北京市西城区2023-2024学年高二下学期7月期末物理试卷（原卷版+解析版）

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本试卷共8页，100分。考试时长90分钟。考生务必将答案答在答题卡上，在试卷上作答无效。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分（选择题共42分）
一、单项选择题（共10个小题，每小题3分。在每小题列出的四个选项中，只有一个选项符合题意。）
1. 关于分子动理论，下列说法正确的是（ ）
A. 温度越高，分子热运动的平均动能越大
B. 布朗运动是液体分子的无规则运动
C. 气体扩散的快慢与温度无关
D. 分子间的作用力总是随分子间距减小而增大
2. 使用蓝牙耳机可以接听手机来电，蓝牙通信的电磁波波段为。已知可见光的波段为，则蓝牙通信的电磁波（ ）
A. 是蓝光
B. 波长比可见光短
C. 比可见光更容易发生衍射现象
D. 在真空中的传播速度比可见光大
3. 图1是研究光的干涉现象的装置示意图，在光屏P上观察到的图样如图2所示。为了增大条纹间的距离，下列做法正确的是（ ）
A. 增大单色光的频率
B. 增大双缝屏上的双缝间距
C. 增大双缝屏到光屏的距离
D. 增大单缝屏到双缝屏的距离
4. 如图所示，在一个配有活塞厚壁有机玻璃筒底放置一小团硝化棉，迅速向下压活塞，筒内气体被压缩后可点燃硝化棉．在筒内封闭的气体被活塞压缩的过程中( )
A. 气体对外界做正功，气体内能增加
B. 外界对气体做正功，气体内能增加
C. 气体的温度升高，压强不变
D. 气体的体积减小，压强不变
5. 如图所示，一定质量的理想气体从状态开始，经历两个过程，先后到达状态和，、和三个状态的温度分别为、和，则（ ）
A. ，
B. ，
C. 状态到状态的过程中，气体内能增加
D. 状态到状态过程中，气体对外做功
6. 一正弦交变电流的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该交变电流的周期为0.25s
B. 该交变电流的有效值为2A
C. 在时电流改变方向
D. 将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为20J
7. 右图为交流发电机的示意图，矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，发电机的电动势随时间的变化规律为。下列说法正确的是（ ）
A. 此交流电动势的有效值为20V
B. 线圈转动的角速度为100rad/s
C. 当线圈平面转到图示位置时穿过线圈的磁通量的变化率最大
D. 当线圈平面由图示位置转过90°时线圈中电流的方向为
8. 如图1所示，用手握住软绳的一端拉平，手在竖直方向振动，手握住的绳子端点的振动图像如图2所示，则时，绳子上形成的波形是（ ）
A. B.
C. D.
9. 甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲推乙后，两人向相反方向滑去。若甲的质量大于乙的质量，则（ ）
A. 甲推乙的过程中，甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B. 甲推乙的过程中，甲对乙的冲量小于乙对甲的冲量
C. 分开后，甲动量大于乙的动量
D. 分开后，甲动能小于乙的动能
10. 2014年11月13日欧洲航天局发射罗塞塔号彗星探测器历经10年飞行成功降落在67P彗星的表面。据报道，罗塞塔号在发射后，先后三次飞过地球，用地球的引力作为助力来达到追赶67P彗星所需的速度。其原理与图1所示的小球与大球发生弹性正碰的模型相似：若小球质量远小于大球质量，碰前两球以速率和相向运动，则碰后小球的速率等于，即碰撞前后二者相对速度大小不变。如图2所示，只考虑探测器和地球之间的万有引力，以太阳为参考系，探测器从图示位置进入地球引力范围时，探测器和地球的速率分别为和，探测器绕地球飞行后离开地球引力范围时，探测器的速率为。假设探测器再次回到地球引力范围时速率仍为，则探测器先后三次这样绕地球飞行后达到的速率为（ ）
A.
B.
C.
D.
二、多项选择题（本题共4小题，每小题3分，共12分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的，全部选对得3分，选对但不全得2分，错选不得分。）
11. 一列简谐横波沿轴正方向传播，波长为，周期为。时刻的波形如图1所示，、、是波上的三个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 时质点的加速度比质点的小
B. 时质点和质点的速度方向相反
C. 图2可以表示质点的振动
D. 图2可以表示质点的振动
12. 如图所示，工厂利用380V的交流电给额定电压为36V的照明灯供电，变压器原线圈匝数为1520匝。将变压器视为理想变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 副线圈匝数为144匝
B. 副线圈匝数为240匝
C. 电路中接入的照明灯越多，通过原线圈的电流越大
D. 电路中接入的照明灯越多，通过原线圈的电流越小
13. 如图1所示，轻弹簧上端固定，下端悬吊一个钢球，把钢球从平衡位置向下拉5cm，然后由静止释放。以钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立轴，当钢球在振动过程中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移一时间图像如图2所示。已知钢球振动过程中弹簧始终处于拉伸状态，有关和两个时刻，下列说法正确的是（ ）
A. 钢球的加速度大小相等
B. 钢球受到的弹簧弹力大小相等
C. 钢球的动能相等
D. 钢球的机械能相等
14. 为了节能和环保，一些公共场所用光敏电阻制作光控开关来控制照明系统，图1为电路原理图。图1中，直流电源电动势为3V，内阻可不计，和其中一个是定值电阻，另一个是光敏电阻。光敏电阻的阻值随照度变化的规律如图2所示（照度是描述光的强弱的物理量，光越强照度越大，lx是它的单位）。控制开关两端电压高于2V时照明系统将自动开启。下列说法正确的是（ ）
A. 是光敏电阻
B. 若定值电阻的阻值为20kΩ，则当照度降低到1.0lx时照明系统将开启
C. 若要使照明系统在照度降低到0.6lx时开启，则定值电阻的阻值应为15kΩ
D. 定值电阻的阻值越大，开启照明系统时的光照越暗
第二部分（实验、论述和计算题共58分）
三、实验题（本题共2小题，共18分）
15.
（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，将玻璃砖放置在白纸上，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和。在插和时，应使______（选填选项前的字母）。
A. 只挡住的像
B. 只挡住的像
C. 同时挡住、的像
D. 同时挡住、的像和
（2）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法。已知1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为，在水面上形成的单分子油膜面积为，则油酸分子的直径=______。图2为某同学在实验中画出的油膜轮廓。在计算油膜面积时，他把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致实验测得的油酸分子直径______（选填“偏大”或“偏小”）
（3）用图3所示的装置完成“验证动量守恒定律”的实验。实验中通过测量小球做平抛运动的水平位移来代替小球的速度，这样做的依据是：______
16. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。
（1）组装单摆时，应在下列器材中选用______（选填选项前的字母）。
A. 长度为1m左右的细线
B. 长度为30cm左右的细线
C. 直径约为1.8cm的塑料球
D. 直径约为1.8cm的铁球
（2）用游标卡尺测量小球的直径，某次测量值如图2所示，则本次小球直径的测量值为______cm；
（3）测出悬点到小球球心的距离（摆长）及单摆完成次全振动所用的时间，则重力加速度=______（用、、表示）。
（4）某同学实验时忘记测量摆球的半径，他多次改变摆线长度，测出几组摆线长和对应的周期的数据，作出图像。他能否利用图像计算出本地重力加速度?如果能，请说明具体方法及其原理；如果不能，请分析说明理由_________。
四、论述、计算题（本题共4小题，共40分）
解答要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
17. 如图所示，为空气与某介质的界面，直线垂直于界面。已知，该介质的折射率，光在空气中的传播速度约为。求：
（1）光以入射角由空气射入该介质时的折射角；
（2）光在该介质中的传播速度；
（3）光由该介质射向空气，发生全反射的临界角。
18. 水平的气垫导轨上，质量为的滑块A以速度与原来静止的质量为的滑块B发生正碰，碰后A、B粘在一起运动。求：
（1）碰后A、B一起运动的速度大小；
（2）碰撞过程中A、B组成的系统损失的机械能；
（3）碰撞过程中滑块A对B作用的冲量大小。
19. （1）质量为的小球竖直落下与水平地面发生碰撞，若碰撞前后的速度大小都是，方向都沿竖直方向，与地面的作用时间为，碰撞过程中忽略小球所受重力，求地面对小球的平均作用力的大小。
（2）如图所示，从距秤盘高处把一筒豆粒由静止持续均匀地倒在秤盘上，从第一粒豆落入秤盘至最后一粒豆落入秤盘用时为，豆粒的总质量为。若每个豆粒只与秤盘碰撞一次，且豆粒弹起时竖直方向的速度变为碰前的一半，忽略豆粒与秤盘碰撞过程中豆粒的重力，已知重力加速度为，估算碰撞过程中秤盘受到的平均压力的大小。
（3）从分子动理论的观点来看，气体对容器的压强是大量气体分子不断撞击器壁的结果。正方体密闭容器中有一定质量的理想气体，每个分子质量为，单位体积内分子数为。设气体分子速率均为，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，分子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。请推导气体对器壁的压强与、和的关系。
20. 火箭的发射应用了反冲的原理，通过喷出燃气的反冲作用而获得巨大的速度。为简化问题研究，忽略燃气喷出过程中火箭重力和空气阻力的影响。
（1）将质量为1.0kg的火箭模型点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600m/s的对地速度在很短时间内从火箭喷口喷出。求在燃气喷出后的瞬间火箭动量的大小。
（2）现代火箭发动机的喷气速度通常在2000~5000m/s，为使火箭获得所需的推进速度，需要装载上百吨燃料。假设处于静止状态的火箭总质量为（含燃烧气体质量，燃烧气体总质量为），火箭发动机可以有两种方式喷射燃烧气体：一是在短时间内一次将质量为的燃烧气体喷射出去；二是用较长的时间多次喷射，每次喷射质量为的燃烧气体。若两种方式喷出的燃烧气体相对于每一次喷气前火箭的速度大小始终为，试论证哪种喷射方式会使火箭获得更大的速度。