浙江省宁波市镇海中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题（Word版附解析）

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本试题卷分选择题和非选择题两部分，共6页，满分100分，考试时间90分钟。注：无特殊说明，本试卷中的g取10m/s2。
选择题部分
一、选择题Ⅰ（本大题共13小题，每小题3分，共39分。每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分）
1. 单位是测量过程中的重要组成部分，根据单位制，以下公式表述可能正确的是（ ）
A. （P为压强）B. （P为功率）
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．的单位是
v的单位m/s，选项A错误；
B．的单位
功率P的单位为W，选项B错误；
C．和都是速度单位，选项C正确；
D．体积V单位是m3；而单位是m4，选项D错误。
故选C。
2. 电子在原子核外绕核做匀速圆周运动，若核外电子绕原子核运动的周期为T，电子的质量为m，电子绕行的线速度为v，只考虑电子和原子核之间的库仑力，则在内（ ）
A. 电子速度没有发生变化B. 电子的速度的变化量大小为2v
C. 电子的动量变化量大小为D. 原子核对电子作用力的冲量大小为2mv
【答案】C
【解析】
【详解】AB．经过个周期，电子速度方向改变，大小不变，则速度的变化量大小为，故A、B错误；
CD．动量的变化量为，动量的变化量等于合外力的冲量，故C正确，D错误。
3. “…青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归。”如图所示，这是古诗描述的情景。若斗笠的直径 70cm，细雨在空中分布均匀，竖直下落的速度始终为 v=4m/s，湖可以看成一个露天的圆柱形的大容器，细雨持续的时间t=1h，导致湖面的水位上升了h=1mm。(设雨滴垂直撞击斗笠后无反弹，且斗笠的坡面接近水平，不计雨滴所受重力，水的密度则斗笠受到雨的平均作用力大小 F 最接近于（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】取一小段时间为，并以在这段时间内与斗笠面作用的雨为研究对象，其质量
代入数据联立得
故选A。
4. 如图甲所示，轻质弹簧下端挂一质量为m的小球并处于静止状态。现将小球竖直向上推动距离A后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向开始做简谐振动，弹簧弹力与小球运动时间的关系如图乙所示（选竖直向上为正方向），重力加速度为g，则下列说法正确的是（ ）
A. 小球做简谐运动的周期为B. 小球在时间内下降的高度为
C. 小球的最大加速度为2gD. 弹簧的最大弹性势能为2mgA
【答案】C
【解析】
【详解】A．分析乙图可知小球从上方的最大位移处到下方的最大位移处用时为，所以小球做简谐运动的周期为，故A错误。
B．因为小球从上方最大位移处运动四分之一周期，振动路程为A，在时间内，为，且速度逐渐增加，故小球在时间内下降的高度小于，故B错误。
C．在下方最大位移处，小球受到向上的最大弹力为3mg，则
小球最大加速度为2g，故C正确。
D．小球从上方的最大位移处运动到下方的最大位移处，动能增量为0，弹簧弹性势能增量等于小球重力势能的减小量2mgA，但是初始弹簧具有一定的弹性势能，所以弹簧的最大弹性势能应大于2mgA，故D错误。
故选C。
5. 如图所示，一列振幅为10cm的简谐横波，其传播方向上有两个质点P和Q，两者的平衡位置相距3m。某时刻两质点均在平衡位置且二者之间只有一个波谷，再经过0.3s，Q第一次到达波峰。则下列说法不正确的是（ ）
A. 波长可能为2m
B. 周期可能为0.24s
C. 波速可能为15 m/s
D. 0.3s内质点P的位移大小为10cm
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意，P、Q之间的波形图可能有如图所示的几种情况
当P、Q之间有一个波谷两个波峰时，如图3，则有
解得
故A正确，不符合题意；
B．根据波从图，由波的传播速度方向的不同，质点Q第一次到达波峰经历的时间可能为
或
解得
或
故B错误，符合题意；
C．图1、2、3、4的波长分别为
当周期为时，根据周期与波速之间的关系
可得
，，
当周期为时，可得波速为
，，
故C正确，不符合题意；
D．经过0.3s，当质点Q到达波峰时，图1、2中质点P到达波峰，图3中质点P到达波谷，图4中质点P到达波谷，因此0.3s内质点P的位移大小为10cm，故D正确，不符合题意。
故选B。
6. 如图所示，ABCD是底角为45°的等腰梯形棱镜的横截面，与底边BC平行的两束单色光a、b（间距及位置均可调）从AB边射入，经BC边一次反射后直接从CD边射出（图中未画出）。已知棱镜对a、b两束光的折射率满足。下列说法正确的是（ ）
A. AB边入射光线与CD边的出射光线不平行
B. a、b两束光不可能从CD边同一位置射出
C. a光在棱镜中传播的时间更长
D. 从CD边射出的位置b光一定在a光上面
【答案】C
【解析】
【详解】作出光路图
根据图像及题意有
A．根据光路图，由几何关系和折射定律以及反射定律可知，AB边入射光线与CD边的出射光线平行，故A错误；
B．由图可知，由于a、b光束的间距可调，故a光束上移，b光束下移，a、b光束就有可能从CD边同一位置射出，故B错误；
D．由图可知，a光束从CD边射出可能离底边BC更远，从CD边射出的位置b光不一定在a光上面，故D错误；
C．根据图中b光束的光路图，根据正弦定理有
可知
同理可得
b光束在玻璃中的路程为
b光束在玻璃运动的速度
b光束在玻璃运动的时间
同理可得
由于
可知
可知
故C正确
故选C。
7. 如图所示，一个曲率半径较大的凸透镜的凸面和一块水平放置的平面玻璃板接触，用平行的红色光a和紫色光b分别竖直向下照射，可以观察到明暗相间的同心圆环。关于这种现象，下列说法正确的是（ ）
A. 该原理是光干涉现象，观察到的是等间距的明暗相间的同心圆环
B. a、b两种光分别照射所形成的同心圆环，单色光a的更密集
C. 若用单色光a照射某金属不发生光电效应，换用单色光b照射该金属更不可能发生光电效应
D. 若换成曲率半径更大的凸透镜，同种单色光照射时形成的同心圆环将变稀疏
【答案】D
【解析】
【详解】A．明暗相间的同心圆环是由透镜和玻璃板之间的空气膜上下两表面的反射光发生干涉后形成的，同一亮圆环（或暗圆环）处空气膜的厚度相等，相邻的两个明圆环处，空气膜的厚度差等于半个波长，离圆心越远的位置，空气膜的厚度减小的越快，则圆环越密，所以同心圆环内疏外密，故A错误；
B．a、b两种光分别照射所形成的同心圆环，a光的波长大，出现同一级亮纹的光程差大，空气层厚度应增大，所以，同一级圆环的半径大，即圆环状条纹间距将增大，单色光a的更稀疏，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程
红色光a和紫色光b的频率关系为
所以若用单色光a照射某金属不发生光电效应，换用单色光b照射该金属可能发生光电效应，故C错误；
D．若换成曲率半径更大的凸透镜，仍然相同的水平距离但空气层的厚度变小，所以观察到的圆环状条纹间距变大，即同种单色光照射时形成的同心圆环将变稀疏，故D正确。
故选D。
8. 甲图是某燃气灶点火装置的原理图。转换器将直流电压转换为乙图所示的正弦交流电压，并加在一理想变压器的原线圈上，变压器原、副线圈的匝数分别为、，电压表为理想交流电表。当变压器副线圈电压的瞬时值大于5000V时，就会在钢针和金属板间引发电火花点燃气体。开关闭合后，下列说法正确的是（ ）
A. 时电压表的示数为5V
B. 电压表的示数始终为
C. 原线圈中交变流电频率为50Hz，原线圈中的电流方向每秒改变50次
D. 若，则可以实现燃气灶点火
【答案】D
【解析】
【详解】AB．根据图（乙）得到原线圈输入电压的最大值为5V，根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，原线圈输入电压的有效值为
V
则电压表的示数始终为V，故AB错误；
C．根据图（乙）得到原线圈输入电压周期为0.02s，频率为
Hz
一个周期电流方向改变2次，变压器不改变交变电流的频率，故副线圈电流方向每秒改变100次，故C错误；
D．瞬时电压大于5000V即火花放电，即副线圈输出电压最大值为5000V，根据变压比可知
所以实现燃气灶点火的条件是
若，则可以实现燃气灶点火，故D正确。
故选D。
9. 关于分子动理论的规律，下列说法正确的是（ ）
A. 在显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的布朗运动，这说明水分子在做无规则运动
B. 一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，这是重力引起的对流现象
C. 在一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，这说明温度越高布朗运动越激烈
D. 悬浮在液体中的微粒越大，某时刻与它相撞的液体分子数越多，布朗运动就越明显
【答案】A
【解析】
【详解】A．显微镜下可以观察到水中花粉小颗粒的运动，受到液体分子频繁碰撞，而出现了布朗运动，这说明水分子在做无规则运动，故A正确；
B．一滴红墨水滴入清水中不搅动，经过一段时间后水变成红色，属于扩散现象，故B错误；
C．一锅水中撒一点胡椒粉，加热时发现水中的胡椒粉在翻滚，是水的对流引起的，不是布朗运动，故C错误；
D．悬浮在液体中的微粒越小，某时刻与它相撞的各个方向液体分子数越不平衡，布朗运动越明显，故D错误。
故选A。
10. 在物理学发展的历程中，许多科学家的科学研究为物理学的建立做出了巨大贡献。下列叙述中正确的是（ ）
A. 松香在熔化过程中温度保持不变，松香分子的平均动能会变大
B. 2023年的诺贝尔物理学奖授予“采用实验方法产生阿秒脉冲光的技术”，阿秒脉冲光是一种非常短的光脉冲，其持续时间在阿秒的量级，即，阿秒对应的物理量不是国际单位制的基本量
C. 法拉第提出了电场的观点，其实电场以及磁场是一种客观存在，变化的电磁场和分子、原子组成的实物一样具有能量和动量
D. 德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律，提出了能量子的假说，他同时最早发现了光电效应，爱因斯坦由于发现了光电效应的规律而获得诺贝尔物理学奖
【答案】C
【解析】
【详解】A．只有晶体熔化过程中温度不变，分子平均动能不变，而松香是非晶体，在熔化过程中，温度是升高的，而温度是分子热运动平均动能的标志，故分子的平均动能变大，故A错误；
B．国际单位制中的七个基本物理量为长度、质量、时间、温度、电流、物质的量、发光强度，基本物理量的单位为基本单位，即米、千克、秒、开尔文、安培、摩尔、坎德拉；“阿秒”是一个单位，对应的物理量是时间，是国际单位制的基本量，故B错误；
C．法拉第提出了电场的观点，其实电场以及磁场是一种客观存在，变化的电磁场和分子、原子组成的实物一样具有能量和动量，故C正确；
D．德国物理学家普朗克为解释物体热辐射规律，提出了能量子的假说，1887年爱因斯坦赫兹在研究麦克斯韦电磁波理论时偶然发现了光电效应现象，1905年爱因斯坦提出光子说，成功解释了光电效应，并因此获得了1921年诺贝尔物理学奖， 故D错误。
故选C。
11. 如图所示，两端封闭的U形管中装有水银，分别封闭住A、B两部分气体，当它们温度相同且A、B端竖直向上放置，静止时左右液面高度差为h，以下说法中错误的是（ ）
A. 使A、B两部分气体降低相同的温度，则水银柱高度差h变大
B. 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大
C. 当U形管由图示位置开始下落时，两侧水银柱高度差h变大
D. 若U形管加速下落过程中（a=g）液柱稳定，则两部分气体的压强差为零
【答案】A
【解析】
【详解】AB．A管气压，B管气压为
此时
升高或降低相同的温度，根据
知在体积不变时有
所以升高同样温度，初状态压强大的气体（B气体）压强增加量大，水银柱向左移动，所以h变大，两部分气体的压强差比升温前大；反之降低相同的温度，B气体压强减小量大，水银柱右移，高度差h变小，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．当U形管由图示位置开始下落时，系统处于完全失重状态，高出h的水银柱不再对B产生压强，右边的气体会将水银柱向左压，所以h变大，故C正确，不符合题意；
D．若U形管加速下落过程中液柱稳定时，通过对水银柱受力分析（加速度等于重力加速度g）可知A、B两部分气体压强相等，则两部分气体的压强差为零，故D正确，不符合题意。
故选A。
12. 我国已经在空间站上开展过四次精彩的太空授课，在亿万中小学生心里播撒下科学的种子。“天宫课堂”的教师们曾经做过两个有趣实验：一个是微重力环境下液桥演示实验，在两个固体表面之间可形成大尺寸液桥，如图a所示；另一个是微重力环境下液体显著的“毛细现象”演示，把三根粗细不同的塑料管，同时放入装满水的培养皿，水在管内不断上升，直到管顶，如图b所示。对于这两个实验的原理及其就用的理解，下列说法正确的是（ ）
A. 液体表而张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”
B. 分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“A”位置
C. 农民使用“松土保墒”进行耕作，通过松土形成了土壤毛细管，使得土壤下面的水分更容易被输送到地表
D. 航天员在太空微重力环境中会因为无法吸墨、运墨而写不成毛笔字
【答案】A
【解析】
【详解】A．液体表而张力使得液桥表面形状得以维持，而不会“垮塌”，故A正确；
B．分子势能Ep和分子间距离r的关系图像如图c所示，水表面层中水分子间距离大于内部水分子的距离，能总体上反映水表面层中水分子势能Ep的是图中“C”位置，故B错误；
C．农民使用“松土保熵”进行耕作，通过松土阻断了土壤毛细管，使得土壤下面的水分不容易被输送到地表，故C错误；
D．毛笔书写过程中，在毛细现象作用下，墨汁与可以被浸润的毛笔材料发生相互作用力的平衡，于是墨汁便被吸入毛笔材料中，并牢牢“困”在毛笔内部。而当毛笔尖与纸张接触时，留在毛笔表面的墨汁，同样在毛细作用下，被吸附到纸上，其间根本无须重力作用。故D错误。
故选A。
13. 一定质量的理想气体从状态a开始。第一次经绝热过程到状态b；第二次先经等压过程到状态c，再经等容过程到状态b。图像如图所示。则（ ）
A. 过程。气体从外界吸热
B. 过程比过程气体对外界所做的功多
C. 气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能小
D. 气体在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数少
【答案】B
【解析】
【详解】A．过程，气体体积不变，即等容变化过程，气体压强变小，温度降低，故内能减小。该过程气体对外不做功，故气体向外界放热，A错误；
B．由微元法可得图像与横坐标围成的面积表示为气体做功的多少，由图像可知，过程比过程气体对外界所做的功多，B正确；
C．过程为绝热过程，气体体积变大对外做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，温度降低。温度是分子平均动能的标志，故气体在状态a时比在状态b时的分子平均动能大，C错误；
D．过程，气体的压强相等，体积变大温度变大，分子的平均动能变大，分子撞击容器壁的动量变化量变大。由气体压强的微观解释可知，在状态a时比在状态c时单位时间内撞击在单位面积上的分子数多，D错误。
故选B。
二、选择题Ⅱ（本大题共2小题，每小题3分，共6分。每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的，选对但不全的得2分，不选、多选、错选均不得分）
14. 如图甲所示，在平面内有两个沿轴方向做简谐运动的点波源和分别位于和处，某时刻波源在轴上产生的波形图如图乙所示，波源的振动图像如图丙所示，由两波源所产生的简谐波波速均为，质点、、的平衡位置分别位于、、处。已知在时，两波源均在平衡位置且振动方向相同，下列说法正确的是（ ）
A. 两波源所产生的简谐波在叠加的区域内会发生稳定干涉
B. 时，质点向轴正方向振动
C. 在内，质点运动的总路程是
D. 稳定后质点振动的表达式为
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由图乙可知，波源的波长，可得波源的频率为
由图丙可知波源的频率
所以波源和波源的频率相同，两列波振动方向相同，相位差固定，为相干波源，则两波源所产生的简谐波可发生干涉，故A正确；
B．由图丙知，在时，波源在平衡位置且向轴负方向运动，则在时，波源也在平衡位置且向轴负方向运动，由
可知，波源的波长为
则可得
，
由此可知在时，由于波源和波源所引起处质点的振动都在平衡位置向轴负方向运动，那么在，即经过
后由波源和波源所引起处质点在平衡位置下方且向轴负方向运动，故B错误；
C．质点到波源的距离为，质点到波源的距离为，质点到两波源的距离差为
可知点为振动减弱点，则点的振幅为
在内，质点经过了，则质点运动的总路程
故C正确；
D．质点到两波源的距离差为，可知点为振动加强点，则点的振幅为
而
由题，在时两波源均在平衡位置且向下振动，而
，
则可知在时质点在平衡位置且向上振动，相位为0，设点质点的初相位为，则当时有
可得
稳定后质点振动的表达式为
故D正确。
故选ACD。
15. 氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。电子电荷量为，则下列说法正确的是（ ）
A. 题述氢原子跃迁一共能发出4种不同频率的光子
B. 阴极金属的逸出功为
C. 题述光电子能使处于能级的氢原子电离
D. 若图（c）中饱和光电流为，则内最少有个氢原子发生跃迁
【答案】CD
【解析】
【详解】A．题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子，故A错误；
B．根据波尔定理，跃迁时能够释放出最大光子能量为
逸出功为
故B错误；
C．使n=3能级氢原子电离所需要的能量为1.51eV，题中光电子最大动能大于电离所需要的能量，故能够使n=3能级的氢原子电离，故C正确；
D．饱和光电流为3.2μA，则1s内阴极发出的光电子数目为
故D正确。
故选CD。
非选择题部分
三、解答题（本大题共5小题，共55分）
16. 实验小组用如图1所示装置来验证两个小球在斜槽末端碰撞时的动量守恒。A、B为两个直径相同的小球，质量分别为、，且。实验时，接球板水平放置，让入射球A多次从斜轨上E点静止释放，平均落点为；再把被碰小球B静放在水平轨道末端，再将入射小球A，从斜轨上某一位置静止释放，与小球B相撞，并多次重复，分别记录两个小球碰后的平均落点、。
（1）为了确认两个小球的直径相同，实验小组用游标卡尺对它们进行了测量，下面四幅图分别是四次测量情景，其中最佳的操作是______。
A. B.
C. D.
（2）关于该实验的要求，说法正确的是______。
A. 斜槽末端必须是水平的B. 斜槽轨道必须是光滑的
C. 必须测出斜槽末端的高度D. 放上小球B后，A球必须仍从E点释放
（3）图1中O点为斜槽末端在接球板上的投影点，实验中，测出、、的长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为______（用题中给定的物理量表示）。
（4）图3中，仅改变接球板的放置，把接球板竖放在斜槽末端的右侧，O点为碰前B球球心在接球板上的投影点。使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复上述操作，在接球板上得到三个落点、、，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为______（用题中给定的物理量表示）。
（5）如图4所示。再一次仅改变接球板的放置，让接球板的一端紧靠在斜槽末端，使小球A仍从斜槽上E点由静止释放，重复第一次实验操作，在接球板上得到三个落点、、，其中O点为斜槽末端与接球板的接触点，测出、、长度分别为、、，若两球碰撞时动量守恒，则满足的表达式为______（用题中给定的物理量表示）。
【答案】（1）C （2）AD
（3）
（4）
（5）
【解析】
【小问1详解】
游标卡尺测量小球的直径，应将小球卡在外爪的刀口上。
故选A。
【小问2详解】
ABD．为使小球A运动至轨道末端的速度相同，方向水平，放上小球B后，A球必须仍从E点释放，末端必须水平，安装的斜槽轨道不需要光滑，故AD正确，B错误；
C．小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，小球水平位移之比等于小球速度之比，实验不需要测出斜槽末端距地面的高度，故C错误。
故选AD。
【小问3详解】
小球从斜槽末端飞出后，做平抛运动，竖直方向上，小球下落的高度相等，则小球在空中运动的时间相等，设为，碰撞前小球A的速度为
碰撞后小球A、小球B的速度分别为
，
两球碰撞前后的总动量守恒有
整理得
【小问4详解】
设的距离为，小球做平抛运动，碰撞前小球A有
碰撞后小球A、小球B有
，
，
两球碰撞前后的总动量守恒有
整理得
【小问5详解】
设斜面的倾角为，小球做平抛运动，有
解得
则碰撞前小球A的速度为
碰撞后小球A、小球B的速度分别为
，
两球碰撞前后的总动量守恒有
整理得
17. 在“油膜法估测分子大小”的实验中，将的纯油酸配制成的油酸酒精溶液，用注射器测得溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，每格边长是，根据以上信息，回答下列问题：
（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为________；
（2）油酸分子的直径约为________m；（此小题保留一位有效数字）
（3）甲、乙、丙三位同学分别在三个实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验，但都发生了操作错误。其中会导致所测的分子直径d偏小的是_______。
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值大一些
B．乙在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小
C．丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，导致计算的面积比实际面积小一些
【答案】（1）2.5×10-6
（2）7×10-10 （3）A
【解析】
【小问1详解】
根据题意可知一滴溶液中含纯油的体积为
【小问2详解】
由图示油膜可知，油膜所占坐标纸的格数约140个，油膜的面积为
则酸分子的直径约为
【小问3详解】
根据
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒少了一点，导致油酸浓度比计算值大了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值小，导致所测的分子直径d偏小，故A正确；
B．乙同学在计算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液体积后，不小心拿错了一个注射器把溶液滴在水面上，这个拿错的注射器的针管比原来的细，每滴油酸酒精溶液的体积比原来的小，则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积变小，对应的油膜面积变小，但体积还是按原来的细的算的，导致所测的分子直径d偏大，故B错误；
C．丙在计算油膜面积时，把凡是不足一格的油膜都不计，则计算的油膜面积比实际面积小一些，导致所测的分子直径d偏大，故C错误。
故选A。
18. 下列关于一些物理实验说法正确的是（ ）
A. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，若图像模糊不清，可以通过旋转测量头来调节
B. 在“利用单摆测重力加速度”实验中，要在摆球通过平衡位置处开始计时
C. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，若配置好的油酸酒精溶液放置时间较长后再进行实验，可能导致油酸分子直径测量结果偏大
D. 在“探究气体等温变化的规律”实验中，推动柱塞改变气体体积的操作要缓慢进行
【答案】BD
【解析】
【详解】A．若观察到的条纹不清晰，可能是单缝与双缝不平行，可以尝试用拨杆来调节，故A错误；
B．由于摆球在平衡位置的速度最大，则摆球通过平衡位置处开始计时，误差较小，故B正确；
C．在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，若配置好的油酸酒精溶液放置时间较长后再进行实验，油酸溶液的实际浓度变大，则油酸的体积测量值偏小，导致油酸分子直径测量结果偏小，故C错误；
D．在“探究气体等温变化的规律”实验中，推动柱塞改变气体体积的操作要缓慢进行，尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变，故D正确。
故选BD。
19. 如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热气缸，用质量的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在气缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离，缸内气体温度，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强，活塞横截面积，忽略一切摩擦。现使缸内气体温度缓慢下降，则
（1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度；
（2）当缸内气体温度降至时，求物块上升高度；
（3）已知整个过程缸内气体内能减小121.2J，求其放出的热量Q。
【答案】（1）；（2）；（3）160J
【解析】
【详解】（1）初始时，对活塞
解得
当物块对地面无压力时，对活塞
解得
对气体，由等容变化
解得
（2）对气体，由等压变化
即
解得
（3）整个降温压缩过程活塞对气体做功
根据热力学第一定律
得
放出热量为160J
20. 物理老师自制了一套游戏装置供同学们一起娱乐和研究，其装置可以简化为如图所示的模型。该模型由同一竖直平面内的水平轨道OA、半径为的半圆单层轨道ABC、半径为的半圆圆管轨道CDE、平台EF和IK、凹槽FGHI组成，且各段各处平滑连接。凹槽里停放着一辆质量为的无动力摆渡车Q并紧靠在竖直侧壁FG处，其长度且上表面与平台EF、IK平齐。水平面OA的左端通过挡板固定一个弹簧，弹簧右端可以通过压缩弹簧发射能看成质点的不同滑块P，弹簧的弹性势能最大能达到。现三位同学小张、小杨、小振分别选择了质量为、、的同种材质滑块P参与游戏，游戏成功的标准是通过弹簧发射出去的滑块能停在平台的目标区JK段。已知凹槽GH段足够长，摆渡车与侧壁IH相撞时会立即停止不动，滑块与摆渡车上表面和平台IK段的动摩擦因数都是，其他所有摩擦都不计，IJ段长度，JK段长度。问：
（1）已知小振同学的滑块以最大弹性势能弹出时都不能进入圆管轨道，求小振同学的滑块经过与圆心等高的B处时对轨道的最大压力；
（2）如果小张同学以的弹性势能将滑块弹出，请根据计算后判断滑块最终停在何处？
（3）如果小杨将滑块弹出后滑块最终能成功地停在目标区JK段，则他发射时的弹性势能应满足什么要求？
【答案】（1）；（2）离I点左侧距离0.1m；（3）
【解析】
【详解】（1）当弹性势能最大弹出时，经过与圆心等高的B处时对轨道的压力最大。从弹出到B处，根据动能定理有
经过B处时
由牛顿第三定律可知
联立解得最大压力
方向由指向B。
（2）当刚好经过C时
解得
假设滑块在C点不脱离轨道，由能量守恒得
解得
故滑块在C点不脱离轨道，从起点到车左端，根据动能定理有
故的弹性势能弹出到达车左端的速度
与车共速时，根据动量守恒以及机械能守恒有
解得共速时与摆渡车的相对位移
所以，如果小张同学的滑块能滑上摆渡车但又不从摆渡车上掉进凹槽，摆渡车与右端碰后停止，滑块继续向前滑行的距离
故滑块所停位置在离车右端距离
（3）当刚好经过C时
将弹出到平台上，根据动能定理有
与车共速时
由能量守恒
要使得滑块停在目标区
联立上面四式解得
且
故当小杨同学游戏能成功时，弹簧的弹性势能范围为
21. 如图1所示，水平面内有abc和de两光滑导体轨道，bc与de平行且足够长，ab与bc成角，两导轨左右两端接有定值电阻，阻值分别为R和2R，不计导轨电阻。一质量为m，电阻不计的导体棒横跨在两导轨上，导体棒与ab，de两轨道分别接触于G、H。导体棒与de轨道垂直，GH间距为L，导体棒与b点间距也为L。以H点为原点建立坐标系，x、y两轴分别与de轨道和导体棒重合。空间存在一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为B。从某时刻开始，给导体棒一水平向右的初速度，同时在一沿x轴方向的外力F作用下开始运动，运动至b点前的图像如图2所示，导体棒运动至b点时撤去外力F，随后又前进一段距离后停止运动，此过程中棒与两导轨始终接触良好且保持与de轨道垂直。
（1）求导体棒在bc轨道上通过的距离d；
（2）求撤去外力F前流过电阻R的电流；
（3）求导体棒运动过程中电阻2R中产生的焦耳热。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由图2知，导体棒运动至b点时速度为，对导体棒从b点开始沿轨道运动直至静止，根据动量定理
又有
其中
求得
（2）导体棒在ab轨道上运动时
由图像可知
流过电阻R的电流
求得
（3）撤去力F前电路中的总热量
其中可以从图像中围城图形的面积求得
撤去力F后导轨运动，整个回路产生的热量
根据并联电路知识可得，电阻2R产生的热量为Q
求得
22. 如图所示，在xOy平面的第一象限内有半径为R的圆形区域，该区域内有一匀强磁场，磁场的方向垂直纸面向里。已知圆形区域的圆心为，其边界与x轴、y轴分别相切于P、Q点。位于P处的质子源均匀地向纸面内以大小为v的相同速率发射质量为m、电荷量为e的质子，且质子初速度的方向被限定在两侧与的夹角均为的范围内。第二象限内存在沿y轴负方向的匀强电场，电场强度大小为E，在x轴（）的某区间范围内放置质子接收装置MN。已知沿方向射入磁场的质子恰好从Q点垂直y轴射入匀强电场，不计质子受到的重力和质子间的相互作用力。
（1）求圆形区域内匀强磁场的磁感应强度大小B；
（2）求y轴正方向上有质子射出的区域范围；
（3）若要求质子源发出的所有质子均被接收装置MN接收，求接收装置MN的最短长度x。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）沿方向射入磁场的质子恰好从Q点垂直y轴射入匀强电场，则该质子运动半径为，有
解得
（2）如图所示，设在左右两侧角方向上射入磁场的质子，最终分别有磁场边界上的A、B两点射出，对应圆周运动的圆心分别为、，则四边形和均为 ，则粒子由A、B两点水平飞出，且与B点重合。
根据几何关系可知
B点到轴的距离为，所以y轴正方向上有质子射出的区域范围为
（3）若质子由处飞入电场时打在M点，由处飞入电场时打在N点，根据类平抛运动的规律，有
解得
MN的最短长度为