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    14．某同学在青少年科技创新活动中设计了一个简易火灾报警装置，其原理如图所示，竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声，27℃时，空气柱长度L1为20cm，水银上表面与导线下端的距离L2为10cm，管内水银柱的高度h为4cm，大气压强为76cmHg．
    ①当温度达到多少摄氏度时，报警器会报警？
    ②如果要使该装置在90℃时报警，则应该再往玻璃管内注入多高的水银柱？

    分析 ①温度升高，封闭气体体积增大，水银柱上升，当电路恰好接通，构成闭合回路时，报警器开始报警，此时封闭空气柱长度为L1+L2，以封闭空气柱为研究对象，根据等压变化规律求出温度．
    ②加入水银柱后空气柱下降，但是玻璃管的总长度不变，再由理想气体状态变化方程求得加入水银柱的长度．

    解答 解：①气体做等压变化，根据盖吕萨克定律可得：$\frac{{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{V}_{2}}{{T}_{2}}$，
    其中：V1=L1S，V2=（L1+L2）S，T1=（27+273）K=300K，
    解得：T2=450K，t=450℃-273℃=177℃
    ②设应该再往玻璃管内注入高为x厘米的水银柱，则：V3=（L1+L2-x）S，
    根据理想气体的状态方程可得：$\frac{{p}_{1}{V}_{1}}{{T}_{1}}$=$\frac{{p}_{3}{V}_{3}}{{T}_{3}}$，
    其中：T1=300K，T3=（90+273）K=363K，V1=L1S，p1=（76+4）cmHg，
    根据平衡有：p3=（76+4+x）cmHg，
    联立解得：x=8cm
    答：①当温度达到177℃时，报警器会报警；
    ②如果要使该装置在90℃时报警，则应该再往玻璃管内注入8cm高的水银柱．

    点评 本题考查气体定律的综合运用，解题关键是要建立物理模型，分析好封闭气体的压强P、体积V、温度T三个参量的变化情况，选择合适的规律解决．

    练习册系列答案
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    3．如图所示，一边长为L的单匝正方形线圈abcd放在具有理想边界的匀强磁场中，其电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界线上，外电路电阻阻值为R，磁场的磁感应强度为B，若线圈从图示位置开始以角速度ω绕OO′轴匀速转动，则（　　）
    A．闭合电路中感应电动势的瞬时表达式e=BL2ωsinωt
    B．转过$\frac{1}{4}$圈的时间内，负载R产生热量Q=$\frac{π{B}^{2}{L}^{4}ω}{64R}$
    C．转过$\frac{1}{4}$圈的时间内，通过负载电阻R的电荷量q=$\frac{B{L}^{2}}{2R}$
    D．转过$\frac{1}{4}$圈时，穿过线圈的磁通量为零，此时磁通量随时间变化最快

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    4．学校为创建绿色校园改装了一批太阳能路灯（如图所示），太阳能路灯技术参数如下：太阳能电池组件（太阳能单晶硅光电转换效率为18%，得到的电池功率为100W）；免维护蓄电池（60〜250Ah/12V，充电效率为80%）；照明时间（4〜12h可根据需要任意调节，阴雨天可连续工作5〜7d）；光控时LED照明恒流输出功率（15〜60W）；其他辅助系统组成部分．结合上述数据，下列说法不正确的是（　　）
    A．太阳照射2小时，光电系统可吸收太阳能为4.0×106J
    B．LED照明5小时，照明时恒流最多输出电能为1.08×106J
    C．利用太阳能电池给蓄电池充电，充满需要的最长时间为30小时
    D．利用免维护蓄电池给60W的LED供电，最长时间约为50小时

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    科目：高中物理 来源： 题型：计算题

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    （1）求粒子经过电场、磁场边界MN时的速度及偏离v0方向的夹角；
    （2）若要使粒子未从磁场边界RS穿出，则磁感应强度B的取值范围；
    （3）粒子在电、磁场中的运动时间的最大可能值．

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    9．某种一定质量的理想气体从状态“开始经过三个过程ab、bc、ca回到原状态．如图所示，状态“时体积是1m3，压强是1.0×105Pa，温度是300K，试求：
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    （2）说明b→c过程气体吸热小于1.5×105 J．

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    19．如图所示，喷洒农药用的某种喷雾器，其药液桶的总容积为14L，装入药液后，封闭在药液上方的空气体积为2L，气压为1atm．打气筒活塞每次可以打进气压为1atm、体积为0.2L的空气．不考虑环境温度的变化．
    ①要使药液上方的气体压强增大到5atm，应打气多少次？
    ②如果药液上方的气体压强达到5atm时停止打气，并开始向外喷药，那么当喷雾器不能再向外喷药时，筒内剩下的药液还有多少升？

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    6．类比法经常用到科学研究中．科学家在探索未知领域的规律时，常常将在未知新领域实验中得到的测量结果和实验现象与已知的物理规律作类比，从而推测出未知领域可能存在的规律．然后再通过实验进行检验，以确定类比得到的结论是否正确．
    经典物理告诉我们，若规定相距无穷远时引力势能为0，则两个质点间引力势能的表达式为EP=-G$\frac{{m}_{1}{m}_{2}}{r}$，其中G为引力常量，m1、m2为两个质点的质量，r为两个质点间的距离．
    （1）把电荷之间相互作用的力及电势能与万有引力及引力势能作类比，我们可以联想到电荷之间相互作用的力及电势能的规律．在真空中有带电荷量分别为+q1和-q2的两个点电荷，若取它们相距无穷远时电势能为零，已知静电力常量为k，请写出当它们之间的距离为r时相互作用的电势能的表达式．
    （2）科学家在研究顶夸克性质的过程中，发现了正反顶夸克之间的强相互作用势能也有与引力势能类似的规律，根据实验测定，正反顶夸克之间的强相互作用势能可表示为EP=-$\frac{A}{r}$，其中A是已知数值为正的常量，r为正反顶夸克间的距离．请根据上述信息，推测正反顶夸克之间强相互作用力大小的表达式（用A和r表示）．
    （3）如果正反顶夸克在彼此间相互作用下绕它们连线的中点做稳定的匀速圆周运动，若正反顶夸克系统做匀速圆周运动的周期比正反顶夸克本身的寿命小得多，则一对正反顶夸克可视为一个处于“束缚状态”的系统．已知正反顶夸克质量都是m（不考虑相对论效应），根据玻尔理论，如果正反顶夸克粒子系统处于束缚态，正反顶夸克粒子系统必须像氢原子一样满足的量子化条件为：mvnrn=n$\frac{h}{2π}$，n=1，2，3…
    式中n称为量子数，可取整数值1，2，3，…，h为普朗克常量，rn为系统处于量子数为n的状态时正反顶夸克之间的距离，vn是系统处于该状态时正反顶夸克做圆周运动的速率．
    若实验测得正反顶夸克的寿命为τ=0.40×10-24s，并且已知组合常数$\frac{{h}^{3}}{{A}^{2}m}$=3.6×10-23s，其中A为（2）中的常数．根据已知条件在以上模型中通过计算判断，正反顶夸克能否构成一个处在束缚状态的系统？

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    3．如图所示，质量分别为M和m0的两滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，若碰撞时间极短，则在此过程中，下列情况不可能发生的是（　　）
    A．M、m0、m速度均发生变化，分别为v1、v2、v3，而且满足（M+m0）v=Mv1+mv2+m0v3
    B．m0的速度不变，M、m的速度变为v1和v2，且满足Mv=Mv1+mv2
    C．m0的速度不变，M和m的速度都变为v′，且满足Mv=（M+m）v′
    D．．M、m0、m速度均发生变化，M和m0速度都变为v1，m速度变为v2，而且满足（M+m0）v=（M+m0）v1+mv2

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    科目：高中物理 来源： 题型：多选题

    4．某一物体从静止开始做直线运动，其加速度随时间变化的图线如图所示，则该物体（　　）
    A．第1 s内加速运动，第2、3 s内减速运动，第3 s末回到出发点
    B．第1 s末和第4 s末速度都是8 m/s
    C．第2 s末物体位移是10m
    D．第3 s末速度为零，且此时开始改变运动方向

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