26　大单元周测卷(五)　大单元五　机械振动与机械波　光学 热学 原子物理

大单元周测卷(五)大单元五机械振动与机械波光学热学原子物理层级一教材溯源·基础固本(总分：100分)一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1．(人教版选择性必修第三册P4、P33、P37、P38插图改编)下列四幅图对应的说法正确的有()A．图甲中食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的B．图乙是玻璃管插入水中的情形，表明水不能浸润玻璃C．图丙中悬浮在液体中微粒的运动反映了微粒分子的无规则热运动D．图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，是液体表面张力形成的原因D[图甲中食盐晶体是单晶体，其物理性质沿各个方向不都一样，具有各向异性，故A错误；图乙是玻璃管插入水中的情形，根据图像可知，在附着层内液体分子之间呈现斥力效果，该现象是浸润，表明水能浸润玻璃，故B错误；图丙中悬浮在液体中微粒的运动是布朗运动，布朗运动反映了液体分子的无规则热运动，故C错误；图丁中液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离，分子之间表现为引力效果，这是液体表面张力形成的原因，故D正确。故选D。]2．(人教版选择性必修第三册P93、P102、P112、P121插图改编)下列图片及其相应描述正确的是()A．图(a)中的图样证实了电子的粒子性B．图(b)为α、β、γ射线射入垂直纸面向里的匀强磁场中的图示，其中射线1的电离本领最强C．图(c)中为使快中子减速，需将镉棒插入深些D．图(d)中应使用β射线，依据探测器探测到的β射线的强度变化，实现对钢板厚度的自动控制B[图(a)中的电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子的波动性，故A错误；图(b)中根据左手定则可知，射线1为α射线，电离本领最强，故B正确；图(c)中用石墨或重水使快中子减速，将镉棒插入深些，是为了吸收更多的中子减缓核反应速度，故C错误；β射线能穿透塑料板却难以穿透钢板，图(d)中钢板经过时探测器探测到的β射线强度几乎为零，应使用γ射线以实现对钢板厚度的自动控制，故D错误。故选B。]3．[人教版选择性必修第一册P45第2题(1)改编]平静湖面上漂浮的浮子受到轻微扰动后，在竖直方向上做简谐运动，周期为T，振幅为A。已知t＝0时刻，浮子正经过平衡位置竖直向下运动，下列说法正确的是()A．在t＝5TB．在t＝3TC．在t＝7TD．浮子的振幅越大，其振动周期就越大C[已知t＝0时刻，浮子正经过平衡位置竖直向下运动，可知在t＝5T4时，浮子处于下方最大位移处，则浮子的加速度最大，方向竖直向上，故A错误；在t＝3T2或t＝7T2时，浮子处于平衡位置向上运动，浮子的加速度和位移均为零，速度方向竖直向上，故B错误，C正确；简谐运动的周期与振幅无关，故4．(粤教版选择性必修第一册P83讨论与交流改编)图甲为我国研制的一款具备全隐身性能的战斗机。图乙中一系列圆为该战斗机水平匀速飞行时，不同时刻连续发出的声波在同一时刻到达的位置，P为战斗机飞行平面内的固定观察点，则该战斗机()A．正在靠近P点，其飞行速度小于声速B．正在靠近P点，其飞行速度大于声速C．正在远离P点，其飞行速度小于声速D．正在远离P点，其飞行速度大于声速D[左侧圆较小，说明声波传播时间较短，说明战斗机的运动方向向左，即正在远离P点；战斗机运动到某位置时，声波还在后面，即战斗机运动快于声音，故D正确，A、B、C错误。故选D。]5．(人教版选择性必修第一册P114第4题改编)如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为ABC的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是()A．入射角θ小于45°B．该介质折射率大于2C．增大入射角，该单色光在BC上可能发生全反射D．减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射D[根据题意，画出光路图，如图甲所示，由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有n＝sinθsin45°＝2sinθ>1，则有sinθ>2解得θ>45°，故AB错误；根据题意，由sinC＝1n，可知sinC>22，即C增大入射角，光路图如图乙所示，由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单色光在BC上不可能发生全反射，故C错误；减小入射角，光路图如图丙所示，由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D正确。故选D。]6．(人教版选择性必修第三册P71、P72插图改编)如图1所示，小明用甲、乙、丙三束单色光分别照射同一光电管的阴极K，调节滑动变阻器的滑片P，得到了三条光电流I随电压U变化关系的曲线如图2所示。下列说法正确的是()A．甲光的光子能量最大B．用乙光照射时饱和电流最大C．用乙光照射时光电子的最大初动能最大D．分别射入同一单缝衍射装置时，乙光的中央亮条纹最宽C[根据光电效应方程12mvm2＝hν－W0，根据动能定理－eUc＝0-12mvm2，解得hν＝eUc＋W0，乙光对应的遏止电压Uc最大，对应的光子能量最大，A错误；用甲光照射时饱和电流最大，B错误；根据动能定理－eUc＝0-12m7．(粤教版选择性必修第三册P74第4题改编)压燃式四冲程柴油发动机具有动力大、油耗小、低排放等特点，被广泛应用于大型机车及各种汽车中。发动机工作过程中内部气体(可视为定量的理想气体)遵循如图所示的狄塞尔循环，其中a→b、c→d为绝热过程，则气体()A．在a→b过程中温度不变B．在b→c过程中吸收的热量大于对外界做功C．在d→a过程中吸收热量D．经历一个循环过程后对外界做功为0B[a→b过程为绝热过程，体积减小，外界对气体做功，则W>0，根据热力学第一定律可知ΔU＝W＋Q>0，即a→b过程内能增大，温度升高，A错误；b→c过程中，气体压强不变，根据VT＝C，可知，气体体积增大，温度升高，则内能ΔU>0，气体体积增大，气体对外做功，则W<0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q>0，可知，气体吸收的热量大于对外界做的功，B正确；d→a过程中体积不变，则W＝0，根据pT＝C可知，气体的压强减小，温度降低，内能减小，气体放出热量，C错误；根据p-V图线与坐标轴围成的面积表示气体所做的功可知，经历一个循环后，气体对外界做功不为零，D错误。故选B二、多项选择题：本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．(人教版选择性必修第三册P67问题改编)量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。如图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”，围栏内电子的量子行为，出现一系列圆形的“纹路”。则()A．纹路是电子运动的轨迹B．纹路是电子干涉的结果C．电子在中心点出现的概率最大D．围栏内的电子不可能穿越围栏出来BC[电子具有波动性，而物质波是概率波，相干加强处电子出现的概率大。微观粒子具有隧道效应。故选BC。]9．(人教版选择性必修第三册P131第4题改编)如图所示，我国首次使用核电池随“嫦娥三号”软着陆月球，该核电池是将放射性同位素衰变过程中释放出来的核能转变为电能。“嫦娥三号”采用放射性同位素钚核94239Pu，静止的94239Pu衰变为铀核92235U和α粒子，并放出γ光子。已知94239Pu、92235U和α粒子的质量分别为mPu、mU和mα，94239A．γ光子是由钚原子的内层电子跃迁产生的B．94239PuC．衰变产生的92235U和24HeD．α粒子的结合能为(mPu－mU－mα)c2＋239E1－235E2BD[γ光子是铀核92235U从高能态跃迁到低能态释放出来的，故A错误；根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，94239Pu的衰变方程为94239Pu→92235U+24He，故B正确；衰变过程满足动量守恒，可知衰变产生的92235U和24He的动量大小相等，方向相反；根据Ek＝12mv2＝p22m，可知衰变产生的92235U和24He的动能之比为EkUEkα＝mαmU＝4235，故C错误；设α粒子的比结合能为E3，则衰变过程释放的能量为ΔE＝235E2+4E3－239E1，又ΔE＝Δmc2＝(mPu－mU－mα)c2，联立可得10．(人教版选择性必修第一册P70第4题改编)一列简谐横波，在t＝0.6s时刻的波形如图甲所示，波上A质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是()A．这列波沿x轴负方向传播B．这列波的波速是503C．从t＝0.6s开始，质点P比质点Q早0.4s回到平衡位置D．从t＝0.6s开始，紧接着的Δt＝0.6s时间内，A质点通过的路程是4mBCD[由图可知，在t＝0.6s时质点A向下振动，根据“上下坡”法可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；由甲图可知，该波的波长为λ＝20m，由乙图可知，该波的周期为T＝1.2s，故该波的波速v＝λT＝503m/s，故B正确；甲图中y与x的函数表达式为y＝2cosπx10(cm)，当y＝－1cm时，解得xP＝203m，xQ＝403m，质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为Δt＝xQ-xPv＝0.4s，故C正确；t＝0.6s时，A质点处于平衡位置，因为Δt＝0.6s＝T2，所以A质点通过的路程是三、非选择题：本大题共3小题，共54分。11．(16分)(人教版选择性必修第一册P53练习与应用、人教版选择性必修第三册P25做一做改编)(1)根据单摆周期公式可以通过实验测量当地的重力加速度。如图所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，做成单摆。①关于实验操作，下列说法正确的是________；A．摆球的选择有钢质实心小球和木质实心小球两种，选用木质实心小球B．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽量长一些C．当单摆的摆球经过最高点开始计时，便于看清摆球的位置D．为了使摆的周期大一些以方便测量，应使摆角尽可能大②若某同学实验中测出单摆做n次全振动所用时间为t、摆线长为l、摆球直径为d，则当地的重力加速度测量值的表达式g＝________(用n、t、l、d表示)。(2)某同学通过图甲所示的实验装置，研究温度不变时，一定质量的气体压强与体积的关系。①实验时，为判断气体压强与体积的关系，________(选填“需要”或“不需要”)测出针筒内空气柱的横截面积；②实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是_______________________________________。③启用系统“绘图”功能，计算机将显示压强与体积的关系图线。该同学在不同温度下做了两次实验，获得的V-1p图像如图乙所示，则T2________(选填“>”“＝”或“<”)T1[解析](1)①摆球的选择有钢质实心小球和木质实心小球两种，选用钢质实心小球，故A错误；摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽量长一些，故B正确；当单摆的摆球经过最低点开始计时，故C错误；实验中应使摆角小一些，故D错误。故选B。②根据单摆的周期公式T＝2πl+d2g，联立解得g＝4π(2)①根据玻意耳定律可得p1L1S＝p2L2S两边横截面积可以约掉，所以不需要测量针筒内空气柱的横截面积。②实验装置用铁架台固定，而不是用手握住玻璃管(或注射器)，并且在实验中要缓慢推动活塞，这些要求的目的是防止玻璃管内的气体温度发生变化。③根据理想气体状态方程pVT＝变形可得V＝CT·1所以温度越高，图线的斜率越大，所以T2<T1。[答案](1)①B②4(2)①不需要②防止玻璃管内的气体温度发生变化③<12．(18分)(人教版选择性必修第三册P65第3题改编)绝热的活塞与汽缸之间封闭一定质量的理想气体，汽缸开口向上置于水平面上，活塞与汽缸壁之间无摩擦，缸内气体的内能UP＝72J，如图甲所示。已知活塞面积S＝5×10-4m2，其质量为m＝2kg，大气压强p0＝1.0×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。如果通过电热丝给封闭气体缓慢加热，活塞由原来的P位置移动到Q位置，此过程封闭气体的V-T图像如图乙所示，且知气体内能与热力学温度成正比。求：(1)封闭气体最后的体积；(2)封闭气体吸收的热量。[解析](1)以气体为研究对象，根据盖-吕萨克定律，有VPT解得VQ＝6×10-4m3。(2)依题意，气体的内能与热力学温度成正比，有UPU解得UQ＝108J活塞从P位置缓慢移到Q位置，活塞受力平衡，气体为等压变化，以活塞为研究对象，有pS＝p0S＋mg解得p＝p0＋mgS＝1.4×105气体膨胀，外界对气体做功W＝－p(VQ－VP)＝－28J由热力学第一定律UQ－UP＝Q＋W可得气体变化过程吸收的总热量为Q＝64J。[答案](1)6×10-4m3(2)64J13．(20分)(人教版选择性必修第一册P83第7题改编)如图所示，间距为x＝8m的M、N两波源在某时刻同时开始振动，两波源在不同介质中形成两列相向传播的简谐横波，在介质ON中波的传播速度为v1＝2m/s，在介质OM中波的传播速度为v2＝4m/s。已知两列波的频率均为f＝2Hz，波源M的振幅为A2＝5cm，波源N的振幅为A1＝10cm，图中O点是两波源连线上的某一点，ON＝2m。求：(1)两列波在OM和ON传播的波长大小；(2)波源M的振动形式传播到N处所需的时间；(3)M、N两波源振动开始计时6124s内P[解析](1)波速由介质决定，在介质OM中波的传播速度为v2＝4m/s，根据v2＝λ2f解得λ2＝2m在介质ON中波的传播速度为v1＝2m/s，根据v1＝λ1f解得λ1＝1m。(2)波源M的振动形式传播到O处所需的时间t1＝x-xONv2＝波速由介质决定，波源M的振动形式从O传播到N处所需的时间t1＝xONv1＝2则波源M的振动形式传播到N处所需的时间t＝t1＋t2＝2.5s。(3)结合上述可知xMP＝λ2＝2m，xPO＝x－λ2－xON＝4m波源振动的周期T＝1f＝波源M的振动形式传播到P处所需的时间t3＝xMPv2＝2波源N的振动形式传播到P处所需的时间t4＝xONv1＋xPOv2＝2根据图示可知，两波源起振方向均向上，由于t3等于一个周期，t4等于四个周期，即经过2s时，两波源的振动形式传播到P点运动方向均向上，可知，P点为振动加强点，则在t4＝2s时间内P以M波源振动形式运动了Δt1＝t4－t3＝1.5s＝3T此时间内，P运动的路程x1＝3×4A2＝60cm6124s内两波源振动形式同时到达P点运动时间Δt2＝6124s－2s＝4124s＝8T在上述时间8T内，P运动的路程x2＝8×4A1+在上述时间112T内，根据振动函数方程y＝Asin2解得112T时刻，对应的y＝1可知，在上述时间112T内，P运动的路程x2＝A1结合上述可知，两波源振动开始计时6124s内P点运动的路程x＝x1＋x2＋x3＝547.5cm[答案](1)2m1m(2)2.5s(3)547.5cm大单元周测卷(五)大单元五机械振动与机械波光学热学原子物理层级二模拟精选·能力进阶(总分：100分)一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1．(2025·江苏苏州·三模)我国首座钍基熔盐实验堆采用钍90232Th作为燃料，并使用熔盐冷却剂，避免了核污水排放。90232Th吸收中子后会发生的一系列核反应：90232Th+01n→90233A．x衰变为α衰变B．92233U比90232C．92233U的比结合能小于D．经过32万年，剩余92233UD[根据核反应方程92233Thx衰变91233Pa+-10e，可知x衰变为β衰变，选项A错误；92233U比92233Th多2个质子，少1个中子，选项B错误；因反应放出能量，生成物更加稳定，可知92233U的比结合能大于91233Pa的比结合能，选项C2．(2025·北京朝阳·二模)如图所示为某质点沿x轴做简谐运动的图像，根据图像可知该质点()A．在任意1s内通过的路程相同B．在第2s末和第4s末的速度相同C．在1～3s内所受回复力沿x轴正方向D．在2～3s内位移方向与瞬时速度方向相同D[由题图可知周期为T＝4s，在任意1s内，即任意的14T内，如果初始位置处于平衡位置或最大位移处，则质点通过的路程等于一个振幅，初始位置在其他位置时，则质点通过的路程不等于一个振幅，故A错误；由题图可知在第2s末和第4s末的速度大小相等，方向相反，故B错误；由题图可知在1～2s内，质点所受回复力沿x轴负方向，在2～3s内，质点所受回复力沿x轴正方向，故C错误；由题图可知在2～3s内位移方向与瞬时速度方向相同，均沿x轴负方向，故D正确。故选D。3．(2025·山东·模拟预测)一定质量的理想气体从状态a开始，经a→b、b→c、c→a三个过程后回到状态a，其p-T图像如图所示。下列说法正确的是()A．在b→c过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数不变B．在b→c过程中，单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数增加C．气体在c→a过程放出的热量大于在a→b过程吸收的热量D．气体在c→a过程放出的热量等于在a→b过程吸收的热量B[在b→c过程中，气体温度不变，压强增大，体积减小，分子平均动能不变，分子数密度增加，所以单位时间内与器壁单位面积碰撞的气体分子数增加，故A错误，B正确；在c→a过程中，气体体积不变，不对外做功，温度降低，内能减小，气体放出的热量等于内能变化量；在a→b过程中，气体压强不变，温度升高，体积增大，对外做功，吸收的热量等于内能增加量加上对外做的功。气体在c→a过程中与在a→b过程中内能变化量绝对值相同，所以气体在a→b过程中吸收的热量大于在c→a过程中放出的热量，故C、D错误。故选B。]4．(2025·河北沧州·二模)如图所示，气闸舱有两个气闸门，与核心舱连接的是气闸门A，与外太空连接的是气闸门B。国际空间站核心舱内航天员要到舱外太空行走，需先经过气闸舱，开始时气闸舱内气压为p0(地球表面标准大气压)，用抽气机多次抽取气闸舱中气体，当气闸舱气压降到一定程度后才能打开气闸门B。已知每次从气闸舱抽取的气体(视为理想气体)体积都是气闸舱容积的14，每次抽气降低的温度是抽气前气闸舱内热力学温度的18，不考虑漏气、新气体及航天员大小产生的影响。则抽气3次后气闸舱内气压为(A．473p0 B．7C．343p0 D．7B[第一次抽气相当于气体的体积由V变为1+14V，温度由T0变为T1＝T0－18T0，根据气体实验定律得p0VT0＝p11+14VT0-18T0，得p1＝710p0，第二次抽气相当于气体的体积由V变为1+14V，温度由T1变为T2＝T1－18T1，根据气体实验定律得p15．(2025·辽宁沈阳·三模)巴耳末系在可见光区的四条谱线及相应的氢原子能级图分别如图1和图2所示。谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ按波长依次排列，其中Hα是红光谱线，则下列说法正确的是()A．原子内部电子的运动是原子发光的原因B．Hα对应的光子能量比Hγ对应的光子能量大C．Hδ可能是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的D．处于n＝2能级的氢原子能吸收2eV的光子，跃迁到n＝3能级A[原子发光是由于电子在不同能级间跃迁时释放或吸收光子，所以电子运动是原子发光的直接原因，A正确；由题意可知Hα对应的光子的频率比Hγ对应的光子频率小，根据爱因斯坦提出的光子能量ε＝hν，可知Hα对应的光子能量比Hγ对应的光子能量小，B错误；由题意可知，四条谱线所对应的光子的频率从小到大依次排列为Hα、Hβ、Hγ、Hδ，所以四条谱线所对应的光子的能量从小到大依次排列为Hα、Hβ、Hγ、Hδ，因此Hδ对应着最大的能量，是氢原子从n＝6能级向n＝2能级跃迁时产生的，C错误；处于n＝2能级的氢原子跃迁到n＝3能级需要吸收的能量为E3－E2＝1.89eV，D错误。故选A。]6．(2025·湖南长沙·模拟预测)如图甲所示，在三维直角坐标系O-xyz的Oxy平面内，两波源S1、S2分别位于x1＝－0.2m、x2＝1.2m处。两波源垂直Oxy平面振动，振动图像分别如图乙、丙所示。M为Oxy平面内一点，且MS2－MS1＝0.2m。空间有均匀分布的介质且两波在介质中波速为v＝2m/s，则()A．平衡位置在x轴上且x＝0.2m处质点开始振动方向沿z轴负方向B．两列波叠加区域内，平衡位置在x轴上且x＝0.6m处质点振动减弱C．两列波叠加区域内，平衡位置在x轴上且x＝0.5m处质点振动加强D．若从两列波在M点相遇开始计时，则M处质点的振动方程为z＝0.4sin(10πt＋π)mD[平衡位置在x轴上且x＝0.2m处的质点，离波源S1更近，故该质点先按波源S1的振动形式振动，波源S1开始沿z轴正方向振动，故该质点开始振动时也是先沿z轴正方向振动，故A错误；由于两列波的波速相等，振动周期均为0.2s，故波长也相等，均为λ＝vT＝0.2×2m＝0.4m，由于两列波的起振方向相反，故质点离两波源距离差为波长的整数倍处为振动减弱点，质点离两波源距离差为半波长的奇数倍处为振动加强点，平衡位置在x轴上且x＝0.6m处的质点，离两波源的距离差为0.6m＋0.2m－(1.2m－0.6m)＝0.2m，该距离差为半波长的奇数倍，故该点为振动加强点，故B错误；结合上述，平衡位置在x轴上且x＝0.5m处的质点，离两波源的距离差为0.5m＋0.2m－(1.2m－0.5m)＝0m，该距离差为波长的整数倍，故该点为振动减弱点，故C错误；由于MS2－MS1＝0.2m，该距离差为半波长的奇数倍，结合上述可知，该点为振动加强点，振幅为A＝2×0.2m＝0.4m，圆频率ω＝2πT＝10πrad/s，由于MS2>MS1，则从波源S2形成的波传到M点开始计时，又因为波源S2起振方向沿z轴负方向，则M处质点初相位φ＝π，故其振动方程为z＝Asin(ωt＋φ)＝0.4sin(10πt＋π)m，故D正确。故选D7．(2025·浙江·三模)如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝2。AC为一半径为R的14圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形。在D处有一激光，激光在平面ABCD内以角速度ω匀速转动，P为激光在AB、BC两边上的亮斑，已知光在真空中的传播速度为c。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线。当激光从沿DA方向顺时针转到DC方向的过程中，下列说法正确的是(A．AB边上有激光射出的长度占AB边的1B．激光在平面ABCD内传播的最长时间为1+2C．P点运动到AB边中点时速度大小为5D．P点在BC边上做匀变速运动C[根据临界角与折射率的关系有n＝1sinC，解得C＝30°，激光从沿DA方向顺时针转动过程，在AB边的入射角逐渐变大，即开始有光射出，若光在AB边恰好发生全反射，令此时AP长度为x0，根据几何关系有x0＝RtanC＝3R3，则AB边上有激光射出的长度占AB边的x0R＝33，故A错误；由于只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，可知，直接射向B点的光路程最大，最大路程为x1＝2R－R，根据光速与折射率的关系有n＝cv，则激光在平面ABCD内传播的最长时间为t＝x1v，解得t＝22-1Rc，故B错误；令P点运动到AB边中点时DP长度为x2，根据几何关系有x2＝R2+R22＝5R2，激光在平面ABCD内以角速度ω匀速转动，P点运动到AB边中点时速度大小为v1，根据速度分解有v1cos∠ADP＝ωx2，其中cos∠ADP＝Rx2，解得v1＝5Rω4，故C正确；结合上述，根据速度分解有v2cos∠PDC＝ωRcos∠PDC，解得v2＝ωRcos∠PDC2，令P点在BC边运动的位移为二、多项选择题：本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．(2025·浙江·二模)氢原子的能级图如图1所示，大量处于某激发态的氢原子跃迁时，会产生四种频率的可见光。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用两种光分别照射如图2所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是()A．光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的波动性B．两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的最大动能之差为1.13eVC．滑片P向a移动，电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大D．用Ⅰ光和Ⅱ光以相同入射角θ(0°<θ<90°)照射同一平行玻璃砖，Ⅰ光的侧移量小BC[氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ的光子能量为E62＝(－0.38eV)－(－3.4eV)＝3.02eV，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ的光子能量E32＝(－1.51eV)－(－3.4eV)＝1.89eV，可知光Ⅰ光子能量较大，频率较大，比光Ⅱ有更显著的粒子性，故A错误；根据Ekm＝hν－W逸出功，可知两种光分别照射阴极K产生的光电子的最大初动能之差等于光子能量之差，即ΔEkm＝(3.02－1.89)eV＝1.13eV，根据E′km＝Ekm＋eU，可知到达阳极A的最大动能之差为ΔE′km＝ΔEkm＝1.13eV，故B正确；滑片P向a移动，光电管的反向电压变大，当光电流为零时满足Uce＝Ekm＝hν－W逸出功，可知光Ⅰ对应的遏止电压较大，即电流表示数为零时Ⅰ对应的电压表示数比Ⅱ的大，故C正确；Ⅰ光频率较大，折射率较大，可知用Ⅰ光和Ⅱ光以相同入射角θ(0°<θ<90°)照射同一平行玻璃砖，Ⅰ光的侧移量大，故D错误。故选BC。]9．(2025·四川成都·三模)一简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图如图所示，坐标原点是质点A的平衡位置，其振幅为2cm，在t＝0时刻质点A的位移y＝2cm，已知该波在介质中传播速度v＝2m/s，下列说法正确的是()A．t＝0时刻A质点的振动方向向下B．该波的波长为4mC．t＝2s时，x＝1.5m的质点位于波峰D．t＝0到t＝5s时间内，x＝1.5m的质点经过的路程为10cmAB[波沿x轴正方向传播，根据“同侧法”可知t＝0时刻A质点的振动方向向下，故A正确；根据波形图可知18+14λ＝1.5m，解得λ＝4m，故B正确；该波的周期为T＝λv＝42s＝2s，t＝2s＝T时，x＝1.5m的质点仍位于平衡位置，故C错误；t＝0到t＝5s时间内，振动的时间Δt＝52T，x＝1.5m的质点经过的路程为s＝52×4A＝10A＝10×2cm10．(2025·福建宁德·三模)如图，在研究Low-e玻璃(低辐射玻璃)光学性能实验中，一束复色光以45°角入射玻璃表面，经Low-e玻璃折射后射出两条平行光a、b，下列说法中正确的是()A．a光的折射率大于b光B．a光在玻璃中的传播速度大于b光C．a、b两束单色光通过同一单缝，a光的衍射现象更明显D．a、b两束单色光通过同一双缝干涉时，b光产生的干涉条纹间距较大AD[根据n＝sinisinr，相同入射角时，a光折射角较小，可知a光的折射率大于b光，选项A正确；根据v＝cn，可知，a光在玻璃中的传播速度小于b光，选项B错误；b光折射率较小，则频率较小，波长较大，则a、b两束单色光通过同一单缝，b光的衍射现象更明显，选项C错误；根据Δx＝ldλ，因b光波长较大，可知a、b两束单色光通过同一双缝干涉时，b光产生的干涉条纹间距较大，选项D三、非选择题：本大题共4小题，共54分。11．(10分)(2025·四川攀枝花·三模)物体是由大量分子组成的，分子非常微小。在“在用油膜法估测分子的大小”的实验中，实验步骤如下：(ⅰ)将体积为a的油酸溶液配制成体积为b的油酸酒精溶液；(ⅱ)取油酸酒精溶液用滴定管滴出体积为c的溶液，记录滴出的油酸酒精溶液的滴数n；(ⅲ)用滴定管往浅盘内的水面上滴1滴油酸酒精溶液；(ⅳ)撒爽身粉在水面上；(ⅴ)待油膜稳定后，拿出玻璃板盖上，描出油膜的边界；(ⅵ)将玻璃板放置在小方格坐标纸上，计算油膜的面积S；(ⅶ)计算油酸分子直径。(1)请指出实验步骤中的错误：__________________________________________。(2)如图所示为实验中把玻璃板盖在浅盘上描出1滴油酸酒精溶液滴入水中形成的油酸膜的轮廓，图中正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积是________cm2(格数不足半格记为0，超过半格记为1，保留整数位)。(3)根据实验步骤，油酸分子直径D可表示为________(用题中字母表示)。[解析](1)步骤(ⅰ)中体积为a的油酸溶液应为体积为a的油酸，步骤(ⅲ)(ⅳ)顺序颠倒了。(2)正方形小方格面积S0＝1cm2，通过数格子发现小格子有62个，则油酸膜的面积是S＝62S0＝62cm2。(3)由题意可得一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积V0＝ac则油酸分子直径D＝V0S＝[答案](1)步骤(ⅰ)中体积为a的油酸溶液应为体积为a的油酸，步骤(ⅲ)(ⅳ)顺序颠倒(2)62(3)ac12．(10分)(2025·山东济南·二模)激光束具有方向性好、亮度高等特点。某同学用激光测半圆形玻璃砖的折射率，实验步骤如下：A．将白纸固定在木板上，画出一条直线。将半圆形玻璃砖的直径边与直线平行放置在白纸上，记录半圆形玻璃砖的圆心O的位置；B．从玻璃砖另一侧用平行白纸的激光笔从圆弧上的A点沿AO方向射入玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，记录此时在直线上插针的位置为S1；C．保持入射光方向不变，移走玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，记录此时在直线上插针的位置为S2；D．以O点为圆心，以OS1为半径画圆，交OS2延长线于C点；E．过O点作直线的垂线，与直线相交于B点，过C点作OB延长线的垂线，与OB延长线相交于D点。(1)实验中，测得BS1的长度为L1，BS2的长度为L2，CD的长度为L3，该玻璃砖的折射率n可以表示为________。A．n＝L1L2 B．C．n＝L3L2 D．(2)若步骤B中，将入射光线以O点为圆心平行于纸面逆时针转动到某处时，折射光线恰好消失，移走玻璃砖，在直线上垂直木板插大头针，使其正好挡住激光，确定此时在直线上插针的位置为S′2，测得BS′2＝43OB，则该玻璃砖的折射率大小为________(3)用(2)中方法测量折射率时，记录好O点位置后，不小心将玻璃砖沿直径方向向左平移了少许，但实验时仍保证光线在O点恰好发生全反射，则折射率的测量值____________(选填“偏大”或“偏小”)。[解析](1)根据折射定律可得，玻璃砖的折射率n＝sin∠S1OBsin故选B。(2)根据题意可知结合几何关系，有OS′2＝43OB2根据几何关系，有sin∠S′2OB＝S2'根据折射定律可得，玻璃砖的折射率n＝sin90°sin(3)不小心将玻璃砖沿直径方向向左平移了少许，实验时仍保证光线在O点恰好发生全反射，光射入玻璃砖时，入射角偏小，折射角不变，则折射率的测量值偏大。[答案](1)B(2)54(3)13．(18分)(2025·安徽芜湖·二模)某型号汽油发动机结构如图甲所示。其工作过程可看作燃烧室内气体经历反复膨胀和压缩。某次膨胀和压缩过程可简化为如图乙所示的p-V图像，其中B→C和D→A为两个绝热过程。状态A气体的温度t1＝27℃，压强p1＝80kPa，火花塞点火瞬间，燃烧室内气体的压强迅速增大到p2＝400kPa的状态B，然后，活塞被推动向下移动对外做功。在经历B→C的绝热膨胀过程中，气体对外做功400J，温度降低了400℃，压强降低到120kPa，以上整个过程中燃烧室内的气体可视为理想气体且质量保持不变，T＝273＋t。(1)求气体在状态B的热力学温度T2；(2)求B→C过程燃烧室内气体的内能变化量ΔU；(3)燃烧室内气体的最大体积V2与最小体积V1之比被称为压缩比k，它是发动机动力大小的一个标志。请计算该发动机的压缩比k。[解析](1)A→B气体温度升高发生等容升压，根据查理定律p1T代入题中数据，解得T2＝1500K。(2)B→C过程为绝热过程Q＝0，根据热力学第一定律得ΔU＝W＋Q其中W＝－400J，联立解得ΔU＝－400J。(3)在经历B→C的绝热膨胀过程中，气体对外做功，汽缸内温度降低了400K，膨胀结束到达状态C时，燃烧室内压强降低到120kPa根据理想气体状态方程可得p1V联立以上，可得该汽油机的压缩比为k＝V2V1[答案](1)1500K(2)－400J(3)2214．(16分)(2025·山东日照·二模)某透明材料制成的三棱镜，其截面为直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝60°，AC＝l，BC边所在平面镀银。一细光束在截面内从AB边的中点P以角度θ入射，折射光线平行于BC边，如图所示。第一次射到AC边时恰好发生全反射，最终从Q点(图中未画出)出射。已知光在真空中的传播速度为c。(1)请在图中画出光在棱镜中的光路图；(2)求该透明材料的折射率n和sinθ；(3)求光在棱镜中的传播时间t。[解析](1)光束在棱镜内的光路图如图所示。(2)根据题意可知，第一次射到AC边时恰好发生全反射，则临界角C＝60°根据n＝1可得折射率n＝2光线从P点入射，折射角β＝30°根据折射定律n＝sin解得sinθ＝33(3)光在玻璃砖中的传播速度v＝c设光第一次射到AC边时恰好在M点发生全反射，BC边在N点发生反射，根据几何关系有PM＝33l，MN＝36l，NQ＝则t＝sv，s＝PM＋MN＋联立可得t＝7l[答案](1)见解析图(2)23333大单元周测卷(五)大单元五机械振动与机械波光学热学原子物理层级三高考重组·素养对标(总分：100分)一、单项选择题：本大题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求。1．(2025·海南卷)核反应方程中92235U+X→56144A．24HeBC[根据质量数守恒和电荷数守恒可知X是01n。故选C2．(2025·江苏卷)一定质量的理想气体，体积保持不变。在甲、乙两个状态下，该气体分子速率分布图像如图所示。与状态甲相比，该气体在状态乙时()A．分子的数密度较大B．分子间平均距离较小C．分子的平均动能较大D．单位时间内分子碰撞单位面积器壁的次数较少C[根据题意，一定质量的理想气体，甲、乙两个状态下气体的体积相同，所以分子密度相同、分子的平均距离相同，故AB错误；根据题图可知，乙状态下气体速率大的分子占比较多，则乙状态下气体温度较高，则平均动能大，故C正确；乙状态下气体平均速度大，密度相等，则单位时间内撞击容器壁次数较多，故D错误。故选C。]3．(2025·甘肃卷)利用电子与离子的碰撞可以研究离子的能级结构和辐射特性。He＋离子相对基态的能级图(设基态能量为0)如图所示。用电子碰撞He＋离子使其从基态激发到可能的激发态，若所用电子的能量为50eV，则He＋离子辐射的光谱中，波长最长的谱线对应的跃迁为()A．n＝4→n＝3能级 B．n＝4→n＝2能级C．n＝3→n＝2能级 D．n＝3→n＝1能级C[根据题意可知，用能量为50eV的电子碰撞He＋离子，可使He＋离子跃迁到n＝3能级和n＝2能级，由ΔE＝Em－En＝hν＝hcλ，可知，波长最长的谱线对应的跃迁为n＝3→n＝2能级。故选C。4．(2025·重庆卷)杨氏双缝干涉实验中，双缝与光屏距离为l，波长为λ的激光垂直入射到双缝上，在屏上出现如图所示的干涉图样。某同学在光屏上标记两条亮纹中心位置并测其间距为a，则()A．相邻两亮条纹间距为aB．相邻两暗条纹间距为aC．双缝之间的距离为4lD．双缝之间的距离为a4C[根据题意，由图可知，相邻两亮条纹(暗条纹)间距为Δx＝a4，故AB错误；由公式Δx＝λld可得，双缝之间的距离为d＝λlΔx＝4λla，故C5．(2025·湖北卷)如图所示，内壁光滑的汽缸内用活塞密封一定量理想气体，汽缸和活塞均绝热。用电热丝对密封气体加热，并在活塞上施加一外力F，使气体的热力学温度缓慢增大到初态的2倍，同时其体积缓慢减小。关于此过程，下列说法正确的是()A．外力F保持不变B．密封气体内能增加C．密封气体对外做正功D．密封气体的末态压强是初态的2倍B[密封气体温度缓慢升高过程中在外力F作用下体积缓慢减小，结合理想气体状态方程pVT＝C(C为常量)可知，密封气体压强缓慢增大，对活塞由平衡条件有mg＋p0S＋F＝pS，则外力F增大，A错误；由于温度升高，密封气体的内能增大，B正确；密封气体的体积减小，气体对外做负功，C错误；结合A项分析可知p1V1T1＝p2V2T2，由题可知密封气体初末状态温度之比为T1T2＝16．(2025·四川卷)如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则()A．小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零B．小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零C．小球甲、乙的振动周期之比为3∶4D．小球丙、丁的摆长之比为1∶2C[根据单摆周期公式T＝2πLg，可知T丁>T丙>T乙>T甲，设甲的周期为T甲，根据题意可得2T甲＝3T乙2＝T丙＝T丁2，可得T丙＝2T甲，T乙＝43T甲，T丁＝4T甲，可得T甲∶T乙＝3∶4，T丙∶T丁＝1∶2，根据单摆周期公式T＝2πLg，结合T丙∶T丁＝1∶2，可得小球丙、丁的摆长之比L丙∶L丁＝1∶4，故C正确，D错误；小球甲第一次回到释放位置时，即经过T甲T丙2时间，小球丙到达另一侧最高点，此时速度为零，位移最大，根据a＝－kxm可知此时加速度最大，故A错误；根据上述分析可得T乙＝17．(2025·河南卷)折射率为2的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为(不考虑光线在圆柱内的反射)()A．0°B．15°C．30°D．45°B[由折射定律可知光线射入玻璃时的折射角r满足sinr＝sin45°n，解得r＝30°，光路图如图所示，则由几何知识可知，该光线从圆柱体中射出时与竖直方向的夹角α＝2×30°－45°＝15°，二、多项选择题：本大题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题列出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8．(2025·浙江1月选考)如图1所示，三束由氢原子发出的可见光P、Q、R分别由真空玻璃管的窗口射向阴极K。调节滑动变阻器，记录电流表与电压表示数，两者关系如图2所示。下列说法正确的是()A．分别射入同一单缝衍射装置时，Q的中央亮纹比R宽B．P、Q产生的光电子在K处最小德布罗意波长，P大于QC．氢原子向第一激发态跃迁发光时，三束光中Q对应的能级最高D．对应于图2中的M点，单位时间到达阳极A的光电子数目，P多于QBC[根据Uce＝12mvm2＝hν－W逸出功，因Q的遏止电压大于R，可知Q的频率大于R的频率，Q的波长小于R的波长，则分别射入同一单缝衍射装置时，R的衍射现象比Q更明显，则Q的中央亮纹比R窄，选项A错误；同理可知P、Q产生的光电子在K处Q的最大初动能比P较大，根据λ＝hp＝h2mEkm，可知最小德布罗意波长，P大于Q，选项B正确；因Q对应的能量最大，则氢原子向第一激发态跃迁发光时，根据hν＝Em－E2，可知三束光中Q对应的能级最高，选项C正确；对应于图2中的M点，P和Q的光电流相等，可知P9．(2025·甘肃卷)如图，一定量的理想气体从状态A经等容过程到达状态B，然后经等温过程到达状态C。已知质量一定的某种理想气体的内能只与温度有关，且随温度升高而增大。下列说法正确的是()A．A→B过程为吸热过程B．B→C过程为吸热过程C．状态A压强比状态B的小D．状态A内能比状态C的小ACD[A→B过程，体积不变，则W＝0，温度升高，则ΔU>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q>0，即该过程吸热，选项A正确；B→C过程，温度不变，则ΔU＝0，体积减小，则W>0，根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，可知Q<0，即该过程为放热过程，选项B错误；A→B过程，体积不变，温度升高，根据pVT＝C，可知，压强变大，即状态A压强比状态B压强小，选项C正确；状态A的温度低于状态C的温度，可知状态A的内能比状态C的小，选项D正确。故选ACD。10．(2025·山东卷)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波，振幅均为2cm，波速均为1m/s，M、N为介质中的质点。t＝0时刻的波形图如图所示，M、N的位移均为1cm。下列说法正确的是()A．甲波的周期为6sB．乙波的波长为6mC．t＝6s时，M向y轴正方向运动D．t＝6s时，N向y轴负方向运动BD[由题图可知，甲波的波长λ甲＝4m，由v＝λT可知，甲波的周期T甲＝4s，A错误；设t＝0时刻乙波的波形图表达式为y＝Asin2πλ乙x+φ，结合题图有sin2πλ乙×2+φ＝12，sin2πλ乙×6+φ＝12，且4m<λ乙<8m，联立解得乙波的波长为λ乙＝6m，B正确；结合题图由同侧法可知，t＝0时刻M向y轴正方向运动，则t＝6s＝32T甲时刻，M向y轴负方向运动，C错误；结合B项分析和v＝λT可知，乙波的周期为T乙＝6s，由题图可知t＝0时刻N三、非选择题：本大题共5小题，共54分。11．(8分)(2025·海南卷)小组用如图所示单摆测量当地重力加速度。(1)用游标卡尺测得小球直径d＝20mm，刻度尺测得摆线长l＝79cm，则单摆摆长L＝________cm(保留四位有效数字)。(2)拉动小球，使摆线伸直且与竖直方向的夹角为θ(θ<5°)，无初速度地释放小球，小球经过________(选填“最高”或“最低”)点时，开始计时，记录小球做了30次全振动用时t＝54.00s，则单摆周期T＝______s，由此可得当地重力加速度g＝______m/s2(π2≈10)。[解析](1)单摆的摆长为L＝l＋d2＝80.00cm(2)为减小实验计时误差，需小球经过最低点时开始计时；单摆周期T＝tn＝5430s根据单摆周期公式T＝2πLg可得g＝4代入数值得g≈9.88m/s2。[答案](1)80.00(2)最低1.89.8812．(8分)(2025·河北卷)自动洗衣机水位检测的精度会影响洗净比和能效等级。某款洗衣机水位检测结构如图1所示。洗衣桶内水位升高时，集气室内气体压强增大，铁芯进入电感线圈的长度增加，从而改变线圈的自感系数。洗衣机智能电路通过测定LC振荡电路的频率来确定水位高度。某兴趣小组在恒温环境中对此装置进行实验研究。(1)研究集气室内气体压强与体积的关系。①洗衣桶内水位H一定时，其内径D的大小________(选填“会”或“不会”)影响集气室内气体压强的大小。②测量集气室高度h0、集气室内径d。然后缓慢增加桶内水量，记录桶内水位高度H和集气室进水高度，同时使用气压传感器测量集气室内气体压强p。H和h数据如表所示。H/cm15.0020.0025.0030.0035.0040.0045.0050.00h/cm0.330.400.420.520.610.700.780.87实验中使用同一把刻度尺对H和h进行测量，根据数据判断，测量________(选填“H”或“h”)产生的相对误差较小。③利用数据处理软件拟合集气室内气体体积V与1p的关系曲线，如图2所示。图中拟合直线的延长线明显不过原点，经检查实验仪器完好，实验装置密封良好，操作过程规范，数据记录准确，则该延长线不过原点的主要原因是_____________________________________________________________________(2)研究洗衣桶水位高度与振荡电路频率的关系图是桶内水位在两个不同高度时示波器显示的u-t图像，u的频率即为LC振荡电路的频率