23.(18分)
如图所示,电子由静止开始经加速电场加速后,沿平行于版面的方向射入偏转电场,并从另一侧射出。已知电子质量为m,电荷量为e,加速电场电压为U0,偏转电场可看做匀强电场,极板间电压为U,极板长度为L,板间距为d。
(1)忽略电子所受重力,求电子射入偏转电场时初速度v0和从电场射出时沿垂直版面方向的偏转距离Δy; (2)分析物理量的数量级,是解决物理问题的常用方法。在解决(1)问时忽略了电子所受重力,请利用下列数据分析说明其原因。已知U?2.0?10V,d?4.0?102?2m,m?9.1?10?31kg,e?1.6?10?19C,
g?110m/s2。
(3)极板间既有电场也有重力场。电势反映了静电场各点的能的性质,请写出电势?的定义式。类比电势的定义方法,在重力场中建立“重力势”的?G概念,并简要说明电势和“重力势”的共同特点。 24.(20分)
(1)动量定理可以表示为Δp=FΔt,其中动量p和力F都是矢量。在运用动量定理处理二维问题时,可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。例如,质量为m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后弹出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是υ,如图1所示。碰撞过程中忽略小球所受重力。
a.分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy; b.分析说明小球对木板的作用力的方向。
(2)激光束可以看作是粒子流,其中的粒子以相同的动量沿光传播方向运动。激光照射到物
体上,在发生反射、折射和吸收现象的同时,也会对物体产生作用。光镊效应就是一个实例,激光束可以像镊子一样抓住细胞等微小颗粒。
一束激光经S点后被分成若干细光束,若不考虑光的反射和吸收,其中光束①和②穿过介质小球的光路如图②所示,图中O点是介质小球的球心,入射时光束①和②与SO的夹角均为θ,
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出射时光束均与SO平行。请在下面两种情况下,分析说明两光束因折射对小球产生的合力的方向。
a. 光束①和②强度相同; b. 光束①比②强度大。
25.(17分)
功能高分子P的合成路线如下:
(1)A的分子式是C7H8,其结构简式是___________________。 (2)试剂a是_______________。
(3)反应③的化学方程式:_______________。
(4)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能团:_______________。 (5)反应④的反应类型是_______________。 (6)反应⑤的化学方程式:_______________。
(5)已知:2CH3CHO。
以乙烯为起始原料,选用必要的无机试剂合成E,写出合成路线(用结构简式表示有机物),用箭头表示转化关系,箭头上注明试剂和反应条件)。 26.(13分)
用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO3)已成为环境修复研究的热点之一。
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(1)Fe还原水体中NO3的反应原理如右图所示。
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①作负极的物质是________。 ②正极的电极反应式是_________。
(2)将足量铁粉投入水体中,经24小时测定NO3的去除率和pH,结果如下: 初始pH NO3—的去除率 24小时pH 铁的最终物质形态 pH=2.5 接近100% 接近中性 pH=4.5 <50% 接近中性 —
pH=4.5时,NO3的去除率低。其原因是________。
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(3)实验发现:在初始pH=4.5的水体中投入足量铁粉的同时,补充一定量的Fe2+可以明显提高NO3的去
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除率。对Fe2+的作用提出两种假设: Ⅰ. Fe2+直接还原NO3;
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Ⅱ. Fe2+破坏FeO(OH)氧化层。
①做对比实验,结果如右图所示,可得到的结论是_______。
②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4。结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高NO3去除率的原因:______。
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pH =4.5(其他条件相同)
(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定NO3的去除率和pH,结果如下:
初始pH pH=2.5 pH=4.5 —
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NO3—的去除率 1小时pH 约10% 接近中性 —
约3% 接近中性 与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,NO3去除率和铁的最终物质形态不同的原因:__________。 27.(12分)
以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料,制备高纯PbO,实现铅的再生利用。其工作流程如下:
(1)过程Ⅰ中,在Fe2+催化下,Pb和PbO2反应生成PbSO4的化学方程式是__________。 (2)过程Ⅰ中,Fe2+催化过程可表示为: i:2Fe2++ PbO2+4H++SO42?ii: ……
①写出ii的离子方程式:________________。
②下列实验方案可证实上述催化过程。将实验方案补充完整。
a. 向酸化的FeSO4溶液中加入KSCN溶液,溶液几乎无色,再加入少量PbO2,溶液变红。 b.______________。
(3)PbO溶解在NaOH溶液中,存在平衡:PbO(s)+NaOH(aq)曲线如图所示。
NaHPbO2(aq),其溶解度
2Fe3++PbSO4+2H2O
①过程Ⅱ的目的是脱硫。滤液1经处理后可在过程Ⅱ中重复使用,其目的是_____(选填序号)。 A.减少PbO的损失,提高产品的产率 B.重复利用NaOH,提高原料的利用率
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