精品解析：山东省济钢高级中学2024-2025学年高二下学期期中学情检测物理试题

2023级高二下学期期中考试学情检测 物理试题 考试时间：90分钟：总分：100分 第Ⅰ卷（选择题，共50分） 一、单选题（每题3分，共30分） 1. 如图甲所示是一个单摆，摆球在竖直面做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度大小为，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，由此可知（　　） A. 该单摆振动的频率为 B. 振动方程为 C. 时，摆球速度大小为 D. 时，摆球加速度为零 2. 水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手的规律振动会传导至袖子上，给人一种“行云流水”的美感。如图（a）所示，一列简谐横波沿轴方向传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，且，、分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 时刻振动方向沿轴正方向 B. 时刻的加速度最小 C. D. 到内，、运动的路程相等 3. 生活中很多情景都属于振动和波的现象，下列四种情景的说法正确的是（　　） A. 如图甲，人造地球卫星经过地面跟踪站上空，跟踪站接收到的信号频率先减小后增大 B. 如图乙，如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象 C. 如图丙，手掌摩擦盆耳使得水花飞溅，因为摩擦力较大 D. 如图丁为干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍 4. 物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，图线①对应的温度较低 B. 由乙图可知，图线②对应的温度较低 C. 由图丙可知，分子间距离从r₀增大的过程中，分子力先减小后增大 D. 图丁说明分子在短时间内沿直线运动 5. 2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星在国际上首次在轨获取的太阳谱线精细结构，是如图甲所示氢原子巴耳末系中从跃迁到发出的光。将光束照射如图乙所示装置的金属板，验电器指针没有张开。则下列说法正确的是（　　） A. 光是氢原子巴耳末系中波长最短的谱线 B. 换用逸出功更大的金属板材料，验电器指针可能张开 C. 增大照射金属板的光束的强度，验电器指针可能张开 D. 换用从跃迁到发出的光照射金属板，验电器指针可能张开 6. 为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　） A. 激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV B. a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V C. a、b、c光子动量大小关系为 D. a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽 7. 核电站利用核反应堆工作时释放出的能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是，某次的核反应方程为，铀核的质量为，中子的质量为，锶（Sr）核的质量为，氙（Xe）核的质量为。则下列说法正确的是（　　） A. B. C. 铀的结合能比产物锶（Sr）的结合能大 D. 该核反应中放出的核能量为 8. 2024年9月19日，我国成功发射了第五十九颗和第六十颗北斗导航卫星，使得北斗卫星导航系统的卫星总数达到了60颗。这些卫星采用星载氢原子钟，如图所示为氢原子的能级图，下列判断正确的是（ ） A. 一个氢原子从能级向低能级跃迁时，能产生3种频率的光子 B. 氢原子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，其能量减少 C. 氢原子吸收的光子的能量，可使氢原子的能级发生跃迁 D. 从氢原子的能级图可知，氢原子发射光子的频率是连续的 9. 为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由光和光组成的复色光，沿方向从上表面射入玻璃砖，入射角为。光和光折射后分别射到、点，如图所示，光在点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（ ） A. 对玻璃的折射率光小于光 B. 光由到所需时间为 C. 通过同一单缝装置光的衍射现象更加明显 D. 通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距大于光 10. 如图所示，半径为、质量为的光滑半圆槽置于光滑水平面上，、为半圆槽直径的两个端点，现将一质量为的小球（可看成质点）从点的正上方处静止释放，小球从点沿切线方向进入半圆槽，已知重力加速度为，不计空气和一切摩擦力。则（　　） A. 小球和半圆槽组成的系统动量守恒 B 小球将离开半圆槽做斜抛运动 C. 小球运动过程中的最大速率为 D. 半圆槽向左运动的最大位移为 二、多选题（共20分，每题至少两个选项正确，全部选对得4分，部分选对得2分，错选得0分。） 11. 质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是，B球的动量是，当A球追上B球发生碰撞，碰撞后A、B两球的动量可能值是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 12. 如图所示，等腰棱镜ABC放在水平桌面上，棱镜的底角，一束光线垂直于AB边从D点入射，经过棱镜后，刚好垂直射到水平桌面上，已知光在真空中的传播速度为c，AD的长度为L，则（　　） A. 该棱镜的折射率为 B. 第一次从AC面射出的光线在棱镜中的传播时间为 C. 经AC面反射的光线可以直接从AB面射出 D. 棱镜中光线第一次射到AB面的时间为 13. 一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　） A. A状态到C状态气体吸收热量 B. B状态到C状态气体分子的平均动能减小 C. B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功 D. 气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示 14. 一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 15. 如图所示，半圆形透明介质的折射率n=2，半径为R，O为圆心，AB为直径，P为AO的中点。介质内部点光源可以紧贴直径AB自左向右移动，只考虑从光源发出直接射到半圆弧上的光线，下列说法正确的是（　　） A. 当光源位于A位置时，整个半圆弧均有光线射出 B. 当光源位于P位置时，半圆弧的部分有光线射出 C. 当光源位于A位置时，半圆弧的部分有光线射出 D. 当光源位于P位置时，整个半圆弧均有光线射出 第Ⅱ卷（非选择题，共50分） 三、实验题（共12分） 16. 用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀的撒入爽身粉 B．将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液 C．把玻璃板放在方格纸上，计算出油膜的面积S(坐标纸中正方形小方格的边长为20mm) D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积 E．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓 F．按照得到的数据，估算出油酸分子的直径 （1）上述步骤中，正确的顺序是_____(填步骤前的字母)。 （2）如图所示为描出的油膜轮廓，油膜的面积约为_____m2。 （3）已知50滴溶液体积为1mL，估算油酸分子的直径约为_____m(保留两位有效数字)。 17. 用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 （1）要观察遏止电压，电源正、负极的接线为____________；要观察饱和电流，电源正、负极的接线为____________。（均选填“左负右正”或“左正右负”） （2）用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压与入射光频率v的关系图像如图乙所示，则该金属的逸出功____________J，截止频率____________Hz，已知普朗克常量。（结果均保留两位有效数字） 四、解答题（共38分） 18. 图示阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆弧面圆心，构成正方形，在处有一点光源。若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，从点光源射入圆弧的光中，有一部分不能从、面直接射出。已知这部分光照射圆弧的弧长为，光在真空中传播速度为。求： （1）该材料的折射率； （2）直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间。 19. 如图所示，小淑同学将内径粗细均匀的导热U形管竖直放置在温度恒定不变的环境中，底部水平管道长为，左侧管足够长且上端开口，并用的水银柱A封闭有长为的理想气体，气体下端到管底长度，右侧管上端封闭，并用水银柱封闭一段长为的理想气体，左右两管内水银面高度差，大气压强恒为，不计一切摩擦，U形管内径远小于L。 （1）求初始状态右端封闭气体压强大小（用cmHg表示）； （2）若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，待稳定后，求水银柱A移动的距离。 20. 如图所示，开口向右的绝热汽缸水平放置，由厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭相同质量的理想气体Ⅰ、Ⅱ，气体的体积均为V0，压强均为1.2p0，热力学温度与外界相同，均为T0，活塞A可以在汽缸内无摩擦地自由移动，活塞B与汽缸间的最大静摩擦力大小为。已知两部分气体均密封良好，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，外界的温度保持不变。现通过电加热丝对区域Ⅰ内的气体缓慢加热。 （1）求当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离； （2）当活塞B恰好要滑动时，电加热丝停止加热，同时将活塞B固定，然后打开区域Ⅱ内的阀门K，气体缓慢漏出。经过足够长的时间，区域Ⅱ内剩余气体的质量是原来质量的，求区域Ⅰ内气体最终的热力学温度。 21. 如图所示，质量为3m的长木板C静置在光滑水平地面上，板长为1.5L，上表面光滑，右端通过挡板固定一个轻弹簧，质量为m的小物块B静置在板上的最左端。用长为L、不可伸长的轻绳将质量为m的小球A悬挂在O点，初始时轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点刚好与物块B发生碰撞，碰撞时间极短且无能量损失。弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力、小球大小及挡板质量，重力加速度为g。求： （1）弹簧被压缩后具有的最大弹性势能； （2）小物块B与弹簧分离时，小物块B的速度； （3）若小物块B与长木板上表面间的动摩擦因数为0.5，最终停在长木板中点（已脱离弹簧），则此过程中弹簧的最大弹性势能为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2023级高二下学期期中考试学情检测 物理试题 考试时间：90分钟：总分：100分 第Ⅰ卷（选择题，共50分） 一、单选题（每题3分，共30分） 1. 如图甲所示是一个单摆，摆球在竖直面做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度大小为，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，由此可知（　　） A. 该单摆振动的频率为 B. 振动方程为 C. 时，摆球速度大小为 D. 时，摆球加速度为零 【答案】B 【解析】 【详解】A．由振动图，可知周期为，即可得频率 解得 故A错误； B．由振动图可得到振幅，因为 联立以上解得质点的振动方程为 故B正确； C．由质点的振动图的斜率表示速度，可知时，摆球速度大小为0，故C错误； D．由回复力与位移的关系，结合振动图，可知摆球在平衡位置，速度最大，在竖直方向上，拉力与重力的合力提供向心力，即小球有向心加速度，故D错误。 故选B。 2. 水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手的规律振动会传导至袖子上，给人一种“行云流水”的美感。如图（a）所示，一列简谐横波沿轴方向传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，且，、分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点的振动图像，下列说法正确的是（　　） A. 时刻的振动方向沿轴正方向 B. 时刻的加速度最小 C. D. 到内，、运动的路程相等 【答案】A 【解析】 【详解】A．由振动图像可知，质点Q在时刻正在沿y轴负方向运动，由此可得，简谐波沿x轴负方向传播，因此在时刻的振动方向沿轴正方向，故A正确； B．时刻质点处于波峰，此时Q的加速度最大，故B错误； C．由题图可知波长，周期。可得 故C错误； D．到内，运动的路程 当，在第一个时间内，沿轴正方向运动到波峰，又沿轴负方向回到原位置，路程 则到内的路程 可知、运动的路程不相等，故D错误。 故选A。 3. 生活中很多情景都属于振动和波的现象，下列四种情景的说法正确的是（　　） A. 如图甲，人造地球卫星经过地面跟踪站上空，跟踪站接收到的信号频率先减小后增大 B. 如图乙，如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象 C. 如图丙，手掌摩擦盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦力较大 D. 如图丁为干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍 【答案】D 【解析】 【详解】A．人造地球卫星先靠近跟踪站，然后远离跟踪站，根据多普勒效应，跟踪站接收到的信号频率先增大后减小，故A错误； B．如果孔的大小不变，使波源的频率增大，则波的波长减小，则可能观察不到明显的衍射现象，故B错误； C．用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦的频率，当摩擦的频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，此时振幅最大，使水花飞涨，故C错误； D．根据波的干涉，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为半波长的奇数倍，叠加后振动减弱，起到消声的目的，故D正确。 故选D。 4. 物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　） A. 由图甲可知，图线①对应的温度较低 B. 由乙图可知，图线②对应的温度较低 C. 由图丙可知，分子间距离从r₀增大的过程中，分子力先减小后增大 D. 图丁说明分子在短时间内沿直线运动 【答案】A 【解析】 【详解】A．图甲中，一定质量的理想气体在不同温度下的等温线，根据理想气体状态方程，结合图像可知，A正确； B．图乙中，曲线②速率大的分子占据的比例较大，则说明曲线②对应的平均动能较大，曲线②对应的温度较高，B错误； C．图丙中，分子间的距离从增大的过程中，分子力先增大后减小，C错误； D．图丁是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，这些位置的连线并不是分子的运动轨迹，也不能说明分子在短时间内做直线运动，D错误。 故选A。 5. 2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星在国际上首次在轨获取太阳谱线精细结构，是如图甲所示氢原子巴耳末系中从跃迁到发出的光。将光束照射如图乙所示装置的金属板，验电器指针没有张开。则下列说法正确的是（　　） A. 光是氢原子巴耳末系中波长最短的谱线 B. 换用逸出功更大的金属板材料，验电器指针可能张开 C. 增大照射金属板的光束的强度，验电器指针可能张开 D. 换用从跃迁到发出的光照射金属板，验电器指针可能张开 【答案】D 【解析】 【详解】A．是氢原子巴耳末系中频率最小、波长最长的谱线，故A错误； B．改用逸出功更大的金属板材料，其入射光的频率更小于金属的极限频率，不能发生光电效应，故B错误。 C．增大光束强度，不能发生光电效应现象，故C错误； D．光电效应产生的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，验电器指针没有张开，说明入射光的频率小于金属的极限频率，据玻尔理论中的频率条件可知从跃迁到发出的光频率比光束频率要高，用该光照射金属板，可能发生光电效应现象，验电器指针可能张开，故D正确； 故选D。 6. 为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　） A. 激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV B. a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V C. a、b、c光子动量大小关系为 D. a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽 【答案】B 【解析】 【详解】A．激发态氢原子受激跃迁产生3种光线，根据，得 根据 激光能量 根据光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，c光能量 同理a光能量 b光能量 根据光电效应方程及动能定理，有 得 A错误； B．a光遏止电压 得 c光遏止电压 得 B正确； C．由，得 由，得 由，得 C错误； D．单缝衍射时，波长越长中央亮条纹越宽，因a波长最大，则中央亮条纹宽度a光最宽，D错误。 故选B。 7. 核电站利用核反应堆工作时释放出的能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是，某次的核反应方程为，铀核的质量为，中子的质量为，锶（Sr）核的质量为，氙（Xe）核的质量为。则下列说法正确的是（　　） A. B. C. 铀的结合能比产物锶（Sr）的结合能大 D. 该核反应中放出的核能量为 【答案】C 【解析】 【详解】AB．根据核反应过程中的质量数及电荷数守恒可得a=38，b=136，A、B选项错误； C．核子个数越多结合能越大，铀有235个核子，锶有90个核子，故C选项正确； D．核反应过程中放出的核能表达式为 故D选项错误。 故选C。 8. 2024年9月19日，我国成功发射了第五十九颗和第六十颗北斗导航卫星，使得北斗卫星导航系统的卫星总数达到了60颗。这些卫星采用星载氢原子钟，如图所示为氢原子的能级图，下列判断正确的是（ ） A. 一个氢原子从能级向低能级跃迁时，能产生3种频率的光子 B. 氢原子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，其能量减少 C. 氢原子吸收的光子的能量，可使氢原子的能级发生跃迁 D. 从氢原子的能级图可知，氢原子发射光子的频率是连续的 【答案】C 【解析】 【详解】A．处于的激发态的大量氢原子，向低能级跃迁时会辐射出3种不同频率的光，而一个氢原子从能级向低能级跃迁时，最多只能产生2种频率的光子，故A错误； B．氢原子的核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，属于低能级向高能级跃迁，将吸收能量，原子的能量增大，故B错误； C．当氢原子从的状态跃迁到的状态时，将吸收的能量为 故C正确； D．从氢原子的能级图可知原子发射光子的能量是不连续的，所以光子的频率也是不连续的，故D错误。 故选C。 9. 为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由光和光组成的复色光，沿方向从上表面射入玻璃砖，入射角为。光和光折射后分别射到、点，如图所示，光在点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（ ） A. 对玻璃的折射率光小于光 B. 光由到所需时间为 C. 通过同一单缝装置光的衍射现象更加明显 D. 通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距大于光 【答案】B 【解析】 【详解】A．a光的偏转角度比b光大，所以对玻璃的折射率a光大于b光，故A错误； B．如图所示 在O点根据折射定律得 在B点发生全反射 根据几何知识 解得 a光由O到B所需时间为 解得 故B正确； C．a光的折射率大于b光，则a光频率大于b光频率，由 a光波长小于b光波长。通过同一单缝装置b光的衍射现象更加明显，故C错误； D．由双缝干涉条纹间距 a光波长小于b光波长，通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距小于光，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，半径为、质量为的光滑半圆槽置于光滑水平面上，、为半圆槽直径的两个端点，现将一质量为的小球（可看成质点）从点的正上方处静止释放，小球从点沿切线方向进入半圆槽，已知重力加速度为，不计空气和一切摩擦力。则（　　） A. 小球和半圆槽组成的系统动量守恒 B. 小球将离开半圆槽做斜抛运动 C. 小球运动过程中的最大速率为 D. 半圆槽向左运动的最大位移为 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球与半圆槽组成的系统水平方向动量守恒，竖直方向总动量不守恒，故A错误。 B．小球运动到达半圆槽A点时，系统水平初动量为零，小球运动到达半圆槽B点时，系统水平动量也为零，小球离开B点做竖直上抛运动，故B错误。 C．当小球运动到半圆槽最低点时有最大速度，由机械能和动量守恒定律有 ， 解得 故C错误。 D．小球从A端到B端的过程中，半圆槽先加速后减速运动，当小球到达B端时，半圆槽向左的位移最大，设为x2，小球的位移为x1，则 由动量守恒定律 解得 故D正确。 故选D。 二、多选题（共20分，每题至少两个选项正确，全部选对得4分，部分选对得2分，错选得0分。） 11. 质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是，B球的动量是，当A球追上B球发生碰撞，碰撞后A、B两球的动量可能值是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】AC 【解析】 【详解】根据题意可知，，则碰撞前总动量为 碰撞前总动能为 C．两个物体碰撞后同向运动，若，，则A球的速度等于B球的速度，A球的速度减小，B的速度增大，且总动能不增加，故是可能的，故C正确； A．若，，碰撞前后总动量守恒，且碰撞后A的速度小于B的速度，碰撞后总动能为 故碰撞后动能不变，是可能发生的，故A正确； B．若，，碰撞前后总动量守恒；碰撞后总动能 可知碰撞后总动能增加，违反了能量守恒定律，这是不可能发生的，故B错误； D．若，，碰撞前后总动量不守恒，违反了动量守恒定律，这是不可能发生的，故D错误。 故选AC。 12. 如图所示，等腰棱镜ABC放在水平桌面上，棱镜的底角，一束光线垂直于AB边从D点入射，经过棱镜后，刚好垂直射到水平桌面上，已知光在真空中的传播速度为c，AD的长度为L，则（　　） A. 该棱镜的折射率为 B. 第一次从AC面射出的光线在棱镜中的传播时间为 C. 经AC面反射的光线可以直接从AB面射出 D. 棱镜中光线第一次射到AB面的时间为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．光的传播光路图如图所示 光线射到AC面时入射角为θ，折射角为γ，根据几何关系可知 由折射定律有 解得 故A正确； B．由几何关系有 光在棱镜中传到AC边的速度为 光在棱镜中传播到AC边的时间 解得 故B错误； C．光在棱镜中全反射的临界角满足 故 根据几何关系，光第一次射到AB面上的入射角为60°，光线不会直接从AB面射出，故C错误； D．由几何关系有 光线第一次射到AB面的时间为 故D正确。 故选AD。 13. 一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　） A. A状态到C状态气体吸收热量 B. B状态到C状态气体分子的平均动能减小 C. B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功 D. 气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据理想气体状态方程有 可得 则A状态到C状态的内能增大，又此过程气体膨胀对外做功，由热力学第一定律可知，气体吸热，故A正确； B．根据理想气体状态方程有 可得 则B状态气体分子平均动能大于C状态气体分子平均动能，故B正确； C．根据p − V图像与横轴围成的面积表示做功大小，则B→C过程气体对外做功满足 C→D过程外界对气体做功 可知B→C过程气体对外做功小于C→D过程外界对气体做功，故C错误； D．气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，由于气体的内能变化为0，根据热力学第一定律可知，气体在整个过程中从外界吸收的总热量等于气体对外界做的功，即可以用ABCD的面积来表示，故D正确。 故选ABD。 14. 一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　） A. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 B. 将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为 C. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 D. 温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．当篮球内气体压强不变，根据盖 - 吕萨克定律有 解得 故A正确，B错误； CD．温度不变时，设充入外界气体体积为，根据玻意耳定律 解得 故C正确，D错误。 故选AC。 15. 如图所示，半圆形透明介质的折射率n=2，半径为R，O为圆心，AB为直径，P为AO的中点。介质内部点光源可以紧贴直径AB自左向右移动，只考虑从光源发出直接射到半圆弧上的光线，下列说法正确的是（　　） A. 当光源位于A位置时，整个半圆弧均有光线射出 B. 当光源位于P位置时，半圆弧的部分有光线射出 C. 当光源位于A位置时，半圆弧的部分有光线射出 D. 当光源位于P位置时，整个半圆弧均有光线射出 【答案】CD 【解析】 【详解】AC．当光源位于A位置时，设光线在圆弧上位置恰好发生全反射，如图1所示 则有 解得 故圆弧上有光线射出，根据几何关系有 可知，半圆弧的部分有光线射出，故A错误，C正确； BD．当光源位于位置时，设任一入射光线的入射角为，作出光路图如图2所示 在中，根据正弦定理有 解得 因为的取值范围为，解得 即有 可知，整个半圆弧均有光线射出，故B错误，D正确。 故选CD。 第Ⅱ卷（非选择题，共50分） 三、实验题（共12分） 16. 用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下： A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀的撒入爽身粉 B．将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液 C．把玻璃板放在方格纸上，计算出油膜的面积S(坐标纸中正方形小方格的边长为20mm) D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积 E．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓 F．按照得到的数据，估算出油酸分子的直径 （1）上述步骤中，正确的顺序是_____(填步骤前的字母)。 （2）如图所示为描出的油膜轮廓，油膜的面积约为_____m2。 （3）已知50滴溶液的体积为1mL，估算油酸分子的直径约为_____m(保留两位有效数字)。 【答案】（1）BDAECF （2）0022 （3）4.5×10-10 【解析】 【小问1详解】 实验步骤可按时间顺序、逻辑关系进行排序，首先是准备阶段：配制油酸酒精溶液，将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积；其次是操作阶段：向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入痱子粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓，把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积S，最后根据实验步骤计算分子直径，则上述步骤中，正确的顺序是BDAECF； 【小问2详解】 根据描出的油膜轮廓，得出共有55格，则油膜的面积约为55×20×20mm2=0.022m2 【小问3详解】 1滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V=×10-6m3=10-11m3 油酸分子的直径为d==m≈4.5×10-10m。 17. 用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。 （1）要观察遏止电压，电源正、负极的接线为____________；要观察饱和电流，电源正、负极的接线为____________。（均选填“左负右正”或“左正右负”） （2）用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压与入射光频率v的关系图像如图乙所示，则该金属的逸出功____________J，截止频率____________Hz，已知普朗克常量。（结果均保留两位有效数字） 【答案】（1） ①. 左负右正 ②. 左正右负 （2） ①. ②. 【解析】 【小问1详解】 [1][2]要观察遏止电压，则加反向电压，电源正、负极的接线为左负右正；要观察饱和电流，加正向电压，则电源正、负极的接线为左正右负。 【小问2详解】 [1][2]根据爱因斯坦光电方程 和 得 因此当遏止电压为零时 由图像可知，铷的截止频率为 根据 可求得该金属的逸出功大小为 四、解答题（共38分） 18. 图示阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆弧面圆心，构成正方形，在处有一点光源。若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，从点光源射入圆弧的光中，有一部分不能从、面直接射出。已知这部分光照射圆弧的弧长为，光在真空中传播速度为。求： （1）该材料的折射率； （2）直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设弧长为圆弧所对的圆心角为，则有 根据几何知识，全反射的临界角为，则有 解得 【小问2详解】 要使直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间，此时光在介质中的光程应最长，故入射角等于临界角时光程最大，即,如图所示 由几何知识可得 故可知 光在介质中的传播速度为 所以直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间 19. 如图所示，小淑同学将内径粗细均匀的导热U形管竖直放置在温度恒定不变的环境中，底部水平管道长为，左侧管足够长且上端开口，并用的水银柱A封闭有长为的理想气体，气体下端到管底长度，右侧管上端封闭，并用水银柱封闭一段长为的理想气体，左右两管内水银面高度差，大气压强恒为，不计一切摩擦，U形管内径远小于L。 （1）求初始状态右端封闭气体的压强大小（用cmHg表示）； （2）若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，待稳定后，求水银柱A移动的距离。 【答案】（1） （2）1.3cm 【解析】 【小问1详解】 初始状态右端封闭气体的压强大小 【小问2详解】 若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，则两部分气体的压强均为，对右边气体 解得 对左边气体 解得 水银柱移动的距离 20. 如图所示，开口向右的绝热汽缸水平放置，由厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭相同质量的理想气体Ⅰ、Ⅱ，气体的体积均为V0，压强均为1.2p0，热力学温度与外界相同，均为T0，活塞A可以在汽缸内无摩擦地自由移动，活塞B与汽缸间的最大静摩擦力大小为。已知两部分气体均密封良好，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，外界的温度保持不变。现通过电加热丝对区域Ⅰ内的气体缓慢加热。 （1）求当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离； （2）当活塞B恰好要滑动时，电加热丝停止加热，同时将活塞B固定，然后打开区域Ⅱ内的阀门K，气体缓慢漏出。经过足够长的时间，区域Ⅱ内剩余气体的质量是原来质量的，求区域Ⅰ内气体最终的热力学温度。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 当活塞B恰好要滑动时，对其受力分析，根据平衡条件 又 解得 区域Ⅱ内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有 当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离为 联立可得 【小问2详解】 打开区域Ⅱ内的阀门K后，经过足够长的时间，气体Ⅱ的压强为，根据玻意耳定律有 由题意可知 解得 对气体Ⅰ，根据理想气体状态方程 解得 21. 如图所示，质量为3m的长木板C静置在光滑水平地面上，板长为1.5L，上表面光滑，右端通过挡板固定一个轻弹簧，质量为m的小物块B静置在板上的最左端。用长为L、不可伸长的轻绳将质量为m的小球A悬挂在O点，初始时轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点刚好与物块B发生碰撞，碰撞时间极短且无能量损失。弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力、小球大小及挡板质量，重力加速度为g。求： （1）弹簧被压缩后具有的最大弹性势能； （2）小物块B与弹簧分离时，小物块B的速度； （3）若小物块B与长木板上表面间的动摩擦因数为0.5，最终停在长木板中点（已脱离弹簧），则此过程中弹簧的最大弹性势能为多少？ 【答案】（1） （2），方向向左 （3） 【解析】 【小问1详解】 碰撞前，对小球有 解得 规定向右为正方向，AB过程，由动量守恒和能量守恒有 解得碰后AB速度分别为 BC共速时，弹簧弹性势能最大，由动量守恒和能量守恒有 联立解得最大弹性势能 【小问2详解】 设小物块B与弹簧分离时，BC速度分别为，由动量守恒和能量守恒有 联立解得 负号表示方向向左； 【小问3详解】 弹簧最短时，B停在长木板中点时，它们均达到共速，速度均为。从A、B碰后到弹簧最短，对木板及木块，有从A、B碰后到弹簧最短，对木板及木块，有 根据几何关系，弹簧被压缩后的最短长度 从弹簧最短到B停在长木板中点，有 联立解得最大弹性势能 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$