2022-2023学年河南省焦作市普通高中高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）

这是一份2022-2023学年河南省焦作市普通高中高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题等内容，欢迎下载使用。

1.人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚−238，其衰变放出载能粒子(如α粒子、β粒子和γ射线)，利用能量转换装置将载能粒子的能量转换为电能，钚−238的衰变方程为 94238Pu→92234U+X+γ。钚−238的半衰期为87.7年，则下列说法正确的是( )
A. X具有很强的穿透能力
B. γ射线是由钚−238的核外电子从高能级向低能级跃迁时产生的
C. 1g的钚−238经过175.4年全部发生衰变
D. 铀−234的比结合能比钚−238的比结合能大
2.为了给房间消毒，人们常用如图所示的乙醇喷雾消毒液，其主要成分是酒精，则下列说法正确的是( )
A. 喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是酒精分子做布朗运动的结果
B. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，内能不变
C. 酒精由液态变为同温度的气态的过程中，分子的平均动能不变
D. 酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，热运动速率大的分子数占总分子数比例增大
3.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是( )
A. 如图是电子衍射实验，电子的衍射说明了电子具有粒子性，说明物质波理论是正确的
B. 如图是α粒子散射实验示意图，由α粒子散射实验可估算出原子核半径的数量级
C. 如图是康普顿效应示意图，康普顿效应表明，散射后有些光子的波长变短了
D. 如图是原子核裂变示意图，原子核裂变是一种热核反应
4.图1、2中，一个是分子势能与分子间距离的关系图像，另一个是分子间作用力与分子间距离的关系图像，r0为平衡位置。现让相距较远的两分子仅在相互间分子力作用下，由静止开始相互接近。若两分子相距无穷远时分子势能为零，则在两分子相互接近过程中，由图像分析可知( )
A. 分子间的作用力先增大后减小再增大B. 分子势能先增大后减小再增大
C. 分子运动的加速度先增大后减小D. 分子的动能先减小后增大
5.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，气体的内能在减小
B. 从B到C过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数减少
C. 从C到D过程，气体压强增大是因为气体分子的平均动能增大
D. 从D到A过程，气体吸收的热量等于气体对外做的功
6.2022年11月30日，神舟十五号载人飞船入轨后成功对接于空间站天和核心舱前向端口。神舟十四号乘组和神舟十五号乘组成功会师于空间站，会师后的空间站总质量为m，空间站绕地球做半径为r的匀速圆周运动，向心加速度为a，普朗克常数为h，地球表面的重力加速度为g，不考虑地球自转，则下列说法正确的是( )
A. 宇航员可以悬浮在空间站中，完全不受重力作用
B. 空间站轨道离地面高度为r(1−ag)
C. 地球的第一宇宙速度大小为 1r ga
D. 空间站在轨运动时对应的物质波波长为hm ar
二、多选题：本大题共4小题，共20分。
7.关于固体、液体，下列说法正确的是( )
A. 如果某个固体在某一物理性质上表现出各向同性，它不一定是非晶体
B. 水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C. 把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变成了球形，这是因为熔化后的玻璃表面分子间作用力表现为斥力使其表面扩张
D. 浸润现象的机制是液体与固体的相互作用比液体分子之间的相互作用强
8.用如图所示装置可以观察光电效应现象，图中验电器与锌板相连，在A处有一紫外线灯，可用来照射带绝缘座的锌板。开始时灯关闭，验电器指针张角为零，开灯后，验电器指针张开一定的角度，则下列判断正确的是( )
A. 验电器指针张开时，指针和锌板均带正电
B. 增大紫外线灯的功率，验电器指针张角将变大
C. 关闭灯，验电器指针张角不变，用带正电金属球与锌板接触，验电器指针张角一定变大
D. 关闭灯，验电器指针张角不变，用强度很大的紫光照射锌板，验电器指针张角一定变大
9.如图1为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，处于基态的氢原子吸收光子后跃迁到某一激发态，处于激发态的氢原子自发地跃迁到较低能级时，最多产生两种不同频率的可见光a、b，这两种频率的可见光通过三棱镜时光路如图2所示，已知可见光光子的能量范围为1.64eV∼3.19eV，则下列判断正确的是( )
A. 照射光光子的能量为13.06eV
B. 处于激发态的氢原子向低能级跃迁时共辐射6种不同频率的光子
C. 可见光a光子的能量为1.89eV
D. 可见光a在三棱镜中传播速度比可见光b在三棱镜中传播速度小
10.2022年12月28日我国中核集团全面完成了230MeV超导回旋加速器自主研制的任务，实现我国重大疾病诊断和治疗设备的国产化。如图所示为回旋加速器工作原理示意图，置于高真空中的D形金属盒半径为R，磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直，加速电压为U。圆心A处粒子源产生质子，初速度为零，质子在加速器中被加速，质子穿过两金属盒间狭缝的时间可忽略。忽略相对论效应和重力的影响，则下列说法正确的是( )
A. 质子在回旋加速器中做圆周运动的速率与半径成正比
B. 质子被加速的次数与R2成正比
C. 若想用该回旋加速器加速α粒子，只需将交变电压的周期增大为原来2倍
D. 仅改变交流电的周期，用该回旋加速器加速α粒子，α粒子运动时间是质子运动时间的2倍
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
11.某实验小组用气体压强传感器探究一定质量气体在温度不变时压强与体积关系。装置如图1所示，用胶管连接注射器和压强传感器。
(1)按正确操作多次缓慢推活塞改变气体体积，测得多组注射器内封闭气体的体积V和由计算机显示的气体压强值p，为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出______(填p−V或p−1V)图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，则说明______。
(2)若实验小组成员重做实验，没有漏气现象，根据测得的数据作出的图像如图2所示，则图像弯曲的原因可能是______(答出一条即可)。
(3)另一实验小组的成员也进行了实验，并且操作正确，根据测得的数据作V−1p图像，如图3所示，则图线不过原点的原因可能是______(答出一条即可)。
12.某同学要探究“光电效应”的实验规律，根据实验需要设计了部分电路如图1所示。图中A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的截止频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。
(1)请你将该同学的电路图连接完整。
(2)实验时，将电路图中的滑动变阻器的滑片移到最左端，用频率为ν1(大于ν0)的光照射在阴极上，此时会看到电压表的示数______(填“为零”或“不为零”)，电流表的示数______(填“为零”或“不为零”)，将滑动变阻器的滑片逐渐向右移，会看到电流表的示数变化情况是逐渐变大后不变。
(3)将电源反接，仍将滑动变阻器的滑片从左向右移，当电流表的示数刚好减为零时，理论上电压表的示数应为U=______(用h、e、ν0、ν1表示)。
(4)换用频率为ν2的单色光进行第二次实验，两次实验测得多组电压表示数和电流表示数，在同一坐标系中作I−U图像如图2所示，若ν1>ν2，则第一次实验作出的图像应是______(填“a”或“b”)图像。
四、简答题：本大题共4小题，共45分。
13.如图所示，将容积为V的玻璃杯中装满水，已知水的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，求：
(1)杯中水分子的数目N；
(2)水分子的直径。
14.太阳帆飞行器是利用太阳光获得动力的一种航天器，其原理是光子在太阳帆表面反射的过程中会对太阳帆产生一个冲量。若太阳光垂直射到太阳帆上，太阳光子连续撞击太阳帆并以原速率反射，动量大小不变。已知太阳帆面积为S，每秒钟单位面积接收到的光子数为n，太阳光的平均波长为λ，飞行器总质量为m，光速为c，普朗克常量为h。求：
(1)太阳光照射到太阳帆上的辐射功率；
(2)使飞行器速度增加v需要的时间至少为多少？
15.如图所示，导热良好的U形管竖直放置，足够长的左管开口向上，封闭的右管直径是左管的2倍。管中有两段水银柱1、2，在管内封闭两段气柱A、B，两段气柱长均为10cm，水银柱1长为5cm，水银柱2在左管中液面比右管中液面高5cm。大气压为p0=75cmHg，环境温度为300K，现要使水银柱2在左、右管中液面相平，求：(结果均可用分式表示)
(1)若通过缓慢降低环境温度使水银柱2在左、右管中液面相平，则液面相平时环境温度为多少？
(2)若保持环境温度300K不变，通过向左管中缓慢倒入水银，使水银柱2在左、右管中液面相平，则从左管口倒入的水银柱长为多少，水银柱1下降的高度为多少？
16.如图所示，MN是匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的分界线，磁场方向均垂直于纸面向里，静止在MN上O点的氡核 86222Rn经过一次α衰变生成针核 84218P，衰变后的α粒子以动能Ek0垂直于MN在纸面内向右运动，α粒子和产生的新核运动后同时第一次经过MN，衰变过程中释放的能量全部转化为α粒子和产生的新核的动能，光在真空中的传播速度为c，不计α粒子和产生的新核的重力及粒子间相互作用。(结果均可用分式表示)
(1)写出氡核 86222Rn的衰变方程，求出衰变过程中亏损的质量；
(2)匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度之比；
(3)若α粒子和产生的新核运动后，α粒子第一次通过MN的位置离O点的距离为d，则α粒子第二次通过MN的位置到新核第二次通过MN的位置距离为多少。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A.根据电荷数守恒和质量数守恒可得核反应方程为： 94238Pu→92234U+24He+γ，可知X是α粒子(24He)，α射线具有很强的电离本领，但是穿透能力很弱，故A错误；
B.γ射线是原子核受激发时产生的，核反应均伴随着γ射线的产生，故B错误；
C.1g的钚−238经过175.4年，即2个半衰期剩余的量为：1g×(12)2=0.25g，即还有0.25g的钚−238没有发生衰变，故C错误；
D.核反应放出核能，生成的产物更加稳定，则铀−234的比结合能比钚−238的比结合能大，故D正确。
故选：D。
核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒，据此可推断核反应方程；
γ射线是原子核受激发产生的；
根据钚−238的半衰期，结合半衰期的公式求解；
比结合能是原子核的结合能与核子数之比，不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定。
解题关键是掌握核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒；知道γ射线的产生；会应用半衰期公式；掌握比结合能的特点。难度不大。
2.【答案】C
【解析】解：A.喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是扩散现象，是酒精分子做无规则运动的结果，而布朗运动悬浮颗粒的无规则运动，故A错误；
BC.酒精由液态变为同温度的气体的过程中，温度不变，则分子平均动能不变，但是分子之间的距离变大，分子势能变化，则内能变化，故B错误，故C正确；
D.酒精由液态挥发成同温度的气态的过程中，温度不变，则热运动速率大的分子数占总分子数比例不会增大，故D错误。
故选：C。
在房间内喷洒乙醇消毒液后，会闻到淡淡的酒味，这是由于酒精分子的扩散运动的结果；酒精由液态变为同温度的气体过程中，分子间的距离会变大，分子势能会变化；温度是分子平均动能的标志；热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度有关。
本题考查了扩散现象、分子平均动能、分子热运动速率等知识点，这种题型知识点广，多以基础为主，只要平时多加积累，难度不大。
3.【答案】B
【解析】解：A、电子衍射图样说明了电子具有波动性，说明物质波理论是正确的，故A错误；
B、根据α粒子散射实验，卢瑟福估算出原子核半径的数量级，故B正确；
C.在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ=hp，知波长增大，故C错误；
D、在极高温度下才能发生的聚变核反应也称热核反应，而原子核裂变不是热核反应，故D错误。
故选：B。
根据电子衍射图样特点分析判断；根据卢瑟福的研究成就判断；根据康普顿效应判断；原子核裂变不是热核反应。
本题考查了电子的衍射、康普顿效应、α粒子散射实验、重核裂变与轻核聚变等基础知识，主要考查对基础知识的理解记忆。
4.【答案】A
【解析】解：A、当r=r0时分子力表现为零，可知图1为分子间作用力与分子间距离的关系图像，由图1可知，当两分子相互接近过程中，分子间的作用力先增大后减小再增大，故A正确；
B、当两分子相互接近过程中，由图2可知，分子势能先减小后增大，故B错误；
C、因为分子间的作用力先增大后减小再增大，则分子运动的加速度先增大后减小再增大，故C错误；
D、因分子力先做正功后做负功，则分子的动能先增大后减小，故D错误。
故选：A。
分子之间的相互作用的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大，只是分子引力的变化慢，斥力变化快，当r=r0时分子引力等于分子斥力，r大于平衡距离时分子力表现为引力，当r小于r0时分子间的作用力表现为斥力，可知图1为分子间作用力与分子间距离的关系图像，图2是分子势能与分子间距离的关系图像。当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小。由于没有其它外力做功，故分子动能和势能之和在整个过程中不变。
本题要注意分子间的势能及分子力虽然属于微观世界的关系，但是我们所学过的功能关系均可使用。
5.【答案】D
【解析】解：A.从A到B过程，气体的压强不变，体积减小，根据pV=CT，可知温度降低，则内能在减小，故A正确；
B.从B到C过程，根据pV=CT，可知温度不变，分子平均动能不变，气体的压强减小，体积变大，分子数密度减小，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；
C.从C到D过程，气体体积不变，压强增大，则温度升高，这是因为气体分子的平均动能增大，故C正确；
D.从D到A过程，根据pV=CT，可知气体温度不变，内能不变，体积减小，则外界对气体做功，因内能不变，根据热力学第一定律，可知气体放出的热量等于外界对气体做的功，故D错误。
本题选错误的，故选：D。
根据题意得出气体状态参量的变化，结合温度对气体内能的影响和气体压强的微观解释完成分析；根据热力学第一定律分析出气体的吸热量和做功的大小关系。
本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，理解图像的物理意义，由此分析出气体状态参量的变化，结合热力学第一定律即可完成分析。
6.【答案】D
【解析】解：A、宇航员可以悬浮在空间站中，仍然受地球万有引力，即仍受重力作用，万有引力全部提供向心力，宇航员处于失重状态，故A错误；
B、空间站做匀速圆周运动，万有引力提供向心力则有：GMmr2=ma
地球表面物体则有：GMmR2=mg
空间站轨道离地面高度h=r−R
代入数据可得：h=r(1− ag)，故B错误；
C、由GMmR2=mv12R，可得地球的第一宇宙速度大小：v1= r ga，故C错误；
D、设空间站的线速度大小为v，则有：a=v2r
空间站运动时动量大小：p=mv=m ar
对应的物质波波长：λ=hp=hm ar，故D正确。
故选：D。
A、宇航员受万有引力作用，即受重力作用；
B、根据空间站万有引力提供向心力列式，根据地球表面物体万有引力和重力关系列式，两式联立可得空间站轨道离地面高度；
C、根据在地球表面万有引力提供向心力，可得地球的第一宇宙速度大小；
D、根据向心加速度和轨道半径可得空间站线速度大小，根据p=mv可得空间站动量大小，根据p=hλ可得对应物质波波长。
本题考查了万有引力定律在天体运动的应用和宇宙速度、德布罗意波，解题的关键是知道空间站做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，熟记德布罗意波波长和动量的关系式。
7.【答案】AD
【解析】解：A.如果某个固体在某一物理性质上表现出各向同性，它不一定是非晶体，还可能是多晶体，故A正确；
B.由于油脂将水及玻璃隔开，而水与油脂是不浸润的，故水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，水和玻璃是浸润的，与表面张力无关，故B错误；
C.玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，它的尖端会变钝，是表面张力的原因，因为表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用，故C错误；
D.当液体和与之接触的固体的相互作用比液体分子之间相互作用强时，液体会润湿固体并附着在固体表面上，发生浸润现象，故D正确。
故选：AD。
多晶体也可表现出各向同性；水与油脂是不浸润的，水和玻璃是浸润的；液体表面张力的作用是使液体表面积趋于最小。
本题考查了液体的表面张力、浸润和不浸润现象等知识，难度不大，关键是记住基础知识，同时明确根据分子间作用力解释相关热学现象的方法。
8.【答案】AB
【解析】解：A.紫外线照射锌板发生光电效应，打出光电子，则锌板会带正电，验电器金属箔上的部分电子转移到锌板上，验电器指针张开时，指针和锌板均带正电，故A正确；
B.验电器指针偏转角度的大小与所带电荷量的大小有关；增大紫外线灯的功率，则单位时间内打出光电子数量增加，验电器带电量增加，验电器指针张角将变大，故B正确；
C.关闭灯，验电器指针张角不变，锌板带正电荷不变；若用带正电金属球与锌板接触，由于不知道金属球与锌板所带电荷量的多少，验电器金属球上的电子不一定会向锌板上转移，则验电器指针张角不一定变大，故C错误；
D.关闭灯，验电器指针张角不变，因紫光的频率小于紫外线的频率，根据光电效应产生的条件可知，用强度很大的紫光照射锌板不一定会发生光电效应，验电器指针张角不一定变大，故D错误。
故选：AB。
A.根据光电效应现象结合电子的转移分析作答；
B.验电器指针偏转角度的大小与所带电荷量的大小有关，增大紫外线灯的功率，可以使验电器带电量增加，据此分析作答；
C.由于不知道金属球与锌板所带电荷量的多少，验电器金属球上的电子不一定会向锌板上转移，据此分析作答。
D.根据光电效应产生的条件可知，用强度很大的紫光照射锌板不一定会发生光电效应。
本题考查光电效应现象以及光电效应的特点，解决本题的关键知道光电效应的实质，以及知道光电效应的条件。
9.【答案】BC
【解析】解：根据氢光谱的特点，可见光是高能级的氢原子向n=2能级跃迁时产生的，若原子受光照后跃迁到n=4的能级，则向低能态跃迁时最多可辐射6种不同频率的光子，其中4→2辐射光子能量为2.55eV，3→2辐射光子能量为1.89eV，其它4种辐射产生光子的能量都不在可见光范围内，即产生两种不同频率的可见光。
A.由题意可知，原子受光照后跃迁到n=4的能级，则照射光光子的能量为E=E4−E1=(−0.85eV)−(−13.6eV)=12.75eV，故A错误；
B.大量n=4的能级的氢原子向低能态跃迁时可辐射6种不同频率的光子，故B正确；
C.由光路可知，a光的折射率较小，则频率较小，光子能量较小，即可见光a光子的能量为1.89eV，故C正确；
D.根据v=cn可知，可见光a折射率小，则在可见光a在三棱镜中传播速度比可见光b在三棱镜中传播速度大，故D错误。
故选：BC。
根据玻尔理论结合氢光谱的特点，判断出处于基态的氢原子吸收光子后跃迁到哪一激发态，根据玻尔理论分析跃迁方式和种类；根据光偏折的情况判断折射率大小关系，结合频率越大的光对同一种介质的折射率越大判断a是哪一种光，由ΔE=En−Em即可求出a光子的能量值；根据折射率与传播速度的关系判断。
解决本题的关键知道能级间跃迁放出或吸收光子的能量满足hν=Em−En。
10.【答案】ABC
【解析】解：A、根据洛伦兹力提供向心力
qvB=mv2r
可得
v=qBrm
即质子在回旋加速器中做圆周运动的速率与半径成正比，故A正确；
B、质子出离D型盒的最大动能
Ekm=12mvm2=12m(qBRm)2=q2B2R22m
质子被加速的次数
n=EkmqU=qB2R22mU
质子被加速的次数与R2成正比，故B正确；
C、因质子在磁场中匀速圆周运动的周期
T=2πmqB
交变电压的周期与粒子在磁场中做圆周运动的周期相同，因为
Tα=2TH
即若想用该回旋加速器加速α粒子，只需将交变电压的周期增大为原来2倍，故C正确；
D、由于粒子每过半个周期被加速一次，故粒子在加速器中运动的时间
t=nT2=qB2R22mU⋅πmqB=πBR22U
即α粒子运动时间与质子运动时间相等，故D错误。
故选：ABC。
回旋加速器运用电场加速磁场偏转来加速粒子根据洛伦兹力提供向心力可以求出粒子的最大速度，从而求出最大动能。在加速粒子的过程中，电场的变化周期与粒子在磁场中运动的周期相等。
解决本题的关键知道回旋加速器电场和磁场的作用，知道最大动能与什么因素有关，以及知道粒子在磁场中运动的周期与电场的变化的周期相等。
11.【答案】p−1V 一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比 环境的温度明显升高 连接压强传感器和注射器之间的胶管中有气体
【解析】解：(1)根据
pVT=C
可得
p=CT⋅1V
即为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出p−1V图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条过原点的倾斜直线，则说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
(2)若实验小组成员重做实验，没有漏气现象，根据测得的数据作出的图像如图2所示，根据
p=CT⋅1V
图线与原点连线的斜率变大，则图像弯曲的原因可能是环境的温度明显升高(或推活塞过快导致温度升高，合理即可)。
(3)另一实验小组的成员也进行了实验，并且操作正确，根据测得的数据作V−1p图像，如图3所示，则由图像可知，当V=0时p不等于零，则图线不过原点的原因可能是连接压强传感器和注射器之间的胶管中有气体。
故答案为：(1)p−1V；一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比；(2)环境的温度明显升高(或推活塞过快导致温度升高，合理即可)；(3)连接压强传感器和注射器之间的胶管中有气体(合理即可)。
(1)根据pVT=C整理后列式求解出压强的表达式，得出p−1V图像，并判断出图像为过原点的倾斜直线，进一步说明；
(2)根据图像斜率变化情况，得出是温度的改变；
(3)根据图像体积为0时压强不为0，判断出不过原点原因。
本题考查的是“探究气体等温变化的规律”的实验，关键是明确实验原理，特别是会通过热力学状态方程推导出p=CTV，然后进行分析。
12.【答案】为零 不为零 he(ν1−ν0) b
【解析】解：(1)为了使电压有较大的调节范围，滑动变阻器采用分压式连接，电路图连接如图所示：
(2)将电路图中的滑动变阻器的滑片移到最左端，光电管的正向电压为零，即此时会看到电压表的示数为零；用频率为ν1(大于ν0)的光照射在阴极上，会发生光电效应，则电流表的示数不为零，将滑动变阻器的滑片逐渐向右移，会看到电流表的示数变化情况是逐渐变大后不变。
(3)将电源反接，仍将滑动变阻器的滑片从左向右移，当电流表的示数刚好减为零时；
根据动能定理Ue=12mvm2=hν1−hν0
可得电压表的示数应为U=he(ν1−ν0)
(4)根据爱因斯坦光电效应方程hν=Ek+W0
根据动能定理eUC=Ek
联立解得UC=hν−W0e
若ν1>ν2，则U1>U2
则由图像可知，第一次实验作出的图像应是b。
故答案为：(1)见解析；(2)为零；不为零；(3)he(ν1−ν0)；(4)b。
(1)为了使电压有较大的调节范围，滑动变阻器采用分压式连接；
(2)根据实验电路图分析电压表的示数，根据光电效应分析电流表的示数；
(3)电源反接，光电管两端加上反向电压，当电流表示数为零时，所加的反向电压恰好为遏止电压，根据动能定理求电压表示数；
(4)根据爱因斯坦光电效应和动能定理分析作答。
本题考查了探究“光电效应”的实验规律，掌握实验原理，理解爱因斯坦的光电效应方程和动能定理是解题的关键。
13.【答案】解：(1)杯中水的质量m=ρV，水的摩尔数n=mM，杯中水分子数目N=nNA，解得：N=ρVMNA；
(2)平均每个水分子体积V0=VN，把水分子视为球体模型，由球的体积和直径之间的关系得到下式43π(D2)3=V0，解得D=36MπρNA；
答：(1)杯中水分子数目N=ρVMNA；
(2)水分子的直径D=36MπρNA。
【解析】此题考查密度、体积、摩尔质量和物质的量之间的关系，关系明确，方便解答。另外要把分子模型理解到位即可。
本试题难度不大，只要能搞清楚各物理量之间的基本关系就可以作答。再就是本题中要把水分子的模型处理为球形即可。
14.【答案】解：(1)t时间内照射到太阳帆上的光子数
N=nSt
t时间内照射到太阳帆上的光的能量
E=Nhcλ
则太阳照射到太阳帆上的辐射功率
P=Et
解得
P=nhcSλ
(2)每个光子被反射前后动量的变化量为
Δp=2hλ
设使飞行器速度增加v需要的时间为t，根据动量定理
nSt⋅Δp=mv
解得
t=mvλ2nhS
答：(1)太阳光照射到太阳帆上的辐射功率nhcSλ；
(2)使飞行器速度增加v需要的时间至少为mvλ2nhS。
【解析】先求出时间t内照射到帆上的光子数，然后求一个光子的能量，再由功率的定义式，即可求出结果。由动量定理求出所需的时间。
求得到的太阳辐射功率时，要注意求出光子数。对连续作用的粒子流，用动量定理时，要先求出单个粒子作用时的冲量。
15.【答案】解：(1)对气柱B研究，初态的压强为：pB1=p0+(5+5)cmHg=85cmHg
气柱长为：LB1=10cm
温度为：T1=300K
降温后末态压强为：pB2=80cmHg
由于左、右两管直径之比为1：2，则截面积之比为S1：S2=1：4，由几何关系可得降温后气柱B长为：
LB2=9cm
根据理想气体状态方程
pB1LB1S2T1=pB2LB2S2T2
解得：T2=432017K
(2)设左管中倒入的水银柱的长为hcm，则当水银柱2在左右两管中液面相平时，气柱B的压强为：
pB3=(75+5+h)cmHg
气柱B发生等温变化，则
pB1LB1S2=pB3LB2S2
解得：h=1309cm
可得倒入的水银柱长为1309cm
对气柱A研究，初态压强为：pA1=(75+5)cmHg=80cmHg
气柱长为：LA1=10cm
倒入水银后的末态压强为：pA2=(80+h)cmHg
气体发生等温变化，则
pA1LA1S1=pA2LA2S1
解得：LA2=14417cm
则水银柱1下降的高度
Δh=4cm+10cm−14417cm=9417cm
答：(1)液面相平时环境温度为432017K；
(2)从左管口倒入的水银柱长为1309cm，水银柱1下降的高度为9417cm。
【解析】(1)对气柱B进行分析，得出变化前后的状态参量，结合理想气体状态方程得出其温度；
(2)根据装置的特点得出气体变化前后的状态参量，结合玻意耳定律列式得出水银柱的下降高度。
本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量，结合一定质量的理想气体状态方程即可完成分析。
16.【答案】解：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒可知衰变方程为
86222Rn→84218P+24He
衰变过程动量守恒，即
mp0vp0=mαvα
由p= 2mEk
得到mp0Ekp0=mαEk0
解得Ekp=2109Ek0
根据题意ΔE=Ekp0+Ek0=111109Ek0
根据质能方程ΔE=Δmc2
解得Δm=111Ek0109c2
(2)根据题意，α粒子在磁场Ⅱ和产生的新核在磁场I中运动周期相同，由
T=2πmqB
解得qαmαB2=qp0mp0B1
解得B1B2=10984
(3)设α粒子在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径为R1，在磁场I中做圆周运动的半径为R1′
根据题意有
R1=d2
由R=mvqB
可知R1′=d2×84109=42109d
设新核在磁场I中做圆周运动的半径为R2，则
R2=142R1′=1109d
在磁场Ⅱ中做圆周运动的半径
R2′=B1B2R2=184d
根据几何关系，α粒子第二次通过MN的位置和和新核第二次通过MN的位置间距离
s=2R1+2R2−2R1′−2R2′=10254578d
答：(1)衰变方程 86222Rn→84218P+24He，衰变过程中亏损的质量111Ek0109c2；
(2)匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度之比10984；
(3)α粒子第二次通过MN的位置到新核第二次通过MN的位置距离为10254578d。
【解析】(1)根据质量数守恒，电荷数守恒书写方程；由质能方程求衰变过程中亏损的质量；
(2)由粒子在磁场中运动周期求匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的磁感应强度之比；
(3)由粒子运动轨迹求α粒子第二次通过MN的位置到新核第二次通过MN的位置距离。
本题考查了α粒子的衰变及带电粒子在磁场中的运动相关问题。