广州市天河中学高中部2023-2024学年高二下学期期中考试
物理试卷
一、单选题：本大题共7小题，共28分，每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上的“影”投到屏幕上； 另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律
A. 入射光频率必须大于金属的极限频率，光电效应才能发生
B. 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大
C. 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大
D. 光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止
2. 关于下列几幅图，描述正确的是（ ）
A. 由图甲共振曲线可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大
B. 图乙是双缝干涉示意图，若将单色光由红色光改为蓝色光，相邻亮条纹间距离变大
C. 图丙是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向左移动，条纹间距将变大
D. 图丁中仅使N从图示位置绕水平轴转动的过程中，P上的光亮度保持不变
3. 如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图，运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员（ ）
A. 过程Ⅰ的动量变化量等于零 B. 过程Ⅱ的动量变化量等于零
C. 过程Ⅰ的动量变化量等于重力的冲量 D. 过程Ⅱ的动量变化量等于重力的冲量
4. 2023年艺术体操亚锦赛，中国选手赵雅婷以31.450分摘得带操金牌。带操选手伴随着欢快的音乐，完成了各项专业动作，产生各种优美的波形。如图为带操某一时刻的情形，下列说法正确的是（ ）
A. 带上质点速度就是波传播的速度
B. 带上质点运动的方向就是波传播的方向
C. 图示时刻，质点P的速度大于质点Q的速度
D. 图示时刻，质点P的加速度大于质点Q的加速度
5. 如图所示，一简谐横波在t=0时的波形是图中实线，在t1=0.2s时的波形是图中虚线，P为介质中x="4" m处的质点，则
A. 该波一定沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度可能为5 m/s
C. 从t=0开始，质点P经过0.2 s沿x轴正方向运动1 m
D. t="0.4" s时，质点P的位置y="4" cm
6. 如图所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度升高，则（ ）
A. a的体积和压强不变；b的体积变大，压强不变
B. a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强变小
C. a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强不变
D. a和b的体积都变大，压强都变小
7. 在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团。气团直径可达几千米，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。可以用气团理论解释高空气温很低的原因，是因为地面的气团上升到高空的过程中（ ）
A. 剧烈收缩，外界对气团做功，导致气团温度降低
B. 剧烈收缩，同时从周围吸收大量热量，导致气团温度降低
C. 剧烈膨胀，同时大量对外放热，导致气团温度降低
D. 剧烈膨胀，气团对外做功，内能大量减少，导致气团温度降低
二、多选题：本大题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
8. 有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10Hz，介质质点沿竖直方向振动。当绳上的质点P到达其平衡位置且向下振动时，在其右方相距0.6m处的质点Q刚好到达最高点。由此可知波速和传播方向可能是（ ）
A. 8 m/s，向右传播 B. 8 m/s，向左传播 C. 24 m/s，向右传播 D. 24 m/s，向左传播
9. 下列有关热学问题说法正确的是（ ）
A. 图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
B. 图乙是分子势能EP与分子间距r的关系示意图，在时分子力表现为引力
C. 图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少
D. 图丁为一定质量的理想气体分别在、温度下发生的等温变化，由图可知
10. 关于近代物理学，下列对图所描述现象，解释正确的是（ ）
A. 紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象揭示了光具有粒子性
B. 如图乙所示，光电子的最大初动能与入射光的频率的图像中，该直线的斜率为h
C. 如图丙所示，金属的遏止电压UC与入射光的频率的图像中，遏止电压与入射光的频率成正比
D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线：甲光、乙光、丙光，由图像可知这三束光的频率关系是甲最大，丙最小
11. 光纤通信有传输容量大、传输衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长为，折射率为n，AB、CD代表端面，光从AB端面以某一入射角进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中传播速度为c，下列选项正确的（ ）
A. 内芯相对于外套是光疏介质
B.
C. 光在玻璃丝中传播的速度为
D. 光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用时间为
三、填空题
12. 在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为588nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为___________m（保留两位有效数字）。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的___________（选填“长”或“短”），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的___________（选填“大”或“小”）。
13. 使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为2.0MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶体积变化且导热性能良好，则暴晒后瓶内气体的压强_______MPa（保留两位有效数字）；为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.1MPa时安全阀关闭，此时瓶内剩余气体与升温前原有气体质量之比是_______。
14. 如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和mB=3.0kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙相接触。另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动，在t=4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，物块C的v－t图像如图乙所示。求：C与A碰前，C的速度为______m/s；碰后速度为_______m/s；物块C的质量mC=_______kg；B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为______J。
四、实验题
15. 如图所示是“验证动量守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
（1） 用游标卡尺测量滑块上遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，读数为d=______mm。
（2） 用天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条和弹性碰撞架） 分别为 两个滑块的碰撞端面装有弹性碰撞架（图中未画出）；调整好气垫导轨后，将滑块A向左推出，与静止的滑块B发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门1相连的计时器显示的先后挡光时间为 和 ，与光电门 2 相连的计时器显示的挡光时间为 。从实验结果可知两滑块的质量满足mA______（填“>”“<”或“=”） mB；滑块A、B碰撞过程中满足表达式______（用所测物理量的符号表示），则说明碰撞过程中动量守恒。
16. 如图所示为测一块半球形玻璃砖的折射率的实验，实验的主要步骤如下：
①将半球形玻璃砖放在白纸上，用铅笔画出它的直径，移走玻璃砖，并用刻度尺找出中点O，记下此点（即圆心）；
②在圆弧侧的白纸上，作过O点且垂直直径的直线，放上玻璃砖，在上插两颗大头针和（距离适当远些）；
③使玻璃砖以O为轴在白纸上缓慢地转动，同时眼睛向着透过玻璃砖观察和的像，当恰好看不到和的像时停止转动玻璃砖，记下此时的直径的位置；
④量出和的夹角。若量得，。则
（1）实验是用__________现象进行的。
（2）计算公式：__________。
（3）计算得：__________。
五、计算题
17. 如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在内壁光滑的气缸中，汽缸和活塞绝热性能良好，活塞与汽缸底部之间用原长为l、劲度系数为的轻质弹簧连接。初始时，弹簧处于原长状态，密闭气体的温度为。现接通电热丝加热气体，使活塞缓慢向上移动l的距离（弹簧始终在弹性限度内）。已知活塞的质量为m，横截面积为S，外界大气压为，重力加速度为g，弹簧和电热丝的体积很小可忽略不计。求：
（1）初始时封闭气体的压强；
（2）最终封闭气体的温度。
18. 一个半圆柱形透明玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示，玻璃的折射率为n=
(1)一束平行光垂直射向玻璃砖下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少
(2)一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置？
19. 某打桩机在重锤与桩碰撞的过程中，使桩向下运动，锤向上运动。现把打桩机和打桩过程简化如下：如图所示，打桩机重锤的质量为，由牵引机械把重锤牵引到距钢桩顶上高处自由下落，打在质量为的钢桩上，已知重锤与钢桩的碰撞可视为弹性碰撞，重锤反弹后再多次与钢桩发生碰撞，且每次碰撞时间极短。已知钢桩在下陷过程中泥土对木桩的阻力恒为，式中为重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）重锤第1次与钢桩碰撞以后钢桩的深度变化；
（2）重锤第2次与钢桩碰撞以后钢桩的深度变化；
（3）重锤很多次与钢桩碰撞以后钢桩深入泥土的总深度。
广州市天河中学高中部2023-2024学年高二下学期期中考试
物理试卷 解析版
一、单选题：本大题共7小题，共28分，每题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求。
1. 如图，放映电影时，强光照在胶片上，一方面，将胶片上“影”投到屏幕上； 另一方面，通过声道后的光照在光电管上，随即产生光电流，喇叭发出与画面同步的声音。电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应的下列哪一条规律
A. 入射光的频率必须大于金属的极限频率，光电效应才能发生
B. 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光的频率增大而增大
C. 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度随入射光的强度增大而增大
D. 光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止
【答案】D
【解析】
【详解】电影实现声音与影像同步，主要应用了光电效应中的规律是：光电效应的发生时间极短，光停止照射，光电效应立即停止，依据该原理实现声音与影像同步，故D正确，ABC 错误。
故选D。
2. 关于下列几幅图，描述正确的是（ ）
A. 由图甲共振曲线可知，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大
B. 图乙是双缝干涉示意图，若将单色光由红色光改为蓝色光，相邻亮条纹间距离变大
C. 图丙是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，若将薄片向左移动，条纹间距将变大
D. 图丁中仅使N从图示位置绕水平轴转动的过程中，P上的光亮度保持不变
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知，当驱动力频率小于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越大，振动幅度越大；当驱动力频率大于振动系统固有频率时，驱动力频率越大，能量越小，振动幅度越小，故A错误；
B．根据条纹间距与波长的关系
若将单色光由红色光改为蓝色光，波长变短，两相邻亮条纹间距离将变小，故B错误；
C．若将薄片向左移动，即减小空气薄层的厚度，导致同级的光程差的间距变大，则干涉条纹间距会变大，故C正确；
D．当M固定不动，缓慢转动N时，从图示位置开始转动90°的过程时，则M、N的振动方向垂直，此时光屏P上的光亮度最暗，故D错误。
故选C。
3. 如图为跳水运动员从起跳到落水过程的示意图，运动员从最高点到入水前的运动过程记为Ⅰ，运动员入水后到最低点的运动过程记为Ⅱ，忽略空气阻力，则运动员（ ）
A. 过程Ⅰ的动量变化量等于零 B. 过程Ⅱ的动量变化量等于零
C. 过程Ⅰ的动量变化量等于重力的冲量 D. 过程Ⅱ的动量变化量等于重力的冲量
【答案】C
【解析】
【详解】AC.根据动量定理可知，过程Ⅰ中动量变化量等于重力的冲量，即为
I1=mgt
不为零，故A错误，C正确；
B.运动员入水前的速度不为零，末速度为零，过程Ⅱ的动量变化量不等于零，故B错误；
D.根据动量定理可知，过程Ⅱ的动量变化量等于合外力的冲量，不等于重力的冲量，故D错误。
故选C。
4. 2023年艺术体操亚锦赛，中国选手赵雅婷以31.450分摘得带操金牌。带操选手伴随着欢快的音乐，完成了各项专业动作，产生各种优美的波形。如图为带操某一时刻的情形，下列说法正确的是（ ）
A. 带上质点的速度就是波传播的速度
B. 带上质点运动的方向就是波传播的方向
C. 图示时刻，质点P的速度大于质点Q的速度
D. 图示时刻，质点P的加速度大于质点Q的加速度
【答案】D
【解析】
【详解】A．机械能的传播速度由介质决定，与质点的振动速度无关，故A错误；
B．图示为横波，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，故B错误；
CD．图示时刻，质点P在波谷，质点Q在平衡位置附近，质点P偏离平衡位置的位移较大，则质点P的速度小于质点Q的速度，质点P的加速度大于质点Q的加速度，故C错误，D正确。
故选D。
5. 如图所示，一简谐横波在t=0时的波形是图中实线，在t1=0.2s时的波形是图中虚线，P为介质中x="4" m处的质点，则
A. 该波一定沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度可能为5 m/s
C. 从t=0开始，质点P经过0.2 s沿x轴正方向运动1 m
D. t="0.4" s时，质点P的位置y="4" cm
【答案】B
【解析】
【详解】试题分析：此波的传播方向可能向右，也可能向左，选项A错误；若波的传播速度为5 m/s，则0.2s传播1m，即波向右传播，由波形图可知，B选项正确；因质点只能在自己平衡位置附近上下振动，而不随波迁移，故选项C错误；据波的图象可知，t=0.4s时，质点P的位置y=0，故D错误．故选B.
考点：机械波的图线.
6. 如图所示，一端封闭、一端开口的U形管竖直放置，管中有两段水银柱封闭着a、b两部分气体，若保持a部分气体温度不变，使b部分气体温度升高，则（ ）
A. a的体积和压强不变；b的体积变大，压强不变
B. a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强变小
C. a的体积变小，压强变大；b的体积变大，压强不变
D. a和b的体积都变大，压强都变小
【答案】A
【解析】
【详解】由于b部分气体压强保持不变，温度升高，体积增大；a部分气体的压强保持不变，温度不变，体积不变．故A项正确，BCD三项错误。
故选A。
7. 在研究大气现象时可把温度、压强相同的一部分气体作为研究对象，叫做气团。气团直径可达几千米，边缘部分与外界的热交换对整个气团没有明显影响，可以忽略。可以用气团理论解释高空气温很低的原因，是因为地面的气团上升到高空的过程中（ ）
A. 剧烈收缩，外界对气团做功，导致气团温度降低
B 剧烈收缩，同时从周围吸收大量热量，导致气团温度降低
C. 剧烈膨胀，同时大量对外放热，导致气团温度降低
D. 剧烈膨胀，气团对外做功，内能大量减少，导致气团温度降低
【答案】D
【解析】
【详解】地面的气团上升到高空的过程中，因压强逐渐减小，则体积急剧变大，即气团剧烈膨胀，气团对外做功，因不计与外界热交换，由热力学第一定律可知，气团内能大量减少，导致气团温度降低。
故选D。
二、多选题：本大题共4小题，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
8. 有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10Hz，介质质点沿竖直方向振动。当绳上的质点P到达其平衡位置且向下振动时，在其右方相距0.6m处的质点Q刚好到达最高点。由此可知波速和传播方向可能是（ ）
A. 8 m/s，向右传播 B. 8 m/s，向左传播 C. 24 m/s，向右传播 D. 24 m/s，向左传播
【答案】BC
【解析】
【分析】本题中既没有明确波的传播方向，又没有明确波长的大小范围，故存在多种可能性。
【详解】AC．当波向右传播时，其波形图如图所示
此时P、Q两点平衡位置间的距离满足
则波长
波速
当时
当时
故C正确，A错误；
BD．当波向左传播时，其波形图如图所示
此时P、Q两点平衡位置间的距离满足
则波长
波速
当时
当时
故B正确，D错误。
故选BC。
9. 下列有关热学问题说法正确的是（ ）
A. 图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下的分子平均动能小于②状态下的分子平均动能
B. 图乙是分子势能EP与分子间距r的关系示意图，在时分子力表现为引力
C. 图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体对外界做功，内能减少
D. 图丁为一定质量的理想气体分别在、温度下发生的等温变化，由图可知
【答案】CD
【解析】
【详解】A．图甲是理想气体分子速率的分布规律，气体在①状态下分子速率占总分子数的百分比的极大值的速率较大，则气体在①状态下分子平均动能大于②状态下的分子平均动能，选项A错误；
B．图乙是分子势能EP与分子间距r的关系示意图，在r=r2时分子力表现为零，可知在时分子力表现为斥力，选项B错误；
C．图丙为压力锅示意图，在关火后打开压力阀开始放气的瞬间，锅内气体体积变大，对外界做功，因来不及与外界进行热交换，则气体的内能减少，选项C正确；
D．图丁为一定质量的理想气体分别在、温度下发生的等温变化，由图可知距离原点越远的曲线上pV乘积越大，可知温度越高，即，故选项D正确。
故选CD。
10. 关于近代物理学，下列对图所描述现象，解释正确的是（ ）
A. 紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象揭示了光具有粒子性
B. 如图乙所示，光电子的最大初动能与入射光的频率的图像中，该直线的斜率为h
C. 如图丙所示，金属的遏止电压UC与入射光的频率的图像中，遏止电压与入射光的频率成正比
D. 同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线：甲光、乙光、丙光，由图像可知这三束光的频率关系是甲最大，丙最小
【答案】AB
【解析】
【详解】A．紫外线照射锌板时，锌板向外发射光电子的现象为光电效应现象，揭示了光具有粒子性，故A正确；
B．根据光电效应方程有：，则图像的斜率表示普朗克常量h，故B正确；
C．根据光电效应方程结合动能定理可知
即UC与入射光的频率为一次函数，而不是正比，故C错误；
D．由，可知
故D错误
故选AB。
11. 光纤通信有传输容量大、传输衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长为，折射率为n，AB、CD代表端面，光从AB端面以某一入射角进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，已知光在真空中传播速度为c，下列选项正确的（ ）
A. 内芯相对于外套是光疏介质
B.
C. 光在玻璃丝中传播的速度为
D. 光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为
【答案】BD
【解析】
【详解】A．发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏介质，故内芯相对于外套是光密介质，故A错误；
B．由题意
，
得
故B正确；
C．根据
光在玻璃丝中的传播速度为
故C错误；
D．由几何关系
又传播时间为
得
故D正确。
故选BD。
三、填空题
12. 在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为588nm的黄光，在距双缝1m的屏上形成干涉条纹。已知双缝间距为1.68×10-4m，则相邻两明条纹中心间距为___________m（保留两位有效数字）。若改用氦氖激光器作光源，其发出的红光波长比黄光的___________（选填“长”或“短”），其它条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的___________（选填“大”或“小”）。
【答案】 ①. ②. 长 ③. 大
【解析】
【详解】[1]由双缝干涉条纹间距公式可得
[2]由电磁波谱可知，红光波长比黄光的长。
[3]由条纹间距公式可知，红光波长比黄光的长，则相邻两明条纹中心间距红光比黄光的大。
13. 使用储气钢瓶时，应尽量避免阳光直射。在某次安全警示实验中，实验员取来一只容积为40L的氧气瓶，瓶内气体压强为2.0MPa。经暴晒后，连同瓶内气体，温度从27℃上升至57℃。认为瓶中气体为理想气体，忽略钢瓶体积变化且导热性能良好，则暴晒后瓶内气体的压强_______MPa（保留两位有效数字）；为避免压强过大，储气钢瓶上装有安全阀。重复上述实验时，打开安全阀卸压，待瓶内压强降至1.1MPa时安全阀关闭，此时瓶内剩余气体与升温前原有气体质量之比是_______。
【答案】 ①. 2.2 ②. 1：2
【解析】
【详解】[1]瓶内气体可视为等容变化可知
解得暴晒后瓶内气体的压强
[2]升温前原有气体为研究对象，根据理想气体状态方程
解得
则
即瓶内剩余的气体与原有气体质量之比为1：2。
14. 如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA=4.0kg和mB=3.0kg。用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙相接触。另有一物块C从t=0时以一定速度向右运动，在t=4s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，物块C的v－t图像如图乙所示。求：C与A碰前，C的速度为______m/s；碰后速度为_______m/s；物块C的质量mC=_______kg；B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能为______J。
【答案】 ①. 9 ②. 3 ③. 2 ④. 9
【解析】
【详解】[1] [2]由图知，C与A碰前速度为
碰后速度为
[3] C与A碰撞过程动量守恒，以C的初速度反方向为正方向，由动量守恒定律得：
计算得出
[4] 12s时B离开墙壁，此时B速度为零，A、C速度相等时
12s末B离开墙壁之后，A、B、C及弹簧组成的系统动量和机械能守恒，且当AC与B速度v4相等时弹簧弹性势能最大，根据动量守恒定律，有
根据机械能守恒定律，有
计算得出
四、实验题
15. 如图所示是“验证动量守恒定律”的装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块上均固定一相同的竖直遮光条。
（1） 用游标卡尺测量滑块上的遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，读数为d=______mm。
（2） 用天平测得滑块A、B的质量（均包括遮光条和弹性碰撞架） 分别为 两个滑块的碰撞端面装有弹性碰撞架（图中未画出）；调整好气垫导轨后，将滑块A向左推出，与静止的滑块B发生碰撞，碰后两滑块没有粘连，与光电门1相连的计时器显示的先后挡光时间为 和 ，与光电门 2 相连的计时器显示的挡光时间为 。从实验结果可知两滑块的质量满足mA______（填“>”“<”或“=”） mB；滑块A、B碰撞过程中满足表达式______（用所测物理量的符号表示），则说明碰撞过程中动量守恒。
【答案】 ①. 5.20 ②. < ③.
【解析】
【详解】（1）[1] 用游标卡尺测量滑块上的遮光条的宽度为d=5mm+0.05mm×4=5.20mm。
[2]从实验结果可知滑块A碰后反弹，则两滑块的质量满足mA< mB；
[3]滑块A碰撞前后的速度为
滑块B碰撞前后的速度为
若动量守恒则满足
即滑块A、B碰撞过程中满足表达式
16. 如图所示为测一块半球形玻璃砖的折射率的实验，实验的主要步骤如下：
①将半球形玻璃砖放在白纸上，用铅笔画出它的直径，移走玻璃砖，并用刻度尺找出中点O，记下此点（即圆心）；
②在圆弧侧的白纸上，作过O点且垂直直径的直线，放上玻璃砖，在上插两颗大头针和（距离适当远些）；
③使玻璃砖以O为轴在白纸上缓慢地转动，同时眼睛向着透过玻璃砖观察和的像，当恰好看不到和的像时停止转动玻璃砖，记下此时的直径的位置；
④量出和的夹角。若量得，。则
（1）实验是用__________现象进行的。
（2）计算公式：__________。
（3）计算得：__________。
【答案】 ①. 全反射 ②. ③. 1.52
【解析】
【详解】（1）[1]由题意可知，当玻璃砖转过某一角度θ时，在直径边的一侧观察不到P1、P2的像，此时恰发生全反射，故实验是用全反射现象进行的。
（2）[2]作出如图所示的光路图，可知测出玻璃砖直径边转的角度θ，则法线转过的角度也是θ，在玻璃砖内入射角为θ，临界角为θ。
则有计算公式
（3）[3]代入数据解得
五、计算题
17. 如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在内壁光滑的气缸中，汽缸和活塞绝热性能良好，活塞与汽缸底部之间用原长为l、劲度系数为的轻质弹簧连接。初始时，弹簧处于原长状态，密闭气体的温度为。现接通电热丝加热气体，使活塞缓慢向上移动l的距离（弹簧始终在弹性限度内）。已知活塞的质量为m，横截面积为S，外界大气压为，重力加速度为g，弹簧和电热丝的体积很小可忽略不计。求：
（1）初始时封闭气体的压强；
（2）最终封闭气体的温度。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）设初始时封闭气体压强为p1，对活塞根据平衡条件有
解得
（2）设最终封闭气体的压强为p2，对活塞根据平衡条件有
解得
设最终封闭气体的温度为T1，根据理想气体状态方程有
解得
18. 一个半圆柱形透明玻璃砖，其横截面是半径为R半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示，玻璃的折射率为n=
(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少
(2)一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置？
【答案】(1)；(2)此光线从玻璃砖射出点的位置在O点左侧或者右侧处
【解析】
【详解】(1)根据全反射定律得
即临界角为，如图
由几何知识得
则入射光束在AB上的最大宽度为
(2)设光线在距离O点的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系和已知条件得
光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图
由反射定律和几何关系得
射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出。
19. 某打桩机在重锤与桩碰撞的过程中，使桩向下运动，锤向上运动。现把打桩机和打桩过程简化如下：如图所示，打桩机重锤的质量为，由牵引机械把重锤牵引到距钢桩顶上高处自由下落，打在质量为的钢桩上，已知重锤与钢桩的碰撞可视为弹性碰撞，重锤反弹后再多次与钢桩发生碰撞，且每次碰撞时间极短。已知钢桩在下陷过程中泥土对木桩的阻力恒为，式中为重力加速度，不计空气阻力。求：
（1）重锤第1次与钢桩碰撞以后钢桩的深度变化；
（2）重锤第2次与钢桩碰撞以后钢桩的深度变化；
（3）重锤很多次与钢桩碰撞以后钢桩深入泥土的总深度。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）重锤自由下落运动过程，设重锤刚与桩接触时的速度为，则根据机械能守恒定律得
解得
重锤与桩的弹性碰撞过程，取向下为正方向，由于作用时间极短，内力远大于外力，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律有
解得
，
对桩在深入泥土的过程中根据动能定理得
解得
（2）设重锤第2次与桩接触时的速度为，则据机械能守恒定律得
解得
同理，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得
，
对桩在深入泥土的过程中，根据动能定理得
解得
（3）根据功能关系有
解得
