山东省济南市莱芙市第十七名校2023-2024学年高二（下）6月月考考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1．（2024高二下·济南月考）下列说法中正确的是
A．克的水的内能等于克的水蒸气的内能
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C．分子间的距离存在某一值，当时，分子间引力小于斥力，当时，分子间斥力小于引力
D．在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
【答案】D
【知识点】分子间的作用力；分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A.1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100℃的水的内能小于1克100℃的水蒸气的内能，A不符合题意；
B.水分子在气态下引力、斥力忽略不计，凝结成液态，分子间距减小，引力和斥力同时增大，B不符合题意；
C.当为平衡位置时，在该处分子引力等于斥力，当时，分子间表现为引力，所以分子间引力大于斥力，当时，分子间表现为斥力，所以分子间斥力大于引力，C不符合题意；
D.任一温度下，气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物态变化的情况判断内能的大小；根据分子间距的变化分析分子力的变化；根据分子力作用力的特点分析；根据分子速率统计规律的特点分析。
2．（2024高二下·济南月考）如下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，则该振动系统的固有频率最接近( )
驱动力频率
受迫振动振幅
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】当物体做受迫振动时，物体的振动频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体将发生共振，物体振动最剧烈，振幅最大，驱动力的频率与固有频率相差越大，振幅越小，根据表中数据可知，当驱动力的频率等于50Hz时，物体做受迫振动的振幅相比其它驱动力频率时的振幅最大，可知该振动系统的固有频率最接近50Hz，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据共振现象的特点和物体发生共振的条件分析。
3．（2024高二下·济南月考）年月日，我国科学家利用自主设计的全超导托卡马克核聚变实验装置，成功实现稳态高约束模式等离子体运行秒的新世界纪录．该核聚变反应方程为，其中粒子是
A．中子 B．电子 C．质子 D．正电子
【答案】A
【知识点】核聚变
【解析】【解答】核反应遵循质量数和电荷数守恒，可知X的电荷数为1+1-2=0，质量数为2+3-4=1，所以X是中子，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒，进行分析。
4．（2024高二下·济南月考）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中元素的半衰期是年，质量为的元素经过年后，剩余的质量为，则等于( )
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据半衰期周期公式
代入数据
解得
（年）
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据衰变过程中剩余质量与原质量之间的关系式求解。
5．（2024高二下·济南月考）如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是( )
A．完成一次循环，气体向外界放热
B．、、三个状态中，气体在状态分子平均动能最大
C．过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
D．过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加
【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A.完成一次循环，气体的内能不变，即，a→b过程，气体体积增大，气体对外界做功，b→c过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于a→b过程中气体的平均压强大于b→c过程中气体平均压强，根据
可知，气体在a→b过程中对外做功大于在b→c过程中外界对气体做功，c→a过程，气体体积不变，气体不做功，故完成一次循环，由热力学第一定律
可知，，故完成一次循环，气体吸热，A不符合题意；
B.由题意可知
根据理想气体状态方程
可得
综合可得
所以气体在c状态分子平均动能最小，B不符合题意；
C.b→c过程中，气体的压强不变，体积减小，外界对气体做功，，则气体的温度降低，内能减小，，由热力学第一定律
可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，C符合题意；
D.a→b过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，所以单个分子撞击器壁的平均作用力大小不变，而a→b过程中压强减小，所以容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据分析气体完成一次循环的过程中的做功情况再由热力学第一定律分析热量；分析a、b、c三个状态的温度关系，得出分子平均动能的关系；根据热力学第一定律比较过程中放出的热量和外界对气体做功的大小关系；根据气体压强的微观解释分析a→b过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数的变化。
6．（2024高二下·济南月考）甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿轴正方向和负方向传播，时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点处质点的振幅为( )
A． B． C． D．
【答案】A
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】由波形图可知，两列波的波长相同，均为8m，根据波速由介质决定，可知两列波的传播速度相同，根据
可知，两列波的频率也相同，两列波会发生干涉，t=0时刻两列波的波前到原点的间距差值为
根据波形平移法可知，左侧波的波前起振方向向下，右侧波的波前起振方向向上，所以两波前振动步调相反，可知坐标原点x=0处的质点为振动的加强点，所以坐标原点x=0处的质点振动的振幅为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据两列波的波长和波速得出两列波的频率相同，可以发生干涉现象，再根据x=0处质点到两波波前的路程差与波长的关系和两列波波前的起振方向，判断x=0处质点是加强点还是减弱点，从而得出振幅。
7．（2024高二下·济南月考）常规材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角与折射角仍满足，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧此时折射角取负值。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出，若该材料对此电磁波的折射率，能正确反映电磁波穿过该材料传播路径的示意图是( )
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】AD.本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，AD不符合题意；
BC.根据折射率公式可得
同侧的折射角小于入射角，C符合题意，B不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据光的折射光线和入射光线位于法线的同侧，再结所给的该材料的折射率判断出入射角和折射角的大小关系，找出正确图像。
8．（2024高二下·济南月考）如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为，当装置静止时，容器内气体压强为，活塞下表面与容器底面的距离为，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为，则装置的加速度大小为( )
A． B． C． D．
【答案】C
【知识点】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】【解答】设活塞的横截面积为S，活塞质量为m，当装置静止时，对活塞，由共点力平衡条件可得
当装置加速上升时，设封闭气体压强为p，对活塞，由牛顿第二定律可得
由于气体的温度不发生变化，所以由玻意耳定律可得
解得
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分别对装置静止时和匀加速上升时，由共点力平衡条件和牛顿第二定律列出受力方程，再对封闭气体，由玻意耳定律列式，求解方程组即可得解。
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9．（2024高二下·济南月考）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，形状不规则的固体一定是非晶体
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
【答案】A,D
【知识点】晶体和非晶体
【解析】【解答】A.只有单晶体具有各向异性，所以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，A符合题意；
B.单晶体一定具有规则的几何形状，而多晶体一般形状不规则，B不符合题意；
C.液晶既不属于晶体也不属于非晶体，C不符合题意；
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，D符合题意。
故答案额：AD。
【分析】晶体和非晶体的本质区别是晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。晶体分为单晶体和多晶体，单晶体一定具有各向异性，一定具有规则的几何形状，但多晶体不具有以上特性。
10．（2024高二下·济南月考）“微光夜视仪”是利用光电效应工作的一种仪器，当夜间物体反射的低亮度的光，照到阴极时产生光电子，这些光电子经过几十万倍的放大后投射到荧光屏上成像，便于夜间侦察、观测等工作。产生光电子的原理如图所示，阴极由逸出功为的某金属构成，当某一频率的光照射到阴极时，微安表有示数，普朗克常量为，下列说法正确的是( )
A．只有光照强度足够大才能发生光电效应
B．若增大入射光频率，微安表示数一定增大
C．若光照频率小于，则不能发生光电效应
D．阴极接电源正极，微安表示数可能不为零
【答案】C,D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关，A不符合题意；
B.发生光电效应时，光电流与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，所以增大入射光频率，不影响微安表的示数，B不符合题意；
C.入射光子的能量要大于等于金属的逸出功，才能产生光电效应，即
得
所以若光照频率小于，不能发生光电效应，C符合题意；
D.阴极K接电源正极，若极板所加的反向电压小于遏止电压，则微安表示数不为零，D符合题意。
故答案为CD。
【分析】能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度无关；光电流与入射光的强度有关，与入射光的频率无关；根据入射光子的能量与金属的逸出功的关系，分析发生光电效应时对入射光频率的要求；根据遏止电压的物理意义，分析光电管接反向电压时微安表的示数。
11．（2024高二下·济南月考）托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是( )
A．核聚变可以在常温下发生
B．为
C．的质量为
D．氘的比结合能小于的比结合能
【答案】B,D
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能；核聚变
【解析】【解答】A.核聚变必须在极高的温度下才能发生，A不符合题意；
B.根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为2+2-3=1，电荷数为1+1-2=0，所以X为，B符合题意；
C.轻核聚变是放能反应，有质量亏损，所以X的质量小于，C不符合题意；
D.比结合能越大，原子核越稳定，而核反应中，生成物比反应物更加稳定，所以氘的比结合能小于的比结合能，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】核聚变必须在极高的温度下才能发生；根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒分析X的种类；根据质量亏损的概念，分析X的质量与的关系；比结合能越大，原子核越稳定。
12．（2024高二下·济南月考）光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图是光纤导光后的效果。由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以角射入，第一次折射后的光路如图所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是( )
A．光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小
B．乙光在光纤中全反射的临界角比甲光大
C．乙光在光纤中传播时间比甲光长
D．乙光在光纤中传播速度比甲光大
【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【解答】A.光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，光才会在界面上发生全反射，光导纤维利用光的全反射现象，所以外套的折射率应比内芯的小，A符合题意；
B.由图可知，甲、乙两光第一次折射的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据折射率公式
可知，甲光的折射率小于乙光的折射率，即有
根据全反射临界角公式
可知乙光在光纤中全反射临界角比甲光小，B不符合题意；
C.设光纤的长度为L，光进入光纤的折射角为r，由
，
可得，光在光纤中的传播速度
可得光在光纤中传播的时间为
由题意可知
由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有
甲可知乙光在光纤中传播时间比甲光长，C符合题意；
D.根据
可知乙光在光纤中传播速度比甲光小，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据发生全反射的条件，分析光导纤维外套与内芯的折射率关系；折射率公式和，分析甲、乙两光在光纤中全反射临界角的大小关系；根据折射率公式和推导光在光纤中传播的速度，得出传播时间的表达式，再结合几何关系，判断两光在光纤中传播时间的关系；根据判断两光在光纤中传播速度的关系。
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13．（2024高二下·济南月考）油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液中含有油酸，现用滴管向量筒内滴加滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了，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，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上图，估测出油酸分子的直径是 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）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为。油酸的密度为。则下列说法正确的是____。
A．油酸所含有分子数为 B．油酸所含分子数为
C．个油酸分子的质量为 D．油酸分子的直径约为
【答案】（1）单分子
（2）
（3）
（4）B
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）油酸的亲水性非常好，在水面上尽可能的散开后，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
（2）根据题意可得，一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积为
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，图中每个小格的面积为
则油酸膜面积为
估测出油酸分子的直径是
（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，根据
可知，分子直径偏大，A符合题意；
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，根据
可知，分子直径偏小，B不符合题意；
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，测量面积偏小，根据
可知，分子直径偏大，C符合题意；
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，根据
可知，分子直径偏大，D符合题意。
故答案为：ACD。
（4）A.1kg油酸所含有分子数
A不符合题意；
B.油酸所含分子数
B符合题意；
C.1个油酸分子的质量
不符合题意；
D.把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有
解得
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）油酸在水平上尽可能散开后会形成单分子油膜；（2）根据配比浓度求出一滴油酸溶液中含有纯油酸的体积，再求出油膜面积，根据计算油酸分子直径；（3）根据实验原理分析实验误差；（4）根据阿伏加德罗常数的物理意义分析求解。
14．（2024高二下·济南月考）某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：
用游标卡尺测量玻璃砖的直径；
在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心，过点画出法线；将玻璃砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径与竖直放置的光屏垂直并接触于点；
用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心，如图甲所示，在光屏上可以观察到两个光斑、；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑的位置，移走玻璃砖和光屏。
根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径的读数如图乙所示，则 ；
（2）为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率，还需测量的一个物理量及表示它的字母为 ；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式 。
【答案】（1）
（2） 的长度
（3）
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1）图乙中游标卡尺的精确度为0.05mm，主尺读数为77mm，可动尺读数为15×0.05mm=0.75mm，可得半圆形玻璃砖直径
d=77mm+0.75mm=77.75mm=7.775cm
（2）由题可知，光斑在E处时，光斑D恰好消失，即光线此时发生全反射，根据临界角公式
结合几何关系可得
可知为测量折射率，还需测量OE的长度L。
（3）根据（2）中得到的折射率表达式
可得
【分析】（1）根据游标卡尺的读数规则读数；（2）（3）根据临界角公式和几何关系，分析还需要测量的一个物理量，写出玻璃砖折射率的表达式。
四、简答题：本大题共1小题，共8分。
15．（2024高二下·济南月考）如图所示，海洋浴场的海面上等间距排列着一排浮球，用来警示航行者注意安全，避免进入危险海域。现有距离为的两个浮球和停在海面上，在沿浮球排列方向上的水波作用下，浮球每分钟上下浮动次。当浮球处于波峰位置时，浮球恰在平衡位置，两浮球间还有一个波谷。求：
（1）该水波的传播周期；
（2）该水波的波速。
【答案】（1）浮球每分钟上下浮动次可得浮球振动的周期
所以水波的传播周期为
（2）两球间还有一个波谷，故或
解得或
水波的传播速度
解得或
【知识点】波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据题意浮球每分钟上下浮动15次解得周期；（2）分析AB间距与波长的关系，求出波长，再由波速公式，计算波速
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
16．（2024高二下·济南月考）核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生衰变生成新核，并放出射线。已知的质量为，粒子的质量为，动能为，新核的质量为，动能为，光速为，普朗克常量为。
（1）写出衰变的核反应方程；
（2）求射线的频率。
【答案】（1）根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为；
（2）解：此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为，
释放的光子的能量为，核反应的过程中释放的能量：，
由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量，可得：。
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程
【解析】【分析】（1）根据质量数守恒与电荷数守恒，写出衰变方程；（2）由爱因斯坦质能方程求出该核反应释放的能量，再由光子的能量公式计算射线的频率。
17．（2024高三下·湖北月考） 极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。已知普朗克常量，，，。
（1）求阴极 K 材料的逸出功；
（2）图乙是氢原子的能级图，若大量处于激发态的氢原子发出的光照射阴极 K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中的大小是多少
【答案】（1）解：设波长为110nm的极紫外线的波长为，逸出功
频率
代入数据解得
或
（2）解：处于能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的光子，产生的光电流是多种光子产生的光电子综合表现，要使光电流全部遏止，必须要截住能最大的光电子。能量最大的光子
由光电效应方程可知光电子最大初动能
遏止光压必须满足
解得
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【分析】（1）根据波速、波长与频率的关系确定极紫外线的频率。 极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。即极紫外线的光子能量恰好等于阴极k材料的逸出功，再根据光子能量公式进行解答；
（2）Uc为遏制电压，达到遏制电压时，回路中的光电流为零。则遏止电压必须截住具备最大初动能的光电子。根据能级跃迁释放光电子的特点，确定跃迁过程中释放光子的最大能量，再结合爱因斯坦的光电效应方程及遏止电压与最大初动能的关系进行解答。
18．（2023高二下·鞍山期末） 如图所示，有一高为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，横截面积为。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。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时，压强变为。已知大气压强为，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，求气体内能的增加量。
【答案】（1）解：对活塞，根据平衡条件可得：
解得：
答：气体原来的压强为；
（2）解：根据理想气体状态方程
解得：
答：气体原来的温度为；
（3）解：气体对外做功
根据热力学第一定律
答：气体内能的增加量为。
【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；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1） 对活塞，处于静止状态，合力为零，根据平衡条件列式求解气体原来压强；
（2） 以封闭气体为研究对象，根据理想气体状态方程列式求解其他原来的温度；
（3） 以封闭气体为研究对象，先根据W=FL求解气体对外界做的功，再根据热力学第一定律求解气体内能的增加量。
1 / 1山东省济南市莱芙市第十七名校2023-2024学年高二（下）6月月考考试物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共32分。
1．（2024高二下·济南月考）下列说法中正确的是
A．克的水的内能等于克的水蒸气的内能
B．水蒸气凝结成小水珠过程中，水分子间的引力增大，斥力减小
C．分子间的距离存在某一值，当时，分子间引力小于斥力，当时，分子间斥力小于引力
D．在一定温度下，大量气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律
2．（2024高二下·济南月考）如下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，则该振动系统的固有频率最接近( )
驱动力频率
受迫振动振幅
A． B． C． D．
3．（2024高二下·济南月考）年月日，我国科学家利用自主设计的全超导托卡马克核聚变实验装置，成功实现稳态高约束模式等离子体运行秒的新世界纪录．该核聚变反应方程为，其中粒子是
A．中子 B．电子 C．质子 D．正电子
4．（2024高二下·济南月考）在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家用放射性材料作为发电能源为火星车供电。中元素的半衰期是年，质量为的元素经过年后，剩余的质量为，则等于( )
A． B． C． D．
5．（2024高二下·济南月考）如图所示，一定质量的理想气体，经历过程，其中是等温过程，是等压过程，是等容过程。下列说法正确的是( )
A．完成一次循环，气体向外界放热
B．、、三个状态中，气体在状态分子平均动能最大
C．过程中，气体放出的热量大于外界对气体做的功
D．过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会增加
6．（2024高二下·济南月考）甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿轴正方向和负方向传播，时刻的波形图如图所示。当两列波均传播到坐标原点后，坐标原点处质点的振幅为( )
A． B． C． D．
7．（2024高二下·济南月考）常规材料的折射率都为正值。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值，称为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角与折射角仍满足，但是折射光线与入射光线位于法线的同一侧此时折射角取负值。现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出，若该材料对此电磁波的折射率，能正确反映电磁波穿过该材料传播路径的示意图是( )
A． B．
C． D．
8．（2024高二下·济南月考）如图所示，某装置中竖直放置一内壁光滑、开口向上的圆柱形容器，圆柱形容器用一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体，外界大气压强为，当装置静止时，容器内气体压强为，活塞下表面与容器底面的距离为，当装置以某一恒定加速度加速上升时，活塞下表面距容器底面的距离为，若容器内气体温度始终保持不变，重力加速度大小为，则装置的加速度大小为( )
A． B． C． D．
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9．（2024高二下·济南月考）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，形状不规则的固体一定是非晶体
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
10．（2024高二下·济南月考）“微光夜视仪”是利用光电效应工作的一种仪器，当夜间物体反射的低亮度的光，照到阴极时产生光电子，这些光电子经过几十万倍的放大后投射到荧光屏上成像，便于夜间侦察、观测等工作。产生光电子的原理如图所示，阴极由逸出功为的某金属构成，当某一频率的光照射到阴极时，微安表有示数，普朗克常量为，下列说法正确的是( )
A．只有光照强度足够大才能发生光电效应
B．若增大入射光频率，微安表示数一定增大
C．若光照频率小于，则不能发生光电效应
D．阴极接电源正极，微安表示数可能不为零
11．（2024高二下·济南月考）托卡马克装置主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，的质量为，下列说法正确的是( )
A．核聚变可以在常温下发生
B．为
C．的质量为
D．氘的比结合能小于的比结合能
12．（2024高二下·济南月考）光导纤维又称光纤，是传光的细圆玻璃丝，图是光纤导光后的效果。由甲、乙两种单色光组成的复合光，从一根直的光纤端面以角射入，第一次折射后的光路如图所示，两束单色光均在侧面发生全反射，下列说法正确的是( )
A．光导纤维利用光的全反射现象传递信息时外套的折射率比内芯的小
B．乙光在光纤中全反射的临界角比甲光大
C．乙光在光纤中传播时间比甲光长
D．乙光在光纤中传播速度比甲光大
三、实验题：本大题共2小题，共14分。
13．（2024高二下·济南月考）油酸酒精溶液的浓度为每油酸酒精溶液中含有油酸，现用滴管向量筒内滴加滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了，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，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上图，估测出油酸分子的直径是 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）若阿伏加德罗常数为，油酸的摩尔质量为。油酸的密度为。则下列说法正确的是____。
A．油酸所含有分子数为 B．油酸所含分子数为
C．个油酸分子的质量为 D．油酸分子的直径约为
14．（2024高二下·济南月考）某学习小组通过实验测定一截面为半圆形玻璃砖的折射率，可用的实验器材有半圆形玻璃砖、白纸、激光笔、刻度尺、游标卡尺、光屏、圆规、铅笔。部分步骤如下：
用游标卡尺测量玻璃砖的直径；
在平铺的白纸上利用圆规画出半圆形玻璃砖的位置和圆心，过点画出法线；将玻璃砖沿画好的半圆形位置放好，玻璃砖直径与竖直放置的光屏垂直并接触于点；
用激光笔从玻璃砖一侧照射半圆形玻璃砖的圆心，如图甲所示，在光屏上可以观察到两个光斑、；从图示位置逆时针缓慢移动激光笔，使光斑恰好消失，用铅笔在白纸上标记此时光斑的位置，移走玻璃砖和光屏。
根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径的读数如图乙所示，则 ；
（2）为了精准测量半圆形玻璃砖的折射率，还需测量的一个物理量及表示它的字母为 ；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式 。
四、简答题：本大题共1小题，共8分。
15．（2024高二下·济南月考）如图所示，海洋浴场的海面上等间距排列着一排浮球，用来警示航行者注意安全，避免进入危险海域。现有距离为的两个浮球和停在海面上，在沿浮球排列方向上的水波作用下，浮球每分钟上下浮动次。当浮球处于波峰位置时，浮球恰在平衡位置，两浮球间还有一个波谷。求：
（1）该水波的传播周期；
（2）该水波的波速。
五、计算题：本大题共3小题，共30分。
16．（2024高二下·济南月考）核电池又称同位素电池，是利用放射性同位素衰变放出载能粒子并将其能量转换为电能的装置，我国发射的嫦娥三号和四号月球着陆器配备了中俄联合研制的钚核电池，该核电池使用的燃料为。一个静止的发生衰变生成新核，并放出射线。已知的质量为，粒子的质量为，动能为，新核的质量为，动能为，光速为，普朗克常量为。
（1）写出衰变的核反应方程；
（2）求射线的频率。
17．（2024高三下·湖北月考） 极紫外线广泛应用于芯片制造行业，如图甲所示，用波长的极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。已知普朗克常量，，，。
（1）求阴极 K 材料的逸出功；
（2）图乙是氢原子的能级图，若大量处于激发态的氢原子发出的光照射阴极 K，灵敏电流计G显示有示数，调整电源和滑动变阻器，测得电流计示数I与电压表示数U的关系图像如图丙，则图丙中的大小是多少
18．（2023高二下·鞍山期末） 如图所示，有一高为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，横截面积为。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。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时，压强变为。已知大气压强为，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，求气体内能的增加量。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】分子间的作用力；分子运动速率的统计规律
【解析】【解答】A.1克100℃的水需要吸收热量才能变为1克100℃的水蒸气，故1克100℃的水的内能小于1克100℃的水蒸气的内能，A不符合题意；
B.水分子在气态下引力、斥力忽略不计，凝结成液态，分子间距减小，引力和斥力同时增大，B不符合题意；
C.当为平衡位置时，在该处分子引力等于斥力，当时，分子间表现为引力，所以分子间引力大于斥力，当时，分子间表现为斥力，所以分子间斥力大于引力，C不符合题意；
D.任一温度下，气体分子的速率分布均呈现“中间多、两头少”的规律，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据物态变化的情况判断内能的大小；根据分子间距的变化分析分子力的变化；根据分子力作用力的特点分析；根据分子速率统计规律的特点分析。
2．【答案】B
【知识点】受迫振动和共振
【解析】【解答】当物体做受迫振动时，物体的振动频率等于驱动力的频率，当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体将发生共振，物体振动最剧烈，振幅最大，驱动力的频率与固有频率相差越大，振幅越小，根据表中数据可知，当驱动力的频率等于50Hz时，物体做受迫振动的振幅相比其它驱动力频率时的振幅最大，可知该振动系统的固有频率最接近50Hz，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据共振现象的特点和物体发生共振的条件分析。
3．【答案】A
【知识点】核聚变
【解析】【解答】核反应遵循质量数和电荷数守恒，可知X的电荷数为1+1-2=0，质量数为2+3-4=1，所以X是中子，A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒，进行分析。
4．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期
【解析】【解答】根据半衰期周期公式
代入数据
解得
（年）
B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据衰变过程中剩余质量与原质量之间的关系式求解。
5．【答案】C
【知识点】理想气体与理想气体的状态方程；气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用
【解析】【解答】A.完成一次循环，气体的内能不变，即，a→b过程，气体体积增大，气体对外界做功，b→c过程，气体体积减小，外界对气体做功，由于a→b过程中气体的平均压强大于b→c过程中气体平均压强，根据
可知，气体在a→b过程中对外做功大于在b→c过程中外界对气体做功，c→a过程，气体体积不变，气体不做功，故完成一次循环，由热力学第一定律
可知，，故完成一次循环，气体吸热，A不符合题意；
B.由题意可知
根据理想气体状态方程
可得
综合可得
所以气体在c状态分子平均动能最小，B不符合题意；
C.b→c过程中，气体的压强不变，体积减小，外界对气体做功，，则气体的温度降低，内能减小，，由热力学第一定律
可知，气体放出的热量大于外界对气体做的功，c状态气体温度最低，C符合题意；
D.a→b过程中，气体温度不变，分子的平均动能不变，所以单个分子撞击器壁的平均作用力大小不变，而a→b过程中压强减小，所以容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数会减少，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据分析气体完成一次循环的过程中的做功情况再由热力学第一定律分析热量；分析a、b、c三个状态的温度关系，得出分子平均动能的关系；根据热力学第一定律比较过程中放出的热量和外界对气体做功的大小关系；根据气体压强的微观解释分析a→b过程中，容器壁在单位时间内、单位面积上受到气体分子撞击的次数的变化。
6．【答案】A
【知识点】波的干涉现象
【解析】【解答】由波形图可知，两列波的波长相同，均为8m，根据波速由介质决定，可知两列波的传播速度相同，根据
可知，两列波的频率也相同，两列波会发生干涉，t=0时刻两列波的波前到原点的间距差值为
根据波形平移法可知，左侧波的波前起振方向向下，右侧波的波前起振方向向上，所以两波前振动步调相反，可知坐标原点x=0处的质点为振动的加强点，所以坐标原点x=0处的质点振动的振幅为
A符合题意，BCD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据两列波的波长和波速得出两列波的频率相同，可以发生干涉现象，再根据x=0处质点到两波波前的路程差与波长的关系和两列波波前的起振方向，判断x=0处质点是加强点还是减弱点，从而得出振幅。
7．【答案】C
【知识点】光的折射及折射定律
【解析】【解答】AD.本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，AD不符合题意；
BC.根据折射率公式可得
同侧的折射角小于入射角，C符合题意，B不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据光的折射光线和入射光线位于法线的同侧，再结所给的该材料的折射率判断出入射角和折射角的大小关系，找出正确图像。
8．【答案】C
【知识点】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】【解答】设活塞的横截面积为S，活塞质量为m，当装置静止时，对活塞，由共点力平衡条件可得
当装置加速上升时，设封闭气体压强为p，对活塞，由牛顿第二定律可得
由于气体的温度不发生变化，所以由玻意耳定律可得
解得
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
【分析】分别对装置静止时和匀加速上升时，由共点力平衡条件和牛顿第二定律列出受力方程，再对封闭气体，由玻意耳定律列式，求解方程组即可得解。
9．【答案】A,D
【知识点】晶体和非晶体
【解析】【解答】A.只有单晶体具有各向异性，所以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，A符合题意；
B.单晶体一定具有规则的几何形状，而多晶体一般形状不规则，B不符合题意；
C.液晶既不属于晶体也不属于非晶体，C不符合题意；
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，D符合题意。
故答案额：AD。
【分析】晶体和非晶体的本质区别是晶体具有一定的熔点，而非晶体则没有固定的熔点。晶体分为单晶体和多晶体，单晶体一定具有各向异性，一定具有规则的几何形状，但多晶体不具有以上特性。
10．【答案】C,D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】A.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的截止频率，与入射光的强度无关，A不符合题意；
B.发生光电效应时，光电流与入射光的强度有关，与入射光的频率无关，所以增大入射光频率，不影响微安表的示数，B不符合题意；
C.入射光子的能量要大于等于金属的逸出功，才能产生光电效应，即
得
所以若光照频率小于，不能发生光电效应，C符合题意；
D.阴极K接电源正极，若极板所加的反向电压小于遏止电压，则微安表示数不为零，D符合题意。
故答案为CD。
【分析】能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度无关；光电流与入射光的强度有关，与入射光的频率无关；根据入射光子的能量与金属的逸出功的关系，分析发生光电效应时对入射光频率的要求；根据遏止电压的物理意义，分析光电管接反向电压时微安表的示数。
11．【答案】B,D
【知识点】质量亏损与质能方程；结合能与比结合能；核聚变
【解析】【解答】A.核聚变必须在极高的温度下才能发生，A不符合题意；
B.根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒，可得X的质量数为2+2-3=1，电荷数为1+1-2=0，所以X为，B符合题意；
C.轻核聚变是放能反应，有质量亏损，所以X的质量小于，C不符合题意；
D.比结合能越大，原子核越稳定，而核反应中，生成物比反应物更加稳定，所以氘的比结合能小于的比结合能，D符合题意。
故答案为：BD。
【分析】核聚变必须在极高的温度下才能发生；根据核反应遵循的规律——质量数和电荷数守恒分析X的种类；根据质量亏损的概念，分析X的质量与的关系；比结合能越大，原子核越稳定。
12．【答案】A,C
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；光导纤维及其应用
【解析】【解答】A.光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时，光才会在界面上发生全反射，光导纤维利用光的全反射现象，所以外套的折射率应比内芯的小，A符合题意；
B.由图可知，甲、乙两光第一次折射的入射角相同，甲光的折射角大于乙光的折射角，根据折射率公式
可知，甲光的折射率小于乙光的折射率，即有
根据全反射临界角公式
可知乙光在光纤中全反射临界角比甲光小，B不符合题意；
C.设光纤的长度为L，光进入光纤的折射角为r，由
，
可得，光在光纤中的传播速度
可得光在光纤中传播的时间为
由题意可知
由于乙光的折射角小于甲光的折射角，则有
甲可知乙光在光纤中传播时间比甲光长，C符合题意；
D.根据
可知乙光在光纤中传播速度比甲光小，D不符合题意。
故答案为：AC。
【分析】根据发生全反射的条件，分析光导纤维外套与内芯的折射率关系；折射率公式和，分析甲、乙两光在光纤中全反射临界角的大小关系；根据折射率公式和推导光在光纤中传播的速度，得出传播时间的表达式，再结合几何关系，判断两光在光纤中传播时间的关系；根据判断两光在光纤中传播速度的关系。
13．【答案】（1）单分子
（2）
（3）
（4）B
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）油酸的亲水性非常好，在水面上尽可能的散开后，形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
（2）根据题意可得，一滴油酸酒精溶液中的油酸的体积为
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，图中每个小格的面积为
则油酸膜面积为
估测出油酸分子的直径是
（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，根据
可知，分子直径偏大，A符合题意；
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，根据
可知，分子直径偏小，B不符合题意；
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数，测量面积偏小，根据
可知，分子直径偏大，C符合题意；
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，根据
可知，分子直径偏大，D符合题意。
故答案为：ACD。
（4）A.1kg油酸所含有分子数
A不符合题意；
B.油酸所含分子数
B符合题意；
C.1个油酸分子的质量
不符合题意；
D.把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有
解得
D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】（1）油酸在水平上尽可能散开后会形成单分子油膜；（2）根据配比浓度求出一滴油酸溶液中含有纯油酸的体积，再求出油膜面积，根据计算油酸分子直径；（3）根据实验原理分析实验误差；（4）根据阿伏加德罗常数的物理意义分析求解。
14．【答案】（1）
（2） 的长度
（3）
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1）图乙中游标卡尺的精确度为0.05mm，主尺读数为77mm，可动尺读数为15×0.05mm=0.75mm，可得半圆形玻璃砖直径
d=77mm+0.75mm=77.75mm=7.775cm
（2）由题可知，光斑在E处时，光斑D恰好消失，即光线此时发生全反射，根据临界角公式
结合几何关系可得
可知为测量折射率，还需测量OE的长度L。
（3）根据（2）中得到的折射率表达式
可得
【分析】（1）根据游标卡尺的读数规则读数；（2）（3）根据临界角公式和几何关系，分析还需要测量的一个物理量，写出玻璃砖折射率的表达式。
15．【答案】（1）浮球每分钟上下浮动次可得浮球振动的周期
所以水波的传播周期为
（2）两球间还有一个波谷，故或
解得或
水波的传播速度
解得或
【知识点】波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据题意浮球每分钟上下浮动15次解得周期；（2）分析AB间距与波长的关系，求出波长，再由波速公式，计算波速
16．【答案】（1）根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为；
（2）解：此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为，
释放的光子的能量为，核反应的过程中释放的能量：，
由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量，可得：。
【知识点】原子核的衰变、半衰期；质量亏损与质能方程
【解析】【分析】（1）根据质量数守恒与电荷数守恒，写出衰变方程；（2）由爱因斯坦质能方程求出该核反应释放的能量，再由光子的能量公式计算射线的频率。
17．【答案】（1）解：设波长为110nm的极紫外线的波长为，逸出功
频率
代入数据解得
或
（2）解：处于能级的氢原子向低能级跃迁时产生多种不同能量的光子，产生的光电流是多种光子产生的光电子综合表现，要使光电流全部遏止，必须要截住能最大的光电子。能量最大的光子
由光电效应方程可知光电子最大初动能
遏止光压必须满足
解得
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【分析】（1）根据波速、波长与频率的关系确定极紫外线的频率。 极紫外线照射光电管，恰好能发生光电效应。即极紫外线的光子能量恰好等于阴极k材料的逸出功，再根据光子能量公式进行解答；
（2）Uc为遏制电压，达到遏制电压时，回路中的光电流为零。则遏止电压必须截住具备最大初动能的光电子。根据能级跃迁释放光电子的特点，确定跃迁过程中释放光子的最大能量，再结合爱因斯坦的光电效应方程及遏止电压与最大初动能的关系进行解答。
18．【答案】（1）解：对活塞，根据平衡条件可得：
解得：
答：气体原来的压强为；
（2）解：根据理想气体状态方程
解得：
答：气体原来的温度为；
（3）解：气体对外做功
根据热力学第一定律
答：气体内能的增加量为。
【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；压强及封闭气体压强的计算
【解析】【分析】（1） 对活塞，处于静止状态，合力为零，根据平衡条件列式求解气体原来压强；
（2） 以封闭气体为研究对象，根据理想气体状态方程列式求解其他原来的温度；
（3） 以封闭气体为研究对象，先根据W=FL求解气体对外界做的功，再根据热力学第一定律求解气体内能的增加量。
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