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2023-2024学年高二第二学期期末检测试卷C卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．下列五幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．如图甲：原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的
B．如图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
C．如图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
D．如图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
【答案】AD
【详解】A．原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，故A正确；
B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故B错误；
C．用中子轰击铀核使其发生裂变，故C错误；
D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故D正确。
故选AD。
2．2023年8月24日，日本政府不顾国际社会的反对，一意孤行向海洋排放福岛核电站的核废水。核废水中含有多种放射性元素，这些放射性元素将对人类环境造成重大破坏。核废水中铯的半衰期大约为30年，已知发生β衰变的同时生成新核，以下说法正确的是（ ）
A．铯的半衰期会随温度升高而变大
B．的比结合能大于其衰变生成新核的比结合能
C．衰变过程质量数、电荷数和质量都守恒
D．衰变生成新核的中子数为81
【答案】D
【详解】A．半衰期只由原子核自身决定，与环境温度无关，所以铯的半衰期不会随温度升高而变大，故A错误；
B．衰变过程产生能量，衰变生成的新核比更稳定，所以的比结合能小于其衰变生成新核的比结合能，故B错误；
C．衰变过程质量数、电荷数都守恒，但衰变过程产生能量，存在质量亏损，故C错误；
D．衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知发生β衰变生成新核的质量数为，电荷数为，则中子数为
故D正确。
故选D。
3．如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程中的三个状态，图中ba的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，由于气体分子密度增大，压强增大
B．b→c过程，气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的比例均增加
C．c→a过程，气体放出的热量小于气体内能的减小量
D．a→b→c→a过程，气体从外界吸收热量
【答案】D
【详解】A．a→b过程，由图像可知
可知该过程气体的体积不变，气体分子密度不变，故A错误；
B．b→c过程，气体温度升高，气体分子速率分布中速率大区间的分子数占总分子数的比例增加，但速率小区间的分子数占总分子数的比例减少，故B错误；
C．根据理想气体状态方程
可得
c→a过程，图像上点与原点连线斜率逐渐增大，则气体体积逐渐减小，外界对气体做正功，由于气体温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定律可知，气体放出的热量大于气体内能的减小量，故C错误；
D．根据
a→b过程，气体体积不变，做功为0；b→c过程，气体体积逐渐增大，外界对气体做负功；c→a过程，气体体积逐渐减小，外界对气体做正功；由于b→c与c→a两个过程气体体积变化大小相同，可知b→c过程外界对气体做负功的绝对值大于c→a外界对气体做正功的绝对值，则a→b→c→a过程，外界对气体做负功，由于气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确。
故选D。
4．光刻机为了尽可能减小光的衍射，提高精密度，主要是利用紫外线作为光源，其所用紫外线的光子能量范围为。如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于能级的氢原子，这群氢原子辐射的光子中，能满足光刻机雕刻且波长最长的光子能量是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】根据题意，由光子能量公式
可知，波长最长的光子能量最小，由能级跃迁知识可知，辐射光子的能量为
可知，从能级跃迁到能级和从能级跃迁到能级以及从能级跃迁到能级辐射的光子能量均小于，则符合条件的光子应为能级跃迁到能级，则有
故选C。
5．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，以下关于4幅图中涉及的物理知识说法正确的是（ ）
A．图1中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点
B．图2为核反应堆示意图，它利用了铀核裂变反应所释放的能量
C．如图3所示，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出10种不同频率的光
D．图4为天然放射现象中产生的三种射线在匀强电场中的偏转情况，其中③线代表的是射线
【答案】B
【详解】A．题图1中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，在处也可以观察到很少的闪光点，A错误；
B．图2是核反应堆示意图，它利用了铀核裂变所释放的能量，B正确；
C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能放出4种不同频率的光，即能级到能级，能级到能级，能级到能级，能级到能级，C错误；
D．题图4是天然放射现象中产生的三种射线在匀强电场中的偏转情况，其中①线带负电，则其代表的是射线，D错误。
故选B。
6．某科研小组设计一款超重报警装置，其结构原理图如图所示，主体是导热性能良好的薄壁密闭容器，厚度和质量不计的活塞通过轻杆连接轻质平台。平台上未放重物时，内部封闭理想气体气柱长度；当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。横截面积，底部的预警区域深度，平台上轻放质量为的重物稳定时，活塞刚好触动报警装置。已知环境温度不变，大气压强，，不计摩擦阻力，下列说法正确的是（ ）
A．重物的质量
B．重物的质量
C．放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为
D．放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为
【答案】D
【详解】AB．最终稳定时，封闭气体温度不变，则
又因为
求得
AB错误；
CD．设外界大气压力和重物对封闭气体做功为，则
代入数据求得
封闭气体内能不变，根据热力学第一定律可得，气体对外界放出的热量为
C错误，D正确。
故选D。
7．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为RY=R
B．α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为I=
C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为Δm=
D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
【答案】C
【详解】A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得粒子的轨道半径
衰变过程动量守恒，则α粒子与新核Y的动量大小mv相等，根据轨道半径公式结合电荷数守恒，则有
解得
故A错误；
B．α粒子做圆周运动的周期
则α粒子形成的环形电流大小为
故B错误；
C．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
由质量数守恒可知，衰变后新核Y的质量为
衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得
mYvY-mvα=0
解得
系统增加的动能为
由质能方程得
ΔE=Δmc2
联立解得衰变过程中的质量亏损约为
故C正确；
D．由动量守恒可知，衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中的运动方向相反，由左手定则知轨迹为相外切的圆，故D错误。
故选C。
8．一定质量的理想气体由状态a经①过程到状态b，由状态b经②过程到状态c，由状态c又经③过程回到状态a，①过程气体不与外界发生热传递，③过程温度保持不变．整个过程压强p与体积V的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．①过程外界对气体做正功
B．②过程气体从外界吸热
C．③过程气体既不吸热也不放热
D．整个过程初末状态气体体积相等，外界不对气体做功
【答案】B
【详解】A．①过程气体体积增大，外界对气体做负功，故A项错误；
B．②过程为等容变化，温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做功，气体从外界吸热，故B项正确；
C．③过程温度不变，内能不变，外界对气体做的正功，据热力学第一定律，气体放热，故C项错误；
D．②过程外界没有对气体做功，③过程外界对气体做的正功大于①过程外界对气体做的负功，因此全过程外界对气体做正功，故D项错误。
故选B。
9．下列说法正确的是（ ）
A．图甲为一定质量的氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图像，其中图线Ⅰ温度较高
B．从单一热库吸收热量，使之完全变成功是可能实现的
C．图乙中静止的钠核在磁场中发生衰变，曲线1为粒子的运动轨迹
D．相对论时空观认为运动物体的长度和物理过程的快慢都跟物体运动状态有关
【答案】BD
【详解】
A．图甲中，氧气分子在图线Ⅱ温度下速率大的分子所占百分比较多，故图线Ⅱ温度较高，故A错误；
B．根据热力学第二定律可知，在引起其他变化的前提下，可以从单一热库吸收热量，使之全部变成功，故B正确；
C．根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是粒子，故C错误；
D.相对论时空观认为运动物体的长度和物理过程的快慢都跟物体运动状态有关，故D正确。
故选BD。
10．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入肿瘤细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和X粒子，并释放出γ光子。已知γ光子的能量为E0，普朗克常量为h，真空中的光速为c，原子核比结核能与质量数关系图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于β衰变 B．γ光子的动量为
C．X粒子为 D．硼核的结合能大于X粒子的结合能
【答案】BCD
【详解】
AC．根据题意可写出衰变方程为
可知该衰变为衰变，故A错误，C正确；
B．根据
，，
联立解得
故B正确；
D．结合能等于比结合能与核子数的乘积，根据图像可知，核的比结合能大约为，B核的比结合能大约为，氦核有4个核子，而硼核有10个核子，显然硼核的结合能大于氦核粒子的结合能，故D正确。
故选BCD。
二、实验题：本大题共2小题，共16分。
11．如图甲所示，一验电器与锌板相连，在O处用的紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。现使验电器指针回到零，再用相同强度的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。
（1）甲图中锌板带 电，指针带 电（“正”、“负”、“无”）；若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转。
（2）某同学设计了如图乙所示的电路，图中A和K为光电管的两极，K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为6.4eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的示数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1V，则光电管阴极材料的逸出功为 eV，该阴极材料的截止频率为 Hz。（普朗克常量，结果保留两位有效数字）
（3）如图丙中Uc为反向遏止电压，v为入射光频率，改变入射光频率（都大于该光电管的截止频率）测得如图丙直线。若用逸出功更小的光电管作阴极材料，在图丙中画出可能的图像 。
【答案】 正 正 无 4.3
【详解】（1）[1][2][3]在处用一紫外线灯照射锌板，锌板发生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，验电器与锌板连接，所以指针带正电，改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针无偏转，因为红外线不能使锌板发生光电效应。
（2）[4][5] 当滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1V，可知，遏止电压
根据
解得电管阴极材料的逸出功为
该阴极材料的截止频率为
（3）[6]根据
整理得
所以用逸出功更小的光电管作阴极材料，图像斜率不变，相互平行，但纵截距不同，如下
12．某同学用图1所示装置，通过实验来验证玻意耳定律。封闭于注射器内的空气可视为理想气体，其体积可由注射器筒壁上的刻度直接读出，已知大气压强为，重力加速度为g。回答下列问题：
（1）关于该实验，下列说法正确的有 （填选项序号）。
A．注射器一定要竖直固定
B．在框架上悬挂钩码时要两侧对称
C．改变被封闭气体的压强后，测量气体体积时越快越好
D．处理数据时发现被封气体压强与体积的乘积渐渐增大，可能是因为存在漏气现象
（2）测量注射器活塞横截面的直径d时，游标卡尺的示数如图2所示，其读数为 cm。
（3）若操作正确且测得活塞及框架的总质量为，当框架上挂上质量为m的钩码，稳定后被封气体的压强为 （用测得及已知物理量字母表示）。
（4）测出气体体积并改变钩码质量测出多组压强、体积数据即可验证玻意耳定律。
【答案】 AB 2.060
【详解】（1）[1] A．为了减小误差，固定注射器针筒时必须保持针筒竖直，故A正确；
B．在实验过程中，为了使气体温度不变，在框架上悬挂钩码时要两侧对称，保证注射器活塞竖直向下，故B正确；
C．改变被封闭气体的压强后，测量气体体积时要待稳定后再读数，故C错误；
D．实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程
常数C与质量有关，则pV乘积减小，故D错误。
故选A B。
（2）[2]测量注射器活塞横截面的直径d时，游标卡尺的示数如图2所示，其读数为
（3）[3]根据受力平衡可得
其中
联立解得空气柱的压强为
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．实验表明，一些金属受到紫外线照射时会有电子射出，如图甲所示，真空中一对平行金属板A和B正对放置，用紫外线持续照射A板时，A板持续射出速度大小不同的电子，且电子的最大速度为定值，为了简化问题，假设射出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力，电子的电荷量为e。
（1）如图甲所示，在A、B板之间接一灵敏电流计．当电流计示数为I时，求每秒钟到达B板的电子个数N；
（2）将两金属板、电压可调的电源、灵敏电流计连接成如图乙所示的电路，A板接电源正极，B板接电源负极，逐渐增大两板间的电压，发现电流计示数会随着电压的增大而减小，当电压为U0时电流计示数刚好为零。
a．求从A板射出的电子具有的最大动能Ekm；
b．有同学认为，断开开关，将B板向左平移一段距离，使其靠近A板后，维持电压U0不变，再次闭合开关，则电路中将再次出现电流．你认为这种说法是否正确，请说明理由。
【答案】（1）；（2）a.eU0；b. 这种说法不正确，理由见解析
【详解】（1）每秒钟到达B板的电子个数为N，电荷量为
Q=Ne
根据电流的定义式得
其中
t=1s
可得
（2）a、以具有最大动能的电子为研究对象，当其速度减小到0时，电子恰好运动到接近B板，设其最大动能为；根据动能定理得
解得
b、这种说法不正确．理由是：电子的最大速度为定值，电子的最大动能也是定值．以具有最大动能的电子为研究对象，当移动B板后，设当电压为U时其速度减小到0，根据动能定理得
14．公元前212年，罗马军舰攻打希腊城邦叙拉古，如图1所示。阿基米德设计了一种装置，能够用反射镜集中太阳光线，通过调整众多反射镜的位置和角度，使得其形成一个巨大的凹面镜，阳光经过反射后聚焦在罗马军舰上，点燃了船帆。
（1）已知光线的能量在到达船上之前会损失50%能量，假设反射镜的总面积为S=50m2，每秒内每平方米反射的光子数为n=3×1014个，光线在军舰上形成的光斑面积为S0=0.5m3，普朗克常量为h=6.63×10-34Js，光的波长约为λ=6×10-7m，光速为c=3×108m/s，试估算常温下军舰单位面积获取的能量为多少？
（2）有同学对上述过程提出了质疑，认为这种方式军舰获得的能量太小，不足以点燃军舰。他查阅史料，发现阿基米德实际上是利用蒸汽大炮来抗击罗马军队的。如图2所示，现将阿基米德的蒸汽炮筒简化如下：炮筒与地面之间倾角为θ=30°，一质量为m=0.8kg的圆盘形状炮弹将一部分气体密封在一空腔中，并由A卡扣提供FN=9N的支持力，使其不会下滑，炮筒内壁光滑。已知炮弹横截面积为S=0.05m3，大气压为p0=1×105Pa，环境温度为27℃，此时突然加热气体，使得炮弹以22.5m/s的速度飞出。若从炮弹刚要运动到飞出共用时0.2s，这段时间可认为内部气压不变且该0.2s内炮弹位移忽略不计，则需要将内部的气体加热到多高的温度？
【答案】（1）0.0050J；（2）306K
【详解】（）由能量守恒可知
解得
（2）初始状态，由平衡条件，易知
气体经过等容过程，有
由动量定理可知
联立解得
15．冬季天气干燥易发火灾，为了保障群众生命安全，小李同学设计了一款家用救生装置，设计原理如图所示，绝热容器充气后，开口一端的轻质活塞距底部，活塞密封良好且仅能向下移动，初始时容器内气体压强为，温度为，容器底部有一阀门，当气体压强达到（且未知）时阀门会自动放气。已知：容器内气体可视为理想气体，其内能与热力学温度的关系为（k为常数），重力加速度g取，不计一切摩擦和容器质量。
（1）若气体温度升高为，求容器内压强？
（2）为了检验装置安全性，小李同学将质量为m的重物固定在活塞上并从某一高度静止释放，当重物重心下降h时，活塞距底部且阀门将要放气，假设重物的机械能全部转换为容器内气体的内能，求此时容器内气体的压强？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）温度升高，容器气体做等容变化，则有
解得
（2）质量m的重物安全落地时重心下降h，根据能量守恒和理想气体内能与温度关系有
对于容器气体，根据理想气体状态方程可得
可得
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2023-2024学年高二第二学期期末检测试卷C卷
（考试时间：75分钟 试卷满分：100分）
一、选择题：本题共10小题，共42分。在每小题给出的四个选项中，第1~8小题只有一项符合题目要求，每小题4分；第9~10小题有多项符合题目要求，全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的或不选的得0分。
1．下列五幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是（ ）
A．如图甲：原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的
B．如图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子
C．如图丙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能
D．如图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一
【答案】AD
【详解】A．原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，故A正确；
B．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型，故B错误；
C．用中子轰击铀核使其发生裂变，故C错误；
D．普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故D正确。
故选AD。
2．2023年8月24日，日本政府不顾国际社会的反对，一意孤行向海洋排放福岛核电站的核废水。核废水中含有多种放射性元素，这些放射性元素将对人类环境造成重大破坏。核废水中铯的半衰期大约为30年，已知发生β衰变的同时生成新核，以下说法正确的是（ ）
A．铯的半衰期会随温度升高而变大
B．的比结合能大于其衰变生成新核的比结合能
C．衰变过程质量数、电荷数和质量都守恒
D．衰变生成新核的中子数为81
【答案】D
【详解】A．半衰期只由原子核自身决定，与环境温度无关，所以铯的半衰期不会随温度升高而变大，故A错误；
B．衰变过程产生能量，衰变生成的新核比更稳定，所以的比结合能小于其衰变生成新核的比结合能，故B错误；
C．衰变过程质量数、电荷数都守恒，但衰变过程产生能量，存在质量亏损，故C错误；
D．衰变过程满足质量数和电荷数守恒，可知发生β衰变生成新核的质量数为，电荷数为，则中子数为
故D正确。
故选D。
3．如图所示为一定质量的理想气体状态变化过程中的三个状态，图中ba的延长线过原点，则下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程，由于气体分子密度增大，压强增大
B．b→c过程，气体分子速率分布中各速率区间的分子数占总分子数的比例均增加
C．c→a过程，气体放出的热量小于气体内能的减小量
D．a→b→c→a过程，气体从外界吸收热量
【答案】D
【详解】A．a→b过程，由图像可知
可知该过程气体的体积不变，气体分子密度不变，故A错误；
B．b→c过程，气体温度升高，气体分子速率分布中速率大区间的分子数占总分子数的比例增加，但速率小区间的分子数占总分子数的比例减少，故B错误；
C．根据理想气体状态方程
可得
c→a过程，图像上点与原点连线斜率逐渐增大，则气体体积逐渐减小，外界对气体做正功，由于气体温度降低，气体内能减少，根据热力学第一定律可知，气体放出的热量大于气体内能的减小量，故C错误；
D．根据
a→b过程，气体体积不变，做功为0；b→c过程，气体体积逐渐增大，外界对气体做负功；c→a过程，气体体积逐渐减小，外界对气体做正功；由于b→c与c→a两个过程气体体积变化大小相同，可知b→c过程外界对气体做负功的绝对值大于c→a外界对气体做正功的绝对值，则a→b→c→a过程，外界对气体做负功，由于气体的内能不变，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故D正确。
故选D。
4．光刻机为了尽可能减小光的衍射，提高精密度，主要是利用紫外线作为光源，其所用紫外线的光子能量范围为。如图所示为氢原子的能级图，现有一群处于能级的氢原子，这群氢原子辐射的光子中，能满足光刻机雕刻且波长最长的光子能量是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【详解】根据题意，由光子能量公式
可知，波长最长的光子能量最小，由能级跃迁知识可知，辐射光子的能量为
可知，从能级跃迁到能级和从能级跃迁到能级以及从能级跃迁到能级辐射的光子能量均小于，则符合条件的光子应为能级跃迁到能级，则有
故选C。
5．十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“近代原子物理学”的建立和发展，以下关于4幅图中涉及的物理知识说法正确的是（ ）
A．图1中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，处观察不到闪光点
B．图2为核反应堆示意图，它利用了铀核裂变反应所释放的能量
C．如图3所示，一个处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出10种不同频率的光
D．图4为天然放射现象中产生的三种射线在匀强电场中的偏转情况，其中③线代表的是射线
【答案】B
【详解】A．题图1中A处能观察到大量的闪光点，处能看到较多的闪光点，在处也可以观察到很少的闪光点，A错误；
B．图2是核反应堆示意图，它利用了铀核裂变所释放的能量，B正确；
C．一个处于能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能放出4种不同频率的光，即能级到能级，能级到能级，能级到能级，能级到能级，C错误；
D．题图4是天然放射现象中产生的三种射线在匀强电场中的偏转情况，其中①线带负电，则其代表的是射线，D错误。
故选B。
6．某科研小组设计一款超重报警装置，其结构原理图如图所示，主体是导热性能良好的薄壁密闭容器，厚度和质量不计的活塞通过轻杆连接轻质平台。平台上未放重物时，内部封闭理想气体气柱长度；当活塞进入预警区域时，系统会发出超重预警。横截面积，底部的预警区域深度，平台上轻放质量为的重物稳定时，活塞刚好触动报警装置。已知环境温度不变，大气压强，，不计摩擦阻力，下列说法正确的是（ ）
A．重物的质量
B．重物的质量
C．放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为
D．放上重物至活塞最终稳定的过程中，密闭气体对外界放出的热量为
【答案】D
【详解】AB．最终稳定时，封闭气体温度不变，则
又因为
求得
AB错误；
CD．设外界大气压力和重物对封闭气体做功为，则
代入数据求得
封闭气体内能不变，根据热力学第一定律可得，气体对外界放出的热量为
C错误，D正确。
故选D。
7．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示，真空中光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．新核Y在磁场中做圆周运动的轨道半径为RY=R
B．α粒子做圆周运动可等效成一个环形电流，且电流大小为I=
C．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核Y的动能，则衰变过程中的质量亏损约为Δm=
D．发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中旋转方向相同，且轨迹为相内切的圆
【答案】C
【详解】A．粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，有
解得粒子的轨道半径
衰变过程动量守恒，则α粒子与新核Y的动量大小mv相等，根据轨道半径公式结合电荷数守恒，则有
解得
故A错误；
B．α粒子做圆周运动的周期
则α粒子形成的环形电流大小为
故B错误；
C．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力，则有
解得
由质量数守恒可知，衰变后新核Y的质量为
衰变过程系统动量守恒，由动量守恒定律得
mYvY-mvα=0
解得
系统增加的动能为
由质能方程得
ΔE=Δmc2
联立解得衰变过程中的质量亏损约为
故C正确；
D．由动量守恒可知，衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中的运动方向相反，由左手定则知轨迹为相外切的圆，故D错误。
故选C。
8．一定质量的理想气体由状态a经①过程到状态b，由状态b经②过程到状态c，由状态c又经③过程回到状态a，①过程气体不与外界发生热传递，③过程温度保持不变．整个过程压强p与体积V的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．①过程外界对气体做正功
B．②过程气体从外界吸热
C．③过程气体既不吸热也不放热
D．整个过程初末状态气体体积相等，外界不对气体做功
【答案】B
【详解】A．①过程气体体积增大，外界对气体做负功，故A项错误；
B．②过程为等容变化，温度升高，气体内能增大，外界没有对气体做功，气体从外界吸热，故B项正确；
C．③过程温度不变，内能不变，外界对气体做的正功，据热力学第一定律，气体放热，故C项错误；
D．②过程外界没有对气体做功，③过程外界对气体做的正功大于①过程外界对气体做的负功，因此全过程外界对气体做正功，故D项错误。
故选B。
9．下列说法正确的是（ ）
A．图甲为一定质量的氧气分子在0℃和100℃时的速率分布图像，其中图线Ⅰ温度较高
B．从单一热库吸收热量，使之完全变成功是可能实现的
C．图乙中静止的钠核在磁场中发生衰变，曲线1为粒子的运动轨迹
D．相对论时空观认为运动物体的长度和物理过程的快慢都跟物体运动状态有关
【答案】BD
【详解】
A．图甲中，氧气分子在图线Ⅱ温度下速率大的分子所占百分比较多，故图线Ⅱ温度较高，故A错误；
B．根据热力学第二定律可知，在引起其他变化的前提下，可以从单一热库吸收热量，使之全部变成功，故B正确；
C．根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是粒子，故C错误；
D.相对论时空观认为运动物体的长度和物理过程的快慢都跟物体运动状态有关，故D正确。
故选BD。
10．硼中子俘获疗法是肿瘤治疗的新技术，其原理是进入肿瘤细胞内的硼核（）吸收慢中子，转变成锂核（）和X粒子，并释放出γ光子。已知γ光子的能量为E0，普朗克常量为h，真空中的光速为c，原子核比结核能与质量数关系图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A．该核反应属于β衰变 B．γ光子的动量为
C．X粒子为 D．硼核的结合能大于X粒子的结合能
【答案】BCD
【详解】
AC．根据题意可写出衰变方程为
可知该衰变为衰变，故A错误，C正确；
B．根据
，，
联立解得
故B正确；
D．结合能等于比结合能与核子数的乘积，根据图像可知，核的比结合能大约为，B核的比结合能大约为，氦核有4个核子，而硼核有10个核子，显然硼核的结合能大于氦核粒子的结合能，故D正确。
故选BCD。
二、实验题：本大题共2小题，共16分。
11．如图甲所示，一验电器与锌板相连，在O处用的紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。现使验电器指针回到零，再用相同强度的黄光照射锌板，验电器指针无偏转。
（1）甲图中锌板带 电，指针带 电（“正”、“负”、“无”）；若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针 （填“有”或“无”）偏转。
（2）某同学设计了如图乙所示的电路，图中A和K为光电管的两极，K为阴极，A为阳极。现接通电源，用光子能量为6.4eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的示数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1V，则光电管阴极材料的逸出功为 eV，该阴极材料的截止频率为 Hz。（普朗克常量，结果保留两位有效数字）
（3）如图丙中Uc为反向遏止电压，v为入射光频率，改变入射光频率（都大于该光电管的截止频率）测得如图丙直线。若用逸出功更小的光电管作阴极材料，在图丙中画出可能的图像 。
【答案】 正 正 无 4.3
【详解】（1）[1][2][3]在处用一紫外线灯照射锌板，锌板发生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，验电器与锌板连接，所以指针带正电，改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针无偏转，因为红外线不能使锌板发生光电效应。
（2）[4][5] 当滑至某一位置时电流计的示数恰好为零，读出此时电压表的示数为2.1V，可知，遏止电压
根据
解得电管阴极材料的逸出功为
该阴极材料的截止频率为
（3）[6]根据
整理得
所以用逸出功更小的光电管作阴极材料，图像斜率不变，相互平行，但纵截距不同，如下
12．某同学用图1所示装置，通过实验来验证玻意耳定律。封闭于注射器内的空气可视为理想气体，其体积可由注射器筒壁上的刻度直接读出，已知大气压强为，重力加速度为g。回答下列问题：
（1）关于该实验，下列说法正确的有 （填选项序号）。
A．注射器一定要竖直固定
B．在框架上悬挂钩码时要两侧对称
C．改变被封闭气体的压强后，测量气体体积时越快越好
D．处理数据时发现被封气体压强与体积的乘积渐渐增大，可能是因为存在漏气现象
（2）测量注射器活塞横截面的直径d时，游标卡尺的示数如图2所示，其读数为 cm。
（3）若操作正确且测得活塞及框架的总质量为，当框架上挂上质量为m的钩码，稳定后被封气体的压强为 （用测得及已知物理量字母表示）。
（4）测出气体体积并改变钩码质量测出多组压强、体积数据即可验证玻意耳定律。
【答案】 AB 2.060
【详解】（1）[1] A．为了减小误差，固定注射器针筒时必须保持针筒竖直，故A正确；
B．在实验过程中，为了使气体温度不变，在框架上悬挂钩码时要两侧对称，保证注射器活塞竖直向下，故B正确；
C．改变被封闭气体的压强后，测量气体体积时要待稳定后再读数，故C错误；
D．实验时若注射器内的气体向外发生了泄漏，根据理想气体状态方程
常数C与质量有关，则pV乘积减小，故D错误。
故选A B。
（2）[2]测量注射器活塞横截面的直径d时，游标卡尺的示数如图2所示，其读数为
（3）[3]根据受力平衡可得
其中
联立解得空气柱的压强为
三、计算题（本题共3小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）
13．实验表明，一些金属受到紫外线照射时会有电子射出，如图甲所示，真空中一对平行金属板A和B正对放置，用紫外线持续照射A板时，A板持续射出速度大小不同的电子，且电子的最大速度为定值，为了简化问题，假设射出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力，电子的电荷量为e。
（1）如图甲所示，在A、B板之间接一灵敏电流计．当电流计示数为I时，求每秒钟到达B板的电子个数N；
（2）将两金属板、电压可调的电源、灵敏电流计连接成如图乙所示的电路，A板接电源正极，B板接电源负极，逐渐增大两板间的电压，发现电流计示数会随着电压的增大而减小，当电压为U0时电流计示数刚好为零。
a．求从A板射出的电子具有的最大动能Ekm；
b．有同学认为，断开开关，将B板向左平移一段距离，使其靠近A板后，维持电压U0不变，再次闭合开关，则电路中将再次出现电流．你认为这种说法是否正确，请说明理由。
【答案】（1）；（2）a.eU0；b. 这种说法不正确，理由见解析
【详解】（1）每秒钟到达B板的电子个数为N，电荷量为
Q=Ne
根据电流的定义式得
其中
t=1s
可得
（2）a、以具有最大动能的电子为研究对象，当其速度减小到0时，电子恰好运动到接近B板，设其最大动能为；根据动能定理得
解得
b、这种说法不正确．理由是：电子的最大速度为定值，电子的最大动能也是定值．以具有最大动能的电子为研究对象，当移动B板后，设当电压为U时其速度减小到0，根据动能定理得
14．公元前212年，罗马军舰攻打希腊城邦叙拉古，如图1所示。阿基米德设计了一种装置，能够用反射镜集中太阳光线，通过调整众多反射镜的位置和角度，使得其形成一个巨大的凹面镜，阳光经过反射后聚焦在罗马军舰上，点燃了船帆。
（1）已知光线的能量在到达船上之前会损失50%能量，假设反射镜的总面积为S=50m2，每秒内每平方米反射的光子数为n=3×1014个，光线在军舰上形成的光斑面积为S0=0.5m3，普朗克常量为h=6.63×10-34Js，光的波长约为λ=6×10-7m，光速为c=3×108m/s，试估算常温下军舰单位面积获取的能量为多少？
（2）有同学对上述过程提出了质疑，认为这种方式军舰获得的能量太小，不足以点燃军舰。他查阅史料，发现阿基米德实际上是利用蒸汽大炮来抗击罗马军队的。如图2所示，现将阿基米德的蒸汽炮筒简化如下：炮筒与地面之间倾角为θ=30°，一质量为m=0.8kg的圆盘形状炮弹将一部分气体密封在一空腔中，并由A卡扣提供FN=9N的支持力，使其不会下滑，炮筒内壁光滑。已知炮弹横截面积为S=0.05m3，大气压为p0=1×105Pa，环境温度为27℃，此时突然加热气体，使得炮弹以22.5m/s的速度飞出。若从炮弹刚要运动到飞出共用时0.2s，这段时间可认为内部气压不变且该0.2s内炮弹位移忽略不计，则需要将内部的气体加热到多高的温度？
【答案】（1）0.0050J；（2）306K
【详解】（）由能量守恒可知
解得
（2）初始状态，由平衡条件，易知
气体经过等容过程，有
由动量定理可知
联立解得
15．冬季天气干燥易发火灾，为了保障群众生命安全，小李同学设计了一款家用救生装置，设计原理如图所示，绝热容器充气后，开口一端的轻质活塞距底部，活塞密封良好且仅能向下移动，初始时容器内气体压强为，温度为，容器底部有一阀门，当气体压强达到（且未知）时阀门会自动放气。已知：容器内气体可视为理想气体，其内能与热力学温度的关系为（k为常数），重力加速度g取，不计一切摩擦和容器质量。
（1）若气体温度升高为，求容器内压强？
（2）为了检验装置安全性，小李同学将质量为m的重物固定在活塞上并从某一高度静止释放，当重物重心下降h时，活塞距底部且阀门将要放气，假设重物的机械能全部转换为容器内气体的内能，求此时容器内气体的压强？
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）温度升高，容器气体做等容变化，则有
解得
（2）质量m的重物安全落地时重心下降h，根据能量守恒和理想气体内能与温度关系有
对于容器气体，根据理想气体状态方程可得
可得
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