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山西省2024-2025学年第一学期九年级综合素养评价（三）物理`试卷答案

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15.(18分)碳是构成地球生命的重要元素,想要制造碳12(C),就必须让三个α粒子12(6^12C),α同时碰在一起,这就需要克服很大的斥力作用。为了实现这一“三重阿尔法”过程,有一科研小组提出了如下设想:如图所示,两块竖直极板间有加速电场,两块水平极板间有偏转电场(偏转电场方向可控),在左侧竖直极板中央O点有α放射源,α每隔相同时间向加速电场内无初速度释放一个α粒子,第1个α粒子进入偏转电场后,恰好从上极板边缘M点离开,第2个α粒子进入偏转电场后,恰好从下极板边缘M点离开,第3个α粒子进入偏转电场后,恰好从两极板正中间的P点离开。在PQ连线间有一半径极小的绝缘细筒O、P、Q三点在同一水平直线上),绝缘细筒两端有加速电场。在理想水平边界MN的上方和MN'的下方空间内有磁感应强度大小为B1、方向水平向左的匀强磁场,在MNV和细筒间有磁感应强度大小为B2(未知)、方向竖直但上下周期性交替变化的匀强磁场(该磁场变化的周期与α粒子在该磁场中运动的周期相同),在MN'和细筒间有磁感应强度大小为B3(未知)、方向竖直向上的匀强磁场。第1个α粒子在MN的上下两侧磁场内分别经半个、一个半周期恰好到达Q点,第2个α粒子在M'N的上下两侧磁场内均经半个周期到达Q点,三个α粒子到达Q点时以相同的动能碰在一起。已知加速电压U1=U0,,偏转电压U2=6U0,粒子的质量为m,电荷量为q,,不计,α粒子重力。求:(1)第1个α粒子从M点离开时的动能Ek及速度方向与水平方向夹角的正切值。(2)绝缘细筒的长度x及三个磁场的磁感应强度大小之比。(3)第2个α粒子从M点运动到Q点通过的路程s。B1MNU1U2|AB2P|BMB1

一、山西省2024-2025学年第一学期九年级综合素养评价（三）物理`第一部分

(3)调节好实验器材后,第一次实验:由静止释放小车,记录小车经过光电门1、2时遮光片的挡光时间t1、t2,小车(含遮光片)及砝码的总质量M1,,力传感器的示数F;第二次实验:向小车中添加砝码,小车(含遮光片)及砝码的总质量为Mz,,由静止释放小车,此时会发现力传感器的示数(填“大于”或“小于”)F,通过适当(填“增加”或“减小”)砂桶中砂石的质量,使力传感器的示数仍为F,重新实验,记录小车经过光电门1、2时遮光片的挡光时间t1^t、t2^t,如果表达式(用相关物理量的字母表示)成立,则表明合外力一定时,加速度与质量成反比。

二、山西省2024-2025学年第一学期九年级综合素养评价（三）物理`第二部分（待更新）

13.(10分)如图所示,在竖直放置的圆柱形容器内用横截面积S=20cm^2、质量不计且光滑的活塞密封一定质量的气体(可视为理想气体),活塞上静止一质量为m=2kg的物块.初始时活塞距离底部的高度为h1=10cm,环境温度为27^C,现对容器加热,当活塞距离底部的高度为h2=15cm时再次稳定,此过程中气体吸收热量Q=80J.已知外界大气压强p0=1.010^5Pa,重力加速度g取10m/s^2,求:(1)初始时气体的压强及再次稳定时气体的温度;(2)此过程中气体内能的变化量.