2021-2022学年陕西省宝鸡市金台区高二下学期期末物理试题含解析

  2021—2022学年度第二学期期末质量检测试题（卷）

高二物理（理科）

一、选择题：（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1-8小题为单项选择；9-12小题为多项选择。）

1. 下列有关物理学史说法正确的是（　　）

A. 爱因斯坦提出了光量子假设 B. 赫兹发现了光电效应

C. 卢瑟福发现了中子 D. 查德威克提出了原子核式结构模型

【答案】AB

【解析】

【详解】A．普朗克提出了能量子假说，1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上提出了光量子假说，A正确；

B．赫兹在研究电磁波的实验中发现了光电效应，B正确；

C．卢瑟福预言中子的存在，查德威克验证了卢瑟福预言，发现原子核中确实存在着中性的、质量几乎与质子相同的粒子，并把它叫做中子，C错误；

D．卢瑟福由α粒子散射实验现象，提出了原子核式结构模型，D错误。

故选AB。

2. 在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜，是利用了激光的（　　）

A. 单色性好 B. 方向性好 C. 亮度高 D. 相干性好

【答案】C

【解析】

【详解】在医学上利用激光来焊接剥落的视网膜，是利用了激光的亮度高，能量强的特点。

故选C。

3. 如图所示为两种温度下黑体辐射强度与波长关系，下面对温度T1、T2判断正确的是（　　）

A. T1>T2 B. T1<T2 C. T1 = T2 D. 无法判断

【答案】A

【解析】

【详解】根据黑体辐射的实验规律可知，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以

T1>T2

故选A。

4. 如图所示是氢原子的能级图，现有一个处于n=4的激发态的氢原子，对其辐射出的光子种类，最多可能有（　　）

A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种

【答案】A

【解析】

【详解】现有一个处于n=4的激发态的氢原子，氢原子核外只有一个电子，这个电子在某时刻只能处在某一可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到其它轨道，可能的情况只有一种，因此向低能级跃迁时，有可能是n=4→n=3，n=3→n=2，n=2→n=1，辐射出光子的种类，最多可能有3种，A正确，BCD错误。

故选A。

5. 如图所示用导线把验电器与锌板相连，当用紫外线照射该锌板时，验电器的铝箔有张角，则该实验中（　　）

A. 证明光具有波动性

B. 验电器带正电

C. 入射光如果换成X射线，验电器的指针不偏转

D. 若照射光频率加倍，逸出光电子的最大初动能也加倍

【答案】B

【解析】

【详解】A．光电效应证明光具有粒子性，故A错误；

B．发生光电效应的条件是入射光频率大于金属的极限频率时，金属板有电子逸出，电子带负电逸出后，金属板带正电，故验电器带正电，故B正确；

C．入射光如果换成X射线，频率大于紫外线频率，则仍然发生光电效应，验电器的指针偏转，故C错误；

D．由光电效应方程，当照射光频率为时，逸出光电子的最大初动能为

若照射光频率加倍，逸出光电子的最大初动能为

故D错误。

故选B。

6. 下列不属于狭义相对论结论的是（　　）

A. 尺缩效应 B. 时空弯曲 C. 时钟延缓 D. 质量变大

【答案】B

【解析】

【详解】ACD．狭义相对论的两个原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，即相对性原理；真空中光速在不同的惯性参考系中都是相同的，即光速不变原理。尺缩效应、时钟延缓、质量变大都是基于这两条原理推导出的，属于狭义相对论的结论，ACD正确，不符合题意；

B．时空弯曲属于广义相对论的结论，B错误，符合题意。

故选B。

7. 宝鸡人民公园里的人工湖中有处于同一深度的若干彩灯，在夜晚映射出迷人的灯光秀。在湖边观察红色和紫色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是（　　）

A. 红灯看起来较深，其照亮的水面面积较小

B. 红灯看起来较浅，其照亮的水面面积较大

C. 紫灯看起来较深，其照亮的水面面积较小

D. 紫灯看起来较浅，其照亮的水面面积较小

【答案】D

【解析】

【详解】根据可知，由于红光比紫光的折射率小，则红光发生全反射的临界角大，在红光照在水面上产生的圆的半径大，则被照亮的水面面积较大，由光源在水中的视深为

因为红光比紫光的折射率小，则红灯看起来较深，即红灯看起来较深，其照亮的水面面积较大，紫灯看起来较浅，其照亮的水面面积较小。

故选D

8. 一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是（　　）

A. 该介质的折射率是

B. 该介质折射率是

C. 该介质相对真空发生全反射的临界角是60°

D. 光线按如图所示的方向入射，无论怎样改变入射方向，都不可能发生全反射现象

【答案】B

【解析】

【详解】AB．如图可知，入射光线与法线的夹角为入射角，即

折射光线与法线的夹角为折射角，即

根据折射定律，可得

故A错误；B正确；

C．根据

解得

故C错误；

D．光从某介质进入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C的时候会发生全反射。故D错误。

故选B。

9. 下列物理现象中，能说明光具有粒子性的是（　　）

A. 光电效应 B. 光的干涉

C. 光的偏振 D. 康普顿效应

【答案】AD

【解析】

【详解】AD．光电效应、康普顿效应能说明光具有粒子性，AD正确；

BC．光的干涉、光的偏振能说明光具有波动性，BC错误。

故选AD。

10. 钍（）是一种放射性金属元素，带钢灰色光泽，质地柔软，广泛分布在地壳中，是一种前景十分可观的能源材料。已知钍发生衰变的半衰期为24天，关于钍的衰变，下列说法正确的是（　　）

A. 衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力

B. 钍原子发生一次β衰变，原子核放出一个电子

C. β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线强

D. 现在有160个钍原子，经过72天后，未衰变的钍原子个数为20个

【答案】AB

【解析】

【详解】A．衰变放出的γ射线具有很强的穿透能力，A正确；

B．钍原子发生一次β衰变，原子核内的一个中子转化为一个质子，放出一个电子，B正确；

C．β射线是高速电子流，它的电离能力比α射线弱，C错误；

D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，只对大量原子核有意义，对少数原子核是没有意义的，D错误。

故选AB。

11. 如图甲所示，每年夏季，我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。如图乙所示为一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上时的光路图，、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，光的折射率大

B. 通过同一装置发生双缝干涉，光的相邻条纹间距较大

C. 从同种玻璃中射入空气发生全反射时，光的临界角较小

D. 用同一装置做单缝衍射实验，a光的中央亮条纹更宽

【答案】ABD

【解析】

【详解】A．由图可知，b光的偏折程度较大，故在冰晶中，光的折射率大，A正确；

B．双缝干涉相邻两亮条纹间距为

b光的折射率较大，频率较高，波长较短，故通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距较小，B正确；

C．发生全反射时的临界角满足

故从同种玻璃中射入空气发生全反射时，b光的临界角较小，C错误；

D．用同一装置做单缝衍射实验，由于a光波长较长，衍射现象较明显，故a光的中央亮条纹更宽，D正确。

故选ABD。

12. 某同学做测玻璃折射率实验时，在白纸上放好上、下表面平行的玻璃砖，玻璃砖厚度为L，如图示入射光线与折射光线（CD边出射光线未画出），若入射角i=60°，测出折射角r=30°，光在真空中的光速为，则（　　）

A. 玻璃砖的折射率

B. 光在玻璃中传播的时间为

C. 光在玻璃中传播的时间

D. 若画图时误将玻璃砖向上平移一小段，导致描出的上界面AB比实际位置高，则测得的折射率将偏大

【答案】AB

【解析】

【详解】A．由折射率的定义公式，可得玻璃砖的折射率

A正确；   

BC．光在玻璃中传播的距离为

光在玻璃中传播的速度为

光在玻璃中传播的时间为

B正确，C错误；

D．若画图时误将玻璃砖向上平移一小段，导致描出的上界面AB比实际位置高，则有光路图如图所示，由解析图可知，入射角和折射角均不变，则测得的折射率将不变，D错误。

故选AB。

第Ⅱ卷（非选择题，共62分）

二、填空与实验题：（共4小题，每空2分，共20分）

13. 中国探月工程“绕、落、回”三步走规划如期完成，同时实现了中国首次月球无人采样返回。月球土壤里存在大量，两个原子可以产生，该反应方程式为： ，其中x为______（填粒子的种类），此反应为______（选填“裂变反应”或“聚变反应”），的比结合能______ （选填“大于”或“小于”）He的比结合能。

【答案】    ①.     ②. 聚变反应    ③. 小于

【解析】

【详解】[1]由核反应方程的前后电荷数和质量数守恒，可知两个原子可以产生，方程式为

可知x为。

[2]由两个原子可以产生， 此反应聚变反应。   

[3]不稳定聚变为较稳定的，比结合能越大，原子核越稳定，因此的比结合能小于He的比结合能。

14. 将两支铅笔并排放在一起，中间留一条狭缝，通过这条狭缝去看与其平行的日光灯，能观察到彩色条纹，这是由于光的_____（选填“折射”“干涉”或“衍射”）．当缝的宽度______（选填“远大于”或“接近”）光波的波长时，这种现象十分明显．

【答案】    ①. 衍射    ②. 接近

【解析】

【详解】通过两支铅笔中间的缝能看到彩色条纹，说明光绕过缝而到人的眼睛，所以这是由于光的衍射现象，由发生明显衍射条件可知，当缝的宽度与光波的波长接近或比光波的波长少得多时能发生明显衍射现象；

15. 如图所示，一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率。他先用刻度尺测出广口瓶瓶口内径d。然后在瓶内装满水，再将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中。他沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，恰能看到刻度尺的刻度（即图中A点），同时看到水面上的Ｂ点刻度的像B＇恰与A点的像相重合。水面恰与直尺的C点相平，读出_______和_______的长度（用图中字母表示）。由题中所给条件，可以计算水的折射率_______。

【答案】    ①. AC    ②. AB    ③.

【解析】

【详解】[1]水面恰与直尺C点相平，读出AC的长度。

[2]和读出AB的长度。

[3]设从A点射出的光线射到水面时入射角为i，出射光线折射角为r，如图所示，由数学知识可得

由对称性可知，则有水的折射率

16. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上（图1），使用红光作为光源进行实验。

（1）实验时，一同学通过测量头的目镜观察红光的干涉图样时，发现里面的亮条纹与分划板竖线未对齐，如图2所示。若要使两者对齐，该同学应________。

A．仅左右转动透镜      B．仅旋转滤光片      C．仅旋转测量头       D．仅拨动拨杆

（2）转动手轮，使分划板的中心刻线分别对准A和第B亮纹的中心，对准A亮条纹时，读数为x1＝2.190mm（允许误差）、对准B条纹时读数x2＝7.868mm。已知双缝与屏的距离L＝700mm，双缝间距d为，求得所测红光波长为________m。（保留三位有效数字）

【答案】    ①. C    ②.

【解析】

【详解】（1）[1]亮条纹与分划板竖直线未对齐时，该同学仅需旋转测量头，分划板竖直线随之旋转，可使两者对齐，故选C。

（2）[2]A亮纹与B亮纹之间的距离为，由图3可得邻亮条纹之间的距离为

根据

代入数据，可得红光波长

三、计算题：（本题共4题，共42分。要求解答应写出必要的文字说明、方程式、重要的演算步骤，推理、说明过程要简洁清晰，有数字计算的题要写出明确的数值和单位，只有最后结果的得零分。）

17. 已知一种核聚变的方式是两个氘核通过核反应产生一个核和一个中子，其中氘核的质量为2.013u，该氦核的质量为3.015u，中子的质量为1.0087u，已知1u相当于931.5MeV的能量。

（1）写出核反应方程；

（2）求该核反应方程释放的能量E（计算结果保留四位有效数字）。

【答案】（1）；（2）2.142MeV

【解析】

【详解】（1）核反应方程为

（2）核反应中的质量亏损为

则释放的能量

18. 一光电管的阴极K用截止频率为的金属铯制成，光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U。用波长为λ的单色光射向阴极，产生了光电流。已知普朗克常量为h，电子电荷量为e，真空中的光速为c。求：

（1）金属铯的逸出功W；

（2）光电子到达阳极的最大动能。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【分析】

【详解】（1）金属铯的逸出功

（2）根据光电效应方程知，光电子最大初动能

−W=h−hv

根据动能定理得

eU=Ek-Ekm

解得光电子到达阳极的最大动能

Ek=eU+Ekm=eU+h−hv

19. 如图所示，一半径为R的透明球体置于真空中，是一条通过透明球体球心的直线，一单色细光束平行于射向球体，B为入射点，且夹角，为出射光线，与夹角，已知光在真空中的传播速度为c，求：

（1）透明球体材料对该单色细光束的折射率；

（2）该单色细光束从B点传播到C点的时间.

【答案】(1) ； (2)

【解析】

【分析】

【详解】

(1)入射角i=60°，光线经过两次偏折

 解得

由折射定律

解得

(2)光束在透明体内传播速度

传播时间

解得

20. 下列说法中正确的是_______

A. 光在同一种介质中一定沿直线传播

B. 光从光密介质射入光疏介质且入射角大于临界角时，一定会发生全反射现象

C. 肥皂液是无色的，在阳光下观察肥皂泡是彩色的，这是光的干涉现象形成的

D. 逆着光通过放大镜观察大头针针尖时，常看见针尖周围具有环纹或针尖重影，这是光的衍射现象形成的

E. 光会发生偏振现象，它说明光是一种纵波

【答案】BCD

【解析】

【分析】光在不同的介质中传播速度不同，是因为在不同的介质中，同一种光的折射率不同。全反射现象是光从光密介质射向光疏介质时才有可能发生。薄膜干涉和光的衍射现象是物理光学现象。光的偏振现象说明光是一种横波。

【详解】A．光在同一种非均匀介质中传播时，光线会发生弯曲，选项A错误；

B．光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于临界角时，一定会发生全反射现象，选项B正确；

C．在阳光下观察肥皂泡呈彩色，这是光的薄膜干涉现象，选项C正确；

D．逆着光线通过放大镜观察大头针针尖，常看见针尖周围有环纹或针尖重影，这是光的衍射现象，选项D正确；

E．光会发生偏振现象，它说明光是一种横波，选项E错误；

故选BCD。

【点睛】几何光学和物理光学的考查。

21. 一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大角度由D点入射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为i，经折射后射至边的E点，如图所示，逐渐减小i，当时，恰好没有光线从边射出棱镜，且，单色光在三棱镜中的折射率，求：

（1）当逐渐减小入射角i时，E点向AB上哪个点移动；

（2）恰好没有光线从边射出棱镜时，入射角θ的正弦值。

（温馨提示：本题可能涉及到数学公式，）

【答案】（1）B点；（2）

【解析】

【详解】（1）由折射定律有，

可知，当入射角减小时，折射角会减小，故E点向B点靠近。

（2）根据题意可知，当时，恰好没有光线从AB边射出，可知光线在E点发生全反射，光路图如图所示

设临界角为C，则有

由几何关系可知，光线在D点的折射角为

则

又有

解得