阶段性训练(五)(解析版)(内容：机械振动机械波-光-电磁波-热学-原子结构原子核)

阶段性训练（五）

考察内容（机械振动机械波光电磁波热学原子结构原子核）

一.选择题（共12小题）

1.人们在抗击新冠病毒过程口常使用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，84消毒液的主要成

分是次氯酸钠（NaCIO）,在喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，下列说法正确的是（）

A.说明分子间存在斥力

B.这是次氯酸钠分子做布朗运动的结果

C.如果场所温度降到0C以下，就闻不到刺鼻的味道了

D.如果场所温度升高，能更快闻到刺鼻的味道

【解答】解：A.用84消毒液对•些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味

道，不能说明分子间存在斥力，故A错误：

B.用84消毒液对一些场所的地面等进行消毒，喷洒过程中人们常闻到一些刺鼻的味道，这是因为

84消毒液分子扩散的结果，扩撒现象的木质就是分子的无规则运动，故B错误；

C如果场所温度降到0°C以下，依然有NaQO分子在运动，依然能闻到刺鼻的味道，故C错误；

D.分子的运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，如果场所温度升高，能更快的闻到刺鼻

的味道，故D正确。

故选：D。

2.分子力与分子间距离的关系图像如图中所示，图中ro为分子斥力和引力平衡时两个分子间的距

离；分了•势能与分子间距离的关系图像如图乙所示，规定两分子间距离为无限远时分子势能为0。

B.当分子间的距离「=口时，斥力等于引力

C.分子间距离从F2减小到门的过程中，分子势能减小

D.分子间距离从无限远减小到m的过程中，分子势能一直减小

【解答】解：A.当分子间的距离r>ro时，引力大于斥力，分子力表现为引力，故A错误；

B.由分子势能与分子之间距离的关系可知门Vro,所以当「=口时，斥力大于引力，分子之间表

现为斥力，故B错误；

C.由图乙可知，子间距离从F2减小到门的过程中，分子势能增大，故C错误；

D.ro的分子势能最小，分子间距离从无限远减小到ro的过程中，分子势能一直减小，故D正确。

故选：Do

3.2022年3月23日，王亚平在“天宫课堂”的液桥演示实验中，将两块透明板上的水球接触后融

成一体，然后将两块透明板缓缓分开，水球被拉长成柱体，形成了一个长约1()厘米的液桥。关于

液桥实验，下列说法错误的是()

A.液桥的形成是由于液体分子间存在作用力

B.水浸润透明板

C.液桥内的分子停止了无规则运动

D.如果在地球上完成该实验，液桥的最大长度将变短

【解答】解：A、分子间同时存在引力和斥力，液桥的形成是由于液体分子间存在引力的作用而

产生的，故A正确；

B、如果水不浸润透明板，则将两块透明板缓缓分开时，水不会附着在透明板上，将不会形成液

桥，所以可推知水浸润该透明板，故B正确；

C、根据分子动理论，可知液桥内的分子永不停息地做无规则运动，永远不会停止，故C错误；

D、如果在地球上完成该实验，由于受到自身轻直向下重力的影响，则液桥会向下弯曲，导致分

子间的引力不足以维持较长的液桥，液桥的最大长度将会变短，故D正确。

本题选择错误的，

故选：Co

4.北京时间2022年II月I日4时27分，梦天实验舱成功对接于天和核心舱前向端口，形成“T”

字基本构型。12块太阳能电池板为中国空间站的正常工作提供能量。卜.列说法正确的是（）

A.太阳能电池板能将太阳能100%转化为电能

B.能量守恒的过程不一-定能自发地发生

C.人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生

D.能的转化过程符合能量守恒定律，因此不会发生能源危机

【解答】解：A.能量的转化存在能量耗散，能量的转化达不到100%,故A错误；

B.能量守恒的过程不一定能自发地发生，自然发生的热学现象具有方向性，比如摩擦生热就不

能自发转化成机械能，故B正确：

C.能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，能量可以相互转化，故C错误；

D.能量在利用和转化的过程中是由方向性的，有些能量很难被重新利用，所以还是存在能源危

机，故D错误。

故选：Bo

5.太阳帆飞船是利用太阳光的压力进行太空飞行的航天器，由于太阳光具有连续不断、方向固定等

特点，借助太阳帆为动力的航天器在太阳光光子的撞击下，航天器的飞行速度会不断增加，并最

终飞抵距地球非常遥远的天体。现有一艘质量为m的太阳帆飞船，假如仅受太阳光子的作用下在

太空中运行，其帆面与太阳光垂直。设帆能100%地反射入阳光，帆的面积为S,且单位面积上每

秒接受到的太阳辐射能量为E,已知太阳辐射的光子的波长均近似取为鼠不计太阳光反射时频

率的变化，已知普朗克常量为h,光速为c。则下列说法正确的是（）

A.飞船每秒钟获得的能量为ES

B.光子被反射后，光子速度略有降低

2pc2

C.每秒射到帆面上的光子数一

he

2ES

D.飞船得到的加速度为一

me

【解答】解：A、每秒光照射到帆面上的能量ES,不计太阳光反射时频率的变化，根据能量守恒

知，飞船获得的能量为零，故A错误；

B、光子被反射后，光子速度任然为光速，故B错误；

C、光子的平均能量£=hy=后，每秒射到帆面上的光子数：N=S嗡=罢，故C错误；

D、每个光子的动量：

光射到帆面被反弹，由动量定理得：Ft=2XNtp

对飞船，由牛顿第二定律得：F=ma

联立解得：a=黑,故D正确。

故选：D。

6.图一为某超声波发生器中的核心元件一一压电陶瓷片。为使得压电陶瓷片发生超声振动，需要给

它通入同频率的高频电信号。图二为高频电信号发生原理图。已知某时刻电流1的方向指向A极

板，且正在增大，下列说法正确的是（）

⑥「I二；

图一图二

A.A极板带负电

B.线圈L两端的电压在增大

C.磁场能正在转化为电场能

D.减小自感系数L,可以减小超声振动的频率

【解答】解：ABC、电流i的方向指向A极板且正在增大，说明电容器正在放电，B板带正电,

A极板带负电，电场能正在转化为磁场能，电容器两极板间电势差减小，线圈L两端电压减小,

故A正确，BC错误：

由题此时电流正在增强，表明电容器正在放电，极板之间的电势差减小，则线圈L两端电压在减

小，故A正确，C错误；

D、减小自感系数L,由简谐振荡的频率公式£=康可知，振荡频率增大，可以增大超声振动

的频率，故D错误。

故选：A。

7.一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示，已知该波正在沿x轴正向传播，波速为质点

P位于x=2m处，下列说法正确的是（)

B.质点P正在沿y轴负向运动

C.质点P的振动频率为0.4Hz

D.质点P做简谐运动的表达式为y=lOsin(5m)cm

【解答】解：A.由波形图可知，这列波的波长为4m,振幅为10cm,故A错误；

B.波向右传播，根据“同侧法”可知，质点P正在沿y轴正向运动，故B错误；

C.质点P的振动频率为f=*=学Hz=2.5Hz,故C错误：

D.因为co=27rf=2n><2.5rad/s=5TTrad/s,则质点P做简谐运动的表达式为y=lOsin(5nt)cm,

故D正确。

故选：Do

8.一列简谐横波沿x轴传播，波源位于坐标原点处。t=0时波源开始向下振动，如图所示为l=0.7s

时形成的完整波形。则这歹J波()

A.频率为5Hz

B.波速为20m/s

C.x=1m处和x=-3m处的质点振动步调总是一致

D.t=0.7s时x=-5m处的质点从平衡位置向上运动

【解答】解：B.由题意知波在0.7s时间内沿传播方向前进了7m,所以波速为

v=y=击m/s=10m/s,故B错误；

A.由图像知波长为4m,则波的频率为

/=*=学Hz=2.5"z,故A错误：

C.波源位于坐标原点处，由对称性知x=lm处和x=・Im处的质点振动步调总是一致的，而x

=-1m处的质点与x=-3m处质点振动步调相反，故x=1m处和x=-3m处的质点振动步调

总是相反，故C错误；

D.x负半轴方向上波在向左传播，由波形平移法可知，t=0.7s时x=-5m处的质点从平衡位置

向上运动，故D正确。

故选：D。

9.近日物理学家创造了一个南瓜形状的僧-149（：9Lu）原子核，它能以一种罕见的放射性衰变方

式释放质子。其衰变方程为：J49LU->；H+%Yb,下列说法正确的是（）

A.降低温度可以延长僧-149的半衰期

B.锦・149原子核衰变前咳内中子数为78

C.衰变产物为Yb的中子数为77

D.错-149的比结合能比%Yb的大

【解答】解：A.元素原子核的半衰期是由元素本身决定，与元素所处的物理和化学状态无关，

故A错误；

B.根据电荷数守恒可知z=1+70=71

锚-149原子核衰变前核内中子数为149-71=78

故B正确；

C.根据质量数守恒可知n=149-l=148

衰变产物%Yb的中子数为148-70=78

故C错误；

D.反应中释放能量，所以衰变后产物更稳定，比结合能更大，故错-149的比结合能比%Yb的

小,故D错误。

故选:Bo

10.下面关于几幅图说法正确的是（)

A.随着温度的升高，辐射强度极大值向波长较长的方向移动

B.图乙说明在a粒子散射实验中，大多数粒子都有了明显偏转

C.图丙说明氨原子核衰变时的规律是，每过3.8天，原子核发生衰变的概率下降一半

D.图丁可以推断出，图中氧的原子核（肥O）比锂的原子核（扎i）更稳定

【解答】解：A.结合图像可知随着温度的升高，辐射强度极大值向左侧移动，即向波长较短的

方向移动，故A错误；

B、说明在a粒子散射实验中，少数粒子有明显偏转，故B错误：

C、图丙说明氨原子核衰变的规律时，每经过3.8天氨的质量与t=0时质量的比值为（1）n,半

衰期为3.8天不变，故C错误；

D、比结合能越大，原子核越稳定，图中氧的原子核（肥。）比锂的原子核（如i）更稳定，故D

正确；

故选：Do

11.如图甲所示，一列简谐横波沿X轴传播，实线和虚线分别为tl=O时刻和t2时刻的波形图，P、

Q分别是平衡位置为xi=1.0m和x2=4.0m的两质点。图乙为质点Q的振动图像，则（）

A.波沿x轴负方向传播

B.波的传播速度为20m/s

C.12时刻可能为0.45s

D.质点P的振动方程为y=10sm(107rt+a)cm

【解答】解：A.根据图乙，0时刻质点Q向上振动，根据平移法，波沿x轴正方向传播，故A

错误；

B.根据图像，波长为8m,周期为0.2s,波速u解觎=40m/s,故B错误：

C.根据图像，从实线时刻到虚线时刻，经过时间加=3+717=0.05+0.2〃(n=0.1.2…)

所以t2时刻可能为0.45s,故C正确；

D.质点P做简谐运动的位移表达式为y=Asin(^t+⑼

根据图像，A=l()cm,t=(J时y=Asin^=5>/2cm

*2«rr

且向y轴负方向运动，解得y=10sin(107rt十^)c?n,故D错误。

故选：Co

12.如图所示，OBCD为半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径，一束由a、b两种单色光组成的复色

光沿AO方向从真空射入玻璃，分别从B、C点射出。则()

A.a光在玻璃中的传播速度大于b光

B.对于同一障碍物，a光衍射现象比b光明显

C.a光在玻璃中的传播时间小于b光

D.用同一装置做双缝干涉实验时，a光形成的干涉图样的条纹间距小于b光

【解答】解：A.根据折射定律九二箫

依题意，a光的折射角小于b光的折射角，由于入射角相同，则玻璃对a光的折射率大于玻璃对

b光的折射率,即na>nb

根据u=（

可知a光在玻璃中的传播速度小于b光的，故A错误；

B.由于na>nb,可知a光的波长小于b光的波长，对于同一障碍物，波长越长，衍射现象越明

显，则b光衍射现象比a光明显，故B错误；

D.根据1％=入彳

用同一装置做双缝干涉实验时，由于a光的波长小于b光的波长，可知a光形成的干涉图样的条

纹间距小于b光的，故D正确；

C.设半圆柱体玻璃横截面的半径为R,光的入射角为i,折射角为r,则有《=察

OVrC•

根据几何关系，光在玻璃中传播的距离为s=2R/sinr

根据u=挤

联立，光在玻璃中传播时间t=三=型伊旦

入射角i相同，a光在玻璃中的传播时间等于b光，故C错误。

故选：Do

二.多选题（共3小题）

（多选）13.下列说法正确的是（）

A.多晶体和非晶体一样没有规则的外形，也没有固定的熔点

B.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变

C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果

D.自发状态下，热量不可能从低温物体传到高温物体

【解答】解：A.多晶体和非晶体一样没有规则的外形，多晶体和单晶体都有固定的熔点，故A

错误；

B.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能增加，故B错误；

C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果，故C

正确；

D.根据热力学第二定律，自发状态下，热量不可能从低温物体传到高温物体，故D正确。

故选：CDo

（多选）14.2022年5月，我国多家公司宣布已研制出猴痘病毒核酸检测（PCR一荧光探针法）试

剂盒，该试剂盒可以快速枪测出猴痘病毒。荧光探针发出荧光的原理是：当荧光探针被一定波长

的光照射时，荧光探针中的原子被激发，由低能级跃迁到较高能级，经过较短时间后荧光探针便

可发出荧光。下列说法正确的是（）

A.荧光光谱是线状谱

B.荧光波长可能大于入射光的波长

C.荧光光子能量一定小于入射光光子的能量

D.红外线可使荧光探针发光

【解答】解：A.荧光探针发光原理是：荧光探针吸收一定波长的光子后，原子从低能级跃迁到

高能级，但因为处于高能级的原了•不稳定，所以又从高能级向低能级跃迁，而且发出光子的能量

等于两个能级间的能量差，因为能级的不连续性，所以发出的光谱是不连续的线状谱，故A正确；

BC.由于从最高能级向低能级跃迁时，其中放出的荧光光子最大值等于入射光子的能量，其他荧

光光子的能量小于入射光子的能量，由于E=hv=与可知荧光波长可能大于入射光的波长，故B

A

正确,C错误;

D.红外线光子的能量较小，不能使荧光探针发光，故D错误。

故选：ABo

（多选）15.波源位于坐标原点的简谐横波t=0时刻开始沿x轴正方向传播，t=0.4s时的波形图如

图所示，此时振动刚传到x=0.2m处。a、b、c、d是介质中平衡位置分别为x=0.08m>x=0.12m、

x=0.15m>x=0.45m的四个质点，下列说法正确的是（）

y/m

A.t=0.4s时，质点b与质点a加速度方向相同

B.t=0.4s时，质点b与质点a速度方向相同

C.t=0.6s时，质点c到达平衡位置

D.t=LOs时，质点d第一次到达波谷

【解答】解：A.质点加速度的方向均指向平衡位置，根据题意可知t=0.4s时质点a的加速度方

向沿y轴负方向，质点b的加速度方向沿y轴正方向，故A错误；

B.由于波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知，质点a、b均向上振动，故B正确；

C.根据波形图可知，波长和周期分别为人=0.2m；T=0.4s

1

==n7

因此波速为uT六加小=0-5m/s

当l=U.6s时，即再经过半个周期，质点c应从负向最大位移处到达正向最大位移处，故C错误：

D.至ljt=l.0s时刻，质点d振动的时间为£'=£-J=1.0s=0.1s

I*U・J

即1丁，由于介质中质点均沿y轴负方向起振，贝I」到t=1.0s时刻，质点d第一次到达波谷，故D

正确。

故选：BDo

三.实验题（共3小题）

16.某学习小组要用双缝干涉测量某种单色光的波长，其实验装置如图1所示。

光源凸透镜滤光片0b遮光筒毛玻璃屏

昙…金…土Mu=…从旧口镜

图1

（1）在用双缝干涉实验装置观察双缝干涉条纹时，观察到较模糊的干涉条纹，可以调节拨杆使单

缝和双缝平行，从而使条纹变得清晰。那么，要想增加从目镜中观察到的条纹个数，需将毛玻璃

屏向靠近（填“靠近”或“远离”）双缝的方向移动。

（2）在某次测量中，将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹记为第1条亮

纹，此时手轮上的示数如图2所示，此示数为2.320mm。然后同方向转动测量头，使分划板中心

刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图3所示，则此示数为13.870mm,由此

可求得相邻亮纹的间距Ax=2.310mm,进一步用计算式入=处可求出该单色光的波长

（已知双缝间距为d,双缝到屏的距离为1,相邻亮纹的间距为Ax表示）。

【解答】解:（1）要想增加从目镜中观察到的条纹个数，则要减小条纹间距，根据=可减

小1，即需将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动。

（2）分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐时手轮上的示数为13.5mm+0.01mmX37.0=

13.870mm

则条纹间距4%=加瓶=2.31mm

4o-l232。

根据=3入

可得入=罕

dAx

故答案为:（I）靠近；（2）13.870：2.310；—

17.“测定玻璃的折射率”的实验中，在水平放置的白纸上放好玻璃砖，ak和bb，分别是玻璃砖与空

气的两个界面，如图1所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针Pl和P2,用“+”表示大头针的位

（1）在插P3和P4时，应使CD（选填选项前的字母）。

A.P3只挡住P1的像

B.P1只挡住P3

C.P3同时挡住Pl、P2的像

D.P4挡住P3及Pl、P2的像

（2）该小组用同一-套器材完成了四次实验，如图记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图

所示，其中实验操作正确的是Do

与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN，的垂线，垂足分别为C、D

AC

点，如图2所示，则玻璃的折射率（用图中线段的字母表示）

【解答】解：（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，大头针均应在同一传播光路上，即P3同时挡

住Pl、P2的像且P4挡住P3及Pl、P2的像，故AB错误，CD正确。

故选：CDo

B.光射入平行玻璃砖后，出射光线与法线的夹角应该等于最初的入射光线与法线的夹角，故B错

误；

C.入射光线与折射光线应该分居在法线两侧，故C错误；

D.根据折射定律可知，光射入玻璃的入射角应等于射出玻璃时的折射角，即入射光线和出射光线

平行，故D正确。

故选：D。

（3）根据单位圆法，光路组如题图2所示，根据三角函数知识，入射角正弦值以位=隽

折射角正弦值si”=篇

且AO=BO

XIIXfpALsiniACOBAC

根据折射律几二赤二而乂丽二丽

故答案为：（I）CD；（2）D；（3）—

BD

18.如图1所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，实验操作如下:

①在注射器内用活塞封闭•定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐•连

接起来；

②缓慢移动活塞至某位置，待示数稳定后记录此时注射器内封闭气体的体积Vi和由计算机显示

的气体压强值pi:

③重复步骤②，改变活塞的位置，多次测量并记录数据；

④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。

（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的量是气体的质量和温度.

（2）实验过程中，下列说法正确的B；

A.推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出

B.推拉活塞时，手不可•以握住注射器气体部分

C.活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气体的体积和计算机显示的压强值

（3）某同学在读数和描点作图均正确的情况下，作出的p-号图像如图2所示，则原因可能是

CDo

A.实验过程中气体从注射器中漏出

B.实验过程中气体温度降低

C.实验过程中气体温度升高

D.实验过程中外面气体进入注射器，使注射器里面气体质量增加了

（4）另一位同学在不同环境温度THT2（TI>T2）下，重复了上述实验，满足了所有实验条件

且实验操作和数据处理均正确，作出了气体状态变化图像。则如图3四幅图像中，该同学作的图

像可能是ACo

图3

【解答】解：（1）在本实验操作的过程中，需要保持不变的物理最是气体的质量和温度;

（2）A、推拉活塞时动作过快，实验过程中会使气体的温度发生变化，故A错误；

B、推拉活塞时，手不可以握住注射器气体部分，以保证气体的温度不变，故B正确;

C、活塞移至某位置时，要等稳定后记录此时注射器内气柱的长度和压力表的压强值，故C错误;

故选：Bo

（3）图像发生弯曲，因图像向上弯曲，故可能是气体的温度升高了，或者是质量变大了，故AB

错误，CD正确；

故选：CD。

（4）AB、由于实验操作和数据处理均正确，同体积情况下，则温度高对应压强大，pV乘积较大

的是T1对应的图线，故A正确，B错误；

CD、因为相同体积下，即相同分子数密度情况下，温度越大，气体压强越大，则斜率越大的对应

的温度越高，故C正确，D错误；

故选：ACo

故答案为：（1）质量'温度；（2）B；（3）CD：（4）AC'

四.计算题（共3小题）

19.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于xi=・0.2m和x2=L2m处，

图示为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x3=0.2m和x4=0.8m的P、Q两质点刚开始振

动，此后两质点的位移y随时间t变化的关系式为y=2sin（2m+n）cm,质点M的平衡位置处于

x=0.5m处。求：

（1）两列波相遇的时亥人

(2)从t=0时刻再经2s后质点M运动的路程。

【解答】解：⑴波长入=0.4m,周期7=誓=条=1$,波速吁怨哈n/s=0.4m/s,两列

波相遇经过的时间为t=罢=蕊7s=0.75s,即两波在t=0.75s时刻相遇；

(2)经过0.75s两列波在M点相遇，振动加强，则再经过1.25s=1,7质点M运动的路程：S=

4X2A+2A=10A=10X2cm