21.(18分)

(1)现要测定一个额定电压6V、额定功率3W的小灯泡的伏安特性曲线。要求所测电压范围为0V～5.5V。

现有器材：

直流电源E(电动势6V，内阻不计);

电压表○V(量程6V，内阻约为4×104Ω);

电流表○A1(量程300mA，内阻约为2Ω);

电流表○A2(量程600mA，内阻约为1Ω);

滑动变阻器R(最大阻值约为30Ω);

电子键S，导线若干。

①如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的电流表是 。

②下图已经完成部分导线的连接，请你在实物接线图中完成余下导线的连接。

(2)某同学用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的频率为50Hz交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带上的点迹进行测量，即可验证机械能守恒定律。

①他进行了下面几个操作步骤：

A.按照图示的装置安装器件;

B.将打点计时器接到电源的“直流输出”上;

C.用天平测出重锤的质量;

D.先接通电源，后释放纸带，打出一条纸带;

E.测量纸带上某些点间的距离;

F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能。

其中没有必要进行的步骤是_________，操作不当的步骤是_________。

②他进行正确测量后挑选出一条点迹清晰的纸带进行测量分析。如图所示.其中O点为起始点，A、B、C、D、E、F为六个计数点。根据以上数据，当打点到B点时重锤的速度_________m/s，计算出该对应的 =_______ m2/s2，gh=_______ m2/s2，可认为在误差范围内存在关系式______________，即可验证机械能守恒定律。(g=9.8 m/s2)

③他继续根据纸带算出各点的速度v，量出下落距离h，并以 为纵轴、以h为横轴画出的图象，应是图中的_______。

④他进一步分析，发现本实验存在较大误差。为此设计出用如图所示的实验装置来验证机械能守恒定律。通过电磁铁控制的小铁球从A点自由下落，下落过程中经过光电门B时，通过与之相连的毫秒计时器(图中未画出)记录挡光时间t，用毫米刻度尺测出AB之间的距离h，用游标卡尺测得小铁球的直径d。重力加速度为g。实验前应调整光电门位置使小球下落过程中球心通过光电门中的激光束。小铁球通过光电门时的瞬时速度v= 。如果d、t、h、g存在关系式 ，也可验证机械能守恒定律。

⑤比较两个方案，改进后的方案相比原方案的最主要的优点是：

。

22. (16分)

一长 =0.80m的轻绳一端固定在 点，另一端连接一质量 =0.10kg的小球，悬点 距离水平地面的高度H = 1.00m。开始时小球处于 点，此时轻绳拉直处于水平方向上，如图所示。让小球从静止释放，当小球运动到 点时，轻绳碰到悬点 正下方一个固定的钉子P时立刻断裂。不计轻绳断裂的能量损失，取重力加速度g=10m/s2。求：

(1)当小球运动到 点时的速度大小;

(2)绳断裂后球从 点抛出并落在水平地面的C点，求C点与 点之间的水平距离;

(3)若OP=0.6m，轻绳碰到钉子P时绳中拉力达到所能承受的最大拉力断裂，求轻绳能承受的最大拉力。

23.(18分)

如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体，其中空部分的长、高、宽分别为 、 、 ，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可略的导体电极，这两个电极与负载电阻 相连。发电通道处于匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图。发电通道内有电阻率为 的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差，使得电离气体以不变的流速 通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题：

(1)判断发电机导体电极的正负极，求发电机的电动势E;

(2)发电通道两端的压强差 ;

(3)若负载电阻R阻值可以改变，当R减小时，电路中的电流会增大;但当R减小到R 0时，电流达到最大值(饱和值)Im;当R继续减小时，电流就不再增大，而保持不变。设变化过程中，发电通道内电离气体的电阻率保持不变。求R 0和Im。

24.(20分)

如图所示，竖直平面内有一半径为r、内阻为R1、粗细均匀的光滑半圆形金属环，在M、N处与相距为2r、电阻不计的平行光滑金属轨道ME、NF相接，EF之间接有电阻R2，已知R1=12R，R2=4R。在MN上方及CD下方有水平方向的匀强磁场I和II，磁感应强度大小均为B。现有质量为m、电阻不计的导体棒ab，从半圆环的最高点A处由静止下落，在下落过程中导体棒始终保持水平，与半圆形金属环及轨道接触良好，两平行轨道中够长。已知导体棒ab下落r/2时的速度大小为v1，下落到MN处的速度大小为v2。

(1)求导体棒ab从A下落r/2时的加速度大小。

(2)若导体棒ab进入磁场II后棒中电流大小始终不变，求磁场I和II之间的距离h和R2上的电功率P2。

(3)当导体棒进入磁场II时，施加一竖直向上的恒定外力F=mg的作用，求导体棒ab从开始进入磁场II到停止运动所通过的距离和电阻R2上所产生的热量。

25.(13分) 直接排放氮氧化物会形成酸雨、雾霾，催化还原法和氧化吸收法是两种常用的

治理方法。

(1)用化学方程式表示NO2形成硝酸型酸雨的反应： 。

(2)利用NH3、CH4等气体可除去烟气中氮氧化物。

① 写出NH3的电子式 。

② 热稳定性：NH3 CH4(填“>”、“<”)。

③ 已知CH4 (g)+ 2O2 (g)=CO2 (g)+2H2O (l) △H1=a kJ/mol

欲计算反应CH4 (g)+ 4NO (g)=2N2 (g)+CO2 (g)+2H2O (l)的焓变△H2 ， 则还需要查找某反应的焓变△H3，当反应中各物质化学计量数之比为最简整数比时

△H3 = b kJ/mol，则该反应的热化学方程式为 。

据此计算出△H2 = kJ/mol(用含a和b的式子表示)。

(3)利用氧化吸收法除去氮氧化物。

首先向氮氧化物中补充氧气，然后将混合气体通入石灰乳中，使之转化为硝酸钙。

已知某氮氧化物由NO和NO2组成，且n(NO):n(NO2) = 1:3。

① 写出氧化吸收法除去该氮氧化物的化学方程式 。

② 现有标准状况下的O2 33.6 L，理论上可处理该氮氧化物 L(标准 状况)。

26. (13分)用芒硝(Na2SO4•10H2O)制备纯碱、铵明矾[NH4Al(SO4)2•12H2O]的生产工艺

流程图如下所示：

(1)溶液C中的溶质主要是 。

(2)铵明矾的溶液呈 性，铵明矾可用于净水，用离子方程式说明原理 。

(3)过程Ⅰ反应温度不能超过40℃，主要原因是 。

(4)运用化学平衡原理解释Na2SO4溶液稍过量的原因 。

(5)若将Al2(SO4)3直接加入滤液A中，将产生大量白色沉淀和气体，导致铵明矾产量降低新|

请用离子方程式解释产生该现象的原因 。

(6)滤液E中溶质离子为 。

(7)已知铵明矾的溶解度随温度升高明显增大，过程Ⅱ得到铵明矾的系列实验操作为

、 、过滤洗涤、干燥

27.(15分)为验证氧化性Cl2 > Fe3+ > SO2，某小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器和

A中加热装置已略，气密性已检验)。

实验过程：

I.打开弹簧夹K1~K4，通入一段时间N2，再将T型导管插入B中，

继续通入N2，然后关闭K1、K3、K4。

Ⅱ.打开活塞a，滴加一定量的浓盐酸，给A加热。

Ⅲ.当B中溶液变黄时，停止加热，夹紧弹簧夹K2。

Ⅳ.打开活塞b，使约2mL的溶液流入D试管中，检验其中的离子。

Ⅴ.打开弹簧夹K3、活塞c，加入70%的硫酸，一段时间后夹紧弹簧夹K3。

Ⅵ.更新试管D，重复过程Ⅳ，检验B溶液中的离子。

(1) 过程Ⅰ的目的是 。

(2) 棉花中浸润的溶液为 。

(3) A中发生反应的化学方程式为 。

(4) 用70%的硫酸制取SO2，反应速率比用98%的硫酸快，原因是 。

(5) 过程Ⅵ，检验B溶液中是否含有SO42-的操作是 。

(6) 甲、乙、丙三位同学分别完成了上述实验，他们的检测结果一定能够证明

氧化性Cl2 > Fe3+ > SO2的是 (填“甲”“乙”“丙”)。

过程Ⅳ B溶液中含有的离子 过程Ⅵ B溶液中含有的离子

甲 有Fe3+无Fe2+ 有SO42-

乙 既有Fe3+又有Fe2+ 有SO42-

丙 有Fe3+无Fe2+ 有Fe2+

(7) 进行实验过程Ⅴ时，B中溶液颜色由黄色逐渐变为红棕色，停止通气，放置一段时间后溶液颜色变为浅绿色。

查阅资料： Fe2+(aq) + SO32- (aq) FeSO3(s)(墨绿色)

提出假设：FeCl3与 SO2的反应经历了中间产物FeSO3，溶液的红棕色是FeSO3(墨 绿色)与FeCl3(黄色)的混合色。

某同学设计如下实验，证实该假设成立：

① 溶液E和F分别为 、 。

② 请用化学平衡原理解释步骤3中红棕色溶液颜色变为浅绿色的原因 。