2022-2023学年湖南省衡阳市第八中学高二下学期5月月考物理试题（解析版）

衡阳市八中2021级高二下期第四次月考物理

（考试范围：选必一，选必二，选必三，时间：75分钟）

一、单选题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）

1. 下列选项中，说法正确的是（　　）

A. 康普顿效应说明光具有波粒二象性

B. 卢瑟福通过粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子和中子

C. 密立根通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷

D. 普朗克提出了能量子的假说，成功解释了黑体辐射的强度按波长分布的规律

【答案】D

【解析】

【详解】A．康普顿效应说明光具有粒子性，故A错误；

B．卢瑟福通过粒子散射实验，证实了原子的核式结构理论，并没有证实了在原子核内存在质子和中子，故B错误；

C．汤姆逊通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷，故C错误；

D．普朗克提出了能量子假说，并用能量子假说成功解释了黑体辐射的强度按波长分布的规律，故D正确。

故选D。

2. 如图所示，一圆形金属线圈放置在水平桌面上，匀强磁场垂直桌面竖直向下，过线圈上点作切线，与线圈在同一平面上，在线圈以为轴翻转180°的过程中，线圈中电流流向（　　）

A. 始终为

B. 始终为

C. 先为，再为

D. 先，再为

【答案】A

【解析】

【分析】

【详解】在线圈以为轴翻转0～90°的过程中，穿过线圈正面向里的磁通量逐渐减小，则感应电流产生的磁场垂直桌面向下，感应电流方向为；线圈以为轴翻转90°~180°的过程中，穿过线圈反面向里的磁通量逐渐增加，则感应电流产生的磁场垂直桌面向上，感应电流方向仍然为。

故选A。

3. 科学家利用天然放射性的衰变规律，通过对目前发现的古老岩石中铀含量来推算地球的年龄，铀238的相对含量随时间的变化规律如图所示，下列说法正确的是（　　）

A. 铀238发生α衰变的方程为

B. 2000个铀核经过90亿年，一定还有500个铀核未发生衰变

C. 铀238（）最终衰变形成铅206（），需经8次α衰变，6次β衰变

D. 测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，可推算出地球的年龄约为90亿年

【答案】C

【解析】

【详解】A．铀238发生α衰变的方程为

选项A错误；

B．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数的原子核衰变不适应，选项B错误；

C．铀238（）最终衰变形成铅206（），α衰变的次数次，β衰变的次数82+2×8-92=6次，选项C正确；

D．测得某岩石中现含有的铀是岩石形成初期时的一半，即经过了一个半衰期，可推算出地球的年龄约为45亿年，选项D错误。

故选C。

4. 气球质量为，载有质量为的人，静止在空中距地面的地方，气球下悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至安全到达地面，则这根绳长至少为（  ）

A.  B.  C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】以人和气球组成的系统为研究对象，系统动量守恒，设人在沿绳缓慢下滑时的速度为v1，气球的速度为v2，经过时间t人安全到达地面，人运动的位移为s1=20m,气球上升的位移为s2，因为人从气球上沿绳慢慢下滑，所以在整个过程可看成匀速直线运动，有

则

解得

所以绳长最短为

20m+10m=30m

故选C。

5. 有一透明材料制成的空心球体，内径是R，外径是，其过球心的某截面（纸面内）如图所示，一束单色光（纸面内）从外球面上A点射入，光线与AO直线所成夹角，经折射后恰好与内球面相切，已知光速为c。下列说法正确的是（　　）

A. 单色光在材料中的折射率为

B. 单色光在该材料中的传播时间为

C. 单色光在该材料内球面恰好发生全反射时，从A点射入的光线与AO直线的夹角

D. 只要A点射入的单色光与AO直线的夹角i大于，就一定能够在内球面发生全反射

【答案】C

【解析】

【详解】A．在A点时，由题意可知，入射角为60°，则由几何关系有

由折射定律得

故A错误；

B．该束单色光在该透明材料中的传播速度为

单色光在该材料中的传播时间为

带入数据解得

故B错误；

C．光束从A点入射，入射角为时光束经折射到达内球面的C点，如图

恰好发生全反射，由于

由正弦定理得

解得

由折射定律得

解得

故C正确；

D．光束从A点入射，与AO直线的夹角i大于60°时，折射光线不再打在内球面上，不再在内球面发生反射，故D错误。

故选C。

6. 如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1:4，a、b两端接到交流电源上，R1、R2为阻值相同的定值电阻，下列说法正确的是（  ）

A. 副线圈两端电压是电源电压的倍

B. 流过R1的电流是流过R2电流的4倍

C. R1上的电功率是R2上电功率的倍

D. R1上的电功率是R2上电功率的16倍

【答案】C

【解析】

【详解】A．设电源电压为U1，则次级电压

选项A错误；

B．流过R1的电流

流过R2电流

则流过R2的电流是流过R1电流的4倍，选项B错误；

CD．R1上的电功率

R2上电功率的

选项C正确，D错误；

故选C。

7. 如图，A、B、C、D、P为正方体的顶点，有一正点电荷固定在P点，则（　　）

A. 顶点A、C处的电场强度相同

B. 顶点D处的电场强度小于B处的电场强度

C. 带正电的粒子沿BC移动，电势能一直增大

D. 带正电的粒子沿AC移动，电场力先做正功后做负功

【答案】C

【解析】

【详解】A．由点电荷场强的分布特点，结合对称性可知，顶点A、C处的电场强度大小相同，但是方向不同，选项A错误；

B．因D点离P点比B点近，则顶点D处的电场强度大于B处的电场强度，选项B错误；

C．因C点电势高于B点，则带正电的粒子沿BC移动，电势能一直增大，选项C正确；

D．沿直线从A到C，电势先升高后降低，则带正电的粒子沿AC移动，电势能先增加后减小，则电场力先做负功后做正功，选项D错误。

故选C。

二、多选题（本题共4小题，每小题5分，共20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5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）

8. 一列沿 x 轴传播的简谐波，波速为 4m/s，t=0时刻的波形图像如图所示。此时 x=8m 处的质点具有正向最大速度，则 t=4.5s 时（　　）

A. x=0m 处质点具有正向最大加速度

B. x=2m 处质点具有负向最大速度

C. x=4m 处质点具有负向最大加速度

D. 在这 4.5s 内，x=6m 处质点通过的路程为 18cm

【答案】BD

【解析】

【详解】A．在时刻，处质点向上运动，根据同侧法可知该波沿轴负方向传播；该波的周期为

经过，处的质点位于正向位移最大处，具有负向的最大加速度，A错误；

B．处的质点位于平衡位置，具有负向的最大速度，B正确；

C．处的质点位于负向位移最大处，具有正向的最大加速度，C错误；

D．处的质点经过的路程为

D正确。

故选BD

9. 一质量为m、电阻为r的金属杆ab，以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行。导轨平面与水平面成角，两导轨上端用一电阻R相连，如图所示。磁场垂直导轨所在斜面向上，导轨的电阻不计，金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端时的速度大小为v，则金属杆在滑行过程中（　　）

A. 向上滑行的时间小于向下滑行的时间

B. 向上滑行时电阻R上产生的热量大于向下滑行时电阻R上产生的热量

C. 向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等

D. 金属杆从开始上滑至返回出发点，电阻R上产生的热量为

【答案】ABC

【解析】

【分析】

【详解】A．金属杆沿斜面向上运动时安培力沿斜面向下，沿斜面向下运动时安培力沿斜面向上，所以上升过程的加速度大于下滑过程的加速度，因此向上滑行的时间小于向下滑行的时间，故A正确；

B．向上滑行过程的平均速度大，感应电流大，安培力做的功多，R上产生的热量多，故B错误；

C．由法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律及电流定义式可得通过电阻R的电荷量

所以向上滑行时与向下滑行时通过电阻R的电荷量相等，故C正确；

D．由能量守恒定律知回路中产生的总热量为

R上产生的热量为

故D错误

故选ABC。

10. 一定质量的理想气体封闭在汽缸内，从初始状态A经状态B、C、D再回到状态A，其体积V与热力学温度T的关系如图所示。下列说法正确的是（　　）

A. 从状态A到状态B过程中，气体从外界吸收热量

B. 从状态C到状态D的过程中，气体内能的减少量小于气体向外界放出的热量

C. 从状态B到状态C的过程中，气体分子在单位时间内对汽缸壁单位面积的碰撞次数减少

D. 从状态D到状态A与从状态A经B、C到状态D的过程中，气体对外界做功的数值相等

【答案】AB

【解析】

【分析】

【详解】A．从状态A到状态B的过程中，气体发生等容变化，温度升高，气体内能增加，气体从外界吸收热量，故A正确；

B．从状态C到状态D，气体体积减小，外界对气体做功，温度降低，内能减小，根据

可知气体内能的减少量小于气体向外界放出的热量，故B正确；

C．从状态B到状态C的过程中，气体发生的是等温变化，温度不变，分子平均速率不变，体积减小，气体的数密度变大，压强变大，则气体分子在单位时间内对汽缸壁单位面积的碰撞次数增大，选项C错误；

D．从状态D到状态A，气体发生等压变化，设压强为p，则

从A到B为等容变化

从B到C体积减小压强变大且始终大于p，则外界对气体做功

从C到D体积减小压强变大且始终大于p，则外界对气体做功

则

故D错误；

故选AB。

11. 氢原子能级如图甲所示，一群处于n＝5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出多种光，分别用这些光照射图乙电路的阴极K，其中3条光电流I随电压U变化的图线如图丙所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV到3.11eV之间。则（　　）

A. 氢原子从n＝5能级向低能级跃迁时能辐射出10种频率的可见光

B. 图乙中当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I有可能先增大后不变

C. 若图丙中3条线均为可见光照射阴极得到，一个处于第一激发态的氢原子被1.99eV的电子撞击后可以发出c光

D. 若图丙中3条线均为可见光照射阴极得到，则a光是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出的

【答案】BCD

【解析】

【详解】A.氢原子从n=5能级向低能级跃迁时能辐射出=10种频率的光，其中只有从n=5能级跃迁到n=2能级、n=4能级跃迁到n=2能级及n=3能级跃迁到n=2能级发出的光为可见光，故A错误；

B.由图乙可知，当滑片P从a端移向b端过程中，从a到c电压负向减小，从c到b电压正向增大，所以光电流I增大，当所有的光电子都能到达A极板时，滑片移动光电流不再增大，故当滑片P从a端移向b端过程中，光电流I可能先增大后不变，故B正确；

C. 由图丙可知c光的遏止电压最小，由

可知c光的能量最小，一个处于第一激发态的氢原子被1.99eV的电子撞击后可以跃迁到n=3能级，向下跃迁时刻发出c光，故C正确；

D.由图丙可知a光遏止电压最大，由

可知a光的能量最大，在一群处于n=5能级的氢原子，向低能级跃迁时发出的可见光中从n=5能级向n=2能级跃迁的辐射的光电子能量最大，故D正确。

故选BCD。

三、实验题（本题共2小题，其中12题6分，13题8分，共14分，每空2分）

12. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，如图甲所示，将实验装置按要求安装在光具座上，并选用缝间距为的双缝屏。从光具座的刻度尺上读出毛玻璃屏与双缝屏间的距离为。接通电源使发白光的光源正常工作。

（1）组装仪器时，若单缝和双缝均与竖直方向成45°平行放置，则______；

A．可观察到水平的干涉条纹

B．可观察到倾斜的干涉条纹

C．看不到干涉现象

（2）若实验中在毛玻璃屏上得到的干涉图样如图乙所示，屏上的分划板刻线分别位于图中A、B位置时，游标卡尺的读数分别为、，则单色光波长的表达式______。

（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，在这种情况下测出干涉条纹的间距，则波长的测量值______（填“大于”、“小于”或“等于”）其实际值。

【答案】    ①. B    ②.     ③. 大于

【解析】

【详解】（1）[1] 组装仪器时，若单缝和双缝均与竖直方向成45°平行放置，则可观察到倾斜的干涉条纹。

故选B。

（2）[2] ]条纹间距为

由

可得

（3）[3] 条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值

Δx实=Δx测cosθ

为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角，故

Δx实＜Δx测

由

可知测量值大于实际值。

13. 选用合适的电学元件设计合理的电路，并能较准确的测量同一电池组的电动势及其内阻。提供的器材如下：

A.电流表G（满偏电流10mA，内阻10Ω）    B.电流表A（0~0.6A~3A，内阻未知）

C.电压表V（0~5V~10V，内阻未知）        D.滑动变阻器R（0~100Ω，1A）

E.定值电阻（阻值990Ω）                F.开关与导线若干

（1）图（a）是小宇同学根据选用的仪器设计测量该电池组电动势和内阻的电路图。根据该实验电路测出的数据绘制的图线如图（b）所示（为电流表G的示数，为电流表A的示数），则由图线可以得到被测电池组的电动势E＝______V（结果保留2位有效数字）；

（2）另一位小张同学则设计了图（c）所示的实验电路对电池组进行测量，记录了单刀双掷开关分别接1、2对应电压表的示数U和电流表的示数I；根据实验记录的数据绘制U－I图线如图（d）中所示的A、B两条图线。可以判断图线A是利用单刀双掷开关接______（选填“1”或“2”）中的实验数据描出的；分析A、B两条图线可知，此电池组的电动势为E＝______，内阻r＝______（用图中、、，表示）。

【答案】    ①. 7.5    ②. 1    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]电流表G和定值电阻串联，其可看成一个电压表，则有

整理可得

根据图像可知，图线与纵轴会相交于的位置，则有

且有

联立可得

（2）[2][3][4]若单刀双掷开关接1，则电流表相对于电源内接，则因电流表分压作用，会导致

，

若单刀双掷开关接2，则电流表相对于电源外接，因电压表分流作用，会导致

，

结合所给图像，可以判断出A图线是利用单刀双掷开关接1，同样也可以判断出

，

则内阻为

四、解答题（本题共3小题，其中14题10分，15题12分，16题16分，共38分）

14. 如图所示，一水平放置的汽缸由横截面积不同的两圆筒连接而成，活塞A、B用一长为3L的刚性细杆连接，且可以在筒内无摩擦地沿水平方向滑动．A、B之间封闭着一定质量的理想气体，设活塞A、B横截面积的关系为，汽缸外大气的压强为，温度为．初始时活塞A与大圆筒底部（大、小圆筒连接处）相距2L，汽缸内气体温度为．求：

①缸内气体的温度缓慢降低至380K时，活塞移动的位移；

②缸内封闭气体与缸外大气最终达到热平衡时，缸内封闭气体的压强．

【答案】(1)    (2)

【解析】

【详解】解：① 缸内气体的温度缓慢降低时，其压强不变，活塞A、B一起向右移动，

对理想气体有，

由题可知，，

由盖-吕萨克定律可得：，

解得，

由于，说明活塞A未碰到大圆筒底部，故活塞A、B向右移动的位移为1.2L；

②大活塞刚刚碰到大圆筒底部时有，

由盖-吕萨克定律可得

解得，

当缸内封闭气体与缸外大气达到热平衡时有，

气体发生等容变化，由查理定律

解得

15. 如图所示，两平行金属板AB中间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场。A板带正电荷，B板带等量负电荷，电场强度为E；磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为。平行金属板右侧有一挡板M，中间有小孔O'，OO'是平行于两金属板的中心线。挡板右侧有垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度为。CD为磁场边界上的一绝缘板，它与M板的夹角，，现有大量电性、质量、电量及速度大小均不相同的带电粒子（不计重力），自O点沿OO'方向进入电磁场区域，其中有些粒子沿直线OO'方向运动，并进入匀强磁场中，求：

（1）进入匀强磁场的带电粒子的速度大小；

（2）恰能击中绝缘板CD的带电粒子的比荷。

【答案】（1）；（2）或

【解析】

【详解】（1）由题意有

解得

（2）①若粒子带负电，且恰能击中绝缘板CD，则由几何关系有

解得

由洛伦兹力充当向心力有

解得

②若粒子带正电，且恰能击中绝缘板CD，则由几何关系有

解得

由洛伦兹力充当向心力有

得

16. 如图，竖直平面内一足够长的光滑倾斜轨道与一长为的水平轨道AB通过一小段光滑圆弧平滑连接，水平轨道AB和水平轨道BO（长为）在B点与一个半径的光滑的竖直固定圆弧轨道相切于B点。以水平轨道BO末端O点为坐标原点建立平面直角坐标系xOy，x轴的正方向水平向右，y轴的正方向竖直向下。水平轨道BO右下方有一段弧形轨道PQ，该弧形轨道是曲线在坐标系xOy（x>0，y>0）中的一半（见图中实线部分），弧形轨道Q端在y轴上。带电量为q（q>0）、质量为m的小球1与水平轨道AB、BO间的动摩擦因数为，在x轴上方存在竖直向上的匀强电场，其场强，重力加速度为g。

（1）若小球1从倾斜轨道上由静止开始下滑，恰好能经过圆形轨道的最高点，求小球1经过O点时的速度大小；

（2）若小球1从倾斜轨道上不同位置由静止开始下滑，经过O点落在弧形轨道PQ上，请证明小球1每次落在PQ时动能均相同，并求出该动能大小；

（3）将小球2静置于O点，小球1沿倾斜轨道由静止开始下滑，与小球2发生弹性碰撞（碰撞时间极短），小球1与小球2发生碰撞前的速度为，要使两小球碰后均能落在弧形轨道PQ上的同一地点，且小球1运动过程中从未脱离过圆形轨道，求小球1和小球2的质量之比。

【答案】（1）；（2）证明过程见解析，；（3）或

【解析】

【详解】（1）设小球1恰好经过圆形轨道最高点时的速度大小为v，根据牛顿第二定律有

   ①

设小球1经过O点时的速度大小为v0，对小球1从圆形轨道最高点到O点的运动过程，根据动能定理有

   ②

联立①②解得

   ③

（2）小球1离开O点后做平抛运动，设经时间t小球1落在弧形轨道PQ上，根据运动学规律可知落点的坐标分别为

   ④

   ⑤

由题意可知

   ⑥

设小球1落在弧形轨道PQ时的动能为Ek，对小球1从O点到落在弧形轨道PQ的过程，根据动能定理有

   ⑦

联立③~⑦式解得

   ⑧

由⑧式可知小球1每次落在PQ时动能均相同。

（3）设小球2质量为M，小球1与小球2碰撞后二者的速度大小分别为、。要使两小球均能落在弧形轨道PQ上，两小球从O点抛出时应具有相同的速度，而两小球发生的是弹性碰撞，碰后不可能速度相同（即粘在一起），所以小球1碰后一定反弹，根据动量守恒定律和能量守恒定律分别有

   ⑨

   ⑩

联立⑨⑩解得

   ⑪

   ⑫

小球1运动过程中从未脱离过圆形轨道，分以下两种情况：

第一种：小球1反弹后进入圆形轨道运动但未超过圆形轨道圆心等高处就沿轨道滑回，并且在返回O点时的速度大小为v2，这种情况下根据动能定理有

   ⑬

联立⑪⑫⑬解得

   ⑭

第二种：小球1反弹后进入圆形轨道并能够通过最高点，并到达倾斜轨道上，之后从倾斜轨道上滑回经过圆形轨道最终返回O点，且返回时速度大小为v2，这种情况下根据动能定理有

   ⑮

联立⑪⑫⑮解得

   ⑯