精品解析：上海市晋元高级中学2023-2024学年高二下学期期末物理试卷（等级考）

晋元高级中学2023学年第二学期期末考试 高二年级物理学科(等级考)试卷 一、单项选择题(每题3分，共24分。每小只有一个正确案。) 1. 下列说法正确的是（　　） A. 给手机充电时，电源提供的电能多于电池得到的化学能 B. 系统对外界做功2J，同时向外放热3J，则系统内能增加了5J C. 在房间内打开冰箱门，再接通电源，室内温度就会持续降低 D. 机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化 2. 下列说法正确的是（　　） A. 激光是自然界某种物质直接反光产生的 B. 照相机镜头的增透膜应用了光的衍射原理 C. 在双缝干涉实验中，若用白光作光源照射双缝，当把双中的一条缝用不透光的板住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色条纹 D. 观看立体电影需要用到特殊的眼镜是利用了光的偏振现象，说明光是一种纵波 3. 卢瑟福与汤姆孙的原子模型的主要区别是（　　） ①原子的组成成分不同 ②原子的质量分布不同 ③原子的电荷成分不同 ④原子内电子的运动状况不同 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④ 4. 几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中的光速为c。则下列说法中正确的是（　　） A. 该反应属于α衰变 B. 该反应的质量亏损为 C. X核的平均结合能为 D. X核中有12个中子 5. 某处地下有水平埋设的长直导线，现用图所示的闭合线圈和电流传感器探测导线的位置及其走向。探测时线圈保持水平，探测过程及电流情况如下表所示： 线圈移动情况 初始时静止放置 南北方向移动 南北方向移动后静止 东西方向移动 东西方向移动后静止 电流情况 无电流 无电流 无电流 有电流 有电流 下列判断正确的是（ ） A. 导线南北走向，但不能确定其具体位置 B. 导线东西走向，但不能确定其具体位置 C. 导线南北走向，且可以确定其在初始时位于线圈中心点O的正下方 D. 导线东西走向，且可以确定其在初始时位于线圈中心点O的正下方 6. 如图甲所示，螺线管匝数，横截面积，螺线管导线电阻，电阻。螺线管内部区域可视为存在水平方向的匀强磁场，以水平向右为正方向，磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 通过电阻感应电流方向从到 B. 回路中感应电流逐渐增大 C. 电阻两端的电压为 D. 内回路中的电流为 7. 某些共享单车内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（　　） A. t=0时刻线圈处于中性面位置 B. t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零 C. t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大 D. t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次 8. 图甲是使用220V正弦交变电源手机无线充电装置，其工作原现如乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线和受电线圈的数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9V，充电功率为27W；送电线所接的电阻为R=40Ω，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 快速充电时，ab间输入功率为220W B. 快速充电时，受电线圈两端电压约为73.3V C. 快速充电时，ab端与手机两端端电压比为3:1 D. 快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为3:1 二、多项选择题(每题4分，共8分。每小题有2-3个正确答案。) 9. 如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置；图乙为a、b、c三种光照下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. a、b、c三种光的频率各不相同 B. b、c两种光的光强可能相同 C. 若b光为绿光，a光不可能是紫光 D. 图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大 10. 如图，为列车进站时其刹车原理简化图：在车身下方固定一水平均匀矩形线框abcd，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车质量为m，车身长为s，线框ab和cd边的长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度大小为B。当关闭动力后，车头进入磁场瞬间速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法正确的是（　　） A. 列车在进站过程，线框中电流方向为 B. 在线框ab边进入磁场瞬间，列车的加速度大小为 C. 在线框进入磁场的过程中，线框bc边消耗的电能为 D. 列车从进站到停下来所用时间为 三、填空题(每题4分，共12分) 11. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”工作原理如图乙所示，按下门铃按钮时磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮时磁铁远离螺线管回归原位置。当按下按钮时，有电流向___________（填“右”或“左”） 通过电铃，螺线管的P端电势___________ （ 填“大于”、“等于”或“小于”） Q端电势。 12. 如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是________，表示β射线的是________；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A.匀速圆周运动B.类平抛运动C.一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由____________。 13. 如图，AB为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，则光脉冲在光导维中传播的速度为______(图中α未知)，光导纤维所用材料的折射率n等于________(已知光在真空中的传播速度为c) 四、情境综合题(共56分，14-15题18分、16-19题18分、20-23 题20分) (一)奇妙的光学实验 14. 某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界而aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有 A. 插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像 C. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）下列哪些措施能够提高实验准确程度 。 A. 选用两光学表面间距大的玻璃砖 B. 选用两光学表面平行的玻璃砖 C. 选用粗的大头针完成实验 D. 插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 （3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率 n=________(用图中线段的字母表示) （4）如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa'和 bb'的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于’或“等于”)准确值。 （5）某同学用类似方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是________。 15. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为a，双缝到光强分布传感器距离为b。 （1）实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A. B. C. D. （2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距和亮度与不加偏振片时相比 A. 变化、不变化 B. 不变化、不变化 C. 不变化、变化 （3）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 。 A. 减小缝宽 B. 使单缝靠近传感器 C. 增大缝宽 D. 使单缝远离传感器 (二)气体、液体、固体的的性质 气体、液体、固体的的性质 固体、液体、气体有各自的基本性质。固体分为晶体与非晶体；液体有浸润现象、不浸润现象、毛细现象；理想气体是一种理想化模型，大多数实际气体都可近似看成理想气体，气体状态变化遵循气体实验定律、理想气体的状态方程。 16. 下列说法不正确的是（　　） A. 将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B. 固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 C. 由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D. 在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 17. 关于下列四幅图的说法，正确的是（　　） A. 甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化球形处理 B. 乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置的连线是它们做布朗运动的轨迹 C. 热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明蜂蜡具有各向异性 D. 丁图中分子间距离为时，分子间作用力F最小，分子势能最大 18. 封闭在气缸内一定质量的气体，保持气体体积不变，温度升高时，以下说法正确的是（　　） A. 气体的密度增大 B. 气体的压强增大 C. 所有气体分子的速度都增大 D. 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变 19. 小明为研究封闭气体的性质，他取来两根粗细均匀且两端开口的长玻璃管， （1）他首先将较细的一根插入水中，发现管内外的液面不相平，即管内液面比管外水槽液面____（选涂：A.高B.低），这种现象称作__________现象。 （2）然后他将较粗的长直玻璃管竖直插入大水槽中，管内横截面积为，管中有一个质量为的密闭活塞，封闭一段长度为的气体，气体温度，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强，水的密度。（）则开始时封闭气体的压强为_____________Pa。 （3）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动，此时，则这时管内外水面高度差为多少_____？管内气柱长度多大_____？ (三)氢原子气体 20. 2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 （1）在计算质子和电子间相互作用力的大小时_________ (选择： A.能 B.不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是_________ （2）质了与电子之间同时存万有引力FG和静电力Fe，则（ ） A. >>1 B. >1 C. <<1 D. <1 （3）氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是_________ A.红光 B.绿光 C.蓝光 D.紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为_________eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为_________m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中_________ A.原子辐射一系列频率的光子 B.原子吸收一系列频率的光子 C.原子吸收某一频率的光子 D.原子辐射某一频率的光子 （4）人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是_________ A.它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B.它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C.电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D.同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是：_________ c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能_________，氢原子的核外电子的速度_________ (均选填“减小”“不变”或“增大”) 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 晋元高级中学2023学年第二学期期末考试 高二年级物理学科(等级考)试卷 一、单项选择题(每题3分，共24分。每小只有一个正确案。) 1. 下列说法正确的是（　　） A. 给手机充电时，电源提供的电能多于电池得到的化学能 B. 系统对外界做功2J，同时向外放热3J，则系统内能增加了5J C. 在房间内打开冰箱门，再接通电源，室内温度就会持续降低 D. 机械能可以全部转化为内能，内能也可以全部转化为机械能而不引起其他变化 【答案】A 【解析】 【详解】A．在对手机充电的过程中，由于存在损耗，提供的电能比电池得到的化学能要多，故A正确； B．根据热力学第一定律 可得 系统内能减小，故B错误。 C．在房间内，打开一台冰箱的门，再接通电源，电流做功电能转化为热能，室内温度会升高，故C错误； D．机械能可以自发地全部转化为内能正确，但不可能从单一热源吸收热量全并将这热量变为功，而不产生其他影响，故D错误。 故选A。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 激光是自然界某种物质直接反光产生的 B. 照相机镜头的增透膜应用了光的衍射原理 C. 在双缝干涉实验中，若用白光作光源照射双缝，当把双中的一条缝用不透光的板住时，屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色条纹 D. 观看立体电影需要用到特殊的眼镜是利用了光的偏振现象，说明光是一种纵波 【答案】C 【解析】 【详解】A．激光不是天然存在的光，是通过受激辐射产生的光，故A错误； B．照相机镜头的增透膜应用了光的干涉原理，故B错误； C．白光是多种色光的复合光，由于各种色光波长不同，形成的衍射条纹宽度不同，故屏上将出现宽度不同、中间是白色条纹的彩色衍射条纹，故C正确； D．观看立体电影需要用到特殊的眼镜是利用了光的偏振现象，说明光是一种横波，故D错误。 故选C。 3. 卢瑟福与汤姆孙的原子模型的主要区别是（　　） ①原子的组成成分不同 ②原子的质量分布不同 ③原子的电荷成分不同 ④原子内电子的运动状况不同 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ②④ 【答案】D 【解析】 【详解】汤姆孙原子模型认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像蛋糕里的葡萄干那样镶嵌在原子里面。而卢瑟福的原子模型认为在原子的中心有一个很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在这个核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。即原子的质量分布和原子内电子的运动状况不同。 故选D。 4. 几十亿年后太阳内部氢元素消耗殆尽，内部高温高压使三个氦核发生短暂的热核反应，被称为氦闪，核反应方程为，该反应放出的能量为E，真空中的光速为c。则下列说法中正确的是（　　） A. 该反应属于α衰变 B. 该反应的质量亏损为 C. X核的平均结合能为 D. X核中有12个中子 【答案】B 【解析】 【详解】AD．根据质量数和核电荷数守恒，可知核反应方程为 属于轻原子核结合成较重原子核反应，所以该反应属于核聚变，又中子数等于质量数减去质子数，因此X核中有6个中子，故AD错误； B．根据爱因斯坦质能方程 该反应的质量亏损为 故B正确； C．比结合能又称平均结合能，等于结合能除以核子数，结合能是自由分散的核子结合成原子核所释放的能量，并不是该反应放出的能量为E，所以X核的比结合能不为，故C错误。 故选B。 5. 某处地下有水平埋设的长直导线，现用图所示的闭合线圈和电流传感器探测导线的位置及其走向。探测时线圈保持水平，探测过程及电流情况如下表所示： 线圈移动情况 初始时静止放置 南北方向移动 南北方向移动后静止 东西方向移动 东西方向移动后静止 电流情况 无电流 无电流 无电流 有电流 有电流 下列判断正确的是（ ） A. 导线南北走向，但不能确定其具体位置 B. 导线东西走向，但不能确定其具体位置 C. 导线南北走向，且可以确定其在初始时位于线圈中心点O的正下方 D. 导线东西走向，且可以确定其在初始时位于线圈中心点O的正下方 【答案】C 【解析】 【详解】通电直导线产生的磁场的磁感线分布如图所示（截面图） 可以看出当线圈静止处于导线正上方时，穿过线圈的磁通量的变化率为零，因此不会有感应电流，而当线圈垂直导线方向移动时，线圈中的磁通量将发生改变（通电导线产生环形磁场，以通电导线为轴线，所产生的环形磁场的磁感应强度随着与通电导线距离的增加的减弱），电流传感器有示数，即闭合线圈与传感器构成的闭合回路中有感应电流，由题表中线圈位置变化分析可知，线圈初始时静止，传感器中无电流，线圈南北方向移动或静止时，传感器中均无电流，而线圈在东西方向移动或静止时均有电流，因此可知可知，导线南北走向，且可以确定其在初始时位于线圈中心点O的正下方。 故选C。 6. 如图甲所示，螺线管匝数，横截面积，螺线管导线电阻，电阻。螺线管内部区域可视为存在水平方向匀强磁场，以水平向右为正方向，磁感应强度大小随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　） A. 通过电阻的感应电流方向从到 B. 回路中感应电流逐渐增大 C. 电阻两端的电压为 D. 内回路中的电流为 【答案】D 【解析】 【详解】A．由图可知，磁感应强度均匀增加，结合螺旋管的导线缠绕方向，可知通过螺线管的磁通量向右增加，由楞次定律和右手螺旋定则，可知通过电阻R的感应电流方向为从C到D，A错误； B．因为磁通量均匀增加，所以感应电动势恒定，感应电流恒定，B错误； D．根据法拉第电磁感应定律可知 根据闭合电路欧姆定律，可知内回路中的电流为 D正确； C．根据欧姆定律，可知电阻两端的电压为 C错误。 故选D。 7. 某些共享单车的内部有一个小型发电机，通过骑行者的骑行踩踏，可以不断地给单车里的蓄电池充电，蓄电池再给智能锁供电。小型发电机的发电原理可简化为图甲所示，矩形线圈abcd线圈处于匀强磁场中，通过理想交流电流表与阻值为R的电阻相连。某段时间在骑行者的踩踏下，线圈绕垂直磁场方向的轴OO′匀速转动，图乙是线圈转动过程中穿过线圈的磁通量Φ随时间t变化的图像，则（　　） A. t=0时刻线圈处于中性面位置 B. t3时刻，穿过线圈的磁通变化率为零，感应电动势为零 C. t1时刻电流表示数为0，t2时刻电流表的示数最大 D. t2、t4时刻电流方向发生改变，线圈转动一周，电流方向改变两次 【答案】B 【解析】 【详解】A．由图乙可知，t=0时刻穿过线圈的磁通量为0，则线圈与中性面垂直，故A错误； B．t3时刻，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零，感应电动势为零，故B正确； C．根据题意可知，电流表的示数为回路中电流的有效值，而回路中电流的有效值不变，故C错误； D．t2、t4时刻磁通量为零，磁通量的变化率最大，即感应电动势最大，感应电流最大，此时电流方向不发生改变，而线圈转动一周，电流方向改变两次，故D错误。 故选B。 8. 图甲是使用220V正弦交变电源的手机无线充电装置，其工作原现如乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线和受电线圈的数比N1:N2=3:1,手机两端的电压为9V，充电功率为27W；送电线所接的电阻为R=40Ω，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（　　） A. 快速充电时，ab间输入功率为220W B. 快速充电时，受电线圈两端电压约为73.3V C. 快速充电时，ab端与手机两端端电压比为3:1 D. 快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为3:1 【答案】A 【解析】 【详解】C．ab端与手机两端电压比为 故C错误； D．快速充电时，送电线圈和受电线圈电流比为 故D错误； B．S与1接通，此时次级电流为 则初级电流为 此时初级电压为 次级电压为 故B错误； A．ab间输入功率为 故A正确。 故选A。 二、多项选择题(每题4分，共8分。每小题有2-3个正确答案。) 9. 如图所示，图甲为演示光电效应的实验装置；图乙为a、b、c三种光照下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线。下列说法正确的是（　　） A. a、b、c三种光的频率各不相同 B. b、c两种光的光强可能相同 C. 若b光为绿光，a光不可能是紫光 D. 图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的读数可能增大 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由光电效应方程及遏止电压的关系可得 b、c两种光的遏止电压相同，故频率相同，a光的遏止电压较小，频率较低，A错误； B．饱和光电流与光强成正比，对比题图乙可知，b光较强，B错误； C．a光频率较低，若b光为绿光，a光不可能是紫光，C正确； D．题图甲中的滑动变阻器的滑片向右滑动，增大光电管两端电压，且为正向电压，电流表的读数可能增大，但不会超过饱和光电流，D正确。 故选CD。 10. 如图，为列车进站时其刹车原理简化图：在车身下方固定一水平均匀矩形线框abcd，利用线框进入磁场时所受的安培力，辅助列车刹车。已知列车质量为m，车身长为s，线框ab和cd边的长度均为L（L小于匀强磁场的宽度），线框总电阻为R。站台轨道上匀强磁场区域足够长，磁感应强度大小为B。当关闭动力后，车头进入磁场瞬间速度为v0，列车停止前所受铁轨及空气阻力的合力恒为f，车尾进入磁场瞬间，列车恰好停止。下列说法正确的是（　　） A. 列车在进站过程，线框中电流方向为 B. 在线框ab边进入磁场瞬间，列车加速度大小为 C. 在线框进入磁场的过程中，线框bc边消耗的电能为 D. 列车从进站到停下来所用时间为 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据右手定则可知，列车在进站过程，线框中电流方向为，故A错误； B．在线框ab边进入磁场瞬间，感应电动势为 感应电流为 根据牛顿第二定律有 解得 故B正确； C．在线框进入磁场的过程中，令线框产生的焦耳热为Q，根据能量守恒定律有 线框bc边消耗的电能为 解得 故C正确； D．列车从进站到停下来过程，根据动量定理有 感应电流平均值 其中 解得 故D错误。 故选BC。 三、填空题(每题4分，共12分) 11. 图甲为某款“自发电”无线门铃按钮，其“发电”工作原理如图乙所示，按下门铃按钮时磁铁靠近螺线管，松开门铃按钮时磁铁远离螺线管回归原位置。当按下按钮时，有电流向___________（填“右”或“左”） 通过电铃，螺线管的P端电势___________ （ 填“大于”、“等于”或“小于”） Q端电势。 【答案】 ①. 左 ②. 小于 【解析】 【详解】[1][2]按下按钮过程，穿过螺线管的磁通量向左增大，根据楞次定律可知螺线管中感应电流为从Q端流入从P端流出，螺线管充当电源，则Q端电势较高，螺线管的P端电势小于Q端电势；电铃外接在PQ之间，对电铃为研究对象流过电铃的电流向左。 12. 如图，放射性元素镭在衰变过程中释放α、β、γ种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，则表示α射线的是________，表示β射线的是________；若射线都是垂直电场和磁场进入，则射线⑥将做以下三种运动中的哪一种：A.匀速圆周运动B.类平抛运动C.一般曲线运动，填写你的选项并阐述理由____________。 【答案】 ①. ③④ ②. ①⑥ ③. A；理由见解析 【解析】 【详解】[1]α射线实质为氦核，带正电，根据电荷所受电场力特点可知：③为α射线；在磁场中α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线。 [2]β射线为电子流，带负电，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线；在磁场中β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线。 [3]⑥是β射线，在磁场中粒子仅受洛伦兹力，洛伦兹力始终垂直于速度方向提供向心力，故在磁场中做匀速圆周运动。 故选A。 13. 如图，AB为一直光导纤维，A、B之间距离为s，使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气界面上恰好发生全反射，由A点传输到B点所用时间为t，则光脉冲在光导维中传播的速度为______(图中α未知)，光导纤维所用材料的折射率n等于________(已知光在真空中的传播速度为c) 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1][2]光信号由A点进入光导纤维后，沿AO方向照射到O点，此时入射角恰好等于临界角。光在此介质中的速度为v，而沿水平方向的分速度为vsin，沿水平方向传播的距离为s，则 得 设介质的折射率为n，则有 得 四、情境综合题(共56分，14-15题18分、16-19题18分、20-23 题20分) (一)奇妙的光学实验 14. 某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界而aa'和bb'。O为直线AO与aa'的交点。在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针。 （1）该同学接下来要完成的必要步骤有 A. 插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像 B. 插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像 C. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像 D. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像 （2）下列哪些措施能够提高实验准确程度 。 A. 选用两光学表面间距大的玻璃砖 B. 选用两光学表面平行的玻璃砖 C. 选用粗的大头针完成实验 D. 插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 （3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN'的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率 n=________(用图中线段的字母表示) （4）如图所示，该同学在实验中将玻璃砖界面 aa'和 bb'的间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值________(选填“大于”“小于’或“等于”)准确值。 （5）某同学用类似方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是________。 【答案】（1）BD （2）AD （3） （4）小于 （5）见解析 【解析】 【小问1详解】 该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1和P2的像; 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，BD正确，AC错误。 故选BD。 【小问2详解】 测玻璃的折射率关键是根据入射光线和出射光线确定在玻璃中的传播光线，因此选用光学表面间距适当大的玻璃砖以及使插在玻璃砖同侧的两枚大头针的距离大一些都有利于提高实验准确程度，减小误差；两光学表面是否平行不影响折射率的测量，为减小误差，应选用细长的大头针，AD正确，BC错误。 故选AD。 【小问3详解】 根据折射定律得玻璃砖的折射率 【小问4详解】 在图示中的画法，会导致偏大，故折射率偏小。 【小问5详解】 光线垂直进入玻璃砖后到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生了全反射现象，光线不能从圆弧面射出。 15. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间距为a，双缝到光强分布传感器距离为b。 （1）实验时测得N条暗条纹间距为D，则激光器发出的光波波长为 。 A. B. C. D. （2）在激光器和双缝之间加入一个与光束垂直放置的偏振片，测得的干涉条纹间距和亮度与不加偏振片时相比 A. 变化、不变化 B. 不变化、不变化 C. 不变化、变化 （3）移去偏振片，将双缝换成单缝，能使单缝衍射中央亮纹宽度增大的操作有 。 A. 减小缝宽 B. 使单缝靠近传感器 C. 增大缝宽 D. 使单缝远离传感器 【答案】（1）B （2）C （3）AD 【解析】 【小问1详解】 N条暗条纹间距为D，则条纹间距 结合，解得 故选B。 【小问2详解】 加偏振片不会改变光的波长，因此条纹间距不变化；光经过偏振片后光的强度会减弱，所以干涉条纹亮度要发生变化。 故选C。 【小问3详解】 移去偏振片，将双缝换成单缝，则会发生单缝衍射现象，根据单缝衍射规律，减小缝的宽度、增加单缝到光屏的距离可以增大中央亮纹宽度。故选AD。 (二)气体、液体、固体的的性质 气体、液体、固体的的性质 固体、液体、气体有各自的基本性质。固体分为晶体与非晶体；液体有浸润现象、不浸润现象、毛细现象；理想气体是一种理想化模型，大多数实际气体都可近似看成理想气体，气体状态变化遵循气体实验定律、理想气体的状态方程。 16. 下列说法不正确的是（　　） A. 将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体 B. 固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 C. 由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D. 在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体 17. 关于下列四幅图的说法，正确的是（　　） A. 甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化为球形处理 B. 乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置的连线是它们做布朗运动的轨迹 C. 热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明蜂蜡具有各向异性 D. 丁图中分子间距离为时，分子间作用力F最小，分子势能最大 18. 封闭在气缸内一定质量的气体，保持气体体积不变，温度升高时，以下说法正确的是（　　） A. 气体的密度增大 B. 气体的压强增大 C. 所有气体分子的速度都增大 D. 每秒撞击单位面积器壁的气体分子数不变 19. 小明为研究封闭气体的性质，他取来两根粗细均匀且两端开口的长玻璃管， （1）他首先将较细的一根插入水中，发现管内外的液面不相平，即管内液面比管外水槽液面____（选涂：A.高B.低），这种现象称作__________现象。 （2）然后他将较粗的长直玻璃管竖直插入大水槽中，管内横截面积为，管中有一个质量为的密闭活塞，封闭一段长度为的气体，气体温度，如图所示。开始时，活塞处于静止状态，不计活塞与管壁间的摩擦。外界大气压强，水的密度。（）则开始时封闭气体的压强为_____________Pa。 （3）现保持管内封闭气体温度不变，用竖直向上的力F缓慢地拉动活塞。当活塞上升到某一位置时停止移动，此时，则这时管内外水面高度差为多少_____？管内气柱长度多大_____？ 【答案】16. A 17. A 18. B 19. ①. 高 ②. 毛细 ③. ④. 10cm ⑤. 68cm 【解析】 【16题详解】 A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，选项A错误，符合题意； B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些单晶体在不同的方向上有不同的光学性质，即各向异性，选项B正确，不符合题意； C．同种元素构成固体时，原子的排列方式不同可能会导致其形成不同的晶体，如石墨和金刚石，故C正确，不符合题意； D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体，例如天然石英是晶体，熔融的石英后却是非晶体；把晶体硫加热熔化，到入冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再经一些时间又会转变成晶体硫，故D正确，不符合题意。 故选A。 【17题详解】 A．甲图中估测油酸分子直径时，可把油酸分子简化为球形处理，选项A正确； B．乙图中，显微镜下看到的三颗微粒运动位置的连线并不是它们做布朗运动的轨迹，选项B错误； C．丙图中热针尖接触涂有蜂蜡薄层的单层云母片的背面，蜂蜡熔化区域呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，故C错误； D．丁图中分子间距为r0时，分子间作用力的合力F最小为零，而分子势能也最小，故D错误。 故选A。 【18题详解】 A．气体的体积不变，则密度不变，故A错误； B．根据可知，气体体积不变，当温度升高时，气体的压强增大，故B正确； C．气体温度升高，则气体分子的平均速率变大，但是并非所有气体分子的速度都增大，故C错误； D．气体体积不变，则单位体积内的分子数不变；温度升高，导致气体分子热运动的平均速率增大，所以每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多，故D错误。 故选B。 【19题详解】 （1）[1][2]因为水和玻璃是浸润的，所以管内液面比管外水槽液面高，这种现象称作毛细现象； （2）[3]对活塞由受力平衡得 可得 （3）[4][5]活塞由平衡得 可得 对管中气体，压强满足 解得管内外液面高度差为 对封闭的气体由等温变化得 解得 (三)氢原子气体 20. 2022年10月，中国科学院国家天文台利用中国天眼FAST进行成像观测，在致密星系群“斯蒂芬五重星系”及周围天区，发现了巨大原子气体系统，也就是大量弥散的氢原子气体。氢原子内部质子和电子间距离为 5.3×10-11m，质子与电子的相关数据、引力恒量、静电力常量见表。氢只有三种同位素：氕(P)原子核内有1个质子，无中子；氘(D)(重氢)原子核内有1个质子，1个中子；氚(T)(超重氢)原子核内有1个质子，2个中子。 线度(半径)(m) 质量(kg) 电量(C) 质子 10-15 1.67×10-27 1.6×10-19 电子 10-18 9.1×10-31 1.6×10-19 引力恒量 G=6.67×10-11N·m2/kg2 静电力常量 k=9×109N·m2/C2 （1）在计算质子和电子间相互作用力大小时_________ (选择： A.能 B.不能)将二者看作质点和点电荷，判断依据是_________ （2）质了与电子之间同时存在万有引力FG和静电力Fe，则（ ） A. >>1 B. >1 C. <<1 D. <1 （3）氢原子的能级图如图所示。 a.已知红光的能量范围为1.61~2.00eV，绿光的能量范围为2.14~2.53eV，蓝光的能量范围为2.53~2.76eV，紫光的能最范围为2.76~3.10eV。若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，则能发出光是_________ A.红光 B.绿光 C.蓝光 D.紫光 b.普朗克常量取6.610-34J·s，处于n=6能级的氢原子，其能量为_________eV。大量处于n=4能级的氢原子，发出电磁波的最大波长为_________m。(结果均保留两位有效数字) c.大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中_________ A.原子辐射一系列频率的光子 B.原子吸收一系列频率的光子 C.原子吸收某一频率的光子 D.原子辐射某一频率的光子 （4）人造地球卫星绕地球做圆周运动与玻尔氢原子模型中电子绕原子核做圆周运动类似。 a.下列说法正确的是_________ A.它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径成反比 B.它们都只能在一系列不连续的轨道运动 C.电子轨道半径越大，氢原子能量越大 D.同一卫星在不同轨道运动时，机械能相等 b.人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是：_________ c.根据玻尔原子模型，氢原子在辐射电磁波后，原子的电势能_________，氢原子的核外电子的速度_________ (均选填“减小”“不变”或“增大”) 【答案】（1） ①. A ②. 两者间距远大于其线度 （2）C （3） ①. A ②. ③. 1.9×10-6 ④. A （4） ①. C ②. 人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比 ③. 减小 ④. 增大 【解析】 【小问1详解】 [1][2]在计算质子和电子间相互作用力的大小时能将二者看作质点和点电荷，判断依据是两者间距远大于其线度。 【小问2详解】 代入数据可知 <<1 故选C。 【小问3详解】 a[1]若基态的原子吸收了12.09eV 的能量，刚好跃迁到n=3能级，由n=3能级跃迁到n=1能级释放光子能量为12.09eV，不在红光、绿光和蓝光的能量范围，由n=3能级跃迁到n=2能级释放光子能量为1.89eV，在红光能量范围内，不在绿光和蓝光的能量范围内。 故选A。 b[2]处于n=6能级的氢原子，其能量为 [3]由n=4能级跃迁到n=3能级释放光子能量最小，为 E=0.66eV 根据 代入数据得发出电磁波的最大波长为 c[4]大量的氢原子处于n=4的激发态，当氢原子中的电子发生自发跃迁时，在此过程中可辐射出 种不同频率的光子，即原子辐射一系列频率的光子。 故选A。 【小问4详解】 a[1]A．它们做圆周运动的向心力大小跟轨道半径的平方成反比，故A错误； B．人造卫星能在连续轨道运动，而电子只能在一系列不连续轨道运动，故B错误； C．电子轨道半径越大，氢原子能量越大，故C正确； D．同一卫星由低轨道变向高轨道，有其他能量转化为机械能，卫星的机械能增大，故D错误。 故选C。 b[2]人造地球卫星与氢原子模型中电子的运动高度相似的原因是：人造地球卫星绕地球做圆周运动，万有引力提供向心力，电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力，它们运动的向心力的大小都跟半径的二次方成反比。 c[3][4]氢原子在辐射电磁波后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据 知动能增大，因原子能量等于电势能和电子动能之和，由于能量减小，动能增大，则电势能减小。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$