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福建省福州第一中学2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题（Word版附解析）
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这是一份福建省福州第一中学2023-2024学年高二下学期7月期末考试物理试题（Word版附解析），共24页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（完卷时间75分钟，满分100分）
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项正确。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是液体分子的无规则运动
B. 一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
C. 查德威克用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为
D. 防蓝光手机膜是利用光的偏振将蓝光过滤
2. 在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，入射角为i，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B. 在该介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. a光的光子能量小于b光的光子能量
D. 若逐渐增大入射角i，空气泡中先消失的是b光
3. 小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（ ）
A. 该测温装置利用了气体的等压变化的规律
B. B管上所刻的温度数值上高下低
C. B管内水银面的高度为22cm时，室内的温度为-3℃
D. 若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低
4. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 光电子的最大初动能为12.75ev
B. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev
C. 这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
D. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中，有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。）
5. 2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 中子轰击生成的核反应是核聚变
B. 释放的电子是由原子核内部核反应产生的
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染
6. 如图所示，为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u0=11000sin100πt（V）的交流电降为220V供居民小区用电，则该变电所变压器（ ）
A. 原、副线圈匝数比为50∶1
B. 副线圈中电流的频率是50Hz
C. 原线圈的导线比副线圈的要粗
D. 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
7. B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为探头沿x轴正方向在血管内发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波在血管中的传播速度为800m/s
B. 该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射
C. 质点M振动的方程为
D. 质点M在内的振动路程为3.2m
8. 如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（ ）
A. 在状态A时，缸内封闭气体的压强为
B. 在状态C时，
C. 整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为
D. 直线BC的延长线一定不过坐标原点
三、填空题（共26分）
9. 王亚平在“太空课堂”中，演示了一精彩的实验——水球实验。王亚平往水膜内注入纯净水，让它变成一个“完美”的大水球。产生这种现象的主要原因是水球表面层分子相对液体内部分子较______（填“稀疏”或“密集”），表面层分子间的相互作用力表现为引力，正因为这个表面张力的作用，使得液体表面积尽可能地______（填“缩至最小”或“扩至最大”），于是在失重环境下形成“完美”的大水球。
10. 一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A的循环过程，循环过程中的气体压强与气体的体积变化如图所示，图中的曲线Ⅰ和Ⅱ都是反比例函数图像的一部分，其中压强，则理想气体从D→A的过程中______（填“吸热”或“放热”），理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数______（填“多于”“少于”或“等于”）在状态B时的。
11. 2021年5月28日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。我国重大科学工程“人造太阳”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：。已知氘核的比结合能为E，反应中释放的核能为。反应产物为______，的比结合能为______。
12. 在“用双缝干涉测光波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。
（1）以下说法正确的是______。
A. 如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为______mm。
（3）如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长______。（用d、l、x表示）
（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值______（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
13. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：
①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。
④将8mL的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入100滴，量筒内的溶液增加1mL。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上。
（1）上述步骤中，正确的顺序是④①______（填写步骤前面的数字，前两步已给出）；
（2）油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为128格（已知坐标纸正方形小方格的边长为1cm），则可估算出油酸分子的直径约为______m（此空保留一位有效数字）；
（3）实验后，某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是______
A. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
B. 求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了
C. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
四、计算题（共34分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
14. 如图所示，竖直悬挂轻弹簧下端系着A、B两物体，，，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取。求：
（1）剪断细绳瞬间的回复力大小；
（2）A做简谐运动的振幅；
（3）A在最高点时的弹簧弹力大小。
15. 如图甲所示为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形汽缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，活塞与汽缸的重力均不计，活塞与汽缸间的摩擦不计。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，汽缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在汽缸顶端）活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，外界温度为，重力加速度为g，汽缸始终竖直。
（1）求该同学的质量m。
（2）若该同学仍然站在踏板上，求密封气体的热力学温度升为多少，才能使得活塞回到位置A。
（3）若使用一段时间后，汽缸内漏出一部分气体，使该弹跳杆上站一个质量为人后稳定时活塞也位于B处，求漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值。
16. 如图所示，为一种研究核反应的设备示意图。容器中为钚的放射性同位素，可衰变为并放出能量为的光子（衰变前可视为静止，衰变放出的光子动量可忽略），衰变后速度大的粒子沿直线OQ向探测屏MN运动。为简化模型，设衰变生成的的质量为m、速度均为v，生成的另一种粒子每秒到达探测屏N个，打到Q点后40%穿透探测屏，60%被探测屏吸收，且粒子穿透时能量损失75%，则
（1）试写出衰变方程；
（2）求打到Q点前该粒子的速度大小；
（3）求一个核衰变过程的质量亏损；
（4）求探测屏受到的撞击力大小。
福州一中2023-2024学年第二学期第四学段模块考试
高二下物理期末考试试卷
（完卷时间75分钟，满分100分）
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项正确。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是液体分子无规则运动
B. 一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
C. 查德威克用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为
D. 防蓝光手机膜是利用光的偏振将蓝光过滤
【答案】C
【解析】
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体分子中的固体小颗粒的运动，故A错误；
B．热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不都能真的发生，故B错误；
C．查德威克用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为，故C正确；
D．防蓝光手机膜是利用光的干涉将蓝光过滤，故D错误。
故选C。
2. 在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，入射角为i，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B. 在该介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. a光的光子能量小于b光的光子能量
D. 若逐渐增大入射角i，空气泡中先消失的是b光
【答案】B
【解析】
【详解】A．一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，根据折射定律
由图可知，在A点入射，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，则介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，故A错误；
B．根据
由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，则在该介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故B正确；
C．由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，可知a光的频率大于b光的频率，则a光的光子能量大于b光的光子能量，故C错误；
D．根据全反射临界角公式
由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，可知a光发生全反射的临界角较小，则逐渐增大入射角i，空气泡中先消失的是a光，故D错误。
故选B。
3. 小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（ ）
A. 该测温装置利用了气体的等压变化的规律
B. B管上所刻的温度数值上高下低
C. B管内水银面高度为22cm时，室内的温度为-3℃
D. 若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据受力分析可知
又B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可知气体做等容变化，故A错误；
B．温度越高,由可知压强越大，故而温度越高，刻度的数值就越小，应为上低下高，故B错误；
C．由
得
又
得
故C正确；
D. 若把该装置放到高山上，会减小，会减小，根据刻度上低下高，测出的温度偏高。故D错误。
故选C。
4. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 光电子的最大初动能为12.75ev
B. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev
C. 这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
D. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
【答案】B
【解析】
【详解】AB．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为
由光电效应方程可得
由丙图可知截止电压为7V，代入数据可得光电子的最大初动能为
阴极K金属材料的逸出功为
故A错误，B正确；
C．这些氢原子跃迁时发出频率不同的光子种类数为种，故C错误；
D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则电子受到的电场力应向左，场强应向右，则可判断图乙中电源左侧为正极，故D错误。
故选B。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中，有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。）
5. 2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 中子轰击生成的核反应是核聚变
B. 释放的电子是由原子核内部核反应产生的
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染
【答案】BC
【解析】
【详解】A．核聚变是两个轻核反应后变成一个较重的核的过程，中子轰击生成不是核聚变，故A错误；
B．释放电子的过程是衰变，实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子，故B正确；
C．整个过程中释放能量，的比结合能小于的比结合能，故C正确；
D．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，与化学状态也无关，故D错误。
故选BC。
6. 如图所示，为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u0=11000sin100πt（V）的交流电降为220V供居民小区用电，则该变电所变压器（ ）
A. 原、副线圈匝数比为50∶1
B. 副线圈中电流的频率是50Hz
C. 原线圈的导线比副线圈的要粗
D. 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
【答案】AB
【解析】
【详解】A．降压变压器输入电压的最大值为11000V，则有效值为11000V，则
选项A正确；
B．交流电的频率
经过变压器后，交流电的频率不变，选项B正确；
C．降压变压器中副线圈中的电流大于原线圈中的电流，为了使线圈放出的热量尽量少，则副线圈导线的电阻应小于原线圈导线的电阻，则副线圈导线应比原线圈导线粗，选项C错误；
D．副线圈中的电流等于居民小区各用电器电流的总和，而原、副线圈中的电流不相等，所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和，选项D错误。
故选AB。
7. B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为探头沿x轴正方向在血管内发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波在血管中的传播速度为800m/s
B. 该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射
C. 质点M振动的方程为
D. 质点M在内的振动路程为3.2m
【答案】AC
【解析】
【详解】A．已知此超声波的频率为1×107Hz，则周期为
该超声波在血管中的传播速度
故A正确；
B．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时，由于波长小于障碍物，则不会发生明显衍射，故B错误；
C．t=0时刻波恰好传到质点M，则质点M振动的方程
故C正确；
D．质点M在2×10−7s内，即两个周期，振动路程应为8倍振幅3.2mm，故D错误。
故选AC 。
8. 如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（ ）
A. 在状态A时，缸内封闭气体的压强为
B. 在状态C时，
C. 整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为
D. 直线BC的延长线一定不过坐标原点
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．由L一T图像可知，从状态A到状态B，缸内封闭气体发生等容变化，活塞位于卡点处，从状态B到状态C，缸内封闭气体发生等压变化，缸内封闭气体的压强恒为，从状态A到状态B，由
可得
故A正确；
B．从状态B到状态C，由
解得
故B错误；
C．从状态B到状态C，缸内封闭气体对外做功
由热力学第一定律，有
故C正确；
D．从状态B到状态C，由
(C为常量)
知直线BC一定过坐标原点，故D错误。
故选AC。
三、填空题（共26分）
9. 王亚平在“太空课堂”中，演示了一精彩的实验——水球实验。王亚平往水膜内注入纯净水，让它变成一个“完美”的大水球。产生这种现象的主要原因是水球表面层分子相对液体内部分子较______（填“稀疏”或“密集”），表面层分子间的相互作用力表现为引力，正因为这个表面张力的作用，使得液体表面积尽可能地______（填“缩至最小”或“扩至最大”），于是在失重环境下形成“完美”的大水球。
【答案】 ①. 稀疏 ②. 缩至最小
【解析】
【详解】[1][2]失重的情况下，形成一个完美的大水球的主要原因是水球表面层分子相对液体内部分子较稀疏，表面层分子间的相互作用力表现为引力，正因为这个表面张力的作用，使得液体表面积尽可能地缩至最小。
10. 一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A的循环过程，循环过程中的气体压强与气体的体积变化如图所示，图中的曲线Ⅰ和Ⅱ都是反比例函数图像的一部分，其中压强，则理想气体从D→A的过程中______（填“吸热”或“放热”），理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数______（填“多于”“少于”或“等于”）在状态B时的。
【答案】 ①. 放热 ②. 多于
【解析】
【分析】
【详解】[1]由题意可知，理想气体D从A到的过程为等温变化，气体内能保持不变，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可得理想气体向外界放热；
[2]理想气体从A到B的过程为等压变化，气体体积增大，根据可知气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，由于气体压强不变，根据压强微观意义可知气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数减少，即理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数多于在状态B时的。
11. 2021年5月28日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。我国重大科学工程“人造太阳”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：。已知氘核的比结合能为E，反应中释放的核能为。反应产物为______，的比结合能为______。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]根据质量数守恒和电荷守恒可知X的质量数为3，电荷数为2，则X为；
[2] 根据能量守恒定律知的结合能为，则的比结合能为。
12. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。
（1）以下说法正确的是______。
A. 如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为______mm。
（3）如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长______。（用d、l、x表示）
（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值______（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
【答案】（1）A （2）0820
（3）
（4）小于
【解析】
【小问1详解】
A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行，故A正确；
B．换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，故目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故B错误；
C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长较小，根据
可知条纹间距减小，则屏上的条纹数会变多，故C错误；
D．若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹，故D错误。
故选A。
【小问2详解】
由图可知螺旋测微器示数为
【小问3详解】
测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则相邻暗条纹间距
根据
可知，单色光的波长
【小问4详解】
如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹间距测量值将偏大，即真实值小于测量值。
13. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：
①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。
④将8mL的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入100滴，量筒内的溶液增加1mL。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
（1）上述步骤中，正确的顺序是④①______（填写步骤前面的数字，前两步已给出）；
（2）油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为128格（已知坐标纸正方形小方格的边长为1cm），则可估算出油酸分子的直径约为______m（此空保留一位有效数字）；
（3）实验后，某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是______
A. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
B. 求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了
C. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【答案】（1）②⑤③ （2） （3）BD
【解析】
【小问1详解】
“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
配置油酸酒精溶液 （④）→准备浅水盆，撒上痱子粉 （①）→滴入油酸酒精溶液，形成油膜（②）→描绘油膜边缘（⑤）→测量油膜面积，计算分子直径（③）。故正确顺序为：④①②⑤③。
【小问2详解】
一滴油酸酒精溶液的体积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
油膜的面积为
油酸分子的直径
【小问3详解】
根据则可知：
A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果偏大，故A错误；
B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了，则一滴油酸的体积减小了，会导致计算结果偏小，故B正确；
C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算时所用的体积数值偏大，会导致结果偏大，故C错误；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，计算出的体积偏小，则会导致计算结果偏小，故D正确。
故选BD。
四、计算题（共34分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
14. 如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体，，，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取。求：
（1）剪断细绳瞬间的回复力大小；
（2）A做简谐运动的振幅；
（3）A在最高点时的弹簧弹力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）0
【解析】
【详解】（1）剪断细绳前，弹簧弹力大小为
剪断绳子的瞬间，A做简谐振动的回复力为
（2）由题意，可得剪断绳子瞬间弹簧的形变量为
A处于平衡位置时，弹簧的形变量为
根据简谐振动的特点，则A做简谐振动的振幅为
（3）根据对称性可知，A在最高点时回复力大小等于最低点时回复力大小，设A在最高点时的弹簧弹力大小，则有
解得
15. 如图甲所示为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形汽缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，活塞与汽缸的重力均不计，活塞与汽缸间的摩擦不计。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，汽缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在汽缸顶端）活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，外界温度为，重力加速度为g，汽缸始终竖直。
（1）求该同学的质量m。
（2）若该同学仍然站在踏板上，求密封气体的热力学温度升为多少，才能使得活塞回到位置A。
（3）若使用一段时间后，汽缸内漏出一部分气体，使该弹跳杆上站一个质量为人后稳定时活塞也位于B处，求漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）以被密封气体为研究对象，活塞从位置A到位置B，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知
由题意可知
则
由力的平衡条件得
解得
（2）活塞从位置B回到位置A的过程，被封闭的气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律可知
由题意可得
，
解得
（3）设弹跳杆上站一个质量为的人后稳定时汽缸内气体压强为，剩余气体压强变为时体积为，则由玻意耳定律可知
由力的平衡条件得
解得
故漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为
16. 如图所示，为一种研究核反应的设备示意图。容器中为钚的放射性同位素，可衰变为并放出能量为的光子（衰变前可视为静止，衰变放出的光子动量可忽略），衰变后速度大的粒子沿直线OQ向探测屏MN运动。为简化模型，设衰变生成的的质量为m、速度均为v，生成的另一种粒子每秒到达探测屏N个，打到Q点后40%穿透探测屏，60%被探测屏吸收，且粒子穿透时能量损失75%，则
（1）试写出衰变方程；
（2）求打到Q点前该粒子速度大小；
（3）求一个核衰变过程的质量亏损；
（4）求探测屏受到的撞击力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据反应前后质量数和电荷数守恒，可得
（2）设生成的另一个粒子质量为，速度为，则
根据动量守恒可得
解得
（3）根据反应前后能量守恒可得
解得
（4）设穿透的粒子速度变为，则
解得
吸收的粒子速度变为0；
则粒子与探测屏的相互作用，则有
由牛顿第三定律，可得探测屏受到的撞击力为
（完卷时间75分钟，满分100分）
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项正确。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是液体分子的无规则运动
B. 一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
C. 查德威克用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为
D. 防蓝光手机膜是利用光的偏振将蓝光过滤
2. 在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，入射角为i，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B. 在该介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. a光的光子能量小于b光的光子能量
D. 若逐渐增大入射角i，空气泡中先消失的是b光
3. 小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（ ）
A. 该测温装置利用了气体的等压变化的规律
B. B管上所刻的温度数值上高下低
C. B管内水银面的高度为22cm时，室内的温度为-3℃
D. 若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低
4. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 光电子的最大初动能为12.75ev
B. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev
C. 这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
D. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中，有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。）
5. 2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 中子轰击生成的核反应是核聚变
B. 释放的电子是由原子核内部核反应产生的
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染
6. 如图所示，为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u0=11000sin100πt（V）的交流电降为220V供居民小区用电，则该变电所变压器（ ）
A. 原、副线圈匝数比为50∶1
B. 副线圈中电流的频率是50Hz
C. 原线圈的导线比副线圈的要粗
D. 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
7. B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为探头沿x轴正方向在血管内发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波在血管中的传播速度为800m/s
B. 该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射
C. 质点M振动的方程为
D. 质点M在内的振动路程为3.2m
8. 如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（ ）
A. 在状态A时，缸内封闭气体的压强为
B. 在状态C时，
C. 整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为
D. 直线BC的延长线一定不过坐标原点
三、填空题（共26分）
9. 王亚平在“太空课堂”中，演示了一精彩的实验——水球实验。王亚平往水膜内注入纯净水，让它变成一个“完美”的大水球。产生这种现象的主要原因是水球表面层分子相对液体内部分子较______（填“稀疏”或“密集”），表面层分子间的相互作用力表现为引力，正因为这个表面张力的作用，使得液体表面积尽可能地______（填“缩至最小”或“扩至最大”），于是在失重环境下形成“完美”的大水球。
10. 一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A的循环过程，循环过程中的气体压强与气体的体积变化如图所示，图中的曲线Ⅰ和Ⅱ都是反比例函数图像的一部分，其中压强，则理想气体从D→A的过程中______（填“吸热”或“放热”），理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数______（填“多于”“少于”或“等于”）在状态B时的。
11. 2021年5月28日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。我国重大科学工程“人造太阳”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：。已知氘核的比结合能为E，反应中释放的核能为。反应产物为______，的比结合能为______。
12. 在“用双缝干涉测光波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。
（1）以下说法正确的是______。
A. 如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为______mm。
（3）如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长______。（用d、l、x表示）
（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值______（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
13. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：
①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。
④将8mL的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入100滴，量筒内的溶液增加1mL。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜形状用彩笔描绘在玻璃板上。
（1）上述步骤中，正确的顺序是④①______（填写步骤前面的数字，前两步已给出）；
（2）油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为128格（已知坐标纸正方形小方格的边长为1cm），则可估算出油酸分子的直径约为______m（此空保留一位有效数字）；
（3）实验后，某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是______
A. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
B. 求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了
C. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
四、计算题（共34分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
14. 如图所示，竖直悬挂轻弹簧下端系着A、B两物体，，，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取。求：
（1）剪断细绳瞬间的回复力大小；
（2）A做简谐运动的振幅；
（3）A在最高点时的弹簧弹力大小。
15. 如图甲所示为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形汽缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，活塞与汽缸的重力均不计，活塞与汽缸间的摩擦不计。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，汽缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在汽缸顶端）活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，外界温度为，重力加速度为g，汽缸始终竖直。
（1）求该同学的质量m。
（2）若该同学仍然站在踏板上，求密封气体的热力学温度升为多少，才能使得活塞回到位置A。
（3）若使用一段时间后，汽缸内漏出一部分气体，使该弹跳杆上站一个质量为人后稳定时活塞也位于B处，求漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值。
16. 如图所示，为一种研究核反应的设备示意图。容器中为钚的放射性同位素，可衰变为并放出能量为的光子（衰变前可视为静止，衰变放出的光子动量可忽略），衰变后速度大的粒子沿直线OQ向探测屏MN运动。为简化模型，设衰变生成的的质量为m、速度均为v，生成的另一种粒子每秒到达探测屏N个，打到Q点后40%穿透探测屏，60%被探测屏吸收，且粒子穿透时能量损失75%，则
（1）试写出衰变方程；
（2）求打到Q点前该粒子的速度大小；
（3）求一个核衰变过程的质量亏损；
（4）求探测屏受到的撞击力大小。
福州一中2023-2024学年第二学期第四学段模块考试
高二下物理期末考试试卷
（完卷时间75分钟，满分100分）
一、单项选择题（本大题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项正确。）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是液体分子无规则运动
B. 一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生
C. 查德威克用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为
D. 防蓝光手机膜是利用光的偏振将蓝光过滤
【答案】C
【解析】
【详解】A．布朗运动是悬浮在液体分子中的固体小颗粒的运动，故A错误；
B．热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不都能真的发生，故B错误；
C．查德威克用粒子轰击铍核发现了中子，核反应方程为，故C正确；
D．防蓝光手机膜是利用光的干涉将蓝光过滤，故D错误。
故选C。
2. 在透明的均匀介质内有一球状空气泡，O为球心，一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，A为入射点，入射角为i，之后a、b光分别从C、D两点射向介质，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 介质对a光的折射率小于介质对b光的折射率
B. 在该介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度
C. a光的光子能量小于b光的光子能量
D. 若逐渐增大入射角i，空气泡中先消失的是b光
【答案】B
【解析】
【详解】A．一束包含a、b两种单色光的细光束从介质射入气泡，根据折射定律
由图可知，在A点入射，入射角相同，a光的折射角大于b光的折射角，则介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，故A错误；
B．根据
由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，则在该介质中，a光的传播速度小于b光的传播速度，故B正确；
C．由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，可知a光的频率大于b光的频率，则a光的光子能量大于b光的光子能量，故C错误；
D．根据全反射临界角公式
由于介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率，可知a光发生全反射的临界角较小，则逐渐增大入射角i，空气泡中先消失的是a光，故D错误。
故选B。
3. 小明同学设计了一种测温装置，用于测量室内的气温（室内的气压为一个标准大气压气压，相当于76cm汞柱产生的压强），结构如图所示，大玻璃泡 A内有一定量的气体，与A相连的B管插在水银槽中，管内水银面的高度x可反映泡内气体的温度，即环境温度，当室内温度为27℃时，B管内水银面的高度为16cm，B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，则以下说法正确的是（ ）
A. 该测温装置利用了气体的等压变化的规律
B. B管上所刻的温度数值上高下低
C. B管内水银面高度为22cm时，室内的温度为-3℃
D. 若把这个已经刻好温度值的装置移到高山上，测出的温度比实际偏低
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据受力分析可知
又B管的体积与大玻璃泡A的体积相比可忽略不计，故可知气体做等容变化，故A错误；
B．温度越高,由可知压强越大，故而温度越高，刻度的数值就越小，应为上低下高，故B错误；
C．由
得
又
得
故C正确；
D. 若把该装置放到高山上，会减小，会减小，根据刻度上低下高，测出的温度偏高。故D错误。
故选C。
4. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 光电子的最大初动能为12.75ev
B. 光电管阴极K金属材料的逸出功为5.75ev
C. 这些氢原子跃迁时共发出3种频率的光
D. 若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则可判断图乙中电源右侧为正极
【答案】B
【解析】
【详解】AB．大量处于激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中，其中频率最高的光子，对应的能量为
由光电效应方程可得
由丙图可知截止电压为7V，代入数据可得光电子的最大初动能为
阴极K金属材料的逸出功为
故A错误，B正确；
C．这些氢原子跃迁时发出频率不同的光子种类数为种，故C错误；
D．若调节滑动变阻器滑片能使光电流为零，则电子受到的电场力应向左，场强应向右，则可判断图乙中电源左侧为正极，故D错误。
故选B。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题给出的四个选项中，有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不选的得0分。）
5. 2023年6月7日，世界首台第四代核电技术钍基熔盐堆在我国甘肃并网发电。钍基熔盐堆用我国储量丰富的钍作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放，减少了核污染。如图所示是不易裂变的转化为易裂变的并裂变的过程示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 中子轰击生成的核反应是核聚变
B. 释放的电子是由原子核内部核反应产生的
C. 的比结合能小于的比结合能
D. 可以通过升温、加压的方式减小核废料的半衰期，从而减少核污染
【答案】BC
【解析】
【详解】A．核聚变是两个轻核反应后变成一个较重的核的过程，中子轰击生成不是核聚变，故A错误；
B．释放电子的过程是衰变，实质是原子核中一个中子转变成一个质子和一个电子，故B正确；
C．整个过程中释放能量，的比结合能小于的比结合能，故C正确；
D．放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度、压强无关，与化学状态也无关，故D错误。
故选BC。
6. 如图所示，为了减少输电线路中的电力损失，发电厂发出的电通常是经过变电所升压后通过远距离输送，再经变电所将高压变为低压。某变电所将电压u0=11000sin100πt（V）的交流电降为220V供居民小区用电，则该变电所变压器（ ）
A. 原、副线圈匝数比为50∶1
B. 副线圈中电流的频率是50Hz
C. 原线圈的导线比副线圈的要粗
D. 输入原线圈的电流等于居民小区各用电器电流的总和
【答案】AB
【解析】
【详解】A．降压变压器输入电压的最大值为11000V，则有效值为11000V，则
选项A正确；
B．交流电的频率
经过变压器后，交流电的频率不变，选项B正确；
C．降压变压器中副线圈中的电流大于原线圈中的电流，为了使线圈放出的热量尽量少，则副线圈导线的电阻应小于原线圈导线的电阻，则副线圈导线应比原线圈导线粗，选项C错误；
D．副线圈中的电流等于居民小区各用电器电流的总和，而原、副线圈中的电流不相等，所以输入原线圈的电流不等于居民小区各用电器电流的总和，选项D错误。
故选AB。
7. B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。如图所示为探头沿x轴正方向在血管内发送的简谐超声波图像，时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为。下列说法正确的是（ ）
A. 该超声波在血管中的传播速度为800m/s
B. 该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时会发生明显衍射
C. 质点M振动的方程为
D. 质点M在内的振动路程为3.2m
【答案】AC
【解析】
【详解】A．已知此超声波的频率为1×107Hz，则周期为
该超声波在血管中的传播速度
故A正确；
B．该超声波遇到尺寸约为1cm的人体组织时，由于波长小于障碍物，则不会发生明显衍射，故B错误；
C．t=0时刻波恰好传到质点M，则质点M振动的方程
故C正确；
D．质点M在2×10−7s内，即两个周期，振动路程应为8倍振幅3.2mm，故D错误。
故选AC 。
8. 如图1是一底面积为S且导热性能良好的圆柱形薄壁气缸，气缸内距其水平底部高处有可视为质点的卡点，气缸上端有一密封良好且可无摩擦滑动的轻活塞，气缸内封闭有一定质量的理想气体。缓慢改变气缸内的温度，使缸内封闭气体由状态A经状态B变化到状态C，该过程中，活塞到气缸底部的高度L与气缸内热力学温度T的关系如图2所示，整个过程中缸内封闭气体吸收的热量为Q。已知外界环境气压始终为气缸内初始热力学温度为，则（ ）
A. 在状态A时，缸内封闭气体的压强为
B. 在状态C时，
C. 整个过程中，缸内封闭气体的内能增加量为
D. 直线BC的延长线一定不过坐标原点
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．由L一T图像可知，从状态A到状态B，缸内封闭气体发生等容变化，活塞位于卡点处，从状态B到状态C，缸内封闭气体发生等压变化，缸内封闭气体的压强恒为，从状态A到状态B，由
可得
故A正确；
B．从状态B到状态C，由
解得
故B错误；
C．从状态B到状态C，缸内封闭气体对外做功
由热力学第一定律，有
故C正确；
D．从状态B到状态C，由
(C为常量)
知直线BC一定过坐标原点，故D错误。
故选AC。
三、填空题（共26分）
9. 王亚平在“太空课堂”中，演示了一精彩的实验——水球实验。王亚平往水膜内注入纯净水，让它变成一个“完美”的大水球。产生这种现象的主要原因是水球表面层分子相对液体内部分子较______（填“稀疏”或“密集”），表面层分子间的相互作用力表现为引力，正因为这个表面张力的作用，使得液体表面积尽可能地______（填“缩至最小”或“扩至最大”），于是在失重环境下形成“完美”的大水球。
【答案】 ①. 稀疏 ②. 缩至最小
【解析】
【详解】[1][2]失重的情况下，形成一个完美的大水球的主要原因是水球表面层分子相对液体内部分子较稀疏，表面层分子间的相互作用力表现为引力，正因为这个表面张力的作用，使得液体表面积尽可能地缩至最小。
10. 一定质量的理想气体经历A→B→C→D→A的循环过程，循环过程中的气体压强与气体的体积变化如图所示，图中的曲线Ⅰ和Ⅱ都是反比例函数图像的一部分，其中压强，则理想气体从D→A的过程中______（填“吸热”或“放热”），理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数______（填“多于”“少于”或“等于”）在状态B时的。
【答案】 ①. 放热 ②. 多于
【解析】
【分析】
【详解】[1]由题意可知，理想气体D从A到的过程为等温变化，气体内能保持不变，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可得理想气体向外界放热；
[2]理想气体从A到B的过程为等压变化，气体体积增大，根据可知气体的温度升高，气体分子的平均动能增大，由于气体压强不变，根据压强微观意义可知气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数减少，即理想气体状态A时气体分子在单位时间单位面积器壁上的碰撞次数多于在状态B时的。
11. 2021年5月28日，中国的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步。我国重大科学工程“人造太阳”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：。已知氘核的比结合能为E，反应中释放的核能为。反应产物为______，的比结合能为______。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]根据质量数守恒和电荷守恒可知X的质量数为3，电荷数为2，则X为；
[2] 根据能量守恒定律知的结合能为，则的比结合能为。
12. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示。
（1）以下说法正确的是______。
A. 如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行
B. 换用间距较小的双缝，目镜中观察到的亮条纹个数将增多
C. 如把红色滤光片换成蓝色滤光片，则屏上的条纹数会变少
D. 若取下红色滤光片，则观察不到干涉条纹
（2）某次测量时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为______mm。
（3）如图丙所示，若测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，则单色光的波长______。（用d、l、x表示）
（4）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，真实值______（选填“大于”“小于”或“等于”）测量值。
【答案】（1）A （2）0820
（3）
（4）小于
【解析】
【小问1详解】
A．如发现条纹不清晰，可通过拨杆调节，使单缝与双缝平行，故A正确；
B．换用间距较小的双缝，则双缝间距d减小，可知相邻条纹间距变大，故目镜中观察到的亮条纹个数将减少，故B错误；
C．如把红色滤光片换成蓝色滤光片，因蓝光波长较小，根据
可知条纹间距减小，则屏上的条纹数会变多，故C错误；
D．若取下红色滤光片，在毛玻璃屏上观察到的是白光（复色光）的干涉条件，因此观察到的是彩色条纹，故D错误。
故选A。
【小问2详解】
由图可知螺旋测微器示数为
【小问3详解】
测得第1条暗条纹中心到第5条暗条纹中心之间的距离为x，则相邻暗条纹间距
根据
可知，单色光的波长
【小问4详解】
如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹间距测量值将偏大，即真实值小于测量值。
13. 在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，有下列实验步骤：
①往浅盆里倒入适量的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳定。
③将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，从而估算出油酸分子直径的大小。
④将8mL的油酸溶于酒精中制成的油酸酒精溶液，用注射器将溶液一滴一滴的滴入量筒中，每滴入100滴，量筒内的溶液增加1mL。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
（1）上述步骤中，正确的顺序是④①______（填写步骤前面的数字，前两步已给出）；
（2）油膜形状稳定后，数得油膜所占格数约为128格（已知坐标纸正方形小方格的边长为1cm），则可估算出油酸分子的直径约为______m（此空保留一位有效数字）；
（3）实验后，某小组发现自己所测得的分子直径d明显偏小，出现这种情况的可能原因是______
A. 水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
B. 求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了
C. 将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算
D. 油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化
【答案】（1）②⑤③ （2） （3）BD
【解析】
【小问1详解】
“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：
配置油酸酒精溶液 （④）→准备浅水盆，撒上痱子粉 （①）→滴入油酸酒精溶液，形成油膜（②）→描绘油膜边缘（⑤）→测量油膜面积，计算分子直径（③）。故正确顺序为：④①②⑤③。
【小问2详解】
一滴油酸酒精溶液的体积为
一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
油膜的面积为
油酸分子的直径
【小问3详解】
根据则可知：
A．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果偏大，故A错误；
B．求每滴溶液体积时，1mL溶液的滴数计多了，则一滴油酸的体积减小了，会导致计算结果偏小，故B正确；
C．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则计算时所用的体积数值偏大，会导致结果偏大，故C错误；
D．油酸酒精溶液久置，酒精挥发使溶液的浓度变大，计算出的体积偏小，则会导致计算结果偏小，故D正确。
故选BD。
四、计算题（共34分。解答应有必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。解题过程中需要用到，但题目中没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的，答案中必须写出数值和单位。）
14. 如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体，，，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取。求：
（1）剪断细绳瞬间的回复力大小；
（2）A做简谐运动的振幅；
（3）A在最高点时的弹簧弹力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）0
【解析】
【详解】（1）剪断细绳前，弹簧弹力大小为
剪断绳子的瞬间，A做简谐振动的回复力为
（2）由题意，可得剪断绳子瞬间弹簧的形变量为
A处于平衡位置时，弹簧的形变量为
根据简谐振动的特点，则A做简谐振动的振幅为
（3）根据对称性可知，A在最高点时回复力大小等于最低点时回复力大小，设A在最高点时的弹簧弹力大小，则有
解得
15. 如图甲所示为某气压型弹跳杆，其核心部分可简化为如图乙所示，竖直倒立圆柱形汽缸导热性良好，连杆一端与水平地面接触，另一端与面积为S的活塞连接，活塞与汽缸的重力均不计，活塞与汽缸间的摩擦不计。没有站人时活塞位于距缸底为H的A处，汽缸内被活塞密封一定质量的理想气体。当某同学站上弹跳杆踏板最终稳定后（人静止在汽缸顶端）活塞位于距离缸底的B处。已知大气压强为，外界温度为，重力加速度为g，汽缸始终竖直。
（1）求该同学的质量m。
（2）若该同学仍然站在踏板上，求密封气体的热力学温度升为多少，才能使得活塞回到位置A。
（3）若使用一段时间后，汽缸内漏出一部分气体，使该弹跳杆上站一个质量为人后稳定时活塞也位于B处，求漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）以被密封气体为研究对象，活塞从位置A到位置B，气体发生等温变化，由玻意耳定律可知
由题意可知
则
由力的平衡条件得
解得
（2）活塞从位置B回到位置A的过程，被封闭的气体发生等压变化，由盖-吕萨克定律可知
由题意可得
，
解得
（3）设弹跳杆上站一个质量为的人后稳定时汽缸内气体压强为，剩余气体压强变为时体积为，则由玻意耳定律可知
由力的平衡条件得
解得
故漏出气体的质量与原来汽缸中气体质量的比值为
16. 如图所示，为一种研究核反应的设备示意图。容器中为钚的放射性同位素，可衰变为并放出能量为的光子（衰变前可视为静止，衰变放出的光子动量可忽略），衰变后速度大的粒子沿直线OQ向探测屏MN运动。为简化模型，设衰变生成的的质量为m、速度均为v，生成的另一种粒子每秒到达探测屏N个，打到Q点后40%穿透探测屏，60%被探测屏吸收，且粒子穿透时能量损失75%，则
（1）试写出衰变方程；
（2）求打到Q点前该粒子速度大小；
（3）求一个核衰变过程的质量亏损；
（4）求探测屏受到的撞击力大小。
【答案】（1）；（2）；（3）；（4）
【解析】
【详解】（1）根据反应前后质量数和电荷数守恒，可得
（2）设生成的另一个粒子质量为，速度为，则
根据动量守恒可得
解得
（3）根据反应前后能量守恒可得
解得
（4）设穿透的粒子速度变为，则
解得
吸收的粒子速度变为0；
则粒子与探测屏的相互作用，则有
由牛顿第三定律，可得探测屏受到的撞击力为
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