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广东省广州市天河区2023-2024学年高二下学期期末物理试题
1．（2024高二下·天河期末）下列有关电磁场和电磁波的说法正确的是（　　）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
D．电磁波也可以传播能量，具有干涉、衍射现象，没有反射现象
【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的应用
【解析】【解答】掌握麦克斯韦的电磁场理论是解题的基础，知道电磁波具有波的一切特性，可以发生干涉、衍射和反射现象。A．根据麦克斯韦理论可知，变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关，故A正确；
B．如果空间某处的电场或磁场是均匀变化的，则只会产生稳定的磁场或电场，并不会产生电磁波，故B错误；
C．电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场，两者是相互关联的，故C错误；
D．电磁波也可以传播能量，且具有干涉、衍射等波动现象，有反射现象，故D错误。
故选A。
【分析】变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关；如果空间某处的电场或磁场是均匀变化的，则只会产生稳定的磁场或电场；电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场；电磁波具有波的一切特性。
2．（2024高二下·天河期末）物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
B．如图乙，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．如图丙，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光产生了多普勒效应
D．如图丁，立体电影利用了光的干涉现象
【答案】B
【知识点】波的衍射现象；光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】熟练掌握光的干涉、衍射现象以及全反射现象在实际生活中的应用是解题的基础。A．如图甲，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的，故A错误；
B．如图乙，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B正确；
C．如图丙，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易发生明显的衍射，故C错误；
D．如图丁，立体电影就利用了光的偏振现象，故D错误。
故选B。
【分析】阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到的彩色条纹是光的干涉产生的；光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的；红光的波长长，衍射能力强；立体电影利用了光偏振现象。
3．（2024高二下·天河期末）密闭容器内封闭一定质量的理想气体，经历的等压过程和的绝热过程，下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体内能增加
B．过程中，分子平均动能不变
C．过程中，气体从外界吸收热量
D．过程单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数不变
【答案】C
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；温度和温标
【解析】【解答】本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，根据图像分析出气体温度的变化，结合热力学第一定律即可完成解答。AB．的绝热过程，由于气体体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，则气体温度降低，分子平均动能减小，故AB错误；
CD．过程中，气体的压强不变，体积变大，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，分子平均动能增大，由于压强不变，根据压强微观意义可知，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数变少；由于气体体积变大，气体对外界做功，气体温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】根据一定质量的理想气体的状态方程pV=CT结合图像分析出气体温度的变化，结合热力学第一定律完成分析。
4．（2024高二下·天河期末）如图所示为一款玩具“弹簧小人”，由头部、弹簧及底部组成，弹簧质量不计、开始弹簧小人静止于桌面上，现轻压头部后由静止释放，小人开始上下振动，头部上升至最高点时，底部不离开桌面，不计阻力，该过程可近似为简谐运动，下列判断中正确的是（　　）
A．头部上升的时间比下降的时间短
B．头部上升过程速度先变大再变小
C．头部上升过程中所受合力越来越小
D．头部处于平衡位置时弹簧弹性势能最小
【答案】B
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】本题考查了简谐运动的运动规律及受力特点，要抓住简谐运动具有对称性的特点进行分析，注意当弹簧处于原长时弹性势能最小。A．因头部上下振动可近似为简谐运动，可知头部上升的时间等于下降的时间，选项A错误；
B．根据简谐振动的规律可知，头部上升过程速度先变大再变小，选项B正确；
C．头部上升过程中加速度先减小后增加，则所受合力先减小后增加，选项C错误；
D．头部处于平衡位置时，弹簧形变量不为零，且该位置弹簧形变量不是最小的，则此时弹簧弹性势能不是最小，选项D错误。
故选B。
【分析】根据简谐运动的对称性分析头部上升的时间和下降的时间的关系；根据简谐运动的过程及回复力的变化判断头部上升过程速度及合力的变化；头部处于平衡位置时仍处于压缩状态。
5．（2024高二下·天河期末）我国自主研发的“华龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为。光速取，若核反应的质量亏损为1g，释放的核能为，则k和的值分别为（　　）
A．2， B．3，
C．2， D．3，
【答案】B
【知识点】质量亏损与质能方程
【解析】【解答】本题考查了质量亏损、核反应方程等基础知识点，熟悉基础方程并学会质能方程相关计算，难度不大。根据核反应前后质量数守恒有
解得
根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为
故ACD错误，B正确；
故选B。
【分析】利用核反应的质量数和电荷数守恒求得质量数和电荷数，再根据质能方程求解释放的能量。
6．（2024高二下·天河期末）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　　）
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
【答案】D
【知识点】动量定理
【解析】【解答】A．因安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，A不符合题意；
B．有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，所以动量的改变量也相同，B不符合题意；
C．因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能，不能全部转化成汽车的动能，C不符合题意；
D．因为安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲故增加了作用时间，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】人的动量的变化量是一定的，根据动量定理可知，如果增加动量改变的时间，相应的作用力就会减小；接触面积增大，司机受到的压强变小。
7．（2024高二下·天河期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图（a）。现将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表的示数如图（b）。下列说法正确的是（　　）
A．在时间至内，小车做匀速直线运动
B．在时间至t2内，小车做匀加速直线运动
C．在时间至内，小车做匀速直线运动
D．在时间至内，小车做匀加速直线运动
【答案】D
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】本题关键是根据电流变化情况判断压力变化情况，根据牛顿第二定律判断加速度变化情况，从而判断小车的可能运动情况。AB．在时间至内，由图像知电流均匀增大，说明压敏电阻的阻值逐渐变小，可知压敏电阻所受的压力逐渐变大，由牛顿第三定律知，绝缘重球受到向右的弹力变大，重球的水平方向合外力变大，小车向右做加速度变大的加速直线运动，故AB错误；
CD．在时间至内，由图像知电流不变，压敏电阻阻值不变，可知其所受压力不变，由牛顿第三定律知绝缘重球受的向右的弹力不变，此过程电流最大，压敏电阻的阻值应该最小，弹力应该最大，重球的水平方向合外力最大且不变，小车向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，而电流变大说明电阻变小，故电流变大说明压力变大；反之，电流变小说明压力变小；电流不变说明压力不变。
8．（2024高二下·天河期末）如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m的球C。重力加速度为g。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两木块分离时，A、B的速度大小均为
B．A、B两木块分离时，C的速度大小为
C．C球由静止释放到最低点的过程中，A对B的弹力的冲量大小为
D．C球由静止释放到最低点的过程中，木块A移动的距离为
【答案】C
【知识点】动量定理；碰撞模型；人船模型
【解析】【解答】本题主要考查学生对于动量守恒定律和动量定理的应用能力。
AB．根据题意可知，球C下落到最低点时，AB将要分离，根据机械能守恒定律有
系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律有
联立解得
，
故AB错误；
C．C球由静止释放到最低点的过程中，选B为研究对象，由动量定理有
故C正确；
D．C球由静止释放到最低点的过程中，设C对地的水平位移大小为，AB对地的水平位移大小为，则有
，
解得
，
故D错误。
故选C。
【分析】将三个物体当成一个系统，根据水平方向动量守恒和能量守恒定律联立等式得出C球的速度，根据动量定理代入数据得出木块受到的冲量以及A移动的距离。
9．（2024高二下·天河期末）某同学利用如图所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
C．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以换用间距更小的双缝
【答案】B,C
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】熟练掌握干涉条纹间距公式是解题的基础。AB．为获取两个单色线光源，A处应为单缝、B处应为双缝，滤光片在凸透镜和A之间，故A错误，B正确；
C．若将滤光片由绿色换成红色，波长变长，根据相邻亮条纹间的距离为可知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故C正确；
D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距将减小，根据相邻亮条纹间的距离为可知，应使用间距更大的双缝，而d减小，会使条纹间距变大，故D错误。
故选BC。
【分析】根据双缝干涉实验操作要求分析；根据干涉条纹间距公式分析。
10．（2024高二下·天河期末）大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（　　）
A．逸出光电子的最大初动能为
B．跃迁到放出的光子能量最大
C．用的光子照射，氢原子跃迁到激发态
D．有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应
【答案】B,D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】本题主要考查了光电效应的相关应用，解题的关键点是熟悉能级的计算公式，并结合光电效应方程即可完成分析。AB．根据题意可知，跃迁到放出的光子能量最大，最大能量为
则逸出光电子的最大初动能为
故A错误，B正确；
C．用的光子照射，则有
可知，不能跃迁到激发态，故C错误；
D．跃迁到放出种频率的光子，能量为
可知，有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，故D正确。
故选BD。
【分析】根据能级的计算公式得出光子的能量，结合光电效应的发生条件和光电效应方程完成分析。
11．（2024高二下·天河期末）绽放激情和力量，升腾希望与梦想。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色，舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，图乙为时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图丙为质点P的振动图像，则（　　）
A．该波沿x轴负方向传播
B．内，质点Q沿x轴方向运动3m
C．该波传播速度为3m/s
D．时，质点P的加速度最大
【答案】A,C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】本题考查了振动图像和波动图像，理解不同质点在不同时刻的运动状态，知道波速、周期和波长的关系是解决此类问题的关键。A．从图并可看出时，质点P的振动方向沿轴负方向，根据“同侧法”由图乙可判断该波沿x轴负方向传播，故A正确；
B．质点只能在平衡位置附近振动，不能随波移动，故B错误；
C．由图乙可知波长为，由图丙可知，周期为，则该波传播速度为
故C正确；
D．从图乙可看出，时，质点P在平衡位置，加速度为0，故D错误。
故选AC。
【分析】根据同侧法及P点的振动情况分析波的传播方向，根据质点不随波移动分析B项，根据波速、波长和周期的关系分析波速，根据质点P在t=1s时的位置分析求解。
12．（2024高二下·天河期末）如图所示，质量M=4kg的木板静止在光滑水平面上，木板上表面粗糙且左端连有一轻弹簧，一质量为m=2kg的小铁块以水平速度从木板的右端沿板向左滑行，压缩弹簧后又被弹回，恰好能回到木板右端并与木板保持相对静止，在上述过程中（　　）
A．弹簧具有的最大弹性势能为12J B．木板具有的最大速度为2m/s
C．铁块具有的最小速度为2m/s D．两者摩擦产生的总热量为24J
【答案】A,D
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，理解动量守恒定律的条件，结合能量的转化特点和对物体的受力分析即可完成解答。
A．根据题意可知，铁块和木板组成的系统动量守恒，设弹簧被压缩至最短时该系统的共同速度为，铁块相对木板向左运动时，相对木板的最大位移为，滑行过程中的摩擦力大小为，则在物块相对于木板向左运动，直至弹簧被压缩至最短的过程中，根据能量守恒有
而铁块最终到达木板最右端与木板共速，则铁块相对木板运动的整个过程中，根据能量守恒有
又弹簧被压缩至最短时与铁块运动到木板最右端时两者共速，根据动量守恒定律有
联立解得
，，
两者摩擦产生的总热量等于摩擦力与相对位移的乘积，可知
故AD正确；
B．铁块从滑上木板直至弹簧被压缩至最短的过程中，铁块对木板的摩擦力和弹簧的弹力均对木板做正功，木板的速度始终增大；而当弹簧开始恢复原长直至恢复原长的过程中，弹簧的弹力继续对木板做正功，摩擦力对木板做负功，但该过程中克服摩擦力做的功小于弹力做的功，当弹簧恢复原长时木板的速度达到最大值，之后铁块与木板继续发生相同滑动，之后摩擦力对木板始终做负功，木板的速度开始减小，直至铁块滑至木板最右端时两者共速，而由以上分析可知，共速时的速度大小为，因此可知，木板具有的最大速度大于2m/s，故B错误；
C．根据B中分析可知，铁块在压缩弹簧至最短的过程中，摩擦力与弹簧的弹力始终对铁块做负功，铁块的速度始终减小，直至弹簧被压缩至最短的瞬间两者达到共速，共速时的速度大小为2m/s，之后在弹簧恢复原长的过程中，弹簧与摩擦力都对铁块做负功，则在这个过程中，铁块的速度会减小，因此可知，铁块具有的最小速度小于2m/s，故C错误。
故选AD。
【分析】小铁块、弹簧和木板组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律和能量守恒定律得出弹簧的最大弹性势能和两者摩擦产生的总热量；分别对木板和铁块进行受力分析，根据其受力分析特点得出其速度的变化情况，结合题目选项完成分析。
13．（2024高二下·天河期末）某同学用单摆周期公式测当地重力加速度的值，组装了几种实验装置。
（1）下列最合理的装置是________。
A． B．
C． D．
（2）用游标卡尺测量小球直径，示数如图甲所示，则摆球的直径　 　。周期公式中的l是单摆的摆长，其值等于摆线长与　 　之和（用d表示）。
（3）实验中多次改变摆线长度，并测得对应的周期T，该同学误将摆线长度当成了摆长，作出图像如图乙，该图像的斜率为　 　（填“”“”或“”）。
【答案】（1）D
（2）；
（3）
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】本题主要考查了游标卡尺的读数和用单摆测量当地的重力加速度的实验，要明确实验原理和实验的注意事项，掌握单摆的周期公式，根据单摆周期公式求解T2-l函数是解题的关键。
（1）为了减小误差，小球应选取质量大体积小即密度大的铁球，还需要保证摆动过程中摆线的长度不变，应选用细丝线，且要保证摆动过程中摆点不发生移动固定，应采取铁夹夹住细丝线。故选D。
（2）由图甲可知，摆球的直径
周期公式中的l是单摆的摆长，其值等于摆线长与小球半径，即。
（3）根据题意，由单摆的周期公式可得
整理可得
则图像的斜率为。
【分析】（1）单摆作为一种理想化的模型，根据单摆装置的实验条件分析作答；
（2）20分度的游标卡尺的精确度为0.05mm，根据游标卡尺的读数规则读数；
根据单摆周期公式中摆长的含义分析作答；
（3）根据单摆周期公式求解T2-l函数，结合图像斜率的含义求解作答。
（1）为了减小误差，小球应选取质量大体积小即密度大的铁球，还需要保证摆动过程中摆线的长度不变，应选用细丝线，且要保证摆动过程中摆点不发生移动固定，应采取铁夹夹住细丝线。故选D。
（2）[1]由图甲可知，摆球的直径
[2]周期公式中的l是单摆的摆长，其值等于摆线长与小球半径，即。
（3）根据题意，由单摆的周期公式可得
整理可得
则图像的斜率为。
14．（2024高二下·天河期末）如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。
（1）实验原理
若气垫导轨水平，A、B质量分别为；A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为。当　 　（用表示）时，系统动量守恒得到验证。
（2）实验操作
①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当　 　（填“升高”“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平；
②再将A、B如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录的值；
③重复步骤②，多次实验，记录多组数据；
（3）实验数据处理
把记录的数据在图（b）中描点连线，作出图线，其斜率k=　 　（保留两位有效数字）；已知，若定义，本次实验　 　%（保留1位有效数字）。
【答案】（1）
（2）降低
（3）0.49；3
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】本题利用气垫导轨进行验证动量守恒定律的实验，要求能明确实验原理，注意碰撞前后两物体的位置从而明确位移和速度，再根据动量守恒定律列式即可求解。
（1）设遮光片的宽度为，则A通过光电门1的速度为
A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为
若系统动量守恒，则有
联立可得，当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）由图（b）中数据可得，图线的斜率为
已知，则有
则有
【分析】（1）遮光块通过光电门的平均速度等于滑块通过光电门的瞬时速度，根据动量守恒定律分析解答；
（2）遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则滑块速度增大，应降低导轨左端；
（3）分别求出碰撞前和碰撞后的总动量，根据计算结果得出结论。
（1）设遮光片的宽度为，则A通过光电门1的速度为
A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为
若系统动量守恒，则有
联立可得，当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）[1]由图（b）中数据可得，图线的斜率为
[2]已知，则有
则有
15．（2024高二下·天河期末）（1）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化　 　J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程　 　（填“是”或“不是”）自发过程。
（2）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为　 　（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为　 　（填“”或“”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为。则炸裂后另一块的速度大小为　 　。
【答案】（1）；不是
（2）C；
（3）
【知识点】爆炸；分子间的作用力；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查的是气体分子内能、分子间的相互作用力和分子间距离的关系以及爆炸前后的动量守恒等内容，知识覆盖面广，要熟练掌握相关内容。
（1）根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
【分析】（1）根据热力学第一定律求解气体的内能变化；根据热力学第二定律分析；
（2）结合图1分析分子间的作用力与分子间的距离的关系；分子间的吸引力与排斥力大小相等，分子力为零；
（3）根据动量守恒定律分析爆炸后的速度。
（1）[1]根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
[2]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）[1]由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
[2]由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
16．（2024高二下·天河期末）如图所示，常用碗的底部都有一个凹陷空间，当碗底沾有少量水放到平整桌面时，会把少量空气密封在碗底部凹陷处。此时往碗中倒入热水时，碗会被密封的气体顶离桌面发生侧向漂移。设室温，碗底气体初始压强与环境压强相同。试解答下列问题：
（1）请判断往碗中倒入热水后，碗底的气体内能和压强如何变化；
（2）若碗底凹陷处空气与桌面接触的面积为，碗和热水总质量为。则倒入热水后被密封的气体温度升到多高时，才能使碗恰好被顶离桌面？忽略碗底与桌面间水的粘滞力，重力加速度取。
【答案】（1）往碗中倒入热水后，碗底的气体温度升高，内能增大，分子平均动能增大，体积不变，则压强变大。
（2）碗恰好被顶离桌面
解得
根据等容变化
其中，解得
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）理想气体的内能由温度决定，决定气体压强的宏观因素分析；
（2）气体经历等容变化，由查理定律列方程求解。
17．（2024高二下·天河期末）为提升公园水池的观赏效果，工作人员在池底的P 点处安装了一盏彩灯（彩灯可视为点光源）。已知池深H=2m，P 点到水池右侧的水平距离为当水池装满水时，距离池边x2=2.4m的工作人员恰能看到彩灯，工作人员眼部离地的高度为h=1.8m。已知光在真空中的速度
（1）求水的折射率n；
（2）光在水中的速度v；
（3）如果想让彩灯的光也能从水池左侧的B 点射出水面，则 B 点与 P 点的水平距离L不能超过多少。（结果用根号表示）
【答案】（1）光线在A点的折射角
入射角
则折射率
（2）光在水中的速度
（3）若光线恰好能在B点发生全反射，则
B 点与 P 点的水平距离
解得
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）根据光的折射定律结合几何关系解得折射率；
（2）根据速度与折射率的关系解答；
（3）根据全反射临界角公式解答。
18．（2024高二下·天河期末）台球是深受大众喜爱的娱乐健身活动。如图，运动员采用“点杆”击球法（当球杆杆头水平接触母球的瞬间，迅速将杆抽回，母球离杆后与目标球发生对心正碰，视为弹性碰撞）击打母球，使得目标球被碰撞后经CD边反弹进入球洞A，这种进球方式被称为“翻袋”进球法。已知两球质量均为0.2kg，且可视为质点，球间距离为0.8m，目标球与CD挡壁间的虚线长度为0.2m，目标球被CD挡壁反弹后向球洞A运动方向与AC挡壁间夹角为30°，，球与桌面间阻力为球重力的，球与挡壁碰撞过程中损失的动能，g取。（结果可用根号表示）
（1）若某次击打后母球获得的初速度为1m/s，且杆头与母球的接触时间为0.1s，求母球受到杆头的平均冲击力大小；
（2）若另一次瞬间击打后母球获得速度，求目标球被碰撞后瞬间的速度大小；
（3）若能到达球洞上方且速率小于6m/s的球均可进洞，通过计算判断（2）问中的目标球能否进洞。
【答案】（1）杆头击打母球，对母球由动量定理可得
解得
（2）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，根据动量守恒定理和机械能守恒定律有
联立解得目标球被碰撞后的速度大小为
（3）目标球前进到CD挡壁，做匀减速直线运动，由动能定理可得
解得
目标球与CD挡壁碰撞，根据题意有
即
目标球运动到A球洞过程，由动能定理可得
解得
则目标球能进洞。
【知识点】动量定理；动能定理的综合应用；碰撞模型
【解析】【分析】（1）根据动量定理求出母球受到杆头的平均冲击力大小；
（2）由动能定理求出母球碰撞前的速度；两球碰撞的过程中动量守恒，机械能守恒，联立即可求出目标球被碰撞后的速度大小；
（3）两球碰撞的过程中动量守恒，机械能守恒，由动能定理求出目标球前进到CD挡壁时的速度，同理求出目标球到球洞的速度，联立即可求出母球初速度需要满足的条件。
1 / 1广东省广州市天河区2023-2024学年高二下学期期末物理试题
1．（2024高二下·天河期末）下列有关电磁场和电磁波的说法正确的是（　　）
A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关
B．只要空间某处的电场或磁场发生变化，就会在其周围产生电磁波
C．电磁波传播过程中，电场和磁场是独立存在的，没有关联
D．电磁波也可以传播能量，具有干涉、衍射现象，没有反射现象
2．（2024高二下·天河期末）物理知识在生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．如图甲，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的衍射产生的
B．如图乙，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．如图丙，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光产生了多普勒效应
D．如图丁，立体电影利用了光的干涉现象
3．（2024高二下·天河期末）密闭容器内封闭一定质量的理想气体，经历的等压过程和的绝热过程，下列说法正确的是（　　）
A．过程中，气体内能增加
B．过程中，分子平均动能不变
C．过程中，气体从外界吸收热量
D．过程单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数不变
4．（2024高二下·天河期末）如图所示为一款玩具“弹簧小人”，由头部、弹簧及底部组成，弹簧质量不计、开始弹簧小人静止于桌面上，现轻压头部后由静止释放，小人开始上下振动，头部上升至最高点时，底部不离开桌面，不计阻力，该过程可近似为简谐运动，下列判断中正确的是（　　）
A．头部上升的时间比下降的时间短
B．头部上升过程速度先变大再变小
C．头部上升过程中所受合力越来越小
D．头部处于平衡位置时弹簧弹性势能最小
5．（2024高二下·天河期末）我国自主研发的“华龙一号”反应堆技术利用铀235发生核裂变释放的能量发电，典型的核反应方程为。光速取，若核反应的质量亏损为1g，释放的核能为，则k和的值分别为（　　）
A．2， B．3，
C．2， D．3，
6．（2024高二下·天河期末）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是（　　）
A．增加了司机单位面积的受力大小
B．减少了碰撞前后司机动量的变化量
C．将司机的动能全部转换成汽车的动能
D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积
7．（2024高二下·天河期末）压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小。某同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，如图（a）。现将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球。小车向右做直线运动过程中，电流表的示数如图（b）。下列说法正确的是（　　）
A．在时间至内，小车做匀速直线运动
B．在时间至t2内，小车做匀加速直线运动
C．在时间至内，小车做匀速直线运动
D．在时间至内，小车做匀加速直线运动
8．（2024高二下·天河期末）如图所示，质量均为m的木块A和B，并排放在光滑水平面上，A上固定一竖直轻杆，轻杆上端的O点系一长为L的细线，细线另一端系一质量为m的球C。重力加速度为g。现将C球拉起使细线水平伸直，并由静止释放C球，下列说法正确的是（　　）
A．A、B两木块分离时，A、B的速度大小均为
B．A、B两木块分离时，C的速度大小为
C．C球由静止释放到最低点的过程中，A对B的弹力的冲量大小为
D．C球由静止释放到最低点的过程中，木块A移动的距离为
9．（2024高二下·天河期末）某同学利用如图所示装置测量某种单色光波长。实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。下列说法正确的是（　　）
A．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在A和B之间
B．A处为单缝、B处为双缝、滤光片在凸透镜和A之间
C．若将滤光片由绿色换成红色，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大
D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，可以换用间距更小的双缝
10．（2024高二下·天河期末）大量氢原子处于的激发态，在向低能级跃迁时放出光子，用这些光子照射逸出功为的金属钠。下列说法正确的是（　　）
A．逸出光电子的最大初动能为
B．跃迁到放出的光子能量最大
C．用的光子照射，氢原子跃迁到激发态
D．有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应
11．（2024高二下·天河期末）绽放激情和力量，升腾希望与梦想。如图甲，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色，舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，图乙为时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图丙为质点P的振动图像，则（　　）
A．该波沿x轴负方向传播
B．内，质点Q沿x轴方向运动3m
C．该波传播速度为3m/s
D．时，质点P的加速度最大
12．（2024高二下·天河期末）如图所示，质量M=4kg的木板静止在光滑水平面上，木板上表面粗糙且左端连有一轻弹簧，一质量为m=2kg的小铁块以水平速度从木板的右端沿板向左滑行，压缩弹簧后又被弹回，恰好能回到木板右端并与木板保持相对静止，在上述过程中（　　）
A．弹簧具有的最大弹性势能为12J B．木板具有的最大速度为2m/s
C．铁块具有的最小速度为2m/s D．两者摩擦产生的总热量为24J
13．（2024高二下·天河期末）某同学用单摆周期公式测当地重力加速度的值，组装了几种实验装置。
（1）下列最合理的装置是________。
A． B．
C． D．
（2）用游标卡尺测量小球直径，示数如图甲所示，则摆球的直径　 　。周期公式中的l是单摆的摆长，其值等于摆线长与　 　之和（用d表示）。
（3）实验中多次改变摆线长度，并测得对应的周期T，该同学误将摆线长度当成了摆长，作出图像如图乙，该图像的斜率为　 　（填“”“”或“”）。
14．（2024高二下·天河期末）如图（a），光电门1、2固定在气垫导轨上，滑块A静置于光电门1左侧，滑块B静置于光电门1、2之间，现用该装置验证A、B碰撞前后系统动量守恒。完成下列相关实验内容。
（1）实验原理
若气垫导轨水平，A、B质量分别为；A向右运动，遮光片通过光电门1的遮光时间为，A、B碰后粘在一起运动，遮光片通过光电门2的遮光时间为。当　 　（用表示）时，系统动量守恒得到验证。
（2）实验操作
①调节气垫导轨水平：接通气源，仅将A放置于光电门1的左侧，轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则需要适当　 　（填“升高”“降低”）导轨左端，反复调节使气垫导轨水平；
②再将A、B如图（a）放置，轻推A，使A、B碰撞并粘在一起，记录的值；
③重复步骤②，多次实验，记录多组数据；
（3）实验数据处理
把记录的数据在图（b）中描点连线，作出图线，其斜率k=　 　（保留两位有效数字）；已知，若定义，本次实验　 　%（保留1位有效数字）。
15．（2024高二下·天河期末）（1）一定质量的理想气体，从外界吸收热量500J，同时对外做功100J，则气体内能变化　 　J。利用空调将热量从温度较低的室内传递到温度较高的室外环境，这个过程　 　（填“是”或“不是”）自发过程。
（2）分子间的作用力跟分子间距离的关系如图，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为　 　（填“A”“B”或“C”，其中A为“一直减小”，B为“一直增大”，C为“先减小后增大再减小”）；当分子间距离为　 　（填“”或“”）时，分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度大小为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为的一块沿着与v相反的方向飞去，速度大小为。则炸裂后另一块的速度大小为　 　。
16．（2024高二下·天河期末）如图所示，常用碗的底部都有一个凹陷空间，当碗底沾有少量水放到平整桌面时，会把少量空气密封在碗底部凹陷处。此时往碗中倒入热水时，碗会被密封的气体顶离桌面发生侧向漂移。设室温，碗底气体初始压强与环境压强相同。试解答下列问题：
（1）请判断往碗中倒入热水后，碗底的气体内能和压强如何变化；
（2）若碗底凹陷处空气与桌面接触的面积为，碗和热水总质量为。则倒入热水后被密封的气体温度升到多高时，才能使碗恰好被顶离桌面？忽略碗底与桌面间水的粘滞力，重力加速度取。
17．（2024高二下·天河期末）为提升公园水池的观赏效果，工作人员在池底的P 点处安装了一盏彩灯（彩灯可视为点光源）。已知池深H=2m，P 点到水池右侧的水平距离为当水池装满水时，距离池边x2=2.4m的工作人员恰能看到彩灯，工作人员眼部离地的高度为h=1.8m。已知光在真空中的速度
（1）求水的折射率n；
（2）光在水中的速度v；
（3）如果想让彩灯的光也能从水池左侧的B 点射出水面，则 B 点与 P 点的水平距离L不能超过多少。（结果用根号表示）
18．（2024高二下·天河期末）台球是深受大众喜爱的娱乐健身活动。如图，运动员采用“点杆”击球法（当球杆杆头水平接触母球的瞬间，迅速将杆抽回，母球离杆后与目标球发生对心正碰，视为弹性碰撞）击打母球，使得目标球被碰撞后经CD边反弹进入球洞A，这种进球方式被称为“翻袋”进球法。已知两球质量均为0.2kg，且可视为质点，球间距离为0.8m，目标球与CD挡壁间的虚线长度为0.2m，目标球被CD挡壁反弹后向球洞A运动方向与AC挡壁间夹角为30°，，球与桌面间阻力为球重力的，球与挡壁碰撞过程中损失的动能，g取。（结果可用根号表示）
（1）若某次击打后母球获得的初速度为1m/s，且杆头与母球的接触时间为0.1s，求母球受到杆头的平均冲击力大小；
（2）若另一次瞬间击打后母球获得速度，求目标球被碰撞后瞬间的速度大小；
（3）若能到达球洞上方且速率小于6m/s的球均可进洞，通过计算判断（2）问中的目标球能否进洞。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】电磁场与电磁波的产生；电磁波的应用
【解析】【解答】掌握麦克斯韦的电磁场理论是解题的基础，知道电磁波具有波的一切特性，可以发生干涉、衍射和反射现象。A．根据麦克斯韦理论可知，变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关，故A正确；
B．如果空间某处的电场或磁场是均匀变化的，则只会产生稳定的磁场或电场，并不会产生电磁波，故B错误；
C．电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场，两者是相互关联的，故C错误；
D．电磁波也可以传播能量，且具有干涉、衍射等波动现象，有反射现象，故D错误。
故选A。
【分析】变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关；如果空间某处的电场或磁场是均匀变化的，则只会产生稳定的磁场或电场；电磁波传播过程中，电场激发磁场，磁场激发电场；电磁波具有波的一切特性。
2．【答案】B
【知识点】波的衍射现象；光导纤维及其应用；薄膜干涉；光的偏振现象
【解析】【解答】熟练掌握光的干涉、衍射现象以及全反射现象在实际生活中的应用是解题的基础。A．如图甲，阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到彩色条纹是光的干涉产生的，故A错误；
B．如图乙，光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的，故B正确；
C．如图丙，采用红灯图作为各种交通警示，原因是红光波长较长，容易发生明显的衍射，故C错误；
D．如图丁，立体电影就利用了光的偏振现象，故D错误。
故选B。
【分析】阳光下观察竖直放置的肥皂膜，看到的彩色条纹是光的干涉产生的；光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的；红光的波长长，衍射能力强；立体电影利用了光偏振现象。
3．【答案】C
【知识点】气体压强的微观解释；热力学第一定律及其应用；温度和温标
【解析】【解答】本题主要考查了一定质量的理想气体的状态方程，根据图像分析出气体温度的变化，结合热力学第一定律即可完成解答。AB．的绝热过程，由于气体体积增大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体内能减小，则气体温度降低，分子平均动能减小，故AB错误；
CD．过程中，气体的压强不变，体积变大，由理想气体状态方程可知，气体温度升高，分子平均动能增大，由于压强不变，根据压强微观意义可知，单位时间内对单位面积器壁碰撞的分子次数变少；由于气体体积变大，气体对外界做功，气体温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故C正确，D错误。
故选C。
【分析】根据一定质量的理想气体的状态方程pV=CT结合图像分析出气体温度的变化，结合热力学第一定律完成分析。
4．【答案】B
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】本题考查了简谐运动的运动规律及受力特点，要抓住简谐运动具有对称性的特点进行分析，注意当弹簧处于原长时弹性势能最小。A．因头部上下振动可近似为简谐运动，可知头部上升的时间等于下降的时间，选项A错误；
B．根据简谐振动的规律可知，头部上升过程速度先变大再变小，选项B正确；
C．头部上升过程中加速度先减小后增加，则所受合力先减小后增加，选项C错误；
D．头部处于平衡位置时，弹簧形变量不为零，且该位置弹簧形变量不是最小的，则此时弹簧弹性势能不是最小，选项D错误。
故选B。
【分析】根据简谐运动的对称性分析头部上升的时间和下降的时间的关系；根据简谐运动的过程及回复力的变化判断头部上升过程速度及合力的变化；头部处于平衡位置时仍处于压缩状态。
5．【答案】B
【知识点】质量亏损与质能方程
【解析】【解答】本题考查了质量亏损、核反应方程等基础知识点，熟悉基础方程并学会质能方程相关计算，难度不大。根据核反应前后质量数守恒有
解得
根据爱因斯坦质能方程可知核反应过程中质量亏损1g，释放的能量为
故ACD错误，B正确；
故选B。
【分析】利用核反应的质量数和电荷数守恒求得质量数和电荷数，再根据质能方程求解释放的能量。
6．【答案】D
【知识点】动量定理
【解析】【解答】A．因安全气囊充气后，受力面积增大，故减小了司机单位面积的受力大小，A不符合题意；
B．有无安全气囊司机初动量和末动量均相同，所以动量的改变量也相同，B不符合题意；
C．因有安全气囊的存在，司机和安全气囊接触后会有一部分动能转化为气体的内能，不能全部转化成汽车的动能，C不符合题意；
D．因为安全气囊充气后面积增大，司机的受力面积也增大，在司机挤压气囊作用过程中由于气囊的缓冲故增加了作用时间，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】人的动量的变化量是一定的，根据动量定理可知，如果增加动量改变的时间，相应的作用力就会减小；接触面积增大，司机受到的压强变小。
7．【答案】D
【知识点】常见传感器的工作原理及应用
【解析】【解答】本题关键是根据电流变化情况判断压力变化情况，根据牛顿第二定律判断加速度变化情况，从而判断小车的可能运动情况。AB．在时间至内，由图像知电流均匀增大，说明压敏电阻的阻值逐渐变小，可知压敏电阻所受的压力逐渐变大，由牛顿第三定律知，绝缘重球受到向右的弹力变大，重球的水平方向合外力变大，小车向右做加速度变大的加速直线运动，故AB错误；
CD．在时间至内，由图像知电流不变，压敏电阻阻值不变，可知其所受压力不变，由牛顿第三定律知绝缘重球受的向右的弹力不变，此过程电流最大，压敏电阻的阻值应该最小，弹力应该最大，重球的水平方向合外力最大且不变，小车向右做匀加速直线运动，故C错误，D正确。
故选D。
【分析】压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，而电流变大说明电阻变小，故电流变大说明压力变大；反之，电流变小说明压力变小；电流不变说明压力不变。
8．【答案】C
【知识点】动量定理；碰撞模型；人船模型
【解析】【解答】本题主要考查学生对于动量守恒定律和动量定理的应用能力。
AB．根据题意可知，球C下落到最低点时，AB将要分离，根据机械能守恒定律有
系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律有
联立解得
，
故AB错误；
C．C球由静止释放到最低点的过程中，选B为研究对象，由动量定理有
故C正确；
D．C球由静止释放到最低点的过程中，设C对地的水平位移大小为，AB对地的水平位移大小为，则有
，
解得
，
故D错误。
故选C。
【分析】将三个物体当成一个系统，根据水平方向动量守恒和能量守恒定律联立等式得出C球的速度，根据动量定理代入数据得出木块受到的冲量以及A移动的距离。
9．【答案】B,C
【知识点】用双缝干涉测光波的波长
【解析】【解答】熟练掌握干涉条纹间距公式是解题的基础。AB．为获取两个单色线光源，A处应为单缝、B处应为双缝，滤光片在凸透镜和A之间，故A错误，B正确；
C．若将滤光片由绿色换成红色，波长变长，根据相邻亮条纹间的距离为可知，光屏上相邻两条暗纹中心的距离增大，故C正确；
D．若想增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹间距将减小，根据相邻亮条纹间的距离为可知，应使用间距更大的双缝，而d减小，会使条纹间距变大，故D错误。
故选BC。
【分析】根据双缝干涉实验操作要求分析；根据干涉条纹间距公式分析。
10．【答案】B,D
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光电效应
【解析】【解答】本题主要考查了光电效应的相关应用，解题的关键点是熟悉能级的计算公式，并结合光电效应方程即可完成分析。AB．根据题意可知，跃迁到放出的光子能量最大，最大能量为
则逸出光电子的最大初动能为
故A错误，B正确；
C．用的光子照射，则有
可知，不能跃迁到激发态，故C错误；
D．跃迁到放出种频率的光子，能量为
可知，有2种频率的光子能使金属钠产生光电效应，故D正确。
故选BD。
【分析】根据能级的计算公式得出光子的能量，结合光电效应的发生条件和光电效应方程完成分析。
11．【答案】A,C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】本题考查了振动图像和波动图像，理解不同质点在不同时刻的运动状态，知道波速、周期和波长的关系是解决此类问题的关键。A．从图并可看出时，质点P的振动方向沿轴负方向，根据“同侧法”由图乙可判断该波沿x轴负方向传播，故A正确；
B．质点只能在平衡位置附近振动，不能随波移动，故B错误；
C．由图乙可知波长为，由图丙可知，周期为，则该波传播速度为
故C正确；
D．从图乙可看出，时，质点P在平衡位置，加速度为0，故D错误。
故选AC。
【分析】根据同侧法及P点的振动情况分析波的传播方向，根据质点不随波移动分析B项，根据波速、波长和周期的关系分析波速，根据质点P在t=1s时的位置分析求解。
12．【答案】A,D
【知识点】碰撞模型
【解析】【解答】本题主要考查了动量守恒定律的相关应用，理解动量守恒定律的条件，结合能量的转化特点和对物体的受力分析即可完成解答。
A．根据题意可知，铁块和木板组成的系统动量守恒，设弹簧被压缩至最短时该系统的共同速度为，铁块相对木板向左运动时，相对木板的最大位移为，滑行过程中的摩擦力大小为，则在物块相对于木板向左运动，直至弹簧被压缩至最短的过程中，根据能量守恒有
而铁块最终到达木板最右端与木板共速，则铁块相对木板运动的整个过程中，根据能量守恒有
又弹簧被压缩至最短时与铁块运动到木板最右端时两者共速，根据动量守恒定律有
联立解得
，，
两者摩擦产生的总热量等于摩擦力与相对位移的乘积，可知
故AD正确；
B．铁块从滑上木板直至弹簧被压缩至最短的过程中，铁块对木板的摩擦力和弹簧的弹力均对木板做正功，木板的速度始终增大；而当弹簧开始恢复原长直至恢复原长的过程中，弹簧的弹力继续对木板做正功，摩擦力对木板做负功，但该过程中克服摩擦力做的功小于弹力做的功，当弹簧恢复原长时木板的速度达到最大值，之后铁块与木板继续发生相同滑动，之后摩擦力对木板始终做负功，木板的速度开始减小，直至铁块滑至木板最右端时两者共速，而由以上分析可知，共速时的速度大小为，因此可知，木板具有的最大速度大于2m/s，故B错误；
C．根据B中分析可知，铁块在压缩弹簧至最短的过程中，摩擦力与弹簧的弹力始终对铁块做负功，铁块的速度始终减小，直至弹簧被压缩至最短的瞬间两者达到共速，共速时的速度大小为2m/s，之后在弹簧恢复原长的过程中，弹簧与摩擦力都对铁块做负功，则在这个过程中，铁块的速度会减小，因此可知，铁块具有的最小速度小于2m/s，故C错误。
故选AD。
【分析】小铁块、弹簧和木板组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律和能量守恒定律得出弹簧的最大弹性势能和两者摩擦产生的总热量；分别对木板和铁块进行受力分析，根据其受力分析特点得出其速度的变化情况，结合题目选项完成分析。
13．【答案】（1）D
（2）；
（3）
【知识点】用单摆测定重力加速度
【解析】【解答】本题主要考查了游标卡尺的读数和用单摆测量当地的重力加速度的实验，要明确实验原理和实验的注意事项，掌握单摆的周期公式，根据单摆周期公式求解T2-l函数是解题的关键。
（1）为了减小误差，小球应选取质量大体积小即密度大的铁球，还需要保证摆动过程中摆线的长度不变，应选用细丝线，且要保证摆动过程中摆点不发生移动固定，应采取铁夹夹住细丝线。故选D。
（2）由图甲可知，摆球的直径
周期公式中的l是单摆的摆长，其值等于摆线长与小球半径，即。
（3）根据题意，由单摆的周期公式可得
整理可得
则图像的斜率为。
【分析】（1）单摆作为一种理想化的模型，根据单摆装置的实验条件分析作答；
（2）20分度的游标卡尺的精确度为0.05mm，根据游标卡尺的读数规则读数；
根据单摆周期公式中摆长的含义分析作答；
（3）根据单摆周期公式求解T2-l函数，结合图像斜率的含义求解作答。
（1）为了减小误差，小球应选取质量大体积小即密度大的铁球，还需要保证摆动过程中摆线的长度不变，应选用细丝线，且要保证摆动过程中摆点不发生移动固定，应采取铁夹夹住细丝线。故选D。
（2）[1]由图甲可知，摆球的直径
[2]周期公式中的l是单摆的摆长，其值等于摆线长与小球半径，即。
（3）根据题意，由单摆的周期公式可得
整理可得
则图像的斜率为。
14．【答案】（1）
（2）降低
（3）0.49；3
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】本题利用气垫导轨进行验证动量守恒定律的实验，要求能明确实验原理，注意碰撞前后两物体的位置从而明确位移和速度，再根据动量守恒定律列式即可求解。
（1）设遮光片的宽度为，则A通过光电门1的速度为
A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为
若系统动量守恒，则有
联立可得，当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）由图（b）中数据可得，图线的斜率为
已知，则有
则有
【分析】（1）遮光块通过光电门的平均速度等于滑块通过光电门的瞬时速度，根据动量守恒定律分析解答；
（2）遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，则滑块速度增大，应降低导轨左端；
（3）分别求出碰撞前和碰撞后的总动量，根据计算结果得出结论。
（1）设遮光片的宽度为，则A通过光电门1的速度为
A、B碰后粘在一起通过光电门2的速度为
若系统动量守恒，则有
联立可得，当满足
系统动量守恒得到验证。
（2）轻推A，若遮光片通过光电门1的遮光时间大于通过光电门2的遮光时间，说明A做加速运动，则需要适当降低导轨左端，反复调节使气垫导轨水平。
（3）[1]由图（b）中数据可得，图线的斜率为
[2]已知，则有
则有
15．【答案】（1）；不是
（2）C；
（3）
【知识点】爆炸；分子间的作用力；热力学第二定律
【解析】【解答】本题考查的是气体分子内能、分子间的相互作用力和分子间距离的关系以及爆炸前后的动量守恒等内容，知识覆盖面广，要熟练掌握相关内容。
（1）根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
【分析】（1）根据热力学第一定律求解气体的内能变化；根据热力学第二定律分析；
（2）结合图1分析分子间的作用力与分子间的距离的关系；分子间的吸引力与排斥力大小相等，分子力为零；
（3）根据动量守恒定律分析爆炸后的速度。
（1）[1]根据题意，由热力学第一定律有
可得气体内能变化为
[2]空调将热量从温度低的室内传递到温度较高的室外，这个过程要消耗电能，不是自发的过程。
（2）[1]由图可知，随着分子间距离由零开始逐渐增大，分子力大小的变化情况为先减小后增大再减小，即为C。
[2]由图可知，当分子间距离为时，分子力为0，即分子间的吸引力与排斥力大小相等。
（3）以初速度方向为正方向，炸裂过程根据动量守恒可得
解得
16．【答案】（1）往碗中倒入热水后，碗底的气体温度升高，内能增大，分子平均动能增大，体积不变，则压强变大。
（2）碗恰好被顶离桌面
解得
根据等容变化
其中，解得
【知识点】气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）理想气体的内能由温度决定，决定气体压强的宏观因素分析；
（2）气体经历等容变化，由查理定律列方程求解。
17．【答案】（1）光线在A点的折射角
入射角
则折射率
（2）光在水中的速度
（3）若光线恰好能在B点发生全反射，则
B 点与 P 点的水平距离
解得
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射
【解析】【分析】（1）根据光的折射定律结合几何关系解得折射率；
（2）根据速度与折射率的关系解答；
（3）根据全反射临界角公式解答。
18．【答案】（1）杆头击打母球，对母球由动量定理可得
解得
（2）母球与目标球碰撞前，做匀减速直线运动，由动能定理可得
母球与目标球碰撞前后，根据动量守恒定理和机械能守恒定律有
联立解得目标球被碰撞后的速度大小为
（3）目标球前进到CD挡壁，做匀减速直线运动，由动能定理可得
解得
目标球与CD挡壁碰撞，根据题意有
即
目标球运动到A球洞过程，由动能定理可得
解得
则目标球能进洞。
【知识点】动量定理；动能定理的综合应用；碰撞模型
【解析】【分析】（1）根据动量定理求出母球受到杆头的平均冲击力大小；
（2）由动能定理求出母球碰撞前的速度；两球碰撞的过程中动量守恒，机械能守恒，联立即可求出目标球被碰撞后的速度大小；
（3）两球碰撞的过程中动量守恒，机械能守恒，由动能定理求出目标球前进到CD挡壁时的速度，同理求出目标球到球洞的速度，联立即可求出母球初速度需要满足的条件。
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