2021-2022學年河南省鄭州市新鄭市高二（下）期末物理試卷試題數(shù)：21，總分：1201.（單選題，4分）關(guān)于簡諧運動，下列說法正確的是（）A.做簡諧運動的質(zhì)點可能受到指向平衡位置的恒力作用B.簡諧運動系統(tǒng)的能量一定守恒C.簡諧運動一定是沿正弦曲線的運動D.簡諧運動質(zhì)點的位移為運動初位置指向末位置的有向線段2.（單選題，4分）我國華為公司具有知識產(chǎn)權(quán)的第五代移動通信技術(shù)（簡稱5G）是具有高速率，低時延和大連接特點的新一代移動通信技術(shù)，是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡基礎設施?！暗谖宕苿油ㄐ偶夹g(shù)（5G）”信號一般采用3.30×109～6.00×109Hz頻段的無線電波，而第四代移動通信技術(shù)（4G）的頻段范圍是1.88×109-2.64×109Hz，5G信號與4G信號相比（）A.5G信號的波長比4G信號的波長更短B.遇到相同的障礙物，5G信號衍射現(xiàn)象比4G信號衍射現(xiàn)象明顯C.在真空中5G信號可能比4G信號傳播得更快D.5G信號與4G信號相遇可能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象3.（單選題，4分）波源按照的規(guī)律振動，時刻在介質(zhì)中形成的波形圖如圖，由此可知該波在5s時間內(nèi)傳播的距離為（）A.10mB.8mC.5mD.2m4.（單選題，4分）若某公園的路燈燈泡的容積v=1.5mL，充入氙氣的密度ρ=5.9kg/m3，氙氣摩爾質(zhì)量M=0.131kg/mol），阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1，則燈泡中氙氣分子的總個數(shù)約為（）A.4×1018個B.1×1019個C.4×1019個D.1×1020個5.（單選題，4分）如圖所示，均勻介質(zhì)中波源S位于x軸上x=14m處，波源S振動周期為T=2s。已知質(zhì)點P在波源開始振動t=4s后開始振動，則這列波在均勻介質(zhì)中的波長為（）

A.1mB.2mC.5mD.10m6.（單選題，4分）下列說法正確的是（）A.運動員入水過程激起的水花中，很多水滴呈現(xiàn)球形是因為水的表面張力的作用B.浸潤液體在毛細管中下降，不浸潤液體在毛細管中上升C.晶體一定表現(xiàn)出各向異性，非晶體一定表現(xiàn)出各向同性D.在軌道上運行的空間站中的密閉容器內(nèi)的氣體壓強為零7.（單選題，4分）下列說法正確的是（）A.周期為T的水平彈簧振子做簡諧運動，t和（t+0.5T）時刻彈簧的形變量大小一定相等B.波源的振動周期為2s，則在介質(zhì)中產(chǎn)生的波的頻率為0.25HzC.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率D.已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時刻運動速度的方向8.（單選題，4分）如圖所示是可以視為理想氣體的氮氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下的速率分布圖像，已知兩種溫度下氮氣的質(zhì)量相同，則（）A.圖像①是氮氣分子在100℃下的速率分布圖像B.兩種溫度下，氮氣的內(nèi)能可能相同C.隨著溫度的升高，并不是每一個氮氣分子的速率都增大D.兩種溫度下，圖像與橫軸所圍面積不同9.（單選題，4分）在做“測量玻璃的折射率”實驗時，多次實驗得出sini和sinr值，二者的關(guān)系圖像如圖，由此可知當i=60o時，折射角的正弦值為（）

A.B.C.D.10.（單選題，4分）假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的?，F(xiàn)有k個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為5的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是（）A.B.kC.D.2k11.（多選題，4分）鈷-60（60Co）是金屬元素鈷的放射性同位素之一，鈷-60放射源的應用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、刺激增產(chǎn)、輻射防治蟲害和食品輻照保藏與保鮮等；在工業(yè)上，常用于無損探傷，輻射消毒、輻射加工、輻射處理廢物，以及用于厚度、密度的測定和在線自動控制等；在醫(yī)學上，常用于癌和腫瘤的放射治療。若1g60Co衰變后的質(zhì)量隨時間t變化圖像如圖，則60Co的半衰期為（）

A.t3-t1B.t3-t2C.t4-t3D.t4-t212.（多選題，4分）2021年10月14日18時51分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號丁運載火箭，成功發(fā)射首顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”。該星將實現(xiàn)國際首次太陽Ha波段光譜成像的空間探測，填補太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的空白，提高我國在太陽物理領域的研究能力，對我國空間科學探測及衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。假設太陽中的核反應為：H+H→He+X，其中H的質(zhì)量為m1，比結(jié)合能為E1，H的質(zhì)量為m2，比結(jié)合能為E2，He的質(zhì)量為m3，比結(jié)合能為E3，X的質(zhì)量為m4，比結(jié)合能為E4，下列說法正確的是（）A.X是中子B.E4大于0C.該核反應的質(zhì)量虧損為Δm=m3+m4-m1-m2D.該核反應釋放的能量為E=4E3-3E2-2E113.（多選題，4分）某物理科研小組在實驗中發(fā)現(xiàn)，頻率為ν的激光光子與靜止的電子碰撞后光子頻率變?yōu)棣汀?，碰撞后的光子照射極限頻率為ν的光電管陰極K，電子垂直磁場方向射入磁感應強度為B的勻強磁場中，情景如圖。已知光子與電子碰撞過程中沒有能量損失，電子質(zhì)量為m，碰撞后電子獲得的動量為p，普朗克常量為h，光速為c，則（）A.碰撞后光子的波長為B.電子增加的動能為C.電子將做半徑為r=的勻速圓周運動D.光電管陰極處可能會發(fā)生光電效應14.（問答題，6分）物理學習興趣小組利用鐵架臺等裝置做“用單擺測量重力加速度的大小”實驗。

（1）組裝單擺時，應該選用___；（用器材前的字母表示）

A．長度為1m左右的細線

B．長度為30cm左右的細線

C．直徑約為1.8cm的塑料球

D．直徑約為1.8cm的鋼球

（2）若已知擺球直徑為2.00cm，讓刻度尺的零點對準擺線的懸點，擺線豎直下垂，如圖1所示，則單擺擺長是___m；

（3）如表是某同學記錄的實驗數(shù)據(jù)，并做了部分處理。組次123456擺長l/cm40.0050.0060.0080.00100.00120.0050次全振動時間t/s63.074.077.589.5100.0109.5周期T/s1.261.481.551.792.19周期的平方T2/s21.592.192.403.204.80請計算第5組實驗中的T2=___s2；

（4）將上表數(shù)據(jù)輸入計算機，可得到圖2所示的l-T2圖像，圖線經(jīng)過坐標原點，斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=___m/s2；（保留三位有效數(shù)字，π取3.14）

（5）下列振動圖像真實地描述了對擺長約為1m的單擺進行周期測量的四種操作過程，圖3中橫軸原點表示計時開始，A、B、C均為30次全振動的圖像，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是___（填字母代號）。

15.（問答題，6分）某同學做“用油膜法估測分子的大小”實驗。

（1）已知油酸酒精溶液的體積分數(shù)為每1000mL溶液中有純油酸1mL，用量筒和注射器測得60滴這樣的溶液為1mL，1滴油酸酒精溶液中含油酸的體積為___mL（保留兩位有效數(shù)字）；

（2）用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有子粉的淺盤里，待油膜形狀穩(wěn)定后，把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油膜的輪廓。再將玻璃板放在邊長為2cm的正方形小方格細上，以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則，數(shù)得輪廓內(nèi)方格數(shù)為60格，則油酸薄膜面積為___m2；

（3）估測出油酸分子的直徑是___m（保留兩位有效數(shù)字）；

（4）若油膜沒有充分散開，油酸分子直徑的計算結(jié)果將___（選填“偏大”或“偏小”）；

（5）在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)少記了幾滴，油酸分子直徑的計算結(jié)果將___（選填“偏大”或“偏小”）；

（6）計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直徑的計算結(jié)果將___（選填“偏大”或“偏小”）。16.（問答題，8分）如圖甲所示是利用雙縫干涉測定光波波長的實驗裝置。

（1）圖甲中a代表___（選填“單縫”“雙縫”），b代表___（選填“單縫”或“雙縫”），單縫和雙縫的空間關(guān)系應該為相互___放置（選填“垂直”或“平行”）

（2）測量中，分劃板中心刻度線對齊某一條亮紋的中心時游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示。則讀數(shù)為___cm。

（3）該同學已測出圖中裝置中雙縫、毛玻璃屏之間的距離為L。又測出記錄的第1條亮條紋中心到第5條亮條紋中心的距離為Δx，若雙縫間距為d，則計算該單色光波長的表達式為λ=___（用題中所給字母表示）。

（4）將紅色濾光片改為綠色濾光片，其他實驗條件不變。在目鏡中仍可看見清晰的條紋，則與紅色濾光片相比條紋間距___（選填“變窄”“變寬”或“不變”）。

（5）若使用間距更大的雙縫，則干涉條紋間距___（選填“增大”“減小”或“不變”）。

（6）將單縫向靠近雙縫方向移動，則干涉條紋間距___（選填“增大”“減小”或“不變”）。17.（問答題，8分）2021年12月9日，在中國空間站，航天員老師進行了太空授課。太空教師王亞平將一圓環(huán)插入水中，拿出向同學們展示水膜后，向水膜中充入水，形成一個水球。假設水球的半徑為R=m，O為球心，MN為直徑，弧AM所對的圓心角為30°，一細激光束沿與OA夾角為i的方向從A點射入水球，入射光線與OA在同一平面內(nèi)，如圖所示。已知該激光束在水球內(nèi)經(jīng)過兩次反射剛好到達入射點A，真空中光速c=3×108m/s，sini=。求：

（1）水球的折射率；

（2）激光從A點進入水球經(jīng)過兩次反射后第一次傳播到A的運動時間。18.（問答題，8分）如圖所示，封閉著理想氣體的絕熱汽缸掛在彈簧測力計下（圖中未畫出），彈簧測力計的示數(shù)為F。已知汽缸（包括電熱絲等）的質(zhì)量為m1，活塞質(zhì)量為m2，橫截面積為S?；钊c缸體間不漏氣且摩擦不計，外界大氣壓強為p0。

（1）求缸內(nèi)氣體的壓強；

（2）將電熱絲電源接通，給氣體加熱，若活塞下降高度為h，氣體溫度從T1緩慢升高到T2，求初狀態(tài)氣體的體積和加熱過程中氣體做的功。19.（問答題，10分）一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波。t=0時刻的波形如圖中實線所示，t=0.2s時刻的波形如圖中虛線所示。

（1）求最小波速；

（2）若波速v=150m/s，求P點第二次達到波谷的時間。20.（問答題，14分）2021年12月30日，我國科學家利用東方超環(huán)實現(xiàn)了7000萬攝氏度下長脈沖高參數(shù)等離子體持續(xù)運行1056秒，這是人類首次實現(xiàn)人造太陽持續(xù)脈沖過千秒，對世界的可控核聚變發(fā)展來說都具有里程碑的意義。利用氦3（He）和氘進行的聚變反應安全無污染，容易控制。月球上有大量的氦3，每個航天大國都將獲取氦3作為開發(fā)月球的重要目標之一、已知兩個氘核聚變生成一個氦3和一個中子的核反應方程是H+H→He+n，已知氘核質(zhì)量為2.0136u，中子質(zhì)量為1.0087u，He核的質(zhì)量為3.0150u。質(zhì)量虧損為1u時，釋放的能量為931.5MeV。除了計算質(zhì)量虧損外，He的質(zhì)量可以認為是中子的3倍。（計算結(jié)果單位為MeV）

（1）求2個氘核發(fā)生聚變釋放的能量。

（2）若兩個速率相等的氘核對心碰撞聚變成He并放出一個中子，釋放的核能也全部轉(zhuǎn)化為He核與中子的動能。已經(jīng)測得反應后生成中子的動能是3.12MeV，求反應前每個氘核的動能。21.（問答題，8分）愛因斯坦利用普朗克的量子論成功解釋了光電效應現(xiàn)象，提出了光子說。

（1）如圖1所示為研究某光電管發(fā)生光電效應的電路圖，當用頻率為v的光照射金屬陰極K時，通過調(diào)節(jié)光電管兩端電壓U，測量對應的光電流強度I，繪制了如圖2所示的I-U圖像。已知電子所帶電荷量為e，圖像中UC、Im、入射光的頻率v及普朗克常量h均為已知量。根據(jù)圖像求光電子的最大初動能Ekm，金屬K的逸出功W和每秒鐘通過電流表的電子數(shù)最多為多少。

（2）光照射到物體表面時，如同大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞一樣，將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”，用I0表示。一臺發(fā)光功率為P0的激光器發(fā)出一束某頻率的激光，光束的橫截面積為S。當該激光束垂直照射到某物體表面時，假設光全部波吸收，求其在物體表面引起的光壓，已知光速為c。

2021-2022學年河南省鄭州市新鄭市高二（下）期末物理試卷參考答案與試題解析試題數(shù)：21，總分：1201.（單選題，4分）關(guān)于簡諧運動，下列說法正確的是（）A.做簡諧運動的質(zhì)點可能受到指向平衡位置的恒力作用B.簡諧運動系統(tǒng)的能量一定守恒C.簡諧運動一定是沿正弦曲線的運動D.簡諧運動質(zhì)點的位移為運動初位置指向末位置的有向線段【正確答案】：B【解析】：簡諧運動的特征是F=-kx；簡諧運動系統(tǒng)的能量守恒，簡諧運動的振動圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線，但質(zhì)點不是沿正弦曲線運動的。簡諧運動質(zhì)點的位移初位置是平衡位置。

【解答】：解：A、做簡諧運動的質(zhì)點始終受到指向平衡位置的回復力的作用，回復力周期性變化，與它偏離平衡位置位移的大小成正比，即F=-kx，在恒力作用下，質(zhì)點不可能做簡諧運動，故A錯誤；

B、簡諧運動是理想化物理模型，振動過程中沒有能量損耗，故振動系統(tǒng)的能量守恒，故B正確；

C、簡諧運動是質(zhì)點在平衡位置附近做的往復運動，其位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線。但是質(zhì)點不是沿正弦曲線運動的，故C錯誤；

D、簡諧運動質(zhì)點的位移是質(zhì)點偏離平衡位置的位移，位移的起點是平衡位置，即位移為平衡位置指向運動位置的有向線段，故D錯誤。

故選：B。

【點評】：本題考查簡諧運動，可通過過程分析理解掌握，要明確簡諧運動中回復力大小一定與位移大小成正比，兩者方向相反。2.（單選題，4分）我國華為公司具有知識產(chǎn)權(quán)的第五代移動通信技術(shù)（簡稱5G）是具有高速率，低時延和大連接特點的新一代移動通信技術(shù)，是實現(xiàn)人機物互聯(lián)的網(wǎng)絡基礎設施?！暗谖宕苿油ㄐ偶夹g(shù)（5G）”信號一般采用3.30×109～6.00×109Hz頻段的無線電波，而第四代移動通信技術(shù)（4G）的頻段范圍是1.88×109-2.64×109Hz，5G信號與4G信號相比（）A.5G信號的波長比4G信號的波長更短B.遇到相同的障礙物，5G信號衍射現(xiàn)象比4G信號衍射現(xiàn)象明顯C.在真空中5G信號可能比4G信號傳播得更快D.5G信號與4G信號相遇可能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象【正確答案】：A【解析】：根據(jù)公式c=λf，以及明顯衍射現(xiàn)象的條件判斷；所有電磁波在真空中的傳播速度都等于光速；根據(jù)干涉的條件判斷。

【解答】：解：AB．根據(jù)題意可知5G信號的頻率大于4G信號的頻率，根據(jù)公式c=λf可知，5G信號的波長比4G信號的波長更短，根據(jù)明顯衍射得條件，可知遇到相同的障礙物，5G信號衍射現(xiàn)象與4G信號比較衍射現(xiàn)象不明顯，故A正確，B錯誤；

C．5G信號與4G信號所用的無線電波在真空中傳播時速度相同，都等于光速，C錯誤；

D．空間中的5G信號和4G信號頻率不相同，根據(jù)干涉現(xiàn)象的條件，可知不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，D錯誤。

故選：A。

【點評】：本題以5G是“第五代移動通信技術(shù)”的簡稱為背景，考查了電磁波的相關(guān)知識，明確5G信號與4G信號都屬于電磁波，注意掌握公式c=λf的應用。3.（單選題，4分）波源按照的規(guī)律振動，時刻在介質(zhì)中形成的波形圖如圖，由此可知該波在5s時間內(nèi)傳播的距離為（）A.10mB.8mC.5mD.2m【正確答案】：A【解析】：根據(jù)質(zhì)點做簡諧運動的表達式，從而求得周期，再由v=，確定波速，進而可求得5s時間內(nèi)波傳播的距離。

【解答】：解：波的周期為

根據(jù)圖像可知波長為λ=2×1m=2m

則波速為

則波在5s時間內(nèi)傳播的距離為s=vt=2×5m=10m

故A正確，BCD錯誤；

故選：A。

【點評】：本題考查由表達式來確定角速度與周期，并掌握波長、波速、周期的關(guān)系，并能靈活運用．4.（單選題，4分）若某公園的路燈燈泡的容積v=1.5mL，充入氙氣的密度ρ=5.9kg/m3，氙氣摩爾質(zhì)量M=0.131kg/mol），阿伏加德羅常數(shù)NA=6×1023mol-1，則燈泡中氙氣分子的總個數(shù)約為（）A.4×1018個B.1×1019個C.4×1019個D.1×1020個【正確答案】：C【解析】：根據(jù)氙氣的密度和體積，求出氙氣的質(zhì)量，結(jié)合摩爾質(zhì)量求出物質(zhì)的量，從而得出燈泡中氙氣的分子總數(shù)。

【解答】：解：設氙氣的物質(zhì)的量為n，則

氙氣分子的總數(shù)：，故ABD錯誤，C正確。

故選：C。

【點評】：本題考查了分子動理論和氣體定律的基本運用，掌握求解分子數(shù)的方法，并能靈活運用。5.（單選題，4分）如圖所示，均勻介質(zhì)中波源S位于x軸上x=14m處，波源S振動周期為T=2s。已知質(zhì)點P在波源開始振動t=4s后開始振動，則這列波在均勻介質(zhì)中的波長為（）

A.1mB.2mC.5mD.10m【正確答案】：C【解析】：根據(jù)v=求出波速，然后應用λ=vT求得波在均勻介質(zhì)的波長。

【解答】：解：由題意可知，波的傳播速度為

波在均勻介質(zhì)中的波長為λ=vT=52×2.5m=5m

故ABD錯誤，C正確；

故選：C。

【點評】：本題考查波的傳播，解題關(guān)鍵掌握波長、頻率和波速的關(guān)系。6.（單選題，4分）下列說法正確的是（）A.運動員入水過程激起的水花中，很多水滴呈現(xiàn)球形是因為水的表面張力的作用B.浸潤液體在毛細管中下降，不浸潤液體在毛細管中上升C.晶體一定表現(xiàn)出各向異性，非晶體一定表現(xiàn)出各向同性D.在軌道上運行的空間站中的密閉容器內(nèi)的氣體壓強為零【正確答案】：A【解析】：明確液體表面張力的性質(zhì)，知道水滴呈球形是因為表面張力的原因；知道浸潤和不浸潤的現(xiàn)象；明確晶體的性質(zhì)，知道多晶體具有各向同性；明確氣體壓強的成因，知道壓強是由分子持續(xù)撞擊器壁形成的。

【解答】：解：A．運動員落水激起的水花中，較小的水滴呈現(xiàn)接近球形是因為表面張力的作用，故A正確；

B．浸潤液體在毛細管里上升，不浸潤液體在毛細管里下降，故B錯誤；

C．單晶體表現(xiàn)為各向異性，多晶體和非晶體表現(xiàn)為各向同性，故C錯誤；

D．在軌道上運行的空間站中的密閉容器內(nèi)的氣體處于失重狀態(tài)，但分子熱運動不會停止，所以分子仍然不斷撞擊容器壁產(chǎn)生壓力，故壓強不為零．故D錯誤。

故選：A。

【點評】：本題考查了液體表面張力、浸潤現(xiàn)象、晶體以及氣體壓強的成因，要注意明確各物理現(xiàn)象對應的物理規(guī)律，會根據(jù)物理規(guī)律解釋相關(guān)現(xiàn)象。7.（單選題，4分）下列說法正確的是（）A.周期為T的水平彈簧振子做簡諧運動，t和（t+0.5T）時刻彈簧的形變量大小一定相等B.波源的振動周期為2s，則在介質(zhì)中產(chǎn)生的波的頻率為0.25HzC.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率D.已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時刻運動速度的方向【正確答案】：A【解析】：根據(jù)簡諧運動的對稱性可確定彈簧形變量；根據(jù)f和T互為倒數(shù)關(guān)系即可；受迫振動時，其振動頻率等于驅(qū)動力的頻率；彈簧振子往復運動，無法確定其速度方向。

【解答】：解：A、周期為T的水平彈簧振子做簡諧運動，t和（t+0.5T）時刻振子關(guān)于平衡位置對稱，則彈簧的形變量大小一定相等，故A正確；

B、根據(jù)可知，波源的振動周期為2s，則在介質(zhì)中產(chǎn)生的波的頻率為0.5Hz，故B錯誤；

C、系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)，故C錯誤；

D、已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，在不知道初始時刻的運動方向的情況下，彈簧振子的振動可能有兩種不同的情況，所以無法判斷出振子在任意時刻運動速度的方向，故D錯誤。

故選：A。

【點評】：本題主要考查了簡諧運動的特點，解題關(guān)鍵是對簡諧運動過程分析，簡諧運動中速度與加速度的大小變化情況是相反。8.（單選題，4分）如圖所示是可以視為理想氣體的氮氣分子在0℃和100℃兩種不同溫度下的速率分布圖像，已知兩種溫度下氮氣的質(zhì)量相同，則（）A.圖像①是氮氣分子在100℃下的速率分布圖像B.兩種溫度下，氮氣的內(nèi)能可能相同C.隨著溫度的升高，并不是每一個氮氣分子的速率都增大D.兩種溫度下，圖像與橫軸所圍面積不同【正確答案】：C【解析】：解答本題的關(guān)鍵是結(jié)合不同溫度下的分子速率分布曲線理解溫度是分子平均動能的標志的含義．

【解答】：解：A、根據(jù)圖像可知，②中速率大的氣體分子占據(jù)比例較大，則②對應的平均動能較大，②對應的溫度較高，所以①是氮氣分子在0℃下的速率分布圖像，故A錯誤；

B、兩種溫度下氮氣的質(zhì)量相同，則兩種溫度下氮氣的內(nèi)能不可能相同，故B錯誤；

C、溫度升高使得氮氣分子的平均速率增大，并不是每一個氮氣分子的速率都增大，故C正確；

D、兩種溫度下，圖線與橫軸圍成的圖形面積均為1，圖像與橫軸所圍面積一定相同，故D錯誤；

故選：C。

【點評】：本題考查分子平均動能的性質(zhì)，要注意明確分子平均動能為統(tǒng)計規(guī)律，溫度升高時并不是所有分子的速率均增大．9.（單選題，4分）在做“測量玻璃的折射率”實驗時，多次實驗得出sini和sinr值，二者的關(guān)系圖像如圖，由此可知當i=60o時，折射角的正弦值為（）

A.B.C.D.【正確答案】：C【解析】：根據(jù)圖乙結(jié)合折射率的定義計算出折射角的正弦值。

【解答】：解：由圖乙可知，折射率為

將i=60o代入上式可得，故ABD錯誤，C正確；

故選：C。

【點評】：本題主要考查了折射率的相關(guān)應用，理解圖像的物理意義，結(jié)合折射率的定義即可完成分析。10.（單選題，4分）假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的。現(xiàn)有k個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為5的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是（）A.B.kC.D.2k【正確答案】：C【解析】：根據(jù)題目給出的信息：處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的進行求解，分別求從n=5、4、3、2向低能級躍遷產(chǎn)生光子數(shù)，最后求和即可。

【解答】：解：由題意知量子數(shù)為5的能級上的氫原子分別向量子數(shù)為4、3、2、1的能級上躍遷的氫原子數(shù)占總氫原子數(shù)的四分之一，總共產(chǎn)生k個光子；處于量子數(shù)為4的能級上氫原子總共有個，向量子數(shù)為3、2、1的能級上躍遷的氫原子數(shù)都為個，產(chǎn)生個光子；處于量子數(shù)為3的能級上氫原子總共有個，向量子數(shù)為2、1的能級上躍遷的氫原子數(shù)都為個，產(chǎn)生個光子；處于量子數(shù)為2的能級上氫原子向基態(tài)躍遷時輻射的光子個數(shù)為個，以此類推，可知總個數(shù)為：，故C正確，ABD錯誤。

故選：C。

【點評】：本題屬于創(chuàng)新試題，解決此題的關(guān)鍵是要理解量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的的物理意義。11.（多選題，4分）鈷-60（60Co）是金屬元素鈷的放射性同位素之一，鈷-60放射源的應用非常廣泛，幾乎遍及各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、刺激增產(chǎn)、輻射防治蟲害和食品輻照保藏與保鮮等；在工業(yè)上，常用于無損探傷，輻射消毒、輻射加工、輻射處理廢物，以及用于厚度、密度的測定和在線自動控制等；在醫(yī)學上，常用于癌和腫瘤的放射治療。若1g60Co衰變后的質(zhì)量隨時間t變化圖像如圖，則60Co的半衰期為（）

A.t3-t1B.t3-t2C.t4-t3D.t4-t2【正確答案】：AC【解析】：根據(jù)半衰期是指放射性元素有半數(shù)發(fā)生衰變的時間進行判斷。

【解答】：解：根據(jù)半衰期是指放射性元素有半數(shù)發(fā)生衰變的時間，由1g60Co衰變后的質(zhì)量隨時間t變化圖像可知，0.8g60Co變?yōu)?.4g60Co用時間為t3-t1，則半衰期為t3-t1；或者0.4g60Co變?yōu)?.2g60Co用時間為t4-t3，則半衰期為t4-t3。，故AC正確，BD錯誤。

故選：AC。

【點評】：本題以鈷-60放射源的應用非常廣泛為背景，考查了半衰期在實際問題中的應用，解決本題的關(guān)鍵知道衰變的過程中，理解半衰期的概念，并能進行計算。12.（多選題，4分）2021年10月14日18時51分，我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心采用長征二號丁運載火箭，成功發(fā)射首顆太陽探測科學技術(shù)試驗衛(wèi)星“羲和號”。該星將實現(xiàn)國際首次太陽Ha波段光譜成像的空間探測，填補太陽爆發(fā)源區(qū)高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的空白，提高我國在太陽物理領域的研究能力，對我國空間科學探測及衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。假設太陽中的核反應為：H+H→He+X，其中H的質(zhì)量為m1，比結(jié)合能為E1，H的質(zhì)量為m2，比結(jié)合能為E2，He的質(zhì)量為m3，比結(jié)合能為E3，X的質(zhì)量為m4，比結(jié)合能為E4，下列說法正確的是（）A.X是中子B.E4大于0C.該核反應的質(zhì)量虧損為Δm=m3+m4-m1-m2D.該核反應釋放的能量為E=4E3-3E2-2E1【正確答案】：AD【解析】：根據(jù)核反應過程質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒即可判斷生成物；根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可解得質(zhì)量虧損與釋放的能量。

【解答】：解：A．根據(jù)核反應的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知，X的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子，故A正確；

B．比結(jié)合能是指核子（質(zhì)子和中子）結(jié)合成原子核時釋放的能量與核子數(shù)的比值，則中子的比結(jié)合能E4等于0，故B錯誤；

C．該核反應的質(zhì)量虧損為Δm=m1+m2-m3-m4，故C錯誤；

D．根據(jù)結(jié)合能的概念可知，該核反應釋放的能量為E=4E3-3E2-2E1，故D正確。

故選：AD。

【點評】：本題考查核聚變過程，需要注意核反應過程質(zhì)量數(shù)守恒，核電荷數(shù)守恒，能量守恒。13.（多選題，4分）某物理科研小組在實驗中發(fā)現(xiàn)，頻率為ν的激光光子與靜止的電子碰撞后光子頻率變?yōu)棣汀?，碰撞后的光子照射極限頻率為ν的光電管陰極K，電子垂直磁場方向射入磁感應強度為B的勻強磁場中，情景如圖。已知光子與電子碰撞過程中沒有能量損失，電子質(zhì)量為m，碰撞后電子獲得的動量為p，普朗克常量為h，光速為c，則（）A.碰撞后光子的波長為B.電子增加的動能為C.電子將做半徑為r=的勻速圓周運動D.光電管陰極處可能會發(fā)生光電效應【正確答案】：BC【解析】：光子碰撞后的波長應用碰撞后的頻率進行計算；通過動量和動能關(guān)系可得B正確；有洛倫茲力提供向心力可得C正確；發(fā)生光電效應的條件為光子頻率大于臨界頻率。

【解答】：解：A．碰撞后光子頻率變?yōu)棣汀?，光子的波長為，故A錯誤；

B．碰撞后電子獲得的動量為p，則電子增加的動能為，故B正確；

C．根據(jù)，電子將做半徑為的勻速圓周運動，故C正確；

D．光電管陰極的極限頻率為v，而光子的頻率ν′＜ν，則光電管陰極處不可能會發(fā)生光電效應，故D錯誤；

故選：BC。

【點評】：本題以光電效應為媒介，結(jié)合了碰撞及離子在勻強磁場中的運動等相關(guān)知識，考查點較廣，學生需熟練掌握相關(guān)知識點，否則易出現(xiàn)錯誤。14.（問答題，6分）物理學習興趣小組利用鐵架臺等裝置做“用單擺測量重力加速度的大小”實驗。

（1）組裝單擺時，應該選用___；（用器材前的字母表示）

A．長度為1m左右的細線

B．長度為30cm左右的細線

C．直徑約為1.8cm的塑料球

D．直徑約為1.8cm的鋼球

（2）若已知擺球直徑為2.00cm，讓刻度尺的零點對準擺線的懸點，擺線豎直下垂，如圖1所示，則單擺擺長是___m；

（3）如表是某同學記錄的實驗數(shù)據(jù)，并做了部分處理。組次123456擺長l/cm40.0050.0060.0080.00100.00120.0050次全振動時間t/s63.074.077.589.5100.0109.5周期T/s1.261.481.551.792.19周期的平方T2/s21.592.192.403.204.80請計算第5組實驗中的T2=___s2；

（4）將上表數(shù)據(jù)輸入計算機，可得到圖2所示的l-T2圖像，圖線經(jīng)過坐標原點，斜率k=0.25m/s2。由此求得重力加速度g=___m/s2；（保留三位有效數(shù)字，π取3.14）

（5）下列振動圖像真實地描述了對擺長約為1m的單擺進行周期測量的四種操作過程，圖3中橫軸原點表示計時開始，A、B、C均為30次全振動的圖像，已知sin5°=0.087，sin15°=0.26，這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是___（填字母代號）。

【正確答案】：AD;0.875;4.00;9.86;A【解析】：實驗中細線應選較長的無彈性細線，小球應選取質(zhì)量大密度小的小球；擺長應讀小球球心高度；周期為依次全振動是時間根據(jù)表中數(shù)據(jù)進行計算；重力加速度根據(jù)單擺周期公式化進行計算可得；振幅根據(jù)擺長和擺角進行計算可求得。

【解答】：解：（1）組裝單擺時，為減小誤差，應選用相對較長的細線；為減小阻力，應選用相對較重的鋼球，故答案為：AD；

（2）單擺的擺長為l=88.50-1.00cm=87.50cm=0.875m，故答案為：0.875；

（3）根據(jù)表格可知，完成50次全振動所需時間為100s，因表格中周期和周期的平方均保留2位小數(shù)，則所求的周期和周期的平方也應保留2位小數(shù)，周期為，則周期的平方為T2=4.00s，故答案為：4.00s；

（4）根據(jù)，平方可得，則有，可得g=9.86m/s2故答案為：9.86m/s2；

（5）單擺的擺角應小于等于5°，當擺角為5°時，單擺振動的振幅為A=lsin5°=0.087m=8.7cm，所以振幅應小于等于8.7cm，為計時準確，在擺球擺至平衡位置時開始計時，故答案為：A。

【點評】：本實驗需要掌握的主要考查點為擺長為到球心的長度，單擺周期公式，周期與實驗所記錄數(shù)據(jù)的關(guān)系，學生應對此進行深入理解。15.（問答題，6分）某同學做“用油膜法估測分子的大小”實驗。

（1）已知油酸酒精溶液的體積分數(shù)為每1000mL溶液中有純油酸1mL，用量筒和注射器測得60滴這樣的溶液為1mL，1滴油酸酒精溶液中含油酸的體積為___mL（保留兩位有效數(shù)字）；

（2）用注射器把一滴該溶液滴入表面撒有子粉的淺盤里，待油膜形狀穩(wěn)定后，把玻璃板蓋在淺盤上并描畫出油膜的輪廓。再將玻璃板放在邊長為2cm的正方形小方格細上，以超過半格以一格計算，小于半格就舍去的原則，數(shù)得輪廓內(nèi)方格數(shù)為60格，則油酸薄膜面積為___m2；

（3）估測出油酸分子的直徑是___m（保留兩位有效數(shù)字）；

（4）若油膜沒有充分散開，油酸分子直徑的計算結(jié)果將___（選填“偏大”或“偏小”）；

（5）在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)少記了幾滴，油酸分子直徑的計算結(jié)果將___（選填“偏大”或“偏小”）；

（6）計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，油酸分子直徑的計算結(jié)果將___（選填“偏大”或“偏小”）。【正確答案】：1.7×10-5;2.4×10-2;7.1×10-10;偏大;偏大;偏大【解析】：（1）根據(jù)題目中油酸的配制得出1滴油酸酒精溶液中含有的油酸的體積；

（2）根據(jù)油膜的方格數(shù)得出油膜的面積；

（3）根據(jù)公式V=dS計算出油酸分子的直徑；

（4）（5）（6）根據(jù)實驗原理結(jié)合公式V=dS完成對實驗結(jié)果的分析。

【解答】：解：（1）1滴油酸酒精溶液中含油酸的體積為

（2）油酸薄膜面積為S=60×2×2×10-4m2=2.4×10-2m2

（3）估測出油酸分子的直徑是

（4）若油膜沒有充分散開，則油酸薄膜面積測量值偏小，由可知，油酸分子直徑的計算結(jié)果將偏大。

（5）在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液時，滴數(shù)少記了幾滴，會導致油酸體積測量值偏大，由可知，油酸分子直徑的計算結(jié)果將偏大。

（6）計算油膜面積時舍去了所有不足一格的方格，會導致油酸薄膜面積測量值偏小，由可知，油酸分子直徑的計算結(jié)果將偏大。

故答案為：（1）1.7×10-5；（2）2.4×10-2（3）7.1×10-10；（4）偏大；（5）偏大（6）偏大

【點評】：本題主要考查了油膜法測量分子直徑的實驗，根據(jù)實驗原理掌握正確的實驗操作，結(jié)合公式V=dS即可完成分析，難度不大。16.（問答題，8分）如圖甲所示是利用雙縫干涉測定光波波長的實驗裝置。

（1）圖甲中a代表___（選填“單縫”“雙縫”），b代表___（選填“單縫”或“雙縫”），單縫和雙縫的空間關(guān)系應該為相互___放置（選填“垂直”或“平行”）

（2）測量中，分劃板中心刻度線對齊某一條亮紋的中心時游標卡尺的示數(shù)如圖乙所示。則讀數(shù)為___cm。

（3）該同學已測出圖中裝置中雙縫、毛玻璃屏之間的距離為L。又測出記錄的第1條亮條紋中心到第5條亮條紋中心的距離為Δx，若雙縫間距為d，則計算該單色光波長的表達式為λ=___（用題中所給字母表示）。

（4）將紅色濾光片改為綠色濾光片，其他實驗條件不變。在目鏡中仍可看見清晰的條紋，則與紅色濾光片相比條紋間距___（選填“變窄”“變寬”或“不變”）。

（5）若使用間距更大的雙縫，則干涉條紋間距___（選填“增大”“減小”或“不變”）。

（6）將單縫向靠近雙縫方向移動，則干涉條紋間距___（選填“增大”“減小”或“不變”）?！菊_答案】：單縫;雙縫;平行;1.05;;變窄;減小;不變【解析】：（1）根據(jù)實驗原理掌握正確的實驗裝置的擺放；

（2）根據(jù)游標卡尺的讀數(shù)規(guī)則得出對應的示數(shù)；

（3）根據(jù)波長的計算公式完成分析；

（5）（5）（6）根據(jù)波長的計算公式結(jié)合題目描述完成分析。

【解答】：解：（1）雙縫的光來自于同一個單縫，因此單縫距離光源更近，所以圖甲中a代表單縫，b代表雙縫。

雙縫與單縫應該平行放置，才能觀察到雙縫干涉實驗，所以單縫和雙縫的空間關(guān)系應該為相平行。

（2）游標卡尺的分度值為0.1mm，不需要估讀，則游標卡尺的讀數(shù)為10mm+0.1×5mm=10.5mm=1.05cm；

（3）條紋間距為

根據(jù)

解得

（4）根據(jù)可知，將紅色濾光片改為綠色濾光片，波長變短，其他實驗條件不變，則與紅色濾光片相比條紋間距變窄。

（5）根據(jù)可知，使用間距更大的雙縫，則干涉條紋間距減小。

（6）根據(jù)可知，將單縫向靠近雙縫方向移動，則干涉條紋間距不變。

故答案為：（1）單縫；雙縫；平行；（2）1.05；（3）；（4）變窄；（5）減?。唬?）不變

【點評】：本題主要考查了雙縫干涉測量光的波長實驗，根據(jù)實驗原理掌握正確的實驗操作，結(jié)合波長的計算公式即可完成分析。17.（問答題，8分）2021年12月9日，在中國空間站，航天員老師進行了太空授課。太空教師王亞平將一圓環(huán)插入水中，拿出向同學們展示水膜后，向水膜中充入水，形成一個水球。假設水球的半徑為R=m，O為球心，MN為直徑，弧AM所對的圓心角為30°，一細激光束沿與OA夾角為i的方向從A點射入水球，入射光線與OA在同一平面內(nèi)，如圖所示。已知該激光束在水球內(nèi)經(jīng)過兩次反射剛好到達入射點A，真空中光速c=3×108m/s，sini=。求：

（1）水球的折射率；

（2）激光從A點進入水球經(jīng)過兩次反射后第一次傳播到A的運動時間?！菊_答案】：

【解析】：（1）由折射定律結(jié)合幾何關(guān)系求得折射率；

（2）先根據(jù)幾何關(guān)系求該光線通過的光路，由v=求出光線在玻璃球體內(nèi)傳播速度，從而求得所需的時間。

【解答】：解：（1）光路圖如圖所示。

在A點根據(jù)折射定律得：n=

由幾何知識可知r1=30°

解得：n=

（2）根據(jù)幾何關(guān)系可得，該光線從入射到第一次回到A點所通過的路程為：

s=3×2Rcos30°=3R

光在玻璃球內(nèi)的傳播速度為：v=

光在玻璃球內(nèi)的傳播時間為：t=

解得：t=

答：（1）水球的折射率為；

（2）激光從A點進入水球經(jīng)過兩次反射后第一次傳播到A的運動時間為。

【點評】：本題是幾何光學問題，作出光路圖是解題的基礎，要掌握折射定律和光速公式，運用幾何關(guān)系分析光線的偏折角與折射角和入射角的關(guān)系是本題的關(guān)鍵。18.（問答題，8分）如圖所示，封閉著理想氣體的絕熱汽缸掛在彈簧測力計下（圖中未畫出），彈簧測力計的示數(shù)為F。已知汽缸（包括電熱絲等）的質(zhì)量為m1，活塞質(zhì)量為m2，橫截面積為S。活塞與缸體間不漏氣且摩擦不計，外界大氣壓強為p0。

（1）求缸內(nèi)氣體的壓強；

（2）將電熱絲電源接通，給氣體加熱，若活塞下降高度為h，氣體溫度從T1緩慢升高到T2，求初狀態(tài)氣體的體積和加熱過程中氣體做的功。【正確答案】：

【解析】：（1）對活塞進行受力分析，結(jié)合平衡狀態(tài)得出氣體的壓強；

（2）根據(jù)蓋-薩克定律得出變化后的體積，結(jié)合功的計算公式完成分分析。

【解答】：解：（1）對活塞受力分析可知p1S+m2g=p0S

解得缸內(nèi)氣體的壓強：

（2）加熱氣體時，氣體進行等壓變化，則由蓋-薩克定律可得

解得：

加熱過程中氣體對外做的功W=p1Sh=（p0S-m2g）h

答：（1）缸內(nèi)氣體的壓強為；

（2）初狀態(tài)氣體的體積為，加熱過程中氣體做的功為（p0S-m2g）h。

【點評】：本題主要考查了一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程，解題的關(guān)鍵點是分析出氣體變化前后的狀態(tài)參量，結(jié)合公式pV=CT即可完成分析。19.（問答題，10分）一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波。t=0時刻的波形如圖中實線所示，t=0.2s時刻的波形如圖中虛線所示。

（1）求最小波速；

（2）若波速v=150m/s，求P點第二次達到波谷的時間?！菊_答案】：

【解析】：（1）根據(jù)兩個時刻波形圖象，結(jié)合周期性，確定周期的可能值，由波長求出波速的可能值；

（2）P點第二次達到波谷的時間等于t=0時x=6m的質(zhì)點振動形式傳到P點的時間。

【解答】：解：（1）0～0.2s機械波傳播的距離為（n=0，1，2，3，4...）

波速為（n=0，1，2，3，4...）

當n=0時，波速最小，最小波速為vmin=30m/s