河北省唐山市曹妃甸区曹妃甸新城实验学校2022-2023学年高二下学期期末物理试题
一、单选题
1．下列说法不正确的是（ ）
A．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
B．晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量，温度不变
C．能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律
D．毛细现象可能表现为液体在细管中上升，也可能表现为下降
2．新型冠状病毒威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是（ ）
A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．一切物体都在不停地发射红外线
3．如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，并辐射出光子。下列说法正确的是（ ）
A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光
B．这些氢原子中由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光的频率最高
C．若由能级跃迁到能级、由能级跃迁到能级和由能级跃迁到能级辐射的光的波长分别为、、，则
D．若由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光能使某种金属逸出光电子，则由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光也一定能使该种金属逸出光电子
4．物体B、C的位置坐标x与时间t的关系如图所示。虚线A是实线C在时刻的切线，已知虚线A与实线B平行，实线C是一条开口向下的抛物线。则以下说法正确的是（ ）
A．在2s~4s内的某一时刻，物体C的速度可能大于物体B的速度
B．0~2s内，物体C的平均速度大于物体B的平均速度
C．0~4s内，物体B运动的路程比物体C运动的路程多16m
D．物体C做匀变速直线运动，加速度大小为
5．（2022·全国甲卷）两种放射性元素的半衰期分别为 和 ，在 时刻这两种元素的原子核总数为N，在 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ，则在 时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A． B． C． D．
6．（2022·周至模拟）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（ ）
A． B．
C． D．
7．子弹垂直射入叠在一起的相同固定木板，穿过第9块木板后速度变为0。如果子弹在木板中运动的总时间是t，可以把子弹视为质点，子弹在各块木板中运动的加速度都相同。那么子弹穿过第7块木板所用的时间最接近（ ）
A．0.072t B．0.081t C．0.106t D．0.124t
二、多选题
8．一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
9．为了测试小车的性能，甲、乙两辆小车同时从M处由静止开始沿平直公路均先做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动直至静止，两车先后停在N处，假设两车在各自匀加速阶段和匀减速阶段的加速度大小相等，甲车、乙车全程经历的时间分别为和，甲乙两车加速度大小分别为和，最大速度分别为和，则（ ）
A．
B．
C．甲车停下时，两车相距最远
D．甲车运动了时，两车相距最远
10．电子设备之间在一定距离范围内可以通过蓝牙连接进行数据交换，已经配对过的两电子设备，当距离小于某一值时，会自动连接；一旦超过该值时，蓝牙信号便会立即中断，无法正常通讯。某次实验中，分别安装在甲、乙两小车上的两电子设备已通过蓝牙配对成功，其正常通讯的有效距离为。两车运动路线在同一条直线上（两车略微错开，不会相撞）。如图所示，甲车以的初速度经过O点，向右做加速度大小的匀加速直线运动。同时乙车以初速度向右经过O点左侧6m处，并立即以的加速度刹车。以此时刻为计时起点，忽略蓝牙信号连接延迟，下列说法正确的是（ ）
A．时信号第一次中断
B．时信号第一次恢复
C．信号第二次中断时，甲在O右边55m处
D．从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m
三、实验题
11．下图为某同学做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验示意图，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。
（1）在实验操作过程中，要采取以下做法：____是为了保证实验的恒温条件（填入相应的字母代号）
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔 B．移动活塞要缓慢
C．实验时，不要用手握注射器 D．在注射器活塞侧壁涂润滑油
（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是____（填入相应的字母代号）
A．环境温度逐渐升高 B．环境温度逐渐降低
（3）实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像应是____。
A． B．
C． D．
12．用图（甲）所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。
（1）实验的主要步骤：
①安装实验装置；
②测量挡光片的宽度d；
③用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x；
④滑块从A点静止释放（已知砝码落地前挡光片已通过光电门）；
⑤读出挡光片通过光电门所用的时间t，由此可知滑块的加速度表达式为：a= ；（用上面测量的物理量字母表示）
⑥改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值。其中某一次测量x值如图乙所示，其读数为 。
（2）根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出图线如图丙所示，求得该图线的斜率k= 。
已知挡光片的宽度，由此进一步求得滑块的加速度a= 。（计算结果均保留3位有效数字）
四、解答题
13．如图所示，一空玻璃水杯，在的温度下将水杯盖子拧紧，保证不漏气。此后水杯被放置到阳光下暴晒，杯内气体的温度达到。已知外部的大气压强保持不变，气体可看成理想气体。求：
（1）暴晒后杯内气体的压强；
（2）将盖子打开后立刻重新拧紧，忽略杯中气体温度的变化，求杯内剩余的气体质量与打开盖子前杯内的气体质量之比。
14．红绿灯指挥城市路口交通。某城市道路汽车行驶限速，如图是该市一个十字路口前红灯时的情况，第一辆车的车头与停止线齐平，该路口绿灯时间是，已知每辆车长均为，绿灯亮后，每辆汽车都以加速度匀加速到最大限速，然后做匀速直线运动；为保证安全，前后两车相距均为，绿灯亮时第一辆车立即启动，每后一辆车启动相对前一辆车均延后。交通规则：黄灯亮时，只要车头过停止线就可以通行。
（1）绿灯亮后，求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线；
（2）绿灯亮后，通过计算判断：停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口？
15．如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为L．两圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为S、质量为m，大活塞的横截面积为2S、质量为2m．两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮气．小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热．开始时，氮气和外界环境的温度均为T0，大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力．重力加速度用g表示，外界的大气压强恒为，氧气和氮气均可看做理想气体，则
（1）开始时氮气的压强是多少？
（2）若通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞上升时，氮气的温度是多少？
（3）当氮气的温度上升到3T0时，压强多大？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】分子动能；分子势能；热力学第二定律；晶体和非晶体；浸润和不浸润；毛细现象
【解析】【解答】A.当分子间作用力表现为斥力时，分子距离减小，分子力增大；分子力做负功，则分子势能增加，A不符合题意；
B.晶体有固定熔点，在熔化过程中，吸收热量，温度不变；非晶体没有固定熔点，在熔化过程中，吸收热量，温度不断上升，B符合题意；
C.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性，符合热力学第二定律，C不符合题意；
D.如果液体浸润细管，液体在细管中上升，如果液体不浸润细管，液体在细管中下降，所以毛细现象可能表现为液体在细管中上升，也可能表现为下降，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据分子力与分子间距的关系分析分子力的变化情况，由分子力的做功情况分析分子势能的变化情况；晶体有固定熔点，非晶体没有固定熔点；根据热力学第二定律的描述分析能量耗散；根据浸润和不浸润原理分析毛细现象中液体的上升或下降。
2．【答案】A
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】A.波能不能发生干涉与波长的大小没有关系，看的是两列波的频率是否相同；而波长越长越容易则容易绕过障碍物或孔而发生衍射现象，因为红外线比可见光波长长，因此更容易发生衍射，A符合题意；
B.适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，B不符合题意；
C.X射线由较强的穿透作用，医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，C不符合题意；
D.一切物体都在不停地发射红外线，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据产生稳定干涉的条件和产生明显衍射现象的条件分析；适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D；X射线由较强的穿透作用，可用于医疗透视；一切物体都在不停地辐射红外线。
3．【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】A.一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，跃迁路径可能为4→3→2→1、4→2→1、4→3→1、4→1，所以最多能辐射出3种不同频率的光，A不符合题意；
B．根据可得，这些氢原子中由n=4能级跃迁到n=3能级的氢原子辐射的光的能量最小，辐射的光的频率最低，B不符合题意；
C.根据能级差公式可得，， ，联立可得，可得，C不符合题意；
D.发生光电效应的条件是：入射光的频率大于金属的逸出功，由于，若由n=3能级跃迁到n=2能级的氢原子辐射的光能使某种金属逸出光电子，则由n=2能级跃迁到n=1能级的氢原子辐射的光也一定能使该种金属逸出光电子，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】因为只有一个氢原子，所以只能有一种由n=4能级跃迁到n=1能级的路径，找出所有可能的跃迁的路径，分析出辐射不同频率的光种类最多的路径；根据能级差公式分析所有跃迁中辐射的能量值，得出对应频率的高低；根据能级差公式推导波长关系；根据发生光电效应的条件分析。
4．【答案】D
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系；运动学 S-t 图象
【解析】【解答】A.在x-t图像中，斜率表示速度，可知B做匀速直线运动，C做变速运动，且C的速度先减小后增大，由题意知，虚线A与实线B平行，所以C在t=0时刻的速度与B的速度相等，由图可知，t=0和t=4s时刻，物体C的速度大小相等，且速度最大，因此在2s~4s内的某一时刻，物体C的速度不可能大于物体B的速度，A不符合题意；
B.根据平均速度公式可得，0~2s内，C的平均速度为，，B不符合题意；
C.0~4s内，物体B做单向直线运动，路程，物体C在t=2s时刻运动发生反向，路程为，则有，C不符合题意；
D.物体C先匀减速运动、t=2s后反向匀加速运动，在t=0时刻，，t=2s时，，可得加速度大小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据在x-t图像中，斜率表示速度，判断B和C的速度关系；根据平均速度公式，分析0~2s内B、C两物体的平均速度关系；路程是指物体的实际运动路径，求出两物体在0~4s内各自的路程，再比较二者的数值关系；由图像特点分析C的运动性质，根据求出加速度大小。
5．【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】设两种元素原子核数分别为m和n，根据题意可知
解得，
所以在时，尚未衰变的原子个数为，
故选C。
【分析】先设出两种元素原子核的个数，然后根据题目列出方程组，解出两种原子个数，最后代入时间进行计算。
6．【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值
可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用其光电效应方程结合其截止频率的大小可以比较其截距的大小及斜率的大小。
7．【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系
8．【答案】A,B,D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】AC.理想气体从状态a到状态b，图线是过原点的倾斜直线，可知该过程是等压变化，得；从状态b变化到状态c，V增大，T降低，由可得压强p减小，即，可知状态a处的压强大于状态c处的压强，A符合题意，C不符合题意；
BD.由a变化到b的过程中，V增大，所以气体对外做功，T升高，则内能增大，由热力学第一定律可知气体吸热，BD符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】T-V图像中，过原点的倾斜直线表示等压变化，得出a、b两状态的压强关系，再由理想气体状态方程分析b、c两状态的压强关系；根据气体体积变化分析气体做功；由热力学第一定律分析吸热放热问题。
9．【答案】A,D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；追及相遇问题；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB.运动图像如图所示，
由两车位移相等可得，解得，由图像可得，甲的加速度，乙的加速度，整理有，A符合题意，B不符合题意；
CD.由题意可知，甲乙同时同地出发，开始时甲的速度大于乙的速度，甲乙间距逐渐增大，当甲乙速度相等时，二者间距最大，之后甲的速度小于乙的速度，距离减小，直到甲停止运动，故甲乙速度相等时相距最远，设甲达到最大速度后，再经过时间，相距最远。速度相等，对甲车，再联立，解得，甲车运动时间，两车相距最远，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据题意做出v-t图像，根据v-t图像中面积表示位移，结合题给条件，求出两车的最大速度之比；由加速度公式求解两车的加速度之比；当甲乙两车速度相等时距离最远，由匀变速直线运动速度与时间的关系，求出两车相距最远的时间。
10．【答案】A,D
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.因开始时，乙车速度较大，则在乙停止运动之前乙车可超过甲车，然后两车距离逐渐变大，当蓝牙第一次中断时乙车超过了甲车，则第一次信号中断时满足，解得，即t=4s时信号第一次中断，A符合题意；
B.当第一次信号中断时，甲车的速度，乙车的速度，到信号第一次恢复时应该满足，解得，但是乙车停止运动的时间，即经过12s时乙车已经停止，则信号第一次恢复的时刻应该小于16s，B不符合题意；
C.乙车停止运动时，距离O点的距离为，信号第二次中断时，甲在乙的右侧10m位置，则此时甲车在O右边49m处，C不符合题意；
D.由B选项的分析可知，第一次信号恢复时，乙车已经停止运动，此时甲车应在乙车左侧10m，第二次信号中断时，甲车应在乙车的右侧10m，所以从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据每次中断和恢复时，甲乙两车的距离均为10m的特点，由匀变速直线运动的位移时间关系求解第一次信号中断和第一次信号恢复所用的时间；判断出第一次信号恢复时，乙车已经停止运动，再根据信号中断和恢复时，甲乙两车的距离均为10m的特点，继续分析甲乙两车的位移，求出信号第二次中断时甲车所在的位置，以及从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲车的位移。
11．【答案】（1）B；C
（2）B
（3）B
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1）A.用橡皮帽堵住注射器的小孔，使注射器内封闭了一定质量的气体，与温度无关，A不符合题意；
BC.为保证气体的温度不变，实验时，移动活塞一定要缓慢，使注射器内气体温度与外界温度保持一致，同时不要用手握注射器，防止气体温度升高，BC符合题意。
D.在注射器活塞侧壁涂润滑油，是使封闭气体的容器密封良好，不漏气，与温度无关，D不符合题意；
故答案为：BC；
（2）由图可以看出，与等温线比较，同样的体积，实际压强偏小，由理想气体状态方程可知，气体温度偏低，造成这一现象的可能原因是由于实验时环境温度降低了，B符合题意，A不符合题意。
故答案为：B；
（3）根据理想气体状态方程，整理可得，随着环境温度逐渐升高，图象的斜率会逐渐变大，对比可知，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析各选项；（2）由理想气体状态方程分析造成图线与玻意耳定律不够吻合的原因；（3）由理想气体状态方程推导的关系式，根据关系式分析环境温度逐渐升高所对应的图象。
12．【答案】（1）；60.50
（2）；0.518
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；探究小车速度随时间变化的规律；匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】（1） ⑤ 滑块通过光电门的速度为，根据运动学速度与位移关系公式得；
⑥ 刻度尺的最小分度值为0.1cm，滑块的初始位置是10.00cm，故A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x=70.50cm-10.00cm=60.50cm；
（2）由（1）加速度的表达式可得，结合图像信息可得，解得加速度为。
【分析】（1）由匀变速直线运动的位移与速度的关系式求出加速度的表达式；根据刻度尺的读数规则读数，求出x的值；（2）推导的关系式，结合图像的斜率求出滑块的加速度。
13．【答案】（1）解：杯内封闭气体发生等容变化，由查理定律有
其中
代入解得暴晒后杯内空气的压强
（2）解：设杯内体积为V，盖子打开时杯内空气可视为发生等温膨胀，由玻意耳定律有
因此盖子重新盖上后杯内剩余的空气质量与原来杯内的空气质量之比等于
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）杯内封闭气体发生等容变化，由查理定律求解暴晒后杯内气体的压强；（2）盖子打开时杯内空气做等温膨胀，由玻意耳定律求出原体积与膨胀后的体积比，即为杯内剩余的气体质量与打开盖子前杯内的气体质量比。
14．【答案】（1）解：在绿灯亮后，设第三辆车等待时间为t1，运行时间为t2，则
解得
停止线后第3辆车车头过停止线的时间
（2）解：绿灯亮后，设第17辆车经过时间t3启动，车头与停止线距离为x1，则
设第17辆车经过时间t4速度达到限速vm=15m/s，通过的距离为x2，则
，
解得
在黄灯亮前，第17辆车匀速运动的时间为t5，设通过的距离为x3，则
绿灯亮后，黄灯亮前，第17辆通过的总距离为x4，则
由于
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法一
绿灯亮后，第17辆通过的总距离为x4，则
由于
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法二
因为
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法三
匀速时间
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【分析】（1）先求出第3辆车等待的时间，再由匀变速直线运动的位移时间公式求出第3辆车车头运动到停止线的时间，两段时间之和即为绿灯亮后，第3辆车车头过停止线需要的总时间；（2）先求出第17辆车等待的时间，再由匀变速直线运动公式求出该车达到最大速度运动的位移和所需时间，分析汽车到最大速度后在绿灯亮起前匀速运动的位移，然后通过比较绿灯亮起前第17辆车运动的位移与第17辆车启动前距停止线的距离关系，得出第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口。
15．【答案】（1）解：氧气的压强为：
氮气的压强为：
答：开始时氮气的压强是
（2）解：对于氧气，温度不变，初状态：p1=，V1=L 2S+L S=LS
末状态设压强为p2，体积为V2=L 2S+L S=LS
根据玻意耳定律知：p1V1＝p2V2
代入数据解得：p2=
此时杆出现弹力，处于拉伸状态，对上面的小活塞受力分析得
解得杆的弹力为
对于氮气分析初状态：p1′＝p1+=，T1′＝T0，V1=L 2S=LS
加热后，p2′＝p2+=
设温度为：T2′，体积为：
根据理想气体状态方程知：
代入数据解得：T2′=T0；
答：氮气的温度是
（3）解：设大活塞刚达到圆筒顶部时氮气的温度为T′0；
对于氧气，温度不变，初状态：p1=，V1=L 2S+L S=LS
末状态设压强为p3，体积为：V3＝LS根据玻意耳定律知：p1V1＝p3V3
代入数据解得：
对于氮气分析初状态：p1′＝p1+=，T1′＝T0，V1=L 2S=LS
加热后：p3′＝p3+=，V3′＝2LS
根据理想气体状态方程知
代入数据解得T0′=T0＜3T0，
说明在3T0时，大活塞已经在顶部；
对大活塞，当氮气的温度上升到3T0时，压强为p末，
根据理想气体状态方程知
解得：p末=
答：当氮气的温度上升到3T0时，压强为．
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1）分别分析小活塞和大活塞的受力，由共点力平衡条件求出氧气和氮气的压强；（2）氧气做等温变化，找出初末状态的气体参量，由玻意耳定律求出大活塞上升时氧气的压强，再通过小活塞和大活塞的受力，由共点力平衡条件求出大活塞上升时氮气的压强，然后由理想气体状态方程计算此时氮气的温度；（3）先判断氮气的温度上升到时，大活塞是否已经上升到顶部，再由理想气体状态方程求出当氮气的温度上升到时气体的压强。
河北省唐山市曹妃甸区曹妃甸新城实验学校2022-2023学年高二下学期期末物理试题
一、单选题
1．下列说法不正确的是（ ）
A．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大
B．晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量，温度不变
C．能量耗散过程体现了宏观自然过程的方向性，符合热力学第二定律
D．毛细现象可能表现为液体在细管中上升，也可能表现为下降
【答案】B
【知识点】分子动能；分子势能；热力学第二定律；晶体和非晶体；浸润和不浸润；毛细现象
【解析】【解答】A.当分子间作用力表现为斥力时，分子距离减小，分子力增大；分子力做负功，则分子势能增加，A不符合题意；
B.晶体有固定熔点，在熔化过程中，吸收热量，温度不变；非晶体没有固定熔点，在熔化过程中，吸收热量，温度不断上升，B符合题意；
C.能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有的方向性，符合热力学第二定律，C不符合题意；
D.如果液体浸润细管，液体在细管中上升，如果液体不浸润细管，液体在细管中下降，所以毛细现象可能表现为液体在细管中上升，也可能表现为下降，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据分子力与分子间距的关系分析分子力的变化情况，由分子力的做功情况分析分子势能的变化情况；晶体有固定熔点，非晶体没有固定熔点；根据热力学第二定律的描述分析能量耗散；根据浸润和不浸润原理分析毛细现象中液体的上升或下降。
2．新型冠状病毒威胁着全世界人民的生命健康，红外测温枪在疫情防控过程中发挥了重要作用。红外线是电磁波，下列关于电磁波的说法错误的是（ ）
A．由于红外线的波长比可见光长，所以比可见光更难发生干涉、衍射
B．紫外线有助于人体合成维生素D
C．医学上用X射线透视人体，检查体内病变等
D．一切物体都在不停地发射红外线
【答案】A
【知识点】电磁波谱
【解析】【解答】A.波能不能发生干涉与波长的大小没有关系，看的是两列波的频率是否相同；而波长越长越容易则容易绕过障碍物或孔而发生衍射现象，因为红外线比可见光波长长，因此更容易发生衍射，A符合题意；
B.适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D，B不符合题意；
C.X射线由较强的穿透作用，医学上用X射线透视人体，检查体内病变等，C不符合题意；
D.一切物体都在不停地发射红外线，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据产生稳定干涉的条件和产生明显衍射现象的条件分析；适量照晒紫外线有助于人体合成维生素D；X射线由较强的穿透作用，可用于医疗透视；一切物体都在不停地辐射红外线。
3．如图所示为氢原子的能级图，现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，并辐射出光子。下列说法正确的是（ ）
A．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多能辐射出6种不同频率的光
B．这些氢原子中由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光的频率最高
C．若由能级跃迁到能级、由能级跃迁到能级和由能级跃迁到能级辐射的光的波长分别为、、，则
D．若由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光能使某种金属逸出光电子，则由能级跃迁到能级的氢原子辐射的光也一定能使该种金属逸出光电子
【答案】D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】A.一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，跃迁路径可能为4→3→2→1、4→2→1、4→3→1、4→1，所以最多能辐射出3种不同频率的光，A不符合题意；
B．根据可得，这些氢原子中由n=4能级跃迁到n=3能级的氢原子辐射的光的能量最小，辐射的光的频率最低，B不符合题意；
C.根据能级差公式可得，， ，联立可得，可得，C不符合题意；
D.发生光电效应的条件是：入射光的频率大于金属的逸出功，由于，若由n=3能级跃迁到n=2能级的氢原子辐射的光能使某种金属逸出光电子，则由n=2能级跃迁到n=1能级的氢原子辐射的光也一定能使该种金属逸出光电子，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】因为只有一个氢原子，所以只能有一种由n=4能级跃迁到n=1能级的路径，找出所有可能的跃迁的路径，分析出辐射不同频率的光种类最多的路径；根据能级差公式分析所有跃迁中辐射的能量值，得出对应频率的高低；根据能级差公式推导波长关系；根据发生光电效应的条件分析。
4．物体B、C的位置坐标x与时间t的关系如图所示。虚线A是实线C在时刻的切线，已知虚线A与实线B平行，实线C是一条开口向下的抛物线。则以下说法正确的是（ ）
A．在2s~4s内的某一时刻，物体C的速度可能大于物体B的速度
B．0~2s内，物体C的平均速度大于物体B的平均速度
C．0~4s内，物体B运动的路程比物体C运动的路程多16m
D．物体C做匀变速直线运动，加速度大小为
【答案】D
【知识点】平均速度；匀变速直线运动的速度与时间的关系；运动学 S-t 图象
【解析】【解答】A.在x-t图像中，斜率表示速度，可知B做匀速直线运动，C做变速运动，且C的速度先减小后增大，由题意知，虚线A与实线B平行，所以C在t=0时刻的速度与B的速度相等，由图可知，t=0和t=4s时刻，物体C的速度大小相等，且速度最大，因此在2s~4s内的某一时刻，物体C的速度不可能大于物体B的速度，A不符合题意；
B.根据平均速度公式可得，0~2s内，C的平均速度为，，B不符合题意；
C.0~4s内，物体B做单向直线运动，路程，物体C在t=2s时刻运动发生反向，路程为，则有，C不符合题意；
D.物体C先匀减速运动、t=2s后反向匀加速运动，在t=0时刻，，t=2s时，，可得加速度大小，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据在x-t图像中，斜率表示速度，判断B和C的速度关系；根据平均速度公式，分析0~2s内B、C两物体的平均速度关系；路程是指物体的实际运动路径，求出两物体在0~4s内各自的路程，再比较二者的数值关系；由图像特点分析C的运动性质，根据求出加速度大小。
5．（2022·全国甲卷）两种放射性元素的半衰期分别为 和 ，在 时刻这两种元素的原子核总数为N，在 时刻，尚未衰变的原子核总数为 ，则在 时刻，尚未衰变的原子核总数为（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】设两种元素原子核数分别为m和n，根据题意可知
解得，
所以在时，尚未衰变的原子个数为，
故选C。
【分析】先设出两种元素原子核的个数，然后根据题目列出方程组，解出两种原子个数，最后代入时间进行计算。
6．（2022·周至模拟）如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】光电效应
【解析】【解答】光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值
可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用其光电效应方程结合其截止频率的大小可以比较其截距的大小及斜率的大小。
7．子弹垂直射入叠在一起的相同固定木板，穿过第9块木板后速度变为0。如果子弹在木板中运动的总时间是t，可以把子弹视为质点，子弹在各块木板中运动的加速度都相同。那么子弹穿过第7块木板所用的时间最接近（ ）
A．0.072t B．0.081t C．0.106t D．0.124t
【答案】C
【知识点】匀变速直线运动的位移与时间的关系
二、多选题
8．一定量的理想气体从状态a经状态b变化到状态c，其过程如图上的两条线段所示，则气体在（ ）
A．状态a处的压强大于状态c处的压强
B．由a变化到b的过程中，气体对外做功
C．由b变化到c的过程中，气体的压强不变
D．由a变化到b的过程中，气体从外界吸热
【答案】A,B,D
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；热力学第一定律及其应用；热力学图像类问题
【解析】【解答】AC.理想气体从状态a到状态b，图线是过原点的倾斜直线，可知该过程是等压变化，得；从状态b变化到状态c，V增大，T降低，由可得压强p减小，即，可知状态a处的压强大于状态c处的压强，A符合题意，C不符合题意；
BD.由a变化到b的过程中，V增大，所以气体对外做功，T升高，则内能增大，由热力学第一定律可知气体吸热，BD符合题意。
故答案为：ABD。
【分析】T-V图像中，过原点的倾斜直线表示等压变化，得出a、b两状态的压强关系，再由理想气体状态方程分析b、c两状态的压强关系；根据气体体积变化分析气体做功；由热力学第一定律分析吸热放热问题。
9．为了测试小车的性能，甲、乙两辆小车同时从M处由静止开始沿平直公路均先做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动直至静止，两车先后停在N处，假设两车在各自匀加速阶段和匀减速阶段的加速度大小相等，甲车、乙车全程经历的时间分别为和，甲乙两车加速度大小分别为和，最大速度分别为和，则（ ）
A．
B．
C．甲车停下时，两车相距最远
D．甲车运动了时，两车相距最远
【答案】A,D
【知识点】匀变速直线运动的速度与时间的关系；匀变速直线运动的位移与时间的关系；追及相遇问题；运动学 v-t 图象
【解析】【解答】AB.运动图像如图所示，
由两车位移相等可得，解得，由图像可得，甲的加速度，乙的加速度，整理有，A符合题意，B不符合题意；
CD.由题意可知，甲乙同时同地出发，开始时甲的速度大于乙的速度，甲乙间距逐渐增大，当甲乙速度相等时，二者间距最大，之后甲的速度小于乙的速度，距离减小，直到甲停止运动，故甲乙速度相等时相距最远，设甲达到最大速度后，再经过时间，相距最远。速度相等，对甲车，再联立，解得，甲车运动时间，两车相距最远，C不符合题意，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据题意做出v-t图像，根据v-t图像中面积表示位移，结合题给条件，求出两车的最大速度之比；由加速度公式求解两车的加速度之比；当甲乙两车速度相等时距离最远，由匀变速直线运动速度与时间的关系，求出两车相距最远的时间。
10．电子设备之间在一定距离范围内可以通过蓝牙连接进行数据交换，已经配对过的两电子设备，当距离小于某一值时，会自动连接；一旦超过该值时，蓝牙信号便会立即中断，无法正常通讯。某次实验中，分别安装在甲、乙两小车上的两电子设备已通过蓝牙配对成功，其正常通讯的有效距离为。两车运动路线在同一条直线上（两车略微错开，不会相撞）。如图所示，甲车以的初速度经过O点，向右做加速度大小的匀加速直线运动。同时乙车以初速度向右经过O点左侧6m处，并立即以的加速度刹车。以此时刻为计时起点，忽略蓝牙信号连接延迟，下列说法正确的是（ ）
A．时信号第一次中断
B．时信号第一次恢复
C．信号第二次中断时，甲在O右边55m处
D．从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m
【答案】A,D
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】A.因开始时，乙车速度较大，则在乙停止运动之前乙车可超过甲车，然后两车距离逐渐变大，当蓝牙第一次中断时乙车超过了甲车，则第一次信号中断时满足，解得，即t=4s时信号第一次中断，A符合题意；
B.当第一次信号中断时，甲车的速度，乙车的速度，到信号第一次恢复时应该满足，解得，但是乙车停止运动的时间，即经过12s时乙车已经停止，则信号第一次恢复的时刻应该小于16s，B不符合题意；
C.乙车停止运动时，距离O点的距离为，信号第二次中断时，甲在乙的右侧10m位置，则此时甲车在O右边49m处，C不符合题意；
D.由B选项的分析可知，第一次信号恢复时，乙车已经停止运动，此时甲车应在乙车左侧10m，第二次信号中断时，甲车应在乙车的右侧10m，所以从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲的位移为20m，D符合题意。
故答案为：AD。
【分析】根据每次中断和恢复时，甲乙两车的距离均为10m的特点，由匀变速直线运动的位移时间关系求解第一次信号中断和第一次信号恢复所用的时间；判断出第一次信号恢复时，乙车已经停止运动，再根据信号中断和恢复时，甲乙两车的距离均为10m的特点，继续分析甲乙两车的位移，求出信号第二次中断时甲车所在的位置，以及从信号第一次恢复到信号第二次中断，甲车的位移。
三、实验题
11．下图为某同学做“用DIS研究温度不变时气体的压强跟体积的关系”实验示意图，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机。实验完成后，计算机屏幕上显示出如图所示的p-V图线（其中实线是实验所得图线，虚线为一根参考双曲线）。
（1）在实验操作过程中，要采取以下做法：____是为了保证实验的恒温条件（填入相应的字母代号）
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔 B．移动活塞要缓慢
C．实验时，不要用手握注射器 D．在注射器活塞侧壁涂润滑油
（2）仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是____（填入相应的字母代号）
A．环境温度逐渐升高 B．环境温度逐渐降低
（3）实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小，过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图像应是____。
A． B．
C． D．
【答案】（1）B；C
（2）B
（3）B
【知识点】理想气体的实验规律
【解析】【解答】（1）A.用橡皮帽堵住注射器的小孔，使注射器内封闭了一定质量的气体，与温度无关，A不符合题意；
BC.为保证气体的温度不变，实验时，移动活塞一定要缓慢，使注射器内气体温度与外界温度保持一致，同时不要用手握注射器，防止气体温度升高，BC符合题意。
D.在注射器活塞侧壁涂润滑油，是使封闭气体的容器密封良好，不漏气，与温度无关，D不符合题意；
故答案为：BC；
（2）由图可以看出，与等温线比较，同样的体积，实际压强偏小，由理想气体状态方程可知，气体温度偏低，造成这一现象的可能原因是由于实验时环境温度降低了，B符合题意，A不符合题意。
故答案为：B；
（3）根据理想气体状态方程，整理可得，随着环境温度逐渐升高，图象的斜率会逐渐变大，对比可知，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）根据实验原理和注意事项分析各选项；（2）由理想气体状态方程分析造成图线与玻意耳定律不够吻合的原因；（3）由理想气体状态方程推导的关系式，根据关系式分析环境温度逐渐升高所对应的图象。
12．用图（甲）所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。
（1）实验的主要步骤：
①安装实验装置；
②测量挡光片的宽度d；
③用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x；
④滑块从A点静止释放（已知砝码落地前挡光片已通过光电门）；
⑤读出挡光片通过光电门所用的时间t，由此可知滑块的加速度表达式为：a= ；（用上面测量的物理量字母表示）
⑥改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值。其中某一次测量x值如图乙所示，其读数为 。
（2）根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出图线如图丙所示，求得该图线的斜率k= 。
已知挡光片的宽度，由此进一步求得滑块的加速度a= 。（计算结果均保留3位有效数字）
【答案】（1）；60.50
（2）；0.518
【知识点】刻度尺、游标卡尺及螺旋测微器的使用；探究小车速度随时间变化的规律；匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【解答】（1） ⑤ 滑块通过光电门的速度为，根据运动学速度与位移关系公式得；
⑥ 刻度尺的最小分度值为0.1cm，滑块的初始位置是10.00cm，故A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x=70.50cm-10.00cm=60.50cm；
（2）由（1）加速度的表达式可得，结合图像信息可得，解得加速度为。
【分析】（1）由匀变速直线运动的位移与速度的关系式求出加速度的表达式；根据刻度尺的读数规则读数，求出x的值；（2）推导的关系式，结合图像的斜率求出滑块的加速度。
四、解答题
13．如图所示，一空玻璃水杯，在的温度下将水杯盖子拧紧，保证不漏气。此后水杯被放置到阳光下暴晒，杯内气体的温度达到。已知外部的大气压强保持不变，气体可看成理想气体。求：
（1）暴晒后杯内气体的压强；
（2）将盖子打开后立刻重新拧紧，忽略杯中气体温度的变化，求杯内剩余的气体质量与打开盖子前杯内的气体质量之比。
【答案】（1）解：杯内封闭气体发生等容变化，由查理定律有
其中
代入解得暴晒后杯内空气的压强
（2）解：设杯内体积为V，盖子打开时杯内空气可视为发生等温膨胀，由玻意耳定律有
因此盖子重新盖上后杯内剩余的空气质量与原来杯内的空气质量之比等于
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）杯内封闭气体发生等容变化，由查理定律求解暴晒后杯内气体的压强；（2）盖子打开时杯内空气做等温膨胀，由玻意耳定律求出原体积与膨胀后的体积比，即为杯内剩余的气体质量与打开盖子前杯内的气体质量比。
14．红绿灯指挥城市路口交通。某城市道路汽车行驶限速，如图是该市一个十字路口前红灯时的情况，第一辆车的车头与停止线齐平，该路口绿灯时间是，已知每辆车长均为，绿灯亮后，每辆汽车都以加速度匀加速到最大限速，然后做匀速直线运动；为保证安全，前后两车相距均为，绿灯亮时第一辆车立即启动，每后一辆车启动相对前一辆车均延后。交通规则：黄灯亮时，只要车头过停止线就可以通行。
（1）绿灯亮后，求经过多长时间停止线后第3辆车车头过停止线；
（2）绿灯亮后，通过计算判断：停止线后第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口？
【答案】（1）解：在绿灯亮后，设第三辆车等待时间为t1，运行时间为t2，则
解得
停止线后第3辆车车头过停止线的时间
（2）解：绿灯亮后，设第17辆车经过时间t3启动，车头与停止线距离为x1，则
设第17辆车经过时间t4速度达到限速vm=15m/s，通过的距离为x2，则
，
解得
在黄灯亮前，第17辆车匀速运动的时间为t5，设通过的距离为x3，则
绿灯亮后，黄灯亮前，第17辆通过的总距离为x4，则
由于
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法一
绿灯亮后，第17辆通过的总距离为x4，则
由于
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法二
因为
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
判断方法三
匀速时间
所以，第17辆车本次绿灯能通过该路口。
【知识点】匀变速直线运动规律的综合运用
【解析】【分析】（1）先求出第3辆车等待的时间，再由匀变速直线运动的位移时间公式求出第3辆车车头运动到停止线的时间，两段时间之和即为绿灯亮后，第3辆车车头过停止线需要的总时间；（2）先求出第17辆车等待的时间，再由匀变速直线运动公式求出该车达到最大速度运动的位移和所需时间，分析汽车到最大速度后在绿灯亮起前匀速运动的位移，然后通过比较绿灯亮起前第17辆车运动的位移与第17辆车启动前距停止线的距离关系，得出第17辆车在本次绿灯期间能否通过该路口。
15．如图，上端开口的竖直汽缸由大、小两个同轴圆筒组成，两圆筒高均为L．两圆筒中各有一个厚度不计的活塞，小活塞的横截面积为S、质量为m，大活塞的横截面积为2S、质量为2m．两活塞用长为L的刚性杆连接，两活塞间充有氧气，大活塞下方充有氮气．小活塞的导热性能良好，汽缸及大活塞绝热．开始时，氮气和外界环境的温度均为T0，大活塞处于大圆筒的中间位置，且刚性杆上恰无弹力．重力加速度用g表示，外界的大气压强恒为，氧气和氮气均可看做理想气体，则
（1）开始时氮气的压强是多少？
（2）若通过电阻丝缓慢加热氮气，当大活塞上升时，氮气的温度是多少？
（3）当氮气的温度上升到3T0时，压强多大？
【答案】（1）解：氧气的压强为：
氮气的压强为：
答：开始时氮气的压强是
（2）解：对于氧气，温度不变，初状态：p1=，V1=L 2S+L S=LS
末状态设压强为p2，体积为V2=L 2S+L S=LS
根据玻意耳定律知：p1V1＝p2V2
代入数据解得：p2=
此时杆出现弹力，处于拉伸状态，对上面的小活塞受力分析得
解得杆的弹力为
对于氮气分析初状态：p1′＝p1+=，T1′＝T0，V1=L 2S=LS
加热后，p2′＝p2+=
设温度为：T2′，体积为：
根据理想气体状态方程知：
代入数据解得：T2′=T0；
答：氮气的温度是
（3）解：设大活塞刚达到圆筒顶部时氮气的温度为T′0；
对于氧气，温度不变，初状态：p1=，V1=L 2S+L S=LS
末状态设压强为p3，体积为：V3＝LS根据玻意耳定律知：p1V1＝p3V3
代入数据解得：
对于氮气分析初状态：p1′＝p1+=，T1′＝T0，V1=L 2S=LS
加热后：p3′＝p3+=，V3′＝2LS
根据理想气体状态方程知
代入数据解得T0′=T0＜3T0，
说明在3T0时，大活塞已经在顶部；
对大活塞，当氮气的温度上升到3T0时，压强为p末，
根据理想气体状态方程知
解得：p末=
答：当氮气的温度上升到3T0时，压强为．
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体的等温变化及玻意耳定律；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1）分别分析小活塞和大活塞的受力，由共点力平衡条件求出氧气和氮气的压强；（2）氧气做等温变化，找出初末状态的气体参量，由玻意耳定律求出大活塞上升时氧气的压强，再通过小活塞和大活塞的受力，由共点力平衡条件求出大活塞上升时氮气的压强，然后由理想气体状态方程计算此时氮气的温度；（3）先判断氮气的温度上升到时，大活塞是否已经上升到顶部，再由理想气体状态方程求出当氮气的温度上升到时气体的压强。
