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广西南宁市第二中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1．下列叙述正确的是（　　）
A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数
B．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
C．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动就越明显
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力减小
2．关于下列四幅图，说法正确的是（　　）
A．图甲中烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板，石蜡熔化区域呈圆形说明薄板是非晶体
B．图乙是一定质量的气体分子在两种不同温度下的速率分布图，图线②对应的温度较高
C．图丙是电磁振荡的示意图，线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
D．图丁是自然光通过偏振片，仅缓慢转动Q时，光屏上的光亮度变化，表明光是纵波
3．用作为放射源可以产生β射线，β射线可以用来测量板材的厚度，其工作原理是β射线透过被测物体产生的衰减与被测物体的厚度成正比，的衰变方程为，已知的半衰期为30年，下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，由于原子核内没有电子，X由Cs的核外电子电离而来
B．β射线的穿透能力比α射线穿透能力强
C．若以化合物Cs2O的形式存在，Cs的半衰期会变长
D．的比结合能比的比结合能大
4．氢原子能级图如图所示，大量处于的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是（　　）
A．跃迁中有6种不同频率的光
B．只有1种频率的光能使锡发生光电效应
C．对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角
D．用同一装置进行双缝实验，a光干涉条纹的宽度大于b光干涉条纹的宽度
5．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
6．如图甲所示的交变电路中，变压器可看作理想变压器，灯泡和电动机的额定电压相等，当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时，灯泡刚好正常发光，电动机也刚好正常工作。已知电动机的内阻，电动机的额定功率为2 W、效率为，灯泡正常发光时电阻为。下列说法正确的是（　　）
A．灯泡的额定电压为1 V
B．原、副线圈的匝数比为
C．原线圈中的电流为
D．灯泡中的电流1 s内方向改变50次
7．如图所示，半径为r2的圆形单匝线圈中央有半径为r1的有界匀强磁场，磁感应强度随时间变化关系为B=B0+kt（k>0），线圈电阻为R，则磁感应强度从B0增大到2B0时间内（　　）
A．线圈面积有缩小的趋势
B．线圈中电子沿逆时针方向定向移动
C．线圈中产生的焦耳热为
D．通过导线横截面电荷量为
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8．如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是（　　）
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10m
C．若选无穷远处的分子势能为0，则在e点处的分子势能为0
D．若选无穷远处的分子势能为0，则在e点处的分子势能最小，且为负值
9．水下固定一平行于水面的直线光源，同时发出a、b两种单色光。人在水面上向下看，图示Ⅰ区域只有a光射出，Ⅱ区域同时有a光b光射出，如图所示。下列判断不正确的是（　　）
A．水对a光折射率比水对b光折射率大
B．a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度
C．用同一双缝干涉实验装置在相同介质进行光的干涉实验，b光干涉条纹相邻亮纹的间距比a光小
D．若直线光源距离水面距离增大，则Ⅱ区域宽度保持不变
10．如图所示，在光滑绝缘的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R、匝数为N的正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向在水平面上匀速运动，线框的速度始终为v，从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ（线框分别有一半面积在两个磁场中）过程中，下列说法正确的是（　　）
A．线框刚进入左侧磁场时线框中感应电流方向为逆时针
B．在位置Ⅱ时外力F为
C．在位置Ⅱ时线框中的电功率为
D．从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ的过程中线框的磁通量先增大后减小
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11．做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是　 　（填写实验步骤前的序号）。
a．往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
b．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
c．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
d．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
e．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，用注射器和量筒测得体积的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积　 　；可求得油酸分子的直径为　 　（用、n、S表示）。
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为___________。
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
12．（1）“测量玻璃的折射率”的实验中，某同学在白纸上放好玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。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，在插P3和P4时，应使______。选填正确选项前的字母
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
（2）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，下列说法正确的是______。选填正确选项前的字母
A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．如果光在界面aa'的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
C．不论光以什么角度从aa'射入，经一次折射后到达界面bb'都能射出
D．可以用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线aa'和bb'
（3）另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面aa'、bb'如图乙所示玻璃砖两边界均与aa'和bb'平行。其他操作均正确，该同学测得的折射率与真实值相比　 　。选填“偏大”，“偏小”或“不变
四、计算题：本大题共3小题，共37分。
13．压缩气体技术为食品生产带来了革命性的变革。工程师通过实验研究压缩气体的热学性质，实验装置可简化为用轻活塞封闭的导热圆筒，内部充有一定质量的理想气体，通过移动活塞来调节气体的压缩和膨胀。气体在初始状态A时，压强，温度，体积；缓慢将活塞向下移动一段距离，使气体达到状态B，并将活塞固定，此时气体体积；之后迅速加热气体，使气体达到状态C，此时气体压强。求：
（1）状态B时气体的压强；
（2）状态C时气体的温度。
14．风力发电是主要的绿色电能之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速，通过转速比为1：10的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为，线圈匝数为100，匀强磁场的磁感应强度为，发电机输出功率为，升压变压器原副线圈匝数比，用户得到电压为220V，两理想变压器之间输电线的总电阻为，其它线路电阻不计。时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直。求：
（1）发电机产生电动势的最大值；
（2）发电机产生电动势的瞬时值表达式；
（3）降压变压器原副线圈匝数比。
15．如图“自由落体塔”是一种惊险刺激的游乐设备，将游客升至数十米高空，自由下落至近地面再减速停下，让游客体验失重的乐趣。物理兴趣小组设计了如图乙的减速模型，线圈代表乘客乘坐舱，质量为m，匝数N匝，线圈半径为r，总电阻为R。减速区设置一辐向磁场，俯视图如图丙，其到中心轴距离r处磁感应强度。线圈被提升到离地处由静止释放做自由落体运动，减速区高度为，忽略一切空气阻力，重力加速度为g。
（1）判断线圈刚进入磁场时感应电流方向（从上往下看），计算此时受到的安培力大小。
（2）若落地时速度为v，求全程运动的时间。
（3）为增加安全系数，加装三根完全相同的轻质弹力绳（关于中心轴对称）如图丁，已知每一条弹力绳形变量时，都能提供弹力，同时储存弹性势能，其原长等于悬挂点到磁场上沿的距离。线圈仍从离地处静止释放，由于弹力绳的作用会上下往复（未碰地），运动时间t后静止，求线圈在往复运动过程中产生的焦耳热Q，及每根弹力绳弹力提供的冲量大小。
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【解答】A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数，因为水的摩尔质量除以水分子的质量就等于阿伏加德罗常数，故A正确；B.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体的分子所占据的空间大小，不能算出气体分子体积，故B错误；
C.悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显，故C错误；
D.当分子间的距离增大时，分子间的引力与斥力都变小，故D错误。
故选：A。
【分析】根据摩尔质量和分子质量关系，结合气体特性，布朗运动和分子力随分子距离的变化关系进行分析解答。
2．【答案】C
【知识点】电磁振荡；光的偏振现象；气体热现象的微观意义；晶体和非晶体
【解析】【解答】A.多晶体和非晶体都具有各向同性，石蜡圆形熔化区域说明薄板具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，故A错误；B.温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的迁移，可知图线②对应的温度较低，故B错误；
C.根据安培定则，线圈中的磁场方向向上，电容器正在放电，电流正在变大，故C正确；
D.图丁是自然光通过偏振片，仅缓慢转动Q时，光屏上的光亮度变化，表明光是横波，故D错误。
故选：C。
【分析】多晶体和非晶体都具有各向同性，温度越高，图像峰值向速率大的方向移动，根据电磁振荡规律分析，光是横波。
3．【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．衰变方程为，由电荷数守恒和质量数守恒可知为，故为电子，它由原子核内一个中子变成一个质子而来，方程式为，故A错误；
B．射线的穿透能力比射线穿透能力强，故B正确；
C．半衰期是由放射性原子核自身内部结构决定，与其他因素无关，故C错误；
D．，自发衰变产生，因此比更稳定，比结合能更大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】结合β衰变的本质、射线的穿透能力、半衰期的特性、比结合能与稳定性的关系，逐一分析选项。
4．【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；光电效应
【解析】【解答】A．大量处于n=3的激发态氢原子向低能级跃迁时，跃迁中共可以释放光的种类数为
，故A错误；
B．若要使锡发生光电效应，则光子的能量应该大于逸出功，根据氢原子能级图可知跃迁中释放的3种光的能量分别为
已知金属锡的逸出功为，可知有两种光可以使锡发生光电效应，故B错误；
C．a光的能量大于b光的能量，则a光的频率大于b光的频率，所以a光的折射率大于b光的折射率，由于临界角可知，a光的临界角小于b光的临界角，故C正确；
D．由于a光的频率大，所以a光的波长小，干涉的条纹间距为可知，a光干涉条纹的宽度小于b光干涉条纹的宽度，故D错误。
故选C。
【分析】根据原子的跃迁规律结合光子能量，波长和折射率、临界角知识进行分析解答。
5．【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。
6．【答案】A
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、电动机额定功率，效率，输出功率，热功率；由，，解得电动机电流；再由得副线圈电压，灯泡与电动机并联，灯泡额定电压等于副线圈电压，故A正确；
B、原线圈电压有效值，，匝数比，故B错误；
C、灯泡电流，副线圈总电流；根据变压器电流关系，，故C错误；
D、交流电周期，一个周期电流方向改变2次，内周期数，方向改变次数次，故D错误；
故答案为：A。
【分析】A、结合电动机功率、效率、热功率公式求出副线圈电压，等于灯泡额定电压；
B、理想变压器电压比等于匝数比，计算原副线圈匝数比值；
C、分别算出灯泡、电动机支路电流，得到副线圈总电流，再利用电流反比匝数求原线圈电流；
D、交流电周期，每个周期电流换向2次，计算1s内换向总次数。
7．【答案】C
【知识点】楞次定律；感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律的综合应用，应用法拉第定律时要注意S是有效面积，并不等于线圈的面积。A．线圈不在磁场中，不受安培力，无收缩扩张趋势，故A错误；
B．根据楞次定律和右手定则可知，线圈中感应电流为逆时针方向，因此电子运动方向为顺时针。故B错误；
C．线圈中磁通量变化率为
线圈中的感应电动势为
变化过程中产生的焦耳热为
由于
联立可得
故C正确；
D．通过导线的电荷量为
可得
故D错误。
故选C。
【分析】根据楞次定律分析AB，由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势，从而计算焦耳热和电荷量的大小。
8．【答案】B,D
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】AB.当两分子间距无限接近0时，分子力表现为斥力，所以图中cd线代表斥力，ab线代表引力，分子平衡间距的数量级为10-10m，故A错误，B正确；CD.因为e点引力和斥力相等，则e为平衡位置，以平衡位置e为界，两分子间距离越大，分子势能越大，分子间距离越小，分子势能也越大，故在e点处的分子势能最小，且为负值，故C错误，D正确。
故选：BD。
【分析】，分子处于平衡位置，根据分子力和分子势能随分子距离的变化规律进行分析解答。
9．【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．Ⅱ区域同时有a光b光射出，在Ⅰ区域只有a光射出，说明b光发生全反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据，可知b光的折射率大于a光的折射率，故A错误；
B．根据光在介质中的传播速度，b光的折射率大于a光的折射率，可知a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度，故B正确；
C．b光的折射率大于a光的折射率，在同一介质中可知a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，可知b光干涉条纹间距比a光小，故C正确；
D．若直线光源距离水面距离增大，入射角越小，临界角不变，根据几何知识可知Ⅱ区域宽度变大，故D错误。
本题选不正确的，故选：AD。
【分析】根据全反射的特点得出光的折射率大小；根据折射定律得出光在水中的传播速度大小；理解双缝干涉实验中条纹间距的计算公式，结合题意完成分析；根据临界角不变，由几何知识可知Ⅱ区域宽度变化。
10．【答案】A,C,D
【知识点】楞次定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】AD．线框在水平外力作用下沿垂直磁场方向在水平面上匀速运动，刚进入左侧磁场时，穿过线框的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线框中感应电流方向为逆时针；线框从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ（线框分别有一半面积在两个磁场中）的过程中，线框的磁通量先增大后减小，故AD正确；
BC．线框在位置Ⅱ时，根据右手定则知线框左右边同时切割磁感线产生的电流同向， 线框的速度始终为v， 根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得总电流为
线框左右边所受安培力的方向均向左，根据受力平衡可得外力F为
此时线框中的电功率为
故B错误，C正确。
故选AD。
【分析】根据楞次定律分析感应电流方向，磁通量有正负，可以相互抵消，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求解电流，结合电功率公式求解电功率，根据安培力公式求解安培力。
11．【答案】（1）dabec
（2）；
（3）B；C
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积，后往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。即实验步骤的正确顺序是dabec。
（2）采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积。根据数格子的办法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的总格数为71格，则油膜总面积为
由于所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，则溶液的浓度为
用注射器和量筒测得体积为的上述溶液有n滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为
油酸分子直径为
联立解得
（3）根据
理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直径，明确溶质和溶剂的关系，正确求出纯油酸体积V，准确“数”出油膜的面积S。
A．油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积测量值偏大，则油酸分子直径测量值偏小，故A错误；
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故B正确；
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故C正确；
D．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏小，故D错误。
故选BC。
【分析】（1）将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积。然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径。根据实验的操作原理和方法安排实验步骤；
（2）根据浓度按比例算出纯油酸的体积，再计算油膜的总体积；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，进而求出油酸分子直径；
（3）根据实验原理结合各实验操作分析误差。
12．【答案】（1）B；D
（2）A；C
（3）偏小
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1） 在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2， 根据实验原理接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像，接着插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。BD正确，AC错误。
故选BD。
（2）A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，A正确；
B．全反射必须是光由光密介质射向与光疏介质，所以即使光在界面aa'的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃砖，B错误；
C．因为aa'和bb'平行，从bb'射出的光线一定平行于从aa'射入的光线，所以不论光以什么角度从aa'射入，经一次折射后到达界面bb'都能射出，C正确；
D．用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线aa'和bb'属于不规范操作，容易损坏玻璃砖，故D错误。
故选：AC。
（3）如图所示，实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，
可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角α的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与aa'平行，所以入射角β的测量值等于真实值，根据 ，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
【分析】（1）根据插针法确定光路的要求，插P3时需挡住P1、P2的像，插P4时需挡住P1、P2、P3，以此确定折射光路；
（2）结合实验注意事项、全反射条件及平行玻璃砖的光路特点，分析各选项础的正确性；
（3）分析画出的玻璃砖边界偏差对折射角测量的影响，再根据折射定律判断折射率与真实值的大小关系。
（1）大头针P1、P2、P3、P4理论上都应在同一光路上，所以该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像，接着插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。BD正确，AC错误；
故选BD。
（2）A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，A正确；
B．全反射必须是：①光由光密介质射向与光疏介质的交界面时，②入射角大于临界角才能发生，所以即使光在界面aa'的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃砖，B错误；
C．因为aa'和bb'平行，从bb'射出的光线一定平行于从aa'射入的光线，所以不论光以什么角度从aa'射入，经一次折射后到达界面bb'都能射出，C正确；
D．用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线aa'和bb'会影响玻璃的折射率测量，D错误。
故选AC。
（3）如图所示，实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角α的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与aa'平行，所以入射角β的测量值等于真实值，根据 ，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
13．【答案】（1）解：气体从状态A到状态B，发生等温变化，由玻意耳定律可得
代入数据解得状态B时气体的压强
（2）解：气体从状态B到状态C，发生等容变化，由查理定律可得
又
代入数据解得状态C时气体的温度为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）气体从状态A到状态B，发生等温变化，代入各个状态参量由玻意耳定律求解；
（2）气体从状态B到状态C，发生等容变化，代入各个状态参量由查理定律求解。
（1）气体从状态A到状态B，发生等温变化，由玻意耳定律可得
代入数据解得状态B时气体的压强
（2）气体从状态B到状态C，发生等容变化，由查理定律可得
又
代入数据解得状态C时气体的温度为
14．【答案】（1）由题意可知发电机线圈的转速为，因此角速度为
故发电机产生电动势的最大值
（2）时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，则发电机产生电动势的瞬时值表达式为
（3）升压变压器输入电压
次级的电压为
输电线上的电流
降压变压器的输入电压为
用户需要的电压为220V，可知降压变压器原副线圈匝数比为
【知识点】电能的输送；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）由转速比得发电机线圈转速ω，用公式Em=NBSω（N匝数、B磁场、S面积）计算电动势的最大值；
（2）因t=0时线圈在中性面，表达式为e=Emsinωt，代入Em、ω即可；
（3）先算发电机电动势有效值E，得升压原线圈电压U1、电流I1；由升压匝数比得副线圈U2、I2；算输电线电压损失ΔU=I2R，得降压原线圈的电压，结合用户电压U4，用求解。
15．【答案】（1）右手定则判断电流沿顺时针方向，N匝线圈切割磁感线，由欧姆定律得，其中
联立得速度为v时线圈中通过电流
进入磁场前自由落体过程，由运动学公式得
则线圈受安培力
（2）全过程对线圈用动量定理，取向下为正，有
其中由（1）知
故有
回代解得
（3）最终静止时不切割，不受安培力，有
全过程系统能量守恒，有
解得线圈产生焦耳热
全过程对线圈用动量定理，取向下为正，有
其中由（2）知
回代解得
由于弹力绳提供冲量向上，故
其大小为。
【知识点】动量定理；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】（1）根据右手定则判断电流方向；
（2）对线圈受力分析，根据动量定理，结合安培力公式、电磁感应定律、闭合电路欧姆定律列式，联立求解全过程时间；
（3）根据能量守恒定律求线圈往复运动过程中产生的焦耳热，根据动量定理求弹力冲量。
1 / 1广西南宁市第二中学2024-2025学年高二下学期期末物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分。
1．下列叙述正确的是（　　）
A．只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数
B．只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体分子的体积
C．悬浮在液体中的固体颗粒越大，布朗运动就越明显
D．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力减小
【答案】A
【知识点】布朗运动；分子间的作用力；与阿伏加德罗常数有关的计算
【解析】【解答】A.只要知道水的摩尔质量和水分子的质量，就可以计算出阿伏加德罗常数，因为水的摩尔质量除以水分子的质量就等于阿伏加德罗常数，故A正确；B.只要知道气体的摩尔体积和阿伏加德罗常数，就可以算出气体的分子所占据的空间大小，不能算出气体分子体积，故B错误；
C.悬浮在液体中的固体微粒越小，布朗运动就越明显，故C错误；
D.当分子间的距离增大时，分子间的引力与斥力都变小，故D错误。
故选：A。
【分析】根据摩尔质量和分子质量关系，结合气体特性，布朗运动和分子力随分子距离的变化关系进行分析解答。
2．关于下列四幅图，说法正确的是（　　）
A．图甲中烧热的铁针垂直插入涂有石蜡的薄板，石蜡熔化区域呈圆形说明薄板是非晶体
B．图乙是一定质量的气体分子在两种不同温度下的速率分布图，图线②对应的温度较高
C．图丙是电磁振荡的示意图，线圈中的磁场方向向上且电流正在变大
D．图丁是自然光通过偏振片，仅缓慢转动Q时，光屏上的光亮度变化，表明光是纵波
【答案】C
【知识点】电磁振荡；光的偏振现象；气体热现象的微观意义；晶体和非晶体
【解析】【解答】A.多晶体和非晶体都具有各向同性，石蜡圆形熔化区域说明薄板具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，故A错误；B.温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的迁移，可知图线②对应的温度较低，故B错误；
C.根据安培定则，线圈中的磁场方向向上，电容器正在放电，电流正在变大，故C正确；
D.图丁是自然光通过偏振片，仅缓慢转动Q时，光屏上的光亮度变化，表明光是横波，故D错误。
故选：C。
【分析】多晶体和非晶体都具有各向同性，温度越高，图像峰值向速率大的方向移动，根据电磁振荡规律分析，光是横波。
3．用作为放射源可以产生β射线，β射线可以用来测量板材的厚度，其工作原理是β射线透过被测物体产生的衰减与被测物体的厚度成正比，的衰变方程为，已知的半衰期为30年，下列说法正确的是（　　）
A．X为电子，由于原子核内没有电子，X由Cs的核外电子电离而来
B．β射线的穿透能力比α射线穿透能力强
C．若以化合物Cs2O的形式存在，Cs的半衰期会变长
D．的比结合能比的比结合能大
【答案】B
【知识点】原子核的衰变、半衰期；α、β、γ射线及特点；结合能与比结合能
【解析】【解答】A．衰变方程为，由电荷数守恒和质量数守恒可知为，故为电子，它由原子核内一个中子变成一个质子而来，方程式为，故A错误；
B．射线的穿透能力比射线穿透能力强，故B正确；
C．半衰期是由放射性原子核自身内部结构决定，与其他因素无关，故C错误；
D．，自发衰变产生，因此比更稳定，比结合能更大，故D错误。
故答案为：B。
【分析】结合β衰变的本质、射线的穿透能力、半衰期的特性、比结合能与稳定性的关系，逐一分析选项。
4．氢原子能级图如图所示，大量处于的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是（　　）
A．跃迁中有6种不同频率的光
B．只有1种频率的光能使锡发生光电效应
C．对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角
D．用同一装置进行双缝实验，a光干涉条纹的宽度大于b光干涉条纹的宽度
【答案】C
【知识点】玻尔理论与氢原子的能级跃迁；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系；光电效应
【解析】【解答】A．大量处于n=3的激发态氢原子向低能级跃迁时，跃迁中共可以释放光的种类数为
，故A错误；
B．若要使锡发生光电效应，则光子的能量应该大于逸出功，根据氢原子能级图可知跃迁中释放的3种光的能量分别为
已知金属锡的逸出功为，可知有两种光可以使锡发生光电效应，故B错误；
C．a光的能量大于b光的能量，则a光的频率大于b光的频率，所以a光的折射率大于b光的折射率，由于临界角可知，a光的临界角小于b光的临界角，故C正确；
D．由于a光的频率大，所以a光的波长小，干涉的条纹间距为可知，a光干涉条纹的宽度小于b光干涉条纹的宽度，故D错误。
故选C。
【分析】根据原子的跃迁规律结合光子能量，波长和折射率、临界角知识进行分析解答。
5．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。
6．如图甲所示的交变电路中，变压器可看作理想变压器，灯泡和电动机的额定电压相等，当原线圈两端接有如图乙所示的交流电压时，灯泡刚好正常发光，电动机也刚好正常工作。已知电动机的内阻，电动机的额定功率为2 W、效率为，灯泡正常发光时电阻为。下列说法正确的是（　　）
A．灯泡的额定电压为1 V
B．原、副线圈的匝数比为
C．原线圈中的电流为
D．灯泡中的电流1 s内方向改变50次
【答案】A
【知识点】变压器原理；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】A、电动机额定功率，效率，输出功率，热功率；由，，解得电动机电流；再由得副线圈电压，灯泡与电动机并联，灯泡额定电压等于副线圈电压，故A正确；
B、原线圈电压有效值，，匝数比，故B错误；
C、灯泡电流，副线圈总电流；根据变压器电流关系，，故C错误；
D、交流电周期，一个周期电流方向改变2次，内周期数，方向改变次数次，故D错误；
故答案为：A。
【分析】A、结合电动机功率、效率、热功率公式求出副线圈电压，等于灯泡额定电压；
B、理想变压器电压比等于匝数比，计算原副线圈匝数比值；
C、分别算出灯泡、电动机支路电流，得到副线圈总电流，再利用电流反比匝数求原线圈电流；
D、交流电周期，每个周期电流换向2次，计算1s内换向总次数。
7．如图所示，半径为r2的圆形单匝线圈中央有半径为r1的有界匀强磁场，磁感应强度随时间变化关系为B=B0+kt（k>0），线圈电阻为R，则磁感应强度从B0增大到2B0时间内（　　）
A．线圈面积有缩小的趋势
B．线圈中电子沿逆时针方向定向移动
C．线圈中产生的焦耳热为
D．通过导线横截面电荷量为
【答案】C
【知识点】楞次定律；感应电动势及其产生条件
【解析】【解答】本题是法拉第电磁感应定律、欧姆定律的综合应用，应用法拉第定律时要注意S是有效面积，并不等于线圈的面积。A．线圈不在磁场中，不受安培力，无收缩扩张趋势，故A错误；
B．根据楞次定律和右手定则可知，线圈中感应电流为逆时针方向，因此电子运动方向为顺时针。故B错误；
C．线圈中磁通量变化率为
线圈中的感应电动势为
变化过程中产生的焦耳热为
由于
联立可得
故C正确；
D．通过导线的电荷量为
可得
故D错误。
故选C。
【分析】根据楞次定律分析AB，由法拉第电磁感应定律求出线圈中产生的感应电动势，从而计算焦耳热和电荷量的大小。
二、多选题：本大题共3小题，共18分。
8．如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法中正确的是（　　）
A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10-10m
B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10-10m
C．若选无穷远处的分子势能为0，则在e点处的分子势能为0
D．若选无穷远处的分子势能为0，则在e点处的分子势能最小，且为负值
【答案】B,D
【知识点】分子间的作用力；分子势能
【解析】【解答】AB.当两分子间距无限接近0时，分子力表现为斥力，所以图中cd线代表斥力，ab线代表引力，分子平衡间距的数量级为10-10m，故A错误，B正确；CD.因为e点引力和斥力相等，则e为平衡位置，以平衡位置e为界，两分子间距离越大，分子势能越大，分子间距离越小，分子势能也越大，故在e点处的分子势能最小，且为负值，故C错误，D正确。
故选：BD。
【分析】，分子处于平衡位置，根据分子力和分子势能随分子距离的变化规律进行分析解答。
9．水下固定一平行于水面的直线光源，同时发出a、b两种单色光。人在水面上向下看，图示Ⅰ区域只有a光射出，Ⅱ区域同时有a光b光射出，如图所示。下列判断不正确的是（　　）
A．水对a光折射率比水对b光折射率大
B．a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度
C．用同一双缝干涉实验装置在相同介质进行光的干涉实验，b光干涉条纹相邻亮纹的间距比a光小
D．若直线光源距离水面距离增大，则Ⅱ区域宽度保持不变
【答案】A,D
【知识点】光的折射及折射定律；光的全反射；干涉条纹和光的波长之间的关系
【解析】【解答】A．Ⅱ区域同时有a光b光射出，在Ⅰ区域只有a光射出，说明b光发生全反射，可知b光的临界角小于a光的临界角，根据，可知b光的折射率大于a光的折射率，故A错误；
B．根据光在介质中的传播速度，b光的折射率大于a光的折射率，可知a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度，故B正确；
C．b光的折射率大于a光的折射率，在同一介质中可知a光的波长大于b光的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，可知b光干涉条纹间距比a光小，故C正确；
D．若直线光源距离水面距离增大，入射角越小，临界角不变，根据几何知识可知Ⅱ区域宽度变大，故D错误。
本题选不正确的，故选：AD。
【分析】根据全反射的特点得出光的折射率大小；根据折射定律得出光在水中的传播速度大小；理解双缝干涉实验中条纹间距的计算公式，结合题意完成分析；根据临界角不变，由几何知识可知Ⅱ区域宽度变化。
10．如图所示，在光滑绝缘的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的竖直匀强磁场区域，磁场宽度均为L。一个边长为L、电阻为R、匝数为N的正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向在水平面上匀速运动，线框的速度始终为v，从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ（线框分别有一半面积在两个磁场中）过程中，下列说法正确的是（　　）
A．线框刚进入左侧磁场时线框中感应电流方向为逆时针
B．在位置Ⅱ时外力F为
C．在位置Ⅱ时线框中的电功率为
D．从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ的过程中线框的磁通量先增大后减小
【答案】A,C,D
【知识点】楞次定律；电磁感应中的电路类问题；电磁感应中的磁变类问题；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】AD．线框在水平外力作用下沿垂直磁场方向在水平面上匀速运动，刚进入左侧磁场时，穿过线框的磁通量向里增加，根据楞次定律可知，线框中感应电流方向为逆时针；线框从位置Ⅰ运动到位置Ⅱ（线框分别有一半面积在两个磁场中）的过程中，线框的磁通量先增大后减小，故AD正确；
BC．线框在位置Ⅱ时，根据右手定则知线框左右边同时切割磁感线产生的电流同向， 线框的速度始终为v， 根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律可得总电流为
线框左右边所受安培力的方向均向左，根据受力平衡可得外力F为
此时线框中的电功率为
故B错误，C正确。
故选AD。
【分析】根据楞次定律分析感应电流方向，磁通量有正负，可以相互抵消，根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求解电流，结合电功率公式求解电功率，根据安培力公式求解安培力。
三、实验题：本大题共2小题，共17分。
11．做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。
（1）下列实验步骤的正确顺序是　 　（填写实验步骤前的序号）。
a．往边长约为的浅盘里倒入约深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
b．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定
c．将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小
d．用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积
e．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上
（2）实验中，所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，用注射器和量筒测得体积的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛水的撒有痱子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积　 　；可求得油酸分子的直径为　 　（用、n、S表示）。
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为___________。
A．油膜中含有大量未溶解的酒精
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
D．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴
【答案】（1）dabec
（2）；
（3）B；C
【知识点】用油膜法估测油酸分子的大小
【解析】【解答】（1）本题是以油酸分子呈球型分布在水面上，且一个靠着一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度。实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积，后往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，再用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。即实验步骤的正确顺序是dabec。
（2）采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积。根据数格子的办法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的总格数为71格，则油膜总面积为
由于所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，则溶液的浓度为
用注射器和量筒测得体积为的上述溶液有n滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为
油酸分子直径为
联立解得
（3）根据
理解分子模型，也就是理解油酸分子在水面上形成的薄膜厚度即分子直径，明确溶质和溶剂的关系，正确求出纯油酸体积V，准确“数”出油膜的面积S。
A．油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积测量值偏大，则油酸分子直径测量值偏小，故A错误；
B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故B正确；
C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，故C正确；
D．用注射器和量筒测体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏小，故D错误。
故选BC。
【分析】（1）将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积。然后将1滴此溶液滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。则用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径。根据实验的操作原理和方法安排实验步骤；
（2）根据浓度按比例算出纯油酸的体积，再计算油膜的总体积；把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，进而求出油酸分子直径；
（3）根据实验原理结合各实验操作分析误差。
12．（1）“测量玻璃的折射率”的实验中，某同学在白纸上放好玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。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，在插P3和P4时，应使______。选填正确选项前的字母
A．插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像
C．插上大头针P4，使P4仅挡住P3
D．插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
（2）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，下列说法正确的是______。选填正确选项前的字母
A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．如果光在界面aa'的入射角大于临界角，光将不会进入玻璃砖
C．不论光以什么角度从aa'射入，经一次折射后到达界面bb'都能射出
D．可以用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线aa'和bb'
（3）另一位同学在“测量玻璃的折射率”实验中，为了防止笔尖碰到玻璃砖面而损伤玻璃砖，该同学画出的玻璃砖界面aa'、bb'如图乙所示玻璃砖两边界均与aa'和bb'平行。其他操作均正确，该同学测得的折射率与真实值相比　 　。选填“偏大”，“偏小”或“不变
【答案】（1）B；D
（2）A；C
（3）偏小
【知识点】测定玻璃的折射率
【解析】【解答】（1） 在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2， 根据实验原理接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像，接着插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。BD正确，AC错误。
故选BD。
（2）A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，A正确；
B．全反射必须是光由光密介质射向与光疏介质，所以即使光在界面aa'的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃砖，B错误；
C．因为aa'和bb'平行，从bb'射出的光线一定平行于从aa'射入的光线，所以不论光以什么角度从aa'射入，经一次折射后到达界面bb'都能射出，C正确；
D．用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线aa'和bb'属于不规范操作，容易损坏玻璃砖，故D错误。
故选：AC。
（3）如图所示，实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，
可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角α的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与aa'平行，所以入射角β的测量值等于真实值，根据 ，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
【分析】（1）根据插针法确定光路的要求，插P3时需挡住P1、P2的像，插P4时需挡住P1、P2、P3，以此确定折射光路；
（2）结合实验注意事项、全反射条件及平行玻璃砖的光路特点，分析各选项础的正确性；
（3）分析画出的玻璃砖边界偏差对折射角测量的影响，再根据折射定律判断折射率与真实值的大小关系。
（1）大头针P1、P2、P3、P4理论上都应在同一光路上，所以该同学接下来要完成的必要步骤有：插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像，接着插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。BD正确，AC错误；
故选BD。
（2）A．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些，A正确；
B．全反射必须是：①光由光密介质射向与光疏介质的交界面时，②入射角大于临界角才能发生，所以即使光在界面aa'的入射角大于临界角，光也不会发生全反射，而一定会折射进入玻璃砖，B错误；
C．因为aa'和bb'平行，从bb'射出的光线一定平行于从aa'射入的光线，所以不论光以什么角度从aa'射入，经一次折射后到达界面bb'都能射出，C正确；
D．用铅笔沿玻璃砖的边缘画边界线aa'和bb'会影响玻璃的折射率测量，D错误。
故选AC。
（3）如图所示，实线为实际的光路图，虚线为实验中作出的折射光线，可知作出的折射光线相比实际折射光线沿逆时针转动了一个角度，所以折射角α的测量值大于真实值，而由于玻璃砖上表面与aa'平行，所以入射角β的测量值等于真实值，根据 ，因此玻璃砖折射率的测量值比真实值偏小。
四、计算题：本大题共3小题，共37分。
13．压缩气体技术为食品生产带来了革命性的变革。工程师通过实验研究压缩气体的热学性质，实验装置可简化为用轻活塞封闭的导热圆筒，内部充有一定质量的理想气体，通过移动活塞来调节气体的压缩和膨胀。气体在初始状态A时，压强，温度，体积；缓慢将活塞向下移动一段距离，使气体达到状态B，并将活塞固定，此时气体体积；之后迅速加热气体，使气体达到状态C，此时气体压强。求：
（1）状态B时气体的压强；
（2）状态C时气体的温度。
【答案】（1）解：气体从状态A到状态B，发生等温变化，由玻意耳定律可得
代入数据解得状态B时气体的压强
（2）解：气体从状态B到状态C，发生等容变化，由查理定律可得
又
代入数据解得状态C时气体的温度为
【知识点】气体的等温变化及玻意耳定律；气体的等容变化及查理定律
【解析】【分析】（1）气体从状态A到状态B，发生等温变化，代入各个状态参量由玻意耳定律求解；
（2）气体从状态B到状态C，发生等容变化，代入各个状态参量由查理定律求解。
（1）气体从状态A到状态B，发生等温变化，由玻意耳定律可得
代入数据解得状态B时气体的压强
（2）气体从状态B到状态C，发生等容变化，由查理定律可得
又
代入数据解得状态C时气体的温度为
14．风力发电是主要的绿色电能之一，其发电、输电简易模型如图所示，已知风轮机叶片转速，通过转速比为1：10的升速齿轮箱带动发电机线圈高速转动，发电机线圈面积为，线圈匝数为100，匀强磁场的磁感应强度为，发电机输出功率为，升压变压器原副线圈匝数比，用户得到电压为220V，两理想变压器之间输电线的总电阻为，其它线路电阻不计。时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直。求：
（1）发电机产生电动势的最大值；
（2）发电机产生电动势的瞬时值表达式；
（3）降压变压器原副线圈匝数比。
【答案】（1）由题意可知发电机线圈的转速为，因此角速度为
故发电机产生电动势的最大值
（2）时刻，发电机线圈所在平面与磁场方向垂直，则发电机产生电动势的瞬时值表达式为
（3）升压变压器输入电压
次级的电压为
输电线上的电流
降压变压器的输入电压为
用户需要的电压为220V，可知降压变压器原副线圈匝数比为
【知识点】电能的输送；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【分析】（1）由转速比得发电机线圈转速ω，用公式Em=NBSω（N匝数、B磁场、S面积）计算电动势的最大值；
（2）因t=0时线圈在中性面，表达式为e=Emsinωt，代入Em、ω即可；
（3）先算发电机电动势有效值E，得升压原线圈电压U1、电流I1；由升压匝数比得副线圈U2、I2；算输电线电压损失ΔU=I2R，得降压原线圈的电压，结合用户电压U4，用求解。
15．如图“自由落体塔”是一种惊险刺激的游乐设备，将游客升至数十米高空，自由下落至近地面再减速停下，让游客体验失重的乐趣。物理兴趣小组设计了如图乙的减速模型，线圈代表乘客乘坐舱，质量为m，匝数N匝，线圈半径为r，总电阻为R。减速区设置一辐向磁场，俯视图如图丙，其到中心轴距离r处磁感应强度。线圈被提升到离地处由静止释放做自由落体运动，减速区高度为，忽略一切空气阻力，重力加速度为g。
（1）判断线圈刚进入磁场时感应电流方向（从上往下看），计算此时受到的安培力大小。
（2）若落地时速度为v，求全程运动的时间。
（3）为增加安全系数，加装三根完全相同的轻质弹力绳（关于中心轴对称）如图丁，已知每一条弹力绳形变量时，都能提供弹力，同时储存弹性势能，其原长等于悬挂点到磁场上沿的距离。线圈仍从离地处静止释放，由于弹力绳的作用会上下往复（未碰地），运动时间t后静止，求线圈在往复运动过程中产生的焦耳热Q，及每根弹力绳弹力提供的冲量大小。
【答案】（1）右手定则判断电流沿顺时针方向，N匝线圈切割磁感线，由欧姆定律得，其中
联立得速度为v时线圈中通过电流
进入磁场前自由落体过程，由运动学公式得
则线圈受安培力
（2）全过程对线圈用动量定理，取向下为正，有
其中由（1）知
故有
回代解得
（3）最终静止时不切割，不受安培力，有
全过程系统能量守恒，有
解得线圈产生焦耳热
全过程对线圈用动量定理，取向下为正，有
其中由（2）知
回代解得
由于弹力绳提供冲量向上，故
其大小为。
【知识点】动量定理；电磁感应中的磁变类问题
【解析】【分析】（1）根据右手定则判断电流方向；
（2）对线圈受力分析，根据动量定理，结合安培力公式、电磁感应定律、闭合电路欧姆定律列式，联立求解全过程时间；
（3）根据能量守恒定律求线圈往复运动过程中产生的焦耳热，根据动量定理求弹力冲量。
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