2015湖南雅礼中学二模理综试题及答案【理科综合】(4)

25．“太空粒子探测器”是由加速、偏转和收集三部分组成，其原理可简化如下：如图1所示，辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面，圆心为O，外圆弧面AB的半径为L，电势为φ₁，内圆弧面CD的半径为，电势为φ₂。足够长的收集板MN平行边界ACDB，O到MN板的距离OP=L。假设太空中漂浮着质量为m，电量为q的带正电粒子，它们能均匀地吸附到AB圆弧面上，并被加速电场从静止开始加速，不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。
（1）求粒子到达O点时速度的大小；
（2）如图2所示，在边界ACDB和收集板MN之间加一个半圆形匀强磁场，圆心为O，半径为L，方向垂直纸面向内，则发现从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后有2/3能打到MN板上（不考虑过边界ACDB的粒子再次返回），求所加磁感应强度的大小；
（3）同上问，从AB圆弧面收集到的粒子经O点进入磁场后均不能到达收集板MN，求磁感应强度所满足的条件。试写出定量反映收集板MN上的收集效率η与磁感应强度B的关系的相关式子。
【答案】（1）；（2）；（3）。
【解析】
试题分析：（1）带电粒子在电场中加速时，由动能定理，    （2分）
又U=φ₁φ₂         （2分）
所以：    （1分)
（2）从AB圆弧面收集到的粒子有2/3能打到MN板上，刚好不能打到MN上的粒子从磁场中出来后速度方向与MN平行，则入射的方向与AB之间的夹角是60°，在磁场中运动的轨迹如图1，轨迹圆心角θ=60°（2分）
根据几何关系，粒子圆周运动的半径为r=L （2分）
由牛顿第二定律得：  （1分）
联立解得：    （1分）
（3）当沿OD方向的粒子刚好打到MN上，则由几何关系可知，（2分）
由牛顿第二定律得：  （1分）
得：（1分），即（1分）
如图2，设粒子在磁场中运动圆弧对应的圆心角为α，由几何关系可知：（1分）
MN上的收集效率：（1分）
26.（14分）2014诺贝尔物理学奖授予开发蓝色发光二极管(LED)的三位科学家。长期以来，人们发明了红色及绿色LED，但三原色之一的蓝色LED却因在材料环节遇阻而被断言“难以在20世纪实现”。通过科学家漫长的实验，发现氮化镓晶体可以产生蓝色LED。资料显示：
①在室温下，氮化镓不溶于水、酸和碱。但在加热时氮化镓可溶于NaOH、H₂SO₄。
②氮化镓晶体的制备通常有两种方法：
a、通常以甲基镓Ga(CH₃)₃作为镓源，NH₃作为氮源，在一定条件下反应制取氮化镓
b、通过甲基镓Ga(CH₃)₃分解产生单质镓，利用分解出的Ga与NH₃的化学反应实现的，其的反应方程式为：2Ga（s）+2NH₃（g）2GaN（s）+3H₂（g）
③氢氧化镓Ga(OH)₃与氢氧化铝类似，均有两性。
（1）下列有关镓及其化合物说法正确的是              。
A、第ⅢA族元素铟的性质与镓相似，氮化铟的化学式为In₂N₃
B、甲基镓与氨气反应时除生成氮化镓外，还生成CH₄
C、元素周期表中镓的金属性比铝弱
D、镓位于元素周期表第四周期第ⅡA族
（2）三甲基镓在常温常压下为无色透明有毒液体。在空气中易氧化，在室温自燃，燃烧时产生金属氧化物白烟，其他元素均转化为稳定的氧化物。请写出三甲基镓在空气中自燃的化学方程式：                                                。
（3）工业上利用Ga与NH₃合成氮化镓的反应方程式为：
2Ga（s）+2NH₃（g）2GaN（s）+3H₂（g）     △H﹤0
①请写出上述反应的化学平衡常数表达式：                                   。
②在恒温恒容的密闭体系内进行上述可逆反应，下列有关表达正确的是            
A、①图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B、②图像中纵坐标可以为镓的转化率
C、③图像中纵坐标可以为化学反应速率
D、④图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
（4）工业上提纯镓的方法很多，其中以电解精炼法为多。具体原理如下：以待提纯的粗镓（内含Zn、Fe、Cu杂质）为阳极，以高纯镓为阴极，以NaOH水溶液为电解质溶液。在电流作用下使粗镓在阳极溶解进入电解质溶液，通过某种特殊的离子迁移技术到达阴极并在阴极放电析出高纯镓。电解时阳极反应方程式为：Ga-3e^-+4OH^-=GaO₂^-+2H₂O
①请写出在阳极生成的GaO₂^-通过离子迁移到阴极时，阴极电极反应方程式
                                              。
②已知离子氧化性顺序为：Zn²⁺﹤Ga³⁺﹤Fe²⁺﹤Cu²⁺，请写出电解精炼镓时阳极泥的成分         。（填化学式）
【答案】
26.（14分，方程式3分，其它每空2分）
（1）B   
（2）2Ga(CH₃)₃+12O₂= Ga₂O₃+6CO₂+9H₂O
（3）①c³ (H₂) /c² (NH₃)    ②A   （4）GaO₂^-+3e^-+2H₂O=Ga+4OH^-      Fe、Cu
27.（14分）尿素可作为H₂O₂的稳定载体，生产一种固态、耐储存、易运输的新型氧化剂和消毒剂—过氧化尿素[CO(NH₂)₂·H₂O₂]，其合成工艺流程如下：
  
请回答下列问题：
 （1）操作I、II的名称分别是______、_______。CO(NH₂)₂·H₂O₂分子中尿素和过氧化氢之间以________结合，其结合力较弱，具有尿素和过氧化氢双重性质。
 （2）工业上生产尿素所需的原料气可由天然气与水反应制备，已知：
    ①甲烷、氢气的燃烧热分别为890.3kJ/mol、285.8kJ/mol
    ②H₂O(l)=H₂O(g)    
写出CH₄与水蒸气作用生产CO₂和H₂的热化学方程式：                        。