精品解析：山东省青岛第一中学2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷

青岛一中2024-2025学年度第二学期第一次模块考试 高二物理 本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分 满分100分，考试时间90分钟 注意事项：（请考生答题前先看清试卷和答题卡上的注意事项或说明。） 试题答案全部答到答题卡上，在草稿纸、试题卷上答题无效，考试结束时只交答题卡。 第Ⅰ卷 一、选择题（1-8题为单选题，每小题分，每小题只有一个选项符合题目要求；9-12题为多选题，全对得4分，对但不全得2分，选错或不答得0分。） 1. 气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回时所使用的气密性装置，其原理图如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，则（　　） A. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小 B. B中气体可自发地全部退回到A中 C. 在自由膨胀过程中，所有气体分子的运动方向相同 D. 气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少 2. 2024年距离我国第一颗原子弹爆炸成功已经六十周年，“两弹一星”精神，激励和鼓舞了几代人，是中华民族的宝贵精神财富。下列关于氢弹和原子弹的说法正确的是（　　） A. 氢弹是利用大量氢气快速燃烧产生的爆炸 B. 氢弹爆炸时发生的聚变必须在高温下才能进行 C. 原子弹的能量来源和太阳的能量来源相同 D. 原子弹的单个轴块可以制成任意大小的体积 3. 下图是在高中物理中出现的几个相似的曲线，下列说法错误的是（　　） A. 甲图为某一单摆的共振曲线，若增大摆长，共振曲线的峰值向左偏移 B. 乙图为某一纯电阻电路中电源的输出功率随外电阻的变化，由图可知电动势为 C. 丙图为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化，图中实线对应氧气分子在时的情形 D. 丁图为在、两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系，由图知温度升高黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 4. 2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，人们通过直播观看。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为，则该电磁波中能量子最大值为（　　） A. B. C. D. 5. 浙江大学高分子系某课题组制备出了一种超轻的固体气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记录。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，则（ ） A. a千克气凝胶所含分子数为 B. 气凝胶的摩尔体积为 C. 每个气凝胶分子平均占据空间为 D. 每两个相邻气凝胶分子平均间距为 6. 如图左所示是一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在 处的质点；图右为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 这列波沿x轴负方向传播 B. 在时，质点Q的位置坐标为 C. 从到的过程中，质点P的路程为 D. 从时刻开始计时，质点P再过时（ ）到达波谷 7. 北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的，如图为氢原子能级图，a、b、c为氢原子能级跃迁过程中所发出的三种光，则下列说法正确的是（　　） A. 氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子 B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线 C. 在相同条件下，a、b、c三种光中，a光最容易发生明显的衍射现象 D. 用b光照射处于n=4能级的氢原子，氢原子会发生电离 8. 某科研团队利用摆长为L的单摆，分别在地球北极和赤道进行实验，测得在地球北极单摆的周期为T0，在赤道的周期为T1，将地球视作一个半径为R，质量分布均匀的球体，则地球自转角速度为（　　） A. B. C. D. 9. 如图所示是氢原子的能级图，一群氢原子处于量子数的激发态，这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，用辐射出的光照射图乙光电管的阴极K，已知阴极K的逸出功为5.32eV，则（　　） A. 阴极K逸出的光电子的最大初动能为8eV B. 这些氢原子最多向外辐射21种频率的光 C. 向右移动滑片P时，电流计的示数一定增大 D. 波长最短的光是原子从激发态跃迁到基态时产生的 10. 某同学将一平玻璃和一凸透镜或者一凹透镜贴在一起，用单色平行光垂直照射上方平玻璃，会形成明暗相间的同心干涉圆环，从干涉环上无法判断两块透镜的凸和凹。该同学对平玻璃上表面加压，发现干涉圆环会发生移动，下列说法正确的是（　　） A. 若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜 B. 若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜 C. 若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜 D. 若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凸透镜 11. 如图所示，一定质量的某种理想气体在状态A时的体积为。从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为Q，在p-T图像中图线AC反向延长线通过坐标原点O，从状态C到状态B温度不变，从状态B到状态A，该气体对外界做的功为W。用N表示气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数。则下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态B时的体积为  B. 从状态B到状态A，气体与外界交换的热量为 C. 从状态B到状态C，气体对外放热，内能减少 D. 状态C与状态A相比， 12. 如图1所示，两波源和分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。 时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图2所示。时与两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则（　　） A. 时两列波开始相遇 B. 在间波的波长为 C. 两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱 D. 两列波叠加稳定后，在间共有15个加强点 二、实验题（13题6分14题8分共14分） 13. 如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤： （1）下列有关该实验的说法正确的是______。 A. 实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲 B. 图乙中撒痱子粉的目的是为了防止滴入溶液时液体飞溅出来 C. 图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量 D. 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度 （2）若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.1%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，滴入浅盘中的纯油酸体积为______mL（结果保留两位有效数字）。 （3）不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液后得到以下油膜形状，对油膜形状的分析正确的是______。 A. 甲图油膜比较理想，油膜与痱子粉边界清晰，且边界线大致为直线，便于绘制边界 B. 乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界 C. 丙图油膜满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀 14. 光学实验有“测量玻璃的折射率”、“用双缝干涉测量光的波长”两个实验，某学校实验小组的同学利用现有的实验器材，分别完成了这两个实验。 （1）在测量一半圆形透明玻璃砖的折射率的实验中，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置O； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图乙所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点沿半径方向水平射入，从y轴开始向右缓慢绕O点移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上 的区域时，在白纸上标记激光从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （ⅰ）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图甲所示，则______cm； （ⅱ）根据以上测量的物理量，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为______。（结果保留三位有效数字） （2）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，该实验小组使用图丙的装置测量某绿色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度，激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图丁所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离______mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离，则该激光波长______m（结果保留两位有效数字）。 三、解答题（共46分） 15. 2021年4月，福清核电厂5号机组正式授牌，这标志着我国核能发电装机容量突破5000万千瓦。核反应方程是反应堆中发生的许多反应中的一种，、、、分别表示、、和中子的质量，光速为c。 （1）求上述反应中一个U核裂变释放的核能； （2）若核能转化为电能的效率为50%，假设反应堆中裂变全是上述核反应，已知每次核反应中放出的核能，U核的质量约为，估算目前我国核电站平均每天最多消耗的纯净铀的质量（结果保留两位有效数字）。 16. 我国在高能激光研究领域处于领先地位。如图所示为透明材料的横截面，为研究激光的性能，将一细激光束以的入射角射向透明材料的AC边，进入材料后激光束垂直于AB连线射向球面。透明材料的上半部是圆锥体，，下半部是半径为R的半球体，O为球心，半球体与水平面的接触点为Q。 （1）求透明材料对该激光的折射率n； （2）保持入射角不变，激光束由A向C移动，经球面折射出的激光在水平面上留下烧灼的痕迹，求Q点左侧痕迹的长度不考虑材料内反射光的影响 。 17. 如图所示，质量为m的均匀方形木块在平静的水面上处于平衡状态，用力F向下压木块使之向下移动距离d，然后松开手，不计水的粘滞作用。 （1）证明木块做简谐振动。 （2）当木块正好经过平衡位置向下运动时，某同学开始观察木块的振动过程，该同学发现经过1s后木块第一次回到平衡位置。已知d = 2cm，取竖直向上为正方向，请将该同学观察木块的振动过程用振动图像描述出来（在图甲中画出）。另一位同学在该同学的3.5s开始计时，请在图乙中画出后一位同学观察的振动图像。（请至少画出一个周期） 18. 如图，上端开口的竖直汽缸由小、大两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为。两圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为S、质量为m；大活塞的横截面积为2S、质量为2m。两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮气。小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热，开始时，氮气和外界环境的温度均为，大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力。重力加速度用g表示，外界的大气压强恒为，氧气和氮气均可看作理想气体。 （1）开始时氮气的压强是多少？ （2）通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞刚上升时，氮气的温度是多少？ （3）当大活塞刚上升时，设平均每个氮气分子对容器壁撞击力为，继续加热氮气，当氮气的温度上升到时，设平均每个氮气分子对容器壁撞击为，试分析比大还是小？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 青岛一中2024-2025学年度第二学期第一次模块考试 高二物理 本卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分 满分100分，考试时间90分钟 注意事项：（请考生答题前先看清试卷和答题卡上的注意事项或说明。） 试题答案全部答到答题卡上，在草稿纸、试题卷上答题无效，考试结束时只交答题卡。 第Ⅰ卷 一、选择题（1-8题为单选题，每小题分，每小题只有一个选项符合题目要求；9-12题为多选题，全对得4分，对但不全得2分，选错或不答得0分。） 1. 气闸舱是载人航天器中供航天员进入太空或由太空返回时所使用的气密性装置，其原理图如图所示，座舱A与气闸舱B之间装有阀门K，座舱A中充满空气，气闸舱B内为真空．航天员从太空返回气闸舱时，打开阀门K，A中的气体进入B中，最终达到平衡．假设此过程中系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，则（　　） A. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小 B. B中气体可自发地全部退回到A中 C. 在自由膨胀过程中，所有气体分子的运动方向相同 D. 气体分子单位时间内与A舱壁单位面积上的碰撞次数将减少 【答案】D 【解析】 【详解】AC．气体自由膨胀，所有气体分子的运动方向并不相同，气体没有对外做功，同时由于整个系统与外界没有热交换，根据热力学第一定律可知，内能不变，故AC错误； B．一切与热有关的宏观过程均具有方向性，故B中气体不可能自发地全部退回到A中，故B错误； D．因为内能不变，故温度不变，分子平均动能不变，气闸舱B内为真空，所以气体的密集程度减小，可知气体分子单位时间内与A舱壁单位面积的碰撞次数将减少，故D正确。 故选D。 2. 2024年距离我国第一颗原子弹爆炸成功已经六十周年，“两弹一星”精神，激励和鼓舞了几代人，是中华民族的宝贵精神财富。下列关于氢弹和原子弹的说法正确的是（　　） A. 氢弹是利用大量氢气快速燃烧产生的爆炸 B. 氢弹爆炸时发生的聚变必须在高温下才能进行 C. 原子弹的能量来源和太阳的能量来源相同 D. 原子弹的单个轴块可以制成任意大小的体积 【答案】B 【解析】 【详解】AB．氢弹的能量来源于核聚变反应，而非氢气燃烧（化学能），必须在高温下进行，故A错误，B正确； C．原子弹的燃料是铀核裂变，与太阳的能量（来自核聚变）来源不同，故C错误； D．铀裂变存在临界体积，不能任意缩小体积，故D错误。 故选B。 3. 下图是在高中物理中出现的几个相似的曲线，下列说法错误的是（　　） A. 甲图为某一单摆的共振曲线，若增大摆长，共振曲线的峰值向左偏移 B. 乙图为某一纯电阻电路中电源的输出功率随外电阻的变化，由图可知电动势为 C. 丙图为某气体在0℃和100℃温度下单位速率区间的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化，图中实线对应氧气分子在时的情形 D. 丁图为在、两种温度下黑体的辐射强度与其辐射电磁波波长的关系，由图知温度升高黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据单摆周期公式 可知，增大摆长，则单摆的固有周期增大，固有频率减小，则共振曲线的峰值向左偏移，故正确，不符合题意； B．电源输出功率 可知当时，电源输出功率最大，最大输出功率为 代入图中数据可得 故正确，不符合题意； C．由图可知实线对应的氧气分子速率大的分子所占的百分比大，可知图中实线对应氧气分子在 时的情形，故C错误，符合题意。 D．根据黑体辐射的规律可知，温度升高黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故D正确，不符合题意。 故选C。 4. 2024年4月25日，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，人们通过直播观看。若本次直播通信使用电磁波的波长范围为，则该电磁波中能量子最大值为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由电磁波能量子公式 可知，电磁波的波长越小，能量越大，因此该电磁波中能量子最大值为 故选C。 5. 浙江大学高分子系某课题组制备出了一种超轻的固体气凝胶，它刷新了目前世界上最轻的固体材料的记录。设气凝胶的密度为（单位为），摩尔质量为M（单位为kg/mol），阿伏加德罗常数为，则（ ） A. a千克气凝胶所含分子数为 B. 气凝胶的摩尔体积为 C. 每个气凝胶分子平均占据空间为 D. 每两个相邻气凝胶分子平均间距为 【答案】D 【解析】 【详解】A．a千克气凝胶所含有的分子数为 故A错误； B．气凝胶的摩尔体积为 故B错误； C．气凝胶中包含个分子，故每个气凝胶分子平均占据空间为 故C错误： D．设每两个相邻气凝胶分子平均间距为D，则有 解得每两个相邻气凝胶分子平均间距为 故D正确。 故选D。 6. 如图左所示是一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在 处的质点；图右为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 这列波沿x轴负方向传播 B. 在时，质点Q的位置坐标为 C. 从到的过程中，质点P的路程为 D. 从时刻开始计时，质点P再过时（ ）到达波谷 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据质点Q的振动图像，可知在t=0.1s时，质点Q的振动方向是沿y轴负方向，由波形图可知这列波沿x轴正方向传播，故A错误； B．由振动图像可知，质点Q的周期T=0.2s 由于 可知此时Q点恰好位于波谷，Q点位置坐标为(12m，-10cm)，故B错误； C．根据B选项分析可知从到的过程中，质点P振动了，其中在一个周期的时间内，其路程为，在时间内，质点P先向着平衡位置振动，再远离平衡位置振动，平均速率大于一个周期内的平均速率，所以其路程稍大于，可知从到的过程中的路程大于 ，故C错误； D．由波形图可知，该波的波长 故波速 波沿x轴正方向传播，由波形图可知P点左侧的第一波谷向右传播 质点P第一次到达波谷，则质点P第一次到达波谷所用时间 结合波传播的周期性可知质点P在 时到达波谷，故D正确。 故选D。 7. 北斗二期导航系统的“心脏”是上海天文台自主研发的星载氢原子钟，它是利用氢原子能级跃迁时辐射出来的电磁波去控制校准石英钟的，如图为氢原子能级图，a、b、c为氢原子能级跃迁过程中所发出的三种光，则下列说法正确的是（　　） A. 氢原子从低能级向高能级跃迁时辐射光子 B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，形成的线状光谱总共有3条亮线 C. 在相同条件下，a、b、c三种光中，a光最容易发生明显的衍射现象 D. 用b光照射处于n=4能级的氢原子，氢原子会发生电离 【答案】D 【解析】 【详解】A．氢原子从低能级向高能级跃迁时，需要吸收能量，而不是辐射光子。因此选项A错误。 B．大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可以跃迁到n=3、n=2、n=1能级，形成的光谱线总共有6条（4→3、4→2、4→1、3→2、3→1、2→1）。因此选项B错误。 C．衍射现象的明显程度与光的波长有关，波长越长，衍射现象越明显。在相同条件下，a、b、c三种光中，a光的能量最大，波长最短，因此最不容易发生明显的衍射现象。选项C错误。 D．用b光照射处于n=4能级的氢原子，氢原子是否能发生电离取决于b光的能量是否足以使氢原子从n=4能级跃迁到电离态。b光的能量，因此能使处于n=4能级的氢原子发生电离电离。选项D正确。 故选D。 8. 某科研团队利用摆长为L的单摆，分别在地球北极和赤道进行实验，测得在地球北极单摆的周期为T0，在赤道的周期为T1，将地球视作一个半径为R，质量分布均匀的球体，则地球自转角速度为（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】根据单摆周期公式 可得 由此可得在地球北极和赤道的重力加速度分别为、 在赤道位置有 在北极位置有 其中为地球的质量，联立可以解得 故选B。 9. 如图所示是氢原子的能级图，一群氢原子处于量子数的激发态，这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态，并向外辐射多种频率的光，用辐射出的光照射图乙光电管的阴极K，已知阴极K的逸出功为5.32eV，则（　　） A. 阴极K逸出的光电子的最大初动能为8eV B. 这些氢原子最多向外辐射21种频率的光 C. 向右移动滑片P时，电流计的示数一定增大 D. 波长最短的光是原子从激发态跃迁到基态时产生的 【答案】AB 【解析】 【详解】A．氢原子从到基态跃迁，释放的光子能量最大 阴极K逸出光电子的最大初动能为 选项A正确； B．这些氢原子最多向外辐射种频率的光，B正确； C．向右移动滑片P时，光电管的正向电压变大，则光电流增加，若光电流达到饱和，增大电压，光电流将不变，选项C错误； D．由可知，波长越长，频率越小，光子的能量越小，波长最长的光是原子从激发态跃迁到时产生的，波长最短的光是从激发态跃迁到产生的，选项D错误。 故选AB。 10. 某同学将一平玻璃和一凸透镜或者一凹透镜贴在一起，用单色平行光垂直照射上方平玻璃，会形成明暗相间的同心干涉圆环，从干涉环上无法判断两块透镜的凸和凹。该同学对平玻璃上表面加压，发现干涉圆环会发生移动，下列说法正确的是（　　） A. 若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凹透镜 B. 若干涉圆环向边缘移动，则表示下面的透镜是凸透镜 C. 若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凹透镜 D. 若干涉圆环向中心收缩，则表示下面的透镜是凸透镜 【答案】BC 【解析】 【详解】AB．凸透镜中心比边缘高，在平玻璃上表面加压时，空气膜由厚变薄，相应各点光程差也变小，圆环条纹相对中心将延迟出现，原来靠近中心的圆环条纹现在就要向边缘（向外）移动，故A错误，B正确； CD．凹透镜中心比边缘低，在平玻璃上表面加压时，空气膜由厚变薄，相应各点光程差也变小，圆环条纹相对边缘将延迟出现，原来靠近中心的圆环条纹现在就要向中心（向内）收缩，故C正确，D错误。 故选BC。 11. 如图所示，一定质量的某种理想气体在状态A时的体积为。从状态A到状态C，该气体从外界吸收的热量为Q，在p-T图像中图线AC反向延长线通过坐标原点O，从状态C到状态B温度不变，从状态B到状态A，该气体对外界做的功为W。用N表示气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的次数。则下列说法正确的是（　　） A. 气体在状态B时的体积为  B. 从状态B到状态A，气体与外界交换的热量为 C. 从状态B到状态C，气体对外放热，内能减少 D. 状态C与状态A相比， 【答案】BD 【解析】 【详解】A．由题意，可知AC线为等容线，根据查理定律，有 解得 根据理想气体状态方程有 解得 故A错误； B．由图像可知，从状态A到状态C，气体等容变化。根据热力学第一定律可得 从状态C到状态B，气体等温变化，内能不变，即 所以从状态B到状态A，有 从状态B到状态A，气体与外界交换的热量为，根据热力学第一定律可知 则气体与外界交换的热量为 故B正确； C．从状态B到状态C，温度不变，内能变化量为0（ ），且体积增大，气体对外做功（W<0），根据热力学第一定律可知，气体要吸热，故C错误； D．从A到C是等容变化，分子数密度不变，温度变为原来2倍，分子平均动能变为原来2倍。但由于压强变为原来2倍，不是简单的分子撞击次数变为原来2倍（因为分子平均动能增大，每次撞击力度也增大），实际上状态C与状态A相比，故D正确。 故选BD。 12. 如图1所示，两波源和分别位于 与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。 时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图2所示。时与两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则（　　） A. 时两列波开始相遇 B. 在间波的波长为 C. 两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱 D. 两列波叠加稳定后，在间共有15个加强点 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．波在左侧的波速 右侧的波速 再经过 时间相遇，则两列波相遇时 解得 所以总时间为 错误； B．在间波的波长为 正确； C．左侧波传到时用时间为 此时右侧波在该质点已经振动 即此时刻左侧波在该点的振动在平衡位置向上运动，右侧波在该点的振动在平衡位置向下振动，可知该点的振动减弱，正确； D．当右侧波传到位置时用时间为 即此时处质点从平衡位置向上振动；此时 处的波源也在平衡位置向上振动，即振动方向相同，可知在内到 和两点的路程差为波长整数倍时振动加强，波在该区间内的波长 可知 即，其中取、 、、、 则共有15个振动加强点，D正确。 故选BCD。 二、实验题（13题6分14题8分共14分） 13. 如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤： （1）下列有关该实验的说法正确的是______。 A. 实验步骤正确的操作顺序是丙→丁→乙→甲 B. 图乙中撒痱子粉的目的是为了防止滴入溶液时液体飞溅出来 C. 图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量 D. 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度 （2）若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.1%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，滴入浅盘中的纯油酸体积为______mL（结果保留两位有效数字）。 （3）不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液后得到以下油膜形状，对油膜形状的分析正确的是______。 A. 甲图油膜比较理想，油膜与痱子粉边界清晰，且边界线大致为直线，便于绘制边界 B. 乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界 C. 丙图油膜满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀 【答案】（1）D （2）1.0×10-5 （3）BC 【解析】 【小问1详解】 A．图中实验步骤应先配制油酸酒精溶液，接着在浅盘的水面撒入痱子粉，再向浅盘中滴入油酸酒精溶液，最后描绘油膜轮廓，即实验步骤正确的操作顺序是丙→乙→丁→甲，故A错误； B．图乙中撒痱子粉的目的是为了更加精确描绘出油膜的轮廓，故B错误； C．图丙配制溶液时浓度要小一些，1滴溶液才能在水面形成单分子油膜层，便于精确测量，故C错误； D．实验中的酒精容易挥发，油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度，故D正确。 故选D。 【小问2详解】 若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.1%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，滴入浅盘中的纯油酸体积为 【小问3详解】 A．甲图油膜不理想，痱子粉撒得过多，导致油膜过厚，没有形成单分子油膜，故A错误； B．乙图油膜不理想，痱子粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界，故B正确； C．丙图油膜，满足实验要求，油膜边界比较清晰，痱子粉撒的比较均匀，故C正确。 故选BC。 14. 光学实验有“测量玻璃的折射率”、“用双缝干涉测量光的波长”两个实验，某学校实验小组的同学利用现有的实验器材，分别完成了这两个实验。 （1）在测量一半圆形透明玻璃砖的折射率的实验中，实验过程如下： ①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置O； ②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系Oxy的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图乙所示； ③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点沿半径方向水平射入，从y轴开始向右缓慢绕O点移动激光器，直至恰好没有激光从玻璃砖射出至挡板上 的区域时，在白纸上标记激光从玻璃砖外壁入射的位置P。 ④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。 根据以上步骤，回答下列问题： （ⅰ）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图甲所示，则______cm； （ⅱ）根据以上测量的物理量，若测得PQ线段的长度，计算可得玻璃砖的折射率为______。（结果保留三位有效数字） （2）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，该实验小组使用图丙的装置测量某绿色激光的波长。用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度，激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图丁所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离______mm，通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离，则该激光波长______m（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1） ①. 1.75 ②. 1.46 （2） ①. 58.0 ②. 【解析】 【小问1详解】 [1]玻璃砖直径d的读数为 [2]光线在玻璃砖内发生全反射，可知此时，由PQ长为L，半径为，可知 【小问2详解】 [1]A、B间的距离读数为； [2]根据双缝干涉条纹间距公式，其中由题意可知； 代入数值解得。 三、解答题（共46分） 15. 2021年4月，福清核电厂5号机组正式授牌，这标志着我国核能发电装机容量突破5000万千瓦。核反应方程是反应堆中发生的许多反应中的一种，、、、分别表示、、和中子的质量，光速为c。 （1）求上述反应中一个U核裂变释放的核能； （2）若核能转化为电能的效率为50%，假设反应堆中裂变全是上述核反应，已知每次核反应中放出的核能，U核的质量约为，估算目前我国核电站平均每天最多消耗的纯净铀的质量（结果保留两位有效数字）。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【分析】 【详解】（1）质量亏损 释放的核能 （2）目前每天的核电能量为 则每天消耗的核能为 则每天的核反应的U核个数 每天消耗的纯净铀质量为 16. 我国在高能激光研究领域处于领先地位。如图所示为透明材料的横截面，为研究激光的性能，将一细激光束以的入射角射向透明材料的AC边，进入材料后激光束垂直于AB连线射向球面。透明材料的上半部是圆锥体，，下半部是半径为R的半球体，O为球心，半球体与水平面的接触点为Q。 （1）求透明材料对该激光的折射率n； （2）保持入射角不变，激光束由A向C移动，经球面折射出的激光在水平面上留下烧灼的痕迹，求Q点左侧痕迹的长度不考虑材料内反射光的影响 。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设折射角为，由题意及几何关系，可得下图： 由几何关系可知： 由光的折射定律可知： 联立可得： 【小问2详解】 设在AC面上，由D点折射进入透明材料的光线，到达半球面上的E点时，入射角为临界角，折射光线为EF，由题意及几何关系，可得下图： 由临界角与折射率的关系可得： 由几何关系可得：，， 由光的折射定律及数学知识可得： 联立可得： 即Q点左侧痕迹的长度为； 17. 如图所示，质量为m的均匀方形木块在平静的水面上处于平衡状态，用力F向下压木块使之向下移动距离d，然后松开手，不计水的粘滞作用。 （1）证明木块做简谐振动。 （2）当木块正好经过平衡位置向下运动时，某同学开始观察木块的振动过程，该同学发现经过1s后木块第一次回到平衡位置。已知d = 2cm，取竖直向上为正方向，请将该同学观察木块的振动过程用振动图像描述出来（在图甲中画出）。另一位同学在该同学的3.5s开始计时，请在图乙中画出后一位同学观察的振动图像。（请至少画出一个周期） 【答案】（1） 见解析 （2）见解析 【解析】 【小问1详解】 取竖直向上为正方向，木块静止不动时，设木块浸入水中的深度为，木块底面积为，根据平衡条件有 现把木块向下压入水中的深度，有 令，则 可知木块的振动为简谐振动。 【小问2详解】 该同学发现经过1s后木块第一次回到平衡位置，由题意知振子的振动周期为2s，振幅 又t=0时振子正好经过平衡位置向下运动，则画出的该同学观察到的振子振动图像如下面图1所示，3.5s时振子处于波峰位置，从而画出另一位同学观察到的振子的振动图像如下面图2所示 18. 如图，上端开口的竖直汽缸由小、大两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为。两圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为S、质量为m；大活塞的横截面积为2S、质量为2m。两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮气。小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热，开始时，氮气和外界环境的温度均为，大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力。重力加速度用g表示，外界的大气压强恒为，氧气和氮气均可看作理想气体。 （1）开始时氮气的压强是多少？ （2）通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞刚上升时，氮气的温度是多少？ （3）当大活塞刚上升时，设平均每个氮气分子对容器壁撞击力为，继续加热氮气，当氮气的温度上升到时，设平均每个氮气分子对容器壁撞击为，试分析比大还是小？ 【答案】（1）；（2）；（3）大 【解析】 【详解】（1）氧气的压强为 氮气的压强为 （2）对于氧气，温度不变，初状态 ， 末状态设压强为p2，体积为 根据玻意耳定律知 代入数据解得 此时杆出现弹力，处于拉伸状态，对上面的小活塞受力分析得 解得杆的弹力为 对于氮气分析初状态 ，， 加热后， 设温度为：T2′，体积为 根据理想气体状态方程知 代入数据解得 （3）当大活塞刚上升后，继续增加温度，氮气的体积不变，氮气做等容变化，根据 可得 可知温度为时的压强为温度为的3倍，但由于氮气气体分子的温度升高，平均速率变大，所以单位时间内撞击容器壁的次数变多，所以每一次的撞击力小于3倍，即大于。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $