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精品解析：黑龙江省哈尔滨市第三中学校2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版）
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这是一份精品解析：黑龙江省哈尔滨市第三中学校2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版），共18页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
哈三中2022—2023学年度下学期
高二学年期末考试物理试卷
一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，1~9小题只有一个选项正确，10~14小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分）
1. 关于光的相关说法，正确的是（ ）
A. 麦克斯韦预言了光是一种电磁波，后由密立根通过实验证明
B. 光电效应、康普顿效应两个实验均可证明光具有粒子性
C. 德布罗意首先提出光具有波粒二象性
D. 普朗克提出了光是由一个个不可分割的能量子组成的，即光子
【答案】B
【解析】
【详解】A．麦克斯韦预言了光是一种电磁波，后由赫兹通过实验证实了电磁波的存在，A错误；
B．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光了具有动量。故B正确；
C．德布罗意是将光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设，C错误；
D．普朗克为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点，之后爱因斯坦提出了光是有一个一个不可分割的能量子组成的，故D错误。
故选B。
2. 消防车进水站取水，停在水平地面上。在接水过程中，车胎不漏气且导热性能良好，环境温度不变，不计胎内气体分子间势能对其内能的影响。对于胎内气体，下列说法正确的是（ ）
A. 从外界吸热
B. 单位时间内气体分子撞击轮胎内壁的次数减少
C. 分子平均动能可能减小
D. 内能不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．车的重力增大，轮胎内气体的压力增大，气体体积减小，外界对气体做功；因为车胎不漏气且导热性能良好，环境温度不变，轮胎内气体的温度不变，气体的内能不变；外界对气体做功，气体的内能不变，根据热力学第一定律，气体向外界放热，A错误；
B．气体的温度不变，气体分子的平均动能不变；由于压力增大，气体的体积减小，单位体积内分子数增大，单位时间内气体分子撞击轮胎内壁的次数增大，B错误；
CD．气体的温度不变，分子平均动能不变，气体的内能不变，C错误，D正确。
故选D。
3. 如图1所示，用手握住长绳的一端，时刻在手的带动下O点开始上下振动，选向上为正方向，其振动图像如图2所示，则以下四幅图中能正确反映时刻绳上形成的波形的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据O点振动图像可知，在t1时刻绳上O点向下运动，由振动图像可知t1时，波传播的周期恰好为一个周期，传播的距离为一个波长，而图A中O点向下振动，图C向上振动。
故选A。
4. 户外滑雪要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛，不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率为n=2.5，所要消除的紫外线的频率为f=8.0×1014Hz，这种“增反膜”的最小厚度为（ ）
A. 3.75×10-7m B. 7.5×10-8m
C. 1.875×10-7m D. 1.5×10-7m
【答案】B
【解析】
【详解】为了减小进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则光程差（大于等于薄膜厚度d的两倍）应等于光在薄膜中波长λ′的整数倍，即
，n=1，2，3…
膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的，所以
故选B。
5. 放射性元素的原子核往往需要经历一系列的衰变和衰变才能达到稳定的状态，例如：，下列说法正确的是（ ）
A. 上述衰变过程，共发生了6次衰变和4次衰变
B. 衰变过程中释放出的射线比射线的穿透能力强
C. 10个核经过1个半衰期后还剩5个核
D. 核衰变成核后，核子的比结合能减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒有
解得
即共发生了6次衰变和4次衰变，故A正确；
B．衰变过程中释放出的射线比射线的电离能力强，穿透能力弱，故B错误；
C．半衰期是大量粒子的统计规律，对于少数粒子不适用，故C错误；
D．核衰变成核后，原子核更稳定，核子的比结合能增加，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A沿图线变化到状态B、状态C、状态D再回到状态A，AD、BC的延长线过坐标原点，AB图线与横轴平行，CD图线与纵轴平行，则下列判断错误的是（ ）
A. 从A到B过程，气体对外放热
B. 从B到C过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上分子数减少
C. 从C到D过程，气体内能减少
D. 从D到A过程，气体放出的热量等于外界对气体做的功
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于AB图线与横轴平行，因此AB图线是等压过程，压强一定，体积减小，根据盖吕萨克定律可知，温度降低，根据
体积减小，外界对气体做功，温度降低，气体内能减小，可知气体对外放热，故A正确，不符合要求；
B．BC的延长线过坐标原点，根据克拉伯龙方程
解得
可知，从B到C过程为等温过程，温度不变，气体分子运动的平均速率一定，体积增大，气体分子分布的密集程度减小，则单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数减少，故B正确，不符合题意；
C．CD图线与纵轴平行，从C到D过程为等容过程，体积一定，压强增大，温度升高，则气体内能增大，故C错误，符合题意；
D．DA的延长线过坐标原点，根据上述可知，从D到A过程为等温过程，温度不变，内能一定，体积减小，外界对气体做功，则气体一定向外释放热量，即气体放出的热量等于外界对气体做的功，故D正确，不符合题意。
故选C。
7. 某同学在学校实验室分别用甲、乙两个单摆做简谐运动的实验，测得的振动图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长
B. 两摆球经过平衡位置时，动能可能相等
C. 乙单摆的振动方程是
D. 在任意相同时间内，两摆球的位移之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图可知，两单摆周期相等，根据单摆周期，甲、乙两单摆的摆长相等，故A错误；
B．设两单摆摆长为l，由图可知甲单摆振幅大于乙单摆振幅，甲和乙两摆球质量大小关系不确定，由机械能守恒定律
可知两摆球经过平衡位置时，动能可能相，故B正确；
C．乙单摆的周期和振幅分别为
，
所以乙单摆的振动方程是
（cm）
故C错误；
D．由于两单摆周期相等，一个周期内两单摆位移都等于零，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，竖直向上放置两端封闭的U形管中装有水银，封闭了A、B两部分气体，它们温度相同，静止时左右液面高度差为h，以下说法中正确的是（ ）
A. U形管自由下落过程中，水银柱高度差h将变小
B. U形管自由下落过程中，两部分气体的压强差比静止时大
C. 两部分气体升高到相同的温度后，水银柱高度差h变大
D. 两部分气体升高到相同的温度后，两部分气体的压强差比升温前小
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由于液面高度差存在，所以在U形管静止时，两部分气体的压强关系为；当U形管自由下落时，液体的压强为零，所以B部分的气体将膨胀，导致液面高度差变大，A部分的气体将被压缩，所以两部分气体的压强差比静止时小，故AB错误；
CD．假设水银柱不动，气体升高相同的温度，根据可得
由于，所以
即两部分气体的压强差比升温前大，则水银柱高度差h将变大，故C正确、D错误。
故选C。
9. 由波源S形成的简谐横波在均匀介质中同时向左、右两侧传播，波源振动的频率为10Hz。已知介质中P质点位于波源S的右侧，，P到S的距离不超过三个波长。Q（图中未画出）质点位于波源S的左侧，P、Q和S的平衡位置在一条直线上。时波源开始振动的方向如图所示，当P第一次到达波峰时，波源S恰好到达波谷，Q恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是（ ）
A. 机械波在介质中的波速为10m/s
B. 机械波波长为0.8m
C. P点比Q点先开始振动
D. 波传播到P点时，波源S已经振动了0.25s
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．P到S的距离不超过三个波长，P第一次到达波峰时，波源S恰好到达波谷，Q恰好第二次到达波谷，可知
解得
机械波的传播速度为
波源S恰好到达波谷，Q恰好第二次到达波谷，可知
所以Q比P先振动，故ABC错误；
D．波传播到P点时，波源S已经振动了
故D正确。
故选D。
10. 下列有关热力学第二定律的说法正确的是（ ）
A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是不可逆过程
B. 能源危机说明自然界的总能量在不断减少
C. 水的温度自动下降时，释放的内能可以自发地全部转化为机械能
D. 物体从高温热库吸收热量后，内能可能变少
【答案】AD
【解析】
【详解】A．气体自发地扩散运动总是向着无序的方向进行，是不可逆的过程，故A正确；
B．根据能量守恒定律可知自然界的总能量是守恒的，故B错误；
C．物体温度下降释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，故C错误；
D．改变物体内能方式有热传递和做功，所以当物体吸收热量后对外做功的情况下内能可能减少，故D正确。
故选AD。
11. 下列关于微观世界中原子和原子核的说法，正确的是（ ）
A. 玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的
B. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
C. 若氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光能使某金属发生光电效应，则该原子从能级跃迁到能级时所发出的光也一定可以使该金属发生光电效应
D. 某重核裂变的核反应方程为，该反应会释放出能量，且的结合能比的大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是不连续的，只有特定的地方才有轨道，A错误；
B．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性，B正确；
C．因为能级比能级高，能级比能级低，那么，原子从能级跃迁到能级时所发出的光子的能量一定大于氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光子的能量，根据光电效应方程，若氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光能使某金属发生光电效应，则该原子从能级跃迁到能级时所发出的光也一定可以使该金属发生光电效应，C正确；
D．因为裂变成时要释放能量，所以的结合能比的结合能大，D错误。
故选BC。
12. 如图所示，将开关S由b扳到a开始计时，电流振荡的周期为0.02s，则在0.012s时（ ）
A. 线圈L周围磁场正在减小
B. 电容器里的电场强度正在减小
C. 电场能正在向磁场能转化
D. 电容器正在充电
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．在0.012s时电容器处于反向放电状态，线圈L周围磁场正在增强，故AD错误；
BC．电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化，电容器里的电场强度正在减小，故BC正确。
故选BC。
13. 光源S发出两种不同频率的单色可见光，如图甲所示，以相同的角度同时从O点沿SO方向射入一块横截面为半圆形的玻璃柱体，O为圆心，折射光线为A、B两束光线；如图乙所示，已知A光照射光电管的K极板时，电路中有光电流产生，即电流表有示数，现让A、B、S三束光分别照射K极板，下列说法正确的是（ ）
A. B光折射率比A光折射率小
B. B光照射光电管的阴极K，没有光电子逸出
C. A光穿过玻璃砖所用的时间比B光穿过玻璃砖所用的时间长
D. S光和A光分别照射光电管的阴极时，电流表的示数可能是相同的
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据图甲中A、B光在玻璃中的偏折程度，可知B光折射率比A光折射率小，故A正确；
B．B光折射率比A光折射率小，则B光频率比A光频率小，光电管的极限频率未知，B光照射光电管的阴极K，无法判断有没有光电子逸出，故B错误；
C．根据
B光频率比A光频率小，在玻璃中B光速度比A光速度大，在玻璃砖通过的路程等于半径，则可知A光穿过玻璃砖所用的时间比B光穿过玻璃砖所用的时间长，故C正确；
D．若B光照射光电管的阴极K，不能发生光电效应，则S光和A光分别照射光电管的阴极时，电流表的示数可能是相同的，故D正确。
故选ACD。
14. 如下图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，虚线、为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（ ）
A. 过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的
B. 一个循环过程完成后，气体对外放出热量
C. 过程向低温热源释放的热量等于过程从高温热源吸收的热量
D. 过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由理想气体状态方程可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知
由图示图像可知，a→b过程，气体体积增大温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此a→b过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误；
B．根据p-V图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律，可知
所以气体对外放出热量，故B正确；
C． d→a过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即
|Qda|=|Wda|
b→c过程气体气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即
|Qbc|=|Wbc|
p-V图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，d→a过程p-V图像的面积大于b→c过程p-V图像的面积，即
|Wda|＞|Wbc|
则
|Qda|＞|Qbc|
即d→a过程向低温热源释放的热量大于b→c过程从高温热源吸收的热量，故C错误；
D．a→b过程气体与c→d过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，a→b过程气体与c→d过程都是绝热过程，则
Q=0
由热力学第一定律：可知
由于两过程气体内能的变化量相等，则
即a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故D正确。
故选BD。
二、实验题（每空2分，共12分）
15. 利用“插针法”可以测量不平行玻璃砖折射率。如图a，就是利用“插针法”测量玻璃砖（玻璃砖的入射面AB和出射面CD不平行）折射率的实验光路图，请你分析与该实验相关的下列问题：
（1）出射光线与入射光线______（填“平行”或“不平行”）；
（2）如图a所示，本实验光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图b所示，从图线可知玻璃砖的折射率______；
（3）对本题实验数据的处理也可采用如下图c方法：以入射点O为圆心，取一合适的长度为半径作圆，该圆与入射光线交于M点，与折射光线的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，其垂足分别为N、E，现测得；，则该玻璃砖的折射率______。
【答案】 ①. 不平行 ②. 1.5 ③. 1.5
【解析】
【详解】（1）[1]因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的折射角不等，可知出射光线和入射光线不平行。
（2）[2]根据折射定律有
结合图b可得，折射率为
（3）[3]根据题意，由折射定律有
16. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中。
（1）某同学操作步骤如下：
①用0.5mL的油酸配置成1000mL的油酸酒精混合溶液；
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1mL；
③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，形成痱子粉薄层，稳定后，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开、形状稳定；
④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用方格纸测量油膜的面积为，可得油酸分子直径大小______m（结果保留一位有效数字）；
（2）该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积后，不小心拿错了另一个装有同样混合溶液的注射器进行步骤③、④，拿错的注射器的针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（3）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为。则下列说法正确的是______。
A.1kg油酸所含有分子数为 B.油酸所含分子数为
C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为
【答案】 ①. ②. 偏小 ③. B
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，一滴油酸酒精溶液含有油酸的体积为
油酸分子直径大小
（2）[2]因为拿错的注射器的针管比原来的粗，则每滴油酸酒精溶液的体积较大，含油酸较多，则一滴油酸酒精溶液含有油酸的体积计算值偏小，根据可知，这会导致实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）[3]A．1kg油酸所含有分子数为
故A错误；
B．油酸所含分子数为
故B正确；
C．1个油酸分子的质量为
故C错误；
D．设油酸分子的直径为，则有
解得
故D错误。
故选B。
三、计算题（共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
17. 利用图示装置可测量某种金属材料K的逸出功，分别用频率为和的光照射K极板，通过电压表读数可测得这两种光照情况下的遏止电压之比为，普朗克常量为h，则该金属的逸出功为多少？
【答案】
【解析】
【详解】根据光电效应方程
根据动能定理得
结合题意可得
联立可得该金属的逸出功为
18. 一种特殊的气体温度计由两个装有理想气体的导热容器组装而成，测量时将两个导热容器分别放入甲、乙两个水槽中，如图所示，连接管内装有水银，当两个水槽的温度都为时，没有压强差；当水槽乙处于而水槽甲处于时，压强差为。导热容器的体积恒定且远大于连接管的体积。求：
（1）两个水槽的温度都为时，导热容器内气体的压强多大；
（2）当水槽乙处于而水槽甲处于未知的待测温度（高于）时，压强差为，此未知待测温度是多少。
【答案】（1）；（2）333K
【解析】
【详解】（1）设时，甲中气体的压强为，；气体温度为即
时，气体的压强
气体做等容变化，有
解得
（2）设未知温度为，，有
解得
19. 如图a所示是我国航天员王亚平在“天宫”空间站进行的水球光学实验，在水球中心注入空气，形成球形气泡，观察水球产生的物理现象。一同学画了过球心的截面图，如图b所示，两球面球心均在O点，让一束单色光从外球面上A点与AO连线成53°角射入水球中，光束经折射后恰好与内球面B点相切。已知内部的气泡球面半径R1=3cm，外部水球面半径R2=5cm，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
（1）该单色光在水球中的折射率；
（2）为了从A点进入水中的折射光线第一次射到水和空气的分界面时，可以从水中折射射出，应控制A点入射角i的范围为多少？入射角i的可调节范围为0°≤i<90°。
【答案】（1）；（2）0°≤i<37°或53°≤i<90°
【解析】
【详解】（1）根据几何关系可得折射角正弦为
所以折射率为
（2）设在A点的入射角为i′时，光束折射到内球面上恰好发生全反射，则
解得
所以入射角范围为
或
20. 如图所示，容积为汽缸由导热材料制成，质量不计的绝热活塞将汽缸分成容积相等的A、B两部分，汽缸A部分通过带有阀门的细管与容积为、导热性良好的汽缸C相连。开始时阀门关闭，A、B两部分气体的压强均为，C内气体压强为，现将阀门打开。已知A、B、C内为同种理想气体，细管及活塞的体积均可忽略，外界热力学温度保持不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计。求：
（1）活塞稳定后，A部分气体的压强；
（2）活塞稳定后，将气缸下半部分（即B部分）喷涂绝热材料，并用电阻丝对B部分气体缓慢加热，当活塞回到初始位置后停止加热，B部分气体温度升高到了多少？对B部分气体缓慢加热前后，C中气体的质量之比为多少？
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）设活塞稳定后，A、C部分气体的压强为，由于活塞质量不计，B部分气体的压强也为，设活塞稳定后B部分气体体积为，由玻意耳定律
对A、C部分气体整体，由玻意耳定律
联立可解得
（2）可求活塞稳定后B中气体体积
加热后B中气体体积
A、C部分气体整体体积
B加热后A、C部分气体体积
对A、C中气体，绝热，由玻意耳定律
解得
对B中加热后气体压强也为，由理想气体状态方程可知
解得B加热后气体温度升高到了
加热前A、C气体体积之比为，可得质量之比为，C中气体质量占比，加热后A、C气体体积之比为，可得质量之比为，C中气体质量占比
所以加热前后，C中气体的质量之比为。
哈三中2022—2023学年度下学期
高二学年期末考试物理试卷
一、选择题（本题共14小题，每小题4分，共56分。在每小题给出的四个选项中，1~9小题只有一个选项正确，10~14小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的不得分）
1. 关于光的相关说法，正确的是（ ）
A. 麦克斯韦预言了光是一种电磁波，后由密立根通过实验证明
B. 光电效应、康普顿效应两个实验均可证明光具有粒子性
C. 德布罗意首先提出光具有波粒二象性
D. 普朗克提出了光是由一个个不可分割的能量子组成的，即光子
【答案】B
【解析】
【详解】A．麦克斯韦预言了光是一种电磁波，后由赫兹通过实验证实了电磁波的存在，A错误；
B．光电效应和康普顿效应都能说明光子具有粒子性，且前者可说明光子具有能量，后者除证明光子具有能量，还可证明光了具有动量。故B正确；
C．德布罗意是将光的波粒二象性推广到了实物粒子，提出实物粒子也具有波动性的假设，C错误；
D．普朗克为了对黑体辐射进行理论解释，首先提出了量子观点，之后爱因斯坦提出了光是有一个一个不可分割的能量子组成的，故D错误。
故选B。
2. 消防车进水站取水，停在水平地面上。在接水过程中，车胎不漏气且导热性能良好，环境温度不变，不计胎内气体分子间势能对其内能的影响。对于胎内气体，下列说法正确的是（ ）
A. 从外界吸热
B. 单位时间内气体分子撞击轮胎内壁的次数减少
C. 分子平均动能可能减小
D. 内能不变
【答案】D
【解析】
【详解】A．车的重力增大，轮胎内气体的压力增大，气体体积减小，外界对气体做功；因为车胎不漏气且导热性能良好，环境温度不变，轮胎内气体的温度不变，气体的内能不变；外界对气体做功，气体的内能不变，根据热力学第一定律，气体向外界放热，A错误；
B．气体的温度不变，气体分子的平均动能不变；由于压力增大，气体的体积减小，单位体积内分子数增大，单位时间内气体分子撞击轮胎内壁的次数增大，B错误；
CD．气体的温度不变，分子平均动能不变，气体的内能不变，C错误，D正确。
故选D。
3. 如图1所示，用手握住长绳的一端，时刻在手的带动下O点开始上下振动，选向上为正方向，其振动图像如图2所示，则以下四幅图中能正确反映时刻绳上形成的波形的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据O点振动图像可知，在t1时刻绳上O点向下运动，由振动图像可知t1时，波传播的周期恰好为一个周期，传播的距离为一个波长，而图A中O点向下振动，图C向上振动。
故选A。
4. 户外滑雪要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛，不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜，他选用的薄膜材料的折射率为n=2.5，所要消除的紫外线的频率为f=8.0×1014Hz，这种“增反膜”的最小厚度为（ ）
A. 3.75×10-7m B. 7.5×10-8m
C. 1.875×10-7m D. 1.5×10-7m
【答案】B
【解析】
【详解】为了减小进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则光程差（大于等于薄膜厚度d的两倍）应等于光在薄膜中波长λ′的整数倍，即
，n=1，2，3…
膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的，所以
故选B。
5. 放射性元素的原子核往往需要经历一系列的衰变和衰变才能达到稳定的状态，例如：，下列说法正确的是（ ）
A. 上述衰变过程，共发生了6次衰变和4次衰变
B. 衰变过程中释放出的射线比射线的穿透能力强
C. 10个核经过1个半衰期后还剩5个核
D. 核衰变成核后，核子的比结合能减小
【答案】A
【解析】
【详解】A．根据题意，由质量数守恒和电荷数守恒有
解得
即共发生了6次衰变和4次衰变，故A正确；
B．衰变过程中释放出的射线比射线的电离能力强，穿透能力弱，故B错误；
C．半衰期是大量粒子的统计规律，对于少数粒子不适用，故C错误；
D．核衰变成核后，原子核更稳定，核子的比结合能增加，故D错误。
故选A。
6. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A沿图线变化到状态B、状态C、状态D再回到状态A，AD、BC的延长线过坐标原点，AB图线与横轴平行，CD图线与纵轴平行，则下列判断错误的是（ ）
A. 从A到B过程，气体对外放热
B. 从B到C过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上分子数减少
C. 从C到D过程，气体内能减少
D. 从D到A过程，气体放出的热量等于外界对气体做的功
【答案】C
【解析】
【详解】A．由于AB图线与横轴平行，因此AB图线是等压过程，压强一定，体积减小，根据盖吕萨克定律可知，温度降低，根据
体积减小，外界对气体做功，温度降低，气体内能减小，可知气体对外放热，故A正确，不符合要求；
B．BC的延长线过坐标原点，根据克拉伯龙方程
解得
可知，从B到C过程为等温过程，温度不变，气体分子运动的平均速率一定，体积增大，气体分子分布的密集程度减小，则单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数减少，故B正确，不符合题意；
C．CD图线与纵轴平行，从C到D过程为等容过程，体积一定，压强增大，温度升高，则气体内能增大，故C错误，符合题意；
D．DA的延长线过坐标原点，根据上述可知，从D到A过程为等温过程，温度不变，内能一定，体积减小，外界对气体做功，则气体一定向外释放热量，即气体放出的热量等于外界对气体做的功，故D正确，不符合题意。
故选C。
7. 某同学在学校实验室分别用甲、乙两个单摆做简谐运动的实验，测得的振动图像如图所示，下列说法中正确的是（ ）
A. 甲单摆的摆长大于乙单摆的摆长
B. 两摆球经过平衡位置时，动能可能相等
C. 乙单摆的振动方程是
D. 在任意相同时间内，两摆球的位移之比为
【答案】B
【解析】
【详解】A．由图可知，两单摆周期相等，根据单摆周期，甲、乙两单摆的摆长相等，故A错误；
B．设两单摆摆长为l，由图可知甲单摆振幅大于乙单摆振幅，甲和乙两摆球质量大小关系不确定，由机械能守恒定律
可知两摆球经过平衡位置时，动能可能相，故B正确；
C．乙单摆的周期和振幅分别为
，
所以乙单摆的振动方程是
（cm）
故C错误；
D．由于两单摆周期相等，一个周期内两单摆位移都等于零，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，竖直向上放置两端封闭的U形管中装有水银，封闭了A、B两部分气体，它们温度相同，静止时左右液面高度差为h，以下说法中正确的是（ ）
A. U形管自由下落过程中，水银柱高度差h将变小
B. U形管自由下落过程中，两部分气体的压强差比静止时大
C. 两部分气体升高到相同的温度后，水银柱高度差h变大
D. 两部分气体升高到相同的温度后，两部分气体的压强差比升温前小
【答案】C
【解析】
【详解】AB．由于液面高度差存在，所以在U形管静止时，两部分气体的压强关系为；当U形管自由下落时，液体的压强为零，所以B部分的气体将膨胀，导致液面高度差变大，A部分的气体将被压缩，所以两部分气体的压强差比静止时小，故AB错误；
CD．假设水银柱不动，气体升高相同的温度，根据可得
由于，所以
即两部分气体的压强差比升温前大，则水银柱高度差h将变大，故C正确、D错误。
故选C。
9. 由波源S形成的简谐横波在均匀介质中同时向左、右两侧传播，波源振动的频率为10Hz。已知介质中P质点位于波源S的右侧，，P到S的距离不超过三个波长。Q（图中未画出）质点位于波源S的左侧，P、Q和S的平衡位置在一条直线上。时波源开始振动的方向如图所示，当P第一次到达波峰时，波源S恰好到达波谷，Q恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是（ ）
A. 机械波在介质中的波速为10m/s
B. 机械波波长为0.8m
C. P点比Q点先开始振动
D. 波传播到P点时，波源S已经振动了0.25s
【答案】D
【解析】
【详解】ABC．P到S的距离不超过三个波长，P第一次到达波峰时，波源S恰好到达波谷，Q恰好第二次到达波谷，可知
解得
机械波的传播速度为
波源S恰好到达波谷，Q恰好第二次到达波谷，可知
所以Q比P先振动，故ABC错误；
D．波传播到P点时，波源S已经振动了
故D正确。
故选D。
10. 下列有关热力学第二定律的说法正确的是（ ）
A. 气体自发地扩散运动总是向着更为无序的方向进行，是不可逆过程
B. 能源危机说明自然界的总能量在不断减少
C. 水的温度自动下降时，释放的内能可以自发地全部转化为机械能
D. 物体从高温热库吸收热量后，内能可能变少
【答案】AD
【解析】
【详解】A．气体自发地扩散运动总是向着无序的方向进行，是不可逆的过程，故A正确；
B．根据能量守恒定律可知自然界的总能量是守恒的，故B错误；
C．物体温度下降释放的内能不可能在不引起其他变化的情况下完全转化为机械能，故C错误；
D．改变物体内能方式有热传递和做功，所以当物体吸收热量后对外做功的情况下内能可能减少，故D正确。
故选AD。
11. 下列关于微观世界中原子和原子核的说法，正确的是（ ）
A. 玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是任意的
B. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性
C. 若氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光能使某金属发生光电效应，则该原子从能级跃迁到能级时所发出的光也一定可以使该金属发生光电效应
D. 某重核裂变的核反应方程为，该反应会释放出能量，且的结合能比的大
【答案】BC
【解析】
【详解】A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是不连续的，只有特定的地方才有轨道，A错误；
B．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性，B正确；
C．因为能级比能级高，能级比能级低，那么，原子从能级跃迁到能级时所发出的光子的能量一定大于氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光子的能量，根据光电效应方程，若氢原子从能级跃迁到能级时所发出的光能使某金属发生光电效应，则该原子从能级跃迁到能级时所发出的光也一定可以使该金属发生光电效应，C正确；
D．因为裂变成时要释放能量，所以的结合能比的结合能大，D错误。
故选BC。
12. 如图所示，将开关S由b扳到a开始计时，电流振荡的周期为0.02s，则在0.012s时（ ）
A. 线圈L周围磁场正在减小
B. 电容器里的电场强度正在减小
C. 电场能正在向磁场能转化
D. 电容器正在充电
【答案】BC
【解析】
【详解】AD．在0.012s时电容器处于反向放电状态，线圈L周围磁场正在增强，故AD错误；
BC．电容器处于放电状态，电场能正在向磁场能转化，电容器里的电场强度正在减小，故BC正确。
故选BC。
13. 光源S发出两种不同频率的单色可见光，如图甲所示，以相同的角度同时从O点沿SO方向射入一块横截面为半圆形的玻璃柱体，O为圆心，折射光线为A、B两束光线；如图乙所示，已知A光照射光电管的K极板时，电路中有光电流产生，即电流表有示数，现让A、B、S三束光分别照射K极板，下列说法正确的是（ ）
A. B光折射率比A光折射率小
B. B光照射光电管的阴极K，没有光电子逸出
C. A光穿过玻璃砖所用的时间比B光穿过玻璃砖所用的时间长
D. S光和A光分别照射光电管的阴极时，电流表的示数可能是相同的
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．根据图甲中A、B光在玻璃中的偏折程度，可知B光折射率比A光折射率小，故A正确；
B．B光折射率比A光折射率小，则B光频率比A光频率小，光电管的极限频率未知，B光照射光电管的阴极K，无法判断有没有光电子逸出，故B错误；
C．根据
B光频率比A光频率小，在玻璃中B光速度比A光速度大，在玻璃砖通过的路程等于半径，则可知A光穿过玻璃砖所用的时间比B光穿过玻璃砖所用的时间长，故C正确；
D．若B光照射光电管的阴极K，不能发生光电效应，则S光和A光分别照射光电管的阴极时，电流表的示数可能是相同的，故D正确。
故选ACD。
14. 如下图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，虚线、为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（ ）
A. 过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的
B. 一个循环过程完成后，气体对外放出热量
C. 过程向低温热源释放的热量等于过程从高温热源吸收的热量
D. 过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功
【答案】BD
【解析】
【详解】A．由理想气体状态方程可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知
由图示图像可知，a→b过程，气体体积增大温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此a→b过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误；
B．根据p-V图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律，可知
所以气体对外放出热量，故B正确；
C． d→a过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即
|Qda|=|Wda|
b→c过程气体气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即
|Qbc|=|Wbc|
p-V图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，d→a过程p-V图像的面积大于b→c过程p-V图像的面积，即
|Wda|＞|Wbc|
则
|Qda|＞|Qbc|
即d→a过程向低温热源释放的热量大于b→c过程从高温热源吸收的热量，故C错误；
D．a→b过程气体与c→d过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，a→b过程气体与c→d过程都是绝热过程，则
Q=0
由热力学第一定律：可知
由于两过程气体内能的变化量相等，则
即a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故D正确。
故选BD。
二、实验题（每空2分，共12分）
15. 利用“插针法”可以测量不平行玻璃砖折射率。如图a，就是利用“插针法”测量玻璃砖（玻璃砖的入射面AB和出射面CD不平行）折射率的实验光路图，请你分析与该实验相关的下列问题：
（1）出射光线与入射光线______（填“平行”或“不平行”）；
（2）如图a所示，本实验光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图b所示，从图线可知玻璃砖的折射率______；
（3）对本题实验数据的处理也可采用如下图c方法：以入射点O为圆心，取一合适的长度为半径作圆，该圆与入射光线交于M点，与折射光线的延长线交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，其垂足分别为N、E，现测得；，则该玻璃砖的折射率______。
【答案】 ①. 不平行 ②. 1.5 ③. 1.5
【解析】
【详解】（1）[1]因为上下表面不平行，光线在上表面的折射角与在下表面的折射角不等，可知出射光线和入射光线不平行。
（2）[2]根据折射定律有
结合图b可得，折射率为
（3）[3]根据题意，由折射定律有
16. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中。
（1）某同学操作步骤如下：
①用0.5mL的油酸配置成1000mL的油酸酒精混合溶液；
②用注射器和量筒测得50滴油酸酒精溶液体积为1mL；
③在浅盘内盛适量的水，将痱子粉均匀地撒在水面上，形成痱子粉薄层，稳定后，滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开、形状稳定；
④在浅盘上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用方格纸测量油膜的面积为，可得油酸分子直径大小______m（结果保留一位有效数字）；
（2）该同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液内纯油酸的体积后，不小心拿错了另一个装有同样混合溶液的注射器进行步骤③、④，拿错的注射器的针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（3）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为。则下列说法正确的是______。
A.1kg油酸所含有分子数为 B.油酸所含分子数为
C.1个油酸分子的质量为 D.油酸分子的直径约为
【答案】 ①. ②. 偏小 ③. B
【解析】
【详解】（1）[1]根据题意可知，一滴油酸酒精溶液含有油酸的体积为
油酸分子直径大小
（2）[2]因为拿错的注射器的针管比原来的粗，则每滴油酸酒精溶液的体积较大，含油酸较多，则一滴油酸酒精溶液含有油酸的体积计算值偏小，根据可知，这会导致实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）[3]A．1kg油酸所含有分子数为
故A错误；
B．油酸所含分子数为
故B正确；
C．1个油酸分子的质量为
故C错误；
D．设油酸分子的直径为，则有
解得
故D错误。
故选B。
三、计算题（共32分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不给分。有数字计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
17. 利用图示装置可测量某种金属材料K的逸出功，分别用频率为和的光照射K极板，通过电压表读数可测得这两种光照情况下的遏止电压之比为，普朗克常量为h，则该金属的逸出功为多少？
【答案】
【解析】
【详解】根据光电效应方程
根据动能定理得
结合题意可得
联立可得该金属的逸出功为
18. 一种特殊的气体温度计由两个装有理想气体的导热容器组装而成，测量时将两个导热容器分别放入甲、乙两个水槽中，如图所示，连接管内装有水银，当两个水槽的温度都为时，没有压强差；当水槽乙处于而水槽甲处于时，压强差为。导热容器的体积恒定且远大于连接管的体积。求：
（1）两个水槽的温度都为时，导热容器内气体的压强多大；
（2）当水槽乙处于而水槽甲处于未知的待测温度（高于）时，压强差为，此未知待测温度是多少。
【答案】（1）；（2）333K
【解析】
【详解】（1）设时，甲中气体的压强为，；气体温度为即
时，气体的压强
气体做等容变化，有
解得
（2）设未知温度为，，有
解得
19. 如图a所示是我国航天员王亚平在“天宫”空间站进行的水球光学实验，在水球中心注入空气，形成球形气泡，观察水球产生的物理现象。一同学画了过球心的截面图，如图b所示，两球面球心均在O点，让一束单色光从外球面上A点与AO连线成53°角射入水球中，光束经折射后恰好与内球面B点相切。已知内部的气泡球面半径R1=3cm，外部水球面半径R2=5cm，sin53°=0.8，cos53°=0.6，求：
（1）该单色光在水球中的折射率；
（2）为了从A点进入水中的折射光线第一次射到水和空气的分界面时，可以从水中折射射出，应控制A点入射角i的范围为多少？入射角i的可调节范围为0°≤i<90°。
【答案】（1）；（2）0°≤i<37°或53°≤i<90°
【解析】
【详解】（1）根据几何关系可得折射角正弦为
所以折射率为
（2）设在A点的入射角为i′时，光束折射到内球面上恰好发生全反射，则
解得
所以入射角范围为
或
20. 如图所示，容积为汽缸由导热材料制成，质量不计的绝热活塞将汽缸分成容积相等的A、B两部分，汽缸A部分通过带有阀门的细管与容积为、导热性良好的汽缸C相连。开始时阀门关闭，A、B两部分气体的压强均为，C内气体压强为，现将阀门打开。已知A、B、C内为同种理想气体，细管及活塞的体积均可忽略，外界热力学温度保持不变，活塞与汽缸之间的摩擦力不计。求：
（1）活塞稳定后，A部分气体的压强；
（2）活塞稳定后，将气缸下半部分（即B部分）喷涂绝热材料，并用电阻丝对B部分气体缓慢加热，当活塞回到初始位置后停止加热，B部分气体温度升高到了多少？对B部分气体缓慢加热前后，C中气体的质量之比为多少？
【答案】（1）；（2），
【解析】
【详解】（1）设活塞稳定后，A、C部分气体的压强为，由于活塞质量不计，B部分气体的压强也为，设活塞稳定后B部分气体体积为，由玻意耳定律
对A、C部分气体整体，由玻意耳定律
联立可解得
（2）可求活塞稳定后B中气体体积
加热后B中气体体积
A、C部分气体整体体积
B加热后A、C部分气体体积
对A、C中气体，绝热，由玻意耳定律
解得
对B中加热后气体压强也为，由理想气体状态方程可知
解得B加热后气体温度升高到了
加热前A、C气体体积之比为，可得质量之比为，C中气体质量占比，加热后A、C气体体积之比为，可得质量之比为，C中气体质量占比
所以加热前后，C中气体的质量之比为。
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