2024-2025学年北京西城区高二(下)期末物理试卷含答案

2024-2025学年北京市西城区高二（下）期末物理试卷一、单项选择题（共10个小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。）1．（3分）关于布朗运动，下列说法正确的是（）A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动 C．液体温度越低，布朗运动越剧烈 D．固体颗粒越大，布朗运动越剧烈2．（3分）我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。关于声波和电磁波，下列说法正确的是（）A．都是横波 B．传播都需要介质 C．从空气到水中，传播速度都变小 D．都能发生干涉和衍射3．（3分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示，下列有关分子势能的说法正确的是（）A．分子间距从r2到r0，分子势能先减后增 B．分子间距从r2到r0，分子势能不断减小 C．分子间距从r1到r2，分子势能不断增大 D．分子间距从r1到r2，分子势能先增后减4．（3分）如图，白光经过玻璃三棱镜后出现色散现象，其中a、b为其折射出的光线中的红光和紫光，比较两种色光，下列说法正确的是（）A．在玻璃中，红光的折射率比紫光的折射率大 B．在玻璃中，红光的波速比紫光的波速大 C．分别从玻璃射入空气发生全反射时，红光的临界角比紫光的小 D．紫光比红光更容易发生明显衍射现象5．（3分）观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（）A．换成紫色滤光片 B．换成缝宽更大的单缝 C．换成间距更小的双缝 D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒6．（3分）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可与外界发生充分的热交换。则下列说法正确的是（）A．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体压强减小 B．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 C．人体缓慢离开健身球的过程中，球内气体对外放热 D．人体缓慢离开健身球的过程中，球内气体压强不变7．（3分）图甲、乙为一款高空风车及其内置发电机模型图。其发电原理可简化为图丙，KLMN是一单匝矩形导线框，LM＝l1，MN＝l2，全部处于磁感应强度为B的水平向右的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的水平固定轴OO′以角速度ω匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为30°时，沿固定轴OO′从前向后看线框的侧视图如图丁所示。则（）A．此时NK边运动速度与磁感线垂直的速度分量大小为14ωl2B．此时线框中产生的感应电动势瞬时值为32Bωl1l2C．此时线框中电流的方向为KNML D．线框能产生的感应电动势最大值为2Bωl1l28．（3分）体操运动员在落地时总要屈腿，其目的是通过延长作用时间减少地面对人的冲击力。某运动员所受重力为G，落地过程中，双脚与地面间的作用时间为t，地面对他的平均冲击力大小为2G；若运动员以相同的速度落地时，双脚与地面间的作用时间变为2t，则地面对他的平均冲击力大小变为（）A．0.5G B．G C．1.5G D．2G9．（3分）如图某中学放飞“水火箭”的活动中，同学们将静置在地面上的质量为M（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面v0的速度与水平方向成θ角斜向下喷出。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒 B．当θ＝45°时，火箭飞得最高 C．火箭的初速度大小为mvD．火箭从射出点到最高点所用时间为m10．（3分）深水波指的是在水深大于半个波长的海域中传播的波浪。为了研究问题的方便，可以将海水看作由很多个“水质点”构成。水质点不仅在平衡位置附近做水平方向的前后振动，也同时在做竖直方向的上下振动，只有这两个振动的周期相同时，才能使海水维持一定的波动形状，形成深水波。对深水波做出以下简化：水质点的上下振动和前后振动皆为简谐运动，振动周期相等、振幅相等，且相位差恰好为π2。深水波的波长λ与重力加速度g、周期T的关系为λ=A．深水波中既有横波又有纵波 B．水质点在一个振动周期内完成一次圆周运动 C．在波峰和波谷处，水质点的运动速度为0 D．深水波的传播速率为v=二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。）（多选）11．（3分）如图为某水平弹簧振子中的小球做简谐运动的振动图像。下列说法正确的是（）A．t＝1s时，弹簧振子的弹性势能最大 B．t＝2s时，小球的加速度最大 C．1～2s的过程中，小球的速度与加速度方向相同 D．t＝2.5s时和t＝3.5s时，小球的位移相同（多选）12．（3分）如图，小球1、2用不可伸长的等长轻绳悬挂于同一高度，静止时小球恰能接触且悬线平行。在各次碰撞中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。将1号小球拉至高度h释放，第一次碰撞后1球反弹，两球上升最大高度均为0.25h。不计空气阻力，下列判断正确的是（）A．小球1在第一次碰撞前后的速度大小之比为4：1 B．小球1、2的质量之比为1：3 C．两小球发生的是非弹性碰撞 D．两球在最低点发生第二次碰撞（多选）13．（3分）图甲是某使用220V正弦交流电的手机无线充电装置，其简化工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N2＝4：1，手机两端的电压为10V，给手机的充电功率为30W；若手机不支持快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N3＝5：1，手机两端的电压为5V，给手机的充电功率为5W。开关1所接电阻为R1，开关2所接电阻为R2，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（）A．R1的阻值为15Ω B．R2的阻值为39Ω C．快速充电时，送电线圈中的电流为12A D．快速充电时，ab间输入功率为165W（多选）14．（3分）利用磁铁和干簧管，设计一个门开报警装置：门的上沿嵌入一小块永磁体，门框内与永磁体相对的位置嵌入常开型干簧管（磁体靠近时才闭合），并将干簧管接入报警电路。当门被打开时，指示灯亮；当门紧闭时，指示灯灭。图中H为干簧管，L为指示灯，R为定值电阻。A、B图中矩形虚线框J为电磁继电器；C、D图中圆形实线框VT为三极管，具有断路和接通的开关作用（当be间的电压较小时，三极管ce处于阻断状态；当be间的电压足够大时，三极管将被导通有沿ce方向的电流）。其中符合题意的电路设计是（）A． B． C． D．三、实验题（本题共2小题，共18分）15．（12分）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，所选用的双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，在屏上得到如图甲的干涉图样，分划板刻线在图甲中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝。（2）用油膜法估测油酸分子直径时，由于多倒了一点酒精，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径（选填“偏大”或“偏小”）。（3）“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图乙所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。下列说法正确的是。A.在插P3时，P3同时挡住P1、P2的像B.没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率C.光线从矩形玻璃砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射（4）在探究气体等温变化的规律的实验中，为了能够最直观地判断出气体的压强p与其体积V是否成反比，应做出（选填“p﹣V”或“p−1（5）某同学用单摆测重力加速度。实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出l﹣T2图像如图丙所示，利用A、B两点的坐标，写出重力加速度的表达式g＝。这种用图像测量重力加速度的方法（选填“可以”或“不可以”）消除因摆球质量不均匀造成的实验误差。16．（6分）用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。（1）实验中小球1和2的质量和半径需满足。A.m1＞m2B.m1＝m2C.r1＞r2D.r1＝r2（2）实验时，先不放小球2，让小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，与小球2碰撞，并多次重复，分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM、ON。要验证两球碰撞前后动量守恒，需验证的关系式为。四、论述、计算题（本题共4小题，共40分）解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。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。17．（9分）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，已知：cos41°＝a，cos55°＝b，光在空气中的传播速度为c。请用a，b，c表达下列物理量：（1）水的折射率；（2）光在水中的速度；（3）当他以α＝55°向水面发射激光时，折射角的正弦值。18．（10分）如图甲所示，运动员正在用战斗绳进行训练，他右手持绳的一端上下甩动形成的绳波可简化为简谐横波，手的平衡位置在x＝0处，手从平衡位置开始甩动时开始计时，图乙是t＝0.3s时的波形图，此时波刚好传播到x＝6m处。（1）由波形图像，判断运动员手持此绳端在t＝0s时运动的方向是向上还是向下；（2）求波的周期T和传播波速v的大小；（3）当x＝6m处的质点第一次到达波谷时，x＝3m处的质点振动了多长时间？走过的路程是多少？19．（9分）如图所示，在竖直放置的导热的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为p0的空气中，开始时密闭气体的温度为T0（低于环境温度），活塞与容器底的距离为h0。当气体从外界吸收热量Q后，活塞缓慢上升d后，密闭气体与外界达到热平衡。（1）活塞上升过程中，气体的压强保持不变，求气体压强的大小；（2）求外界环境的温度；（3）求在此过程中的密闭气体的内能增加了多少？20．（12分）2025年4月30日13时08分，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。返回舱在距离地表约10km的高度打开降落伞，速度减至8m/s后保持匀速向下运动。在距离地面的高度约1m时，如图，返回舱底部配备的4台着陆反推发动机开始点火竖直向下喷气，使返回舱的速度在0.2s内由8m/s降到2m/s。假设反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，此过程返回舱的质量变化和受到的空气阻力均忽略不计。返回舱的总质量为3×103kg，g取10m/s2。（1）求反推发动机工作过程中返回舱的动量变化量；（2）估算反推发动机工作过程中返回舱受到的平均推力大小；（3）若已知反推发动机喷气过程中返回舱受到的对时间平均的推力大小为F，喷出气体的密度为ρ，4台发动机喷气口的直径均为D，喷出气体的重力忽略不计，喷出气体的速度远大于返回舱运动的速度。请推导：喷出气体的速度大小，以及每台发动机提供功率的表达式。

2024-2025学年北京市西城区高二（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单项选择题（共10个小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。）1．（3分）关于布朗运动，下列说法正确的是（）A．布朗运动是液体分子的无规则运动 B．布朗运动是悬浮微粒的无规则运动 C．液体温度越低，布朗运动越剧烈 D．固体颗粒越大，布朗运动越剧烈【分析】根据布朗运动的本质和特点进行分析解答。【解答】解：AB.布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子做无规则热运动的反映，故A错误，B正确；C．液体温度越高，布朗运动越剧烈，故C错误；D．固体颗粒越小，布朗运动越剧烈，故D错误。故选：B。【点评】考查布朗运动的本质和特点，会根据题意进行准确分析解答。2．（3分）我们通常听到的声音是靠声波来传播的，而手机接收的是电磁波。关于声波和电磁波，下列说法正确的是（）A．都是横波 B．传播都需要介质 C．从空气到水中，传播速度都变小 D．都能发生干涉和衍射【分析】根据声波和电磁波的不同特点、相同点进行分析解答。【解答】解：A．声波在固体中传播时，纵波和横波都有，故A错误；B．电磁波传播可以不要介质，故B错误；C．声波从空气到水中，传播速度变大，故C错误；D．都能发生干涉和衍射，故D正确。故选：D。【点评】考查声波和电磁波的不同特点、相同点，会根据题意进行准确分析解答。3．（3分）分子力F随分子间距离r的变化如图所示，下列有关分子势能的说法正确的是（）A．分子间距从r2到r0，分子势能先减后增 B．分子间距从r2到r0，分子势能不断减小 C．分子间距从r1到r2，分子势能不断增大 D．分子间距从r1到r2，分子势能先增后减【分析】根据分子力做正功分子势能减小，分子力做负功分子势能增加判断。【解答】解：AB、由图可知，分子间距从r2到r0，分子力表现为引力，分子力对分子做正功，分子势能不断减小，故A错误，B正确；CD、分子间距从r1到r2，分子力先表现为斥力后表现为引力，所以分子力先做正功后做负功，则分子势能先减小后增大，故CD错误。故选：B。【点评】知道分子间距从r2到r0，分子力表现为引力，分子间距从r1到r2，分子力先表现为斥力后表现为引力。4．（3分）如图，白光经过玻璃三棱镜后出现色散现象，其中a、b为其折射出的光线中的红光和紫光，比较两种色光，下列说法正确的是（）A．在玻璃中，红光的折射率比紫光的折射率大 B．在玻璃中，红光的波速比紫光的波速大 C．分别从玻璃射入空气发生全反射时，红光的临界角比紫光的小 D．紫光比红光更容易发生明显衍射现象【分析】根据折射率、介质中波速，全反射的临界角和发生明显衍射现象的条件进行分析解答。【解答】解：A．在玻璃中，红光的折射率比紫光的折射率小，故A错误；B．在玻璃中，根据v=cC．分别从玻璃射入空气发生全反射时，根据sinC=1D．红光波长更长，红光比紫光更容易发生明显衍射现象，故D错误。故选：B。【点评】考查折射率、介质中波速，全反射的临界角和发生明显衍射现象的条件，会根据题意进行准确分析解答。5．（3分）观察双缝干涉图样的实验装置如图所示，用绿色滤光片时从目镜中可以看到绿色的干涉条纹，在其他条件不变的情况下，下列操作可以使条纹的间距变大的是（）A．换成紫色滤光片 B．换成缝宽更大的单缝 C．换成间距更小的双缝 D．换成双缝到屏的距离更小的遮光筒【分析】本题根据双缝干涉条纹间距公式Δx=ld【解答】解：A、紫光的波长比绿光的短，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=ldB、根据双缝干涉条纹间距公式Δx=ldC、换成间距更小的双缝，即d减小，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=ldD、换成双缝到屏的距离更小的遮光筒，即l减小，根据双缝干涉条纹间距公式Δx=ld故选：C。【点评】解答本题时，要知道本实验的原理：双缝干涉条纹的间距公式Δx=ld6．（3分）健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可与外界发生充分的热交换。则下列说法正确的是（）A．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体压强减小 B．人体快速挤压健身球的过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大 C．人体缓慢离开健身球的过程中，球内气体对外放热 D．人体缓慢离开健身球的过程中，球内气体压强不变【分析】根据热力学第一定律得出内能的变化，根据理想气体的内能仅仅是分子动能的总和，温度是分子平均动能的标志，再结合理想气体状态方程和气体压强的微观意义分析即可。【解答】解：AB、人体快速挤压健身球过程中，对气体做功，来不及与外界热交换，球内气体温度升高，球内气体分子热运动的平均动能增大，体积减小，则压强变大，故A错误，B正确；CD、人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变大，压强变小，气体分子数密度减小，而分子的平均速率不变，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减小，气体对外做功，内能不变，则球内气体从外界吸热，故CD错误。故选：B。【点评】本题是对热力学第一定律及温度的微观意义的考查，解题的关键是要正确分析气体发生的状态变化，由热力学第一定律即可解答。7．（3分）图甲、乙为一款高空风车及其内置发电机模型图。其发电原理可简化为图丙，KLMN是一单匝矩形导线框，LM＝l1，MN＝l2，全部处于磁感应强度为B的水平向右的匀强磁场中，线框绕垂直于磁场的水平固定轴OO′以角速度ω匀速转动。当MN边与磁场方向的夹角为30°时，沿固定轴OO′从前向后看线框的侧视图如图丁所示。则（）A．此时NK边运动速度与磁感线垂直的速度分量大小为14ωl2B．此时线框中产生的感应电动势瞬时值为32Bωl1l2C．此时线框中电流的方向为KNML D．线框能产生的感应电动势最大值为2Bωl1l2【分析】根据速度的分解求解速度分量大小；根据图中对应的几何关系，根据楞次定律求解电流的方向，从垂直于中性面计时，根据E＝Bωl1l2cosωt求解瞬时感应电动势。【解答】解：A、由速度的分解可知此时NK边运动速度与磁感线垂直的速度分量大小为34ωlBD、此时产生的感应电动势E=Bωl1l2cos30°=32C、由图可知，线框中磁通量向右增大，根据楞次定律可知，感应电流方向为KNML，故C错误。故选：B。【点评】本题考查交流电的性质，要注意明确交流发电机中瞬时表达式的推导过程，并且能准确利用楞次定律分析感应电流方向。8．（3分）体操运动员在落地时总要屈腿，其目的是通过延长作用时间减少地面对人的冲击力。某运动员所受重力为G，落地过程中，双脚与地面间的作用时间为t，地面对他的平均冲击力大小为2G；若运动员以相同的速度落地时，双脚与地面间的作用时间变为2t，则地面对他的平均冲击力大小变为（）A．0.5G B．G C．1.5G D．2G【分析】根据动量定理公式Ft＝mv分析。【解答】解：设脚着地瞬间的速度大小为v，取竖直向上为正方向，根据动量定理得，第一次落地（F﹣G）t＝0﹣（﹣mv），解得：v=Gt故选：C。【点评】考查对动量定理的理解，关键是清楚冲量与动量变化量的关系。9．（3分）如图某中学放飞“水火箭”的活动中，同学们将静置在地面上的质量为M（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面v0的速度与水平方向成θ角斜向下喷出。不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（）A．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒 B．当θ＝45°时，火箭飞得最高 C．火箭的初速度大小为mvD．火箭从射出点到最高点所用时间为m【分析】根据机械能守恒，竖直上抛运动、动量守恒定律和匀变速直线运动规律列式解答。【解答】解：A.水喷出的过程中，火箭内气体做功，火箭及水的机械能不守恒，故A错误；B.当θ＝90°时，火箭飞得最高，故B错误；C.在喷水的极短时间内，火箭和水的重力以及空气阻力可忽略不计，在v0的方向动量守恒，在水喷出后的瞬间，火箭获得的速度最大，根据动量守恒定律，动量大小满足（M﹣m）v﹣mv0＝0，解得v=mD.水喷出后，火箭在竖直方向上做竖直上抛运动，有vsinθ＝gt，解得t=m故选：C。【点评】考查机械能守恒，竖直上抛运动、动量守恒定律和匀变速直线运动规律，会根据题意进行准确分析解答。10．（3分）深水波指的是在水深大于半个波长的海域中传播的波浪。为了研究问题的方便，可以将海水看作由很多个“水质点”构成。水质点不仅在平衡位置附近做水平方向的前后振动，也同时在做竖直方向的上下振动，只有这两个振动的周期相同时，才能使海水维持一定的波动形状，形成深水波。对深水波做出以下简化：水质点的上下振动和前后振动皆为简谐运动，振动周期相等、振幅相等，且相位差恰好为π2。深水波的波长λ与重力加速度g、周期T的关系为λ=A．深水波中既有横波又有纵波 B．水质点在一个振动周期内完成一次圆周运动 C．在波峰和波谷处，水质点的运动速度为0 D．深水波的传播速率为v=【分析】由质点的运动方向，结合图中波的传播方向，可分析其中波的种类；由水质点在水平、竖直方向上的运动特点，即可知质点的运动轨迹；由质点在波峰波谷处的运动特点，可知其水平、竖直分速度特点，即可知其速度是否为0；由波速公式，结合题目中的波长与周期的关系，即可计算波速。【解答】解：AB、由质点的运动方向有水平、竖直两种情况且两种振动均为简谐运动，相位差为π2C、在波峰波谷处，水质点的一个方向的分速度为0，另一个简谐运动与其相位差为π2D、由波速公式v=λT，结合题目中的波长λ=g本题选择错误的，故选：C。【点评】本题考查波的叠加，关键是理解水质点在水平、竖直方向上的简谐运动的相位差为π2二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。）（多选）11．（3分）如图为某水平弹簧振子中的小球做简谐运动的振动图像。下列说法正确的是（）A．t＝1s时，弹簧振子的弹性势能最大 B．t＝2s时，小球的加速度最大 C．1～2s的过程中，小球的速度与加速度方向相同 D．t＝2.5s时和t＝3.5s时，小球的位移相同【分析】根据振动图像结合对称性可分析各项。【解答】解：A.根据水平弹簧振子中的小球做简谐运动的振动图像可知t＝1s时，小球的位移最大，弹簧形变量最大，弹簧振子的弹性势能最大，故A正确；B.t＝2s时，小球位移等于零，加速度等于零，故B错误；C.1～2s的过程中，位移为正，回复力为负，加速度为负，速度方向为负，小球的速度与加速度方向相同，故C正确；D.根据振动图像结合对称性分析t＝2.5s时和t＝3.5s时，小球的位移相同，故D正确。故选：ACD。【点评】本题考查对简谐运动的理解，以及识图能力，要熟悉简谐运动中不同物理量之间的关系。（多选）12．（3分）如图，小球1、2用不可伸长的等长轻绳悬挂于同一高度，静止时小球恰能接触且悬线平行。在各次碰撞中，悬线始终保持绷紧状态，碰撞均为对心正碰。将1号小球拉至高度h释放，第一次碰撞后1球反弹，两球上升最大高度均为0.25h。不计空气阻力，下列判断正确的是（）A．小球1在第一次碰撞前后的速度大小之比为4：1 B．小球1、2的质量之比为1：3 C．两小球发生的是非弹性碰撞 D．两球在最低点发生第二次碰撞【分析】根据机械能守恒定律解答A选项；根据动量守恒定律解答B选项；根据弹性碰撞系统机械能守恒判断C选项；根据机械能守恒定律得到小球的速率随高度的变化规律，分析两球第一次碰撞后返回最低点所用时间的大小关系，据此解答D选项。【解答】解：A、设小球1在第一次碰撞前后的速度大小分别为v0、v1，由机械能守恒定律可得：m1gh=12m1解得小球1在第一次碰撞前后的速度大小之比为：v0：v1＝2：1，故A错误；B、已知第一次碰撞后1球反弹，两球上升最大高度均为0.25h，可知第一次碰撞后2球的速度大小v2＝v1。两球碰撞过程满足动量守恒定律，以向右为正方向，可得：m1v0＝﹣m1v1+m2v2，结合：v0：v1＝2：1，v2＝v1联立解得小球1、2的质量之比为m1：m2＝1：3，故B正确；C、碰撞前系统机械能为：E1=碰撞后系统机械能为：E2=结合：v0：v1＝2：1，v2＝v1，m1：m2＝1：3，联立可得：E2=可知：E1＝E2，故两小球发生的是弹性碰撞，故C错误；D、碰撞后两球同时由最低点以大小相等的速度上摆，到达最高点后再下摆。对任意一个小球，设到达距离最低点高度为h1时的速度大小为v，由机械能守恒定律得：12mv2=1故选：BD。【点评】本题考查了动量守恒定律与机械能守恒定律在碰撞模型中的应用。掌握弹性碰撞的条件。（多选）13．（3分）图甲是某使用220V正弦交流电的手机无线充电装置，其简化工作原理如图乙所示。其中S为探测开关，如果手机支持无线快充，则S与1接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N2＝4：1，手机两端的电压为10V，给手机的充电功率为30W；若手机不支持快充，则S与2接通，此时送电线圈和受电线圈的匝数比N1：N3＝5：1，手机两端的电压为5V，给手机的充电功率为5W。开关1所接电阻为R1，开关2所接电阻为R2，若把装置线圈视为理想变压器，下列说法正确的是（）A．R1的阻值为15Ω B．R2的阻值为39Ω C．快速充电时，送电线圈中的电流为12A D．快速充电时，ab间输入功率为165W【分析】开关S与1接通时，根据功率公式得出通过手机的电流，根据原副线圈电流与匝数关系得出通过送电线圈的电流，结合功率关系列方程得出R1的值，从而求出送电线圈的输入功率和a、b间输入功率即可判断；开关S与2接通时，根据功率公式得出通过手机的电流，根据原副线圈电流与匝数关系得出通过送电线圈的电流，结合功率关系列方程得出R2的值即可判断。【解答】解：ACD、开关S与1接通时，手机支持快充，此时通过手机的电流为：I21=P机1U机1=3010A=3A，则通过送电线圈的电流为：B、开关S与2接通时，手机不支持快充，此时通过手机的电流I22=PUabI21=I故选：ABD。【点评】本题考查变压器的工作原理，熟悉变压器原副线圈电流与匝数关系是解题的关键。（多选）14．（3分）利用磁铁和干簧管，设计一个门开报警装置：门的上沿嵌入一小块永磁体，门框内与永磁体相对的位置嵌入常开型干簧管（磁体靠近时才闭合），并将干簧管接入报警电路。当门被打开时，指示灯亮；当门紧闭时，指示灯灭。图中H为干簧管，L为指示灯，R为定值电阻。A、B图中矩形虚线框J为电磁继电器；C、D图中圆形实线框VT为三极管，具有断路和接通的开关作用（当be间的电压较小时，三极管ce处于阻断状态；当be间的电压足够大时，三极管将被导通有沿ce方向的电流）。其中符合题意的电路设计是（）A． B． C． D．【分析】本题可根据门开报警装置的工作原理，结合干簧管、电磁继电器和三极管的工作特性，对各项进行逐一分析。【解答】解：A、该图中干簧管断开，线圈中没有电流，线圈没有产生磁场，对开关没有吸引力作用，开关在弹簧作用下同右侧接口连接，右侧电路断开，指示灯熄灭，不符合题意，故A错误；B、该图中，当打开门时，永磁体远离干簧管，干簧管断开，线圈中没有电流，线圈没有产生磁场，对开关没有吸引力作用，开关在弹簧作用下同右侧接口连接，右侧电路闭合，指示灯亮，符合题意，故B正确；C、该图中，当门紧闭时，永磁体靠近干簧管，干簧管闭合，be间直接与电源连接，be间的电压足够大，此时三极管将被导通有沿ce方向的电流，指示灯亮，不符合题意，故C错误；D、该图中，当门紧闭时，永磁体靠近干簧管，干簧管闭合，be间被短路，be间的电压很小时，三极管ce处于阻断状态，指示灯熄灭，符合题意，故D正确。故选：BD。【点评】重点在于明确装置的工作原理，门打开时，干簧管闭合指示灯亮；门关闭时，干簧管断开，指示灯灭。三、实验题（本题共2小题，共18分）15．（12分）（1）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，所选用的双缝间距为d，双缝到屏的距离为L，在屏上得到如图甲的干涉图样，分划板刻线在图甲中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为x1、x2，则入射的单色光波长的计算表达式为λ＝(x2（2）用油膜法估测油酸分子直径时，由于多倒了一点酒精，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小了，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径偏大（选填“偏大”或“偏小”）。（3）“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图乙所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。下列说法正确的是AB。A.在插P3时，P3同时挡住P1、P2的像B.没有量角器和圆规，利用刻度尺和三角板也可以测出玻璃砖的折射率C.光线从矩形玻璃砖上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射（4）在探究气体等温变化的规律的实验中，为了能够最直观地判断出气体的压强p与其体积V是否成反比，应做出p−1V（选填“p﹣V”或“p（5）某同学用单摆测重力加速度。实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期T的数据，作出l﹣T2图像如图丙所示，利用A、B两点的坐标，写出重力加速度的表达式g＝4π2(l【分析】（1）根据条纹间距公式分析解得波长；（2）根据实验原理分析判断；（3）根据用插针法测定玻璃折射率的实验的正确操作步骤作答；（4）为了图像更直观需要化曲为直；（5）根据单摆周期公式推导重力加速度的表达式，根据l﹣T2图像的斜率表示的物理意义进行分析。【解答】解：（1）根据题意，相邻亮条纹之间的距离为Δx=根据双缝干涉条纹间距公式Δx=L单色光的波长λ=（2）酒精倒多了一点，导致油酸浓度比计算值小了一些，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积比实际值大，由d=V（3）A．在插P3时，P3同时挡住P1、P2的像，故A正确；B．根据几何关系，利用刻度尺和三角板也可以测出入射角与折射角，从而测出玻璃砖的折射率，故B正确；C．光在aa′面的折射角等与光在bb′面上入射角，故不会发生全反射，故C错误。故选：AB。（4）曲线不容易判断是否成反比，可以化曲为直，画出p−1V图像；若pV成反比，则p（5）根据单摆周期公式：T＝2πl可得：l=g4由图像可知：k=得重力加速度为：g=通过前面的分析可知，若摆球质量分布不均匀，l﹣T2图像的斜率仍保持不变，所以可以消除因摆球质量分布不均匀而造成的测量误差，即用图像法计算重力加速度与当地真实值相比保持不变。故答案为：（1）(x2−x1【点评】本题主要是考查多个实验的理解，解答本题的关键是掌握实验原理、实验方法、数据处理方法。16．（6分）用如图所示装置做“验证动量守恒定律”实验。实验中使用的小球1和2质量分别为m1、m2，半径分别为r1、r2。在木板上铺一张白纸，白纸上面铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。（1）实验中小球1和2的质量和半径需满足AD。A.m1＞m2B.m1＝m2C.r1＞r2D.r1＝r2（2）实验时，先不放小球2，让小球1从斜槽上某一点S由静止滚下，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP。再把小球2静置于斜槽轨道末端，让小球1仍从S处由静止滚下，与小球2碰撞，并多次重复，分别找到小球1与小球2相碰后平均落地点的位置M、N，测量平抛射程OM、ON。要验证两球碰撞前后动量守恒，需验证的关系式为m1•OP＝m1•OM+m2•ON。【分析】（1）为保证两球正碰和小球1不反弹进行分析判断；（2）根据动量守恒和变形式进行分析解答。【解答】解：（1）为了防止碰撞后小球1反弹和发生正碰，实验中小球1和2的质量和半径需满足m1＞m2，r1＝r2，故AD正确，BC错误。故选：AD。（2）要验证两球碰撞前后动量守恒，则有m1v0＝m1v1+m2v2，等式两边同时乘以时间t，变形得m1•OP＝m1•OM+m2•ON。故答案为：（1）AD；（2）m1•OP＝m1•OM+m2•ON。【点评】考查动量守恒定律的实验原理和注意事项以及动量守恒定律的表达式应用，会根据题意进行准确分析解答。四、论述、计算题（本题共4小题，共40分）解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。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。17．（9分）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，已知：cos41°＝a，cos55°＝b，光在空气中的传播速度为c。请用a，b，c表达下列物理量：（1）水的折射率；（2）光在水中的速度；（3）当他以α＝55°向水面发射激光时，折射角的正弦值。【分析】（1）根据题意得出全反射的临界角，结合全反射的临界角公式得出折射率的大小；（2）结合n=c（3）根据折射率和入射角的大小得出折射角的正弦值。【解答】解：（1）由题意，发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α＝41°时激光恰好发生全反射，则根据临界角公式有：sin（90°﹣41°）=所以可以求得折射率n=（2）由n=cv（3）当他以α＝55°向水面发射激光时，在水面的入射角i＝35°，则根据折射定律有：n=可得折射角的正弦值sinr＝nsini＝n•sin35°＝n•cos55°=答：（1）水的折射率为1a（2）光在水中的速度是ac；（3）当他以α＝55°向水面发射激光时，折射角的正弦值是b【点评】本题主要考查了折射定律的相关应用，理解全反射角的计算公式，结合折射定律和几何关系即可完成分析。18．（10分）如图甲所示，运动员正在用战斗绳进行训练，他右手持绳的一端上下甩动形成的绳波可简化为简谐横波，手的平衡位置在x＝0处，手从平衡位置开始甩动时开始计时，图乙是t＝0.3s时的波形图，此时波刚好传播到x＝6m处。（1）由波形图像，判断运动员手持此绳端在t＝0s时运动的方向是向上还是向下；（2）求波的周期T和传播波速v的大小；（3）当x＝6m处的质点第一次到达波谷时，x＝3m处的质点振动了多长时间？走过的路程是多少？【分析】（1）介质中各个质点的起振方向相同，根据同侧法判断x＝6m处质点的起振方向，由此分析运动员手持此绳端的起振方向；（2）根据在t＝0.4s内波传播的距离为一个波长，确定波的周期；读出波长，根据波速计算公式求出波速；（3）根据x＝6m处的质点第一次到达波谷峰时x＝3m处质点振动的时间，确定该质点通过的路程。【解答】解：（1）简谐横波向右传播，根据同侧法知x＝6m处质点的起振方向沿y轴正方向，则运动员手持此绳端在t＝0s时运动的方向向上；（2）在t＝0.3s内波传播的距离为一个波长，则该波的周期为0.3s；由图知该波的波长为λ＝6m，则波传播的速度大小为v=λ（3）波从开始传到x1＝3m经过的时间：t1=x从开始到x＝6m处的质点第一次到达波谷时经过的时间为：t2＝0.3s+34T＝0.3s当x＝6m处的质点第一次到达波谷时，x＝3m处的质点振动的时间为：Δt＝t2﹣t1＝0.525s﹣0.15s＝0.375s=5当x＝6m处的质点第一次到达波谷时，x＝3m处的质点通过的路程为：s=5答：（1）运动员手持此绳端在t＝0s时运动的方向向上；（2）波的周期为0.3s，传播波速v的大小为20m/s；（3）当x＝6m处的质点第一次到达波谷时，x＝3m处的质点振动了0.375s，走过的路程是1m。【点评】本题主要是考查了波的图像；解答此类问题的关键是要理解波的图像的变化规律，能够根据图像得到振幅、波长和各个位置处的质点振动方向，知道波速、波长和频率之间的关系v＝fλ。19．（9分）如图所示，在竖直放置的导热的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截