山东省济南市2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷

山东省济南市2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷阅卷人 一、单选题（共11题；共22分）得分（2分）根据分子动理论的相关知识判断。下列说法正确的是（ ）A.分子间距离越大，分子势能越小B.在扩散现象中，温度越高，扩散的越快C.用显微镜观察布朗运动，观察到的是固体分子的无规则运动D.气体如果失去了容器的约束就会敞开，这是因为气体分子之间存在斥力【答案】B【解析】【解答】A.随着分子间距离增大，分子势能先减小后增大，A不符合题意；B.在扩散现象中，温度越高，分子热运动越快，扩散的越快，B符合题意；C.用显微镜观察布朗运动，观察到的是固体微粒的无规则运动，而不是固体分子的运动，C不符合题意；D.气体如果失去了容器的约束就会敞开，这是因为气体分子一直在做无规则的热运动，气体分子散开与分子间的力无关，D不符合题意；故答案为：B。【分析】分子间距离增大，分子势能先减小后增大，温度越高，扩散的越快，气体分子一直在做无规则的热运动。（2分）对于生活中一些现象的解释。下列说法正确的是（ ）A.水电停在水面而不沉，是浮力作用的结果B.单晶体分子的空间排列规律，具有各向异性C.毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象D.玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，其尖端会变钝，这是一种浸润现象【答案】B【解析】【解答】A.因为液体表面张力的存在，水胆停在水面而不沉，A不符合题意；B.单晶体分子的空间排列规律，单晶体的某一物理性质是各向异性的，B符合题意；C.毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的也是毛细现象，C不符合题意；D.玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，其尖端会变钝，这是是液体表面张力的原因，不是浸润现象，D不符合题意。故答案为：Bo【分析】水电停在水面是因为液体表面张力，单晶体分子的空间排列规律，物理特性是各向异性，毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象。(2分)如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，利用虹吸原理使活塞上方的液体逐渐流出，在此过程中，大气压强与外界的温度均保持不变。对这部分理想气体。下列说法正确的是()A.气体分子的平均动能减小B.分子间的引力和斥力都增大C.单位体积内的气体分子数减少D.在单位时间内，气体分子对活塞的冲量保持不变【答案】C【解析】【解答】A.外界的温度保持不变，导热材料制成的气缸内气体温度不变，气体分子的平均动能不变，A不符合题意；B.活塞上方液体逐渐流出，对活塞受力分析可得，气缸内气体压强减小，又气缸内气体温度不变，气体体积变大，分子间距变大，则分子间的引力和斥力都减小，B不符合题意；CD.气体的温度不变，压强减小，由理想气体状态方程可知，气体体积增大，则单位体积内的气体分子数减少，所以单位时间气体分子对活塞的冲量减少.C符合题意，D不符合题意；故答案为：Co【分析】温度是分子平均动能的标志，对活塞受力分析得出气体压强的变化情况，进一步得出分子间距的变化情况，从而得出引力和斥力的变化情况，结合理想气体状态方程得出单位时间气体分子对活塞的冲量的变化情况。（2分）下列现象中属于光的衍射现象的是（A.打磨成多面体的钻石在灯光照射下璀璨夺目B.当大雨荡涤了空中的尘埃，阳光普照大地，天边往往会出现美丽的彩虹C.通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环D.日光照射下，观察紧叠在一起的两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹【答案】C【解析】【解答】A.打磨成多面体的钻石在灯光照射下璀璨夺目是光的全反射，A不符合题意；B.当大雨荡涤了空中的尘埃，阳光普照大地，天边往往会出现美丽的彩虹，彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的，这是光的折射现象；B不符合题意；C.通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环，光通过小孔，发生了衍射现象，C符合题意；D.观察紧叠在一起的两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹，这是光分别从空气层的上表面和下表面反射，发生了光的干涉现象，D不符合题意。故答案为：Co【分析】钻石在灯光照射下璀璨夺目是光的全反射，彩虹的形成是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的，利用光的干涉观察两块平板玻璃是否平整。（2分）下列关于原子核与核能的说法正确的是（ ）A.a粒子散射实验表明原子核具有复杂的结构B.平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C.核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子释放的能量称为结合能D.根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，电势能减小【答案】D【解析】【解答】A.a粒子散射实验表明，原子具有核式结构，A不符合题意；B.平均结合能越大，原子核越稳定。原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量，则原子核越大，它的结合能越高。B不符合题意；C.将原子核分解成核子与核子结合成原子核两个过程质量的变化相等，将原子核分解成核子所吸收的能量与核子结合成原子核所放出的能量叫结合能，C不符合题意；D.根据玻尔理论可知，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中,2 9放出光子，半径减小电场力做正功，原子的电势能减小；由库仑力提供向心力得k多=m匕r2r可知电子的动能增大。D符合题意。故答案为：D。【分析】a粒子散射实验表明，原子具有核式结构，平均结合能越大，原子核越稳定，结合玻尔原子理论以及洛伦兹力提供向心力得出电势能的变化情况。（2分）如图所示，在双缝干涉实验中，用波长4=600nm的橙色光实验时，P为中心点尸°上方第一条亮纹，现改用波长为400nm的紫光进行实验，则（ ）A. 处和P处都是亮条纹 B.P。处是亮条纹，P处是暗条纹C. 处是暗条纹，P处是亮条纹 D.Po处和P处都是暗条纹【答案】B【解析】【解答】缝Si、S2到光屏中央Po点的距离相等，无论什么色光，其相干光的路程差均为0,故P。处都是亮条纹。对于波长为600nm的橙色光，Si、S2到P点的路程差恰好为橙色光的1个波长，则换用波长为400nm的紫色光时，ShS2到P点的路程差恰好为橙色光的1.5个波长，因此紫色光照射时在P处是暗条纹。B符合题意，ACD不符合题意。故答案为：Bo【分析】缝到光屏中央距离相等时相干光的路程差为零，都是亮条纹，从而得出换做紫光时条纹的明暗。（2分）如图所示，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱，玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃豉上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为2,不考虑反射光的影响，则半圆柱面有光线射出的区域（ ）

B.是连续的一部分,面积为华面积为华C.是分隔的两部分,总面积为竽B.是连续的一部分,面积为华面积为华C.是分隔的两部分,总面积为竽D.是分隔的两部分,总面积竽【答案】A【解析】【解答】光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射，如图设恰好发生全反射时的临界角为c,由全反射定律得sine4=1则有光线射出的部分圆柱面的面积为S=2CRL故答案为：Ao【分析】根据光路图以及全反射临界角和折射率的关系得出半圆柱面有光线射出的区域。（2分）一列简谐横波沿x轴正向传播，已知x轴上打=1m和#2=7m处两个质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（ ）

A.Im/s B.^m/s C.^m/s【答案】B【解析】【解答】由振动图像可知周期4s,t=0时Xi处质点在平衡位置且向下振动，而外处质点在正的最大位移处。波沿X轴正方向传播，其波形如图所示，*2处质点的平衡位置可能在41、人2或小…则有与—=(n+1)4(n=0，1，2•••)解得波长为义=居血(n=0,1,2-)则波速为="6klm/s(n=0,1,2•••)A.若波速为bn/s,则门=系由于n只能取整数，A不符合题意；B.若波速为gm/s,贝M=2,B符合题意；C.若波速为gm/s,贝加=¥，由于"只能取整数，C不符合题意;D.若波速为%/S,则n=/由于n只能取整数，D不符合题意。故答案为：Bo【分析】根据质点的振动方向得出该波的传播方向，从而得出该波的波长和XI和X2的关系，利用波传播的速度和波长的关系得出该波传播速度的表达式，从而得出此列波的传播速率可能值。(2分)一个德布罗意波长为猫的中子和另一个德布罗意波长为入2的笊核同向正碰后结合成一个僦核，该僦核的德布罗意波长为()A.入］入2

21+2221+%B.A.入］入2

21+2221+%B.2【答案】AD.4,2

21-，2冬一冬~~~【解析】【解答】中子的动量P1=/笊核的动量P2=£对撞后形成的瓶核的动量p3=p2+Pi所以瓶核的德布罗意波波长为心=上=理会P3a1+a2A符合题意，BCD不符合题意；故答案为：A.【分析】任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波，分别写出中子和笊核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出僦核的动量，代入公式即.（2分）离子式烟雾传感器内部感知烟雾粒子的器件如图所示.它是通过流过电离室（相当于电阻）的电流变化来感知烟雾粒子的装置。器件本体被金属外壳所覆盖，在器件内有一小块半衰期长达432年的放射性金属铜241（2晶.巾），衰变时产生铮（?禺Np）和一种带电粒子，产生的带电粒子使空气电离，电离产生的正、负离子在恒定电压作用下形成电流。若短时间内有大量烟雾粒子进入，会导致该带电粒子被吸收，测量装置感知到电流变化后，会发出警报。则下列说法正确的是（）A.锢241衰变产生的带电粒子为、eB.衰变产生的带电粒子能穿过金属外壳C.短时间内有大量烟雾粒子进入，会导致器件电流减小D.器件中放射性金属铜241经过长达864年后，将完全衰变殆尽【答案】C【解析】【解答】A.放射性金属铜241G骷4„）,衰变时产生镖C禺Np）和一种带电粒子，根据质量数守恒和电荷数守恒，可知该带电粒子是氨核即a粒子，A不符合题意；B.a粒子的穿透本领较弱，不能穿过金属外壳，B不符合题意；C.短时间内有大量烟雾粒子进入，会导致该a粒子被吸收，粒子数变少，导致器件电流减小，C符合题意；D.器件中放射性金属锢241经过长达864年后，即经过两个半衰期，将还有J的放射性金属锢241未衰变，D不符合题意。故答案为：Co【分析】核反应方程满足质量数和电荷数守恒，a粒子的穿透能力弱，结合半衰期的表达式进行分析

判断。（2分）如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，石墨是很好的慢化剂，快中子和慢化剂中的原子核碰撞后，中子速度减小变为慢中子，控制棒是用能吸收慢中子的镉制成，以控制链式反应速度，下列说法正确的是（ ）核反应堆结构A.将控制棒插入的更深一些，反应堆的链式反应速度将降低B.裂变产生的新核的比结合能小于铀核的比结合能C.石墨在反应堆中起到降低核反应速度的作用D.一个嗡U裂变释放的能量是200MeV,则该核反应中质量亏损约为3.6xl（）-20kg【答案】A【解析】【解答】A.将控制棒插入的更深一些，控制棒能吸收更多的中子，从而使反应堆的链式反应速度降低，A符合题意；B.裂变产生的新核的比结合能大于铀核的比结合能，新核更稳定，B不符合题意；C.石墨是很好的慢化剂，可以使快中子速度减小变为慢中子，慢中子更容易被铀俘获，可以加快核反应速度，使裂变反应进行下去，C不符合题意；D.由质量亏损方程AE=Amc2一〜AE200xl06xl.6xl0_19, _rin_28,可得47n=--2= J kg=3.6x10,"kgc（3xl08）D不符合题意。故答案为：Ao【分析】镉棒是为了控制反应堆的反应速度，裂变产生的新核更稳定，通过爱因斯坦质能方程得出亏损的质量。阅卷人二、多选题（共阅卷人二、多选题（共5题；共10分）得分（2分）如图所示，两条单色光a、b平行三棱镜底边BC射向AB面，经三棱镜折射后，汇聚于一点。下列说法正确的是（ ）A.光子动量Pa>PbB.两种单色光的频率九>九C.两种单色光在三棱镜的速度%>%D.在完全相同的条件下做双缝干涉实验，a光对应的干涉条纹间距较宽【答案】A,B【解析】【解答】AB.由图可知，a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以三棱镜对a光的折射率大，对b光的折射率小，所以a光的频率较大，波长较短，即%>九4a<4根据光子动量表达式p=y则a光光子的动量较大，即Pa>PbAB符合题意；C.由光在介质中传播速度的公式v=£分析知，因a光的折射率大，b光的折射率小，知在三棱镜中b光的传播速度较大，即%<%C不符合题意；D.因a光的折射率大，b光的折射率小，所以a光的频率较大，波长较短，根据干涉条纹的间距与波长关系式=a知，让a光和b光通过同一双缝干涉装置，a光的条纹间距小，D不符合题意。故答案为：ABo【分析】根据两种光偏折程度得出折射率的大小关系，结合频率与折射率的关系以及康普顿效应得出光子动量的大小关系，结合双缝干涉相邻亮条纹间距的表达式得出干涉条纹间距较宽的光。（2分）如图所示，“奥托循环”由两条等温线和两条等容线组成，a-b和c-d为等温过程，b-c和d-a为等容过程。下列说法正确的是（c-d过程中，气体从外界吸收热量d-a过程中，气体分子的平均动能变大a-b与c-d过程比较，a-b过程气体对外界做功的绝对值更小b-c过程中，气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减少【答案】A,C【解析】【解答】A.c-d过程中，气体体积增大，对外做功，温度不变，内能不变，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，A符合题意；d-a过程中，气体体积不变，而气体压强减小，则其温度一定减低，气体分子的平均动能减小，B不符合题意；a-b与c-d过程中气体体积减小，外界对气体做功，气体对外界做功，且a-b过程气体对外界做功的绝对值更小，C符合题意；b-c过程中，气体体积不变，压强增大，则气体的温度一定升高，气体分子的热运动更加剧烈，分子的数密度没有改变的情况下，分子在单位时间上与器壁的碰撞数会增多，D不符合题意。故答案为：ACo【分析】C-d过程中根据热力学第一定律判断气体的吸放热，温度是分子平均动能的标志，结合气体对外做功的表达式判断气体对外做功的变化情况。（2分）如图甲所示为一简谐横放在t=0.6s时的波形图，P是平衡位置在x=2m处的质点，S是平衡位置在x=6m处的质点，Q是平衡位置在x=8m处的质点，图乙所示为质点S的振动图像。下列说法正确的是（ ）

P与Q一定总是同时回到平衡位置t=0时，P正沿y轴正方向加速运动t=0.55s时P偏离平衡位置的距离为10cm【答案】B,D【解析】【解答】A.由S点的振动图像可知，t=0.6s时刻，质点S沿y轴正向振动，结合波形图可知这列波沿x轴正方向传播，A不符合题意；B.P与Q两点平衡位置相差半个波长，则一定总是同时回到平衡位置，B符合题意；C.因波的周期为T=0.6s,即t=0时波形与图示位置相同，质点P在平衡位置上方，正沿y轴负方向加速运动，C不符合题意；D.质点P在£=0.55s时刻离开平衡位置的位移为y=Asin（竿t+冬）解得y=10sin（^x0.55+竽）cm=10cmP偏离平衡位置的距离为10cm,D符合题意。故答案为：BDo【分析】根据质点振动的方向和波传播的方向之间的关系得出该波的传播方向，结合质点振动的周期性得出t=0.55s时P偏离平衡位置的距离。（2分）照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出，可以用甲图的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子，阳极A吸收阴极K逸出的电子，在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率的单色光照射阴极K得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像。如丙图所示。下列说法正确的是（ ）

光束光束B.丙图中的是产生光电效应的最小波长C.乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值D.乙图中电压由0到%,光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多【答案】A,C【解析】【解答】A.由光电效应方程Ek=九9一Wo在2时％=0Ek=Er此时E=力而可知普朗克常量/!=呼A符合题意；B.由丙图可知，入射光波长倒数越大，电子最大初动能越大，即入射光波长越小，电子最大初动能越大，结合丙图可知，2。是产生光电效应的最大波长，B不符合题意；C.遏止电压满足它的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值，即光电子有最大初动能，C符合题意；D.单位时间内逸出光电子的个数是由光的强度决定的，当光强一定时，单位时间内逸出光电子的个数是一定的，只不过当电压较小时，不是所有的光电子都能到达阳板，电压越大到达阳极的光电子数越多，D不符合题意。故答案为：AC»【分析】根据光电效应方程以及光子能量的表达式得出普朗克常量，通过动能定理得出光电子的最大初动能，单位时间内逸出光电子的个数是由光的强度决定的。

（2分）用光子能量为E的单色光照射容器中大量处于基态的氢原子，发现该容器内的氢原子能够释放出六种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为打、V2、V3、吗、吟、V6,由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量E可以表示为（ ）E/eV 0 -0.28 0 -0.28-0.38-0.54-0.85-1.512 -3.4-13.6A.hv2 B.hv6C.hv3+hv4 D.hvt+hv2+hv4【答案】B,C,D【解析】【解答】因为氢原子发出6种不同频率的光子，根据吗也=6可得n=4氢原子吸收能量后跃迁到第4能级，则吸收的能量等于n=l和n=4能级间的能级差，释放出六种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为火、功、丫3、%、叱、V6,则%-Ei=/lV6，%-々=/1V5,E2-E]=hvnE4-E2=hv3,E3-E2=hv2,E4-E3=hvx单色光的光子能量E=E4—Ei=hv6又E4-Ei=九V3+hv^,E4—Ei=hv1+hv2+/1V40故答案为：BCDo阅卷人得分【分析】根据氢原子跃迁时吸收的能量和能级差之间的关系得出开始用来照射容器的单色光的光子能量。三、实验题（共2题；共7分）（3分）线上学习期间，小刚在家用平底锅.温水、植物油、酒精、琲子粉、坐标纸、彩笔等估测植物油分子的大小。他将0.3mL的植物油溶于酒精，制成500mL的植物油酒精溶液，用注射器测得1.0mL上述溶液有80滴。现取一滴该溶液滴在水面上，待油膜稳定后，将其斯轮廓画在小方格的边长为1.0cm的坐标纸上，其形状如图所示。（1分）形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的可视为植物油分子的直径。（1分）利用上述数据，求得植物油分子的直径为m。（结果保留2位有效数字）（1分）在某次实验中小刚观察到油膜的面积先变大后变小，他使用了油膜的最大的面积进行计算，这样会导致测得的油酸分子直径。（填“偏大”或"偏小”）【答案】（1）厚度（2）6.8xI。-"（3）偏小【解析】【解答】（1）形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为植物油分子的直径。（2）一滴植物油酒精溶液中纯植物油的体积为％=黯xI'16nl3=75xio-12m3油膜中大约有110个小方格，则油膜的面积为S=110x0.012m2=1.1x10-27n2则植物油分子的直径为d="= mx6,8x10-lom（3）在某次实验中小刚观察到油膜的面积先变大后变小，他使用了油膜的最大的面积进行计算，根据d=§说明代入计算的油膜面积偏大，导致测得的油酸分子直径偏小。【分析】（1）单分子油膜的厚度就是植物油分子的直径；（2）根据油膜在玻璃板上的面积以及植物油分子直径和一滴植物油酒精溶液中纯植物油的体积的关系得出植物油分子的直径；（3）根据（2）中的表达式以及油膜面积的变化情况得出油酸分子直径的变化情况。18.（4分）在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间的距离为d=0.4mm,双缝到光屏的距离为L=0.5mo2 1 2川川川冷州叶口皿e八,刷|哪「A B /位置读数 8位置读数甲 乙(2分)关于本实验，下列说法正确的是—A.实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝应相互平行B.测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数C.看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或紫色滤光片，即可看到红黑相间或紫黑相间的干涉条纹，且紫黑条纹的间距比红黑条纹的间距大D.观察到的白光干涉图样是等距的白色干涉条纹(2分)用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图乙所示，则相邻两条亮条纹中心间距4%=mm,该单色光的波长；1=mo【答案】(1)A；B(2)0.75；6xIO"【解析】【解答】(1)A.实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝应相互平行，A符合题意；B.测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，以减小误差，B符合题意；C.看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或紫色滤光片，即可看到红黑相间或紫黑相间的干涉条纹，由=J/l且a女＞入然所以紫黑条纹的间距比红黑条纹的间距小，C不符合题意；D.一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，D不符合题意。故答案为：ABo(2)分划板在图中A位置时游标卡尺读数0=11mm4-1x0.1mm=11.1mm分划板在图中B位置时游标卡尺读数小=15mm4-6x0.1mm=15.6mm则相邻两条亮条纹中心间距=砧J'= mm=0.75mm6 o由1a_3洱id. 0.4x10 o_rYd，4c-7=TAx=Q5-x0.75x103m=6x107m

【分析】（1）根据“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验原理以及注意事项选择正确的选项;（2）根据游标卡尺读数原理得出分划板在AB处的读数，结合相邻亮条纹间距表达会得出波长的大小。阅卷人四、解答题（共4题；共65分）得分（15分）核聚变可以提供高效、清洁的能量。一种核聚变是一个质子场和两个中子加结合为一个瓶核并放出一个光子。已知质子的质量是1Q073U,中子的质量是1.OO87U,；，的质量是3.0160u,1初的质量是12.0000u,lu=931.5MeV,普朗克常量6.63xIO"。.（5分）写出这种核聚变的核反应方程式；（5分）求放出光子的频率；（结果保留2位有效数字）（5分）通过计算比较初和年。哪个更稳定。【答案】（1）解：根据电荷数守恒，质量数守恒，知聚变方程为加+21-初（2）解：该核反应质量亏损为Am=1.0073u+2x1.0087u-3.0160u=0.0087u根据爱因斯坦质能方程知，释放的核能为4E=0.0087x931.5MeV=B.lOMeV代入数据解得v=2.0x102i〃z（3）解：由上分析可知，僦核的结合能为AE=8.10MeV,则僦核的比结合能为比结合能=-5-=2.7MeV一个1犯由4个质子和8个中子组成，其反应方程为+8Ht该核反应质量亏损为Am'=4x1,0073U+8x1.0087u-12.0000“=0.0988u根据爱因斯坦质能方程知，释放的核能为4E'=0.0988x93L5MeV=92.03MeV则1C的比结合能为比结合能==比结合能==7.67MeV由上分析可知】犯的比结合能大于僦核的比结合能，故】初更稳定【解析】【分析】（1）核反应方程满足质量数和电荷数守恒；（2）核反应过程有质量亏损，结合爱因斯坦质能方程以及光子能量的表达式得出放出光子的频率;（3）根据爱因斯坦质能方程和比结合能的计算得出氟核的比结合能。（15分）如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，半径为R,圆心为0,其对称轴为0A,一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为堂R,经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为C。求：（1）（5分）透明介质的折射率n；（5分）单色光在介质中传播的时间t；（5分）如图乙所示，将透明介质截取下半部分OAB,用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面，与界面OA成30。角入射，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，求圆弧AB上有光射出的弧长L„（取sin35。=争【答案】（1）解：设第一次折射的入射角和折射角分别为ii和n,第二次折射的入射角和折射角分别为i2和⑵由于光线到对称轴的距离为孚R,则有&=60。由几何知识知&=H+i2=60°解得丁1=G=30。则透明介质的折射率n=普=B（2）解：光在介质中传播速度口=5光在介质中传播距离L=忠嚅cos30°D由L="可得t=（3）解：光线从O点照射到透明介质，光线照射到圆弧的C点，如图sin60°sina解得a=30°设从D点入射的光线经折射后到达E点时，刚好发生全反射，贝卜山0=：=孚解得夕=35°由几何知识解得r=35。则圆弧AB上有光射出的是用，弧长为L=芸*兀/?=婪180 36【解析】【分析】（1）根据光在透明介质中的光路图以及折射定律得出透明介质的折射率；（2）根据光在介质中传播的速度和光速的关系以及光在介质中传播的距离和传播时间的关系得出单色光在介质中传播的时间t；；（3）结合光发生全反射临界角的正弦值和折射率的关系以及折射定律得出圆弧AB上有光射出的弧长。（15分）某同学应用物理知识，设计了一个简易的多用途传感器。如图所示，该传感器的气缸由带底的透明圆筒组成，活塞A、B通过一刚性杆连接，活塞A、B的横截面积Si=4cm2,s2=1cm2,活塞A、B和连接杆的总质量m=4kg,两活塞将气缸分为I、II两部分，I部分为真空，II部分封闭有空气。垂直于气缸底建立x坐标轴，使零刻度与气缸底部对齐。现将气缸竖直置于水平地面，稳定后活塞A、气缸转折处、活塞B对应的刻度分别为6cm、12cm、18cm,气缸导热良好，活塞B上方开口，环境温度为27℃,大气压Po=1.0xl（）5pa,不计气缸和活塞的厚度，忽略一切摩擦，取g=10m/s2o（1）（5分）现用这个仪器粗略测量某款汽车水平地面直线加速时的最大加速度，将气缸水平固定于汽车内部，x坐标轴正方向与汽车前进方向一致。汽车加速过程中该同学观察到活塞A对应刻度在8.8cm至lj12cm之间变化，整个过程中车内温度保持27℃不变。求该款汽车最大加速度的大小；（结果保留2位有效数字）（5分）现用这个仪器测量海水深度。将气缸竖直（x坐标轴正方向竖直向上）放置在海水中，假定海水密度为1.0xKPkg/nP,气缸所在位置海水温度为7C,稳定后活塞B对应的深度为90米，求此时活塞A对应的刻度；（5分）该仪器在书房放置了一段时间（x坐标轴正方向朝上），P处出现了一条裂缝，发现时活塞已经停止了移动，这名同学没有抽气就对裂缝进行了重新密封。求I、II部分空气质量之比。【答案】（1）解：由题意可知，缸内气体做等温变化，则有P[Si=mg+p（jS2PlS/i=P2sll12联立可得P2=陪可知，hi越小，p2越大，则由牛顿第二定律可得PzmaxSl-P°S2=mCZmax解得该款汽车最大加速度的大小Clmax=6.0t?1/s2（2）解：由平衡关系可得pghs2+mg=P3sl由理想气体状态方程可得皆4=群*廿中71=273+27K=300K耳叩%=273+7K=280K联立可得府、2.2cm（3）解：I中气体的压强为Po=1.0xl（）5pa,由平衡关系可得p4sl=mg+P（）siH中空气做等温变化，有PiS#i=P4S1/14可得九4=3.75cm则I中气体的体积为V,=3.75s2+（12+6-3.75）51=60.75cm3II中空气的体积V4=Xi=15cm3由华=C可得7711:m2=81：40【解析】【分析】（1）缸内气体做等温变化，根据受力平衡以及玻意耳定律得出变化后气体的压强，通过牛顿第二定律得出汽车的加速度；（2）根据受力平衡以及理想气体状态方程得出活塞A对应的刻度；I中气体根据受力平衡得出重新密封时气体的压强，II中空气做等温变化，利用玻意耳定律得出气柱的长度，通过理想气体状态方程得出I、n部分空气质量之比。（20分）某兴趣小组研究弹簧振子，设计了如图所示的装置，一个轻弹簧竖直放置，一端固定于地面，另一端与质量为m的物体B固连在一起，整个装置被一个口径略大且足够长的光滑圆套约束（图中未画出）。现将质量也为m的物体A由B的正上方某一高度处自由释故，A和B发生碰撞后两者一起以相同的速度向下运动（但不粘连）。AB在以后的振动过程中恰好不会分离，弹簧的的劲度系数为k,整个振动过程弹簧处于弹性限度内。忽略A、B的体积，不计空气阻力。m、k、g为己知量。求：□A（5分）AB一起振动过程中最大加速度的大小；（5分）小组中的甲同学通过研究弹簧弹力做功，得出了弹簧的弹性势能表达式=（x为弹簧形变量）。求A释放前距B的高度；（5分）小组中的乙同学通过课下自学了解到弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数k及振子的质量m有关，但是他记不清周期公式是T=2n厚还是7=2n区，请根据所学知识直接选出正确的7K y/m弹簧振子周期公式（不必写出推导过程）：（5分）以A与B碰撞为计时起点，求AB振动到最高点的时刻。【答案】（1）解：AB在以后的振动过程中恰好不会分离，所以振动最高点为弹簧原长位置，此时加速度最大。有2mg=2ma解得a=g（2）解：B静止时有物体A自由下落的过程，由机械能守恒得mgh=1mv02物体A、B碰撞过程有m%=2mv碰后AB在以后振动过程中到达最高点时弹簧刚好处于原长状态，相对于原来向上运动得距离飞=mg~k~对物体A、B