广东省肇庆市2021-2022学年高二下学期期末物理模拟试卷（1）(Word版含答案)

2021-2022学年广东省肇庆市高二（下）期末物理模拟试卷（1）
一．选择题（共6小题，满分24分，每小题4分）
1．（4分）原子弹和核能发电的工作原理都是核裂变。一种典型的铀核裂变的核反应方程是，则下列说法正确的是（　　）
A．X原子核中含有86个中子，裂变后的总质量数减少
B．X原子核中含有144个核子，裂变后的总质量数不变
C．X原子核中含有144个核子，裂变后的总质量数减少
D．X原子核中含有86个中子，裂变后的总质量数增加
2．（4分）如图甲所示，一个矩形导线圈abed在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内磁通量随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．t1时刻，线圈中的感应电动势最大
B．t2时刻，ab的运动方向与磁场方向垂直
C．t3时刻，线圈平面与中性面垂直
D．t4、t5时刻，线圈中感应电流的方向相同
3．（4分）关于冲量、动量与动量变化，下列说法正确的是（　　）
A．静止在水平面上的物体，所受的重力不产生冲量
B．匀速下落的雨滴的动量等于雨滴所受重力产生的冲量
C．物体所受合力的冲量方向与物体动量变化量的方向相同
D．做匀速圆周运动的物体在任意相同的时间内动量的变化量相同
4．（4分）某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v的关系如图所示，其中v0为极限频率。下列说法正确的是（　　）
A．逸出功随入射光频率增大而减小
B．最大初动能Ekm与入射光强度成正比
C．最大初动能Ekm与入射光频率成正比
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
5．（4分）如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L和一个滑动变阻器R，原线圈输入电压的有效值恒定。现将滑动变阻器R的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（　　）
A．副线圈M、N两端的输出电压增大
B．原线圈的输入功率增大
C．灯泡L两端的电压减小
D．原线圈中的电流增大
6．（4分）氢原子的能级图如图所示。现有大量氢原子处于n＝3能级上，下述说法中正确的是（　　）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子
B．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66eV的能量
C．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低
D．处于n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
二．多选题（共2小题，满分12分，每小题6分）
7．（6分）如图，在光滑的水平面上，有一静止的小车，甲、乙两人站在小车左、右两端，当他俩同时相向而行时，发现小车向右运动，下列说法中正确的是（　　）
A．乙的速度必定大于甲的速度
B．乙的动量必定大于甲的动量
C．乙的动能必定大于甲的动能
D．甲、乙、车组成的系统水平方向总动量守恒
8．（6分）发电厂给某工厂的功率限额为500kW，用100kV高压输送，当该工厂由于休假，只使用50kW的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路电流为（　　）
A．0.5A B．5A
C．50A D．不知电阻，无法求出
三．实验题（共4小题，满分40分）
9．（6分）某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变　 　（选填“大”或“小”）。
（2）质量超过　 　kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
（3）若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向　 　（选填“a”或“b”）端滑动。
10．（8分）某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置，图中F、E点是A碰B球前后的平均落点，J是B球的平均落点，O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的竖直平面，米尺的零点与O点对齐．
（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上　 　．
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．圆规
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量　 　
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离OF
B．A球与B球碰撞后，测量A球与B球落点位置到O点的距离OE、OJ
C．A球和B球在空间飞行的时间
D．测量G点相对于水平槽面的高度
（3）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子正确的是　 　．
A．mA+mA＝mB B．mA＝mA﹣mB
C．mA＝mA+mB D．mA＝mA+mB．
11．（12分）两个氘核以相等动能Ek＝0.5MeV相向运动并发生正碰，产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量m0＝2.0136u，氦核质量mHe＝3.0150u，中子质量mn＝1.0087u．
（1）写出核反应方程；
（2）计算释放多少核能；
（3）若反应后释放的核能全部转化为动能，求中子和氦核的动能分别为多少．
12．（14分）某兴趣小组设计了一种实验装置，其模型如图所示，该装置由圆弧形轨道AB、竖直圆轨道、水平直轨道BD、足够长的水平传送带构成，水平直轨道末端D点与水平传送带无缝连接，轨道ABCD部分是光滑的，竖直圆轨道半径为R＝0.32m。质量为M＝0.4kg的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放，与停在B处的质量为m＝0.1kg的更小滑块发生碰撞，碰撞后两个小滑块粘在一起，恰好能通过竖直圆轨道最高点C后再经D点滑上传送带，传送带以恒定速度v＝3m/s逆时针转动（取g＝10m/s2）。求：
（1）固定位置A到B点的竖直高度；
（2）粘合体从B运动到C过程中，达到与圆心等高处时对圆轨道的压力；
（3）粘合体与传送带的动摩擦因数μ＝0.1，粘合体从D点滑上传送带到回到D点与传送带摩擦产生的热量。
四．多选题（共3小题，满分24分）
13．（6分）如图所示为一定质量的理想气体状态变化时体积随温度变化的关系图象（V﹣T图线），气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，最后回到状态A的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．从状态A变化到状态B的过程中，气体压强增大
B．从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收热量
C．从状态B变化到状态C的过程中，气体内能减小
D．从状态C变化到状态A的过程中，气体压强减小
E．从状态C变化到状态A的过程中，单位时间气体分子对器壁单位面积上的作用力冲量减小
14．（6分）关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （　　）
A．气体放出热量，其分子的平均动能可能不变
B．当分子间的作用力表现为斥力时，若减小分子间的距离，则分子间的作用力一定增大
C．悬浮在水中的花粉的布朗运动就是花粉分子的无规则运动
D．分子势能一定随着分子间的距离的减小而减小
E．一定质量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
15．（12分）疫情防控期间，学校每天晚上都需要喷洒消毒水进行消毒。如图所示为一喷雾器装置，储液桶的总容积为6L，打开密封盖装入5L药液后，将密封盖盖上，此时内部密封空气压强为p0＝1atm，温度为T0。与储液桶相连的活塞式打气筒打气，每次打气筒可以打进p0＝1atm、温度为T0、ΔV＝100cm3的空气，由于打气过程较快，来不及散热，每次打气时喷雾器内空气温度升高0.01T0，空气可视为理想气体，求：
（1）要使喷雾器内空气压强增大到p2＝2.2atm，求打气筒应打气的次数n；
（2）喷雾器内空气压强达到p2＝2.2atm时，立即向外喷洒药液，此过程可认为气体温度不变，则药液上方压强降为1atm时，剩下药液的体积V剩。
五．多选题（共3小题）
16．如图甲所示为一弹簧振子的位移﹣时间图像，规定向右的方向为正方向，则（　　）
A．图甲中振子振动的起始位置是O点
B．从初始位置开始，振子向右运动
C．图甲中的O、A、B、C、D分别与图乙中的E、G、E、F、E对应
D．在t＝2s时，振子的速度的方向与t＝0时速度的方向相同
17．一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，在t＝0时的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时x＝1.25m处的质点正在做加速度增大的加速运动
B．x＝0.7m处的质点比x＝0.6m处的质点先运动到波峰的位置
C．x＝0处的质点再经过0.05s可运动到波峰位置
D．x＝0.3m处的质点再经过0.08s可运动至波峰位置
18．如图所示的扇形为某一透明介质的横截面，其中扇形的圆心角为90°，A点与圆心的连线为圆心角的角平分线，已知NO沿水平方向，一细光束沿水平方向由A点射入介质，经折射后到达右侧界面的B点。已知透明介质的折射率为n＝，BO＝d、光在空气中的速度为c。求：
（i）通过计算分析光线能否从右侧界面射出透明介质？（写出必要的文字说明）
（ii）光束在透明介质中传播的时间为多少？
2021-2022学年广东省肇庆市高二（下）期末物理模拟试卷（1）
参考答案与试题解析
一．选择题（共6小题，满分24分，每小题4分）
1．（4分）原子弹和核能发电的工作原理都是核裂变。一种典型的铀核裂变的核反应方程是，则下列说法正确的是（　　）
A．X原子核中含有86个中子，裂变后的总质量数减少
B．X原子核中含有144个核子，裂变后的总质量数不变
C．X原子核中含有144个核子，裂变后的总质量数减少
D．X原子核中含有86个中子，裂变后的总质量数增加
【解答】解：铀核裂变反应过程中，质量数守恒，X的质量数：235+1﹣89﹣3＝144，可知X原子核中含有144个核子；
电荷数守恒，92﹣36＝56，所以X中的中子数为：144﹣56＝88，即X原子核中含有88个中子，
在核反应的过程中，质量数是守恒的。总质量数既不减小，也不增加，存在质量亏损，故B正确，ACD错误。
故选：B。
2．（4分）如图甲所示，一个矩形导线圈abed在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。线圈内磁通量随时间t的变化规律如图乙所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．t1时刻，线圈中的感应电动势最大
B．t2时刻，ab的运动方向与磁场方向垂直
C．t3时刻，线圈平面与中性面垂直
D．t4、t5时刻，线圈中感应电流的方向相同
【解答】解：A、t1时刻通过线圈的磁通量最大，此时磁通量的变化率等于零，故感应电动势为零，故A错误；
B、t2时刻磁通量为零，线圈与磁场平行，故导线ab的速度方向跟磁感线垂直，故B正确；
C、t3时刻线圈的磁通量最大，故此时线圈与中性面重合；故C错误；
D、由图可知t5时刻线圈中磁通量最大，此时没有感应电流；故D错误；
故选：B。
3．（4分）关于冲量、动量与动量变化，下列说法正确的是（　　）
A．静止在水平面上的物体，所受的重力不产生冲量
B．匀速下落的雨滴的动量等于雨滴所受重力产生的冲量
C．物体所受合力的冲量方向与物体动量变化量的方向相同
D．做匀速圆周运动的物体在任意相同的时间内动量的变化量相同
【解答】解：A.静止在水平面上的物体，所受的重力不为零，作用时间不为零，则冲量不为零，故A错误；
B.匀速下落的雨滴的动量与雨滴所受重力产生的冲量无关，故B错误；
C.根据动量定理，物体所受合力的冲量方向与物体动量变化量的方向相同，故C正确；
D.做匀速圆周运动的物体在任意相同的时间内动量变化量的方向不同，故D错误。
故选：C。
4．（4分）某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v的关系如图所示，其中v0为极限频率。下列说法正确的是（　　）
A．逸出功随入射光频率增大而减小
B．最大初动能Ekm与入射光强度成正比
C．最大初动能Ekm与入射光频率成正比
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
【解答】解：A、逸出功是金属的固有属性，与金属本身有关，与入射光的频率无关，故A错误；
BC、根据光电效应方程Ekm＝hv﹣W0知，最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，但最大初动能与入射光的频率不是成正比关系，故BC错误；
D、根据Ekm＝hv﹣W0结合图象可知，Ekm﹣v图线的斜率表示普朗克常量，故D正确。
故选：D。
5．（4分）如图所示，理想变压器的副线圈上接有一个灯泡L和一个滑动变阻器R，原线圈输入电压的有效值恒定。现将滑动变阻器R的滑片向右滑动，则下列说法正确的是（　　）
A．副线圈M、N两端的输出电压增大
B．原线圈的输入功率增大
C．灯泡L两端的电压减小
D．原线圈中的电流增大
【解答】解：A、由于原线圈输入电压不变，原副线圈匝数不变，则副线圈两端电压，即M、N两端的输出电压不变，故A错误；
B、由图示电路图可知，滑动变阻器的滑片向右滑动过程，滑动变阻器接入电路的阻值变大，由于副线圈电压不变，由欧姆定律可知，副线圈电流I减小，副线圈电压不变，电流减小，则副线圈输出功率变小，理想变压器原线圈输入功率等输出功率，则原线圈的输入功率减小，故B错误；
C、副线圈电流减小，灯泡电阻不变，由欧姆定律可知，灯泡两端电压减小，故C正确；
D、原线圈输入功率减小，原线圈输入电压不变，则原线圈输入电流减小，故D错误。
故选：C。
6．（4分）氢原子的能级图如图所示。现有大量氢原子处于n＝3能级上，下述说法中正确的是（　　）
A．这些原子跃迁过程中最多可辐射出6种频率的光子
B．从n＝3能级跃迁到n＝4能级需吸收0.66eV的能量
C．从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率低
D．处于n＝3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量
【解答】解：A、大量氢原子处于n＝3能级跃迁到n＝1多可辐射出＝3种不同频率的光子，故A错误；
B、根据能级图可知从n＝3能级跃迁到n＝4能级，需要吸收的能量为：E＝1.51eV﹣0.85eV＝0.66eV，故B正确；
C、根据能级图可知从n＝3能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量为：hν1＝13.6eV﹣1.51eV＝12.09eV，从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子能量为：hν2＝3.4eV﹣1.51eV＝1.89eV，则从n＝3能级跃迁到n＝1能级比跃迁到n＝2能级辐射的光子频率大，故C错误；
D、根据能级图可知氢原子处于n＝3能级的能量为﹣1.51eV，故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量，故D错误。
故选：B。
二．多选题（共2小题，满分12分，每小题6分）
7．（6分）如图，在光滑的水平面上，有一静止的小车，甲、乙两人站在小车左、右两端，当他俩同时相向而行时，发现小车向右运动，下列说法中正确的是（　　）
A．乙的速度必定大于甲的速度
B．乙的动量必定大于甲的动量
C．乙的动能必定大于甲的动能
D．甲、乙、车组成的系统水平方向总动量守恒
【解答】解：D、甲、乙两人相向而行的过程中，甲、乙两人及小车组成的系统所受的合外力为零，系统动量守恒，故D正确；
ABC、根据动量守恒定律得：m甲v甲+m乙v乙+m车v车＝0，小车向右运动，小车的动量方向向右，说明甲与乙两人的总动量向左，因乙向左运动，甲向右运动，则乙的动量必定大于甲的动量，但是由于不知两人的质量关系，故无法确定两人的速度大小关系，也不能确定两人动能大小关系，故AC错误，B正确。
故选：BD。
8．（6分）发电厂给某工厂的功率限额为500kW，用100kV高压输送，当该工厂由于休假，只使用50kW的电功率时，发电厂和工厂间的高压线路电流为（　　）
A．0.5A B．5A
C．50A D．不知电阻，无法求出
【解答】解：根据P＝UI知，输电线上的电流I＝，故A正确，BCD错误；
故选：A。
三．实验题（共4小题，满分40分）
9．（6分）某科技小组设计了一种“车辆闯红灯违规记录仪”，在路面停止线前侧埋上压敏电阻，其阻值随压力的变化如图甲所示，和压敏电阻组合的仪器如图乙所示，仪器主要由控制电路和工作电路组成，控制电路中的光控开关接收到红光时会自动闭合，接收到绿光或黄光时会自动断开；控制电路中电源的电动势为9V，内阻为2Ω，继电器线圈电阻为8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为50Ω；当控制电路中的电流大于0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，电控照相机拍照记录违规车辆。
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，电流表A的示数会变　大　（选填“大”或“小”）。
（2）质量超过　500　kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录（重力加速度为10m/s2）。
（3）若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，即违规车辆的质量比第（2）问结果小，也会被拍照记录，则滑动变阻器的滑片应向　b　（选填“a”或“b”）端滑动。
【解答】解：根据题意可知控制电路中电源的电动势为E＝9V，内阻为r＝2Ω，继电器线圈电阻为R0＝8Ω，滑动变阻器连入电路的电阻为R滑＝50Ω；
（1）当红灯亮时，若车辆越过停止线，压敏电阻的阻值变小，根据闭合电路的欧姆定律可得电路中的总电流增大，电流表A的示数会变大；
（2）当控制电路中的电流刚好等于I＝0.06A时，设此时压敏电阻的阻值为R压，根据闭合电路的欧姆定律可得：E＝I（r+R0+R滑+R压）
解得：R压＝90Ω
根据题图甲可知此时对应的压力为5×103N，所以车的质量为m＝kg＝500kg，
所以质量超过500kg的车辆闯红灯时才会被拍照记录；
（3）当控制电路中的电流刚好等于I＝0.06A时，衔铁会被吸引，从而启动工作电路，此时电路的总电阻R总＝＝Ω＝150Ω
若要增大“车辆闯红灯违规记录仪”的灵敏度，需要时滑动变阻器阻值减小，则当压敏电阻的阻值小于90Ω时工作电路接通，所以滑动变阻器的滑片向b端移动。
故答案为：（1）大；（2）500；（3）b。
10．（8分）某同学用如图所示装置探究A、B两球在碰撞中动量是否守恒．该同学利用平抛运动测量两球碰撞前后的速度，实验装置和具体做法如下，图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滑下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滑下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次，并画出实验中A、B两小球落点的平均位置，图中F、E点是A碰B球前后的平均落点，J是B球的平均落点，O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的竖直平面，米尺的零点与O点对齐．
（1）现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的字母填在横线上　BCD　．
A．秒表 B．刻度尺 C．天平 D．圆规
（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量　AB　
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离OF
B．A球与B球碰撞后，测量A球与B球落点位置到O点的距离OE、OJ
C．A球和B球在空间飞行的时间
D．测量G点相对于水平槽面的高度
（3）如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子正确的是　C　．
A．mA+mA＝mB B．mA＝mA﹣mB
C．mA＝mA+mB D．mA＝mA+mB．
【解答】解：（1）碰撞后两球都做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相同，选择向右为正方向：
由动量守恒定律得：mAv0＝mAv1+mBv2，
两边同时乘以时间t得：mAv0t＝mAv1t+mBv2t，
则mAOE＝mAOF+mBOJ，
实验需要验证的表达式为：mAOE＝mAOF+mBOJ．
由公式可知，需要测量小球的质量，所以需要天平；需要测量小球的水平位移，所以需要使用刻度尺；小球的水平射程落点不是都落在同一个点上，需要取所有落点中靠近中间的点读数，即可取一个最小的圆的圆心，需要使用圆规；故需要选择的器材有：BCD
故选：BCD
（2）A、水平槽上未放B球时，测量a球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞前a球的速度，故A正确；
B、A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞后A球的速度，故B正确；
C、小球在空中的运动时间t相同，不需要测量时间，故C错误；
D、不需要测量G点相对于水平槽面的高度，故D错误．
故选：AB
（3）碰撞后两球都做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相同，选择向右为正方向：
由动量守恒定律得：mAv0＝mAv1+mBv2，
两边同时乘以时间t得：mAv0t＝mAv1t+mBv2t，
则mAOE＝mAOF+mBOJ，
实验需要验证的表达式为：mAOE＝mAOF+mBOJ．选项C正确．
故选：C
故答案为：（1）BCD；（2）AB；（3）C
11．（12分）两个氘核以相等动能Ek＝0.5MeV相向运动并发生正碰，产生一个中子和一个氦核，已知氘核质量m0＝2.0136u，氦核质量mHe＝3.0150u，中子质量mn＝1.0087u．
（1）写出核反应方程；
（2）计算释放多少核能；
（3）若反应后释放的核能全部转化为动能，求中子和氦核的动能分别为多少．
【解答】解：（1）核反应方程为：→，
（2）在核反应中质量的亏损为△m＝2×2.0136u﹣1.0087u﹣3.015u＝0.0035u
所以释放的核能为△E＝0.0035×931.5MeV＝3.26MeV．
（3）反应前总动量为0，反应后总动量仍为0，
所以氦核与中子的动量相等．由知，EHe：En＝1：3，
则＝＝3.195MeV，＝＝1.065MeV．
答：（1）核反应方程为：→；
（2）释放的核能为3.26MeV；
（3）中子和氦核的动能分别为3.195MeV、1.065MeV．
12．（14分）某兴趣小组设计了一种实验装置，其模型如图所示，该装置由圆弧形轨道AB、竖直圆轨道、水平直轨道BD、足够长的水平传送带构成，水平直轨道末端D点与水平传送带无缝连接，轨道ABCD部分是光滑的，竖直圆轨道半径为R＝0.32m。质量为M＝0.4kg的小滑块从轨道AB上某一固定位置A由静止释放，与停在B处的质量为m＝0.1kg的更小滑块发生碰撞，碰撞后两个小滑块粘在一起，恰好能通过竖直圆轨道最高点C后再经D点滑上传送带，传送带以恒定速度v＝3m/s逆时针转动（取g＝10m/s2）。求：
（1）固定位置A到B点的竖直高度；
（2）粘合体从B运动到C过程中，达到与圆心等高处时对圆轨道的压力；
（3）粘合体与传送带的动摩擦因数μ＝0.1，粘合体从D点滑上传送带到回到D点与传送带摩擦产生的热量。
【解答】解：（1）设固定位置A到B点的竖直高度为h，小滑块从A到B，由机械能守恒得
Mgh＝
两滑块在B处相撞过程，取水平向右为正方向，由动量守恒定律得
Mv1＝（M+m）v2
粘合体恰好能通过竖直圆轨道最高点C，由重力提供向心力，由牛顿第二定律得
（M+m）g＝（M+m）
粘合体从B到C的过程，由机械能守恒定律得
＝+（M+m）g 2R
联立解得h＝1.25m
（2）粘合体达到与圆心等高处时，由牛顿第二定律得
F＝（M+m）
粘合体从B到圆心等高处的过程，由动能定理得
﹣（M+m）gR＝﹣
解得F＝15N
根据牛顿第三定律可知，粘合体达到与圆心等高处时对圆轨道的压力F′＝F＝15N，方向水平向右。
（3）轨道ABCD部分是光滑的，由能量守恒知粘合体滑上传送带时的速度大小等于v2，由（1）解得v2＝4m/s
由于水平传送带足够长，传送带以恒定速度v＝3m/s逆时针转动，粘合体在传送带上先做匀减速运动，再反向做匀加速运动至3m/s，最后做匀速运动。
粘合体在传送带上运动时，由牛顿第二定律得
μ（M+m）g＝（M+m）a
设粘合体在传送带上向右做匀减速运动时间为t1，则0＝v2﹣at1
粘合体在传送带上向右做匀减速运动的位移为x1＝
传送带在t1时间内的位移为x2＝vt1
设粘合体在传送带上向左做匀加速运动的时间为t2，则v＝at2
粘合体在传送带上向左做匀加速运动的位移为x3＝
传送带在t2时间内的位移为x4＝vt2
故粘合体从D点滑上传送带到回到D点的过程粘合体与传送带间的相对运动路程为
△x＝x1+x2+x4﹣x3
粘合体与传送带摩擦产生的热量为Q＝μ（M+m）g△x
联立解得 Q＝12.25J
答：
（1）固定位置A到B点的竖直高度是1.25m；
（2）粘合体从B运动到C过程中，达到与圆心等高处时对圆轨道的压力是15N，方向水平向右；
（3）粘合体从D点滑上传送带到回到D点与传送带摩擦产生的热量是12.25J。
四．多选题（共3小题，满分24分）
13．（6分）如图所示为一定质量的理想气体状态变化时体积随温度变化的关系图象（V﹣T图线），气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，最后回到状态A的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．从状态A变化到状态B的过程中，气体压强增大
B．从状态A变化到状态B的过程中，气体吸收热量
C．从状态B变化到状态C的过程中，气体内能减小
D．从状态C变化到状态A的过程中，气体压强减小
E．从状态C变化到状态A的过程中，单位时间气体分子对器壁单位面积上的作用力冲量减小
【解答】解：A、由图示图象可知，从A到B过程V与T成正比，由理想气体状态方程＝C可知，气体压强不变，故A错误；
B、由图示图象可知，从A到B过程气体温度升高体积增大，气体内能增大△U＞0，气体对外做功，W＜0，由热力学第一定律△U＝W+Q可知，Q＝△U﹣W＞0，气体从外界吸收热量，故B正确；
C、由图示图象可知，从B到C过程气体温度升高，气体内能增大，故C错误；
D、由理想气体状态方程＝C可知，V＝T，V﹣T图象的斜率k＝，图象斜率越大，气体压强越小，
由图示图象可知，OA的斜率大于OC的斜率，则状态A的压强小于状态C的压强，则从状态C变化到状态A的过程中气体压强减小，故D正确；
E、气体分子单位时间对器壁单位面积的平均作用力等于气体压强，由D可知，从状态C变化到状态A的过程中气体压强减小，气体分子单位时间对器壁单位面积的平均作用力减小，单位时间气体分子对器壁单位面积上的作用力冲量减小，故E正确。
故选：BDE。
14．（6分）关于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是 （　　）
A．气体放出热量，其分子的平均动能可能不变
B．当分子间的作用力表现为斥力时，若减小分子间的距离，则分子间的作用力一定增大
C．悬浮在水中的花粉的布朗运动就是花粉分子的无规则运动
D．分子势能一定随着分子间的距离的减小而减小
E．一定质量的理想气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加
【解答】解：A、气体放出热量，即Q＜0，根据热力学第一定律△U＝W+Q，若W≤0，则△U＜0，若W＞0，则△U可能大于零，也可能小于零，即气体分子的平均动能可能增大，故A正确；
B、根据分子力与分子间距离的关系，可知若两分子间的作用力表现为斥力，若减小分子间的距离，则分子间的作用力一定增大，故B正确；
C、布朗运动是悬浮在液体或气体中的固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，所以悬浮在水中的花粉的布朗运动不是花粉分子的无规则运动，故C错误；
D、当分子力表现为引力时，随分子间距离减小，分子力做正功，分子势能减小；当分子力表现为斥力时，随分子间距离的减小，分子力做负功，分子势能增大，故D错误；
E、一定质量的理想气体，在压强不变时，温度降低，则分子对器壁的平均碰撞力减小，所以分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数增加，故E正确；
故选：ABE。
15．（12分）疫情防控期间，学校每天晚上都需要喷洒消毒水进行消毒。如图所示为一喷雾器装置，储液桶的总容积为6L，打开密封盖装入5L药液后，将密封盖盖上，此时内部密封空气压强为p0＝1atm，温度为T0。与储液桶相连的活塞式打气筒打气，每次打气筒可以打进p0＝1atm、温度为T0、ΔV＝100cm3的空气，由于打气过程较快，来不及散热，每次打气时喷雾器内空气温度升高0.01T0，空气可视为理想气体，求：
（1）要使喷雾器内空气压强增大到p2＝2.2atm，求打气筒应打气的次数n；
（2）喷雾器内空气压强达到p2＝2.2atm时，立即向外喷洒药液，此过程可认为气体温度不变，则药液上方压强降为1atm时，剩下药液的体积V剩。
【解答】解：（1）设打气的次数是n，每次打入气体的体积ΔV＝100cm3＝0.1L，
喷雾器内原有空气的体积V0＝V桶﹣V药液＝6L﹣5L＝1L，
以打入的空气和喷雾器内原有的空气为研究对象，
气体初状态的压强是p0，温度是T0，体积V1＝V0+n△V＝（1+0.1n）L
空气末状态的压强p2＝2.2atm，体积V0＝1L，温度T2＝T0+0.01nT0
由理想气体状态方程得：
代入数据解得：n＝10次
（2）喷洒药液过程空气的温度不变，空气末状态的压强p3＝p0，设体积为V3
由玻意耳定律得：p2V0＝p0V3
代入数据解得：V3＝2.2L
则剩余药液的体积为V剩＝V桶﹣V3＝6L﹣2.2L＝3.8L
答：（1）打气筒应打气的次数n是10次；
（2）药液上方压强降为1atm时，剩下药液的体积V剩是3.8L。
五．多选题（共3小题）
16．如图甲所示为一弹簧振子的位移﹣时间图像，规定向右的方向为正方向，则（　　）
A．图甲中振子振动的起始位置是O点
B．从初始位置开始，振子向右运动
C．图甲中的O、A、B、C、D分别与图乙中的E、G、E、F、E对应
D．在t＝2s时，振子的速度的方向与t＝0时速度的方向相同
【解答】解：A、由图甲可知，起始位置位移为零，而位移是指由平衡位置指向振子所在位置的有向线段，故起始位置应在平衡位置，故A正确；
B、从初始位置开始，下一时刻振子的位移为正，故振子向右运动，故B正确；
C、O、B、D点位移为零，对应平衡位置E，A点为正方向最大位移处，对应位置为G，C点为负方向最大位移处，对应位置为F，故C正确；
D、t＝0时，切线斜率为正，说明振子向正方向运动，t＝2s时，切线斜率为负，说明振子向负方向运动，则两时刻速度方向相反，故D错误。
故选：ABC。
17．一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，在t＝0时的波形图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时x＝1.25m处的质点正在做加速度增大的加速运动
B．x＝0.7m处的质点比x＝0.6m处的质点先运动到波峰的位置
C．x＝0处的质点再经过0.05s可运动到波峰位置
D．x＝0.3m处的质点再经过0.08s可运动至波峰位置
【解答】解：根据图象可知波长λ＝2m，则T＝＝s＝0.2s，
A、波沿x轴正方向传播，由上下坡法可知此时x＝1.25m处的质点振动的方向向下，离开平衡位置的位移正在减小，所以质点正在做加速度减小的加速运动，故A错误；
B、波沿x轴正方向传播，根据波形平移法得知，x＝0.7m处的质点比x＝0.6m处的质点都正在向下运动，x＝0.6m的质点先到达波谷，故B错误；
C、波向右传播，根据波形平移法可知x＝0处的质点向上振动，故t＝0.05s＝时，该质点运动到波峰位置，故C正确；
D、波沿x轴正方向传播，x＝0.3m处的质点到左侧相邻的波峰之间的距离为：x′＝0.3m+＝0.3m+m＝0.8m，该波峰传到x＝0.3m处时间t＝＝s＝0.08s，故D正确。
故选：CD。
18．如图所示的扇形为某一透明介质的横截面，其中扇形的圆心角为90°，A点与圆心的连线为圆心角的角平分线，已知NO沿水平方向，一细光束沿水平方向由A点射入介质，经折射后到达右侧界面的B点。已知透明介质的折射率为n＝，BO＝d、光在空气中的速度为c。求：
（i）通过计算分析光线能否从右侧界面射出透明介质？（写出必要的文字说明）
（ii）光束在透明介质中传播的时间为多少？
【解答】解：（i）作出光在透明介质中的光路图，如图所示，根据光的折射定律有：n＝
由题意可知：i＝45°
解得：r＝30°
假设光在该透明介质中全反射的临界角为C，则有：n＝
解得：C＝45°
根据几何关系可知，折射光线在透明介质中时，光线在右侧界面上的入射角为：α＝15°＜45°
因此光线在右侧界面上不会发生全反射，能从右侧界面射出。
（ii）假设AB＝x，则由正弦定理得：，又β＝45°
整理得：x＝
光在透明介质中的传播速度为：v＝
则光在透明介质中的传播时间为：t＝
整理得：t＝
答：（i）光线能从右侧界面射出透明介质；
（ii）光束在透明介质中传播的时间为。