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2022-2023学年辽宁省鞍山市协作校高二（下）期末物理试卷（B卷）（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年辽宁省鞍山市协作校高二（下）期末物理试卷（B卷）（含详细答案解析），共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 在探究加速度与力、质量的关系时，采用了“理想实验法”
B. 用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了“理想模型法”
C. 伽利略对自由落体运动规律的研究，采用了类比的思想方法
D. 在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”
2.某学生在百米赛跑中，已知他在起跑瞬时的速度为4m/s，经过10s到达终点时的瞬时速度为8m/s，则该学生在整个运动过程的平均速度大小是( )
A. 4m/sB. 6m/sC. 8m/sD. 10m/s
3.“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p−T图像如图所示。该过程对应的p−V图像可能是( )
A. B. C. D.
4.如图为氢原子能级示意图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确是( )
A. 这些氢原子最多能辐射出3种不同频率的光
B. 辐射的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
C. 使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量
D. 辐射的光子中，从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子最不可能使金属发生光电效应
5.如图所示，光滑小球A左边靠着竖直墙壁B，右边靠着桌沿处于静止状态，则关于小球A的受力下列说法正确的是( )
A. 墙对A的作用力一定过A的重心
B. 桌沿C对A的作用力一定过A的重心
C. A的重力一定过A的重心
D. A球的重心一定在球心
6.在离地高h处，同时竖直向下和竖直向上抛出各一个小球，其中小球初速度大小均为v0，不计空气阻力，重力加速度为g，两球落地的时间差为( )
A. v0gB. 2v0gC. v0hgD. 4v0g
7.如图所示，重力G=20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N，方向向右的水平力F的作用，则物体所受合力大小和方向是( )
A. 2N，水平向右B. 8N，水平向左C. 12N，水平向右D. 8N，水平向右
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A. 物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也有可能是非晶体
B. 晶体一般都具有规则的几何形状，形状不规则的固定一定是非晶体
C. 液晶材料会呈现光学各向异性，因此液晶也是一种晶体
D. 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
9.太阳内部高温高压使三个氦核发生短暂的核反应，被称为氦闪。该核反应的方程式为324He→X，已知 24He核的比结合能为E1，X核的比结合能为E2，真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A. 该核反应又称热核反应B. X原子核中有8个中子
C. 该核反应释放的能量为12E2−4E1D. 该核反应核子的质量亏损为12(E2−E1)c2
10.甲、乙两质点同时从同一位置沿同一直线运动，速度随时间变化的图像如图所示，其中甲为直线。关于两质点的运动情况，下列说法中正确的是( )
A. 在t0∼2t0内甲、乙的加速度方向相同
B. 在t0∼2t0内，乙的平均速度大于甲的平均速度
C. 在2t0时刻，甲、乙相遇
D. 在0∼2t0内，甲、乙间的最远距离为12v0t0
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示，粗糙程度均匀的斜面体固定在水平桌面上，将一带有遮光条的滑块从斜面同一位置P由静止释放，滑块可通过光电门A，回答下列问题。
(1)利用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度为d=______ mm。
(2)改变光电门A的位置，每次让滑块从P点由静止释放，用光电门记录遮光条的遮光时间t，用刻度尺测量P与光电门之间的距离x，若以x为纵轴，则以______(填“t”“1t”或“1t2”)为横轴，作出的图线为倾斜的直线，若图线的斜率为k，则滑块下滑的加速度a=______(用题目中的物理量符号表示)。
12.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为1cm，试问：
(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
(2)利用题中所给数据并结合如图，估测出油酸分子的直径是______m(结果保留一位有效数字)。
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是______。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸模面积时，只数了完整的方格数；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
(4)若阿伏伽德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是______。
A.1kg油酸所含有分子数为ρNA
B.1m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM
D.油酸分子的直径约为36MρNA
四、简答题：本大题共1小题，共17分。
13.如图所示，有一高为0.30m的内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端设有挡板，使厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，活塞的质量为4.0kg，横截面积为8.0cm2。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底部的高度为0.20m。现对汽缸加热，活塞缓慢上升，一段时间后停止加热，当封闭气体的温度达到600K时，压强变为2.0×105Pa。已知大气压强为1.0×105Pa，求
(1)气体原来的压强；
(2)气体原来的温度；
(3)若气体在整个过程中吸收的热量为48J，求气体内能的增加量。
五、计算题：本大题共2小题，共23分。
14.杭温高铁全长260km，其中温州南站到永嘉站的铁路全长16.2km，一列高铁从温州南出发开往永嘉，(列车的运动可视为直线运动)高铁启动和减速时的加速度均为0.5m/s2，行驶中的最大速度为360km/h。求：
(1)若列车从静止启动一直至最大速度，则需要多长时间？行驶的距离为多少？
(2)列车由静止从温州南站开出，驶至永嘉站停下，所用的最短时间为多少？
15.重为G1=8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点P上，PA偏离竖直方向37∘角，PB沿水平方向，且与重为G2=100N的木块相连接，木块静止于倾角为37∘的斜面上，如图所示，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，试求：
(1)绳PA，PB的拉力各为多大；
(2)木块与斜面间的摩擦力大小；
(3)斜面对木块的弹力大小。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、在探究加速度与力、质量的关系时，采用了“控制变量法”，故A错误；
B、用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了“微元法”，故B错误；
C、伽利略对自由落体运动规律的研究，采用了实验和逻辑推理相结合的方法，故C错误；
D、在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”，故D正确；
故选：D。
物理研究方法常用：微元法、控制变量法、理想模型法、实验和逻辑推理相结合的方法，分别分析即可。
本题考查了直线运动中的物理研究方法，要在理解概念和规律的同时，注意物理方法的积累。
2.【答案】D
【解析】解：由题意可知，运动员的位移为100m；总时间为10s，则平均速度v=St=10010m/s=10m/s；
故选：D。
由题意可知运动员的位移与所用时间，则由平均速度公式可求得平均速度．
本题考查平均速度的计算，一定要牢记平均速度等于总位移与总时间的比值，注意排除干扰项
3.【答案】B
【解析】解：由p−T图像可知a→b的过程为等压升温的过程，由一定质量理想气体的状态方程：pVT=C，可知此过程气体的体积增大，则此过程的p−V图像是平行于横轴的直线，且b在a右侧。
由p−T图像可知b→c的过程，气体的压强减小，温度降低，根据pVT=C，无法判断气体体积如何变化，但是此过程气体的压强减小，则在p−V图像中c在b的下方。
综合上述分析，可知全过程对应的p−V图像只有B选项的图像是可能的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据p−T图像判断各阶段气体的压强与温度的变化情况，根据一定质量理想气体的状态方程判断气体体积的变化情况，再确定p−V图像。
本题考查了一定质量理想气体的状态方程的应用，将p−T图像转换为p−V图像，基础题目。根据一定质量理想气体的状态方程解答即可。
4.【答案】C
【解析】解：A.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多能辐射出C42=4×32=6种不同频率的光，故A错误；
B.n=4激发态跃迁到基态时辐射的光子频率最高，则波长最短，故B错误；
C.使n=4能级的氢原子电离至少需要的能量为E=0−(−0.85eV)=0.85eV，故C正确；
D.从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量最大，最有可能使金属发生光电效应，故D错误。
故选：C。
根据Cn2判断辐射光子的种类；能级间跃迁，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，光子能量越大；要使氢原子电离，即吸收能量后，原子的能量大于等于零；根据光电效应的条件，结合能级差的比较判断是否发生光电效应。
本题考查了能级跃迁与光电效应的综合运用，知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，以及知道光电效应的条件，当光子能量大于逸出功，即可发生光电效应。
5.【答案】C
【解析】解：ABD.根据弹力的产生原理可知，弹力垂直于接触面，因此墙对A的作用力和桌沿C对A的作用力都过球心。小球A的质量均匀分布时，其重心在球心，否则小球A的重心不在球心，故ABD错误；
C.重心是重力的等效作用点，所以重力一定过A的重心，故C正确。
故选：C。
理解小球的受力分析，根据弹力的特点得出对应的作用力方向是否过球心；理解重心的概念，从而分析出重心和球心的关系。
本题考查弹力的方向与重心问题，熟悉物体的受力分析，理解重心的概念即可完成解答。
6.【答案】B
【解析】解：对于竖直向下抛出的小球，根据位移-时间关系
h=v0t1+12gt12
对于竖直上抛的小球，根据位移-时间关系可得
h=−v0t2+12gt22
两球落地的时间差
Δt=t2−t1
联立整理可得
Δt=2v0g
故ACD错误，B正确。
故选：B。
两个小球都做匀变速直线运动，根据运动学公式求得各自运动时间，再求得到落地时间差。
本题要知道运动学公式的矢量性，以及抛体运动的加速度等于重力加速度，选择相应的运动学公式解答。
7.【答案】C
【解析】解：物体向左运动，因此物体受到的摩擦力方向向右，大小为2N，F的方向也向右，大小为10N，因此二力的合力：F合=F+f=10N+2N=12N，合力方向水平向右。
故选：C。
先确定摩擦力的方向及拉力的方向，然后根据同一直线上二力的合成进行计算，即同方向二力的合力等于二力之和，合力方向与二力的方向相同。
本题不能思维定势地认为摩擦力方向与水平力F的方向相反，是水平向左。熟练掌握同一直线上二力的合成及应用，重点是能判断出二力的方向和大小，本类题型比较简单。
8.【答案】AD
【解析】解：A、物理性质表现为各向同性的固体既有可能是非晶体，也有可能是多晶体，故A正确；
B、多晶体一般形状不规则，但仍然是晶体，故B错误；
C、液晶材料会呈现光学各向异性，但是液晶既不属于晶体也不属于非晶体，故C错误；
D、天然石英是晶体，熔化后形成的玻璃是非晶体，说明晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，故D正确。
故选：AD。
晶体具有各向异性，在各个不同的方向上的物理性质不同，分子的排列在空间上有周期性，非晶体具有各项同性。晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。
本题考查晶体的性质，要注意明确单晶体，多晶体，非晶体由于内部结构不同，表现出不同的物理特性，记牢即可。
9.【答案】AD
【解析】解：A.根据质量数和核电荷数守恒，核反应方程为324He→612X
该核反应属于轻核聚变，需要超高温才能反应，又称热核反应，故A正确；
B.核反应方程为324He→612X，中子数等于质量数减去质子数，则X核中有(12−6)=6个中子，故B错误；
C.该核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值，释放的能量
ΔE=12E2−3×4E1=12(E2−E1)
故C错误；
D.根据爱因斯坦质能方程知，该核反应核子的质量亏损
Δm=12(E2−E1)c2
故D正确。
故选：AD。
根据质量数和核电荷数守恒，写核反应方程，分析反应类型；
中子数等于质量数减去质子数；
核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值，计算释放核能；
根据爱因斯坦质能方程，求亏损质量。
本题考查学生对核反应方程质量数和核电荷数守恒、爱因斯坦质能方程、能量转化和守恒规律的掌握，是一道中等难度题。
10.【答案】ABD
【解析】解：A、根据v−t图像的斜率表示加速度，由图像可知，在t0∼2t0内，甲、乙两质点的加速度都为负值，方向相同，故A正确；
B、根据v−t图像与t轴围成的面积表示位移，可知在t0∼2t0内，乙的位移大于甲的位移，所用时间相等，根据平均速度等于位移与时间之比，则知乙的平均速度大于甲的平均速度，故B正确；
C、甲、乙从同一位置出发，由v−t图像与t轴所围面积表示位移，可知在0∼2t0内，两者位移不等，在2t0时刻，甲、乙未相遇，故C错误；
D、在t0时刻前甲的速度大于乙的速度，两者间距增大，t0时刻后乙的速度大于甲的速度，两者间距减小，所以在t0时刻，甲、乙相距最远，最远距离等于两者位移之差，为x=(2v0−v0)t02=12v0t0，故D正确。
故选：ABD。
v−t图像的斜率表示加速度，斜率正负表示加速度方向；图像与时间轴围成的面积表示位移，结合平均速度的定义判断平均速度关系；由v−t图像与t轴所围面积表示位移，判断在2t0时刻甲、乙是否相遇；通过分析两个物体的运动情况判断t0时刻，甲、乙相距最远，根据最远距离等于两者位移之差求解即可。
本题是速度-时间图像的应用，关键要明确图像的斜率和面积的意义，知道v−t图像的斜率表示加速度，图像与时间轴围成的面积表示位移。
11.【答案】6.7001t2 d22k
【解析】解：(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，则遮光条的宽度为：d=6.5mm+20.0×0.0lmm=6.700mm；
(2)由运动学规律可得：v2=2ax
由光电门测速原理可得：v=dt
联立可得：x=d22a⋅1t2
若以为x纵轴，则以1t2为横轴，作出的图线为倾斜的直线。
若图线的斜率为k，则d22a=k
解得滑块下滑的加速度为：a=d22k。
故答案为：(1)6.700；(2)1t2；d22k。
(1)根据螺旋测微器的读数方法进行读数；
(2)由运动学规律、光电门测速原理得到x的表达式进行分析。
本题主要是考查“利用光电门测量滑块加速度”实验，关键是掌握实验原理，掌握光电门测速原理。
12.【答案】单分子 6×10−10 ACD B
【解析】解：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜。
(2)根据题意可知，一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积为
V=0.61000⋅180ml=7.5×10−12m3
由图可知，图中每个小格的面积为
S0=1×1cm2=1×10−4m2
由图可知，面积超过一半的按一个算，小于一半的舍掉，则油酸膜占125个小格，则油酸膜面积为
S=125S0=125×1×10−4m=1.25×10−2m2
则估测出油酸分子的直径是
d=VS=7.5×10−121.25×10−2m=6.0×10−10m
(3)A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，测量体积偏大，则分子直径偏大，故A正确；
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，测量面积偏大，则分子直径偏小，故B错误；
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，测量面积偏小，则分子直径偏大，故C正确；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，测量面积偏小，则分子直径偏大，故D正确。
故选：ACD。
(4)A.1kg油酸所含有分子数
N=1M⋅NA=NAM
故A错误；
B.1m3油酸所含分子数
N=ρ⋅1M×NA=ρNAM
故B正确；
C.1个油酸分子的质量
m0=MNA
故C错误；
D.把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有
MρNA=43π(d2)3
解得
d=36MπρNA
故D错误。
故选：B。
故答案为：(1)单分子；(2)6×10−10；(3)ACD；(4)B。
(1)根据实验原理分析判断；
(2)根据浓度计算一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积，根据油膜轮廓包含的小方格数计算油膜面积，根据体积公式计算分子直径；
(3)根据实验误差分析判断；
(4)根据阿伏伽德罗常数表达式分析判断。
本题关键掌握实验原理和误差分析，掌握阿伏伽德罗常数表达式。
13.【答案】解：(1)对活塞，根据平衡条件可得：
p0S+mg=pS
解得：p=1.5×105Pa
(2)根据理想气体状态方程
p1V1T1=p2V2T2
解得：T1=300K
(3)气体对外做功
W=p1ΔV=1.5×105×8.0×10−4×0.1J=12J
根据热力学第一定律
ΔU=Q−W=48J−12J=36J
答：(1)气体原来的压强为1.5×105Pa；
(2)气体原来的温度为300K；
(3)气体内能的增加量为36J。
【解析】(1)对活塞，根据平衡条件得出气体的压强；
(2)根据一定质量的理想气体状态方程得出气体的温度；
(3)根据功的计算公式，结合热力学第一定律得出气体内能的增加量。
本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，根据一定质量的理想气体状态方程得出气体的状态参量，结合热力学第一定律即可完成分析。
14.【答案】解：(1)由题可知，行驶的最大速度为：v=360km/h=100m/s
根据速度-时间关系可得：v=at
代入数据解得：t=va=1000.5s=200s
由位移-时间公式：x=12at2
代入数据解得：x=12×0.5m/s2×(200s)2=1×104m=10km
(2)如果一直加速到最大速度，则经过的位移为10km，根据对称性可知减速到零的位移也为10km，此过程中的最大位移为x′=10km+10km=20km>16.2km，所以汽车先加速后减速，加速位移与减速位移相同时，时间最短。
则匀加速运动位移为：x1=x2=16.22km=8.1km=8.1×103m
由位移-时间公式：x1=12a12
代入数据解得：t1= 2x1a= 2×8.1×1030.5s=180s
同理，匀减速运动8.1km，则有：t2= 2x2a= 2×8.1×1030.5s=180s
则：t=t1+t2=180s+180s=360s
答：(1)列车从静止启动一直至最大速度，则需要200s，行驶的距离为10km；
(2)列车由静止从温州南站开出，驶至永嘉站停下，所用的最短时间为360s。
【解析】(1)根据公式v=at求出时间，结合位移-时间公式x=12at2求出位移；
(2)所用的最短时间则加速与减速之间相同，则根据位移-时间公式求出时间。
本题考查的是运动学公式的运用，其中需注意第二问时间最短的解题关键为加速与减速位移相同。
15.【答案】解：(1)分析P点受力，如下图左侧
设PB绳的拉力为FB，PA绳的拉力为FA，由平衡条件可得
FB=G1tan37∘，FB=6N
又
G1=FAcs37∘
则
FA=10N
(2)分析G2的受力情况，如上图右侧
由物体的平衡条件可得
Ff=G2sin37∘+FBcs37∘
可得
Ff=64.8N
(3)再分析G2的受力情况由物体的平衡条件可得
FN+FBsin37∘=G2cs37∘
可得
FN=76.4N
答：(1)绳PA，PB的拉力各为10N和6N；
(2)木块与斜面间的摩擦力大小64.8N；
(3)斜面对木块的弹力大小76.4N.
【解析】(1)分析P点受力，由平衡条件，求绳PA，PB的拉力；
(2)对物体G2受力分析，物体处于受力平衡状态，根据共点力平衡的条件，列方程就可以求出木块与斜面间的摩擦力．
(3)再分析G2的受力情况由物体的平衡条件可求得木块与斜面间的摩擦力大小．
本题考查多个物体的受力分析，首先考查了学生选取研究对象的能力，知道该分析哪个物体的受力情况，及如何对物体进行受力分析．
1.下列关于物理学研究方法的叙述正确的是( )
A. 在探究加速度与力、质量的关系时，采用了“理想实验法”
B. 用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了“理想模型法”
C. 伽利略对自由落体运动规律的研究，采用了类比的思想方法
D. 在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”
2.某学生在百米赛跑中，已知他在起跑瞬时的速度为4m/s，经过10s到达终点时的瞬时速度为8m/s，则该学生在整个运动过程的平均速度大小是( )
A. 4m/sB. 6m/sC. 8m/sD. 10m/s
3.“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p−T图像如图所示。该过程对应的p−V图像可能是( )
A. B. C. D.
4.如图为氢原子能级示意图，大量处于n=4激发态的氢原子向低能级跃迁，下列说法正确是( )
A. 这些氢原子最多能辐射出3种不同频率的光
B. 辐射的光子中波长最长的是n=4激发态跃迁到基态时产生的
C. 使n=4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量
D. 辐射的光子中，从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子最不可能使金属发生光电效应
5.如图所示，光滑小球A左边靠着竖直墙壁B，右边靠着桌沿处于静止状态，则关于小球A的受力下列说法正确的是( )
A. 墙对A的作用力一定过A的重心
B. 桌沿C对A的作用力一定过A的重心
C. A的重力一定过A的重心
D. A球的重心一定在球心
6.在离地高h处，同时竖直向下和竖直向上抛出各一个小球，其中小球初速度大小均为v0，不计空气阻力，重力加速度为g，两球落地的时间差为( )
A. v0gB. 2v0gC. v0hgD. 4v0g
7.如图所示，重力G=20N的物体，在动摩擦因数为0.1的水平面上向左运动，同时受到大小为10N，方向向右的水平力F的作用，则物体所受合力大小和方向是( )
A. 2N，水平向右B. 8N，水平向左C. 12N，水平向右D. 8N，水平向右
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )
A. 物理性质表现为各向同性的固体可能是晶体也有可能是非晶体
B. 晶体一般都具有规则的几何形状，形状不规则的固定一定是非晶体
C. 液晶材料会呈现光学各向异性，因此液晶也是一种晶体
D. 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
9.太阳内部高温高压使三个氦核发生短暂的核反应，被称为氦闪。该核反应的方程式为324He→X，已知 24He核的比结合能为E1，X核的比结合能为E2，真空中的光速为c。下列说法正确的是( )
A. 该核反应又称热核反应B. X原子核中有8个中子
C. 该核反应释放的能量为12E2−4E1D. 该核反应核子的质量亏损为12(E2−E1)c2
10.甲、乙两质点同时从同一位置沿同一直线运动，速度随时间变化的图像如图所示，其中甲为直线。关于两质点的运动情况，下列说法中正确的是( )
A. 在t0∼2t0内甲、乙的加速度方向相同
B. 在t0∼2t0内，乙的平均速度大于甲的平均速度
C. 在2t0时刻，甲、乙相遇
D. 在0∼2t0内，甲、乙间的最远距离为12v0t0
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
11.如图甲所示，粗糙程度均匀的斜面体固定在水平桌面上，将一带有遮光条的滑块从斜面同一位置P由静止释放，滑块可通过光电门A，回答下列问题。
(1)利用螺旋测微器测量遮光条的宽度，如图乙所示，则遮光条的宽度为d=______ mm。
(2)改变光电门A的位置，每次让滑块从P点由静止释放，用光电门记录遮光条的遮光时间t，用刻度尺测量P与光电门之间的距离x，若以x为纵轴，则以______(填“t”“1t”或“1t2”)为横轴，作出的图线为倾斜的直线，若图线的斜率为k，则滑块下滑的加速度a=______(用题目中的物理量符号表示)。
12.油酸酒精溶液的浓度为每1000mL油酸酒精溶液中含有油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加80滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为1cm，试问：
(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为______油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
(2)利用题中所给数据并结合如图，估测出油酸分子的直径是______m(结果保留一位有效数字)。
(3)某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是______。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸模面积时，只数了完整的方格数；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
(4)若阿伏伽德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ。则下列说法正确的是______。
A.1kg油酸所含有分子数为ρNA
B.1m3油酸所含分子数为ρNAM
C.1个油酸分子的质量为NAM
D.油酸分子的直径约为36MρNA
四、简答题：本大题共1小题，共17分。
13.如图所示，有一高为0.30m的内壁光滑的汽缸开口向上放置，其上端设有挡板，使厚度不计的绝热活塞不能离开汽缸，活塞的质量为4.0kg，横截面积为8.0cm2。汽缸内封闭着一定质量的理想气体，开始时活塞距汽缸底部的高度为0.20m。现对汽缸加热，活塞缓慢上升，一段时间后停止加热，当封闭气体的温度达到600K时，压强变为2.0×105Pa。已知大气压强为1.0×105Pa，求
(1)气体原来的压强；
(2)气体原来的温度；
(3)若气体在整个过程中吸收的热量为48J，求气体内能的增加量。
五、计算题：本大题共2小题，共23分。
14.杭温高铁全长260km，其中温州南站到永嘉站的铁路全长16.2km，一列高铁从温州南出发开往永嘉，(列车的运动可视为直线运动)高铁启动和减速时的加速度均为0.5m/s2，行驶中的最大速度为360km/h。求：
(1)若列车从静止启动一直至最大速度，则需要多长时间？行驶的距离为多少？
(2)列车由静止从温州南站开出，驶至永嘉站停下，所用的最短时间为多少？
15.重为G1=8N的砝码悬挂在绳PA和PB的结点P上，PA偏离竖直方向37∘角，PB沿水平方向，且与重为G2=100N的木块相连接，木块静止于倾角为37∘的斜面上，如图所示，sin37∘=0.6，cs37∘=0.8，试求：
(1)绳PA，PB的拉力各为多大；
(2)木块与斜面间的摩擦力大小；
(3)斜面对木块的弹力大小。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解：A、在探究加速度与力、质量的关系时，采用了“控制变量法”，故A错误；
B、用速度-时间图象推导匀变速直线运动的位移公式时，采用了“微元法”，故B错误；
C、伽利略对自由落体运动规律的研究，采用了实验和逻辑推理相结合的方法，故C错误；
D、在无需考虑物体的大小和形状时，用质点来代替物体的方法是“理想模型法”，故D正确；
故选：D。
物理研究方法常用：微元法、控制变量法、理想模型法、实验和逻辑推理相结合的方法，分别分析即可。
本题考查了直线运动中的物理研究方法，要在理解概念和规律的同时，注意物理方法的积累。
2.【答案】D
【解析】解：由题意可知，运动员的位移为100m；总时间为10s，则平均速度v=St=10010m/s=10m/s；
故选：D。
由题意可知运动员的位移与所用时间，则由平均速度公式可求得平均速度．
本题考查平均速度的计算，一定要牢记平均速度等于总位移与总时间的比值，注意排除干扰项
3.【答案】B
【解析】解：由p−T图像可知a→b的过程为等压升温的过程，由一定质量理想气体的状态方程：pVT=C，可知此过程气体的体积增大，则此过程的p−V图像是平行于横轴的直线，且b在a右侧。
由p−T图像可知b→c的过程，气体的压强减小，温度降低，根据pVT=C，无法判断气体体积如何变化，但是此过程气体的压强减小，则在p−V图像中c在b的下方。
综合上述分析，可知全过程对应的p−V图像只有B选项的图像是可能的，故B正确，ACD错误。
故选：B。
根据p−T图像判断各阶段气体的压强与温度的变化情况，根据一定质量理想气体的状态方程判断气体体积的变化情况，再确定p−V图像。
本题考查了一定质量理想气体的状态方程的应用，将p−T图像转换为p−V图像，基础题目。根据一定质量理想气体的状态方程解答即可。
4.【答案】C
【解析】解：A.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁，最多能辐射出C42=4×32=6种不同频率的光，故A错误；
B.n=4激发态跃迁到基态时辐射的光子频率最高，则波长最短，故B错误；
C.使n=4能级的氢原子电离至少需要的能量为E=0−(−0.85eV)=0.85eV，故C正确；
D.从n=4能级跃迁到n=1能级释放的光子能量最大，最有可能使金属发生光电效应，故D错误。
故选：C。
根据Cn2判断辐射光子的种类；能级间跃迁，辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，光子能量越大；要使氢原子电离，即吸收能量后，原子的能量大于等于零；根据光电效应的条件，结合能级差的比较判断是否发生光电效应。
本题考查了能级跃迁与光电效应的综合运用，知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，以及知道光电效应的条件，当光子能量大于逸出功，即可发生光电效应。
5.【答案】C
【解析】解：ABD.根据弹力的产生原理可知，弹力垂直于接触面，因此墙对A的作用力和桌沿C对A的作用力都过球心。小球A的质量均匀分布时，其重心在球心，否则小球A的重心不在球心，故ABD错误；
C.重心是重力的等效作用点，所以重力一定过A的重心，故C正确。
故选：C。
理解小球的受力分析，根据弹力的特点得出对应的作用力方向是否过球心；理解重心的概念，从而分析出重心和球心的关系。
本题考查弹力的方向与重心问题，熟悉物体的受力分析，理解重心的概念即可完成解答。
6.【答案】B
【解析】解：对于竖直向下抛出的小球，根据位移-时间关系
h=v0t1+12gt12
对于竖直上抛的小球，根据位移-时间关系可得
h=−v0t2+12gt22
两球落地的时间差
Δt=t2−t1
联立整理可得
Δt=2v0g
故ACD错误，B正确。
故选：B。
两个小球都做匀变速直线运动，根据运动学公式求得各自运动时间，再求得到落地时间差。
本题要知道运动学公式的矢量性，以及抛体运动的加速度等于重力加速度，选择相应的运动学公式解答。
7.【答案】C
【解析】解：物体向左运动，因此物体受到的摩擦力方向向右，大小为2N，F的方向也向右，大小为10N，因此二力的合力：F合=F+f=10N+2N=12N，合力方向水平向右。
故选：C。
先确定摩擦力的方向及拉力的方向，然后根据同一直线上二力的合成进行计算，即同方向二力的合力等于二力之和，合力方向与二力的方向相同。
本题不能思维定势地认为摩擦力方向与水平力F的方向相反，是水平向左。熟练掌握同一直线上二力的合成及应用，重点是能判断出二力的方向和大小，本类题型比较简单。
8.【答案】AD
【解析】解：A、物理性质表现为各向同性的固体既有可能是非晶体，也有可能是多晶体，故A正确；
B、多晶体一般形状不规则，但仍然是晶体，故B错误；
C、液晶材料会呈现光学各向异性，但是液晶既不属于晶体也不属于非晶体，故C错误；
D、天然石英是晶体，熔化后形成的玻璃是非晶体，说明晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化，故D正确。
故选：AD。
晶体具有各向异性，在各个不同的方向上的物理性质不同，分子的排列在空间上有周期性，非晶体具有各项同性。晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。
本题考查晶体的性质，要注意明确单晶体，多晶体，非晶体由于内部结构不同，表现出不同的物理特性，记牢即可。
9.【答案】AD
【解析】解：A.根据质量数和核电荷数守恒，核反应方程为324He→612X
该核反应属于轻核聚变，需要超高温才能反应，又称热核反应，故A正确；
B.核反应方程为324He→612X，中子数等于质量数减去质子数，则X核中有(12−6)=6个中子，故B错误；
C.该核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值，释放的能量
ΔE=12E2−3×4E1=12(E2−E1)
故C错误；
D.根据爱因斯坦质能方程知，该核反应核子的质量亏损
Δm=12(E2−E1)c2
故D正确。
故选：AD。
根据质量数和核电荷数守恒，写核反应方程，分析反应类型；
中子数等于质量数减去质子数；
核反应放出的能量等于反应前、后结合能的增加值，计算释放核能；
根据爱因斯坦质能方程，求亏损质量。
本题考查学生对核反应方程质量数和核电荷数守恒、爱因斯坦质能方程、能量转化和守恒规律的掌握，是一道中等难度题。
10.【答案】ABD
【解析】解：A、根据v−t图像的斜率表示加速度，由图像可知，在t0∼2t0内，甲、乙两质点的加速度都为负值，方向相同，故A正确；
B、根据v−t图像与t轴围成的面积表示位移，可知在t0∼2t0内，乙的位移大于甲的位移，所用时间相等，根据平均速度等于位移与时间之比，则知乙的平均速度大于甲的平均速度，故B正确；
C、甲、乙从同一位置出发，由v−t图像与t轴所围面积表示位移，可知在0∼2t0内，两者位移不等，在2t0时刻，甲、乙未相遇，故C错误；
D、在t0时刻前甲的速度大于乙的速度，两者间距增大，t0时刻后乙的速度大于甲的速度，两者间距减小，所以在t0时刻，甲、乙相距最远，最远距离等于两者位移之差，为x=(2v0−v0)t02=12v0t0，故D正确。
故选：ABD。
v−t图像的斜率表示加速度，斜率正负表示加速度方向；图像与时间轴围成的面积表示位移，结合平均速度的定义判断平均速度关系；由v−t图像与t轴所围面积表示位移，判断在2t0时刻甲、乙是否相遇；通过分析两个物体的运动情况判断t0时刻，甲、乙相距最远，根据最远距离等于两者位移之差求解即可。
本题是速度-时间图像的应用，关键要明确图像的斜率和面积的意义，知道v−t图像的斜率表示加速度，图像与时间轴围成的面积表示位移。
11.【答案】6.7001t2 d22k
【解析】解：(1)螺旋测微器的精确度为0.01mm，则遮光条的宽度为：d=6.5mm+20.0×0.0lmm=6.700mm；
(2)由运动学规律可得：v2=2ax
由光电门测速原理可得：v=dt
联立可得：x=d22a⋅1t2
若以为x纵轴，则以1t2为横轴，作出的图线为倾斜的直线。
若图线的斜率为k，则d22a=k
解得滑块下滑的加速度为：a=d22k。
故答案为：(1)6.700；(2)1t2；d22k。
(1)根据螺旋测微器的读数方法进行读数；
(2)由运动学规律、光电门测速原理得到x的表达式进行分析。
本题主要是考查“利用光电门测量滑块加速度”实验，关键是掌握实验原理，掌握光电门测速原理。
12.【答案】单分子 6×10−10 ACD B
【解析】解：(1)这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜。
(2)根据题意可知，一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积为
V=0.61000⋅180ml=7.5×10−12m3
由图可知，图中每个小格的面积为
S0=1×1cm2=1×10−4m2
由图可知，面积超过一半的按一个算，小于一半的舍掉，则油酸膜占125个小格，则油酸膜面积为
S=125S0=125×1×10−4m=1.25×10−2m2
则估测出油酸分子的直径是
d=VS=7.5×10−121.25×10−2m=6.0×10−10m
(3)A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，测量体积偏大，则分子直径偏大，故A正确；
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，测量面积偏大，则分子直径偏小，故B错误；
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，测量面积偏小，则分子直径偏大，故C正确；
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开，测量面积偏小，则分子直径偏大，故D正确。
故选：ACD。
(4)A.1kg油酸所含有分子数
N=1M⋅NA=NAM
故A错误；
B.1m3油酸所含分子数
N=ρ⋅1M×NA=ρNAM
故B正确；
C.1个油酸分子的质量
m0=MNA
故C错误；
D.把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有
MρNA=43π(d2)3
解得
d=36MπρNA
故D错误。
故选：B。
故答案为：(1)单分子；(2)6×10−10；(3)ACD；(4)B。
(1)根据实验原理分析判断；
(2)根据浓度计算一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积，根据油膜轮廓包含的小方格数计算油膜面积，根据体积公式计算分子直径；
(3)根据实验误差分析判断；
(4)根据阿伏伽德罗常数表达式分析判断。
本题关键掌握实验原理和误差分析，掌握阿伏伽德罗常数表达式。
13.【答案】解：(1)对活塞，根据平衡条件可得：
p0S+mg=pS
解得：p=1.5×105Pa
(2)根据理想气体状态方程
p1V1T1=p2V2T2
解得：T1=300K
(3)气体对外做功
W=p1ΔV=1.5×105×8.0×10−4×0.1J=12J
根据热力学第一定律
ΔU=Q−W=48J−12J=36J
答：(1)气体原来的压强为1.5×105Pa；
(2)气体原来的温度为300K；
(3)气体内能的增加量为36J。
【解析】(1)对活塞，根据平衡条件得出气体的压强；
(2)根据一定质量的理想气体状态方程得出气体的温度；
(3)根据功的计算公式，结合热力学第一定律得出气体内能的增加量。
本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，根据一定质量的理想气体状态方程得出气体的状态参量，结合热力学第一定律即可完成分析。
14.【答案】解：(1)由题可知，行驶的最大速度为：v=360km/h=100m/s
根据速度-时间关系可得：v=at
代入数据解得：t=va=1000.5s=200s
由位移-时间公式：x=12at2
代入数据解得：x=12×0.5m/s2×(200s)2=1×104m=10km
(2)如果一直加速到最大速度，则经过的位移为10km，根据对称性可知减速到零的位移也为10km，此过程中的最大位移为x′=10km+10km=20km>16.2km，所以汽车先加速后减速，加速位移与减速位移相同时，时间最短。
则匀加速运动位移为：x1=x2=16.22km=8.1km=8.1×103m
由位移-时间公式：x1=12a12
代入数据解得：t1= 2x1a= 2×8.1×1030.5s=180s
同理，匀减速运动8.1km，则有：t2= 2x2a= 2×8.1×1030.5s=180s
则：t=t1+t2=180s+180s=360s
答：(1)列车从静止启动一直至最大速度，则需要200s，行驶的距离为10km；
(2)列车由静止从温州南站开出，驶至永嘉站停下，所用的最短时间为360s。
【解析】(1)根据公式v=at求出时间，结合位移-时间公式x=12at2求出位移；
(2)所用的最短时间则加速与减速之间相同，则根据位移-时间公式求出时间。
本题考查的是运动学公式的运用，其中需注意第二问时间最短的解题关键为加速与减速位移相同。
15.【答案】解：(1)分析P点受力，如下图左侧
设PB绳的拉力为FB，PA绳的拉力为FA，由平衡条件可得
FB=G1tan37∘，FB=6N
又
G1=FAcs37∘
则
FA=10N
(2)分析G2的受力情况，如上图右侧
由物体的平衡条件可得
Ff=G2sin37∘+FBcs37∘
可得
Ff=64.8N
(3)再分析G2的受力情况由物体的平衡条件可得
FN+FBsin37∘=G2cs37∘
可得
FN=76.4N
答：(1)绳PA，PB的拉力各为10N和6N；
(2)木块与斜面间的摩擦力大小64.8N；
(3)斜面对木块的弹力大小76.4N.
【解析】(1)分析P点受力，由平衡条件，求绳PA，PB的拉力；
(2)对物体G2受力分析，物体处于受力平衡状态，根据共点力平衡的条件，列方程就可以求出木块与斜面间的摩擦力．
(3)再分析G2的受力情况由物体的平衡条件可求得木块与斜面间的摩擦力大小．
本题考查多个物体的受力分析，首先考查了学生选取研究对象的能力，知道该分析哪个物体的受力情况，及如何对物体进行受力分析．
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