北京市豐臺區(qū)2023-2024學年高二下學期期末練習物理試題（解析版）

高級中學名校試卷PAGEPAGE1豐臺區(qū)2023~2024學年度第二學期期末練習高二物理第I部分（選擇題共42分）一、單項選擇題（共14小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一個正確選項，請選出符合題目要求的一項）1.下列說法正確的是（）A.光是一種電磁波 B.光需要介質(zhì)才能傳播C.聲波只能在空氣中傳播 D.在空氣中傳播的聲波是橫波【答案】A【解析】AB．光屬于電磁波，其傳播不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播，故A正確，B錯誤；C．聲波的傳播需要介質(zhì)，可以在空氣、液體和固體中傳播，故C錯誤；D．在空氣中傳播的聲波是縱波，故D錯誤。故選A。2.圓形鐵絲圈蘸一些肥皂液后會形成肥皂膜，將鐵絲圈豎直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈現(xiàn)出彩色條紋。下列說法正確的是（）A.這是光的偏振現(xiàn)象 B.這是光的衍射現(xiàn)象C.彩色條紋為橫紋 D.彩色條紋為豎紋【答案】C【解析】該彩色條紋是薄干涉，是前后表面反射光形成的干涉條紋，彩色條紋為橫紋。故選C。3.關(guān)于盧瑟福α粒子散射實驗現(xiàn)象及分析，下列說法正確的是（）A.絕大多數(shù)α粒子在實驗中幾乎不偏轉(zhuǎn)，主要原因是原子內(nèi)部十分“空曠”B.絕大多數(shù)α粒子在實驗中幾乎不偏轉(zhuǎn)，是因為原子核質(zhì)量很大C.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是電子對α粒子的庫侖力D.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對α粒子的萬有引力【答案】A【解析】絕大多數(shù)α粒子幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可以推測使粒子受到排斥力的核體積極小，所以帶正電的物質(zhì)只占整個原子的很小空間，但盧瑟福粒子帶正電，它們接近時就表現(xiàn)出很大的庫侖斥力作用，使粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對粒子的庫侖斥力。4.夏天由于氣溫升高，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強變大，更容易造成爆胎。假設(shè)輪胎不漏氣且氣體可視為理想氣體，與冬天相比，夏天輪胎內(nèi)的氣體（）A.分子間斥力更大 B.分子的平均動能更大C.所有分子的運動速率都更大 D.氣體內(nèi)能更小【答案】B【解析】A．夏天與冬天相比，體積不變，分子間距不變，則分子間的斥力不變，故A錯誤；BD．夏天比冬天溫度高，分子的平均動能更大，氣體內(nèi)能更大，故B正確，D錯誤；C．溫度高，分子平均速率變大，并不是所有分子的運動速率都更大，故C錯誤；故選B。5.下列四幅圖分別對應(yīng)四種說法，其中正確的是（）A.甲圖是水分子的分子勢能Ep隨分子間距離r的關(guān)系圖象，B點對應(yīng)的位置水分子之間的相互作用總體上表現(xiàn)為引力B.乙圖在模擬氣體壓強產(chǎn)生機理的實驗中要盡可能保證每顆玻璃球與電子秤碰撞時的速率相等C.顯微鏡下微粒運動的位置連線就是微粒的運動軌跡D.丁圖描述了氧氣分子分別在0℃和100℃時的速率分布，實線對應(yīng)100℃時的速率分布【答案】D【解析】A．B點對應(yīng)的位置水分子勢能最小，此時分子間的距離為平衡距離，分子引力與斥力大小相等，故A錯誤；B．圖中模擬氣體壓強的產(chǎn)生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速度一定相等，故B錯誤；C．圖中顯示的是布朗運動，是懸浮微粒的無規(guī)則運動，布朗運動圖像反映每隔一段時間固體微粒的位置，而不是運動軌跡，故C錯誤；D．100°C時分子平均速率比0°C時要大，實線對應(yīng)100℃時的速率分布，故D正確。故選D6.在如圖所示的電路中，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個相同的小燈泡。下列說法正確的是（）A.閉合開關(guān)S后，兩燈始終一樣亮B閉合開關(guān)S后，燈泡P中電流從右向左C.當斷開開關(guān)S時，兩燈同時熄滅D.當斷開開關(guān)S時，燈泡P中電流從右向左【答案】D【解析】AB．開關(guān)S閉合時，由于L的電阻很小，自感系數(shù)很大，由于自感效應(yīng)，L相當于斷路，P燈、Q燈相當于串聯(lián)，亮度相同，燈泡P中電流從左向右；之后L逐漸分流變大，P燈逐漸變暗，Q燈變亮，燈泡P中電流方向不變，始終從左向右；故AB錯誤；CD．當斷開開關(guān)S時，Q燈立即熄滅，由于自感效應(yīng)，L和燈泡P成一個回路，P閃亮后再逐漸熄滅，P比Q后熄滅，燈泡P中電流從右向左，故C錯誤，D正確；7.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷三個過程，沿直線先后到達狀態(tài)B和C，最終回到狀態(tài)A。下列說法正確的是（）A.從A到B，氣體內(nèi)能減小B.從B到C，氣體從外界吸熱C.A、C兩狀態(tài)，氣體溫度相同D.B、C兩狀態(tài)，氣體溫度相同【答案】C【解析】A．狀態(tài)A到狀態(tài)B是一個等壓過程，根據(jù)蓋·呂薩克定律因、，可知則從狀態(tài)A到狀態(tài)B溫度上升，氣體內(nèi)能增加，故A錯誤；B．狀態(tài)B到狀態(tài)C是一個等容過程，根據(jù)查理定律因、，可知則從狀態(tài)B到狀態(tài)C溫度下降，內(nèi)能減少，體積不變，氣體不對外做功，根據(jù)氣體向外界放熱，故B錯誤；CD．因、，可知則A、C兩狀態(tài)氣體溫度相同，B、C兩狀態(tài)氣體溫度不同，故C正確、D錯誤。8.位于坐標原點處的波源發(fā)出一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波。t=0時波源開始振動，經(jīng)過一個周期T時的波形圖如圖所示，則波源振動的位移y隨時間t變化的關(guān)系式為（）A. B.C. D.【答案】B【解析】由于t=0時波源從平衡位置開始振動，由圖像可知最右端質(zhì)點向下振動，則振源的起振動方向向下，且t=0時波源的位移為0，則波源振動的位移y隨時間t變化的關(guān)系式為9.手機防窺屏的原理圖如圖所示，防窺屏可視為某種透明介質(zhì)，在屏中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于手機屏幕。手機上發(fā)光像素單元緊貼防窺屏的下表面，可視為點光源，位于相鄰兩屏障的正中間。防窺屏可實現(xiàn)對發(fā)光像素單元可視角度θ的控制。下列說法正確的是（）A.防窺屏的厚度H越大，可視角度θ越小B.透明介質(zhì)的折射率越小，可視角度θ越小C.屏障的寬度L越大，可視角θ越小D.屏障的高度d越大，可視角度θ越大【答案】B【解析】A．視角度與防窺屏的厚度無關(guān)，即防窺屏的厚度大，可視角度不變，故A錯誤；B．透明介質(zhì)的折射率越小，則在空氣中的折射角越小，則可視角度越小，故B正確；C．屏障的寬度L越大，光線射到界面的入射角越大，則在空氣中的折射角越大，則可視角度越大，可視角θ越大，故C錯誤；D．屏障高度d越大，光線射到界面的入射角越小，則在空氣中的折射角越小，則可視角度越小，故D錯誤。故選B。10.如圖所示，一個理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，原線圈兩端a、b接正弦式交流電源。在原線圈前串聯(lián)一個規(guī)格為“熔斷電流0.2A、電阻5”的保險絲，與原線圈并聯(lián)的電壓表的示數(shù)穩(wěn)定為220V，電壓表為理想電表，若電路可以長時間正常工作，下列說法正確的是（）A.通過電阻R的最大瞬時電流為2AB.電阻R增大時，流經(jīng)保險絲的電流也增大C.保證保險絲不斷的電阻R的最小值為11ΩD.變壓器的輸出功率最大值為W【答案】C【解析】A．根據(jù)題意，熔斷電流為0.2A，知原線圈電流為由解得瞬時最大值為故A錯誤；B．由于原線圈電壓決定副線圈電壓，所以原線圈電壓不變時，副線圈電壓也不變，當電阻R增大時，由歐姆定律知副線圈電流減小，則原線圈電流也減小，故B錯誤；CD．由A選項中知副線圈電流最大值為，由電壓與匝數(shù)關(guān)系式解得保證保險絲不斷的電阻R的最小值為理想變壓器的輸出功率等于輸入功率，輸入功率最大值為故C正確，D錯誤。故選C。11.光電倍增管是進一步提高光電管靈敏度的光電轉(zhuǎn)換器件。管內(nèi)除光電陰極和陽極外，兩極間還放置多個瓦形倍增電極。使用時相鄰兩倍增電極間均加有電壓，以此來加速電子。如圖所示，光電陰極受光照后釋放出光電子，在電場作用下射向第一倍增電極，引起電子的二次發(fā)射，激發(fā)出更多的電子，然后在電場作用下飛向下一個倍增電極，又激發(fā)出更多的電子，如此電子數(shù)不斷倍增，使得光電倍增管的靈敏度比普通光電管要高得多，可用來檢測微弱光信號。下列說法正確的是（）A.光電倍增管正常工作時，每個倍增電極上都發(fā)生了光電效應(yīng)B.光電倍增管中增值的能量來源于照射光C.圖中標號為偶數(shù)的倍增電極的電勢要高于標號為奇數(shù)的電極的電勢D.適當增大倍增電極間的電壓有利于探測更微弱的信號【答案】D【解析】A．光電效應(yīng)是在高于極限頻率的電磁波的照射下，物質(zhì)內(nèi)部的電子吸收能量后逸出的現(xiàn)象，光電倍增管正常工作時，每個倍增電極上被加速后的電子撞擊激發(fā)出更多的電子，故不是光電效應(yīng)，A錯誤；B．光電倍增管中增值的能量來源于相鄰兩倍增電極間的加速電場，B錯誤；C．電子在相鄰倍增電極中加速，故圖中標號數(shù)字較大的倍增電極的電勢要高于數(shù)字較小的電極的電勢，C錯誤；D．適當增大倍增電極間的電壓，被加速的電子獲得的動能更大，更有利于電極電子的電離，故有利于探測更微弱的信號，D正確。故選D。12.北京時間2024年5月5日19時54分，太陽爆發(fā)了一次X射線耀斑，X射線耀斑級別劃定通常以地球同步軌道衛(wèi)星觀測到的X射線流量來表征。射線流量指在單位時間、單位面積上接收到的射線能量。若太陽均勻地向各個方向輻射X射線，設(shè)波長為λ，太陽輻射X射線的總功率為P。同步衛(wèi)星探測儀正對太陽的面積為S，衛(wèi)星離太陽中心的距離為R，普朗克常量為h，光速為c，則同步衛(wèi)星探測儀探測到的X射線流量中的光子數(shù)為（）A. B.C. D.【答案】C【解析】每個光子的能量為太陽均勻地向各個方向輻射硬X射線，設(shè)其t秒內(nèi)發(fā)射總光子數(shù)為n，衛(wèi)星探測儀鏡頭每秒接收到該種光子數(shù)為N，有t秒輻射光子的總能為太陽輻射硬X射線的總功率為聯(lián)立解得故選C。13.如圖所示，彈性小球A和B疊放在一起，從距地面高度為h處自由落下，落地瞬間，B先與地面碰撞，后與A碰撞，h遠大于兩小球直徑，小球B的質(zhì)量遠大于小球A質(zhì)量。假設(shè)所有的碰撞均為豎直方向內(nèi)彈性碰撞，且碰撞時間均可忽略不計，不考慮空氣阻力，則下列判斷中正確的是（）A.下落過程中A與B之間存在相互作用B.小球B與地面碰撞后，小球B的速度為零C.A與B第一次碰后小球A彈起的最大高度約為4hD.A與B第一次碰后小球A彈起的最大高度約為9h【答案】D【解析】A．不考慮空氣阻力，下落過程是自由落體運動，完全失重狀態(tài)，則兩個小球之間沒有力的作用，A錯誤；B．下降過程為自由落體運動，由勻變速直線運動的速度位移公式得解得觸地時兩球速度相同，為B球碰撞地之后，速度瞬間反向，大小相等，故B錯誤；CD．選A與B碰撞過程為研究過程，碰撞前后動量守恒，設(shè)碰后A、B速度大小分別為v1、v2，選向上方向為正方向，由動量守恒定律得由能量守恒定律得解得碰后小球A彈起的最大高度故D正確，C錯誤。故選D。14.如圖甲所示，通過電流加熱，熱陰極中的電子克服逸出功離開陰極，之后被加速電場加速撞擊陽極，在撞擊陽極原子的過程中，電子以極大的加速度減速，損失的能量則以X射線的形式輻射出去。大部分電子經(jīng)歷多次碰撞而減速，因此輻射的能譜是連續(xù)譜，圖乙為不同加速電壓下測量到的X射線能譜，橫軸為X射線波長，縱軸為相應(yīng)波長的X射線強度。電子從陰極逸出時的速度忽略不計，下列推斷不正確的是（）A.隨加速電壓增大，X射線強度的極大值向頻率更高的方向移動B.當電子撞擊陽極被瞬間減速到0時，輻射的X射線波長最短C.只改變陽極材料，X射線的最短波長也會隨之變化D.若用60kV加速電壓加速電子，產(chǎn)生的X射線的最短波長約為20pm【答案】C【解析】A．由乙圖可知，電壓越大，X射線強度的極大值對應(yīng)波長向小的方向移動，由c=λf，c不變，則λ大，f反而減小，故極大值向波長小的方向移動，就是向頻率更高的方向移動，故A正確；B．撞擊中損失的能量以X射線的形式輻射出去，當電子撞擊后速度減為0，此時損失的能量最多，X射線能量最大，由愛因斯坦光子說，ε=hv，ε越大，h不變，v頻率越大，由c=λf（f也是頻率），f越大，則λ越小，故減到0時，輻射波長最短，故B正確；C．由ε=hv，c=λf可知，輻射的X射線波長與X射線的能量有關(guān)，即由撞擊損失的能量決定與陽極材料無關(guān)，故C錯誤；D．由乙圖可知，加速電壓越大，產(chǎn)生的X射線的最短波長向波長小的方向移動，故可推測60kV時，最短波長大約為20pm，故D正確；本題選擇錯誤的選項，故選C。第Ⅱ部分（非選擇題共58分）二、填空題（本題共2小題，每空2分，共18分）15.某小組做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗。（1）將實驗儀器按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，則在甲圖中1、2、3處分別應(yīng)該安裝的器材是（）A.單縫、濾光片、雙縫 B.單縫、雙縫、濾光片C.濾光片、單縫、雙縫 D.雙縫、濾光片、單縫（2）如圖乙所示，測量頭中分劃板上的刻度線先后處于、位置，位置的讀數(shù)為1.690mm，位置的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為_______mm；根據(jù)、位置讀數(shù)，得到相鄰亮條紋的間距_________mm（結(jié)果保留三位小數(shù)）；已知雙縫間距為d，雙縫到毛玻璃屏的距離為L，此單色光波長的表達式λ=_______（用L、d、、表示）。【答案】（1）C（2）7.8691.236【解析】（1）將實驗儀器按要求安裝在光具座上，在圖中1、2、3處分別應(yīng)該安裝濾光片、單縫、雙縫。故選C。（2）[1]游標卡尺的讀數(shù)為7.5mm+×0.1mm=7.869mm[2]相鄰亮條紋的間距1.236mm[3]根據(jù)條紋間距的計算公式解得16.兩個實驗小組做“探究氣體等溫變化規(guī)律”實驗。（1）一組同學利用如圖甲所示的裝置進行實驗，注射器中密封了一定質(zhì)量的空氣。通過刻度尺讀取空氣柱的長度1，從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀出空氣柱的壓強p。a.實驗過程中，下列操作正確的是________。（填選項前字母）A.在柱塞上涂抹潤滑油可以提高裝置的氣密性B.應(yīng)快速推拉柱塞并迅速讀數(shù)，以避免氣體與外界發(fā)生熱交換C.推拉柱塞時，手不可以握住整個注射器b.一組同學在不同溫度下用同一空氣柱進行實驗，測出兩條等溫線，如圖所示，則_____（填寫“>”或“<”）c.一組同學在某次實驗中，以壓強p為縱軸，以體積的倒數(shù)為橫軸，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標紙上描點。發(fā)現(xiàn)圖線的上端出現(xiàn)了一小段彎曲，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是____________。（答一種情況即可）（2）二組同學用氣體壓強傳感器做實驗。實驗裝置如圖乙所示，研究對象是注射器中的密閉氣體。氣體壓強傳感器通過塑料管與注射器相連。由注射器壁上的刻度可以讀出氣體的體積V；由壓強傳感器測得的壓強值p在計算機屏幕上可以實時顯示。a.二組同學正確操作實驗后，獲得不同體積時氣體壓強的數(shù)值。利用計算機作出氣體的圖像，發(fā)現(xiàn)圖線不過坐標原點，如圖所示，圖中的物理含義是_____________________________。b.二組同學在同一環(huán)境溫度下進行了兩次實驗。根據(jù)他們測得的數(shù)據(jù)，分別作出的圖像如圖所示，圖線a與b分別對應(yīng)兩次實驗數(shù)據(jù)，圖線a斜率大于圖線b斜率的可能原因是__________。（答一種情況即可）【答案】（1）AC<裝置漏氣（2）塑料管內(nèi)的氣體體積兩組實驗氣體質(zhì)量不同【解析】（1）[1]A．在柱塞上涂抹潤滑油可以提高裝置的氣密性，故A正確；B．為使氣體做等溫變化，應(yīng)緩慢推拉柱塞，示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)，故B錯誤；C．推拉柱塞時，為防止發(fā)生熱傳遞，手不可以握住整個注射器，故C正確。故選AC。[2]根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程整理得由圖可知對應(yīng)的圖線壓強與體積的乘積較小，則[3]以壓強p為縱軸，以體積的倒數(shù)為橫軸，發(fā)現(xiàn)圖線的上端出現(xiàn)了一小段彎曲，可知圖線壓強與體積的乘積減小，根據(jù)產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是裝置漏氣、氣體溫度降低等。（2）[1][2]根據(jù)整理得可知圖中的物理含義是塑料管內(nèi)的氣體體積。圖像的斜率為環(huán)境溫度相同，圖線a斜率大于圖線b斜率的可能原因是兩組實驗氣體質(zhì)量不同。三、計算論證題（本題共4小題，共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）17.如圖所示，一束激光AO沿半徑方向射入空氣中截面為半圓形的玻璃磚，O點是玻璃磚的圓心。已知光線AO的入射角，它的反射光線與折射光線的夾角為90°。（1）畫出反射和折射光路圖，并標出折射角r；（2）求這種玻璃的折射率n；（3）分析說明當入射角時，是否會發(fā)生全反射現(xiàn)象?！敬鸢浮浚?）如圖所示；（2）；（3）發(fā)生全反射【解析】（1）從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，如圖所示（2）反射光線與折射光線的夾角為90°，根據(jù)幾何關(guān)系可得故解得（3）根據(jù)故發(fā)生全反射。18.如圖所示，坐標原點處有一質(zhì)點做振幅的簡諧運動，形成一列自左向右傳播的簡諧橫波，在時刻處質(zhì)點剛開始振動。質(zhì)點P、Q平衡位置的坐標分別是（2，0）、（9，0），已知在時，P質(zhì)點第一次位于波峰。求：（1）這列波的周期T和傳播速度v；（2）畫出時的波形圖；（3）從t=0時刻起，質(zhì)點Q第一次位于波峰所經(jīng)歷的時間t及通過的路程s?！敬鸢浮浚?）0.8s，0.05m/s；（2）；（3）1.6s，30cm【解析】（1）簡諧波向右傳播，則點P向上運動，在時，P質(zhì)點第一次位于波峰，則解得由圖可知波長為4cm，則波速為（2）時的波形圖如圖（3）當cm的振動傳遞到Q點時，Q點位于波峰，則有s=1.6s時刻cm的質(zhì)點向下振動，則Q點的起振方向向下，路程為cm19.康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外還具有動量。根據(jù)狹義相對論，光子的能量E與其動量p的關(guān)系為，其中c為真空中光速。（1）推導波長為λ的單色光光子的動量表達式（h為普朗克常量）；（2）在康普頓效應(yīng)中，當入射的光子與晶體中的電子碰撞時，電子會帶走一部分能量和動量。假設(shè)入射光子與靜止的自由電子發(fā)生彈性碰撞，碰撞后光子的方向恰好與原入射方向垂直。已知入射光波長為λ0，散射后波長為λ1。a.畫出碰撞前后光子動量以及碰后電子動量三者的矢量關(guān)系圖（在圖中標出光子碰前、碰后的動量大?。?；b.分析比較入射光波長λ0與散射后波長λ1的大小關(guān)系。（3）如同大量氣體分子與器壁頻繁碰撞產(chǎn)生壓力一樣，當光照射到物體表面時，也將產(chǎn)生持續(xù)均勻的壓力，這種壓力會對物體表面產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”。有科學家設(shè)想利用太空中阻力很小的特點，可以在宇宙飛船上安裝太陽帆，利用光壓推動飛船前進，實現(xiàn)星際旅行。若將一個材質(zhì)很輕、面積足夠大的太陽帆完全展開，調(diào)整帆面方向，使其與太陽光照方向垂直。已知帆面處單位面積接收的太陽光輻射功率為P0，其中被太陽帆表面反射的光占入射光比例為K，其余的入射光均被太陽帆面吸收，不考慮光子被反射前后的能量變化。推導太陽帆受到的光壓P光的表達式?！敬鸢浮浚?）見解析；（2）a.，b.；（3）【解析】（1）根據(jù)解得（2）a.根據(jù)，碰前光子的動量為碰后光子的動量為根據(jù)動量守恒定律，碰撞后，光子的動量與碰后電子的動量的矢量和等于碰前入射光子的動量，矢量圖如圖所示；b.根據(jù)能量守恒定律，碰后光子的能量變小解得散射后波長λ1大于入射光波長λ0；（3）一小段時間Δt內(nèi)，太陽帆接收的光子數(shù)為根據(jù)動量定理得光產(chǎn)生的壓強為解得20.利用如