选修模块3—5) (12分)
（1） (3分)下列说法正确的是  ▲  ．
A．康普顿效应和电子的衍射现象说明粒子的波动性
B．α粒子散射实验可以用来估算原子核半径
C．核子结合成原子核时一定有质量亏损，释放出能量
D．氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子的运动加速度减小
（2）(4分) 2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德·博伊尔和乔治·史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件(CCD)图像传感器。他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理。如图所示电路可研究光电效应规律。图中标有A和K的为光电管，其中A为阴极，K为阳级。理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来指示光电管两端的电压。现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极A，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压有的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是  ▲ 

A. 光电管阴极材料的逸出功为4.5eV
B. 若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
C. 若用光子能量为12eV的光照射阴极A，光电子的最大初动能一定变大
D. 若用光子能量为9.5eV的光照射阴极A，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零
（3） (5分) 静止的镭核发生衰变，释放出的粒子的动能为E0 ,假设衰变时能量全部以动能形式释放出来，求衰变后新核的动能和衰变过程中总的质量亏损。

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