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2022-2023学年宁夏银川市贺兰县重点中学高一（下）期末物理试卷(含解析）
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这是一份2022-2023学年宁夏银川市贺兰县重点中学高一（下）期末物理试卷(含解析），共18页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
2022-2023学年宁夏银川市贺兰县重点中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）
1. 我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，这是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于( )
A. 人工核转变 B. 重核的裂变 C. 铀核的衰变 D. 轻核的聚变
2. 已知温度T1>T2，能正确反映黑体辐射规律的图像是( )
A. B.
C. D.
3. 关于下列核反应方程的说法正确的是( )
A. 715N+11H→612C+24He是α衰变方程
B. 92238U→90234Th+24He是核裂变方程
C. 211H+201n→24He一定是释放核能的核反应方程
D. 24He+1327Al→1530P+01n是发现中子的核反应方程
4. 2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm。关于光的认识，下列说法正确的是( )
A. 爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h
B. 波长越长的光，光子动量越大
C. 光电效应显示了光的波动性
D. 光子除了具有能量之外还具有动量
5. 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少．核泄漏中的钚Pu是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素 94239Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为 94239Pu→X+24He+γ，下列有关说法正确的是( )
A. X原子核中含有90个质子
B. 100个 94239Pu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E=mc2，衰变过程总质量增加
D. 衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
6. 某放射性元素的原子核 ZMX连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y，则该新核的正确写法是( )
A. Z−2M−14Y B. Z−6M−14Y C. Z−6M−12Y D. Z−4M−12Y
7. 关于热力学温度，下列说法中正确的是( )
A. −33∘C与240.15K表示不同的温度
B. 摄氏温度与热力学温度都可能取负值
C. 温度变化1∘C，也就是温度变化1K
D. 温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15K+t
8. 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是( )
A. 在r>r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
B. 在r
D. 在r=r0时，分子势能为零
9. 下列叙述正确的是( )
A. 第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律
B. 当温度升高时，物体内所有分子热运动的速率都将增加
C. 所有晶体都具有各向异性
D. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
10. 铜的摩尔质量为μ(kg/ mol)，密度为ρ(kg/m3)，若阿伏加德罗常数为NA，则下列说法中哪个是错误的
A. 1m3铜所含的原子数目是ρNA/μ
B. 一个铜原子占有的体积是(μ / ρNA)m3
C. 一个铜原子的质量是(μ / NA)kg
D. 1kg铜所含的原子数目是ρNA
11. 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。下列说法正确的是( )
A. 磁铁在A、E两处的重力势能相等
B. 磁铁从A摆到D的过程中，圆环给桌面的压力大于圆环的重力
C. 磁铁从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相反
D. 磁铁从A到D的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)
12. 用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车轮胎内，如果打气筒容积ΔV=500cm3，轮胎容积V=3L，原来压强p=1.5atm。现要使轮胎内压强变为p′=4atm，问用这个打气筒要打气次数为(设打气过程中空气的温度不变)( )
A. 10次 B. 15次 C. 20次 D. 25次
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
13. 如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程。则下列说法正确的是( )
A. D→A是一个等温过程
B. B→C气体内能变小
C. A→B气体分子平均速率变大
D. A→B体积变大，压强变大，内能不变
14. 根据下列图像所反映的物理现象进行分析判断，说法正确的是( )
A. 图甲中对应的三种光中A的光子能量最大
B. 根据图甲分析可知，入射光的频率关系为νB>νA=νC
C. 图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量
D. 图丙中现象说明电子具有波动性
15. 丹麦的物理学家玻尔在原子的核式结构学说的基础上提出自己的能级理论。关于氢原子能级图如图所示，一群处于n=4能级的氢原子向能级跃迁的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 最多放出3种频率不同的光子
B. 放出的光子的最小能量是0.66eV
C. 释放出的光子能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应
D. 用释放出的光子照射逸出功是5.0leV的某种金属，逸出的光电子的最大初动能是7.74eV
16. 一导热良好的气缸内用活塞封住一定量的理想气体(不计活塞厚度及与缸壁之间的摩擦)，用一弹簧连接活塞，将整个气缸悬挂在天花板上，如图所示。弹簧长度为L，活塞距地面的高度为h，气缸底部距地面的高度为H，活塞内气体压强为p，体积为V，下列说法正确的是( )
A. 当外界大气压变小(温度不变)时，L不变、H变大、p减小、V不变
B. 当外界大气压变小(温度不变)时，h不变、H减小、p减小、V变大
C. 当外界温度升高(大气压不变)时，h减小、H变大、p变大、V减小
D. 当外界温度升高(大气压不变)时，L不变、H减小、p不变、V变大
三、填空题（本大题共1小题，共8.0分）
17. 爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出“光子”概念，并给出光电效应方程，但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性。实验电路如图甲所示，当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。
(1)当滑动变阻器的滑片位于左端时，电流表的示数_____；(填“不为0”或“为0”)
(2)在光照条件不变的情况下，在滑动变阻器的滑片由左向右移动的过程中，通过电流表的光电流将_____；(填“一直不变”或“先增大后不变”)
(3)对调电源的正负极，由左向右移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数刚减小到零时，电压表的示数为5.6V，则阴极K逸出的光电子的最大初动能是_____eV；
(4)用不同频率的光照射阴极K均能产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc−ν图像如图乙所示，根据图像可得阴极K金属的逸出功W0=_____J。普朗克常量h=6.63×10−34J⋅s(保留三位有效数字)
四、实验题（本大题共1小题，共6.0分）
18. 某同学在做“探究电磁感应现象规律的实验”中，选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计时，电流计的指针恰好指在刻度盘中央，该同学先将灵敏电流计G连接在如图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
(1)为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知，图乙中条形磁铁的运动情况可能是_________。
A.静止不动 B.向下插入 C.向上拔出
(2)该同学又将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。电路连接好后，A线圈已插入B线圈中，此时合上开关，灵敏电流计的指针向左偏了一下。当滑动变阻器的滑片向_________(填“左”或“右”)滑动，可使灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是___________________。
五、简答题（本大题共2小题，共16.0分）
19. 1224Mg经中子 01n照射后发生反应，最终生成 1124Na并释放一粒子X，若已知 01n、 1224Mg、 1124Na和X的质量分别为1.0087u、23.9850u、23.9910u、1.0078u、(1u相当于931.5MeV的能量)。
(1)写出核反应方程(标上质量数和电荷数)；
(2)通过计算判断这一核反应使吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？(小数点后保留两位)
20. 如图甲所示，在一个密闭的汽缸内有一定质量的理想气体，如图乙所示是它从状态A变化到状态B的V−T图像，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强p=1.0×105Pa，气体吸收的热量Q=7.0×102J，求
(1)该气体在状态B时的体积是多少
(2)在从状态A变化到状态B的过程中气体内能的增量ΔU。
六、计算题（本大题共2小题，共18.0分）
21. 如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0 =76cmHg。
(i)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？
(ii)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？
22. 如图所示，平行导轨CD、EF固定在倾角为37°的斜面上，平行光滑导轨FM、DN水平故置，导轨在D、F处平滑连接，导轨间距均为L=0.5m。斜面部分存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为1T，水平部分存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为2T。现将金属棒b垂直放置在水平导轨上锁定使其不动，金属棒a从倾斜导轨上由静止释放，释放位置到底端DF的距离L0=2.5m，金属棒a滑至DF前已开始匀速运动，且滑至DF时解除对金属棒b的锁定，金属棒a、b沿水平导轨向右运动。已知金属棒a、b的质量均为1kg，电阻分别为R1=0.2Ω、R2=0.30Ω，金属棒a与倾斜导轨间的动摩擦因数μ=0.5，不计空气阻力及导轨的电阻，重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8。求：
(1)金属棒a滑至DF时的速度大小；
(2)金属棒b被释放时的加速度大小；
(3)从释放金属棒a到金属棒a、b速度相等的整个过程中，金属棒a产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，中子打入铀核后所发生的核反应是重核裂变反应。
故选B。
2.【答案】B
【解析】由黑体辐射的规律，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，因T1>T2，则ACD错误，B正确；
故选B。
3.【答案】C
【解析】
【分析】α衰变生成氦原子核，自发进行；β衰变生成电子，自发进行；聚变是质量轻的核结合成质量大的核．裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核
本题难度不大，考查了核反应方程的种类，在学习中需要记住一些特殊的方程式．
【解答】
A、原子核的人工转变，不是α衰变，α衰变是自发进行的，故A错误．
B、α衰变方程，故B错误．
C、轻核聚变方程，该核反应释放核能，故C正确．
D、查德威克发现中子的核反应用α粒子轰击铍核，故D错误．
故选：C．
4.【答案】D
【解析】A.密立根测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h，故A错误；
B.根据 p=hλ 可知，波长越长的光，光子动量越小，故B错误；
C.光电效应显示了光的粒子性，故C错误；
D.光子除了具有能量之外还具有动量，故D正确。
故选D。
5.【答案】D
【解析】A.根据电荷数守恒、质量数守恒知，设X的电荷数为m，质量数为n，则
239=4+n
94=2+m
解得X的电荷数为92，质量数为235，则有92质子，A错误；
B.半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，B错误；
C.由于衰变时释放巨大能量，根据
E=mc2
衰变过程总质量减小，C错误；
D.衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D正确。
故选D。
6.【答案】D
【解析】由衰变的规律可知，每发生一次α衰变，质量数减4，电荷数减2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加1。由题意知，一共发生三次α衰变，两次β衰变，所以新核的质量数为
M−4×3−0×2=M−12
电荷数为
Z−2×3+1×2=Z−4
综上所述，新核为 Z−4M−12Y 。
故选D。
7.【答案】C
【解析】A.由 T=t+273.15K 可知 −33∘C 与 240.15K 表示相同的温度，A错误；
B.因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，B错误；
C.由 T=t+273.15K 可知
ΔT=Δt
即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化 1∘C ，也就是温度变化 1K ，C正确；
D.初始热力学温度为 273.15K+t ，末态为 273.15K+2t ，温度变化了 t ，D错误；
故选C。
8.【答案】C
【解析】A.在 r>r0 阶段，分子力表现为引力，F做正功，分子动能增大，势能减小。故A错误；
B.在 r
故选C。
9.【答案】D
【解析】A.第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，A错误；
B.当温度升高时，物体分子热运动的平均速率增加，B错误；
C.只有单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，C错误；
D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，D正确。
故选D。
10.【答案】D
【解析】A.1m3铜的质量为ρ，故物质量为： n=ρμ ，所含的原子数目是： N=nNA=ρNAμ ，故A正确；
B.铜的摩尔体积为： V=μρ ；故1个铜原子占有的体积是 V0=VNA=μρNA ，故B正确；
C.铜的摩尔质量为μ，故1个铜原子的质量是 μNA ，故C正确；
D.铜的摩尔质量为μ，1kg铜的物质量为： n=1μ ；故1kg铜所含的原子数目是： N=nNA=NAμ ；故D错误；
此题选择不正确的选项，故选D．
11.【答案】B
【解析】
【分析】
根据楞次定律判断圆环中感应电流方向和圆环运动趋势，在根据受力分析和能量守恒，即可分析。
本题考查楞次定律的应用，掌握“增反减同”与“来拒去留”的应用，并理解电磁感应中的能量问题。
【解答】
A.磁铁运动的过程中环内产生感应电流，磁铁的机械能转化为环内的电能，所以磁铁的机械能减少，E点的高度小于A的高度，故A错误；
B.磁铁从A摆到D的过程中，利用楞次定律的推论：阻碍相对运动，圆环给桌面的压力大于圆环受到的重力，故B正确；
C.从A到D和从D到E的过程中，利用楞次定律的推论：阻碍相对运动，则圆环给磁铁作用力的水平分力总是指向左边，所以圆环的受到摩擦力方向总是向右，方向相同，故C错误；
D.从A到D的过程中，通过圆环的磁场方向向上，磁感应强度增大，则通过圆环的向上的磁通量增大，根据楞次定律可得，圆环中产生顺时针方向的电流(从上往下看)，故D错误。
12.【答案】B
【解析】
【分析】
向车胎内打气，车胎内的气体体积不变，压强增大．根据玻意耳定律求解．
本题利用生活中一实例，考查了多方面的知识，要求学生对物理知识有一个全面的了解并能学以致用．让学生体会到物理不仅是有趣的，还是有用的。
【解答】
打气过程温度不变，由玻意耳定律可得
pV+np1ΔV=p′V
代入数据解得
n=15
故选B。
13.【答案】AC
【解析】
【分析】
在p−1V图象中，过原点的倾斜直线表示p与V成反比，是等温线；根据体积变化判断做功情况，根据pV的变化情况分析温度的变化情况。
本题考查从图象中获取信息的能力，关键要知道p−1V图象的斜率等于CT，根据 pV T =C判断温度的变化情况。
【解答】
A.由理想气体状态方程 pV T =C可知：p=CT 1 V，则p−1V
图象的斜率k=CT，由图示图象可知，D→A图象的斜率不变，则气体的温度不变，D→A是一个等温过程，故A正确；
B.由图示图象可知，B→C图象的斜率不变，气体温度不变，理想气体的内能不变，故B错误。
C.根据选项A的分析可知，图像的斜率越大，温度越高，气体分析的平均速率变大，故A到B过程中，气体分子的平均速率变大，故C正确；
D.由图示图象可知，A→B过程气体体积不变而压强p增大，由理想气体状态方程 pV T =C可知，气体的温度升高，TB>TA，故内能增加，故D错误；
故选AC。
14.【答案】BCD
【解析】A.由图甲B光的遏止电压最大，根据
hν−W=eUC
则图甲中对应的三种光中B光的光子能量最大，A错误；
B.逸出功W相同，结合A解析可知
νB>νA=νC
B正确；
C.图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量，C正确；
D.图丙中看到明暗相间的条纹，说明电子具有波动性，D正确。
故选BCD。
15.【答案】BD
【解析】A.一群氢原子处于激发态第4能级，可能发出光子的频率种数为
C42=6
故A错误；
B.根据
Em−En=hv
放出光子的最小能量为
ΔEmin=1.51eV−0.85eV=0.66eV
故B正确；
C.根据
Em−En=hv
放出光子的最大能量为
ΔEmax=13.6eV−0.85eV=12.75eV<13.0eV
则释放出的光子不能够使逸出功为 13.0eV 的金属发生光电效应，故C错误；
D.用释放出的光子照射逸出功是 5.01eV 的某种金属，逸出的光电子的最大初动能是
Ekm=hv−W0=12.75eV−5.01eV=7.74eV
故D正确。
故选BD。
16.【答案】BD
【解析】CD.以活塞与汽缸为整体进行受力分析，整体受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，二者大小始终相等，由于总重力不变，因此弹簧拉力不变，故弹簧长度L不变，活塞的位置不变，h不变。对气缸进行分析，设气缸的质量为M，根据平衡条件
pS+Mg=p0S
解得
p=p0−MgS
可知当外界温度升高(大气压不变)时，气体的压强p不变，根据
pVT=C
当外界温度升高时，气体的体积V增大，活塞不动，汽缸向下移动，故L不变、H减小，故C错误，D正确；
AB.根据
p=p0−MgS
pVT=C
结合CD选项分析可知，当外界大气压p0变小(温度不变)时，p减小，V变大，活塞不动，h不变，汽缸向下移动，L不变、H减小，故A错误，B正确。
故选BD。
17.【答案】 不为0 先增大后不变 5.6 3.32×10−19
【解析】(1)[1]当滑动变阻器的滑片位于左端时，虽然光电管两端电压为0，但是由于阴极K上有大量光电子逸出，部分光电子会到达A极，形成光电流，故此时电流表的示数不为0；
(2)[2]在光照条件不变的情况下，在滑动变阻器的滑片由左向右移动的过程中，光电管两端电压越来越大，单位时间内有更多的光电子到达A极，光电流在增大，但是当电压增大到一定程度时，阴极产生的光电子全部到达A极，之后电流将趋于一个饱和值保持不变，故通过电流表的光电流将先增大后不变；
(3)[3]当电流表的示数刚减小到零时，电压表的示数为5.6V，可知此时金属的遏止电压 Uc=5.6V ，由动能定理可知
Ekm=Uce=5.6eV
(4)[4]根据光电效应方程有
Ekm=hν−W0
同时有
Ekm=eUc
联立可得
Uc=heν−W0e
根据图像可知当 Uc=0 时， ν=5.0×1014Hz ，故可得
W0=hν=6.63×10−34×5.0×1014J=3.32×10−19J
18.【答案】(1) C；(2)右；(3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【解析】
【分析】
本题主要考查探究电磁感应现象规律的实验，根据题意分析清楚电流计指针偏转方向与电流方向的关系、知道实验原理是解题的前提与关键，应用安培定则、楞次定律等分析解题。
【解答】
(1)根据图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往右偏;由图乙可知，根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向上，条形磁铁在螺线管中的磁场方向(原磁场方向)竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量减少，所以条形磁铁可能向上拔出线圈，C正确。
(2)合上开关后，灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明B线圈中磁通量增加时，灵敏电流计指针左偏;现在要使灵敏电流计的指针向右偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小，由图丙可知，滑动变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计的指针会向右偏，故滑动变阻器的滑片应向右滑动。
(3)根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
19.【答案】(1) 1224Mg+01n→1124Na+11H ；(2)反应吸收能量，吸收 4.75MeV 能量
【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒可知核反应方程为
1224Mg+01n→1124Na+11H
(2)根据爱因斯坦质能方程可得
ΔE=Δmc2=1.0087+23.9850−23.9910−1.0078×931.5MeV≈−4.75MeV
可知该反应吸收能量，吸收 4.75MeV 能量。
20.【答案】(1) VB=8.0×10−3m3 ；(2) ΔU=500J
【解析】(1)气体从状态A变化到状态B做等压变化，有
VATA=VBTB
可得该气体在状态B时的体积是
VB=8.0×10−3m3
(2)气体从状态A变化到状态B对外做功为
W=p(VB−VA)=200J
根据热力学第一定律可得从状态A变化到状态B的过程中气体内能的增量为
ΔU=Q−W=700−200J=500J
21.【答案】解：(i)设左、右管的截面积为S。
密封气体初始体积为V1=(2H−l−h0)S=20S，压强为p1=76cmHg+4cmHg=80cmHg
经等温压缩过程，密闭气体体积变为V2=HS=18S，压强变为p2，
由玻意耳定律有：p1V1=p2V2，
解得：p2=88.89cmHg，
此时水银柱的高度为：h=88.89cm−76cm=12.89 cm；
(ii)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3=(2H−h)S，温度变为T3，由盖吕萨克定律有：
V2T1=V3T3，
代入数据解得：T3=363K。
【解析】(i)求出密封气体初始体积和压强，将密封气体等温压缩，由玻意耳定律列方程求解压强，再求出此时水银柱的高度h；
(ii)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3=(2H−h)S，由盖吕萨克定律求解温度。
本题主要是考查了理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解。
22.【答案】解：(1)设金属棒a滑至DF时速度大小为v1，由平衡得mgsinθ=μmgcosθ+B1IL，解得I=4A，
此时金属棒a产生的感应电动势为E=I(R1+R2)，
根据E=B1Lv1，解得v1=4m/s，故金属棒a滑至DF时的速度大小为4m/s；
(2)金属棒a刚滑至斜面底端DF时，金属棒b被释放，
此时根据牛顿第二定律得B2IL=ma，代入数据解得a=4m/s2，故金属棒b被释放时的加速度大小为4m/s2；
(3)金属棒a进入水平磁场后，系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒，取向右为正，设金属棒a、b共同速度为v2，
根据动量守恒定律得mv1=2mv2，
设整个运动过程中产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律得mgL0sinθ=μmgL0cosθ+12(2m)v22+Q，
因两金属棒串联，产生的焦耳热比等于电阻比，则金属棒a产生的焦耳热为Q1=R1R1+R2Q，联立解得Q1=0.4J，
故金属棒a产生的焦耳热为0.4J。
【解析】金属棒a进入水平磁场后，系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒，根据动量守恒定律求得两球共速时的速度，再根据能量守恒定律求出整个运动过程中产生的焦耳热Q，两金属棒串联，产生的焦耳热比等于电阻比，由此得出金属棒a产生的焦耳热。
2022-2023学年宁夏银川市贺兰县重点中学高一（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共12小题，共36.0分）
1. 我国物理学家钱三强、何泽慧夫妇，1946年在法国巴黎发现了铀的三分裂和四分裂，这是我国科学家在核物理研究中做出的贡献，这是将中子打入铀核后所发生的核反应，它属于( )
A. 人工核转变 B. 重核的裂变 C. 铀核的衰变 D. 轻核的聚变
2. 已知温度T1>T2，能正确反映黑体辐射规律的图像是( )
A. B.
C. D.
3. 关于下列核反应方程的说法正确的是( )
A. 715N+11H→612C+24He是α衰变方程
B. 92238U→90234Th+24He是核裂变方程
C. 211H+201n→24He一定是释放核能的核反应方程
D. 24He+1327Al→1530P+01n是发现中子的核反应方程
4. 2018年11月29日，国家重大科研装备研制项目“超分辨光刻装备研制”通过验收，该光刻机光刻分辨力达到22nm。关于光的认识，下列说法正确的是( )
A. 爱因斯坦测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h
B. 波长越长的光，光子动量越大
C. 光电效应显示了光的波动性
D. 光子除了具有能量之外还具有动量
5. 核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少．核泄漏中的钚Pu是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险。已知钚的一种同位素 94239Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为 94239Pu→X+24He+γ，下列有关说法正确的是( )
A. X原子核中含有90个质子
B. 100个 94239Pu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E=mc2，衰变过程总质量增加
D. 衰变发出的γ射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力
6. 某放射性元素的原子核 ZMX连续经过三次α衰变和两次β衰变，若最后变成另外一种元素的原子核Y，则该新核的正确写法是( )
A. Z−2M−14Y B. Z−6M−14Y C. Z−6M−12Y D. Z−4M−12Y
7. 关于热力学温度，下列说法中正确的是( )
A. −33∘C与240.15K表示不同的温度
B. 摄氏温度与热力学温度都可能取负值
C. 温度变化1∘C，也就是温度变化1K
D. 温度由t升至2t，对应的热力学温度升高了273.15K+t
8. 两分子间的斥力和引力的合力F与分子间距离r的关系如图中曲线所示，曲线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互接近，若两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是( )
A. 在r>r0阶段，F做负功，分子动能减小，势能也减小
B. 在r
D. 在r=r0时，分子势能为零
9. 下列叙述正确的是( )
A. 第一类永动机不可能制成，是因为违背了热力学第一定律
B. 当温度升高时，物体内所有分子热运动的速率都将增加
C. 所有晶体都具有各向异性
D. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性
10. 铜的摩尔质量为μ(kg/ mol)，密度为ρ(kg/m3)，若阿伏加德罗常数为NA，则下列说法中哪个是错误的
A. 1m3铜所含的原子数目是ρNA/μ
B. 一个铜原子占有的体积是(μ / ρNA)m3
C. 一个铜原子的质量是(μ / NA)kg
D. 1kg铜所含的原子数目是ρNA
11. 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。下列说法正确的是( )
A. 磁铁在A、E两处的重力势能相等
B. 磁铁从A摆到D的过程中，圆环给桌面的压力大于圆环的重力
C. 磁铁从A到D和从D到E的过程中，圆环受到摩擦力方向相反
D. 磁铁从A到D的过程中，圆环中产生逆时针方向的电流(从上往下看)
12. 用打气筒将压强为1atm的空气打进自行车轮胎内，如果打气筒容积ΔV=500cm3，轮胎容积V=3L，原来压强p=1.5atm。现要使轮胎内压强变为p′=4atm，问用这个打气筒要打气次数为(设打气过程中空气的温度不变)( )
A. 10次 B. 15次 C. 20次 D. 25次
二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）
13. 如图所示，D→A→B→C表示一定质量的某种气体状态变化的一个过程。则下列说法正确的是( )
A. D→A是一个等温过程
B. B→C气体内能变小
C. A→B气体分子平均速率变大
D. A→B体积变大，压强变大，内能不变
14. 根据下列图像所反映的物理现象进行分析判断，说法正确的是( )
A. 图甲中对应的三种光中A的光子能量最大
B. 根据图甲分析可知，入射光的频率关系为νB>νA=νC
C. 图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量
D. 图丙中现象说明电子具有波动性
15. 丹麦的物理学家玻尔在原子的核式结构学说的基础上提出自己的能级理论。关于氢原子能级图如图所示，一群处于n=4能级的氢原子向能级跃迁的过程中，下列说法中正确的是( )
A. 最多放出3种频率不同的光子
B. 放出的光子的最小能量是0.66eV
C. 释放出的光子能够使逸出功为13.0eV的金属发生光电效应
D. 用释放出的光子照射逸出功是5.0leV的某种金属，逸出的光电子的最大初动能是7.74eV
16. 一导热良好的气缸内用活塞封住一定量的理想气体(不计活塞厚度及与缸壁之间的摩擦)，用一弹簧连接活塞，将整个气缸悬挂在天花板上，如图所示。弹簧长度为L，活塞距地面的高度为h，气缸底部距地面的高度为H，活塞内气体压强为p，体积为V，下列说法正确的是( )
A. 当外界大气压变小(温度不变)时，L不变、H变大、p减小、V不变
B. 当外界大气压变小(温度不变)时，h不变、H减小、p减小、V变大
C. 当外界温度升高(大气压不变)时，h减小、H变大、p变大、V减小
D. 当外界温度升高(大气压不变)时，L不变、H减小、p不变、V变大
三、填空题（本大题共1小题，共8.0分）
17. 爱因斯坦为了解释光电效应现象，提出“光子”概念，并给出光电效应方程，但这一观点一度受到质疑，密立根通过下述实验来验证其理论的正确性。实验电路如图甲所示，当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。
(1)当滑动变阻器的滑片位于左端时，电流表的示数_____；(填“不为0”或“为0”)
(2)在光照条件不变的情况下，在滑动变阻器的滑片由左向右移动的过程中，通过电流表的光电流将_____；(填“一直不变”或“先增大后不变”)
(3)对调电源的正负极，由左向右移动滑动变阻器的滑片，当电流表的示数刚减小到零时，电压表的示数为5.6V，则阴极K逸出的光电子的最大初动能是_____eV；
(4)用不同频率的光照射阴极K均能产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc−ν图像如图乙所示，根据图像可得阴极K金属的逸出功W0=_____J。普朗克常量h=6.63×10−34J⋅s(保留三位有效数字)
四、实验题（本大题共1小题，共6.0分）
18. 某同学在做“探究电磁感应现象规律的实验”中，选择了一个灵敏电流计G，在没有电流通过灵敏电流计时，电流计的指针恰好指在刻度盘中央，该同学先将灵敏电流计G连接在如图甲所示的电路中，电流计的指针如图甲所示。
(1)为了探究电磁感应规律，该同学将灵敏电流计G与一螺线管串联，如图乙所示。通过分析可知，图乙中条形磁铁的运动情况可能是_________。
A.静止不动 B.向下插入 C.向上拔出
(2)该同学又将灵敏电流计G接入图丙所示的电路。电路连接好后，A线圈已插入B线圈中，此时合上开关，灵敏电流计的指针向左偏了一下。当滑动变阻器的滑片向_________(填“左”或“右”)滑动，可使灵敏电流计的指针向右偏转。
(3)通过本实验可以得出：感应电流产生的磁场，总是___________________。
五、简答题（本大题共2小题，共16.0分）
19. 1224Mg经中子 01n照射后发生反应，最终生成 1124Na并释放一粒子X，若已知 01n、 1224Mg、 1124Na和X的质量分别为1.0087u、23.9850u、23.9910u、1.0078u、(1u相当于931.5MeV的能量)。
(1)写出核反应方程(标上质量数和电荷数)；
(2)通过计算判断这一核反应使吸收能量还是放出能量？能量变化是多少？(小数点后保留两位)
20. 如图甲所示，在一个密闭的汽缸内有一定质量的理想气体，如图乙所示是它从状态A变化到状态B的V−T图像，已知AB的反向延长线通过坐标原点O，气体在A状态的压强p=1.0×105Pa，气体吸收的热量Q=7.0×102J，求
(1)该气体在状态B时的体积是多少
(2)在从状态A变化到状态B的过程中气体内能的增量ΔU。
六、计算题（本大题共2小题，共18.0分）
21. 如图，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H=18cm的U型管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0= 4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l= 12cm。管底水平段的体积可忽略。环境温度为T1=283K。大气压强p0 =76cmHg。
(i)现从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部。此时水银柱的高度为多少？
(ii)再将左管中密封气体缓慢加热，使水银柱上表面恰与右管口平齐，此时密封气体的温度为多少？
22. 如图所示，平行导轨CD、EF固定在倾角为37°的斜面上，平行光滑导轨FM、DN水平故置，导轨在D、F处平滑连接，导轨间距均为L=0.5m。斜面部分存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为1T，水平部分存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为2T。现将金属棒b垂直放置在水平导轨上锁定使其不动，金属棒a从倾斜导轨上由静止释放，释放位置到底端DF的距离L0=2.5m，金属棒a滑至DF前已开始匀速运动，且滑至DF时解除对金属棒b的锁定，金属棒a、b沿水平导轨向右运动。已知金属棒a、b的质量均为1kg，电阻分别为R1=0.2Ω、R2=0.30Ω，金属棒a与倾斜导轨间的动摩擦因数μ=0.5，不计空气阻力及导轨的电阻，重力加速度g取10m/s2，sin37∘=0.6，cos37∘=0.8。求：
(1)金属棒a滑至DF时的速度大小；
(2)金属棒b被释放时的加速度大小；
(3)从释放金属棒a到金属棒a、b速度相等的整个过程中，金属棒a产生的焦耳热。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，中子打入铀核后所发生的核反应是重核裂变反应。
故选B。
2.【答案】B
【解析】由黑体辐射的规律，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，因T1>T2，则ACD错误，B正确；
故选B。
3.【答案】C
【解析】
【分析】α衰变生成氦原子核，自发进行；β衰变生成电子，自发进行；聚变是质量轻的核结合成质量大的核．裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核
本题难度不大，考查了核反应方程的种类，在学习中需要记住一些特殊的方程式．
【解答】
A、原子核的人工转变，不是α衰变，α衰变是自发进行的，故A错误．
B、α衰变方程，故B错误．
C、轻核聚变方程，该核反应释放核能，故C正确．
D、查德威克发现中子的核反应用α粒子轰击铍核，故D错误．
故选：C．
4.【答案】D
【解析】A.密立根测量了光电效应中几个重要的物理量，由此算出了普朗克常量h，故A错误；
B.根据 p=hλ 可知，波长越长的光，光子动量越小，故B错误；
C.光电效应显示了光的粒子性，故C错误；
D.光子除了具有能量之外还具有动量，故D正确。
故选D。
5.【答案】D
【解析】A.根据电荷数守恒、质量数守恒知，设X的电荷数为m，质量数为n，则
239=4+n
94=2+m
解得X的电荷数为92，质量数为235，则有92质子，A错误；
B.半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，B错误；
C.由于衰变时释放巨大能量，根据
E=mc2
衰变过程总质量减小，C错误；
D.衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，D正确。
故选D。
6.【答案】D
【解析】由衰变的规律可知，每发生一次α衰变，质量数减4，电荷数减2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数加1。由题意知，一共发生三次α衰变，两次β衰变，所以新核的质量数为
M−4×3−0×2=M−12
电荷数为
Z−2×3+1×2=Z−4
综上所述，新核为 Z−4M−12Y 。
故选D。
7.【答案】C
【解析】A.由 T=t+273.15K 可知 −33∘C 与 240.15K 表示相同的温度，A错误；
B.因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，B错误；
C.由 T=t+273.15K 可知
ΔT=Δt
即热力学温标温度的变化总等于摄氏温标温度的变化，温度变化 1∘C ，也就是温度变化 1K ，C正确；
D.初始热力学温度为 273.15K+t ，末态为 273.15K+2t ，温度变化了 t ，D错误；
故选C。
8.【答案】C
【解析】A.在 r>r0 阶段，分子力表现为引力，F做正功，分子动能增大，势能减小。故A错误；
B.在 r
故选C。
9.【答案】D
【解析】A.第一类永动机不可能制成，是因为违背了能量守恒定律，A错误；
B.当温度升高时，物体分子热运动的平均速率增加，B错误；
C.只有单晶体具有各向异性，而多晶体具有各向同性，C错误；
D.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，D正确。
故选D。
10.【答案】D
【解析】A.1m3铜的质量为ρ，故物质量为： n=ρμ ，所含的原子数目是： N=nNA=ρNAμ ，故A正确；
B.铜的摩尔体积为： V=μρ ；故1个铜原子占有的体积是 V0=VNA=μρNA ，故B正确；
C.铜的摩尔质量为μ，故1个铜原子的质量是 μNA ，故C正确；
D.铜的摩尔质量为μ，1kg铜的物质量为： n=1μ ；故1kg铜所含的原子数目是： N=nNA=NAμ ；故D错误；
此题选择不正确的选项，故选D．
11.【答案】B
【解析】
【分析】
根据楞次定律判断圆环中感应电流方向和圆环运动趋势，在根据受力分析和能量守恒，即可分析。
本题考查楞次定律的应用，掌握“增反减同”与“来拒去留”的应用，并理解电磁感应中的能量问题。
【解答】
A.磁铁运动的过程中环内产生感应电流，磁铁的机械能转化为环内的电能，所以磁铁的机械能减少，E点的高度小于A的高度，故A错误；
B.磁铁从A摆到D的过程中，利用楞次定律的推论：阻碍相对运动，圆环给桌面的压力大于圆环受到的重力，故B正确；
C.从A到D和从D到E的过程中，利用楞次定律的推论：阻碍相对运动，则圆环给磁铁作用力的水平分力总是指向左边，所以圆环的受到摩擦力方向总是向右，方向相同，故C错误；
D.从A到D的过程中，通过圆环的磁场方向向上，磁感应强度增大，则通过圆环的向上的磁通量增大，根据楞次定律可得，圆环中产生顺时针方向的电流(从上往下看)，故D错误。
12.【答案】B
【解析】
【分析】
向车胎内打气，车胎内的气体体积不变，压强增大．根据玻意耳定律求解．
本题利用生活中一实例，考查了多方面的知识，要求学生对物理知识有一个全面的了解并能学以致用．让学生体会到物理不仅是有趣的，还是有用的。
【解答】
打气过程温度不变，由玻意耳定律可得
pV+np1ΔV=p′V
代入数据解得
n=15
故选B。
13.【答案】AC
【解析】
【分析】
在p−1V图象中，过原点的倾斜直线表示p与V成反比，是等温线；根据体积变化判断做功情况，根据pV的变化情况分析温度的变化情况。
本题考查从图象中获取信息的能力，关键要知道p−1V图象的斜率等于CT，根据 pV T =C判断温度的变化情况。
【解答】
A.由理想气体状态方程 pV T =C可知：p=CT 1 V，则p−1V
图象的斜率k=CT，由图示图象可知，D→A图象的斜率不变，则气体的温度不变，D→A是一个等温过程，故A正确；
B.由图示图象可知，B→C图象的斜率不变，气体温度不变，理想气体的内能不变，故B错误。
C.根据选项A的分析可知，图像的斜率越大，温度越高，气体分析的平均速率变大，故A到B过程中，气体分子的平均速率变大，故C正确；
D.由图示图象可知，A→B过程气体体积不变而压强p增大，由理想气体状态方程 pV T =C可知，气体的温度升高，TB>TA，故内能增加，故D错误；
故选AC。
14.【答案】BCD
【解析】A.由图甲B光的遏止电压最大，根据
hν−W=eUC
则图甲中对应的三种光中B光的光子能量最大，A错误；
B.逸出功W相同，结合A解析可知
νB>νA=νC
B正确；
C.图乙中现象说明光子不仅具有能量也具有动量，C正确；
D.图丙中看到明暗相间的条纹，说明电子具有波动性，D正确。
故选BCD。
15.【答案】BD
【解析】A.一群氢原子处于激发态第4能级，可能发出光子的频率种数为
C42=6
故A错误；
B.根据
Em−En=hv
放出光子的最小能量为
ΔEmin=1.51eV−0.85eV=0.66eV
故B正确；
C.根据
Em−En=hv
放出光子的最大能量为
ΔEmax=13.6eV−0.85eV=12.75eV<13.0eV
则释放出的光子不能够使逸出功为 13.0eV 的金属发生光电效应，故C错误；
D.用释放出的光子照射逸出功是 5.01eV 的某种金属，逸出的光电子的最大初动能是
Ekm=hv−W0=12.75eV−5.01eV=7.74eV
故D正确。
故选BD。
16.【答案】BD
【解析】CD.以活塞与汽缸为整体进行受力分析，整体受到竖直向下的总重力和弹簧向上的拉力，二者大小始终相等，由于总重力不变，因此弹簧拉力不变，故弹簧长度L不变，活塞的位置不变，h不变。对气缸进行分析，设气缸的质量为M，根据平衡条件
pS+Mg=p0S
解得
p=p0−MgS
可知当外界温度升高(大气压不变)时，气体的压强p不变，根据
pVT=C
当外界温度升高时，气体的体积V增大，活塞不动，汽缸向下移动，故L不变、H减小，故C错误，D正确；
AB.根据
p=p0−MgS
pVT=C
结合CD选项分析可知，当外界大气压p0变小(温度不变)时，p减小，V变大，活塞不动，h不变，汽缸向下移动，L不变、H减小，故A错误，B正确。
故选BD。
17.【答案】 不为0 先增大后不变 5.6 3.32×10−19
【解析】(1)[1]当滑动变阻器的滑片位于左端时，虽然光电管两端电压为0，但是由于阴极K上有大量光电子逸出，部分光电子会到达A极，形成光电流，故此时电流表的示数不为0；
(2)[2]在光照条件不变的情况下，在滑动变阻器的滑片由左向右移动的过程中，光电管两端电压越来越大，单位时间内有更多的光电子到达A极，光电流在增大，但是当电压增大到一定程度时，阴极产生的光电子全部到达A极，之后电流将趋于一个饱和值保持不变，故通过电流表的光电流将先增大后不变；
(3)[3]当电流表的示数刚减小到零时，电压表的示数为5.6V，可知此时金属的遏止电压 Uc=5.6V ，由动能定理可知
Ekm=Uce=5.6eV
(4)[4]根据光电效应方程有
Ekm=hν−W0
同时有
Ekm=eUc
联立可得
Uc=heν−W0e
根据图像可知当 Uc=0 时， ν=5.0×1014Hz ，故可得
W0=hν=6.63×10−34×5.0×1014J=3.32×10−19J
18.【答案】(1) C；(2)右；(3)阻碍引起感应电流的磁通量的变化
【解析】
【分析】
本题主要考查探究电磁感应现象规律的实验，根据题意分析清楚电流计指针偏转方向与电流方向的关系、知道实验原理是解题的前提与关键，应用安培定则、楞次定律等分析解题。
【解答】
(1)根据图甲可知，电流从灵敏电流计的左接线柱流入，指针往右偏;由图乙可知，根据安培定则，螺线管中感应电流的磁场方向竖直向上，条形磁铁在螺线管中的磁场方向(原磁场方向)竖直向上，可见感应电流的磁场方向与原磁场方向相同，根据楞次定律可知穿过线圈的原磁通量减少，所以条形磁铁可能向上拔出线圈，C正确。
(2)合上开关后，灵敏电流计的指针向左偏了一下，说明B线圈中磁通量增加时，灵敏电流计指针左偏;现在要使灵敏电流计的指针向右偏转，因此穿过B线圈的磁通量应该减小，由图丙可知，滑动变阻器的滑片向右滑动，电路中的电流减小，线圈A的磁感应强度减小，穿过线圈B的磁通量减小，根据楞次定律，线圈B中产生的感应电流方向与开关合上瞬间线圈B中的感应电流方向相反，灵敏电流计的指针会向右偏，故滑动变阻器的滑片应向右滑动。
(3)根据楞次定律可知，感应电流产生的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
19.【答案】(1) 1224Mg+01n→1124Na+11H ；(2)反应吸收能量，吸收 4.75MeV 能量
【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒可知核反应方程为
1224Mg+01n→1124Na+11H
(2)根据爱因斯坦质能方程可得
ΔE=Δmc2=1.0087+23.9850−23.9910−1.0078×931.5MeV≈−4.75MeV
可知该反应吸收能量，吸收 4.75MeV 能量。
20.【答案】(1) VB=8.0×10−3m3 ；(2) ΔU=500J
【解析】(1)气体从状态A变化到状态B做等压变化，有
VATA=VBTB
可得该气体在状态B时的体积是
VB=8.0×10−3m3
(2)气体从状态A变化到状态B对外做功为
W=p(VB−VA)=200J
根据热力学第一定律可得从状态A变化到状态B的过程中气体内能的增量为
ΔU=Q−W=700−200J=500J
21.【答案】解：(i)设左、右管的截面积为S。
密封气体初始体积为V1=(2H−l−h0)S=20S，压强为p1=76cmHg+4cmHg=80cmHg
经等温压缩过程，密闭气体体积变为V2=HS=18S，压强变为p2，
由玻意耳定律有：p1V1=p2V2，
解得：p2=88.89cmHg，
此时水银柱的高度为：h=88.89cm−76cm=12.89 cm；
(ii)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3=(2H−h)S，温度变为T3，由盖吕萨克定律有：
V2T1=V3T3，
代入数据解得：T3=363K。
【解析】(i)求出密封气体初始体积和压强，将密封气体等温压缩，由玻意耳定律列方程求解压强，再求出此时水银柱的高度h；
(ii)密封气体再经等压膨胀过程体积变为V3=(2H−h)S，由盖吕萨克定律求解温度。
本题主要是考查了理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解。
22.【答案】解：(1)设金属棒a滑至DF时速度大小为v1，由平衡得mgsinθ=μmgcosθ+B1IL，解得I=4A，
此时金属棒a产生的感应电动势为E=I(R1+R2)，
根据E=B1Lv1，解得v1=4m/s，故金属棒a滑至DF时的速度大小为4m/s；
(2)金属棒a刚滑至斜面底端DF时，金属棒b被释放，
此时根据牛顿第二定律得B2IL=ma，代入数据解得a=4m/s2，故金属棒b被释放时的加速度大小为4m/s2；
(3)金属棒a进入水平磁场后，系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒，取向右为正，设金属棒a、b共同速度为v2，
根据动量守恒定律得mv1=2mv2，
设整个运动过程中产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律得mgL0sinθ=μmgL0cosθ+12(2m)v22+Q，
因两金属棒串联，产生的焦耳热比等于电阻比，则金属棒a产生的焦耳热为Q1=R1R1+R2Q，联立解得Q1=0.4J，
故金属棒a产生的焦耳热为0.4J。
【解析】金属棒a进入水平磁场后，系统水平方向不受外力作用，系统动量守恒，根据动量守恒定律求得两球共速时的速度，再根据能量守恒定律求出整个运动过程中产生的焦耳热Q，两金属棒串联，产生的焦耳热比等于电阻比，由此得出金属棒a产生的焦耳热。
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