河北省保定市唐县第一中学2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题

这是一份河北省保定市唐县第一中学2023-2024学年高二下学期6月期末物理试题，共14页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（每题4分）
1．某种气体在两种温度下的气体分子速率分布曲线分别如图中实线和虚线所示，横坐标u表示分子速率，纵坐标表示单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比，下列说法正确的是（ ）
A．图中两条曲线与横坐标轴所围面积相等
B．温度升高，曲线纵坐标峰值变大
C．图中虚线对应分子平均动能大于实线对应分子平均动能
D．分子速率分布呈现“两头多，中间少的趋势”；温度升高，每个气体分子速率都增加
2．如图所示，图（a）为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，Q是平衡位置在x=4m处的质点，图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期是0.1s
B．该波沿x轴负方向传播
C．该波的传播速度为40m/s
D．t=0.4s时，质点P的速度方向沿＋y方向
3．氢原子能级图如图所示，大量处于n=3的激发态氢原子向低能级跃迁时，会辐射出不同频率的光，用这些光照射金属锡，已知金属锡的逸出功为4.42eV，关于这些辐射出的光，下列说法正确的是（ ）
A．跃迁中有6种不同频率的光
B．只有1种频率的光能使锡发生光电效应
C．对同一种介质，a光的临界角小于b光的临界角
D．用同一装置进行双缝实验，a光干涉条纹的宽度大于b光干涉条纹的密度
4．如图甲，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在受到光照时能够发射光电子。阴极K与阳极A之间电压U的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。分别用单色光束①、②照射光电管，电流表示数I与电压表示数U之间的关系如图乙所示，则以下说法正确的是（ ）
A．两种光的光子能量关系ε②>ε①B．两种光的波长关系λ①>λ②
C．两种光的动量关系p②>p①D．光电子最大初动能关系Ek①>Ek②
5．如图所示，水面上有一个半径为4.5m的圆，圆心O与圆周上的a点各放一个振源，两振源的振动情况相同，产生波长为2m的水波，c、d为Oa连线的中垂线与圆周的交点，则（ ）
A．圆周上b点的振幅为0
B．c、d两点的位移始终最大
C．圆周上振动加强的点共有10个
D．圆周上振动减弱的点共有10个
6．2023年8月24日，日本启动核污染水排海，排放的核污染水里含64种放射性元素，将对全人类和海洋生命产生长久的重大威胁。核污染水中84210P发生衰变时的核反应方程为84210P→82206Pb+X，该核反应过程中释放的能量为Q，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A．利用海水稀释可以使84210P的半衰期缩短
B．该核反应中84210P发生了β衰变
C．衰变后82206Pb与X粒子的结合能之和小于衰变前84210P的结合能
D．该核反应过程中的质量亏损为Qc2
7．在非洲的干旱草原和半沙漠地带有一种猫科动物狞猫，狞猫跳跃能力极强，奔跑速度快，能捉降落或起飞时的鸟类。某次狞猫在捕食树上的鸟时，先慢慢趴低身体，使身体贴近地面，然后突然蹬地向上加速，重心上升后离地向上运动，狞猫在离开地面前，其加速度a与重心上升高度h的关系如图所示，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则狞猫离地后重心上升的最大高度为（ ）
A．1.5mB．3mC．4.5mD．6m
二、多选题（每题6分，部分3分）
8．下列说法正确的是（ ）
A．液晶具有流动性，其光学性质具有各向异性的特点
B．布朗运动说明了悬浮的颗粒分子在做无规则运动
C．分子势能随着分子间距离的增大，可能先减小后增大
D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是水表面张力的作用
9．如图所示，一定质量的理想气体经历了从状态A→B→C→A的过程，气体在状态A时的体积为V0，CA的延长线过p—T坐标系的原点O，气体的内能E = kT（k为常数），下列说法正确的是（ ）
A．从A到B的过程，气体吸热
B．从B到C的过程，气体分子的平均动能减小，所有分子的平均速率都减小
C．在状态B时，气体的内能是在状态A时的3倍
D．从C到A的过程，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数增多
10．1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏。某同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度θ，如图所示。S为单色点光源。下列说法正确的是（ ）
A．沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动
B．沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小
C．若θ=0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变
D．若θ=0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动
三、实验题（共两小题共15分）
11．（6分）某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验．
(1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是________。（填正确答案标号）
A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'
B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2
C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面．保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示．此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关．频率大，折射率 （填“大”或“小”）
(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3α2<α3，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃 n介质（填“>”或“<”）。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
12．（9分）在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。
(1)下列说法中正确的是（ ）
A．滤光片应置于单缝与双缝之间B．拨杆的作用是为了调节缝的宽度
C．仅增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密D．仅增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏
(2)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为 mm。
(3)设图甲、乙的读数分别为x1和x2.则两相邻亮条纹间距△x= （用所给物理量的符号表示）。
(4)若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率n= 。
四、解答题（共39分）
13．（10）如图所示，在竖直放置、开口向上的圆柱形容器内用质量为m的活塞密封一部分理想气体，活塞横截面积为S，能无摩擦地滑动。初始时容器内气体的温度为T0，气柱的高度为h。当容器内气体从外界吸收一定热量后，活塞缓慢上升15h再次平衡。已知容器内气体内能变化量ΔU与温度变化量ΔT的关系式为ΔU=CΔT，C为已知常数，大气压强恒为p0，重力加速度大小为g，所有温度为热力学温度。求
（1）再次平衡时容器内气体的温度。
（2）此过程中容器内气体吸收的热量。
14．（14）隐身技术中要用到一种负折射率材料，如图甲所示，光在通过这种介质时，折射光线与入射光线分布在法线的同一侧，折射率为n=-sinisinr（i、r分别是入射光线、折射光线与法线的夹角）。图乙为真空中放置的一负折射率材料制作的直角三棱镜，顶角为θ；在棱镜下方d=2cm处有一平行于下表面的光屏。一细束单色光从棱镜上的P点垂直OA入射且OP=1cm。已知棱镜对该单色光的折射率n=-43，光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s。（不考虑光在介质中的多次反射，结果均保留两位有效数字，sin37°=0.6）
（1）若θ=45°，求光在棱镜中的传播时间t；
（2）若θ=30°，光打在光屏上P'点（未画出），求P'点相对于光入射棱镜方向与光屏交点的侧移量x。
15．（15）某十字路口，被红灯拦停的很多汽车排成笔直的一列，最前面一辆汽车的前端刚好与路口停车线相齐，相邻两车的前端之间的距离均为l=6m。假设绿灯亮起瞬间，每辆汽车都同时以加速度a=1m/s2做匀加速直线运动，速度达到v=6m/s后做匀速运动。该路口绿灯设置时间t=60s。交通规则规定：绿灯结束时刻，车头已越过停车线的汽车允许通过。求：
（1）第一辆车在绿灯亮起的时间内行驶的距离；
（2）一次绿灯亮起的时间内能够通过路口的最多汽车数量；
（3）由于人有反应时间，绿灯亮起时不可能所有司机同时启动汽车。假设绿灯亮起时所有司机都依次滞后t0启动汽车，那么在该情况下能够通过路口的汽车恰好是29辆，求：滞后时间t0。
物理答案
1．A
【详解】A．由题图可知，两种不同情况下各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系图线与横轴所围面积都应该等于1，即相等，故A正确；
B．从图中可以看出，温度升高，速率大的分子所占比例变大，曲线峰值向右移动，峰值变小，故B错误；
C．温度增大时，分子平均速率增大，即分子速率较大的分子占比增大，由图知气体在虚线状态时分子平均速率较小，实线对应的气体分子平均速率较大，则图中实线对应分子平均动能大于虚线对应分子平均动能，故C错误；
D．分子速率分布呈现“两头多，中间少的趋势”；温度升高，分子平均速率增大，但不是每个分子的速率都增大，故D错误。
故选A。
2．C
【详解】A．由振动图像知，T=0.2s，A错误；
B．由质点Q的振动图像知，t=0时，质点Q沿y轴正方向振动，由同侧法知，该波沿x轴正方向传播，B错误；
C．由波动图像知，λ=8m，则波速为
v=λT
代入得
v=80.2m/s=40m/s
C正确；
D．t=0.4s时，质点P振动2个周期后回到图中位置，由同侧法知，质点P的速度方向沿-y方向，D错误；
故选C。
3．C
【详解】A．跃迁中共可以释放光的种类数为
N=C32=3
故A项错误；
B．由光电效应可知，若要使锡发生光电效应，则光子的能量应该大于逸出功，则跃迁中释放的3种光的能量分别为
Ea=-1.51--13.6eV=12.09eV
Eb=-3.4--13.6eV=10.2eV
Ec=-1.51--3.4eV=1.89eV
所以有两种光可以使锡发生光电效应，故B项错误；
C．由于光子的能量为
E=hν
由之前的分析可是a光的能量大于b光的能量，所以a光的频率大于b光的频率。即a光的折射率大于b光的折射率，由于临界角有
sinC=1n
所以b光的临界角大于a光的临界角，故C项正确；
D．由于a光的频率大，所以a光的波长小，干涉的条纹间距为
Δx=ldλ
所以a光的条纹间距小，故D项错误。
故选C。
4．D
【详解】A．用单色光束①、②照射光电管，设遏止电压是Uc，由动能定理可得
eUc=Ek=hν-W0
可知对同一光电管逸出功W0一定，遏止电压越大，则照射光的频率越大，由题图乙可知Uc①>Uc②，可知单色光束①的频率大于②，即有ν①>ν②，由光子的能量公式ε=hν，则有ε②<ε①，A错误；
B．单色光束①的频率大于②，由波长与频率的关系式λ=cν可知，两种光的波长关系λ①<λ②，B错误；
C．由光子的动量公式p=hλ可知，有λ①<λ②，两种光的动量关系p①>p②，C错误；
D．由光电效应方程Ek=hν-W0，由于ν①>ν②，逸出功W0相同，可知光电子最大初动能关系Ek①>Ek②，D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．O点和a是两个振动情况完全相同的振源，b点到两波源的路程差
Δs＝9m-4.5m＝4.5m＝92×λ2
不满足路程差是半个波长的奇数倍，故不是振动最弱点，振幅不为零；故A错误。
B．c和d两两波源的距离相等，波程差为零，满足路程差是整数倍波长，为振动加强；振幅最大为2A，但位移在0～2A间变化，不是始终最大；故B错误。
C．根据题意，两列相干波的波长均为λ=2m，而两波源相距为4.5m，根据干涉条件波程差是半波长的偶数倍时振动加强，则在a连线上有Δs=0、-2、2、-4、4m,共5个点，在b之间无加强点（因为波程差始终为4.5m），每个加强线与圆周有两个交点，则圆周上的振动加强点共10个，故C正确。
D．稳定的干涉图样每两个加强点之间有一个振动减弱点，则5个强点间有4个弱点，故和圆周的交点就有8个，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】A．半衰期是放射性元素本身的属性，利用海水稀释后，84210P的半衰期不变，故A错误；
B．根据质量数守恒，X的质量数为
210-206=4
根据电荷数守恒，X的电荷数为
84-82=2
所以X为24He，该反应为α衰变，故B错误；
C．核反应过程中放出的核能为反应后生成的所有新核的总结合能与反应前所有原子核的总结合能之差，所以衰变后82206Pb与X粒子的结合能之和大于衰变前84210P的结合能，故C错误；
D．该核反应过程中的质量亏损为
Δm=ΔEc2=Qc2
故D正确。
故选D。
7．B
【详解】根据题意，设狞猫离地时速度为v，根据动力学公式
v2=2ah
整理得
v22=ah
可知a-h图像与坐标轴围成的面积表示v22，则
v22=75×0.2+12×75×0.4m2/s2
解得
v=215m/s
狞猫离地后，根据动力学公式
v2=2gh'
解得狞猫离地后重心上升的最大高度为
h'=3m
故选B。
8．ACD
【详解】A．液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构的特征，所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，故A正确；
B．布朗运动说明了液体分子在做永不停息的无规则运动，故B错误；
C．当分子间的距离从rr0，随着分子间距离的增大，分子势能先减小后增大，故C正确；
D．往杯中注水时，水面稍高出杯口，水仍不会流出来，这是由于水的表面张力可以使液面具有收缩的趋势，故D正确。
故选ACD。
9．AC
【详解】A．从A到B的过程，气体压强不变而温度升高，则内能增大，据理想气体状态方程pVT=C可知，体积增大对外做功，由热力学第一定律可知，气体从外界吸收热量，故A正确；
B．从B到C的过程，气体温度降低，气体分子的平均动能减小，但某些分子的平均速率可能增大，故B错误；
C．由于气体的内能满足
E=kT
状态B的温度是状态A的3倍，则在状态B时，气体的内能是在状态A时的3倍，故C正确；
D．从C到A的过程，据理想气体状态方程可得
p=CVT
故气体的体积不变，在压强减小时，单位时间内撞击到容器壁单位面积上的分子数减少，故D错误。
故选AC。
10．BC
【详解】CD．根据题意画出光路图
如图所示，S发出的光与通过平面镜反射光（可以等效成虚像S′发出的光）是同一列光分成的，满足相干光条件。所以实验中的相干光源之一是通过平面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S′的距离为d，则
d = 2aS到光屏的距离为l，代入双缝干涉公式
Δx=lλd
可得
Δx=lλ2a
则若θ = 0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜，对l和d均没有影响，则干涉条纹间距不变，也不会移动，故C正确，D错误；
AB．同理再次画出光路图有
沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置，由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，沿AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由图可看出干涉条纹向上移动，故A错误，B正确。
故选BC。
11．(1)B
(2)大
(3)>
【详解】（1）A．在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a'代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'，故A错误；
B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；
C．实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大（接近90°），以减小实验误差，故C错误；
故选B。
（2）由图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律
n=sinαsinβ
可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。
（3）根据折射定律可知，玻璃的折射率为
n玻璃=sinα1sinα2
该介质的折射率为
n介质=sinα1sinα3
其中
α2＜α3
所以
n2＞n3
12．(1)D
(2)13.870
(3)x2-x15
(4)2
【详解】（1）A．“用双缝干涉测光的波长”的实验中滤光片应放在透镜和单缝之间，故A错误；
B．该实验中拔杆得作用是调节两个狭缝的间距、亮度和位置，故B错误；
C．增大单缝与双缝间距时干涉条纹的疏密不变，故C错误；
D．根据条纹间距得表达式
Δx=Ldλ
可知增大双缝与毛玻璃屏间距，条纹间距变大，干涉条纹变疏，故D正确。
故选D。
（2）图乙中手轮上的示数为
13.5mm+37.0×0.01mm=13.870mm
（3）第1条亮纹到第6条亮纹之间有5个条纹，所以相邻亮条纹间距为
Δx=x2-x15
（4）根据双缝间距的表达式在空气中
Δx1=Lλd
在介质中
λ'=vf=cnf
所以在介质中
Δx2=cLnfd=Lλnd
由此可得光在空气中和绝缘透明均匀介质中
Δx1Δx2=n=2
13．（1）65T0；（2）15h(p0S+mg)+15CT0
【详解】（1）气体进行等压变化，则由盖吕萨克定律得
V0T0=V1T1
即
hST0=(h+15h)ST1
解得
T1=65T0
（2）此过程中气体内能增加
ΔU=CΔT=15CT0
气体对外做功大小为
W=pSΔh=15h(p0S+mg)
由热力学第一定律可得此过程中容器内气体吸收的热量
Q=ΔU+W=15h(p0S+mg)+15CT0
14．（1）t=4.4×10-11s；（2）s=256cm
【详解】（1）光路如图
若θ=45°，光在棱镜中的路径为
l=OP
光在棱镜中的传播速度为
v=cn
传播时间为
t=lv
代入数据解得
t=4.4×10-11s
（2）光路图如图
根据折射定律有
n=-sinisinθ
根据几何关系可知
s=dtanθ+dtani
解得
s=256cm
15．（1）342m；（2）57辆；（3）1s
【详解】（1）第一辆车加速时间
t1=va=6s
加速度位移
x1=12at12=12×1×62m=18m
匀速运动的时间
t2=t-t1=60s-6s=54s
匀速运动的位移
x2=vt2=6×54m=324m
因此第一辆车在绿灯亮起的时间内行驶的距离
x=x1+x2=342m
（2）一次绿灯亮起的时间内能够通过路口的汽车数量
n=xl=3426=57
根据题意，能有57辆汽车通过路口。
（3）设能通过29辆汽车，则有
xk=12at12+vt-t1-29t0
第29辆汽车能通过路口要满足
xk=29-1l=168m
联立可得
t0=1s