精品解析：福建省福州第一中学2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题

福州一中2021—2022学年第二学期第四学段模块考试 高二物理选择性必修三模块试卷 （完卷75分钟 满分100分） 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，每小题只有一项是符合题目要求的。） 1. 关于下列四幅图的描述，正确的是（　　） A. 图甲说明了光的粒子性 B. 图乙说明原子由3能级跃迁到2能级所吸收光子的能量比4能级跃迁到3能级的大 C. 图丙说明了光能够将空气分子电离从而使锌板带电 D. 图丁说明了原子的核式结构 2. 2022年3月23日，航天员王亚平（女）在空间站核心舱演示太空液桥实验。在两块小塑料板上分别挤上些许水，形成了两个小水球，而后塑料板轻轻靠近，两个小水球就融为一体并在塑料板间形成一个数厘米长的液体小“桥”。下列说法正确的是（　　） A. 日常生活中地球上不可能有“水桥”现象 B. 液体表面张力是液体所有分子间相互吸引作用力的宏观体现 C. 液体表面张力有使液体表面积缩小的趋势，使势能趋于最小 D. 空间站核心舱内，在太空微重力环境下，液体的表面张力比在地面上更大 3. 如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系．由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ） A. B. C. D. 4. 一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（ ） A 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m 二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 5. 如图甲所示为氢原子光谱，图乙为氢原子能级结构示意图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.1leV之间，普朗克常量，则（　　） A. 对应光子的能量比小 B. 图甲所示的四条谱线均对应可见光 C. 谱线对应的跃迁过程是氢原子从能级跃迁到能级 D. 大量氢原子从能级跃迁到较低能级时可以辐射出图甲所示四条可见光 6. 如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（　　） A. N的上表面A处向上凸起 B. N的上表面B处向上凸起 C. N的上表面A处向下凹陷 D. N的上表面B处向下凹陷 7. 一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.5s时的波动图像如图甲所示，P、Q分别是平衡位置在1m和0.5m处的质点，图乙为质点P的振动图像，则（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 该波的传播速率为4m/s C. 再经过0.375s质点Q将到达平衡位置 D. t=1.125s时，质点P位移为−cm 8. 如图所示是一列沿x轴正方向传播的机械波在t=0时的波形图，由于某种原因，中间有一部分无法看清，已知该波的波速v=0. 5m/s，下列说法正确的是（ ） A. t=0时刻，x=7cm处的质点振动方向沿y轴负方向 B. 此列波的周期T=2s C. 0~0. 03s时间内，质点P速度不断增大 D. t=0. 47s时，质点P运动到负方向最大位移处 三、填空题（20分） 9. 如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。 (1)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为_____（已知电子电荷量为e，普朗克常量h）。 (2)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)用不同频率光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc﹣ν图象如图乙所示，根据图象求出该金属的截止频率νc=_____Hz，普朗克常量h=_____J•s（已知电子电荷量e=1.610﹣19C）。 10. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态b、c、d、e回到状态a。该过程气体变化的p-V图像如图所示。图中ab、de与p轴平行，cd与V轴平行。bc的延长线过坐标原点O。该气体由状态a到状态b。气体_____________（选填“放出”或“吸收”）热量。气体从状态a回到状态a的过程中气体与外界发生热交换的热量为_____________J。气体从状态e到状态a的过程中，气体的温度变化为_____________（填写：“一直增大”、“一直减小”、“不变”、“先增大再减小”或“先减小再增大”） 11. （1）下列说法中正确的是（　　） A. 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C. 一定量的水变成水蒸气，其分子势能增加 D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 （2）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X。 ①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为_____________；（用符号A、N、V、a、X表示） ②油酸分子直径约为_____________；（用符号A、N、V、a、X表示） （3）已知水的密度为ρ，阿伏加德罗常数为，水的摩尔质量为M，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V，求相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气中所含的分子数之比为_____________。（用符号ρ、、M、V表示） 12. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则___________。 A．可观察到水平方向干涉条纹 B．可观察到竖直方向的干涉条纹 C．看不到干涉现象 （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中___________。 A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=___________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为___________mm。 四、计算题（40分） 13. 将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求： （1）半圆柱体对该单色光的折射率； （2）两个半圆柱体之间的距离d。 14. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V、8.8kW”的电动机恰恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。求： （1）从图示位置开始计时，交流发电机的瞬时电动势的表达式； （2）输电线路上损耗的电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，则升压变压器原线圈两端电压U1。 15. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。 （1）求弹簧的劲度系数； （2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 （3）已知理想气体的内能，求从初始状态到活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处的过程中，活塞间气体吸收的热量。（α为已知量且） 五、附加题（10分，只要求写结果，不要求写过程） 16. 由于地球的自转及不同高度处的大气对太阳辐射吸收的差异，静止的大气中不同高度处气体的温度、密度都是不同的。对于干燥的静止空气，在离地面的高度小于20km的大气层内，大气温度Te随高度的增大而降低，已知其变化率为竖直向上的坐标。现考查大气层中的一质量一定的微小空气团（在确定它在空间的位置时可当作质点处理），取其初始位置为坐标原点，这时气团的温度T、密度、压强p都分别与周围大气的温度Te、密度pe、压强pe相等。由于某种原因，该微气团发生向上的小位移。因为大气的压强随高度的增加而减小，微气团在向上移动的过程中，其体积要膨胀，温度要变化（温度随高度变化可视为线性的）。由于过程进行得不是非常快，微气团内气体的压强已来得及随时调整到与周围大气的压强相等，但尚来不及与周围大气发生热交换，因而可以把过程视为绝热过程。现假定大气可视为理想气体，理想气体在绝热过程中，其压强p与体积V满足绝热过程方程。式中C和γ都是常量，但γ与气体种类有关，对空气，。已知空气的摩尔质量，普适气体恒量。在上述条件下通过分析可知微气团以后的运动为简谐振动，试求出微气团做简谐运动的圆频率。设重力加速度， 处大气的温度。（可能用到的数学近似：当x→0时） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 福州一中2021—2022学年第二学期第四学段模块考试 高二物理选择性必修三模块试卷 （完卷75分钟 满分100分） 一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分，每小题只有一项是符合题目要求的。） 1. 关于下列四幅图的描述，正确的是（　　） A. 图甲说明了光的粒子性 B. 图乙说明原子由3能级跃迁到2能级所吸收光子的能量比4能级跃迁到3能级的大 C. 图丙说明了光能够将空气分子电离从而使锌板带电 D. 图丁说明了原子的核式结构 【答案】D 【解析】 【详解】A．图甲电子束的衍射说明了光的波动性，选项A错误； B．图乙因能级3到能级2的能级差大于能级4到能级3的能级差，则原子由3能级跃迁到2能级所放出的光子的能量比4能级跃迁到3能级放出光子的能量大，选项B错误； C．图丙说明了光能够使得锌板中的电子逸出，从而使锌板带电，选项C错误； D．图丁是α粒子散射实验，该实验是卢瑟福原子的核式结构的基础，选项D正确。 故选D。 2. 2022年3月23日，航天员王亚平（女）在空间站核心舱演示太空液桥实验。在两块小塑料板上分别挤上些许水，形成了两个小水球，而后塑料板轻轻靠近，两个小水球就融为一体并在塑料板间形成一个数厘米长的液体小“桥”。下列说法正确的是（　　） A. 日常生活中地球上不可能有“水桥”现象 B. 液体表面张力是液体所有分子间相互吸引作用力的宏观体现 C. 液体表面张力有使液体表面积缩小的趋势，使势能趋于最小 D. 空间站核心舱内，在太空微重力环境下，液体的表面张力比在地面上更大 【答案】C 【解析】 【详解】A．“水桥”形成的根本原因是水的表面张力的作用，在地球上也可以有“水桥”现象，只是因为重力影响桥的宽度较短，A错误； B．液体表面张力是液体表面分子间相互吸引作用力的宏观体现，B错误； C．液体表面分子间间距大于内部分子间间距，表现为引力，有使液体表面积缩小的趋势，使势能趋于最小，C正确； D．液体的表面张力大小取决于液体分子间间距，与环境重力大小无关，D错误。 故选C。 3. 如图为、、三种光在同一光电效应装置中测的光电流和电压的关系．由、、组成的复色光通过三棱镜时，下述光路图中正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由光电效应的方程，动能定理，两式联立可得，故截止电压越大说明光的频率越大，则有三种光的频率，则可知三种光的折射率的关系为，因此光穿过三棱镜时b光偏折最大，c光次之，a光最小，故选C，ABD错误． 4. 一点光源以113W的功率向周围所有方向均匀地辐射波长约为6 × 10 - 7m的光，在离点光源距离为R处每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个。普朗克常量为h = 6.63 × 10 - 34Js。R约为（ ） A. 1 × 102m B. 3 × 102m C. 6 × 102m D. 9 × 102m 【答案】B 【解析】 【详解】一个光子的能量为 E = hν ν为光的频率，光的波长与频率有以下关系 c = λν 光源每秒发出的光子的个数为 P为光源的功率，光子以球面波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同，此时距光源的距离为R处，每秒垂直通过每平方米的光子数为3 × 1014个，那么此处的球面的表面积为 S = 4πR2 则 联立以上各式解得 R ≈ 3 × 102m 故选B。 二、多项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。） 5. 如图甲所示为氢原子光谱，图乙为氢原子能级结构示意图。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.1leV之间，普朗克常量，则（　　） A. 对应光子的能量比小 B. 图甲所示的四条谱线均对应可见光 C. 谱线对应的跃迁过程是氢原子从能级跃迁到能级 D. 大量氢原子从能级跃迁到较低能级时可以辐射出图甲所示四条可见光 【答案】BC 【解析】 【详解】A．由图甲可知，谱线对应光子的波长小于谱线对应光子的波长，结合 可知，谱线对应光子的能量大于谱线对应光子的能量，故A错误； B．由图甲可知，谱线对应的波长最长，其光子的能量最小为： 谱线对应的波长最短，其光子的能量最大为： 可知，这四条谱线对应的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，即图甲所示的四条谱线均对应可见光，故B正确； C．谱线对应光子的能量为： 可知谱线对应的跃迁时从能级到能级，故C正确； D．由上面分析可知谱线对应的光子能量为，由图乙可知，没有两个能级差为，即氢原子从能级跃迁到较低能级时不能辐射出图甲所示四条可见光，故D错误。 故选BC。 6. 如图所示，利用单色光照射透明标准板来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到现象如图乙所示的条纹中的A和B的情况，这说明（　　） A. N的上表面A处向上凸起 B. N的上表面B处向上凸起 C. N的上表面A处向下凹陷 D. N的上表面B处向下凹陷 【答案】BC 【解析】 【详解】AC．A处所在的条纹是同一条纹，若为直线，则说明该处同一水平线，线上各点对应的空气层厚度都相同，但实际上A处条纹向左弯曲，意味着后一级条纹图中白色条纹提前出现，可见平面的上表面的A处所对应的空气层厚度与后一级条纹对应的空气层厚度相同，而后一级条纹本来对应的空气层厚度比前一级大，可见A处向下凹陷，才能实现该处空气层厚度与下一级条纹对应的空气层厚度一样，故A错误，C正确； BD．薄膜干涉是等厚干涉，即同一条明纹处空气膜的厚度相同；从弯曲的条纹可知，B处应该在同一条纹上，厚度相同，但现在推迟出现条纹，说明平面的上表面B处向上凸起，故B正确，D错误。 故选BC。 7. 一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.5s时的波动图像如图甲所示，P、Q分别是平衡位置在1m和0.5m处的质点，图乙为质点P的振动图像，则（　　） A. 该波沿x轴负方向传播 B. 该波的传播速率为4m/s C. 再经过0.375s质点Q将到达平衡位置 D. t=1.125s时，质点P的位移为−cm 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由乙图可知，t=0.5s时质点P沿y轴正方向运动，对照甲图，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系可知，波沿x轴正方向传播，故A错误； B．由甲图可知波长为，由乙图可知周期为T=1.0s，故其波速 故B正确； C．质点Q的平衡位置为x=0.5m，在其相距0.5m的P点在t=0.5s时刻处于平衡位置，0.5m等于，已知周期为T=1.0s，波沿x轴正方向传播，则当波反向传播，在t=0.375s时刻质点Q将出现在平衡位置，故C正确； D．在t=0.5s时刻，P点在平衡位置，t=1.125s时，再经过了，已知波沿x轴正方向传播，此时P点处于y=−cm，故D正确； 故选BCD。 8. 如图所示是一列沿x轴正方向传播的机械波在t=0时的波形图，由于某种原因，中间有一部分无法看清，已知该波的波速v=0. 5m/s，下列说法正确的是（ ） A. t=0时刻，x=7cm处的质点振动方向沿y轴负方向 B. 此列波的周期T=2s C. 0~0. 03s时间内，质点P速度不断增大 D. t=0. 47s时，质点P运动到负方向最大位移处 【答案】AD 【解析】 【详解】由波形图可知，该波的波长大于8cm，画出波形图如图； 由图可知波长为λ=10cm，则 A．根据“同侧法”可知，t=0时刻，x=7cm处的质点振动方向沿y轴负方向，选项A正确； B．该波的周期为 选项B错误； C．在t=0时刻，质点P向下振动，在t=0.03s时刻P点到达平衡位置下方，但是还没到达最低点，则0~0. 03s时间内，质点P的速度先增大后减小，选项C错误； D． t=0. 47s时，波向右传播的距离 由波形图可知，质点P运动到负方向最大位移处，选项D正确。 故选AD。 三、填空题（20分） 9. 如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。 (1)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为_____（已知电子电荷量为e，普朗克常量h）。 (2)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将_____（填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc﹣ν图象如图乙所示，根据图象求出该金属的截止频率νc=_____Hz，普朗克常量h=_____J•s（已知电子电荷量e=1.610﹣19C）。 【答案】 ①. ②. 变大 ③. ④. 【解析】 【详解】(1)[1]当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，根据动能定理得 则阴极K的逸出功为 (2)[2]根据光电效应方程知入射光的频率变大，则光电子的最大初动能变大。 (3)[3]根据得 图象横轴截距的绝对值等于金属的截止频率为 [4]图线的斜率 所以 10. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历状态b、c、d、e回到状态a。该过程气体变化的p-V图像如图所示。图中ab、de与p轴平行，cd与V轴平行。bc的延长线过坐标原点O。该气体由状态a到状态b。气体_____________（选填“放出”或“吸收”）热量。气体从状态a回到状态a的过程中气体与外界发生热交换的热量为_____________J。气体从状态e到状态a的过程中，气体的温度变化为_____________（填写：“一直增大”、“一直减小”、“不变”、“先增大再减小”或“先减小再增大”） 【答案】 ①. 放出 ②. 800 ③. 增大再减小 【解析】 【详解】[1]气体由状态a到状态b，体积不变，不对外界做功 W=0 另外气体压强减小，根据查理定律可知气体温度降低，因此气体内能减小，根据热力学第一定律 可知，气体放出热量； [2]气体从状态a回到状态a的过程内能不变，即 由热力学第一定律以及p-V图像可得 [3]由 可得 可知C不变，pV越大，T越高。气体从状态e到状态a的过程中，pV的乘积先增大再减小，在a和e状态时，pV乘积相等，说明在a、e处的温度相等，所以从e到a的过程中，温度先增大再减小。 11. （1）下列说法中正确的是（　　） A. 布朗运动是指液体或气体中悬浮微粒的无规则运动 B. 气体的温度升高，每个气体分子运动的速率都增加 C. 一定量的水变成水蒸气，其分子势能增加 D. 不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功 （2）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的浓度为A，N滴溶液的总体积为V。在浅盘中的水面上均匀撒上痱子粉，将一滴溶液滴在水面上，待油膜稳定后，在带有边长为a的正方形小格的玻璃板上描出油膜的轮廓（如图所示），测得油膜占有的正方形小格个数为X。 ①用以上字母表示一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为_____________；（用符号A、N、V、a、X表示） ②油酸分子直径约为_____________；（用符号A、N、V、a、X表示） （3）已知水密度为ρ，阿伏加德罗常数为，水的摩尔质量为M，在标准状况下水蒸气的摩尔体积为V，求相同体积的水和可视为理想气体的水蒸气中所含的分子数之比为_____________。（用符号ρ、、M、V表示） 【答案】（1）AC （2） ①. ②. （3） 【解析】 【小问1详解】 A．布朗运动是指悬浮在液体或气体中的固体微粒的无规则运动，故A正确； B．温度是分子热运动剧烈程度的反映，气体的温度升高，气体分子的平均速率增加，并不是每个气体分子运动的速率都增加，故B错误； C．一定量的水变成水蒸气，温度不变，分子的平均动能不变，但是该过程是汽化过程，故该过程需要吸收热量，则气体分子的内能增加，即其分子的势能必定增加，故C正确； D．根据热力学第二定律可知，不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功而不引起其他变化，故D错误。 故选AC 【小问2详解】 ①[1]依题意，可得一滴酒精油酸溶液中的纯油酸的体积为 ②[2]每一滴所形成的油膜的面积为 所以油酸分子的直径为 【小问3详解】 设二者的体积均为，则水的质量为 水分子个数为 水蒸气分子的个数 故二者的分子个数比为 12. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（如图甲），并选用缝间距为d的双缝屏。从仪器注明的规格可知，毛玻璃屏与双缝屏间的距离为L，接通电源使光源正常工作，发出白光。 （1）组装仪器时，若将单缝和双缝均沿竖直方向分别固定在a处和b处，则___________。 A．可观察到水平方向的干涉条纹 B．可观察到竖直方向的干涉条纹 C．看不到干涉现象 （2）若取下红色滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中___________。 A．观察不到干涉条纹 B．可观察到明暗相间的白条纹 C．可观察到彩色条纹 （3）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___________。 A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 （4）若实验中在像屏上得到的干涉图样如图乙所示，毛玻璃屏上的分划板刻线在图乙中A、B位置时，游标尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ=___________。分划板刻线在某条亮条纹位置时游标卡尺如图丙所示，则其读数为___________mm。 【答案】 ①. B ②. C ③. B ④. ⑤. 31.10 【解析】 【详解】（1）[1]因为该实验是双缝干涉实验，a是单缝，b是双缝，若均竖直放置，观察到的是竖直方向的干涉条纹。 故选B。 （2）[2]若取下红色滤光片，白光干涉条纹为彩色的。 故选C。 （3）[3]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，根据条纹间距的公式 可知，需要减小双缝到屏的距离L或增大双缝间的距离d。 故选B。 （4）[4]根据题意，条纹间距为 两式联立得 [5]游标卡尺读数等于主尺读数与游标尺读数之和，所以图示读数为 四、计算题（40分） 13. 将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h，不考虑多次反射，求： （1）半圆柱体对该单色光的折射率； （2）两个半圆柱体之间的距离d。 【答案】（i）；（ii） 【解析】 【分析】 【详解】（i）光从半圆柱体A射入，满足从光密介质到光疏介质，当时发生全反射，有 解得 （ii）当入射角，经两次折射从半圆柱体B的半径出射，设折射角为，光路如图 由折射定律有 有几何关系有 联立解得 14. 如图所示，用一小型交流发电机向远处用户供电，已知发电机线圈abcd匝数N=100匝，面积S=0.03m2，线圈匀速转动的角速度ω=100πrad/s，匀强磁场的磁感应强度，输电时先用升压变压器将电压升高，到达用户区再用降压变压器将电压降下来后供用户使用，输电导线的总电阻为R=10Ω，变压器都是理想变压器，降压变压器原、副线圈的匝数比为，若用户区标有“220V、8.8kW”的电动机恰恰能正常工作，发电机线圈电阻r不可忽略。求： （1）从图示位置开始计时，交流发电机的瞬时电动势的表达式； （2）输电线路上损耗电功率； （3）若升压变压器原、副线圈匝数比为，则升压变压器原线圈两端电压U1。 【答案】（1）（V）；（2）160W；（3）280V 【解析】 【详解】（1）根据正弦式交变电流产生规律可知，最大值为 解得 从图示位置开始计时瞬时电动势的表达式 （V） （2）设降压变压器原、副线圈的电流分别为、，电动机恰能正常工作，有 根据理想变压器的变流比可知 解得 所以输电线路上损耗的电功率为 （3）根据理想变压器的变压比可知 解得 升压变压器副线圈两端电压 又 可得 15. 如图，一竖直放置的汽缸由两个粗细不同的圆柱形筒组成，汽缸中活塞Ⅰ和活塞Ⅱ之间封闭有一定量的理想气体，两活塞用一轻质弹簧连接，汽缸连接处有小卡销，活塞Ⅱ不能通过连接处。活塞Ⅰ、Ⅱ的质量分别为2m、m，面积分别为2S、S，弹簧原长为l。初始时系统处于平衡状态，此时弹簧的伸长量为0.1l，活塞Ⅰ、Ⅱ到汽缸连接处的距离相等，两活塞间气体的温度为。已知活塞外大气压强为，忽略活塞与缸壁间的摩擦，汽缸无漏气，不计弹簧的体积。 （1）求弹簧的劲度系数； （2）缓慢加热两活塞间的气体，求当活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，活塞间气体的压强和温度。 （3）已知理想气体的内能，求从初始状态到活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处的过程中，活塞间气体吸收的热量。（α为已知量且） 【答案】（1）；（2），；（3） 【解析】 【详解】（1）设封闭气体的压强为，对两活塞和弹簧的整体受力分析，由平衡条件有 解得 对活塞I由平衡条件有 解得弹簧的劲度系数为 （2）缓慢加热两活塞间的气体使得活塞Ⅱ刚运动到汽缸连接处时，对两活塞和弹簧的整体由平衡条件可知，气体的压强不变依然为 即封闭气体发生等压过程，初末状态的体积分别为 ， 由气体的压强不变，则弹簧的弹力也不变，故有 有盖-吕萨克定律可知 解得 （3）根据热力学第一定律 又，所以 在此过程中气体压强不变，气体对外做功 所以 因此 五、附加题（10分，只要求写结果，不要求写过程） 16. 由于地球的自转及不同高度处的大气对太阳辐射吸收的差异，静止的大气中不同高度处气体的温度、密度都是不同的。对于干燥的静止空气，在离地面的高度小于20km的大气层内，大气温度Te随高度的增大而降低，已知其变化率为竖直向上的坐标。现考查大气层中的一质量一定的微小空气团（在确定它在空间的位置时可当作质点处理），取其初始位置为坐标原点，这时气团的温度T、密度、压强p都分别与周围大气的温度Te、密度pe、压强pe相等。由于某种原因，该微气团发生向上的小位移。因为大气的压强随高度的增加而减小，微气团在向上移动的过程中，其体积要膨胀，温度要变化（温度随高度变化可视为线性的）。由于过程进行得不是非常快，微气团内气体的压强已来得及随时调整到与周围大气的压强相等，但尚来不及与周围大气发生热交换，因而可以把过程视为绝热过程。现假定大气可视为理想气体，理想气体在绝热过程中，其压强p与体积V满足绝热过程方程。式中C和γ都是常量，但γ与气体种类有关，对空气，。已知空气的摩尔质量，普适气体恒量。在上述条件下通过分析可知微气团以后的运动为简谐振动，试求出微气团做简谐运动的圆频率。设重力加速度， 处大气的温度。（可能用到的数学近似：当x→0时） 【答案】 【解析】 【详解】设微气团中空气的质量为m，当其位移为时，气团的体积为V，气团内气体的密度为，气团周围大气的密度为。气团受到竖直向下的重力 和竖直向上的浮力作用，若气团的加速度为，则由牛顿第二定律有 即 根据理想气体状态方程 可知气体的密度 由，则 周围大气在处的温度等于处的温度加从0到温度的增量，即 若气团中气体温度随高度的变化率为，根据题意，有 为气团位于初始位置时气团中气体的温度。根据题意 解得 若 则加速度方向向下，作用于气团的力有使气团回到初始位置的趋势，这样，大气层中的大气就处于稳定状态；反之，气团将远离其初始位置，大气层中的大气处在不稳定状态。因周围大气温度随高度的变化率是已知的，故只要知道气团中气体温度随高度的变化率，便可对气团的运动作出判断。大气的压强随高度的增加而减小，在高度为和处的压强差 式中为处的空气的密度，与温度、压强有关，则 质量为m的气团在上升过程中，其压强将随周围大气的压强的减小而减小，体积要增大，气团对周围空气做功。因为过程是绝热的，气团的内能要减少，因而温度要降低，温度、压强的变化应满足绝热过程的规律。试题给出的绝热过程方程是关于压强与体积间的关系，利用理想气体状态方程，可把绝热过程方程表示为温度与压强间的关系。则 又，得 当气团的压强由变到时，气团的温度将由变到。可得 利用二项式定理，忽略的高次方项，得 故有 根据题意 ， 可得得 已知，代入有关数据可求得 当不是很大时，有 故有 代入题给的有关数据得 负号表示高度增加时，气团的温度要下降。可见 作用于气团合力的方向与气团位移的方向相反，指向气团的初始位置，气团发生向上位移后，将要回到初始位置。当不是很大时，式中的可以用代替，可知气团将在初始位置附近做简谐振动。振动的圆频率 代入数据，得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$