2021-2022学年河北省承德市高二（下）期末物理试卷（含解析）

2021-2022学年河北省承德市高二（下）期末物理试卷

一、单选题（本题共6小题，共26分）

1. 年月日上午，庆祝中国共产党成立周年大会在北京天安门广场隆重举行。如图所示，受检直升机正以相同的速度匀速飞过天安门广场表演区，下列说法正确的是(    )

A. “周年”是时刻
B. 研究直升机螺旋桨的运行情况时，螺旋桨可视为质点
C. 以其中一架直升机为参考系时，其余直升机均做匀速直线运动
D. 空气对直升机的作用力大小等于直升机受到的重力大小

2. 四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图所示。有关黑体辐射的实验规律和科学家们对黑体辐射的研究，下列说法正确的是(    )

A. 随着温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动
B. 随着温度升高，波长短的辐射强度增大，波长长的辐射强度减小
C. 英国物理学家瑞利提出的辐射强度按波长分布的理论公式与实验相符
D. 德国物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符

3. 关于两类永动机和热力学的两个定律，下列说法正确的是(    )

A. 科技的进步可以使内燃机成为单一热源的热机
B. 第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了能量守恒定律
C. 做功不一定改变物体的内能，热传递也不一定改变物体的内能，但同时做功和热传递一定会改变物体的内能
D. 利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的

4. 复旦大学物理系张远波教授课题组发现了一种新型二维半导体材料黑磷，并成功制备了半导体测试材料。已知黑磷是有黑色金属光泽的半导体，是白磷在很高压强和较高温度下转化形成的。图为黑磷的微观结构，下列说法正确的是(    )

A. 黑磷是晶体材料
B. 黑磷和白磷是同位素
C. 黑磷没有固定的熔点
D. 黑磷的微观各层结构都不同，每层内部结构松散

5. 一定质量的理想气体，由状态开始，经历两个不同过程到达状态，图像如图所示，下列说法正确的是(    )

A. 过程气体对外做功
B. 过程气体先放出热量后吸收热量
C. 在到的过程中，气体对外界做正功
D. 单位时间内，状态比状态器壁单位面积上分子碰撞的次数多
 

6. 如图甲所示的振荡电路中，电容器上的电荷量随时间的变化规律如图乙所示，时的电流方向如图甲中标示，则(    )

A. 至时间内，电容器在放电
B. 时，电路的电流为
C. 时，线圈的自感电动势最大
D. 其他条件不变，增大电容器的电容，振荡电路周期减小

二、多选题（本题共4小题，共20分）

7. 某金属的逸出功为，一群处于基态的氢原子吸收能量被激发后，辐射出的光子中只有两种光子可以使该金属发生光电效应，则氢原子吸收的最大能量为(    )

A.
B.
C.
D.

8. 对于如图的描述，正确的是(    )

A. 康普顿效应表明光子除了具有能量之外还具有动量
B. 电子束穿过铝箔的衍射图样，证实了电子具有波动性
C. 个放射性原子核氡，经过天后将剩余个
D. 重核裂变与轻核聚变后，原子核的比结合能都会减小

9. 分子势能与分子间距的关系如图所示，图线与横轴交点的坐标值为，图线最低点对应的横坐标为，取无限远处的分子势能为，则下列说法正确的是(    )

A. 当时，分子间的作用力为零
B. 当时，分子力随分子间距的增大而减小
C. 当时，分子力随分子间距的减小而增大
D. 当分子力表现为引力时，分子势能随分子间距的增大而增大

10. 如图所示，倾角为的斜面体置于水平地面上，小物块置于斜面上，通过细绳跨过光滑的轻质定滑轮与砂桶连接，连接的一段细绳与斜面平行。现往砂桶中缓慢添加砂子的过程中，、、都处于静止状态，则下列说法正确的是(    )

A. 斜面体对地面的压力竖直向下且大小不变
B. 斜面体对地面的摩擦力水平向右且不断增大
C. 斜面体对的摩擦力平行斜面向下且不断增大
D. 滑轮支架对定滑轮的作用力竖直向上且不断增大

三、实验题（本题共2小题，共16分）

11. 小明用金属铷为阴极的光电管，探究光电效应现象，实验装置如图甲所示。已知普朗克常量。
    
    若要利用图甲探究光电效应中光电流与光照强度的关系，则电源左端应为电源的______填“正”或“负”极。
    在探究光电效应中铷的遏止电压与入射光的频率之间的关系时，当滑动变阻器从______填“左”或“右”向另一侧慢慢滑动时，光电流逐渐减小到零。
    实验中测得铷的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，逸出功______结果保留两位有效数字。
12. 某同学利用弹簧测力计验证平行四边形定则。
    
    该同学想知道弹簧测力计中弹簧的劲度系数，于是他将刻度尺与弹簧测力计平行放置，如图甲所示，根据图中信息可知该弹簧测力计中弹簧的劲度系数为 ______ 结果保留两位有效数字。
    用如图乙所示的实验装置验证力的平行四边形定则，弹簧测力计挂于竖直木板上的固定点，下端用细线挂一重物，手持弹簧测力计拉结点。分别读出弹簧测力计和的示数，并在贴于竖直木板的白纸上记录点的位置和拉力的方向。
    下列关于实验的要求正确的是______ 。
    A.拉力方向应与木板平面平行
    B.弹簧测力计应在使用前调零
    C.与弹簧测力计相连的细线应尽量短些
    D.改变拉力，进行多次实验，每次都要记录拉力的方向与大小
    该同学改变两弹簧测力计的夹角做第二次实验时，结点的位置发生了变化，与第一次相比两弹簧测力计拉力的合力将______ 填“不变”或“改变”。

四、计算题（本题共3小题，共38分）

13. 滑草超级大滑梯深受大人和小孩的喜爱。滑草大滑梯由倾角为的倾斜滑道和水平滑道平滑连接，如图所示。某同学坐在滑垫上从点由静止下滑，在倾斜部分做匀加速直线运动，经过点后在水平部分开始做匀减速直线运动，最后停在点，整个过程中人与草坪不接触。从刚下滑开始计时，运动过程中该同学的速度大小与对应的时刻如表所示，求滑垫经过点时的速度大小。

14. 如图甲所示，一粗细均匀的形细玻璃管竖直放置在水平桌面上，左端封闭一段气体，右端开口，形管的底部长。当环境温度为时，左、右两边的水银面相差。保持环境温度不变，将形管绕右下角顺时针旋转，此时液面正好相齐，如图乙所示。已知大气压。
    求图甲状态下，左端封闭气体的长度；
    将该形玻璃管放入温度为的密闭恒温箱，若保持图甲所示摆放方式，稳定时左右两边液面正好相齐，求恒温箱内气体的压强。

15. 如图所示，传送带与水平地面间的夹角，传送带顶端到底端的长度，传送带始终以的速度逆时针转动。在传送带顶端轻放一质量的煤块，已知煤块与传送带间的动摩擦因数，取，，重力加速度大小，求：
    煤块从传送带顶端运动到底端所需的时间；
    煤块在传送带上留下的痕迹的长度。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】解：“周年”是时间问隔，故A错误；
B.研究直升机螺旋桨的运行情况时，其大小形状不可忽略，螺旋桨不可视为质点，故B错误；
C.以其中一架直升机为参考系时，其余直升机相对位置没有发生变化，所以是静止的，故C错误；
D.根据物体的平衡条件，直升机受重力和空气对对它的作用力两个力的作用，直升机处于平衡状态所以空气对直升机的作用力大小等于直升机受到的重力大小，故D正确。
故选：。
“周年”是时间问隔，根据质点的概念分析；以其中一架直升机为参考系时，其余直升机的位置不变，根据共点力平衡条件分析。
本题考查质点、参考系、共点力平衡条件等内容，解题关键掌握飞机的运动状态和受力分析，从而分析解答。
 

2.【答案】 

【解析】解：、由图象可以看出，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故AB错误；
C、根据物理学史可知，瑞利提出的辐射强度公式在长波区与实验基本一致，而短波区与实验严重不符，故C错误；
D、根据物理学史可知，物理学家普朗克借助于能量子假说，提出的黑体辐射强度公式与实验相符，故D正确。
故选：。
黑体辐射的强度与波长的关系图象，纵坐标表示辐射强度，横坐标表示波长，直接由图象分析即可得出。
本题考查黑体辐射的基本知识，通过黑体辐射的强度与波长的关系图象，应牢记两大特点：随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
 

3.【答案】 

【解析】解：、根据热力学第二定律，从单一热源吸收热量，全部用来对外做功而不引起其他变化是不可能的，故A错误；
B、第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第二定律，故B错误；
C、做功不一定改变物体的内能，热传递也可以改变物体的内能，但同时做功和热传递不一定会改变物体的内能，比如物体吸收热量的同时对外做功，内能不一定改变，故C错误；
D、根据热力学第二定律可知，利用浅层海水和深层海水之间的温度差制造一种热机，将海水的一部分内能转化为机械能是可能的，故D正确；
故选：。
根据热力学第二定律结合选项完成分析；
第二类永动机不可能制造成功的原因是违背了热力学第二定律；
做功和热传递都可以改变物体的内能；
本题主要考查了热力学定律的相关应用，正确理解热力学定律的内容，结合选项即可完成分析。
 

4.【答案】 

【解析】解：、根据图示可知，黑磷的微观结构呈现空间上规则排列，具有空间上的周期性，属于晶体材料，因而黑磷具有固定的熔点，故A正确，C错误；
B、质子数相同，而中子数不同的元素互称同位素，白磷和黑鳞属于同素异型体，不属于同位素，故B错误；
D、根据图示可知，黑磷的微观各层结构都相同，每层内部结构紧密，故D错误。
故选：。
黑磷的微观结构具有空间上的周期性；晶体具有固定的熔点；白磷和黑鳞属于同素异型体；黑磷的微观各层结构都相同，每层内部结构紧密。
本题以复旦大学物理系张远波教授课题组发现了一种新型二维半导体材料黑磷为背景，考查了晶体及晶体的特点，要求学生明确晶体具有固定的熔点。
 

5.【答案】 

【解析】解：、过程，根据图像为过原点的图线，根据可得，所以气体经历等容变化，对外界不做功，外界对气体也不做功，故A错误；
、从到气体做温变化，内能不变，压强增大，则体积减小，外界对气体做功，结合热力学第一定律可知气体放热，从到，气体做等压变化，温度升高，体积增大，内能增大，且对外做功，根据热力学第一定律率可知，气体吸热，故BC正确；
D、气体在状态和状态的体积相同，分子数密度相同，而，所以气体在状态的分子平均动能小于在状态的分子平均动能，单位时间内，状态比状态器壁单位面积上分子碰撞的次数少，故D错误；
故选：。
根据图像过程为等容变化，因此气体对外界不做功，外界对气体也不做功；过程气体温度升高，分子平均动能增大，但不是气体的平均动能增大，根据压强的微观意义可以分析该选项。
本题主要是考查一定质量的理想气体的状态方程之图象问题，关键是弄清楚图象表示的物理意义、知道图象的斜率的物理意义，根据一定质量的理想气体的状态方程结合气体压强的微观意义进行分析。
 

6.【答案】 

【解析】解：、至时间内，电容器所带电荷量减少，所以电容器在放电，故A正确；
B、时，电容器恰好放电完毕，此时电路的电流最大，故B错误；
C、时，上极板电荷量达到最大，此时电流变化率最大，则此时线圈中自感电动势最大，故C正确；
D、振荡电路的周期，其他条件不变，增大电容器的电容，振荡电路周期增大，故D错误。
故选：。
由电容器上所带电荷量的变化关系分析电容器充放电情况，从而分析出感应电动势的变化。
本题主要考查了振荡电路，解题关键在于运用图象中电荷量的变化规律分析出此时电流的方向和大小。
 

7.【答案】 

【解析】解：根据玻尔理论，结合氢原子的能级图可知，氢原子从高能级直接跃迁到基态过程中释放的光子的能量值都大于或等于，其余都小于，由于金属的逸出功为，所以要该金属发生光电效应，则氢原子的能级必须大于等于才可以，一群处于基态的氢原子吸收能量被激发后，辐射出的光子中只有两种光子可以使该金属发生光电效应，则氢原子被激发后必定跃迁到的能级，则吸收的光子的能量为：，即氢原子吸收的能量恰好等于，则氢原子吸收的最大能量为，故A正确，BCD错误。
故选：。
根据玻尔理论分析氢原子发出的三种频率不同的光的波长、频率关系，根据光电效应发生的条件判断。
本题是玻尔理论、光子的能量、爱因斯坦光电效应方程的综合，关键掌握能级的跃迁放出光子或吸收光子的能量满足。
 

8.【答案】 

【解析】解：、康普顿效应说明光具有粒子性，该效应表明光子不仅具有能量，还具有动量，故A正确；
B、衍射是波特有的现象，电子束穿过铝箔的衍射图样，证实了电子具有波动性，故B正确；
C、半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，半衰期具有统计意义，故个别的放射性原子没有意义，故C错误；
D、根据原子核的比结合能曲线可知，重核裂变与轻核聚变后，原子核的比结合能都会增大，故D错误。
故选：。
康普顿效应表明光子不仅具有能量，还具有动量；衍射是波特有的现象；半衰期具有统计意义；由比结合能的曲线分析比结合能的变化。
本题考查了康普顿效应、电子的衍射、半衰期以及裂变与聚变等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基本规律和基本概念，不能混淆。
 

9.【答案】 

【解析】解：、当时，分子间的作用力表现为斥力，分子间作用力不为零，故A错误；
B、当时，随分子间距的增大，分子力可能先增大后减小，也可能一直减小，与具体位置有关，故B错误；
C、当时，分子间的作用力表现为斥力，分子力随分子间距的减小而增大，故C正确；
D、当分子力表现为引力时，分子间距的增大，分子力做负功，分子势能增大，故D正确。
故选：。
当时，分子力达到平衡状态，从而得知时，分子间的作用力不为零；当时，分子间作用力表现为引力，若分子间距离从开始增大，分子力先增大后减小，若分子间距离是从比大的地方开始增大的，分子力可能一直减小；当时，分子间的作用力表现为斥力，分子力随分子间距的减小而增大；通过分子力做功分析分子势能的变化。
本题考查了分子势能与分子距离关系的图象，明确分子力与分子距离的关系，知道分子力做功与分子势能之间的关系，关键是要抓住分子间距离为时，分子力达到平衡状态。
 

10.【答案】 

【解析】解：往砂桶中缓慢添加砂子的过程，细绳拉力不断大，以、整体为研究对象，受到总重力、细绳拉力、地面支持力及地面摩擦力的作用，根据力的分解及平衡条件，地面支持力方向竖直向上且不断减小，根据牛顿第三定律可知，斜面体对地面的压力竖直向下且不断减小，故A错误；
B.地面对的摩擦力大小，方向水平向左且不断大，根据牛顿第三定律可知，斜面体对地面的摩擦力水平向右且不断大，故B正确；
C.以为研究对象，若，受到的摩擦力沿斜面向上，根据平衡条件有，摩擦力随增大而减小，若，受到的摩擦力沿斜面向下，根据平衡条件有摩擦力随增大而增大，故C错误；
D.以定滑轮为研究对象，受到两细绳拉力及支架对定滑轮的作用力，由平衡条件可得，支架对定滑轮的作用力方向为沿两细绳拉力角平分线斜向上，作用力大小不断大，故D错误。
故选：。
以为研究对象，分析绳子的拉力与重力沿斜面向下的分力的关系，判断是否受到的摩擦力。以、整体为研究对象，根据平衡条件分析水平面的摩擦力。
本题主要是考查了共点力的平衡问题，解答此类问题的一般步骤是：确定研究对象、进行受力分析、利用平行四边形法则进行力的合成或者是正交分解法进行力的分解，然后在坐标轴上建立平衡方程进行解答。
 

11.【答案】正  左   

【解析】解：利用图甲探究光电效应中光电流与光照强度的关系时，需要使光电子从极板运动到极板，则电左端应为电源的正极。
若探究止电压与入射光的须率之间的关系时，需要在光电管两端加反向电压，当小光电流时，即要增大光电管两端的反向电压，滑动变期器从左向右滑动。
由图乙可知，横轴截距表示截止频率，可得，由

代入数据解得逸出功
。
故答案为：正  左
由探究光电效应实验原理可知电源正负和滑动变阻器起调位置；由乙图结合爱因斯坦光电效应方程可解。
本题考查了光电效应的探究原理以及爱因斯坦光电效应方程，解题时要注意图象截距的含义。
 

12.【答案】；
不变 

【解析】解：根据甲图可知，当拉力为时，弹簧的拉伸量为：，
因此根据，得：
、拉线方向必须与木板平面平行，这样才确保力的大小准确性，故A正确；
B、弹簧测力计是测出力的大小，所以要准确必须在测之前校零。故B正确；
C、与弹簧相连的细绳应尽量长些，这样方便记录方向，故C错误；
D、改变拉力，进行多次实验，因为要作力的图示，所以每次都要记录拉力的方向与大小，故D正确。
故选：。
两测力计拉力的合力永远与物体的重力平衡，即该同学改变夹角做第二次实验时结点的位置发生了改变，两测力计拉力的合力不变。

利用胡克定律可正确求出劲度系数的大小；
验证力的平行四边形定则的实验原理是：理论值与实际值的对比。合力的理论值使用作图法，需要记录两分力的大小和方向；实际值的测量则使用等效替代，需要测量结点的位置及力的大小。另外实际值与测量值比较方法，是在同一点作出两力的图示，比较是否近似重合；
对结点受力分析，根据平衡条件可知，两测力计拉力的合力永远与物体的重力平衡。
本题考查胡克定律的应用和验证平行四边形定则的实验原理、实验注意事项，要注意明确弹簧秤的原理，道胡克定律中的为弹簧的形变量，同时在计算中要注意单位的换算．
 

13.【答案】解：从表中数据可知，匀减速直线运动的加速度大小，解得
匀加速直线运动的加速度大小，解得
取前为研究过程，设匀加速的时间为，则

解得
答：滑垫经过点时的速度大小为。 

【解析】利用表格求得加速时的加速度，结合运动学公式求得点速度。
本题考查了运动学基本公式的应用，关键会正确利用表格数据，其中最大速度是连接加速和减速运动得桥梁。
 

14.【答案】解：设题图甲中左管封闭气柱的长为，气体压强
封闭气体体积
题图乙中，封闭气体压强
封闭气体体积
由玻意耳定律得
解得题图甲中封闭气柱的长为
初始时，，
在恒温箱中，
根据一定质量的理想气体状态方程
解得
答：图甲状态下，左端封闭气体的长度为；
恒温箱内气体的压强为。 

【解析】分析封闭气体初态和末态的压强、体积，根据玻意耳定律解得。
在加热过程中，分析封闭气体初态和末态的压强、体积和温度，根据一定质量理想气体状态方程求解。。
解决本题的关键是要正确判断形管旋转时封闭气体长度如何变化，分析时要抓住水银柱的长度不变，结合理想气体状态方程、玻意耳定律和几何关系进行求解。
 

15.【答案】解：煤块刚放上传送带时，受到的摩擦力方向向下，设煤块的加速度大小为，从开始加速到煤块速度与传送带速度相等时需要的时间为，煤块对应的位移大小为，，则有



解得：
，
煤块速度达到后，受到向上的摩擦力，此时重力沿传送带向下的分力大于滑动摩擦力，所以煤块继续加速下滑，设之后的加速度大小为，煤块还需时间到达传送带底端，
，
解得：

煤块从传送带顶端运动到底端所需的时间：
分两部分来讨论，如下：
时间内传送带运动，煤块运动
所以此过程传送带比煤块多运动
煤块在传送带上留下的痕迹的长度为
时间内传送带运动，煤块运动
所以此过程煤块比传送带多运动
煤块在传送带上留下的痕迹的长度为
所以煤块在传送带上留下的痕迹的长度
答：煤块从传送带顶端运动到底端所需的时间
煤块在传送带上留下的痕迹的长度 

【解析】先确定摩擦力的方向，根据牛顿第二定律求出加速度，根据运动学公式计算煤块与传送带共速需要的时间，判断煤块是否到达底端，若没有，继续受力分析，求出加速度，再次根据运动学公式即可求解。
对于痕迹问题，分阶段讨论。
本题考查牛顿第二定律、运动学公式。本难点在于摩擦力方向的判定与煤块与传送带共速后的运动情况。