2024-2025学年天津市南开区高二下学期7月期末考试物理试题（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE12024~2025学年度第二学期阶段性质量监测高二年级物理学科本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分，用时60分钟。答卷前，考生务必用黑水笔将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡上相应位置。答题时，务必将答案涂写在答题卡上相应位置。答在试卷上无效。考后请将答题卡交回。第Ⅰ卷一、单项选择题（每题4分，共32分。在每题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的）1.关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是（）A.甲图中，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的下方B.乙图中，M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是纵波C.丙图中，彩色的肥皂泡是光的折射现象D.丁图中，“泊松亮斑”是光的衍射现象【答案】D【解析】A．甲图中，水中射水鱼看小昆虫时，从空气中经过水面折射进入鱼眼的光的折射角小于入射角，鱼看到的昆虫是沿折射光线的反向延长线的交点，可知，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的上方，故A错误；B．M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是横波，故B错误；C．彩色的肥皂泡是光的干涉现象，故C错误；D．“泊松亮斑”指光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，即“泊松亮斑”是光的衍射现象，故D正确。故选D。2.核电站利用核反应堆工作时释放出的能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是，某次的核反应方程为，铀核的质量为，中子的质量为，锶（Sr）核的质量为，氙（Xe）核的质量为。则下列说法正确的是（）A.B.C.铀的结合能比产物锶（Sr）的结合能大D.该核反应中放出的核能量为【答案】C【解析】AB．根据核反应过程中的质量数及电荷数守恒可得a=38，b=136，A、B选项错误；C．核子个数越多结合能越大，铀有235个核子，锶有90个核子，故C选项正确；D．核反应过程中放出的核能表达式为故D选项错误。故选C。3.一弹簧振子沿水平方向振动，某时刻开始计时，其位移随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）A.时振幅为零B.和时，振子所受的回复力相同C.在内，振子速度先减小后增大D.任意内振子通过的路程为【答案】D【解析】A．由图知弹簧振子的振幅为5cm，振幅不随时间而变化，故A错误；B．和时，振子的位移大小相同方向相反，根据F=-kx可知，振子所受的回复力方向相反，故B错误；C．在内，振子由负向最大位移处先向平衡位置运动，再由平衡位置向正向最大位移处运动，则速度先增大后减小，故C错误；D．振子周期为4s，则任意内振子通过的路程为振幅的4倍即为20cm，故D正确。故选D。4.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势在一个周期内的图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A.t=0.01s时，金属线框处于中性面位置B.t=0.005s时穿过线框的磁通量最大C.交变电流在1s内方向变化30次D.t=0.02s时，穿过金属线框的磁通量变化率最大【答案】AB．t=0.005s时感应电动势最大，此时穿过线框的磁通量变化率最大，磁通量为零，选项B错误；C．交变电流周期0.02s，则在1s=50T，一个周期内电流方向改变2次，可知1s内方向变化100次，选项C错误；D．t=0.02s时，感应电动势为零，则穿过金属线框的磁通量变化率为零，选项D错误。故选A。5.如图（a）所示，倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”，是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。若一束白光从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出，如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.各色光从空气进入冰晶后波长均不变B.在冰晶中红光和紫光的传播速度相同C.白光经折射从侧面射出后，红光在紫光下方D.当入射角α减小，在侧面最先发生全反射的是紫光【答案】D【解析】A．各色光从空气进入冰晶后频率f不变，波速v发生变化，由v=λf可知，波长λ均变化，故A错误；B．红光和紫光折射率不同，根据可知，在冰晶中红光和紫光的传播速度不相同，故B错误；C．白光经折射从侧面射出后，因紫光折射率最大，则紫光偏折程度最大，则紫光在红光下方，故C错误；D．紫光的折射率最大，根据可知，紫光临界角最小，可知当入射角α减小，在侧面的入射角变大，则最先发生全反射的是紫光，故D正确。6.光刻机是生产芯片的核心设备，目前世界上生产的光刻机主要利用紫外线作为光源。紫外线的光子能量范围为3.1eV~124eV，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时向外辐射光子，氢原子的能级图如图所示。下列说法正确的是（）A.最多可辐射出2种不同频率的光子B.辐射的光子中有2种不同频率的紫外线C.从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子频率最低D.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能减小，原子的电势能增加【答案】B【解析】A．一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子，选项A错误；B．辐射的光子中有2种不同频率的紫外线，对应于3→1（光子能量12.09eV）和2→1（光子能量10.2eV），选项B正确；C．从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大，则频率最高，选项C错误；D．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减小，总能量减小，选项D错误。故选B。7.如图甲所示，用三种单色光分别照射同一个光电管，得到三种光照射时光电流与电压的关系如图乙所示，则（）A.三种光中频率最大是a光。B.照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大C.用同一双缝干涉装置做实验，c光相邻亮条纹中心间距最小D.若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应【答案】B【解析】AB．根据可知，三种光中b的截止电压最大，可知频率最大的是b光；照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大，选项A错误，B正确。C．因b光频率最大，则波长最短，根据可知，用同一双缝干涉装置做实验，b光相邻亮条纹中心间距最小，选项C错误；D．因b光频率最大，若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属不一定发生光电效应，选项D错误。8.中国发布的“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器将电压升为10kV后向远处输电，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（）A.升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4B.输电线上损失的功率为50WC.降压变压器原、副线圈中的电流之比为22∶995D.若仅用户端并联更多的灯泡，用户端的电压仍为220V【答案】C【解析】A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为，故A错误；B．输电线上的电流则输电线损失的功率为，故B错误；C．降压变压器初级电压降压变压器原、副线圈中的匝数比则电流之比为，故C正确；D．若仅用户端并联更多的灯泡，则用户消耗的功率变大，输电线上的电流变大，导线上的电压损失变大，降压变压器初级电压减小，则次级电压也减小，则用户端的电压小于220V，故D错误。故选C。二、多项选择题（每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）9.生活中有很多情景都属于振动和波的现象，下列关于四种情景中的说法正确的是（）A.甲图中火车鸣笛通过站台边站着的工作人员时，工作人员听到的笛声音调先变高后变低B.乙图中如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象C.丙图中手掌摩擦龙洗盆盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦力较大D.丁图为干涉型消声器的结构示意图，同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应为该声波半波长的奇数倍【答案】AD【解析】A．甲图中火车鸣笛通过站台边站着的工作人员时，火车与人的间距先减小后增加，根据多普勒效应可知，工作人员听到的笛声音调先变高后变低，选项A正确；B．乙图中如果孔的大小不变，使波源的频率增大，波长变小，则不能观察到更明显的衍射现象，选项B错误；C．丙图中用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦的频率，当摩擦的频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，此时振幅最大，使水花飞溅，故C错误；D．丁图为干涉型消声器的结构示意图，根据波的干涉原理，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为半波长的奇数倍，叠加后振动减弱，起到消声的目的，故D正确。故选AD。10.如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，若开关S闭合，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则闭合开关S，下列说法正确的是（）A.电压表V1、V2示数均不变B.电流表A1、A2示数均增大C.原线圈输入功率减小D.电阻R1和R2上消耗的总功率，一定比闭合开关S前R1上单独消耗的功率大【答案】AB【解析】A．依题意，负载变化时输入电压不会有大的波动，即不变，不变由得不变，不变，A正确；B．由，得如图可知，开关闭合时，接入电路的用电器的总电阻减小，得增大，增大由知，增大，增大，B正确；C．由，得增大，C错误；D．将变压器和看作等效电源，为等效电源的电动势，为等效电源的内阻，和为外电路的电阻，根据电源的输出功率与外电阻的关系可知，当外电阻的总电阻等于内阻时电源的输出功率最大，当外电路的总电阻小于内阻时电源的输出功率随外电阻增大而增大，当外电路的总电阻大于内阻时电源的输出功率随外电阻增大而减小，题中没有给出、和的大小关系，故无法判断电阻R1和R2上消耗的总功率，与闭合开关S前R1上单独消耗的功率的大小关系，D错误。故选AB。11.某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”。该同学先测出了“水晶球”的直径为15cm，并标记了其中一条水平直径对应的两端点A、B。该同学用激光沿平行直径AOB方向照射“水晶球”，发现当激光射到“水晶球”上的C点且入射角i=60°时，激光在球内经过一次反射后恰能从D点再次平行直径AOB从“水晶球”射出。已知光在真空中的传播速度为3×108m/s。下列说法正确的是（）A.该“水晶球”的折射率为B.光线射入“水晶球”时的折射角为45°C.光从C点射入到从D点射出，光在“水晶球”中的传播时间为1.5×10−9sD.若增大入射角i，光会在“水晶球”中发生全反射【答案】AC【解析】AB．激光射到“水晶球”上的C点入射角i=60°，由几何关系可知折射角为r=30°，则该“水晶球”的折射率为，故A正确，B错误；C．光从C点射入到从D点射出，光在“水晶球”中的传播速度时间为，故C正确；D．因光线射到B点时的入射角等于C点的折射角，则若增大入射角i，因为入射角i<90°，所以C点的折射角r小于临界角C，即光线射到B点时的入射角小于临界角，故光不会在“水晶球”中发生全反射，故D错误。12.水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感。某次表演过程中，舞者抖动水袖形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q是平衡位置x=0和x=3m的两质点，t=0时刻形成的波形图如图所示，t=4s时Q点恰好到达波峰。下列说法正确的是（）A.t=0时刻P点沿y轴负方向振动B.该波的最小波速为2.5m/sC.若周期T=16s，则t=14s时质点P位于波峰D.这列波2s内传播距离可能为5m【答案】ACD【解析】A．由于该横波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”可知，P点向下振动，A正确；B．由题意可知，质点Q经过4秒从平衡位置移动到波峰，根据运动规律可得解得周期根据可知波速当n取0时，波速最小且，B错误；C．设该横波的表达式为由公式可知，代入Q点坐标解得由此解得P点0时刻的纵坐标为设P点的振动方程为由题可得，代入P点0时刻的坐标解得P点的振动方程为当时间，，则P点处于波峰，C正确；D．传播距离代入数据可知，当时，D正确。故选ACD。第Ⅱ卷三、实验题（共10分）13.“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图1所示。（1）如图2所示，已知悬点对齐刻度尺的零刻度，测得的摆长L=______cm；用秒表记录的时间如图3所示，则秒表的示数为t=______s。（2）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下：①将单摆上端固定在铁架台上。②测得单摆摆长L。③记录小球完成n次全振动所用的总时间t。④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。则重力加速度测量值表达式g=______（用L、n、t表示）。（3）实验中若采用图像法计算当地的重力加速度g，三位同学作出的T2—L图线分别如图4中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则下列分析正确的是______A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值【答案】（1）98.5075.3（2）（3）B【解析】（1）[1]根据刻度尺的读数规律，该读数为98.50cm；[2]根据秒表的读数规律，该读数为60s+15.3s=75.3s（2）小球完成n次全振动所用的总时间t，则周期根据周期公式有解得（3）A．a没有经过原点，在L等于0时，周期不等于0，表明出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L，故A错误；B．b和c都过原点，表明摆长测量的是悬点到小球球心之间的间距，由于图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值，表明b测量的周期准确，在摆长L一定时，c的周期测量值比准确值偏小，表明出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次，故B正确；C．结合上述有图像斜率表示，c图像斜率偏小，则图线c对应的g值大于图线b对应的g值，故C错误。故选B。14.用如图所示双缝干涉实验装置来测量某单色光的波长（1）在组装仪器时单缝和双缝应相互_______（选填“垂直”或“平行”）放置。（2）该实验需测量的“相邻条纹间距”应为_______图中所示。A. B.C. D.（3）已知双缝间距，双缝到屏的距离L=0.7m，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数分别如图所示。则第1条时读数为_______mm，测得两相邻亮条纹间距离=_______mm，由以上数据可求得该光的波长为_______m。（后两空保留3位有效数字）（4）为使条纹间距增大，在保持其他条件不变的前提下，以下操作可行的是_______A.仅增大双缝到光屏的距离B.仅增大单缝与双缝间的距离C.仅增大双缝间距D.仅将红色滤光片换成蓝色滤光片【答案】（1）平行（2）D（3）0.362##0.363##0.3641.95（4）A【解析】（1）在组装仪器时单缝和双缝应相互平行放置。（2）条纹间距应该为相邻明纹或暗纹间距，则选D。（3）[1]第1条时读数为0.01mm×36.2=0.362mm，第3条时读数为4mm+0.01mm×25.5=4.255mm[2]测得两相邻亮条纹间距离[3]根据解得（4）为使条纹间距增大，根据可知A．仅增大双缝到光屏的距离L，A正确；B．单缝与双缝间的距离对条纹间距无影响，B错误；C．仅增大双缝间距d，则条纹间距减小，C错误；D．仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，波长变小，则条纹间距变小，D错误四、计算题（本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。只写出最后答案不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）15.如图所示，半径为R的光滑半圆轨道AB与光滑水平轨道BC相切于B点，质量分别为m和2m的小球M、N之间压缩一轻弹簧并锁定（弹簧与两小球均不拴连）。某时刻解除弹簧的锁定，两小球被弹开，小球M离开弹簧后恰好能沿半圆轨道通过最高点A，重力加速度为g。求：（1）离开弹簧时小球M的速度大小；（2）弹簧锁定时所具有的弹性势能。【答案】（1）；（2）【解析】（1）小球M恰好能通过半圆轨道的最高点A，根据牛顿第二定律有小球M从B点运动到A点的过程，根据动能定理有小球M通过B点时的速度等于离开弹簧时的速度，即联立解得（2）弹簧将两小球弹开的过程系统所受外力之和为零。根据系统动量守恒有解得小球N离开弹簧时的速度大小弹簧的弹性势能全部转化为M、N的动能。根据机械能守恒有解得16.一个小型应急交流发电机，内部为N=50匝、面积S=0.04m2正方形线圈，线圈内阻r=2Ω，线圈在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动。发电机给一电阻R=8Ω的白炽灯供电，线路中其它电阻不计，若发电机转动的角速度ω=100rad/s时，电灯正常发光。求：（1）从图中位置开始计时，交流发电机的电动势瞬时值e的表达式；（2）白炽灯10s产生的焦耳热Q；（3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程通过白炽灯的电荷量q。【答案】（1）（2）（3）【解析】（1）电动势的最大值为从图中位置开始计时，此时穿过线圈的磁通量为0，磁通量变化率最大，电动势最大，则发电机电动势瞬时值的表达式（2）电动势的有效值为电流有效值为则白炽灯10s产生的焦耳热为（3）从图示位置开始，线圈转过90°的过程中，通过电灯的电荷量为17.离子注入是芯片制造中的一道重要工序，简化的注入过程原理如图所示。静止于A处的离子，经电压为U的电场加速后，沿图中半径为R的圆弧虚线通过磁分析器，然后从M点垂直CD进入矩形CDQS有界匀强电场中，最后恰好打在Q点。已知磁分析器截面是四分之一圆环，内部为匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里；匀强电场方向水平且与CD平行，DQ=d，MD=2d。整个装置处于真空中，离子重力不计。求：（1）通过磁分析器的离子比荷；（2）矩形区域内匀强电场场强E。【答案】（1）（2），方向水平向左【解析】（1）在加速电场中，由动能定理有在磁分析器中，根据洛伦兹力提供向心力有联立可得（2）离子水平方向做匀加速运动，则有，离子竖直方向做匀速运动，则有联立解得由离子在磁场中运动方向可判断带正电，故电场强度E的方向水平向左。2024~2025学年度第二学期阶段性质量监测高二年级物理学科本试卷分为第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷两部分，共100分，用时60分钟。答卷前，考生务必用黑水笔将自己的姓名、准考证号、考试科目填涂在答题卡上相应位置。答题时，务必将答案涂写在答题卡上相应位置。答在试卷上无效。考后请将答题卡交回。第Ⅰ卷一、单项选择题（每题4分，共32分。在每题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的）1.关于下列四幅图所涉及的物理知识的论述正确的是（）A.甲图中，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的下方B.乙图中，M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是纵波C.丙图中，彩色的肥皂泡是光的折射现象D.丁图中，“泊松亮斑”是光的衍射现象【答案】D【解析】A．甲图中，水中射水鱼看小昆虫时，从空气中经过水面折射进入鱼眼的光的折射角小于入射角，鱼看到的昆虫是沿折射光线的反向延长线的交点，可知，水中射水鱼看到的小昆虫在昆虫实际位置的上方，故A错误；B．M、N是偏振片，P是光屏，固定偏振片M，缓慢转动偏振片N时，光屏P上光的亮度发生变化，此现象说明光是横波，故B错误；C．彩色的肥皂泡是光的干涉现象，故C错误；D．“泊松亮斑”指光照射在直径恰当的小圆板或圆珠时，会在之后的光屏上出现环状的互为同心圆的衍射条纹，并且在所有同心圆的圆心处会出现一个极小的亮斑，即“泊松亮斑”是光的衍射现象，故D正确。故选D。2.核电站利用核反应堆工作时释放出的能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是，某次的核反应方程为，铀核的质量为，中子的质量为，锶（Sr）核的质量为，氙（Xe）核的质量为。则下列说法正确的是（）A.B.C.铀的结合能比产物锶（Sr）的结合能大D.该核反应中放出的核能量为【答案】C【解析】AB．根据核反应过程中的质量数及电荷数守恒可得a=38，b=136，A、B选项错误；C．核子个数越多结合能越大，铀有235个核子，锶有90个核子，故C选项正确；D．核反应过程中放出的核能表达式为故D选项错误。故选C。3.一弹簧振子沿水平方向振动，某时刻开始计时，其位移随时间变化的图像如图所示，下列说法正确的是（）A.时振幅为零B.和时，振子所受的回复力相同C.在内，振子速度先减小后增大D.任意内振子通过的路程为【答案】D【解析】A．由图知弹簧振子的振幅为5cm，振幅不随时间而变化，故A错误；B．和时，振子的位移大小相同方向相反，根据F=-kx可知，振子所受的回复力方向相反，故B错误；C．在内，振子由负向最大位移处先向平衡位置运动，再由平衡位置向正向最大位移处运动，则速度先增大后减小，故C错误；D．振子周期为4s，则任意内振子通过的路程为振幅的4倍即为20cm，故D正确。故选D。4.如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，产生的交变电动势在一个周期内的图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A.t=0.01s时，金属线框处于中性面位置B.t=0.005s时穿过线框的磁通量最大C.交变电流在1s内方向变化30次D.t=0.02s时，穿过金属线框的磁通量变化率最大【答案】AB．t=0.005s时感应电动势最大，此时穿过线框的磁通量变化率最大，磁通量为零，选项B错误；C．交变电流周期0.02s，则在1s=50T，一个周期内电流方向改变2次，可知1s内方向变化100次，选项C错误；D．t=0.02s时，感应电动势为零，则穿过金属线框的磁通量变化率为零，选项D错误。故选A。5.如图（a）所示，倒挂的“彩虹”被叫做“天空的微笑”，是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。若一束白光从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出，如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.各色光从空气进入冰晶后波长均不变B.在冰晶中红光和紫光的传播速度相同C.白光经折射从侧面射出后，红光在紫光下方D.当入射角α减小，在侧面最先发生全反射的是紫光【答案】D【解析】A．各色光从空气进入冰晶后频率f不变，波速v发生变化，由v=λf可知，波长λ均变化，故A错误；B．红光和紫光折射率不同，根据可知，在冰晶中红光和紫光的传播速度不相同，故B错误；C．白光经折射从侧面射出后，因紫光折射率最大，则紫光偏折程度最大，则紫光在红光下方，故C错误；D．紫光的折射率最大，根据可知，紫光临界角最小，可知当入射角α减小，在侧面的入射角变大，则最先发生全反射的是紫光，故D正确。6.光刻机是生产芯片的核心设备，目前世界上生产的光刻机主要利用紫外线作为光源。紫外线的光子能量范围为3.1eV~124eV，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时向外辐射光子，氢原子的能级图如图所示。下列说法正确的是（）A.最多可辐射出2种不同频率的光子B.辐射的光子中有2种不同频率的紫外线C.从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子频率最低D.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能减小，原子的电势能增加【答案】B【解析】A．一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出种不同频率的光子，选项A错误；B．辐射的光子中有2种不同频率的紫外线，对应于3→1（光子能量12.09eV）和2→1（光子能量10.2eV），选项B正确；C．从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量最大，则频率最高，选项C错误；D．氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，电子的动能增加，原子的电势能减小，总能量减小，选项D错误。故选B。7.如图甲所示，用三种单色光分别照射同一个光电管，得到三种光照射时光电流与电压的关系如图乙所示，则（）A.三种光中频率最大是a光。B.照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大C.用同一双缝干涉装置做实验，c光相邻亮条纹中心间距最小D.若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属也一定发生光电效应【答案】B【解析】AB．根据可知，三种光中b的截止电压最大，可知频率最大的是b光；照射同一金属b光产生的光电子最大初动能最大，选项A错误，B正确。C．因b光频率最大，则波长最短，根据可知，用同一双缝干涉装置做实验，b光相邻亮条纹中心间距最小，选项C错误；D．因b光频率最大，若b光照射某金属发生光电效应，则a光照射该金属不一定发生光电效应，选项D错误。8.中国发布的“双碳战略”，计划到2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。电力作为远程输送能量的载体，输送清洁电能是实现碳中和的重要途径之一。有一小型水电站发电机的输出功率为50kW，发电机的输出电压为250V，通过升压变压器将电压升为10kV后向远处输电，输电线的总电阻R为10Ω，在用户端用降压变压器把电压降为220V，两变压器均视为理想变压器。下列说法正确的是（）A.升压变压器原、副线圈的匝数之比为1∶4B.输电线上损失的功率为50WC.降压变压器原、副线圈中的电流之比为22∶995D.若仅用户端并联更多的灯泡，用户端的电压仍为220V【答案】C【解析】A．升压变压器原、副线圈的匝数之比为，故A错误；B．输电线上的电流则输电线损失的功率为，故B错误；C．降压变压器初级电压降压变压器原、副线圈中的匝数比则电流之比为，故C正确；D．若仅用户端并联更多的灯泡，则用户消耗的功率变大，输电线上的电流变大，导线上的电压损失变大，降压变压器初级电压减小，则次级电压也减小，则用户端的电压小于220V，故D错误。故选C。二、多项选择题（每小题5分，共20分。每小题给出的四个选项中，都有多个选项是正确的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，选错或不答的得0分。）9.生活中有很多情景都属于振动和波的现象，下列关于四种情景中的说法正确的是（）A.甲图中火车鸣笛通过站台边站着的工作人员时，工作人员听到的笛声音调先变高后变低B.乙图中如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象C.丙图中手掌摩擦龙洗盆盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦力较大D.丁图为干涉型消声器的结构示意图，同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应为该声波半波长的奇数倍【答案】AD【解析】A．甲图中火车鸣笛通过站台边站着的工作人员时，火车与人的间距先减小后增加，根据多普勒效应可知，工作人员听到的笛声音调先变高后变低，选项A正确；B．乙图中如果孔的大小不变，使波源的频率增大，波长变小，则不能观察到更明显的衍射现象，选项B错误；C．丙图中用双手摩擦盆耳，起初频率非常低，逐渐提高摩擦的频率，当摩擦的频率等于水的固有频率时，会发生共振现象，此时振幅最大，使水花飞溅，故C错误；D．丁图为干涉型消声器的结构示意图，根据波的干涉原理，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为半波长的奇数倍，叠加后振动减弱，起到消声的目的，故D正确。故选AD。10.如图是通过变压器降压给用户供电的示意图。变压器输入电压是市区电网的电压，负载变化时输入电压不会有大的波动，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R0表示，若开关S闭合，相当于接入电路中工作的用电器增加。如果变压器上的能量损失可以忽略，则闭合开关S，下列说法正确的是（）A.电压表V1、V2示数均不变B.电流表A1、A2示数均增大C.原线圈输入功率减小D.电阻R1和R2上消耗的总功率，一定比闭合开关S前R1上单独消耗的功率大【答案】AB【解析】A．依题意，负载变化时输入电压不会有大的波动，即不变，不变由得不变，不变，A正确；B．由，得如图可知，开关闭合时，接入电路的用电器的总电阻减小，得增大，增大由知，增大，增大，B正确；C．由，得增大，C错误；D．将变压器和看作等效电源，为等效电源的电动势，为等效电源的内阻，和为外电路的电阻，根据电源的输出功率与外电阻的关系可知，当外电阻的总电阻等于内阻时电源的输出功率最大，当外电路的总电阻小于内阻时电源的输出功率随外电阻增大而增大，当外电路的总电阻大于内阻时电源的输出功率随外电阻增大而减小，题中没有给出、和的大小关系，故无法判断电阻R1和R2上消耗的总功率，与闭合开关S前R1上单独消耗的功率的大小关系，D错误。故选AB。11.某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”。该同学先测出了“水晶球”的直径为15cm，并标记了其中一条水平直径对应的两端点A、B。该同学用激光沿平行直径AOB方向照射“水晶球”，发现当激光射到“水晶球”上的C点且入射角i=60°时，激光在球内经过一次反射后恰能从D点再次平行直径AOB从“水晶球”射出。已知光在真空中的传播速度为3×108m/s。下列说法正确的是（）A.该“水晶球”的折射率为B.光线射入“水晶球”时的折射角为45°C.光从C点射入到从D点射出，光在“水晶球”中的传播时间为1.5×10−9sD.若增大入射角i，光会在“水晶球”中发生全反射【答案】AC【解析】AB．激光射到“水晶球”上的C点入射角i=60°，由几何关系可知折射角为r=30°，则该“水晶球”的折射率为，故A正确，B错误；C．光从C点射入到从D点射出，光在“水晶球”中的传播速度时间为，故C正确；D．因光线射到B点时的入射角等于C点的折射角，则若增大入射角i，因为入射角i<90°，所以C点的折射角r小于临界角C，即光线射到B点时的入射角小于临界角，故光不会在“水晶球”中发生全反射，故D错误。12.水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感。某次表演过程中，舞者抖动水袖形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，P、Q是平衡位置x=0和x=3m的两质点，t=0时刻形成的波形图如图所示，t=4s时Q点恰好到达波峰。下列说法正确的是（）A.t=0时刻P点沿y轴负方向振动B.该波的最小波速为2.5m/sC.若周期T=16s，则t=14s时质点P位于波峰D.这列波2s内传播距离可能为5m【答案】ACD【解析】A．由于该横波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”可知，P点向下振动，A正确；B．由题意可知，质点Q经过4秒从平衡位置移动到波峰，根据运动规律可得解得周期根据可知波速当n取0时，波速最小且，B错误；C．设该横波的表达式为由公式可知，代入Q点坐标解得由此解得P点0时刻的纵坐标为设P点的振动方程为由题可得，代入P点0时刻的坐标解得P点的振动方程为当时间，，则P点处于波峰，C正确；D．传播距离代入数据可知，当时，D正确。故选ACD。第Ⅱ卷三、实验题（共10分）13.“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图1所示。（1）如图2所示，已知悬点对齐刻度尺的零刻度，测得的摆长L=______cm；用秒表记录的时间如图3所示，则秒表的示数为t=______s。（2）选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下：①将单摆上端固定在铁架台上。②测得单摆摆长L。③记录小球完成n次全振动所用的总时间t。④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。则重力加速度测量值表达式g=______（用L、n、t表示）。（3）实验中若采用图像法计算当地的重力加速度g，三位同学作出的T2—L图线分别如图4中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则下列分析正确的是______A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值【答案】（1）98.5075.3（2）（3）B【解析】（1）[1]根据刻度尺的读数规律，该读数为98.50cm；[2]根据秒表的读数规律，该读数为60s+15.3s=75.3s（2）小球完成n次全振动所用的总时间t，则周期根据周期公式有解得（3）A．a没有经过原点，在L等于0时，周期不等于0，表明出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L，故A错误；B．b和c都过原点，表明摆长测量的是悬点到小球球心之间的间距，由于图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值，表明b测量的周期准确，在摆长L一定时，c的周期测量值比准确值偏小，表明出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次，故B正确；C．结合上述有图像斜率表示，c图像斜率偏小，则图线c对应的g值大于图线b对应的g值，故C错误。故选B。14.用如图所示双缝干涉实验装置来测量某单色光的波长（1）在组装仪器时单缝和双缝应相互_______（选填“垂直”或“平行”）放置。（2）该实验需测量的“相邻条纹间距”应为_______图中所示。A. B.C. D.（3）已知双缝间距，双缝到屏的距离L=0.7m，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数分别如图所示。则第1条时读数为_______mm，测得两相邻亮条纹间距离=_______mm，由以上数据可求得该光的波长为_______m。（后两空保留3位有效