山东省济南市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析）

这是一份山东省济南市2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试卷（Word版附解析），共33页。

注意事项：
1．答题前，考生将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题（本题共10个小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 碳循环理论认为像太阳这样中等大小的恒星是以碳为催化元素来实现聚变的。碳循环中有一个步骤是放射性的氮—13衰变为碳—13，此过程的核反应方程为，其中X为（ ）
A. B. C. D.
2. 清澈幽深的泉水池底部，不断有气泡生成，气泡上升至水面后破裂。气泡在泉水中从泉池底部上升至水面破裂前的过程中，若不考虑泉水温度的变化，下列判断正确的是（ ）
A. 气泡内压强增大B. 气泡中的气体对外界做功
C. 气泡放出热量D. 气泡匀速上升
3. 2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（ ）
A. 此核反应从外界吸收能量B. 此核反应向外界放出能量
C. 核比核多一个核子D. 核比核少一个核子
4. 如图所示，在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
5. 根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示。大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的光通过玻璃三棱镜后分成如图乙所示的a、b、c、d四条可见光束。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则c光为（ ）
A. 第3能级向第1能级跃迁产生的B. 第4能级向第1能级跃迁产生的
C. 第4能级向第2能级跃迁产生的D. 第5能级向第2能级跃迁产生的
6. 如图所示为双缝干涉装置示意图，双缝到光屏的距离为L，双缝的中垂线与光屏交于O点。某种单色光照射到双缝上，观察到光屏上O处为第0级亮纹的中心位置，A点为第2级亮条纹的中心位置，图中黑色表示亮条纹。现将光屏缓慢向左平移，该过程中A点由亮变暗的次数为（ ）
A 4次B. 3次C. 2次D. 1次
7. 图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（ ）
A. B. C. D.
8. 二氧化碳海洋封存技术能将二氧化碳封存在海底。研究发现，当水深超过2500m时，二氧化碳会变成近似固体的硬胶体。标准状况下二氧化碳气体的密度为，二氧化碳的摩尔质量为M，表示阿伏伽德罗常数，二氧化碳分子可近似看作直径为D的球体。则标准状况下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后的体积为（ ）
A. B.
C. D.
9. 临床上常利用三棱镜矫正斜视。如图所示为两眼均向右斜视患者的病因示意图，由于眼球向右倾斜，光线会聚焦在视网膜一侧的P点导致成像模糊。为使光线正常聚焦在视网膜上的O点，虚线框中矫正三棱镜的放置方式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
10. 如图甲所示，在均匀介质中同一平面内有A、B、C、D四个点，，，，O为AC的中点。在B、C、D处有三个振幅和频率相同的横波波源，振幅均为2cm，振动方向均与平面ABCD垂直。以三个波源同时起振的时刻为时刻，O处质点的振动图像如图乙所示，则A处质点的振动图像为（ ）
A. B.
C. D.
二、多项选择题（本题共6个小题，每小题4分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分）
11. 金属玻璃是由传统的金属晶体经过急冷处理制得的一种非晶体合金，下列说法正确的是（ ）
A. 传统金属没有固定的熔点B. 金属玻璃内部的原子排列是规则的
C. 金属玻璃的物理性质具有各向同性D. 晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化
12. 广州虎门大桥曾发生过一次异常振动，是由于气流旋涡给大桥施加一个周期性的力，从而引起大桥的周期性振动。当作用在大桥上的力的周期变大时，下列说法正确的是（ ）
A. 大桥振动的周期可能变小B. 大桥振动的周期一定变大
C. 大桥振动的振幅可能减小D. 大桥振动的振幅一定增大
13. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a的变化过程，其压强p与温度t的关系图像如图所示，其中ad、bc与p轴平行，ab与cd平行，且ab的延长线与横轴交点的横坐标为-273.15℃，cd的延长线过原点，下列说法正确的是（ ）
A. a→b过程，气体的内能减小
B. b→c过程，气体分子的平均动能不变
C. c→d过程，气体的体积不变
D. d→a过程，气体的密度增大
14. 建设大桥过程中需要将重达千余吨的钢梁用钢索从水中吊起，为了探究在吊起钢梁过程中钢索的拉力变化，某研究小组做了模拟实验：在始终保持钢板水平的情况下，将钢板用轻绳从水下缓慢吊起，如图甲所示。在该过程中细绳拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 钢板在水面以下时的浮力约为2.0N
B. 在吊起钢板的过程中，钢板所受的拉力始终大于钢板的重力
C. 图乙中拉力F最大能到38.5N的原因是浮力消失
D. 图乙中拉力F最大能到38.5N的原因是水分子与钢板分子之间存在引力
15. 研究表明，光学介质的折射率不仅与介质材料有关，还与温度有关。某实验小组通过实验探究了乙醇对某种单色光的折射率n随温度t的变化关系图像如图所示。该单色光在不同温度下的乙醇中传播时，下列说法正确的是（ ）
A. 温度高时的速度较大
B. 温度高时的频率较大
C. 温度高时波长较大
D. 温度高时光从乙醇进入空气发生全反射的临界角较大
16. 如图所示为某简谐横波波形图，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。下列说法正确的是（ ）
A. 若波沿x轴正方向传播，波速（n=0，1，2…）
B. 若波沿x轴负方向传播，波速（n=0，1，2…）
C. 若波速为，则波沿x轴正方向传播
D. 当波沿x轴负方向传播且时，波速
三、非选择题（本题共6小题，共46分）
17. 某实验小组利用如图所示的装置来探究一定质量的理想气体在保持温度不变的条件下，气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器壁上的刻度直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。
（1）本实验中以下操作正确的是（ ）
A. 要尽可能保持环境温度不变B. 实验过程中应快速推拉活塞
C. 实验过程中要用手握紧注射器D. 实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
（2）实验时缓慢推动活塞逐渐减小气体的体积，记录多组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，用计算机对数据进行拟合，做出图像为一条过原点的直线，则可以得到的实验结论为：___________；
（3）另一实验小组在缓慢推动活塞逐渐减小气体体积的实验过程中，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。该小组绘出的关系图像应是___________。
A. B. C. D.
18. 小明同学看到苹果树上结的果子在风的扰动下摆动，决定研究一下它摆动的周期。如图所示，他找到两个质量均为的苹果，穿在一根长为较细的轻杆上，苹果M固定在中点处，苹果N固定在端点处，将轻杆另一端悬挂起来，并让它做微小角度的自由摆动，做成一个“苹果摆”。已知当地重力加速度。
（1）小明猜想，轻杆很轻，两苹果和轻杆组成系统的重心位于两苹果的连线中点处，可以将“苹果摆”看做一个摆长为的单摆，若忽略空气阻力和一切摩擦，则其周期表达式为T=________（用题中所给的字母表示）；
（2）小明用秒表测得“苹果摆”完成50次全振动的时间为91.5s，已知约等于9.8。由此可判断“苹果摆”的等效摆长________（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）为了精确研究“苹果摆”的摆动情况，小明多次改变轻杆的长度L，但仍然保持苹果N固定在端点，苹果M始终固定在轻杆的中点，测出对应的周期T，画出图像如图乙所示，计算得出此图线的斜率，若忽略空气阻力和一切摩擦，则“苹果摆”的等效摆长________L。
19. 如图所示为某一玻璃棱镜的截面图，三角形ABC的三个角分别为30°、60°、90°。某一单色光从BC边某点射入棱镜，入射光线与BC边夹角为30°，折射光线恰好与AB边平行。求：
（1）棱镜对该单色光的折射率；
（2）该单色光从棱镜的出射方向与从BC边入射方向的夹角。
20. 某重型卡车在安全行驶过程中轮胎内气体压强p的允许范围为，轮胎内气体的温度会受到车速的影响，胎内气体温度t与车速v关系如图所示。该卡车在某次冬季行车前的安全检查中，测得每个轮胎内气体压强为，温度为。轮胎内气体可视为理想气体，忽略运行过程中轮胎体积的变化，热力学温度和摄氏温度关系为。求：
（1）该卡车安全行驶时允许的最大速度；
（2）该卡车以60km/h的速度匀速运行时，其中一个轮胎因为缓慢漏气使得胎内气体压强减小。设漏出的气体质量与原有气体质量之比为k，为保证行车安全，求k的最大值。
21. 如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接，当弹簧处于原长时，小球A位于P点。将小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，此时小球A静止于O点，A、B两小球质量均为M。现将小球A移至P点后由静止释放，当小球A向右运动至速度为零时剪断细线，此时小球B未接触地面。已知弹簧振子的振动周期（m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数），弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求
（1）小球A从P点由静止释放后瞬间的加速度大小a；
（2）剪断细线前瞬间细线的张力大小F；
（3）从剪断细线开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t。
22. 索末菲继承并进一步发展了玻尔的氢原子理论，除了能成功解释氢原子光谱的实验规律，还能解释类氢离子光谱的实验规律，对量子力学的发展起到了重要的促进作用。按照两人的相关理论，氢原子或类氢离子中的电子绕原子核（可以看作静止）做匀速圆周运动的轨道只可能是某些确定的轨道，如图所示，轨道序号从内到外分别是。当电子在不同轨道上运动时，氢原子或类氢离子具有不同的能量状态，轨道序号时的能量状态称为基态，轨道序号时的能量状态称为激发态，氢原子或类氢离子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。理论证明，电荷量分别为和的点电荷相距为r时，取无穷远处为电势能零点，此两电荷系统的电势能的表达式为，其中。电子绕原子核（可看作静止）在轨道序号为n的轨道上做圆周运动时，其轨道周长为电子物质波波长（电子物质波波长λ与其动量的关系为）的n倍。已知氢原子中电子绕原子核运动的最小半径，电子电量，普朗克常数，真空中的光速。
（1）氢原子处于基态时的电子的动能；
（2）氢原子处于基态时的能量；
（3）核外只有一个电子一价氦离子（）是一种类氢离子，求该离子处于基态时的能量；
（4）大量处于基态的一价氦离子（）受到激发后到某一激发态，所形成的光谱中仅有一条可见光的谱线，已知可见光光子能量的范围为1.62eV~3.11eV，求该可见光谱线对应的波长。
2024年7月济南市高二期末学习质量检测
物理试题
本试卷分选择题和非选择题两部分，共100分。考试时间90分钟。
注意事项：
1．答题前，考生将自己的姓名、考生号、座号填写在相应位置，认真核对条形码上的姓名、考生号和座号，并将条形码粘贴在指定位置上。
2．选择题答案必须使用2B铅笔（按填涂样例）正确填涂；非选择题答案必须使用0.5毫米黑色签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在答题卡各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。保持卡面清洁，不折叠、不破损。
一、单项选择题（本题共10个小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。）
1. 碳循环理论认为像太阳这样中等大小的恒星是以碳为催化元素来实现聚变的。碳循环中有一个步骤是放射性的氮—13衰变为碳—13，此过程的核反应方程为，其中X为（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】根据质量数与电荷数守恒有
13-13=0，7-6=1
可知，X的质量数为0，电荷数为1，即X为正电子，即X为。
故选A。
2. 清澈幽深的泉水池底部，不断有气泡生成，气泡上升至水面后破裂。气泡在泉水中从泉池底部上升至水面破裂前的过程中，若不考虑泉水温度的变化，下列判断正确的是（ ）
A. 气泡内压强增大B. 气泡中的气体对外界做功
C. 气泡放出热量D. 气泡匀速上升
【答案】B
【解析】
【详解】ABC．气泡在泉水中从泉池底部上升至水面破裂前的过程中，根据
可知气泡内压强减小；不考虑泉水温度的变化，根据玻意耳定律
可知气泡体积变大，则气泡中的气体对外界做功；由于温度不变，则气泡中的气体内能不变，根据热力学第一定律可知，气泡吸收热量，故AC错误，B正确；
D．由于气泡体积变大，可知气泡受到的浮力变大，所以气泡加速上升，故D错误。
故选B。
3. 2024年，中国科学院青藏高原研究所的科研人员利用矿物原位锂同位素分析法，在地幔中发现了来自海洋的锂元素，为研究青藏高原地质历史时期不同圈层的相互作用提供了新思路。已知锂的一种同位素的衰变方程为，此核反应过程发生了质量亏损。则下列说法中正确的是（ ）
A. 此核反应从外界吸收能量B. 此核反应向外界放出能量
C. 核比核多一个核子D. 核比核少一个核子
【答案】B
【解析】
详解】AB．此核反应过程发生了质量亏损，根据质能方程可知，此核反应向外界放出能量，故A错误，B正确；
CD．核子数目等于质量数，核与核的质量数均为8，即核与核的核子数相等，故CD错误。
故选B
4. 如图所示，在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。下列关于液膜上灯焰像的形状可能正确的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由于重力作用，同一水平面液膜厚度相同，且上薄下厚，可知在较薄的区域，光程差增加的缓慢，较厚的区域，光程差增大的较快，所以呈现上疏下密的水平条纹。
故选A。
5. 根据玻尔理论，氢原子的能级图如图甲所示。大量处于某一激发态的氢原子向低能级跃迁时，发出的光通过玻璃三棱镜后分成如图乙所示的a、b、c、d四条可见光束。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则c光为（ ）
A. 第3能级向第1能级跃迁产生的B. 第4能级向第1能级跃迁产生的
C. 第4能级向第2能级跃迁产生的D. 第5能级向第2能级跃迁产生的
【答案】C
【解析】
【详解】AB．根据玻耳原子模型理论，依题意，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，不可能任何一个较高能级向第1能级跃迁而产生，因为从第2能级到第1能级辐射的光子能量最低，为10.2eV。故AB错误；
CD．结合前面分析，因光子能量在1.62 eV到3.11 eV之间，也不可能是更高能级向第3能级跃迁产生的，因为辐射的最高能量为1.51eV，所以一定是从较高能级向第2能级跃迁时产生的。根据玻耳理论，第7能级向第 2 能级跃迁辐射光子的能量大于3.11eV，所以a、b、c、d 四条光束只能是第6、5、4、3能级向第2能级跃迁辐射产生，且辐射光子能量依次减小；a、b、c、d 四条可见光通过三棱镜，根据偏折程度可知，d光光子能量最大，c光光子能量第三，所以c光为第4能级向第2 能级跃迁产生的。故C正确；D错误。
故选C。
6. 如图所示为双缝干涉装置示意图，双缝到光屏的距离为L，双缝的中垂线与光屏交于O点。某种单色光照射到双缝上，观察到光屏上O处为第0级亮纹的中心位置，A点为第2级亮条纹的中心位置，图中黑色表示亮条纹。现将光屏缓慢向左平移，该过程中A点由亮变暗的次数为（ ）
A. 4次B. 3次C. 2次D. 1次
【答案】C
【解析】
【详解】根据干涉条纹间距公式有
令A到O的间距为h，则有
光屏缓慢向左平移，则有
解得
因原来OA之间有2条亮纹，现在变为4条亮纹，可知该过程中A点由亮变暗的次数为2次。
故选C。
7. 图甲所示装置用以测量发生光电效应时的遏止电压。用同一入射光依次照射不同金属材料的K极，发生光电效应时分别测得对应的遏止电压，图乙为所测遏止电压与金属材料逸出功W的关系。已知普朗克常量为h，则入射光的频率为（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】根据光电效应方程与遏止电压的规律有
，
解得
结合图像有
，
解得
故选B。
8. 二氧化碳海洋封存技术能将二氧化碳封存在海底。研究发现，当水深超过2500m时，二氧化碳会变成近似固体的硬胶体。标准状况下二氧化碳气体的密度为，二氧化碳的摩尔质量为M，表示阿伏伽德罗常数，二氧化碳分子可近似看作直径为D的球体。则标准状况下体积为V的二氧化碳气体变成硬胶体后的体积为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】标准状况下体积为V的二氧化碳气体的质量
二氧化碳的分子数为
二氧化碳气体变成硬胶体后，硬胶体的体积为
解得
故选D。
9. 临床上常利用三棱镜矫正斜视。如图所示为两眼均向右斜视患者的病因示意图，由于眼球向右倾斜，光线会聚焦在视网膜一侧的P点导致成像模糊。为使光线正常聚焦在视网膜上的O点，虚线框中矫正三棱镜的放置方式正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】为使光线正常聚焦在视网膜上的O点，射向两眼的光线都需要向左偏折；根据光线通过三棱镜后向底边偏折的特点，可知虚线框中矫正三棱镜的放置方式正确的是左边是三棱镜的底边，故C正确，ABD错误。
故选C。
10. 如图甲所示，在均匀介质中同一平面内有A、B、C、D四个点，，，，O为AC的中点。在B、C、D处有三个振幅和频率相同的横波波源，振幅均为2cm，振动方向均与平面ABCD垂直。以三个波源同时起振的时刻为时刻，O处质点的振动图像如图乙所示，则A处质点的振动图像为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】和均是直角三角形
由图乙知，O处质点
开始振动，所以波速
周期
波长
根据乙图O处质点振幅为可知三处的波源起振方向相同，A距离B、D处波源最近，距离为3m，故波源B、D处的横波最先传播到A处，需要时间为
即3s时A处质点开始振动，波源C处的横波传播到A处需要时间为
即B、D处的横波传播到A处发生干涉后振动的时间为
振幅为
等到C处的横波传播到A处，A处质点已经振动半个周期，即波源C处的横波传到A处时与前两个振动反相，干涉后的振幅为
故选C。
二、多项选择题（本题共6个小题，每小题4分，共24分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但选不全的得2分，有错选或不答的得0分）
11. 金属玻璃是由传统的金属晶体经过急冷处理制得的一种非晶体合金，下列说法正确的是（ ）
A. 传统金属没有固定的熔点B. 金属玻璃内部的原子排列是规则的
C. 金属玻璃的物理性质具有各向同性D. 晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化
【答案】CD
【解析】
【详解】A．传统金属是多晶体，有固定的熔点。故A错误；
B．金属玻璃是非晶体，内部的原子排列是不规则的。故B错误；
C．金属玻璃是非晶体，它的物理性质具有各向同性。故C正确；
D．晶体与非晶体一定条件下可以相互转化。故D正确。
故选CD。
12. 广州虎门大桥曾发生过一次异常振动，是由于气流旋涡给大桥施加一个周期性的力，从而引起大桥的周期性振动。当作用在大桥上的力的周期变大时，下列说法正确的是（ ）
A. 大桥振动的周期可能变小B. 大桥振动的周期一定变大
C. 大桥振动的振幅可能减小D. 大桥振动的振幅一定增大
【答案】BC
【解析】
【详解】AB．由于气流旋涡给大桥施加一个周期性的力，从而引起大桥的周期性振动，可知大桥做受迫振动，周期等于驱动力的周期，所以当作用在大桥上的力的周期变大时，大桥振动的周期一定变大，故A错误，B正确；
CD．大桥做受迫振动，当驱动力周期等于大桥振动的固有周期时，大桥振动的振幅最大；由于不清楚大桥的固有周期，所以当作用在大桥上的力的周期变大时，大桥振动的振幅可能减小，也可能增大，故C正确，D错误。
故选BC。
13. 一定质量的理想气体经历a→b→c→d→a的变化过程，其压强p与温度t的关系图像如图所示，其中ad、bc与p轴平行，ab与cd平行，且ab的延长线与横轴交点的横坐标为-273.15℃，cd的延长线过原点，下列说法正确的是（ ）
A. a→b过程，气体的内能减小
B. b→c过程，气体分子的平均动能不变
C. c→d过程，气体的体积不变
D. d→a过程，气体的密度增大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．a→b过程，温度升高，气体的内能增加，故A错误；
B．b→c过程，气体温度不变，则气体分子的平均动能不变，故B正确；
C．攻击力星期天状态方程有
由于cd的延长线过原点，令斜率为k，则有
解得
可知，c→d过程，随温度的降低，气体的体积增大，故C错误；
D．d→a过程，气体温度不变，压强增大，根据玻意耳定律可知，气体体积减小，则气体的密度增大，故D正确。
故选BD。
14. 建设大桥的过程中需要将重达千余吨的钢梁用钢索从水中吊起，为了探究在吊起钢梁过程中钢索的拉力变化，某研究小组做了模拟实验：在始终保持钢板水平的情况下，将钢板用轻绳从水下缓慢吊起，如图甲所示。在该过程中细绳拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A. 钢板在水面以下时的浮力约为2.0N
B. 在吊起钢板的过程中，钢板所受的拉力始终大于钢板的重力
C. 图乙中拉力F最大能到38.5N的原因是浮力消失
D. 图乙中拉力F最大能到38.5N的原因是水分子与钢板分子之间存在引力
【答案】AD
【解析】
【详解】A．完全拉出水面时，拉力等于重力，拉力不在发生变化，可知钢板重力
钢板在水面以下时的浮力
故A正确；
B．由图知，在吊起钢板的过程中，钢板所受的拉力不始终大于钢板的重力，故B错误；
CD．分子间存在引力和斥力，随着分子间距离的增大，分子间表现为引力，图乙中拉力F最大能到38.5N的原因是水分子与钢板分子之间存在引力，故C错误，D正确。
故选AD。
15. 研究表明，光学介质的折射率不仅与介质材料有关，还与温度有关。某实验小组通过实验探究了乙醇对某种单色光的折射率n随温度t的变化关系图像如图所示。该单色光在不同温度下的乙醇中传播时，下列说法正确的是（ ）
A. 温度高时的速度较大
B. 温度高时的频率较大
C. 温度高时的波长较大
D. 温度高时光从乙醇进入空气发生全反射的临界角较大
【答案】ACD
【解析】
【详解】A．由题图可知，温度越高，折射率越小，由可知，温度高时的速度较大，故A正确；
B．光在介质中传播时的频率不变，即光的频率与折射率无关，即与温度无关，因此温度高时频率不变，故B错误；
C．由波长公式可知，温度高时的速度较大，周期和频率不变，则波长较大，故C正确；
D．温度高时折射率较小，由临界角公式可知，温度高时光从乙醇进入空气发生全反射的临界角较大，故D正确。
故选ACD。
16. 如图所示为某简谐横波的波形图，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。下列说法正确的是（ ）
A. 若波沿x轴正方向传播，波速（n=0，1，2…）
B 若波沿x轴负方向传播，波速（n=0，1，2…）
C. 若波速为，则波沿x轴正方向传播
D. 当波沿x轴负方向传播且时，波速
【答案】AC
【解析】
【详解】A．若波沿x轴正方向传播，则内波传播的距离
（n=0，1，2…）
则波速为
解得
（n=0，1，2…）
故A正确；
B．若波沿x轴负方向传播，则内波传播的距离
（n=0，1，2…）
则波速为
解得
（n=0，1，2…）
故B错误；
C．若波速为，结合上述，假设波沿x轴正方向传播，则有
解得
假设成立；假设波沿x轴负方向传播，则有
解得
假设不成立，可知，若波速为，则波沿x轴正方向传播，故C正确；
D．结合上述，当波沿x轴负方向传播时有
（n=0，1，2…）
若波速，则有
解得
可知，当波沿x轴负方向传播，波速不可能等于，故D错误。
故选AC。
三、非选择题（本题共6小题，共46分）
17. 某实验小组利用如图所示的装置来探究一定质量的理想气体在保持温度不变的条件下，气体压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可从注射器壁上的刻度直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。
（1）本实验中以下操作正确的是（ ）
A. 要尽可能保持环境温度不变B. 实验过程中应快速推拉活塞
C. 实验过程中要用手握紧注射器D. 实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油
（2）实验时缓慢推动活塞逐渐减小气体的体积，记录多组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，用计算机对数据进行拟合，做出图像为一条过原点的直线，则可以得到的实验结论为：___________；
（3）另一实验小组在缓慢推动活塞逐渐减小气体体积的实验过程中，记录4组注射器上的刻度数值V，以及相应的压强传感器示数p，在采集第5组数据时，压强传感器的软管脱落，重新接上后继续实验，又采集了4组数据，其余操作无误。该小组绘出的关系图像应是___________。
A. B. C. D.
【答案】（1）AD （2）在温度不变的情况下，气体压强与体积成反比 （3）B
【解析】
【小问1详解】
[1]A．为了探究气体压强与体积的关系，要尽可能保持环境温度不变，故A正确；
B．若急速推拉活塞，则有可能造成漏气和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故B错误；
C．实验过程中要用手握紧注射器可能导致活塞造成温度变化，故C错误；
D．为防止漏气，实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，故D正确。
故选AD。
【小问2详解】
[2]在温度不变的情况下，气体压强与体积成反比。
【小问3详解】
[3]软管脱落后，气体向外漏出，p的测量值偏小，相应的横坐标偏大，又因为是成正比的，要过原点。
故选B。
18. 小明同学看到苹果树上结的果子在风的扰动下摆动，决定研究一下它摆动的周期。如图所示，他找到两个质量均为的苹果，穿在一根长为较细的轻杆上，苹果M固定在中点处，苹果N固定在端点处，将轻杆另一端悬挂起来，并让它做微小角度的自由摆动，做成一个“苹果摆”。已知当地重力加速度。
（1）小明猜想，轻杆很轻，两苹果和轻杆组成系统的重心位于两苹果的连线中点处，可以将“苹果摆”看做一个摆长为的单摆，若忽略空气阻力和一切摩擦，则其周期表达式为T=________（用题中所给的字母表示）；
（2）小明用秒表测得“苹果摆”完成50次全振动的时间为91.5s，已知约等于9.8。由此可判断“苹果摆”的等效摆长________（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（3）为了精确研究“苹果摆”的摆动情况，小明多次改变轻杆的长度L，但仍然保持苹果N固定在端点，苹果M始终固定在轻杆的中点，测出对应的周期T，画出图像如图乙所示，计算得出此图线的斜率，若忽略空气阻力和一切摩擦，则“苹果摆”的等效摆长________L。
【答案】（1）
（2）大于 （3）
【解析】
【小问1详解】
将“苹果摆”看做一个摆长为的单摆，若忽略空气阻力和一切摩擦，由周期公式可得，其周期表达式为
【小问2详解】
用秒表测得“苹果摆”完成50次全振动时间为91.5s，可知周期为
由周期公式可得

又有
可知“苹果摆”的等效摆长大于。
【小问3详解】
由图乙可得
可得
由周期公式可得等效摆长
19. 如图所示为某一玻璃棱镜的截面图，三角形ABC的三个角分别为30°、60°、90°。某一单色光从BC边某点射入棱镜，入射光线与BC边夹角为30°，折射光线恰好与AB边平行。求：
（1）棱镜对该单色光的折射率；
（2）该单色光从棱镜的出射方向与从BC边入射方向的夹角。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）由于折射光线与AB边平行，则折射角
有题知，入射角
根据折射率公式
（2）根据折射率与临界角的关系
光射到AC面时
则光线在AC边发生全反射，光射到AB面时，由几何关系可得
所以可以在AB面射出，根据
可得
与AC面平行，所以该单色光从棱镜的出射方向与从BC边入射方向的夹角为
20. 某重型卡车在安全行驶过程中轮胎内气体压强p的允许范围为，轮胎内气体的温度会受到车速的影响，胎内气体温度t与车速v关系如图所示。该卡车在某次冬季行车前的安全检查中，测得每个轮胎内气体压强为，温度为。轮胎内气体可视为理想气体，忽略运行过程中轮胎体积的变化，热力学温度和摄氏温度关系为。求：
（1）该卡车安全行驶时允许的最大速度；
（2）该卡车以60km/h的速度匀速运行时，其中一个轮胎因为缓慢漏气使得胎内气体压强减小。设漏出的气体质量与原有气体质量之比为k，为保证行车安全，求k的最大值。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）依题意，轮胎内的理想气体为等容变化。可得
解得
由图像可知
联立，可得
（2）速度为60km/h时，轮胎温度为
假设轮胎没有漏气，根据等容变化
解得
假设漏到外界的气体的温度和压强与漏气后轮胎中气体的温度和压强是一样的，设定轮胎的体积为V，漏到外界的气体体积是，根据等温膨胀过程，有
解得
比值
解得
21. 如图所示，足够大的光滑水平桌面上，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在桌面左端，另一端与小球A拴接，当弹簧处于原长时，小球A位于P点。将小球A用细线跨过光滑的定滑轮连接小球B，桌面上方的细线与桌面平行，此时小球A静止于O点，A、B两小球质量均为M。现将小球A移至P点后由静止释放，当小球A向右运动至速度为零时剪断细线，此时小球B未接触地面。已知弹簧振子的振动周期（m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数），弹簧的弹性势能（k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量），重力加速度为g，空气阻力不计，弹簧始终在弹性限度内。求
（1）小球A从P点由静止释放后瞬间的加速度大小a；
（2）剪断细线前瞬间细线的张力大小F；
（3）从剪断细线开始计时，小球A第一次返回O点所用的时间t。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）小球A从P点由静止释放后瞬间弹簧弹力为零，设细线拉力大小为，小球A的加速度大小为，对小球A，由牛顿第二定律得
对小球B由牛顿第二定律得
解得
（2）小球A静止于O点平衡时
A、B组成的简谐振动中，振幅为
由对称性，小球A向右运动至最远点时，对A有
对B有
解得
（3）细线断裂后A球单独做简谐振动，振幅变为
则A球单独做简谐振动的振动方程为
当小球A第一次返回O点时，有
解得
22. 索末菲继承并进一步发展了玻尔的氢原子理论，除了能成功解释氢原子光谱的实验规律，还能解释类氢离子光谱的实验规律，对量子力学的发展起到了重要的促进作用。按照两人的相关理论，氢原子或类氢离子中的电子绕原子核（可以看作静止）做匀速圆周运动的轨道只可能是某些确定的轨道，如图所示，轨道序号从内到外分别是。当电子在不同轨道上运动时，氢原子或类氢离子具有不同的能量状态，轨道序号时的能量状态称为基态，轨道序号时的能量状态称为激发态，氢原子或类氢离子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。理论证明，电荷量分别为和的点电荷相距为r时，取无穷远处为电势能零点，此两电荷系统的电势能的表达式为，其中。电子绕原子核（可看作静止）在轨道序号为n的轨道上做圆周运动时，其轨道周长为电子物质波波长（电子物质波波长λ与其动量的关系为）的n倍。已知氢原子中电子绕原子核运动的最小半径，电子电量，普朗克常数，真空中的光速。
（1）氢原子处于基态时的电子的动能；
（2）氢原子处于基态时的能量；
（3）核外只有一个电子的一价氦离子（）是一种类氢离子，求该离子处于基态时的能量；
（4）大量处于基态的一价氦离子（）受到激发后到某一激发态，所形成的光谱中仅有一条可见光的谱线，已知可见光光子能量的范围为1.62eV~3.11eV，求该可见光谱线对应的波长。
【答案】（1）13.58eV；（2）-13.58eV；（3）-54.32eV；（4）472nm
【解析】
【详解】（1）根据
解得
带入数据可得
（2）氢原子处于基态时的电势能
总能量
（3）设一价氦粒子（）原子核带电量为Q，处于序号为n的轨道时
由题意可知
解得
电子的动能
电势能
总能量
一价氦粒子（）原子核电量为Q=2e,类比以上分析可知，一价氦粒子（）系统基态的能量为氢原子基态能量的4倍，即一价氦粒子（）基态能量为
（4）一价氦粒子（）处于不同能量状态时的能量为
分别为：
要能观察到可见光范围的光谱线，发生跃迁的两能级的能量之差应该在可见光的能量范围1.63eV~3.10eV，要仅能观察到一条可见光范围内的光谱线，由上述一价氦粒子（）的能级分布可知，可将一价氦粒子（）激发到第4或者第5能级，从第4能级跃迁到第3能级发出的光符合要求。则
解得