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2022-2023学年吉林省白山市六盟校高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析）
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这是一份2022-2023学年吉林省白山市六盟校高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析），共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，简答题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.通过学习，我们知道，光具有波粒二象性，下列关于光的说法正确的是( )
A. 康普顿效应说明光具有波动性
B. 普朗克提出能量是量子化的
C. 光在任何情况下都能体现出波动性和粒子性
D. 爱因斯坦提出光电效应方程，并以此支持了光的波动说
2.如图所示，光滑水平面上的弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，取向左为正方向，则振子从O点运动到B点的过程中( )
A. 位移不断减小B. 加速度不断减小
C. 位移方向与加速度方向始终相同D. 速度减小，弹性势能增大
3.光盘是存储信息的一种重要媒介，光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。入射的激光束斜射到盘面上的光路如图所示，已知入射的激光束由红、蓝两单色光组成，下列说法正确的是( )
A. 光束①是红光
B. 光束①的频率比光束②大
C. 光束②的波长比光束①短
D. 在透明介质层中光束①比光束②传播得更快
4.骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是( )
A. 活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B. 活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
5.手机上一般会有两个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个位于手机顶部。小明同学查阅手机说明书后知道手机顶部的麦克风为降噪麦克风。该同学进一步查阅资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。理想情况下的降噪过程如图所示，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法正确的是( )
A. 降噪声波的频率大于环境噪声的频率B. 降噪声波的频率小于环境噪声的频率
C. 降噪麦克风的工作原理是声波的衍射D. 降噪麦克风的工作原理是声波的干涉
6.如图所示，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中的空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，从而自动控制进水量.已知刚进水时细管中被封闭空气柱的长度为42cm，洗衣缸上方盖板有细缝与外界相通，大气压强p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，取重力加速度大小g=10m/s2。洗衣时选择某挡位，当细管中空气压强达到1.05×105Pa时，压力传感器就会关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高为( )
A. 42cmB. 50cmC. 52cmD. 62cm
7.t=0时刻简谐横波a与b的波形图如图所示，其中a沿x轴正方向传播，b沿x轴负方向传播，波速都是5m/s，振动方向都平行于y轴。下列选项画出的是平衡位置在x=2m处的质点的振动图像，其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.氢原子的能级图如图甲所示，研究光电效应的实验装置如图乙所示。大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，这些光子照射到图乙电路中光电管的阴极K上，仅有1种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，则光电管阴极K金属材料的逸出功可能为( )
A. 12.2eVB. 11.9eVC. 10.5eVD. 9.8eV
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A. 少数α粒子发生了大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90∘
B. α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C. α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
D. α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
10.某容器内封闭一定质量的理想气体。气体开始处于状态a，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到状态a，其p−T图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 状态b的体积大于状态a的体积
B. 状态a的体积小于状态c的体积
C. b→c过程中，气体对外界做正功
D. a→b过程中吸收的热量大于c→a过程中释放的热量
11.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t=0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为1.5m/s
B. 该波沿x轴正方向传播
C. 若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的回声频率大于105Hz
D. 若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的回声频率小于105Hz
12.如图甲所示，一端封闭且粗细均匀的足够长直玻璃管水平放置，用长为20cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，封闭气柱长度为32cm，大气压强恒为76cmHg。现将玻璃管顺时针缓慢旋转90∘，如图乙所示。再将玻璃管顺时针缓慢旋转53∘，如图丙所示。已知气体温度始终不变，取sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，下列说法正确的是( )
A. 图乙状态的气体压强大于图丙
B. 若玻璃管从图乙状态自由下落，气柱长度将减小
C. 图乙气柱长度为40cm
D. 图丙气柱长度为38cm
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
13.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，现用amL油酸和酒精配制成bmL的油酸酒精溶液，还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。
(1)用滴管向量筒内滴入c滴油酸酒精溶液，读出油酸酒精溶液的体积为dmL；
(2)将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水而滴一滴油酸酒精溶液，则这一滴溶液中油酸的体积V=______mL。(用题中字母表示)
(3)酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓。待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状，用数格子的方法测得油膜的面积为S。
(4)估算油酸分子的直径的表达式为D=______(用V和S表示)。
(5)某同学错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则该同学测得的油酸分子的直径______(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
14.“春耕”学习小组利用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)学习小组的同学用游标卡尺测量摆球的直径时读数如图乙所示，则摆球的直径D=______ cm。
(2)学习小组的同学组装好实验装置后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度(小于5∘)，然后释放摆球，摆球某次通过最低点时开始计时，并从1开始计数，然后摆球每完成一次全振动计数加1，当该同学计数到40时停止计时，测得的时间记为t，测得的单摆的摆长记为L，则当地的重力加速度大小g=______(用L、t表示)。
(3)学习小组的同学改变摆线的长度继续做实验，在绘制单摆的周期的平方-摆长(T2−L)图线时，一位同学误将摆线长和小球直径的和记为摆长L，则他画出的图线可能为图丙中的______(填“a”、“b”或“c”)。
四、简答题：本大题共2小题，共22分。
15.如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜ABD，其中∠A=53∘、∠B=37∘，一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜，光线进入棱镜后射到AD边的E点，发现光线刚好不能从AD边射出。已知AE的长度为3L0，ED的长度为4L0，光在真空中的传播速度为c，取sin53∘=0.8，cs53∘=0.6。求：
(i)透明材料的折射率n；
(ii)光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
16.1932年查德威克用α粒子去轰击铍核(49Be)发现了中子(并产生一个碳核)，已知这一核反应每发生一次释放的核能为△E，真空中的光速为c。
(1)写出核反应方程并计算出反应中的质量亏损Δm；
(2)若α粒子以速度v0轰击静止的铍核(49Be)，反应生成的碳核和中子同方向运动，且动量之比为1：5，求生成的碳核的速度大小v。
五、计算题：本大题共1小题，共15分。
17.如图所示，左端封闭右端开口、内径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长L=20cm的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长，已知大气压强p0=75cmHg，初始时封闭气体的热力学温度T1=300K。现将下端阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管水银面下降的高度Δh=5cm。
(1)求右管水银面下降的高度ΔH；
(2)关闭阀门S后，若缓慢改变左管内封闭气体的温度，使左管的水银面回到最初高度，求此时左管内气体的热力学温度T2；
(3)关闭阀门S后，若将右端封闭，保持右管内封闭气体的温度不变的同时，对左管缓慢加热，使左管和右管的水银面再次相平，求此时左管内气体的热力学温度T3。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.康普顿效应说明光与电子可以发生类似于碰撞的情况，说明光具有粒子性，故A错误；
B.普朗克提出能量是量子化的，故B正确；
C.大量光子表现出波动性，少量光子表现为粒子性，光的波长越长，波动性越强；光的波长越短，粒子性越强，故C错误。
D.爱因斯坦提出光电效应方程，并以此支持了光的粒子说，故D错误。
故选：B。
本题根据能量子假说、波粒二象性、光电效应现象、康普顿效应，即可解答。
本题考查学生对能量子假说、波粒二象性、光电效应、康普顿效应、的掌握，需要学生多熟记。
2.【答案】D
【解析】解：从O→B运动的过程是振子远离平衡位置，故位移增大，由F=−kx知回复力增大，由牛顿第二定律知a=−kxm，加速度增大，位移方向与加速度方向始终相反，振子做减速直线运动，速度减小，弹簧的形变量变大，弹性势能增大。
故选：D。
小球做简谐运动，简谐运动中靠近平衡位置过程是加速运动，远离平衡位置过程是减速运动；分析清楚小球的运动过程，然后答题。
本题考查了简谐运动，明确弹簧振子在周期性运动过程中，速度、位移、加速度、恢复力和能量的变化和之间的关系是解题的关键和核心。
3.【答案】B
【解析】解：ABC、由题图可知，激光束进入盘面时，光线①的偏折程度较大，则光束①的折射率较大，所以光束①的频率比光束②大，可知光束①是蓝光，光束①的波长比光束②短，故AC错误，B正确；
D、由v=cn可知，光束①的折射率较大，所以光束①比光束②传播得更慢，故D错误。
故选：B。
蓝光的折射率大于红光的折射率，根据光线的偏折程度确定哪一种光是红光；根据折射率的大小，分析频率和波长的大小，结合v=cn比较光在介质中的传播速度大小。
本题通过光线的偏折程度比较出折射率的大小是关键，要知道各种色光的折射率大小关系，以及波长关系、频率关系等等。
4.【答案】A
【解析】解：当活塞迅速下压时外界对气体做功(汽缸内的气体对外界做负功)，且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，温度升高，汽缸内的气体分子平均动能增大，气体的体积减小，则气体压强增大，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据气体的体积变化得出气体的做功特点，结合热力学第一定律分析出气体的状态参量的变化。
本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，熟悉气体状态参量的分析，结合热力学第一定律即可完成解答，难度不大。
5.【答案】D
【解析】解：由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，所以降噪麦克风的工作原理是声波的干涉，故ABC错误，D正确。
故选：D。
降噪过程实际上是声波发生了干涉，机械波传播的速度由介质决定。
本题以手机上的两个麦克风为背景，考查了干涉现象在实际问题中的应用，解决本题时要明确机械波传播的速度由介质决定，声波在同一介质中传播波速相等，要掌握波的叠加原理和干涉的条件。
6.【答案】C
【解析】解：设细管的横截面积为S，以细管内封闭气体为研究对象，开始时压强为p0=1.0×105Pa
体积V0=L0S=42S
压缩后，气体压强p1=1.05×105Pa
体积为V1=L1S
对于封闭在细管中的空气，由玻意耳定律p0L0S=p1L1S
解得L1≈40cm
即细管内液面离地h1=L0−L1，解得h1=2cm
由平衡条件p0+ρgh2=p1
其中，h2为缸中液面和空气柱内液面高度差，解得h2=50cm
综上，洗衣缸内水位高度约为h=h1+h2，解得h=52cm
故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据玻意耳定律分别求出注水后气体的压强，封闭气体压强的增加，是由于洗衣缸内水的深度增加造成的，根据压强公式求出洗衣缸内注入水的深度。
本题运用物理知识分析实际问题的能力，分析研究对象的初末状态是求解的关键。
7.【答案】A
【解析】解：两列波的波速相等，波长相等，由v=λf知频率相等，能发生稳定干涉。从t=0时刻起过14周期后，两列波的波峰同时到达x=2m处，则此处质点振动总是加强，振幅为两列波振幅之和，即为3cm，开始从平衡位置沿y轴正方向开始振动，所以x=2m处的质点的振动图像是A图，故A正确，BCD错误。
故选：A。
两列波的波速相等，波长相等，则频率相等，能发生稳定干涉，根据叠加原理分析x=2m处的质点的振动情况和振幅，确定振动图像的形状。
本题考查对波的叠加原理的理解和应用能力，分析起振时质点的位移和速度是关键。
8.【答案】A
【解析】解：大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中频率最高的光子是从n=4向n=1跃迁发出的光子，对应的能量为
E=E4−E1=(−0.85eV)−(−13.6eV)=12.75eV
n=3到n=1对应的能量为
E=E3−E1=(−1.51eV)−(−13.6eV)=12.09eV
仅有1种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，则光电管阴极K金属材料的逸出功的范围为
12.09eV只有A选项符合。
故A正确，BCD错误。
故选：A。
利用玻尔理论求跃迁发光的频率种类，判断出能量值最大的光子的能量，然后利用爱因斯坦光电效应方程和图丙中的遏止电压求逸出功。
本题综合考查光电效应中的逸出功、光电管电路，以及玻尔理论中的原子跃迁。掌握相关规律，是作答此类问题的关键。
9.【答案】AD
【解析】解：A、当α粒子穿过原子时，电子质量远小于α粒子质量，所以电子对α粒子影响很小，
影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核较远时α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，所以只有少数α粒子发生大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90∘，而绝大多数基本按直线方向前进，故A正确；
B、α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误；
C、α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故C错误；
D、从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使α粒子受到排斥力的原子核的体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确。
故选：AD。
A、电子质量远小于α粒子质量，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，且靠近原子核时库仑斥力很大，则可判断正误；
B、α粒子大角度散射是由于受到原子核库仑斥力的作用；
C、α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的；
D、大多数α粒子几乎不发生偏转可推测原子核体积很小，几乎带有原子的全部正电荷和全部质量。
本题考查了α粒子的散射实验现象，解题的关键是能够通过实验现象，推测原子内部的情况。
10.【答案】BC
【解析】解：A.根据一定质量的理想气体状态方程pV=CT，结合图像可知：
p=CVT
可知a、b在一条等容线上，则状态a和状态b的体积相等，故A错误；
B.对c→a过程，根据
p=CVT
p不变，T变小，则V变小，则状态a的体积小于状态c的体积，故B正确；
C.对b→c过程，根据
p=CVT
p变小，T不变，则V变大，气体对外界做正功，故C正确；
D.a→b过程中气体体积不变；在c→a过程中气体体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知两种过程T的变化量相同，则a→b过程中内能的增加量等于c→a过程中内能的减小量，因c→a过程中外界对气体做正功，所以a→b过程中吸收的热量比c→a过程中释放的热量少，故D错误。
故选：BC。
根据一定质量的理想气体状态方程，结合图像的物理意义分析出气体的状态参量的变化趋势；
根据热力学第一定律分析出气体的做功情况和吸放热情况。
本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，理解图像的物理意义，结合热力学第一定律即可完成分析。
11.【答案】BC
【解析】解：A.根据题图甲可知，该波的波长为λ=1.5×10−2m，由图乙可知该波的周期为T=1×10−5s
则可得该波的波速为v=λT=1.5×10−21×10−5m/s=1.5×103m/s，故A错误；
B.t=0时刻质点P沿y轴正方向运动，根据同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故B正确；
CD.鱼群反射超声波的频率f=1T=11×10−5Hz=105Hz，根据多普勒效应，若鱼群向着渔船方向游过来，接收器接收到的回声频率应大于105Hz，故C正确，D错误。
故选：BC。
通过甲图可知波长，乙图可知周期和频率，从而求得波速，再结合图像分析，从而可求得方向。
本题考查声波的性质，通过周期和波长求得波速，同时考查多普勒效应。
12.【答案】BD
【解析】解：A.图乙中封闭气体的压强
p2=p0−ρgh=76cmHg−20cmHg=56cmHg
图丙中封闭气体的压强
p3=p0−ρghcs53∘=76cmHg−20×0.6cmHg=64cmHg
则图乙状态的气体压强小于题图丙，故A错误；
B.若玻璃管从图乙状态自由下落，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，大于题图乙状态的气体压强，由玻意耳定律有
pV=C
可知，压强增大，体积减小，即气柱长度将减小，故B正确；
CD.令乙、丙中的气体长度分别为L2、L3根据玻意耳定律有
p1L1S=p2L2S=p3L3S
其中
p1=p0，L1=32cm
解得
L2≈43.4cm，L3=38cm
C错误，D正确。
故选：BD。
根据计算封闭气体的压强分析判断；根据自由落体运动封闭气体的压强等于大气压分析判断；根据平衡条件推导判断。
本题关键掌握根据平衡条件结合气体状态方程计算。
13.【答案】adbc VS 大于
【解析】解：(2)一滴溶液中油酸的体积V=ab⋅dc=adbc
(4)估算油酸分子的直径的表达式为D=VS
(5)某同学错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则根据D=VS可知V偏大，则该同学测得的油酸分子的直径大于真实值。
故答案为：(2)adbc；(4)VS；(5)大于
(2)根据题意解得一滴溶液中油酸的体积。
(4)在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径。
(5)根据实验原理与实验操作分析解答。
掌握实验原理是解决此题的关键，该实验中认为油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。
14.【答案】1.86； (78π)2Lt2 ； c
【解析】解：(1)由图乙可知，游标卡尺的最小分度值为0.1mm，且第6个小格与主尺对齐，则摆球的直径
D=18mm+6×0.1mm=18.6mm=1.86cm
(2)根据题意可知，单摆运动的周期为
T=t39
由单摆周期公式T=2π Lg可得，当地的重力加速度大小为
g=4π2LT2=(78π)2Lt2
(3)误将摆线长和小球直径的和记为摆长L，则有
T2=4π2g(L−D2)
可知，他画出的图线可能为图丙中的c。
故答案为：(1)1.86；(2)(78π)2Lt2；(3)c。
(1)先确定游标卡尺的最小分度值再读数；
(2)根据单摆周期公式推导；
(3)根据单摆周期公式推导图像函数表达式，结合图像判断。
本题关键掌握实验原理、游标卡尺读数和利用图像处理问题。
15.【答案】解：(i)光线刚好不能从AD边射出，即光线在AD边上恰好发生了全反射，入射角等于临界角C。
由几何关系知临界角为
C=∠A=53∘
根据全反射临界角公式得
sinC=1n
解得透明材料的折射率为：n=54
(ii)光在棱镜中传播的速度为
v=cn=c54=45c
如图所示。
光线射到BD边上时入射角θ=90∘−53∘=37∘由几何关系知光在棱镜中传播的路程为
s=3L0sin53∘+4L0sin53∘=37L05
光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间为
t=sv
解得：t=37L04c
答：(i)透明材料的折射率n为54；
(ii)光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t为37L04c。
【解析】(i)光线刚好不能从AD边射出，恰好在AD边发生了全反射，入射角等于临界角C，根据几何关系求出临界角C的大小，再根据临界角公式sinC=1n求出透明材料的折射率n；
(ii)由v=cn求出光在棱镜中传播的速度，由几何知识求出光在棱镜中传播的路程，再求光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
本题是几何光学问题，关键要全反射条件及临界角与折射率的大小关系sinC=1n，当光线从介质射入空气时就要考虑能否发生全反射。
16.【答案】解：(1)核反应方程为
24He+49Be→612C+01n
根据爱因斯坦质能方程有
ΔE=Δmc2
解得
Δm=ΔEc2
(2)根据动量守恒定律有
mHev0=pC+pn
碳核的动量
pC=mCv
中子的动量
pn=5pC=5mCv
解得
v=118v0
答：(1)核反应方程为 24He+49Be→612C+01n，反应中的质量亏损ΔEc2；
(2)生成的碳核的速度大小118v0。
【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，写核反应方程，根据爱因斯坦质能方程，求质量亏损；
(2)根据动量守恒定律，结合动量定义，求生成的碳核的速度大小。
本题考查学生对动量守恒定律、核反应方程质量数和电荷数守恒、爱因斯坦质能方程规律的掌握，是一道综合性较强的题。
17.【答案】解：(1)对左管气体分析可知，p1=p0，V1=Ls；V2=(L+Δh)s
根据等温变化：p1V1=p2V2，解得p2=p1V1V2=75×，
即此时左右两侧液面的高度差为h=75cm−60cm=15cm
已知左侧液面下降5cm，由此可知右侧液面下降ΔH=5+h=20cm；
(2)当对左侧气体升温后，左侧液面回到初位置时，
根据几何关系可知，左右两侧液面高度差为Δh′=h+2×5cm=25cm
即此时左侧气体压强为p2′=p0+25cmHg=75cmHg+25cmHg=100cmHg
根据左侧气体做等容变化，即p1T1=p2T2，可知T2=p2′T1p1=100×30075K=400K，
(3)关闭阀门S后，将右端封闭，对右管气体
p右1=p0，V右1=40s；
当左右两侧液面向平时，V右2=(40−h2)s=(40−7.5)s=32.5s
根据等温变化p右1V右1=p右2V右2，解得p右2=p右1V右1V右2=75cmHg×40s32.5s=120013cmHg
即此时左侧气体压强也为120013cmHg，对左侧气体，V3=32.5s
p1V1T1=p右2V3T3，解得T3=p右2V3T1p1V1=120013×32.5s×30075×20sK=600K
答：(1)右管水银面下降的高度为20cm；
(2)此时左管内气体的热力学温度为400K；
(3)此时左管内气体的热力学温度为600K。
【解析】(1)对左侧气体根据等温变化列方程可求解；
(2)根据几何关系集合左侧气体做等容变化可列方程求解；
(3)首先根据右侧气体做等温变化求得右侧气体压强，再根据左侧气体应用一定质量的理想气体状态方程，列方程求解。
该题考查学生对一定质量的理想气体做等温、等容变化的考查，变化过程较多时该题的难点，在求解过程中，要把每个变化过程分清，找到对应的变化根据不同的状态方程求解。
1.通过学习，我们知道，光具有波粒二象性，下列关于光的说法正确的是( )
A. 康普顿效应说明光具有波动性
B. 普朗克提出能量是量子化的
C. 光在任何情况下都能体现出波动性和粒子性
D. 爱因斯坦提出光电效应方程，并以此支持了光的波动说
2.如图所示，光滑水平面上的弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点间做简谐运动，取向左为正方向，则振子从O点运动到B点的过程中( )
A. 位移不断减小B. 加速度不断减小
C. 位移方向与加速度方向始终相同D. 速度减小，弹性势能增大
3.光盘是存储信息的一种重要媒介，光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。入射的激光束斜射到盘面上的光路如图所示，已知入射的激光束由红、蓝两单色光组成，下列说法正确的是( )
A. 光束①是红光
B. 光束①的频率比光束②大
C. 光束②的波长比光束①短
D. 在透明介质层中光束①比光束②传播得更快
4.骑自行车既是安全、绿色的出行方式之一，又是比较不错的有氧运动。山地自行车安装了气压式减震装置来抵抗颠簸从而受到不少人的喜爱，其原理如图所示。如果路面不平，随着骑行时自行车的颠簸，活塞上下振动，下列说法正确的是( )
A. 活塞迅速下压时汽缸内的气体对外界做负功
B. 活塞迅速下压时汽缸内的气体温度可能减小
C. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的压强变小
D. 活塞迅速下压时汽缸内的气体的内能减小
5.手机上一般会有两个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个位于手机顶部。小明同学查阅手机说明书后知道手机顶部的麦克风为降噪麦克风。该同学进一步查阅资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果。理想情况下的降噪过程如图所示，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法正确的是( )
A. 降噪声波的频率大于环境噪声的频率B. 降噪声波的频率小于环境噪声的频率
C. 降噪麦克风的工作原理是声波的衍射D. 降噪麦克风的工作原理是声波的干涉
6.如图所示，自动洗衣机洗衣缸的底部与竖直均匀细管相通，细管上部封闭，并与压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着洗衣缸中水面的上升，细管中的空气被压缩，当细管中的空气压强达到一定数值时，压力传感器使进水阀门关闭，从而自动控制进水量.已知刚进水时细管中被封闭空气柱的长度为42cm，洗衣缸上方盖板有细缝与外界相通，大气压强p0=1.0×105Pa，水的密度ρ=1.0×103kg/m3，取重力加速度大小g=10m/s2。洗衣时选择某挡位，当细管中空气压强达到1.05×105Pa时，压力传感器就会关闭洗衣机进水阀门，此时洗衣缸内水位高为( )
A. 42cmB. 50cmC. 52cmD. 62cm
7.t=0时刻简谐横波a与b的波形图如图所示，其中a沿x轴正方向传播，b沿x轴负方向传播，波速都是5m/s，振动方向都平行于y轴。下列选项画出的是平衡位置在x=2m处的质点的振动图像，其中正确的是( )
A.
B.
C.
D.
8.氢原子的能级图如图甲所示，研究光电效应的实验装置如图乙所示。大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子，这些光子照射到图乙电路中光电管的阴极K上，仅有1种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，则光电管阴极K金属材料的逸出功可能为( )
A. 12.2eVB. 11.9eVC. 10.5eVD. 9.8eV
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.1909年，物理学家卢瑟福和他的学生用α粒子轰击金箔，研究α粒子被散射的情况，其实验装置如图所示。关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A. 少数α粒子发生了大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90∘
B. α粒子大角度散射是由于它跟电子发生了碰撞
C. α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是正确的
D. α粒子散射实验说明原子中有一个带正电的核几乎占有原子的全部质量
10.某容器内封闭一定质量的理想气体。气体开始处于状态a，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到状态a，其p−T图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 状态b的体积大于状态a的体积
B. 状态a的体积小于状态c的体积
C. b→c过程中，气体对外界做正功
D. a→b过程中吸收的热量大于c→a过程中释放的热量
11.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t=0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为1.5m/s
B. 该波沿x轴正方向传播
C. 若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的回声频率大于105Hz
D. 若鱼群向着渔船方向游过来，根据多普勒效应，接收器接收到的回声频率小于105Hz
12.如图甲所示，一端封闭且粗细均匀的足够长直玻璃管水平放置，用长为20cm的水银柱封闭了一定质量的理想气体，封闭气柱长度为32cm，大气压强恒为76cmHg。现将玻璃管顺时针缓慢旋转90∘，如图乙所示。再将玻璃管顺时针缓慢旋转53∘，如图丙所示。已知气体温度始终不变，取sin53∘=0.8，cs53∘=0.6，下列说法正确的是( )
A. 图乙状态的气体压强大于图丙
B. 若玻璃管从图乙状态自由下落，气柱长度将减小
C. 图乙气柱长度为40cm
D. 图丙气柱长度为38cm
三、实验题：本大题共2小题，共15分。
13.在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，现用amL油酸和酒精配制成bmL的油酸酒精溶液，还有一个盛有水的浅盘、一支滴管、一个量筒、爽身粉、带方格的玻璃板等。
(1)用滴管向量筒内滴入c滴油酸酒精溶液，读出油酸酒精溶液的体积为dmL；
(2)将爽身粉均匀地撒在水面上，再用滴管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水而滴一滴油酸酒精溶液，则这一滴溶液中油酸的体积V=______mL。(用题中字母表示)
(3)酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，形成一层油膜，膜上没有爽身粉，可以清楚地看出油膜轮廓。待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状，用数格子的方法测得油膜的面积为S。
(4)估算油酸分子的直径的表达式为D=______(用V和S表示)。
(5)某同学错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则该同学测得的油酸分子的直径______(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
14.“春耕”学习小组利用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)学习小组的同学用游标卡尺测量摆球的直径时读数如图乙所示，则摆球的直径D=______ cm。
(2)学习小组的同学组装好实验装置后，将摆球从平衡位置拉开一个小角度(小于5∘)，然后释放摆球，摆球某次通过最低点时开始计时，并从1开始计数，然后摆球每完成一次全振动计数加1，当该同学计数到40时停止计时，测得的时间记为t，测得的单摆的摆长记为L，则当地的重力加速度大小g=______(用L、t表示)。
(3)学习小组的同学改变摆线的长度继续做实验，在绘制单摆的周期的平方-摆长(T2−L)图线时，一位同学误将摆线长和小球直径的和记为摆长L，则他画出的图线可能为图丙中的______(填“a”、“b”或“c”)。
四、简答题：本大题共2小题，共22分。
15.如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜ABD，其中∠A=53∘、∠B=37∘，一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜，光线进入棱镜后射到AD边的E点，发现光线刚好不能从AD边射出。已知AE的长度为3L0，ED的长度为4L0，光在真空中的传播速度为c，取sin53∘=0.8，cs53∘=0.6。求：
(i)透明材料的折射率n；
(ii)光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
16.1932年查德威克用α粒子去轰击铍核(49Be)发现了中子(并产生一个碳核)，已知这一核反应每发生一次释放的核能为△E，真空中的光速为c。
(1)写出核反应方程并计算出反应中的质量亏损Δm；
(2)若α粒子以速度v0轰击静止的铍核(49Be)，反应生成的碳核和中子同方向运动，且动量之比为1：5，求生成的碳核的速度大小v。
五、计算题：本大题共1小题，共15分。
17.如图所示，左端封闭右端开口、内径相同的U形细玻璃管竖直放置，左管中封闭有长L=20cm的空气柱，两管水银面相平，水银柱足够长，已知大气压强p0=75cmHg，初始时封闭气体的热力学温度T1=300K。现将下端阀门S打开，缓慢流出部分水银，然后关闭阀门S，左管水银面下降的高度Δh=5cm。
(1)求右管水银面下降的高度ΔH；
(2)关闭阀门S后，若缓慢改变左管内封闭气体的温度，使左管的水银面回到最初高度，求此时左管内气体的热力学温度T2；
(3)关闭阀门S后，若将右端封闭，保持右管内封闭气体的温度不变的同时，对左管缓慢加热，使左管和右管的水银面再次相平，求此时左管内气体的热力学温度T3。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解：A.康普顿效应说明光与电子可以发生类似于碰撞的情况，说明光具有粒子性，故A错误；
B.普朗克提出能量是量子化的，故B正确；
C.大量光子表现出波动性，少量光子表现为粒子性，光的波长越长，波动性越强；光的波长越短，粒子性越强，故C错误。
D.爱因斯坦提出光电效应方程，并以此支持了光的粒子说，故D错误。
故选：B。
本题根据能量子假说、波粒二象性、光电效应现象、康普顿效应，即可解答。
本题考查学生对能量子假说、波粒二象性、光电效应、康普顿效应、的掌握，需要学生多熟记。
2.【答案】D
【解析】解：从O→B运动的过程是振子远离平衡位置，故位移增大，由F=−kx知回复力增大，由牛顿第二定律知a=−kxm，加速度增大，位移方向与加速度方向始终相反，振子做减速直线运动，速度减小，弹簧的形变量变大，弹性势能增大。
故选：D。
小球做简谐运动，简谐运动中靠近平衡位置过程是加速运动，远离平衡位置过程是减速运动；分析清楚小球的运动过程，然后答题。
本题考查了简谐运动，明确弹簧振子在周期性运动过程中，速度、位移、加速度、恢复力和能量的变化和之间的关系是解题的关键和核心。
3.【答案】B
【解析】解：ABC、由题图可知，激光束进入盘面时，光线①的偏折程度较大，则光束①的折射率较大，所以光束①的频率比光束②大，可知光束①是蓝光，光束①的波长比光束②短，故AC错误，B正确；
D、由v=cn可知，光束①的折射率较大，所以光束①比光束②传播得更慢，故D错误。
故选：B。
蓝光的折射率大于红光的折射率，根据光线的偏折程度确定哪一种光是红光；根据折射率的大小，分析频率和波长的大小，结合v=cn比较光在介质中的传播速度大小。
本题通过光线的偏折程度比较出折射率的大小是关键，要知道各种色光的折射率大小关系，以及波长关系、频率关系等等。
4.【答案】A
【解析】解：当活塞迅速下压时外界对气体做功(汽缸内的气体对外界做负功)，且来不及热交换，根据热力学第一定律，气体的内能增大，温度升高，汽缸内的气体分子平均动能增大，气体的体积减小，则气体压强增大，故A正确，BCD错误；
故选：A。
根据气体的体积变化得出气体的做功特点，结合热力学第一定律分析出气体的状态参量的变化。
本题主要考查了热力学第一定律的相关应用，熟悉气体状态参量的分析，结合热力学第一定律即可完成解答，难度不大。
5.【答案】D
【解析】解：由图看出，降噪声波与环境声波波长相等，波速相等，则频率相同，叠加时产生干涉，由于两列声波等幅反相，所以振动减弱，起到降噪作用，所以降噪麦克风的工作原理是声波的干涉，故ABC错误，D正确。
故选：D。
降噪过程实际上是声波发生了干涉，机械波传播的速度由介质决定。
本题以手机上的两个麦克风为背景，考查了干涉现象在实际问题中的应用，解决本题时要明确机械波传播的速度由介质决定，声波在同一介质中传播波速相等，要掌握波的叠加原理和干涉的条件。
6.【答案】C
【解析】解：设细管的横截面积为S，以细管内封闭气体为研究对象，开始时压强为p0=1.0×105Pa
体积V0=L0S=42S
压缩后，气体压强p1=1.05×105Pa
体积为V1=L1S
对于封闭在细管中的空气，由玻意耳定律p0L0S=p1L1S
解得L1≈40cm
即细管内液面离地h1=L0−L1，解得h1=2cm
由平衡条件p0+ρgh2=p1
其中，h2为缸中液面和空气柱内液面高度差，解得h2=50cm
综上，洗衣缸内水位高度约为h=h1+h2，解得h=52cm
故C正确，ABD错误。
故选：C。
根据玻意耳定律分别求出注水后气体的压强，封闭气体压强的增加，是由于洗衣缸内水的深度增加造成的，根据压强公式求出洗衣缸内注入水的深度。
本题运用物理知识分析实际问题的能力，分析研究对象的初末状态是求解的关键。
7.【答案】A
【解析】解：两列波的波速相等，波长相等，由v=λf知频率相等，能发生稳定干涉。从t=0时刻起过14周期后，两列波的波峰同时到达x=2m处，则此处质点振动总是加强，振幅为两列波振幅之和，即为3cm，开始从平衡位置沿y轴正方向开始振动，所以x=2m处的质点的振动图像是A图，故A正确，BCD错误。
故选：A。
两列波的波速相等，波长相等，则频率相等，能发生稳定干涉，根据叠加原理分析x=2m处的质点的振动情况和振幅，确定振动图像的形状。
本题考查对波的叠加原理的理解和应用能力，分析起振时质点的位移和速度是关键。
8.【答案】A
【解析】解：大量处于n=4激发态的氢原子跃迁时，发出的光子中频率最高的光子是从n=4向n=1跃迁发出的光子，对应的能量为
E=E4−E1=(−0.85eV)−(−13.6eV)=12.75eV
n=3到n=1对应的能量为
E=E3−E1=(−1.51eV)−(−13.6eV)=12.09eV
仅有1种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象，则光电管阴极K金属材料的逸出功的范围为
12.09eV
故A正确，BCD错误。
故选：A。
利用玻尔理论求跃迁发光的频率种类，判断出能量值最大的光子的能量，然后利用爱因斯坦光电效应方程和图丙中的遏止电压求逸出功。
本题综合考查光电效应中的逸出功、光电管电路，以及玻尔理论中的原子跃迁。掌握相关规律，是作答此类问题的关键。
9.【答案】AD
【解析】解：A、当α粒子穿过原子时，电子质量远小于α粒子质量，所以电子对α粒子影响很小，
影响α粒子运动的主要是原子核，离原子核较远时α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向几乎不改变。只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，所以只有少数α粒子发生大角度的偏转，极少数α粒子偏转的角度大于90∘，而绝大多数基本按直线方向前进，故A正确；
B、α粒子大角度散射是由于它受到原子核库仑斥力的作用，而不是与电子发生碰撞，故B错误；
C、α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的，故C错误；
D、从绝大多数α粒子几乎不发生偏转，可以推测使α粒子受到排斥力的原子核的体积极小，实验表明原子中心的核带有原子的全部正电，和几乎全部质量，故D正确。
故选：AD。
A、电子质量远小于α粒子质量，电子对α粒子运动的影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，原子核很小，α粒子接近它的机会就很少，且靠近原子核时库仑斥力很大，则可判断正误；
B、α粒子大角度散射是由于受到原子核库仑斥力的作用；
C、α粒子散射实验证明了汤姆孙的枣糕模型是错误的；
D、大多数α粒子几乎不发生偏转可推测原子核体积很小，几乎带有原子的全部正电荷和全部质量。
本题考查了α粒子的散射实验现象，解题的关键是能够通过实验现象，推测原子内部的情况。
10.【答案】BC
【解析】解：A.根据一定质量的理想气体状态方程pV=CT，结合图像可知：
p=CVT
可知a、b在一条等容线上，则状态a和状态b的体积相等，故A错误；
B.对c→a过程，根据
p=CVT
p不变，T变小，则V变小，则状态a的体积小于状态c的体积，故B正确；
C.对b→c过程，根据
p=CVT
p变小，T不变，则V变大，气体对外界做正功，故C正确；
D.a→b过程中气体体积不变；在c→a过程中气体体积减小，则外界对气体做正功，根据热力学第一定律ΔU=Q+W可知两种过程T的变化量相同，则a→b过程中内能的增加量等于c→a过程中内能的减小量，因c→a过程中外界对气体做正功，所以a→b过程中吸收的热量比c→a过程中释放的热量少，故D错误。
故选：BC。
根据一定质量的理想气体状态方程，结合图像的物理意义分析出气体的状态参量的变化趋势；
根据热力学第一定律分析出气体的做功情况和吸放热情况。
本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程的相关应用，理解图像的物理意义，结合热力学第一定律即可完成分析。
11.【答案】BC
【解析】解：A.根据题图甲可知，该波的波长为λ=1.5×10−2m，由图乙可知该波的周期为T=1×10−5s
则可得该波的波速为v=λT=1.5×10−21×10−5m/s=1.5×103m/s，故A错误；
B.t=0时刻质点P沿y轴正方向运动，根据同侧法可知，该波沿x轴正方向传播，故B正确；
CD.鱼群反射超声波的频率f=1T=11×10−5Hz=105Hz，根据多普勒效应，若鱼群向着渔船方向游过来，接收器接收到的回声频率应大于105Hz，故C正确，D错误。
故选：BC。
通过甲图可知波长，乙图可知周期和频率，从而求得波速，再结合图像分析，从而可求得方向。
本题考查声波的性质，通过周期和波长求得波速，同时考查多普勒效应。
12.【答案】BD
【解析】解：A.图乙中封闭气体的压强
p2=p0−ρgh=76cmHg−20cmHg=56cmHg
图丙中封闭气体的压强
p3=p0−ρghcs53∘=76cmHg−20×0.6cmHg=64cmHg
则图乙状态的气体压强小于题图丙，故A错误；
B.若玻璃管从图乙状态自由下落，处于完全失重状态，封闭气体的压强等于大气压，大于题图乙状态的气体压强，由玻意耳定律有
pV=C
可知，压强增大，体积减小，即气柱长度将减小，故B正确；
CD.令乙、丙中的气体长度分别为L2、L3根据玻意耳定律有
p1L1S=p2L2S=p3L3S
其中
p1=p0，L1=32cm
解得
L2≈43.4cm，L3=38cm
C错误，D正确。
故选：BD。
根据计算封闭气体的压强分析判断；根据自由落体运动封闭气体的压强等于大气压分析判断；根据平衡条件推导判断。
本题关键掌握根据平衡条件结合气体状态方程计算。
13.【答案】adbc VS 大于
【解析】解：(2)一滴溶液中油酸的体积V=ab⋅dc=adbc
(4)估算油酸分子的直径的表达式为D=VS
(5)某同学错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，则根据D=VS可知V偏大，则该同学测得的油酸分子的直径大于真实值。
故答案为：(2)adbc；(4)VS；(5)大于
(2)根据题意解得一滴溶液中油酸的体积。
(4)在油膜法估测分子大小的实验中，让一定体积的纯油酸滴在水面上形成单分子油膜，估算出油膜面积，从而求出分子直径。
(5)根据实验原理与实验操作分析解答。
掌握实验原理是解决此题的关键，该实验中认为油酸分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，从而求出分子直径。
14.【答案】1.86； (78π)2Lt2 ； c
【解析】解：(1)由图乙可知，游标卡尺的最小分度值为0.1mm，且第6个小格与主尺对齐，则摆球的直径
D=18mm+6×0.1mm=18.6mm=1.86cm
(2)根据题意可知，单摆运动的周期为
T=t39
由单摆周期公式T=2π Lg可得，当地的重力加速度大小为
g=4π2LT2=(78π)2Lt2
(3)误将摆线长和小球直径的和记为摆长L，则有
T2=4π2g(L−D2)
可知，他画出的图线可能为图丙中的c。
故答案为：(1)1.86；(2)(78π)2Lt2；(3)c。
(1)先确定游标卡尺的最小分度值再读数；
(2)根据单摆周期公式推导；
(3)根据单摆周期公式推导图像函数表达式，结合图像判断。
本题关键掌握实验原理、游标卡尺读数和利用图像处理问题。
15.【答案】解：(i)光线刚好不能从AD边射出，即光线在AD边上恰好发生了全反射，入射角等于临界角C。
由几何关系知临界角为
C=∠A=53∘
根据全反射临界角公式得
sinC=1n
解得透明材料的折射率为：n=54
(ii)光在棱镜中传播的速度为
v=cn=c54=45c
如图所示。
光线射到BD边上时入射角θ=90∘−53∘=37∘
s=3L0sin53∘+4L0sin53∘=37L05
光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间为
t=sv
解得：t=37L04c
答：(i)透明材料的折射率n为54；
(ii)光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t为37L04c。
【解析】(i)光线刚好不能从AD边射出，恰好在AD边发生了全反射，入射角等于临界角C，根据几何关系求出临界角C的大小，再根据临界角公式sinC=1n求出透明材料的折射率n；
(ii)由v=cn求出光在棱镜中传播的速度，由几何知识求出光在棱镜中传播的路程，再求光从射入棱镜到首次射出棱镜所用时间t。
本题是几何光学问题，关键要全反射条件及临界角与折射率的大小关系sinC=1n，当光线从介质射入空气时就要考虑能否发生全反射。
16.【答案】解：(1)核反应方程为
24He+49Be→612C+01n
根据爱因斯坦质能方程有
ΔE=Δmc2
解得
Δm=ΔEc2
(2)根据动量守恒定律有
mHev0=pC+pn
碳核的动量
pC=mCv
中子的动量
pn=5pC=5mCv
解得
v=118v0
答：(1)核反应方程为 24He+49Be→612C+01n，反应中的质量亏损ΔEc2；
(2)生成的碳核的速度大小118v0。
【解析】(1)根据质量数和电荷数守恒，写核反应方程，根据爱因斯坦质能方程，求质量亏损；
(2)根据动量守恒定律，结合动量定义，求生成的碳核的速度大小。
本题考查学生对动量守恒定律、核反应方程质量数和电荷数守恒、爱因斯坦质能方程规律的掌握，是一道综合性较强的题。
17.【答案】解：(1)对左管气体分析可知，p1=p0，V1=Ls；V2=(L+Δh)s
根据等温变化：p1V1=p2V2，解得p2=p1V1V2=75×，
即此时左右两侧液面的高度差为h=75cm−60cm=15cm
已知左侧液面下降5cm，由此可知右侧液面下降ΔH=5+h=20cm；
(2)当对左侧气体升温后，左侧液面回到初位置时，
根据几何关系可知，左右两侧液面高度差为Δh′=h+2×5cm=25cm
即此时左侧气体压强为p2′=p0+25cmHg=75cmHg+25cmHg=100cmHg
根据左侧气体做等容变化，即p1T1=p2T2，可知T2=p2′T1p1=100×30075K=400K，
(3)关闭阀门S后，将右端封闭，对右管气体
p右1=p0，V右1=40s；
当左右两侧液面向平时，V右2=(40−h2)s=(40−7.5)s=32.5s
根据等温变化p右1V右1=p右2V右2，解得p右2=p右1V右1V右2=75cmHg×40s32.5s=120013cmHg
即此时左侧气体压强也为120013cmHg，对左侧气体，V3=32.5s
p1V1T1=p右2V3T3，解得T3=p右2V3T1p1V1=120013×32.5s×30075×20sK=600K
答：(1)右管水银面下降的高度为20cm；
(2)此时左管内气体的热力学温度为400K；
(3)此时左管内气体的热力学温度为600K。
【解析】(1)对左侧气体根据等温变化列方程可求解；
(2)根据几何关系集合左侧气体做等容变化可列方程求解；
(3)首先根据右侧气体做等温变化求得右侧气体压强，再根据左侧气体应用一定质量的理想气体状态方程，列方程求解。
该题考查学生对一定质量的理想气体做等温、等容变化的考查，变化过程较多时该题的难点，在求解过程中，要把每个变化过程分清，找到对应的变化根据不同的状态方程求解。
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