2022-2023学年河南省南阳市重点中学高二（下）第四次月考物理试卷（6月）

2022-2023学年河南省南阳市重点中学高二（下）第四次月考物理试卷（6月）

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1.  下面是教材中的四幅插图，下列说法正确的是(    )

A. 图甲是显微镜下三颗小炭粒的运动位置连线图，连线表示小炭粒的运动轨迹
B. 图乙是封闭在容器中的一定质量的理想气体，若温度升高，其内能一定增大
C. 图丙是一定质量的理想气体在不同温度下的两条等温线，则
D. 图丁中一只水黾能停在水面上，主要是靠水对水黾的浮力作用

2.  下列四幅图涉及到不同的物理知识，以下表述中说法正确的是(    )

A. 图改变光束的频率，金属的逸出功随之改变
B. 图中大量处于激发态的氢原子最多可以辐射出两种不同频率的光子
C. 图为射线、为射线
D. 图汤姆孙通过电子的发现，揭示了原子还可以再分

3.  钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为单位为，摩尔质量为单位为，阿伏加德罗常数为。已知克拉克，则(    )

A. 克拉钻石所含有的分子数为
B. 克拉钻石所含有的分子数为
C. 每个钻石分子直径的表达式为单位为
D. 每个钻石分子直径的表达式为单位为

4.  每年夏季，我国多地会出现日晕现象如图甲，日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图乙所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，、为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是(    )

 

A. 在冰晶中，光的传播速度小
B. 通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻条纹间距大
C. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，光的临界角小
D. 照射同一金属发生光电效应，光使其逸出的光电子最大初动能大

5.  如图为新型火灾报警装置的核心部件紫外线光电管，所接电源电压为，火灾时产生的波长为的光照射到逸出功为的阴极材料上产生光电子，且光电子能全部到达阳极，回路中形成电流，从而触发火灾报警器，已知普朗克常量为，电子的电荷量为，光速为。下列说法正确的是(    )
 

A. 火灾中激发出光电子的光的频率为
B. 阴极上每秒钟产生的光电子数为
C. 光电管阴极接受到光照用于激发光电子的功率为
D. 光电子经电场加速后到达时的最大动能为

6.  如图甲所示，一均匀玻璃体上部为半球下部为圆柱，已知半球的半径和圆柱的半径相同均为，圆柱体高度也为，在圆柱体的底部中心点放一点光源，球冠上发光部分的表面积已知球冠表面积的计算公式为，为球的半径，为球冠的顶端到球冠底面圆心的高度，如图乙所示，不计二次反射后的光线折射，该玻璃对光的折射率为(    )
 

A.  B.  C.  D.

7.  年约里奥居里夫妇制造了第一个人工放射性元素，实验观察到静止在匀强磁场未画出中点的原子核发生衰变，衰变成和另一个粒子，衰变后它们的运动轨迹如图所示。则下列说法正确的是(    )
 

A. 衰变后的粒子带同种电荷，属于衰变 B. 衰变后的粒子带异种电荷，属于衰变
C. 衰变后的运动轨迹是曲线 D. 衰变后的运动轨迹是曲线

8.  粗细均匀的“”型细玻璃管竖直放置，左侧管开口，右侧管封闭，两侧均有水银柱，水平部分封闭有一段空气柱，各部分长度如图所示图中数据单位均为。现从左管口缓慢倒入水银，恰好使右侧水平部分的水银全部进入右侧竖直管中。已知大气压强，环境温度不变，左管足够长。则左管中需要倒入水银柱的长度为(    )
 

A.  B.  C.  D.

二、多选题（本大题共4小题，共16.0分）

9.  如图所示，劲度系数为的竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，上端拴接一质量为的物体，初始时系统处于静止状态，弹簧的弹性势能大小为，将另一与完全相同的物体轻放在上，重力加速度为，关于二者之后在竖直方向上的运动，下列说法正确的是(    )
 

A. 物体被弹簧弹回到某位置后将脱离物体向上运动
B. ，运动过程中的最大加速度为
C. ，运动过程中的最大加速度为
D. 弹簧的最大弹性势能为

10.  如图所示，一定质量的理想气体由状态经状态变化到状态的图像如图所示，已知气体从状态变化到状态的过程中吸收的热量为，气体对外做功；从状态变化到状态过程中吸收的热量为，气体对外做功．、分别表示、两个状态下气体分子在单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数，则下列说法正确的是(    )

 

A.  B.
C.  D.

11.  如图为氢原子的能级示意图，大量处于同一激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出种不同频率的光，则下列说法正确的是(    )
 

A. 这些氢原子处于能级的激发态
B. 这些氢原子辐射出的光子的最小能量为
C. 这些氢原子辐射出的光照射逸出功为的金属钨能发生光电效应
D. 若使这些氢原子发生电离，则这些氢原子至少需要吸收的光子能量为

12.  现有、两种单色光，光在玻璃中全反射的临界角为，光在玻璃中的折射率为。如图所示为柱状玻璃砖的横截面，右侧是以为圆心的圆，左侧是等腰直角三角形，一束光垂直面射入玻璃砖，只考虑经底面一次反射到上的光不包含、两点。下列说法正确的是(    )
 

A. 若光能使氢原子自低能级向高能级跃迁，则光也一定能使氢原子自低能级向高能级跃迁
B. 若光能使某金属发生光电效应，则光也一定能使该金属发生光电效应
C. 上各部分均有光射出
D. 上只有一部分有光射出

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

13.  滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道，其截面如图，某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径滑板车的长度远小于轨道半径。

主要实验过程如下：

用手机查得当地的重力加速度；

找出轨道的最低点，把滑板车从点移开一小段距离至点，由静止释放，用手机测出它完成次全振动的时间，算出滑板车做往复运动的周期________；

将滑板车的运动视为简谐运动，则可将以上测量结果代入公式________用、表示计算出轨道半径。

某同学用如图所示的装置测量重力加速度．

实验器材：有机玻璃条白色是透光部分，黑色是宽度均为的挡光片，铁架台，数字计时器含光电门，刻度尺．

主要实验过程如下：

将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物；

用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图所示，读出两挡光片间的距离________；

手提玻璃条上端使它静止在________方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过；

让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为和；

根据以上测量的数据计算出重力加速度________结果保留三位有效数字。

14.  把一个小烧瓶和一根弯成直角的均匀玻璃管用橡皮塞连成如图所示的装置。在玻璃管内引入一小段油柱，将一定质量的空气密封在容器内，被封空气的压强跟大气压强相等。如果不计大气压强的变化，利用此装置可以研究烧瓶内空气的体积随温度变化的关系。

关于瓶内气体，下列说法中正确的有______。

A.温度升高时，瓶内气体体积增大，压强不变

B.温度升高时，瓶内气体分子的动能都增大

C.温度升高，瓶内气体分子单位时间碰撞到容器壁单位面积的次数增多

D.温度不太低，压强不太大时，可视为理想气体

改变烧瓶内气体的温度，测出几组体积与对应温度的值，作出图象如图所示。已知大气压强，则由状态到状态的过程中，气体对外做的功为______。若此过程中气体吸收热量，则气体的内能增加了______。

已知任何气体在压强，温度时，体积约为。瓶内空气的平均摩尔质量，体积，温度为。试估算瓶内空气的质量______。

四、计算题（本大题共4小题，共40.0分）

15.  为保障师生在校的健康安全，某校校医室制定了师生返校后的消杀方案，对课室、图书馆、饭堂等场所进行物表与空气消毒。该方案利用如图便携式消毒器，桶内消毒液上方用塞子密封了一定质量的理想气体，初始体积为。使用时利用打气筒进行打气，封闭气体压强达到时，即可把药液以雾化的方式喷出。已知封闭气体初态压强与外界大气压相等，均为。打气筒每次可以向桶内打入气体。忽略桶内消毒液所产生的压强，整个过程可视为等温变化。求：

至少用打气筒向消毒器内打多少次气才能使药液达到雾化要求？

消毒人员计算过用打气筒向消毒器内刚好打了次气后，恰好能把桶内液体全部喷完，试求原来桶内有多少药液。

16.  一简谐横波以的波速沿水平绳向轴正方向传播。已知时的波形如图所示，绳上两质点、的平衡位置相距波长。设向上为正，经时间小于一个周期，此时质点向下运动，其位移仍为。求

该横波的周期；

时刻质点的位移。

17.  如图所示，某透明材料的横截面是半径为的半圆，为直径，为圆心。为圆周上的一点，到的距离为；透明材料的折射率为，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圆面上的点，经两次折射后射出。已知真空中的光速为，求：

出射光线与开始的入射光线间的夹角；

光通过透明材料的时间。

18.  如图所示，下端开口、上端封闭的汽缸固定在倾角为的斜面上，汽缸长度足够长。两个横截面积均为、质量均为的导热薄活塞封闭有、两部分理想气体，两个活塞之间连有劲度系数为、原长为的轻弹簧。开始时，气体温度为，部分气柱的长度为，部分气柱长度为。现启动内部加热装置图中未画出将气体缓慢加热到。已知外界大气压强恒为，活塞与汽缸壁之间接触光滑且密闭性良好，重力加速度取，热力学温度与摄氏温度之间的关系为。求：

部分气体初始状态的压强；

加热后部分气体气柱的长度和该过程气体所吸收的热量已知初始时气体的内能为，且气体内能与温度成正比；

加热后部分气体气柱的长度。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】

【分析】
折线是炭粒在不同时刻的位置的连线，并不是固体小颗粒的运动轨迹；
理想气体的内能仅由温度决定；
根据判断两条件曲线的规律，等温过程的图象是一条双曲线；
用液体表面张力的特点去分析。
本题考查了布朗运动、内能、分子力、图象特点等热学知识，要求学生对这部分知识要重视课本，强化记忆。
【解答】
A.每隔一段时间把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置依次连接成折线，所以布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，A错误；

B.理想气体不计分子势能，所以温度升高时，分子平均动能增大，则内能一定增大，B正确；

C.由理想气体状态方程可判断，一定质量的理想气体，不同温度下对应的等温线是不同的，且越靠近原点等温线所表示的温度就越低，即  ，C错误；

D.水黾停在水面上的原因是水黾受到了水的表面张力的作用，D错误。

故选B。

2.【答案】 

【解析】解：金属的逸出功只与金属的材料性质有关，故金属的逸出功不随入射光发生变化，故A错误；
B.大量处于激发态的氢原子最多可以辐射出三种不同频率的光子，分别为：、、，故B错误；
C.向左偏，说明受到向左的洛伦兹力，根据左手定则可知，为正电荷，即为射线；而向右偏，故受到向右的洛伦兹力，所以应为负电荷，即为射线，故C错误；
D.汤姆孙通过阴极射线发现了电子，揭示了原子还可以再分，故D正确。
故选：。
金属的逸出功只与金属的材料性质有关；
处于激发态的氢原子向低能级辐射，通过排列组合可知其会向低能级辐射几种不同频率的光子；
根据左手定则可判断粒子电性，结合粒子带正电，粒子带负电，可判断、为何种射线；
汤姆孙通过阴极射线发现了电子，揭示了原子还可以再分。
解题关键是了解题干的四幅图，结合左手定则、、、射线及其特点求解即可。题目难度不大。
 

3.【答案】 

【解析】

【分析】
该题考查阿伏伽德罗常数相关知识。通过求解出克拉钻石的摩尔数，求解出所含分子数；利用摩尔体积和阿伏加德罗常数可求解出每个分子的体积，由此求解分子直径。
【解答】
克拉钻石的摩尔数为：
所含的分子数为：，故AB错误；
钻石的摩尔体积为：
每个钻石分子体积为：
设该钻石分子直径为，则：
由上述公式可求得：单位为故C正确，D错误。  

4.【答案】 

【解析】解：、由图乙可知，太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角度较大，说明光的折射率大于光的折射率，根据传播速度与折射率的关系可知，在冰晶中，光的传播速度大于光的传播速度，故A错误；
B、由于光的折射率大于光的折射率，则光的波长小于光的波长，根据双缝干涉条纹间距与波长的关系公式可知，通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻条纹间距小于光的间距，故B错误；
C、根据临界角公式可知，光的临界角小于光的临界角，故C错误；
D、光的频率大于光的频率，根据光电效应方程可知，照射同一金属发生光电效应，光使其逸出的光电子最大初动能大，故D正确。
故选：。
太阳光射入六角形冰晶时，光的偏折角小于光的偏折角，由折射定律分析折射率关系，由分析两光在冰晶中传播速度大小；分析两光波长关系，根据双缝干涉条纹间距公式比较干涉条纹间距大小；依据临界角公式比较临界角的大小；光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。
本题也可以用红光与紫光类比光和光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。
 

5.【答案】 

【解析】

【分析】

本题考查了光电效应。本题的答题关键：电流、；激发光电子的功率，光电效应方程。

【解答】

A.根据，解得，故A错误；
B.根据、，解得时间内产生的光电子数为，故B错误；
C.光电管阴极接受到光照用于激发光电子的功率，由于，结合上述解得，故C正确；
D.光电子逸出阴极时的最大动能，电场加速后，结合上述解得，D错误。

6.【答案】 

【解析】球冠上发光部分的表面积，已知球冠表面积的计算公式为，则

如图，分析几何关系知

联立解得

结合图知

由图可知

则

根据题意知，入射角为时恰好发生全反射，则该玻璃对光的折射率为

故D正确。

故选D。

7.【答案】 

【解析】

【分析】
本题考查了原子核的衰变，带电粒子在磁场中的运动。根据质量数与电荷数守恒写出核反应方程，明确衰变过程满足动量守恒定律，结合磁场中的轨迹半径公式分析解题。
【解答】
、的衰变方程为，则衰变后粒子带同种电荷，属于衰变，故 A、B错误；
、衰变过程满足动量守恒定律，则有，由可知，的电荷量大于的电荷量，则的轨迹半径小于的轨迹半径，故的运动轨迹是曲线，故C错误，D正确。  

8.【答案】 

【解析】

【分析】
以右管中的气体为研究对象，气体发生等温变化，根据玻意耳定律求解；
对水平管中气体根据玻意耳定律求出末状态气体的长度，再根据几何关系即可求解左管中需要倒入水银柱的长度。
本题考查气体实验定律的应用，关键是确定气体发生何种状态变化过程，确定状态参量，选择合适的实验定律求解。
【解答】
对右管中的气体，初态时，，
末态时体积
由
代入数据解得：
对水平管中的气体，初态压强，

根据
代入数据解得，水平管中气柱的长度变为
此时，原来左侧水银柱已有进入到水平管中
所以，左侧管中倒入水银柱产生的长度为。
故选B。  

9.【答案】 

【解析】

【分析】本题考查机械振动与力学的综合，熟悉简谐运动的特征是解题的关键。
根据平衡条件得出最初弹簧的压缩量，根据分离条件，结合能量守恒定律分析即可判断；由平衡条件计算出加速度为时弹簧的压缩量，计算此后发生一段位移时的合力，从而得出做简谐运动，计算出简谐运动的振幅，结合牛顿第二定律得出运动的加速度最大值即可判断；分析弹性势能最大的位置，根据机械能守恒定律列方程得出弹簧的最大弹性势能即可判断。

【解答】、由平衡条件知，开始时弹簧处于压缩状态，且压缩量，假设与可以分离，则当、恰好分离时，、间的支持力为，且、的加速度相同，此时物体只受重力作用，其加速度为重力加速度，则所受的合力也为，可见弹簧处于原长状态，应在释放点上方，由能量守恒定律知，上升到的最高点为释放点，则假设不成立，即物体不会脱离物体，故A错误；
、一起运动的加速度为时，由平衡条件：，解得弹簧的压缩量，此后的位移为时，所受的合力，可见运动后做简谐运动，其振幅，由牛顿第二定律知，运动的最大加速度大小，故B错误，C正确；
D、运动到最低点时弹簧的弹性势能最大，由机械能守恒定律：，解得弹簧的最大弹性势能，故D正确。  

10.【答案】 

【解析】

【分析】
本题主要考查图象以及热力学第一定律的应用。气体压强的微观影响因素是分子平均动能和分子数密度；根据一定质量的理想气体的状态方程分析出气体状态参量的变化，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，结合图像的物理意义和热力学第一定律即可完成分析。
【解答】
B.结合图象，由理想气体状态方程，可知，气体温度升高，分子平均动能增大，分子平均速率增大，分子撞击器壁的平均作用力增大，气体体积增大，分子数密度减小，气体压强减小，所以单位时间内撞击容器壁上单位面积的平均次数减小，即，故B正确；
A.由一定质量的理想气体的状态方程，可得：，，可见从状态到和从状态到的温度变化大小相等，则内能变化量大小相等，所以从到内能的增加量等于从到内能的减小量，根据热力学第一定律，则有，，从状态到温度升高，内能增大，即，解得，，图像与坐标轴围成的图形面积表示气体做功，故，，即，所以，故A错误；
由以上分析可得，，整理得，解得，故C正确，D错误。  

11.【答案】 

【解析】略
 

12.【答案】 

【解析】

【分析】

本题主要考查全反射临界角、能级跃迁以及光电效应的实验规律。结合题意，根据全反射临界角与折射率的关系式求得光的折射率，与光的折射率比较，折射率越大的光的频率越高，光子的能量越大；氢原子从低能级跃迁到高能级，由吸收光子的能量满足的条件分析；当入射光的频率大于极限频率时可使金属发生光电效应；光从边入射，作出光路图，结合几何关系分析即可正确求解。

【解答】

A.根据全反射临界角与折射率的关系式可得，光的折射率，则，光的频率小于光的频率，光的光子能量小于光的光子能量，若光能使氢原子自低能级向高能级跃迁，虽然光能量大，但是跃迁需要光子能量正好等于两个能级差， 所以光不一定能使氢原子自低能级向高能级跃迁，故A错误；
B.如果光能使某金属发生光电效应，则光一定能使该金属发生光电效应，故B正确；
已知从边入射到底边的所有光线入射角均为，均发生全反射，若从中点射入，则经底边反射后将沿半径从中点出射，如图所示：
，
若从中点下方射入，经底面反射后打到中点上方，如图所示：
，
则有，，当入射光线下移，则点在上上移，增大，也增大，移至点之前上光线入射角均小于，可以折射出去，
如果入射光线在中点上方入射，经底面反射后入射点在中点下方的点，如图所示：
，
有，入射点下移减小，增大，在移到之前均小于，所以光线可以从折射出玻璃砖，故C正确，D错误。

13.【答案】；；；竖直；。 

【解析】

【分析】
本题考查类单摆及测量重力加速度实验。图中小车在圆弧形轨道中的运动为类单摆运动，则可得出其周期公式为；
【解答】
滑板车做往复运动的周期为，
根据单摆的周期公式，得；

【分析】
图中通过匀变速直线运动的规律求重力加速度，明确物体在极短时间内的平均速度等于瞬时速度，根据速度与位移关系式求重力加速度。
【解答】
两挡光片间的距离；
手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过，
玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为，
玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为，
根据速度位移公式有，代入数据解得加速度。  

14.【答案】          

【解析】略
 

15.【答案】设打气次数为，初始时消毒器内体积为，则以消毒器内气体和打入的气体整体为研究对象，

初状态压强，初状态体积；

末状态压强，末状态体积，

根据玻意尔定律得：

解得。

设容器内原有药液体积为，已知打气次数为次能把药液全部喷完，气缸内需保持雾化气压，则：

根据玻意尔定律得：

代入数据解得：，即原有药液。

【解析】对于气体的变质量问题，明确气体方程建立的关键是等式左右两边的气体质量是相等的，故选取好研究对象很重要，充气过程，要选取原有气体和打入的气体整体为研究对象，气体发生等温变化，根据玻意耳定律求解。
 

16.【答案】解：由波形图象知，波长为：
又波长、波速和周期关系为：
联立以上两式并代入，得该波的周期为：；
由已知条件知从时刻起，质点做简谐振动的位移表达式为：

经时间小于一个周期，点的位移仍为，运动方向向下
即：
解得：
由于点在点右侧 波长处，所以点的振动滞后个周期，其振动方程为：

当时，
答：该横波的周期为；
时刻质点的位移为。 

【解析】根据图象得波长，根据为    求解周期；
根据图象写出点的振动方程，结合经时间小于一个周期，此时质点向下运动，其位移仍为，可求时间，然后再写出点的振动方程，带入时间即可求解位移。
机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。
 

17.【答案】解：设光在射入圆面时入射角为，折射角为，作出光路图如图所示：

则
由折射定律
在圆面射出时的入射角为，折射角为，
射出圆面时，由折射定律得
由几何关系得
设光在透明材料中通过的距离为，由几何关系得

光在透明材料中的速度为，则
设光在透明材料时间为，则 

【解析】画出光路图，根据折射定律和几何关系结合求出出射光线的折射角，即可求解出射光线与开始的入射光线间的夹角；
根据几何关系求出光通过透明材料经过的路程，由求出光在透明材料中传播速度，从而求得传播时间。
本题是考查了折射定律的应用，关键作出光路图，通过几何关系求解相关角度和光程。
 

18.【答案】解：将两活塞和弹簧看做整体，有

    解得 

加热后，有 

则部分气体做等压变化，由盖吕萨克定律得 

又  ，    解得 

初始时    加热后    则有 

部分气体膨胀，外界对部分气体做功为 

由热力学第一定律可得    联立解得

初始时部分气体长度为，则弹簧此时被压缩，有

加热后，部分气体的长度即为弹簧现在长度，记为  ；则有

又    联立解得 

【解析】见答案