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2023-2024学年山东省济南市第十七中学高二（下）月考考试物理试卷（6月）（含答案）
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这是一份2023-2024学年山东省济南市第十七中学高二（下）月考考试物理试卷（6月）（含答案），共15页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列说法中正确的是
A. 1克100℃的水的内能等于1克100℃的水蒸气的内能
B. 水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C. 分子间的距离r存在某一值r0，当r>r0时，分子间引力小于斥力，当rD. 在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
2.如下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，则该振动系统的固有频率最接近( )
A. 30HzB. 50HzC. 60HzD. 80Hz
3.2023年4月12日，我国科学家利用自主设计的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒的新世界纪录．该核聚变反应方程为 12H+13H→24He+X，其中粒子X是
A. 中子B. 电子C. 质子D. 正电子
4.在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中Pu元素的半衰期是87.7年，质量为20g的Pu元素经过t年后，剩余Pu的质量为2.5g，则t等于( )
A. 76.7B. 263.1C. 175.4D. 87.7
5.如图所示，一定质量的理想气体，经历a→b→c→a过程，其中a→b是等温过程，b→c是等压过程，c→a是等容过程。下列说法正确的是( )
A. 完成一次循环，气体向外界放热
B. a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大
C. b→c过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
D. a→b过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加
6.甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，t=0时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点x=0处质点的振幅为( )
A. 8cmB. 6cmC. 0cmD. 2cm
7.常规材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角仍满足sinisinr=n，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出，若该材料对此电磁波的折射率n=− 2，能正确反映电磁波穿过该材料传播路径的示意图是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为p0，当装置静止时，容器内气体压强为1.1p0，活塞下表面与容器底面的距离为h0，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为0.8h0，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为( )
A. 0.25gB. 1.5gC. 2.75gD. 11.5g
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A. 物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也有可能是非晶体
B. 晶体一般都具有规则的几何形状，形状不规则的固体一定是非晶体
C. 液晶材料会呈现光学各向异性，因此液晶也是一种晶体
D. 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
10.“微光夜视仪”是利用光电效应工作的一种仪器，当夜间物体反射的低亮度的光，照到阴极时产生光电子，这些光电子经过几十万倍的放大后投射到荧光屏上成像，便于夜间侦察、观测等工作。产生光电子的原理如图所示，阴极K由逸出功为W0的某金属构成，当某一频率的光照射到阴极时，微安表有示数，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A. 只有光照强度足够大才能发生光电效应
B. 若增大入射光频率，微安表示数一定增大
C. 若光照频率小于W0h，则不能发生光电效应
D. 阴极K接电源正极，微安表示数可能不为零
11.托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为 12H+12H−→23He+X。已知氘核的质量为m1，的质量为m2，下列说法正确的是( )
A. 核聚变可以在常温下发生B. X为
C. X的质量为2m1−m2D. 氘的比结合能小于的比结合能
12.光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图(a)是光纤导光后的效果。由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以45°角射入，第一次折射后的光路如图(b)所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是( )
A. 光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小
B. 乙光在光纤中全反射的临界角比甲光大
C. 乙光在光纤中传播时间比甲光长
D. 乙光在光纤中传播速度比甲光大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为1cm，试问：
(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
(2)利用题中所给数据并结合上图，估测出油酸分子的直径是_______m(结果保留一位有效数字)。
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是_________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸模面积时，只数了完整的方格数；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
(4)若阿伏伽德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是___________。
A.1kg油酸所含有分子数为ρNA B.1m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM D.油酸分子的直径约为36MρNA
14.某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率n，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d；
②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心O，过O点画出法线；将玻璃砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径AB与竖直放置的光屏MN垂直并接触于A点；
③用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心O，如图甲所示，在光屏MN上可以观察到两个光斑C、D；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑D恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑E的位置，移走玻璃砖和光屏。
根据以上步骤，回答下列问题：
(1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图乙所示，则d=___________cm；
(2)为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率n，还需测量的一个物理量及表示它的字母为___________；
(3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式n=___________。
四、简答题：本大题共1小题，共8分。
15.如图所示，海洋浴场的海面上等间距排列着一排浮球，用来警示航行者注意安全，避免进入危险海域。现有距离为3.6m的两个浮球A和B停在海面上，在沿浮球排列方向上的水波作用下，浮球每分钟上下浮动15次。当浮球A处于波峰位置时，浮球B恰在平衡位置，两浮球间还有一个波谷。求：
(1)该水波的传播周期T；
(2)该水波的波速v。
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
16.核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚238核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生α衰变生成新核X，并放出γ射线。已知的质量为m0，α粒子的质量为m1，动能为E1，新核X的质量为m2，动能为E2，光速为c，普朗克常量为h。
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求γ射线的频率。
17.极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长λ=110nm的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。已知普朗克常量h=6.6×10−34J⋅s，1nm=10−9m，1eV=1.6×10−19J，c=3×108m/s。
(1)求阴极K材料的逸出功W0；
(2)图乙是氢原子的能级图，若大量处于n=4激发态的氢原子发出的光照射阴极K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中Uc的大小是多少?
18.如图所示，有一高为0.30m的内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端设有挡板，使厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，活塞的质量为4.0kg，横截面积为8.0cm2。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底部的高度为0.20m。现对汽缸加热，活塞缓慢上升，一段时间后停止加热，当封闭气体的温度达到600K时，压强变为2.0×105Pa。已知大气压强为1.0×105Pa，求
(1)气体原来的压强；
(2)气体原来的温度；
(3)若气体在整个过程中吸收的热量为48J，求气体内能的增加量。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查内能、分子力和分子速率分布特点，基础题目，逐一分析即可判断。
【解答】
A、同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100℃的水的内能小于100℃相同质量的水蒸气的内能，故A错误；
B、水蒸气凝结成小水珠的过程中，分子距离减小，水分子间的引力和斥力均增大，故B错误；
C、分子间的距离r存在某一值r0，当r>r0时，分子力表现为引力，即分子间引力大于斥力，当rD、由分子速率分布特点知，在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，故D正确。
2.【答案】B
【解析】解：从图所示的共振曲线
可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，并从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢，比较各组数据知f驱最接近50Hz，振幅变化最小，故该振动系统的固有频率最接近50Hz，故ACD错误，B正确。
故选：B。
做受迫振动的物体，在它的固有频率等于或接近于策动力的频率时，振幅显著增大；如果固有频率和策动力的频率相差较大时，那么受迫振动的振幅就小。
共振不仅在物理学上运用频率非常高，而且，共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一，知道共振的发生条件是关键。
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了核反应方程，解决问题的关键是根据电荷数守恒和质量数守恒写出聚变后的产物．
【解答】根据质量数与电荷数守恒，可知X的质量数与电荷数分别为：2+3−4=1，1+1−2=0
可知，X为中子，故A正确，BCD错误
4.【答案】B
【解析】根据
m余=m原· 12tτ
带入数据
2.5=20×(12)t87.7
解得
t=87.7×3(年)=263.1(年)
故选B。
5.【答案】C
【解析】A.完成一次循环，气体的内能不变， a→b 过程，气体体积增大，气体对外界做功， b→c 过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于 a→b 过程气体的压强大于 b→c 过程气体压强，则气体对外做功大于外界对气体做功， c→a 过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学第一定律可知，完成一次循环，气体吸热，故A错误；
BC. b→c 过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，气体在c状态分子平均动能最小，故B错误，C正确；
D. a→b 过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，故D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解析】【分析】
根据v=λf判断频率，再判断是否能发生稳定的干涉现象;根据波的传播速度，可知两列波发生叠加;根据同侧法判断质点的振动方向。
本题考查横波的图像，解题关键掌握同侧法判断质点的振动方向，注意波长、频率与波速的关系。
【解答】
由波形图可知，两列波的波长相同，均为8m，介质一定，波传播速度相同，根据
v=λT=λf
可知，两列波的频率也相同，两列波会发生干涉，0时刻两列波的波前到原点的间距差值为
Δx=8m−4m=4m=λ2
根据同侧法可知，左侧波上各点起振方向向下，右侧波上各点起振方向向上，两波前振动步调相反，可知坐标原点 x=0 处的质点为振动的加强点，所以坐标原点 x=0 处的质点振动的振幅为
A=5+3cm=8cm
故选A。
7.【答案】C
【解析】A.本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，故A错误。
BCD.由光的折射定律可知，折射率为n=− 2=sinαsinβ
同侧的折射角小于入射角，故C正确，BD错误。
8.【答案】C
【解析】【分析】
该题考查气缸类问题相关知识。分析好物理情景，找好气体初末状态变化情况，灵活应用牛顿运动定律和玻意耳定律具体分析解题即可。
【详解】设活塞的横截面积为S，当装置静止时，有
1.1p0S=p0S+mg
当加速上升时，设其气体压强为p，有
pS−mg−p0S=ma
由于气体的温度不发生变化，所以对于气体有
p⋅0.8h0S=1.1p0h0S
解得
a=2.75g
故选C。
9.【答案】AD
【解析】【分析】
晶体分为单晶体和多晶体， 单晶体有整齐规则的几何外形，多晶体没有规则的几何形状，其中单晶体有各向异性的特点；多晶体和非晶体都表现为各向同性；液晶具有流动性，但其光学性质具有各向异性，但液晶不是晶体。
【解答】
A.只有单晶体才表现为各向异性，多晶体和非晶体都表现为各向同性，故 A正确;
B.晶体内部的物质微粒是有规则地排例的，外部不一定有规则的几何形状，而形状不规则的金属也是晶体，故 B错误;
C.液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性，但液晶不是晶体，故C错误;
D. 晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体，如天然石英是晶体，熔化后形成的玻璃是非晶体，故D正确。
10.【答案】CD
【解析】A.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关，故A错误；
B.只增大入射光频率，若光强减小，则单位时间里产生的光电子数减少，则微安表示数不一定会增大，故B错误；
C.若光照频率小于 W0h ，则有
hν则不能发生光电效应，故C正确；
D.阴极K接电源正极，若极板所加的反向电压小于遏止电压，则微安表示数不为零，故D正确。
故选CD。
11.【答案】BD
【解析】A.核聚变必须在极高的温度下才能发生，故A错误；
B.X的质量数为1，电荷数为0，为 ，故B正确；
C.反应放出能量，有质量亏损，则X的质量小于 2m1−m2 ，故C错误；
D.生成物更加稳定，比结合能更大，即氘的比结合能小于 的比结合能，故D正确。
故选BD。
12.【答案】AC
【解析】A.光从光密介质进入光疏介质，当入射角大于临界角时，在界面上发生全反射，光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率应比内芯的小，故A正确；
B.由图可知，甲、乙两光第一次折射的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据折射定律，甲光的折射率小于乙光的折射率，即有
n甲根据全反射临界角公式
sinC=1n
可知乙光在光纤中全反射临界角比甲光小；B错误；
C.设光纤的长度为L，光进入光纤的折射角为r，根据几何关系可知，光在光纤中传播的距离为
s=Lcsr
又
n=sinisinr
v=cn=csinrsini
可知光在光纤中传播的时间为
t=sv=Lsinicsinrcsr=2Lsinicsin2r
由题意可知
2r<2i=90∘
由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有
sin2r乙可知乙光在光纤中传播时间比甲光长，故C正确；
D.根据
v=cn
可知乙光在光纤中传播速度比甲光小，故D错误。
故选AC。
13.【答案】 (1)单分子；(2)6×10−10；(3)ACD；(4)B
【解析】【分析】本题为“用油膜法估测分子的大小”实验。实验原理：认为油酸分子是一个个球形，分子是紧密排列的，而且形成的油膜为单分子油膜，然后用每滴油酸酒精溶液所含纯油酸体积除以油膜面积得出的油膜面积厚度，即为油酸分子直径．
求油膜面积S时要注意，不到半个格的要舍去，超过半个格的算一个格，数出油膜轮廓的格数，然后乘以每一个格的面积得到油膜的面积；求油酸的体积V时要注意，求的是纯油酸的体积，不是溶液的体积．最后利用d=VS求直径。
【解答】(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
(2)根据题意可知，一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积为 V=0.61000⋅180ml=7.5×10−12m3，
由图可知，图中每个小格的面积为 S0=1×1cm2=1×10−4m2，
由图可知，面积超过一半的按一个算，小于一半的舍掉，则油酸膜占125个小格，则油酸膜面积为 S=125S0≈1.25×10−2m2 ，
则估测出油酸分子的直径是 d=VS≈6.0×10−10m。
(3)A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，测量体积偏大，则分子直径偏大，故A正确；
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，测量面积偏大，则分子直径偏小，故B错误；
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，测量面积偏小，则分子直径偏大，故C正确；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，测量面积偏小，则分子直径偏大，故D正确。
故选ACD。
(4)A.1kg油酸所含有分子数 N=1M⋅NA=NAM，A错误；
B.1 m3 油酸所含分子数 N=ρ⋅1M×NA=ρNAM， B正确；
C.1个油酸分子的质量 m0=MNA，C错误；
D.把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有 MρNA=43π(d2)3，解得d=36MπρNA， D错误。
故选B。
14.【答案】(1)7.775；(2) OE 的长度 L ；(3) 2Ld。
【解析】(1)20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，直径d=77mm+15×0.05mm=77.75mm=7.775cm；
(2)由题可知，光斑在 E 处时，光斑 D 恰好消失，即光线此时发生全反射，故为测量折射率，还需测量 OE 的长度 L；
(3)当光线恰好发生全反射时，有 n=1sin∠OEA=1OAOE=2Ld。
(1)20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，根据游标卡尺的读数规则读数；
(2)(3)光斑在 E 处时恰好发生全反射，由此分析求解。
本题考查了游标卡尺的读数和利用光的全反射测量玻璃砖的折射率。
15.【答案】解：(1)浮球每分钟上下浮动15次可得浮球振动的周期
T=tn=6015s=4s
所以水波的传播周期为4s
(2)两球间还有一个波谷，故xAB=34λ或x′AB=54λ
解得λ=4.8m或λ′=2.88m
水波的传播速度
v=λT
解得v=1.2m/s或v′=0.72m/s
答：(1)该水波的传播周期为4s；
(2)该水波的波速为1.2m/s或0.72m/s。
【解析】(1)根据题意浮球每分钟上下浮动15次解得周期；
(2)根据AB间距离解得波长，从而计算波速。
解决本题的关键是根据题意计算出周期和波速，注意波长的计算公式λ=vT的运用。
16.【答案】解：( 1)根据质量数守恒与电荷数守恒可知，94238Pu的衰变方程为 94238Pu→ 92234U+ 24He+γ；
(2)此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为Δm=m0−m1−m2，
释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=(m0−m1−m2)c2，
由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量hv=(m0−m1−m2)c2−E1−E2，可得：ν=(m0−m1−m2)c2−E1−E2h。
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒写出核反应方程；核反应的过程中亏损的质量等于反应前后质量的差；核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量。
17.【答案】(1)设波长为110nm的极紫外线的波长为λc，逸出功：W0=hνc
频率：νc=cλc
代入数据解得：W0=1.8×10−18J或11.25eV
(2)处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的光子，产生的光电流是多种
光子产生的光电子综合表现，要使光电流全部遏止，必须要截住能量最大的光电子。
能量最大的光子：hνm=E4−E1=12.75eV
由光电效应方程可知光电子最大初动能：Ekm=hνm−W0=1.5eV
则需满足：Ekm=eUc
代入数据解得：Uc=1.5V。
【解析】本题考查爱因斯坦的光电效应方程的理解和计算，解题的关键是熟练掌握光电效应的有关规律。
(1)根据逸出功公式以及波长与频率的关系求出阴极K材料的逸出功；
(2)先求出能量最大的光子，再根据爱因斯坦光电效应方程以及求出动能定理求出Uc。
18.【答案】(1)对活塞，根据牛顿第二定律p0S+mg=pS
解得p=p0+mgS=1.5×105Pa
(2)根据理想气体状态方程p1V1T1=p2V2T2
得T2=p2V2p1V1T1=p2h2p1h1T1=2T1
所以T1=300K
(3)气体对外做功W=p1ΔV=12J
根据热力学第一定律ΔU=Q−W=36J
【解析】本题考查了热力学第一定律和理想气体状态方程的应用，难度一般。驱动力频率/Hz
30
40
50
60
70
80
受迫振动振幅/cm
10.2
16.8
27.2
17.1
16.5
8.3
1.下列说法中正确的是
A. 1克100℃的水的内能等于1克100℃的水蒸气的内能
B. 水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C. 分子间的距离r存在某一值r0，当r>r0时，分子间引力小于斥力，当r
2.如下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，则该振动系统的固有频率最接近( )
A. 30HzB. 50HzC. 60HzD. 80Hz
3.2023年4月12日，我国科学家利用自主设计的全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒的新世界纪录．该核聚变反应方程为 12H+13H→24He+X，其中粒子X是
A. 中子B. 电子C. 质子D. 正电子
4.在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料—PuO2作为发电能源为火星车供电。PuO2中Pu元素的半衰期是87.7年，质量为20g的Pu元素经过t年后，剩余Pu的质量为2.5g，则t等于( )
A. 76.7B. 263.1C. 175.4D. 87.7
5.如图所示，一定质量的理想气体，经历a→b→c→a过程，其中a→b是等温过程，b→c是等压过程，c→a是等容过程。下列说法正确的是( )
A. 完成一次循环，气体向外界放热
B. a、b、c三个状态中，气体在c状态分子平均动能最大
C. b→c过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
D. a→b过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加
6.甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，t=0时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点x=0处质点的振幅为( )
A. 8cmB. 6cmC. 0cmD. 2cm
7.常规材料的折射率都为正值(n>0)。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值(n<0)，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角i与折射角仍满足sinisinr=n，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧(此时折射角取负值)。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出，若该材料对此电磁波的折射率n=− 2，能正确反映电磁波穿过该材料传播路径的示意图是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为p0，当装置静止时，容器内气体压强为1.1p0，活塞下表面与容器底面的距离为h0，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为0.8h0，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为g，则装置的加速度大小为( )
A. 0.25gB. 1.5gC. 2.75gD. 11.5g
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A. 物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也有可能是非晶体
B. 晶体一般都具有规则的几何形状，形状不规则的固体一定是非晶体
C. 液晶材料会呈现光学各向异性，因此液晶也是一种晶体
D. 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
10.“微光夜视仪”是利用光电效应工作的一种仪器，当夜间物体反射的低亮度的光，照到阴极时产生光电子，这些光电子经过几十万倍的放大后投射到荧光屏上成像，便于夜间侦察、观测等工作。产生光电子的原理如图所示，阴极K由逸出功为W0的某金属构成，当某一频率的光照射到阴极时，微安表有示数，普朗克常量为h，下列说法正确的是( )
A. 只有光照强度足够大才能发生光电效应
B. 若增大入射光频率，微安表示数一定增大
C. 若光照频率小于W0h，则不能发生光电效应
D. 阴极K接电源正极，微安表示数可能不为零
11.托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为 12H+12H−→23He+X。已知氘核的质量为m1，的质量为m2，下列说法正确的是( )
A. 核聚变可以在常温下发生B. X为
C. X的质量为2m1−m2D. 氘的比结合能小于的比结合能
12.光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图(a)是光纤导光后的效果。由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以45°角射入，第一次折射后的光路如图(b)所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是( )
A. 光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小
B. 乙光在光纤中全反射的临界角比甲光大
C. 乙光在光纤中传播时间比甲光长
D. 乙光在光纤中传播速度比甲光大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为1cm，试问：
(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为________油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
(2)利用题中所给数据并结合上图，估测出油酸分子的直径是_______m(结果保留一位有效数字)。
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是_________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸模面积时，只数了完整的方格数；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
(4)若阿伏伽德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是___________。
A.1kg油酸所含有分子数为ρNA B.1m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM D.油酸分子的直径约为36MρNA
14.某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率n，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d；
②在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心O，过O点画出法线；将玻璃砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径AB与竖直放置的光屏MN垂直并接触于A点；
③用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心O，如图甲所示，在光屏MN上可以观察到两个光斑C、D；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑D恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑E的位置，移走玻璃砖和光屏。
根据以上步骤，回答下列问题：
(1)测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图乙所示，则d=___________cm；
(2)为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率n，还需测量的一个物理量及表示它的字母为___________；
(3)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式n=___________。
四、简答题：本大题共1小题，共8分。
15.如图所示，海洋浴场的海面上等间距排列着一排浮球，用来警示航行者注意安全，避免进入危险海域。现有距离为3.6m的两个浮球A和B停在海面上，在沿浮球排列方向上的水波作用下，浮球每分钟上下浮动15次。当浮球A处于波峰位置时，浮球B恰在平衡位置，两浮球间还有一个波谷。求：
(1)该水波的传播周期T；
(2)该水波的波速v。
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
16.核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚238核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生α衰变生成新核X，并放出γ射线。已知的质量为m0，α粒子的质量为m1，动能为E1，新核X的质量为m2，动能为E2，光速为c，普朗克常量为h。
(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求γ射线的频率。
17.极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长λ=110nm的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。已知普朗克常量h=6.6×10−34J⋅s，1nm=10−9m，1eV=1.6×10−19J，c=3×108m/s。
(1)求阴极K材料的逸出功W0；
(2)图乙是氢原子的能级图，若大量处于n=4激发态的氢原子发出的光照射阴极K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中Uc的大小是多少?
18.如图所示，有一高为0.30m的内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端设有挡板，使厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，活塞的质量为4.0kg，横截面积为8.0cm2。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底部的高度为0.20m。现对汽缸加热，活塞缓慢上升，一段时间后停止加热，当封闭气体的温度达到600K时，压强变为2.0×105Pa。已知大气压强为1.0×105Pa，求
(1)气体原来的压强；
(2)气体原来的温度；
(3)若气体在整个过程中吸收的热量为48J，求气体内能的增加量。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查内能、分子力和分子速率分布特点，基础题目，逐一分析即可判断。
【解答】
A、同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100℃的水的内能小于100℃相同质量的水蒸气的内能，故A错误；
B、水蒸气凝结成小水珠的过程中，分子距离减小，水分子间的引力和斥力均增大，故B错误；
C、分子间的距离r存在某一值r0，当r>r0时，分子力表现为引力，即分子间引力大于斥力，当r
2.【答案】B
【解析】解：从图所示的共振曲线
可判断出f驱与f固相差越大，受迫振动的振幅越小；f驱与f固越接近，受迫振动的振幅越大，并从中看出f驱越接近f固，振幅的变化越慢，比较各组数据知f驱最接近50Hz，振幅变化最小，故该振动系统的固有频率最接近50Hz，故ACD错误，B正确。
故选：B。
做受迫振动的物体，在它的固有频率等于或接近于策动力的频率时，振幅显著增大；如果固有频率和策动力的频率相差较大时，那么受迫振动的振幅就小。
共振不仅在物理学上运用频率非常高，而且，共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一，知道共振的发生条件是关键。
3.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了核反应方程，解决问题的关键是根据电荷数守恒和质量数守恒写出聚变后的产物．
【解答】根据质量数与电荷数守恒，可知X的质量数与电荷数分别为：2+3−4=1，1+1−2=0
可知，X为中子，故A正确，BCD错误
4.【答案】B
【解析】根据
m余=m原· 12tτ
带入数据
2.5=20×(12)t87.7
解得
t=87.7×3(年)=263.1(年)
故选B。
5.【答案】C
【解析】A.完成一次循环，气体的内能不变， a→b 过程，气体体积增大，气体对外界做功， b→c 过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于 a→b 过程气体的压强大于 b→c 过程气体压强，则气体对外做功大于外界对气体做功， c→a 过程，气体体积不变，气体不做功，由热力学第一定律可知，完成一次循环，气体吸热，故A错误；
BC. b→c 过程中，气体的压强不变，体积减小，则气体的温度降低，内能减小，由热力学第一定律可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，气体在c状态分子平均动能最小，故B错误，C正确；
D. a→b 过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，压强减小，由气体压强的微观解释可知，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，故D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解析】【分析】
根据v=λf判断频率，再判断是否能发生稳定的干涉现象;根据波的传播速度，可知两列波发生叠加;根据同侧法判断质点的振动方向。
本题考查横波的图像，解题关键掌握同侧法判断质点的振动方向，注意波长、频率与波速的关系。
【解答】
由波形图可知，两列波的波长相同，均为8m，介质一定，波传播速度相同，根据
v=λT=λf
可知，两列波的频率也相同，两列波会发生干涉，0时刻两列波的波前到原点的间距差值为
Δx=8m−4m=4m=λ2
根据同侧法可知，左侧波上各点起振方向向下，右侧波上各点起振方向向上，两波前振动步调相反，可知坐标原点 x=0 处的质点为振动的加强点，所以坐标原点 x=0 处的质点振动的振幅为
A=5+3cm=8cm
故选A。
7.【答案】C
【解析】A.本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，故A错误。
BCD.由光的折射定律可知，折射率为n=− 2=sinαsinβ
同侧的折射角小于入射角，故C正确，BD错误。
8.【答案】C
【解析】【分析】
该题考查气缸类问题相关知识。分析好物理情景，找好气体初末状态变化情况，灵活应用牛顿运动定律和玻意耳定律具体分析解题即可。
【详解】设活塞的横截面积为S，当装置静止时，有
1.1p0S=p0S+mg
当加速上升时，设其气体压强为p，有
pS−mg−p0S=ma
由于气体的温度不发生变化，所以对于气体有
p⋅0.8h0S=1.1p0h0S
解得
a=2.75g
故选C。
9.【答案】AD
【解析】【分析】
晶体分为单晶体和多晶体， 单晶体有整齐规则的几何外形，多晶体没有规则的几何形状，其中单晶体有各向异性的特点；多晶体和非晶体都表现为各向同性；液晶具有流动性，但其光学性质具有各向异性，但液晶不是晶体。
【解答】
A.只有单晶体才表现为各向异性，多晶体和非晶体都表现为各向同性，故 A正确;
B.晶体内部的物质微粒是有规则地排例的，外部不一定有规则的几何形状，而形状不规则的金属也是晶体，故 B错误;
C.液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性，但液晶不是晶体，故C错误;
D. 晶体与非晶体在一定的条件下可以相互转化，在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体，如天然石英是晶体，熔化后形成的玻璃是非晶体，故D正确。
10.【答案】CD
【解析】A.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关，故A错误；
B.只增大入射光频率，若光强减小，则单位时间里产生的光电子数减少，则微安表示数不一定会增大，故B错误；
C.若光照频率小于 W0h ，则有
hν
D.阴极K接电源正极，若极板所加的反向电压小于遏止电压，则微安表示数不为零，故D正确。
故选CD。
11.【答案】BD
【解析】A.核聚变必须在极高的温度下才能发生，故A错误；
B.X的质量数为1，电荷数为0，为 ，故B正确；
C.反应放出能量，有质量亏损，则X的质量小于 2m1−m2 ，故C错误；
D.生成物更加稳定，比结合能更大，即氘的比结合能小于 的比结合能，故D正确。
故选BD。
12.【答案】AC
【解析】A.光从光密介质进入光疏介质，当入射角大于临界角时，在界面上发生全反射，光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率应比内芯的小，故A正确；
B.由图可知，甲、乙两光第一次折射的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据折射定律，甲光的折射率小于乙光的折射率，即有
n甲
sinC=1n
可知乙光在光纤中全反射临界角比甲光小；B错误；
C.设光纤的长度为L，光进入光纤的折射角为r，根据几何关系可知，光在光纤中传播的距离为
s=Lcsr
又
n=sinisinr
v=cn=csinrsini
可知光在光纤中传播的时间为
t=sv=Lsinicsinrcsr=2Lsinicsin2r
由题意可知
2r<2i=90∘
由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有
sin2r乙
D.根据
v=cn
可知乙光在光纤中传播速度比甲光小，故D错误。
故选AC。
13.【答案】 (1)单分子；(2)6×10−10；(3)ACD；(4)B
【解析】【分析】本题为“用油膜法估测分子的大小”实验。实验原理：认为油酸分子是一个个球形，分子是紧密排列的，而且形成的油膜为单分子油膜，然后用每滴油酸酒精溶液所含纯油酸体积除以油膜面积得出的油膜面积厚度，即为油酸分子直径．
求油膜面积S时要注意，不到半个格的要舍去，超过半个格的算一个格，数出油膜轮廓的格数，然后乘以每一个格的面积得到油膜的面积；求油酸的体积V时要注意，求的是纯油酸的体积，不是溶液的体积．最后利用d=VS求直径。
【解答】(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
(2)根据题意可知，一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积为 V=0.61000⋅180ml=7.5×10−12m3，
由图可知，图中每个小格的面积为 S0=1×1cm2=1×10−4m2，
由图可知，面积超过一半的按一个算，小于一半的舍掉，则油酸膜占125个小格，则油酸膜面积为 S=125S0≈1.25×10−2m2 ，
则估测出油酸分子的直径是 d=VS≈6.0×10−10m。
(3)A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，测量体积偏大，则分子直径偏大，故A正确；
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，测量面积偏大，则分子直径偏小，故B错误；
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，测量面积偏小，则分子直径偏大，故C正确；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，测量面积偏小，则分子直径偏大，故D正确。
故选ACD。
(4)A.1kg油酸所含有分子数 N=1M⋅NA=NAM，A错误；
B.1 m3 油酸所含分子数 N=ρ⋅1M×NA=ρNAM， B正确；
C.1个油酸分子的质量 m0=MNA，C错误；
D.把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有 MρNA=43π(d2)3，解得d=36MπρNA， D错误。
故选B。
14.【答案】(1)7.775；(2) OE 的长度 L ；(3) 2Ld。
【解析】(1)20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，直径d=77mm+15×0.05mm=77.75mm=7.775cm；
(2)由题可知，光斑在 E 处时，光斑 D 恰好消失，即光线此时发生全反射，故为测量折射率，还需测量 OE 的长度 L；
(3)当光线恰好发生全反射时，有 n=1sin∠OEA=1OAOE=2Ld。
(1)20分度游标卡尺的精确度为0.05mm，根据游标卡尺的读数规则读数；
(2)(3)光斑在 E 处时恰好发生全反射，由此分析求解。
本题考查了游标卡尺的读数和利用光的全反射测量玻璃砖的折射率。
15.【答案】解：(1)浮球每分钟上下浮动15次可得浮球振动的周期
T=tn=6015s=4s
所以水波的传播周期为4s
(2)两球间还有一个波谷，故xAB=34λ或x′AB=54λ
解得λ=4.8m或λ′=2.88m
水波的传播速度
v=λT
解得v=1.2m/s或v′=0.72m/s
答：(1)该水波的传播周期为4s；
(2)该水波的波速为1.2m/s或0.72m/s。
【解析】(1)根据题意浮球每分钟上下浮动15次解得周期；
(2)根据AB间距离解得波长，从而计算波速。
解决本题的关键是根据题意计算出周期和波速，注意波长的计算公式λ=vT的运用。
16.【答案】解：( 1)根据质量数守恒与电荷数守恒可知，94238Pu的衰变方程为 94238Pu→ 92234U+ 24He+γ；
(2)此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为Δm=m0−m1−m2，
释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=(m0−m1−m2)c2，
由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量hv=(m0−m1−m2)c2−E1−E2，可得：ν=(m0−m1−m2)c2−E1−E2h。
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒写出核反应方程；核反应的过程中亏损的质量等于反应前后质量的差；核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量。
17.【答案】(1)设波长为110nm的极紫外线的波长为λc，逸出功：W0=hνc
频率：νc=cλc
代入数据解得：W0=1.8×10−18J或11.25eV
(2)处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的光子，产生的光电流是多种
光子产生的光电子综合表现，要使光电流全部遏止，必须要截住能量最大的光电子。
能量最大的光子：hνm=E4−E1=12.75eV
由光电效应方程可知光电子最大初动能：Ekm=hνm−W0=1.5eV
则需满足：Ekm=eUc
代入数据解得：Uc=1.5V。
【解析】本题考查爱因斯坦的光电效应方程的理解和计算，解题的关键是熟练掌握光电效应的有关规律。
(1)根据逸出功公式以及波长与频率的关系求出阴极K材料的逸出功；
(2)先求出能量最大的光子，再根据爱因斯坦光电效应方程以及求出动能定理求出Uc。
18.【答案】(1)对活塞，根据牛顿第二定律p0S+mg=pS
解得p=p0+mgS=1.5×105Pa
(2)根据理想气体状态方程p1V1T1=p2V2T2
得T2=p2V2p1V1T1=p2h2p1h1T1=2T1
所以T1=300K
(3)气体对外做功W=p1ΔV=12J
根据热力学第一定律ΔU=Q−W=36J
【解析】本题考查了热力学第一定律和理想气体状态方程的应用，难度一般。驱动力频率/Hz
30
40
50
60
70
80
受迫振动振幅/cm
10.2
16.8
27.2
17.1
16.5
8.3
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