北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期末练习物理试题

这是一份北京市丰台区2023-2024学年高二下学期期末练习物理试题，共9页。试卷主要包含了单项选择题，填空题，计算论证题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题(共14小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项，请选出符合题目要求的一项)
1.下列说法正确的是
A.光是一种电磁波 B.光需要介质才能传播
C.声波只能在空气中传播 D.在空气中传播的声波是横波
2.圆形铁丝圈蘸一些肥皂液后会形成肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈现出彩色条纹。下列说法正确的是
A.这是光的偏振现象 B.这是光的衍射现象
C.彩色条纹为横纹 D.彩色条纹为竖纹
3.关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是
A.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷”
B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力
D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
4. 夏天由于气温升高，汽车轮胎内的气体压强变大，更容易造成爆胎。假设轮胎不漏气且气体可视为理想气体，与冬天相比，夏天轮胎内的气体
A.分子间斥力更大 B.分子的平均动能更大
C.所有分子的运动速率都更大 D.气体内能更小
5.下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是

甲 乙 丙 丁
A. 甲图是分子势能与分子间距离的关系图象，B点对应的距离分子间相互作用表现为引力
B. 乙图是模拟气体压强产生机理的实验，实验中要保证每颗豆粒与台秤碰撞时的速率相等
C. 丙图是显微镜下某微粒运动每隔30s 的位置连线，这就是微粒的运动轨迹
D. 丁图是氧气分子分别在0℃和100℃时的速率分布情况，实线对应的是100℃
6.在如图所示的电路中，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是
A.闭合开关S 后，两灯始终一样亮
B.闭合开关S 后，灯泡P 中电流从右向左
C. 当断开开关S时，两灯同时熄灭
D. 当断开开关S 时，灯泡P中电流从右向左
7.如图所示，一定质量的理想气体从状态A 开始，经历三个过程，沿直线先后到达状态B和C, 最终回到状态A。下列说法正确的是
A.从A 到 B,气体内能减小
B. 从B 到C,气体从外界吸热
C.A 、C两状态，气体温度相同
D.B 、C两状态，气体温度相同
8.位于坐标原点处的波源发出一列沿x 轴正方向传播的简谐横波。t=0 时波源开始振动，经过一个周期T 时的波形图如图所示，则波源振动的位移y随时间t变化的关系式为
手机防窥屏的原理图如图所示，防窥屏可视为某种透明介质，在屏中有相互平行排列 的吸光屏障，屏障垂直于手机屏幕。手机上发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视 为点光源，位于相邻两屏障的正中间。防窥屏可实现对发光像素单元可视角度θ的控制。下列说法正确的是
A.防窥屏的厚度H 越大，可视角度θ越小
B.透明介质的折射率越小，可视角度θ越小
C.屏障的宽度L越大，可视角θ越小
D.屏障的高度d 越大，可视角度θ越大
10.如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为10:1,原线圈两端a、b接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Q”的保险丝，与原线 圈并联的电压表的示数稳定为220V,电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是
A.通过电阻R的最大瞬时电流为2A
B.电阻R 增大时，流经保险丝的电流也增大
C.保证保险丝不断的电阻R 的最小值为11Ω
D.变压器的输出功率最大值为w
11.如图所示，光电倍增管是提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳 极外，两极间还放置四个倍增电极1、2、3、4。使用时相邻两倍增电极间均加有电压， 以此来加速电子。光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电 极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下射向下一个倍增电 极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是
A.光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应
B.光电倍增管内阳极接收电子的能量全部来源于照射光
C.图中标号为偶数的倍增电极电势要高于标号为奇数的电极电势
D.适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的光信号
A.光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应
B.光电倍增管内阳极接收电子的能量全部来源于照射光
C.图中标号为偶数的倍增电极电势要高于标号为奇数的电极电势
D.适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的光信号
l2 、北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X 射线耀斑，X 射线耀斑的 级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X 射线流量来表征。射线流量指在单 位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设 波长为λ,太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S, 卫 星离太阳中心的距离为R, 普朗克常量为h, 光速为c, 则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为
13. 如图所示，弹性小球A和B叠放在一起，从距地面高度为h处自由落下，落地瞬间，B先与地面碰撞，后与A 碰撞，h远大于两小球直径，小球B 的质量远大于小球A质量。假设所有的碰撞均为竖直方向内弹性碰撞，且碰撞时间均可忽略不计，不考虑空气阻力，则下列判断中正确的是
A.下落过程中A 与B 之间存在相互作用
B. 小球B与地面碰撞后，小球B的速度为零
C.A 与B 第一次碰后小球A 弹起的最大高度约为4h
D.A 与B 第一次碰后小球A 弹起的最大高度约为9h
14.如图甲所示，通过电流加热，热阴极中的电子克服逸出功离开阴极，之后被加速电场 加速撞击阳极，在撞击阳极原子的过程中，电子以极大的加速度减速，损失的能量则 以 X射线的形式辐射出去。大部分电子经历多次碰撞而减速，因此辐射的能谱是连 续谱，图乙为不同加速电压下测量到的X 射线能谱，横轴为X射线波长，纵轴为相应波长的X射线强度。电子从阴极逸出时的速度忽略不计，下列推断不正确的是
A.随加速电压增大，X射线强度的极大值向频率更高的方向移动
B.当电子撞击阳极被瞬间减速到0时，辐射的X 射线波长最短
C. 只改变阳极材料，X射线的最短波长也会随之变化
D.若用60kV加速电压加速电子，产生的X 射线的最短波长约为20pm
第Ⅱ部分(非选择题共58分)
二、填空题(本题共2小题，每空2分，共18分)
15.某小组做“用双缝干涉测量光的波长”实验。
(1)将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示，则在甲图中1、2、3处分别应该安装的器材是
A. 单缝、滤光片、双缝 B.单缝、双缝、滤光片
C.滤光片、单缝、双缝 D.双缝、滤光片、单缝
(2)如图乙所示，测量头中分划板上的刻度线先后处于x、x₂位置，x位置的读数为1.690mm,x, 位置的示数如图丙所示，读数为 mm;根据x₁ 、x₂ 位 置 读 数 ， 得到相邻亮条纹的间距△x= mm (结果保留三位小数);已知双缝间距为d, 双缝到毛玻璃屏的距离为L, 此单色光波长的表达式λ= ( 用L、d、x₁、x₂ 表示)。
16.两个实验小组做“探究气体等温变化规律”实验。
(1)一组同学利用如图甲所示的装置进行实验，注射器中密封了一定质量的空气。通过刻度尺读取空气柱的长度1,从与注射器内空气柱相连的压力表读出空气柱的压强p。
a. 实验过程中，下列操作正确的是 。(填选项前字母)
A.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性
B.应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换
C.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
b,一组同学在不同温度下用同一空气柱进行实验，测出两条等温线，如图所示，则T₁ T₂ (填写“>”或“<”)
c. 一组同学在某次实验中，以压强p 为纵轴，以体积的倒数为横轴，把采集的各组数据在坐标纸上描点。发现图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是 。 (答一种情况即可)
(2)二组同学用气体压强传感器做实验。实验装置如图乙所示，研究对象是注射器中的密闭气体。气体压强传感器通过塑料管与注射器相连。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V;由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上可以实时显示。
a.二组同学正确操作实验后，获得不同体积时气体压强的数值。利用计算机作出气体的 图像，发现图线不过坐标原点，如图所示，图中V。的物理含义是 。
b.二组同学在同一环境温度下进行了两次实验。根据他们测得的数据，分别作出的 图像如图所示，图线a与b分别对应两次实验数据，图线a 斜率大于图线b 斜率的可能原因是 。(答一种情况即可)
三、计算论证题(本题共4小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演 算步骤，只写出最后答案不能得分。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， 一束激光AO 沿半径方向射入空气中截面为半圆形的玻璃砖，0点是玻璃砖的圆心。已知光线AO的入射角i=30°, 它的反射光线与折射光线的夹角为90°。
(1)画出反射和折射光路图，并标出折射角r;
(2)求这种玻璃的折射率n;
(3)分析说明当入射角i=60° 时，是否会发生全反射现象。
18.如图所示，坐标原点处有一质点做振幅A=10 cm的简谐运动，形成一列自左向右传 播的简谐横波，在t=0时刻x=4cm处质点刚开始振动。质点P、Q平衡位置的坐标分别是(2,0)、(9,0),已知在t₁=0.2s时，P质点第一次位于波峰。求：
(1)这列波的周期T和传播速度v;
(2)画出t₂=0.6s时的波形图；
(3)从t=0时刻起，质点Q 第一次位于波峰所
经历的时间t及通过的路程s。
19.康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量。根据狭义相对论，光子的能量E与其动量p的关系为E=pc,其中c为真空中光速。
(1)推导波长为λ的单色光光子的动量表达式 (h为普朗克常量);
(2)在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，电子会带走一部分能量 和动量。假设入射光子与静止的自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子的方向恰好与原入射方向垂直。已知入射光波长为,散射后波长为。
a.画出碰撞前后光子动量以及碰后电子动量三者的矢量关系图(在图中标出光
子碰前、碰后的动量大小);
b.分析比较入射光波长与散射后波长的大小关系。
(3)如同大量气体分子与器壁频繁碰撞产生压力一样，当光照射到物体表面时，也将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。有科学 家设想利用太空中阻力很小的特点，可以在宇宙飞船上安装太阳帆，利用光压推 动飞船前进，实现星际旅行。若将一个材质很轻、面积足够大的太阳帆完全展开，调整帆面方向，使其与太阳光照方向垂直。已知帆面处单位面积接收的太阳光辐射功率为P,其中被太阳帆表面反射的光占入射光比例为K,其余的入射光均被太阳帆面吸收，不考虑光子被反射前后的能量变化。推导太阳帆受到的光压P光的表达式。
20.利用如图所示的装置来研究光电效应。真空中一
对半径均为R₁ 的圆形金属板P、Q,圆心正对平行
放置，两板距离为d,Q 板中心镀有一层半径为R₂
(R₂间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以
对调。当Q 板受到频率为v 的单色光持续照射后，
只有锌金属薄膜发生光电效应，光电子向各方向
逸出。假设保持光照条件不变，单位时间内从锌
薄膜中逸出的光电子数为n, 调节金属板P、Q两端电压，当微安表示数恰好为零时， 测得遏止电压为Uc; 进一步实验发现，当金属板P、Q两端电压大于或等于某一电压
值时，微安表示数始终为最大值。(两板带电时板间的电场可视为匀强电场，不考虑平行板的边缘效应；忽略光电 子的重力以及光电子之间的相互作用。已知普朗克常量为h,电子的电荷量为e,电子质量为m) 求：
(1)锌薄膜的逸出功;
(2)微安表示数最大值和电压值;
(3)某同学进一步查阅资料，获得了以下信息：
①原子半径r大小的数量级为m, 普朗克常量;
②某普通光源，发光的频率为Hz,其在1s内垂直照射到1m²面积上光的能量约为J;
③电子吸收一个光子后若能量不足以使其脱离金属表面，会在不超过=s
的时间内将能量释放给周围原子而恢复到原状态。
请结合以上信息，估算说明在发生光电效应时， 一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。