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江西省南昌市第二中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（Word版附解析）
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这是一份江西省南昌市第二中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试题（Word版附解析），共22页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分，漏选或少选得3分，共46分）
1. 下列说法正确是（ ）
A. 天然水晶在熔化过程中温度逐渐升高
B. 液晶材料既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有各向同性的特征
C. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力
D. 封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子力间斥力会增大
2. 量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（ ）
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
3. 关于热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A. 热量不可能从低温物体传递到高温物体
B. 所有永动机都不可能制造成功，是因为都违背了能量守恒定律
C. 一定质量的理想气体等温压缩过程一定吸热
D. 一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
4. 一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s，两次经过一个较高点B的间间隔是3s，则AB之间的距离为（ ）g取10m/s2
A. 20mB. 40mC. 80mD. 初速度未知，无法确定
5. 原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，有可能不发射光子，而是将相应的能量转交给另一个能级上的电子而使之电离。某原子从n=4能级跃迁到n=2能级时放出的能量被处于n=3能级的原子吸收而使其核外电子电离，已知该原子的能级公式可简化表示为，式中，，表示不同的能级，A是正的已知常数。则以这种方式脱离此原子的电子的动能等于（ ）
A. B. C. D.
6. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）
A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B. b→c过程，气体对外做功，内能增加
C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
7. 蓝牙是一种无线技术标准，可实现各种设备之间的短距离数据交换。某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验，如图所示，在距离为d=6 m的两条平直轨道上，O1O2的连线与轨道垂直，A车自O1点从静止开始以加速度a=2 m/s2向右做匀加速直线运动，B车自O2点前方s=3 m处的O3点以速度v0=6 m/s向右做匀速直线运动．已知当两车间的距离超过10 m时，两车无法实现通信，忽略信号传递的时间。若两车同时出发，则两车能通信的时间为（ ）
A. 1 sB. 5 sC. (2＋3) sD. (2－1) s
8. 为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是某动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A. 动力车初速度为20m/s
B. 刹车过程中加速度大小为5m/s
C. 刹车过程持续的时间为4s
D. 从开始刹车时计时，经过8s，该车的位移大小为90m
9. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是（ ）
A. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙
B. 新核Y在磁场中圆周运动的半径为
C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
10. a、b两车在平直公路上沿同一方向行驶，运动的图象如图所示，在时刻，b车在a车前方处，在时间内，a车的位移为s，则（ ）
A. 若a、b在时刻相遇，则
B. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
C. 若a、b在时刻相遇，则
D. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
（1）图甲是“探究匀变速直线运动规律”实验装置示意图。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车在C点速度大小为________m/s，其加速度大小为_________m/s2（结果保留3位有效数字）。
（2）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、凸透镜、遮光筒、光屏，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上滤光片、________、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到____________。
12. 某同学在知道重物自由下落是初速度为0的匀加速直线运动后，预利用如图所示装置测量其下落的加速度。实验时，通过电磁铁控制小球从P处静止下落。结果均用题目所给字母表示：
(1)将光电门固定在A处，光电门记录下小球经过光电门的时间，测出小球的直径为d，则小球运动到光电门处的速度v=______。
(2)设小球释放点P距A的距离为h0（d<(3)移动光电门在铁架台上的位置，进行多次实验。由于直尺长度限制，该同学测了光电门位置与其正上方固定点M（图中未画出）之间的距离h，并记录小球通过光电门的时间。利用实验数据绘制出如图所示的图像，已知图像斜率为k，纵截距为b，根据图像可知，加速度a=______，经过M点的速度vM=______。
三、计算题（本题共38分，解答需写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写答案的不得分）
13. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知，求：
（1）普朗克常量h；
（2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。
14. 如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750cm3的左右两部分。面积为S=100cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300K、压强p1=2.04×105Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度350K的状态3，气体内能增加。已知大气压强p0=1.01×105Pa，隔板厚度不计。
（1）求水平恒力F的大小；
（2）求电阻丝C放出的热量Q。
15. A、B两列火车在同一轨道上同向行驶， A车在前，其速度vA=10m/s，B车在后，速度vB=30m/s。因大雾能见度很低，B车在距A车75m时，才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过180m的距离B车才能停止。问：
（1）B车刹车时加速度大小为多少？
（2）若B车刹车时A车仍按原速前进，请判断两车是否相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时？若不会相撞，则两车最近距离是多少？
（3）若B车在刹车的同时发出信号，A车司机在B车司机发出信号2s后加速前进，求A车的加速度满足什么条件才能避免事故发生？南昌二中2023-2024学年度下学期
高二物理期末试卷
一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分，漏选或少选得3分，共46分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 天然水晶在熔化过程中温度逐渐升高
B. 液晶材料既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有各向同性的特征
C. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力
D. 封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子力间斥力会增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．天然水晶是晶体，在熔化过程中温度保持不变，故A错误；
B．液晶材料既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有各向异性的特征，故B错误；
C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力，故C正确；
D．封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这是因为气体体积变小时，气体压强会增大，气体分子间的作用力可以忽略不计，故D错误。
故选C。
2. 量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（ ）
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
【答案】D
【解析】
【详解】A．普朗克认为黑体辐射的能量是不连续的，故A错误；
B．德布罗意认为质子和电子都具有波动性，故B错误；
C．发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于原波长的成分，故C错误；
D．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，由于紫光的光子能量大于红光的光子能量，所以改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出，故D正确。
故选D。
3. 关于热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A. 热量不可能从低温物体传递到高温物体
B. 所有永动机都不可能制造成功，是因为都违背了能量守恒定律
C. 一定质量的理想气体等温压缩过程一定吸热
D. 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【答案】D
【解析】
【详解】A．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，但可以通过外界做功，将热量从低温物体传递到高温物体，故A错误；
B．所有永动机都不可能制造成功，其中第一类永动机是因为违背了能量守恒定律，第二类永动机是因为违背了热力学第二定律，故B错误；
C．一定质量的理想气体等温压缩过程，气体温度不变，内能不变，气体体积变小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D正确。
故选D。
4. 一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s，两次经过一个较高点B的间间隔是3s，则AB之间的距离为（ ）g取10m/s2
A. 20mB. 40mC. 80mD. 初速度未知，无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】小球做竖直上抛运动，根据运动时间的对称性得到物体从最高点自由下落到A点的时间为，最高点到B点的时间为，AB间距离为
故选A
5. 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，而是将相应的能量转交给另一个能级上的电子而使之电离。某原子从n=4能级跃迁到n=2能级时放出的能量被处于n=3能级的原子吸收而使其核外电子电离，已知该原子的能级公式可简化表示为，式中，，表示不同的能级，A是正的已知常数。则以这种方式脱离此原子的电子的动能等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】原子从n=4能级跃迁到n=2能级时放出的能量为
放出的能量被处于n=3能级的原子吸收而使其核外电子电离，则脱离此原子的电子的动能为
故选C。
6. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）
A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B. b→c过程，气体对外做功，内能增加
C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
【答案】C
【解析】
【详解】A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知
即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；
B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即
又由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。
方法二：过程等温过程，所以
结合分析可知
所以b到c过程气体的内能减少。故B错误；
C．过程为等温过程，可知
根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；
D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得
故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。
故选C。
【点睛】
7. 蓝牙是一种无线技术标准，可实现各种设备之间的短距离数据交换。某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验，如图所示，在距离为d=6 m的两条平直轨道上，O1O2的连线与轨道垂直，A车自O1点从静止开始以加速度a=2 m/s2向右做匀加速直线运动，B车自O2点前方s=3 m处的O3点以速度v0=6 m/s向右做匀速直线运动．已知当两车间的距离超过10 m时，两车无法实现通信，忽略信号传递的时间。若两车同时出发，则两车能通信的时间为（ ）
A. 1 sB. 5 sC. (2＋3) sD. (2－1) s
【答案】D
【解析】
【详解】A车自O1点从静止开始做匀加速直线运动位移为
B车自O2做匀速直线运动的位移为
AB两车间的距离为
两车能通信的距离时，由上几式可得
解得
，，，（舍去）
两车间距离先增大后减小再增大，则两车通信时间段为0~t1，t2~t3，所以两车能通信的时间为
则D正确；ABC错误；
故选D。
8. 为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是某动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A. 动力车的初速度为20m/s
B. 刹车过程中加速度大小为5m/s
C. 刹车过程持续的时间为4s
D. 从开始刹车时计时，经过8s，该车的位移大小为90m
【答案】BD
【解析】
【详解】根据图像可得
整理可得
对比匀减速直线运动位移时间公式
可得动力车刹车时的初速度和加速度大小分别为
，
则刹车过程持续的时间为
从开始刹车时计时，经过，动力车在时已经停下，则位移为
故选BD。
9. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是（ ）
A. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙
B. 新核Y在磁场中圆周运动的半径为
C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式
可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；
B．由圆周运动的半径公式
可知
B正确；
C．圆周运动周期
环形电流
C正确；
D．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力
可得
由质量关系可知，衰变后新核Y质量
由衰变过程动量守恒可得
Mv’-mv=0
可知
系统增加的能量为
由质能方程得
联立得
D正确。
故选BCD。
10. a、b两车在平直公路上沿同一方向行驶，运动的图象如图所示，在时刻，b车在a车前方处，在时间内，a车的位移为s，则（ ）
A. 若a、b在时刻相遇，则
B. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
C. 若a、b在时刻相遇，则
D. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
【答案】BC
【解析】
【详解】在图象中，图线与横轴所围成的面积代表位移，由已知条件，在时间内，a车的位移为s，则有
A．若a、b在时刻相遇，如图
由位移关系可得
故A错误；
B．若a、b在时刻相遇，如图
由对称性可知，则下次相遇时刻为，故B正确；
C．若a、b在时刻相遇，在时间内，b车的位移为
则有
故C正确；
D．若a、b在时刻相遇，在时刻以后，因b车的速度大于a车的速度，所以它们之间不会再相遇，故D错误。
故选BC。
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
（1）图甲是“探究匀变速直线运动规律”实验装置示意图。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车在C点速度大小为________m/s，其加速度大小为_________m/s2（结果保留3位有效数字）。
（2）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、凸透镜、遮光筒、光屏，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上滤光片、________、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到____________。
【答案】（1） ①. 1.20 ②. 2.86
（2） ①. 单缝 ②. 干涉条纹
【解析】
【小问1详解】
[1]每相邻两计数点间有四个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小车在C点速度大小为
[2]根据逐差法可得加速度大小为
【小问2详解】
[1][2]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、凸透镜、遮光筒、光屏，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上滤光片、单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。
12. 某同学在知道重物自由下落是初速度为0的匀加速直线运动后，预利用如图所示装置测量其下落的加速度。实验时，通过电磁铁控制小球从P处静止下落。结果均用题目所给字母表示：
(1)将光电门固定在A处，光电门记录下小球经过光电门的时间，测出小球的直径为d，则小球运动到光电门处的速度v=______。
(2)设小球释放点P距A的距离为h0（d<(3)移动光电门在铁架台上的位置，进行多次实验。由于直尺长度限制，该同学测了光电门位置与其正上方固定点M（图中未画出）之间的距离h，并记录小球通过光电门的时间。利用实验数据绘制出如图所示的图像，已知图像斜率为k，纵截距为b，根据图像可知，加速度a=______，经过M点的速度vM=______。
【答案】 ①. ②. 3h0 ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]小球通过光电门时的速度为
(2)[2]若某次实验时光电门计时器记录下小钢球经过光电门的时间为，则通过光电门的速度变为原来的 2 倍，根据
可知下落的高度变为原来的 4 倍 ，故距 A 点的距离
(3)[3][4]根据速度位移公式可知
则有
结合图像信息则有
，
解得
，
三、计算题（本题共38分，解答需写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写答案的不得分）
13. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知，求：
（1）普朗克常量h；
（2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据光电效应方程可得
根据动能定理可得
联立可得
根据图像可得
可得普朗克常量为
（2）根据图像可得
可得逸出功
当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为
14. 如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750cm3的左右两部分。面积为S=100cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300K、压强p1=2.04×105Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度350K的状态3，气体内能增加。已知大气压强p0=1.01×105Pa，隔板厚度不计。
（1）求水平恒力F的大小；
（2）求电阻丝C放出的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有
解得状态2气体压强为
解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得
解得
（2）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有
可得状态3气体的体积为
该过程气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
解得气体吸收的热量为
可知电阻丝C放出的热量为
15. A、B两列火车在同一轨道上同向行驶， A车在前，其速度vA=10m/s，B车在后，速度vB=30m/s。因大雾能见度很低，B车在距A车75m时，才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过180m的距离B车才能停止。问：
（1）B车刹车时的加速度大小为多少？
（2）若B车刹车时A车仍按原速前进，请判断两车是否相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时？若不会相撞，则两车最近距离是多少？
（3）若B车在刹车的同时发出信号，A车司机在B车司机发出信号2s后加速前进，求A车的加速度满足什么条件才能避免事故发生？
【答案】（1） ；（2）6s两车相撞；（3）
【解析】
【详解】(1)B车刹车至停下过程中，根据速度位移公式
解得
故B车刹车时加速度大小为2.5m/s2，方向与运动方向相反．
(2)假设始终不相撞，设经时间t两车速度相等，则有
解得
t=8s
此时B车的位移
解得
A车的位移
因
所以两车相撞；
设经过时间t两车相撞，则有
代入数据解得
t1=6s
t2=10s（舍去）
故经过6s两车相撞；
(3)设A车的加速度为aA时两车不相撞，两车速度相等时
即
此时B车的位移
即
A车的位移
要不相撞，两车位移关系要满足
可得
解得
一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分，漏选或少选得3分，共46分）
1. 下列说法正确是（ ）
A. 天然水晶在熔化过程中温度逐渐升高
B. 液晶材料既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有各向同性的特征
C. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力
D. 封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子力间斥力会增大
2. 量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（ ）
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
3. 关于热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A. 热量不可能从低温物体传递到高温物体
B. 所有永动机都不可能制造成功，是因为都违背了能量守恒定律
C. 一定质量的理想气体等温压缩过程一定吸热
D. 一切自发过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
4. 一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s，两次经过一个较高点B的间间隔是3s，则AB之间的距离为（ ）g取10m/s2
A. 20mB. 40mC. 80mD. 初速度未知，无法确定
5. 原子从一个能级跃迁到一个较低能级时，有可能不发射光子，而是将相应的能量转交给另一个能级上的电子而使之电离。某原子从n=4能级跃迁到n=2能级时放出的能量被处于n=3能级的原子吸收而使其核外电子电离，已知该原子的能级公式可简化表示为，式中，，表示不同的能级，A是正的已知常数。则以这种方式脱离此原子的电子的动能等于（ ）
A. B. C. D.
6. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）
A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B. b→c过程，气体对外做功，内能增加
C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
7. 蓝牙是一种无线技术标准，可实现各种设备之间的短距离数据交换。某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验，如图所示，在距离为d=6 m的两条平直轨道上，O1O2的连线与轨道垂直，A车自O1点从静止开始以加速度a=2 m/s2向右做匀加速直线运动，B车自O2点前方s=3 m处的O3点以速度v0=6 m/s向右做匀速直线运动．已知当两车间的距离超过10 m时，两车无法实现通信，忽略信号传递的时间。若两车同时出发，则两车能通信的时间为（ ）
A. 1 sB. 5 sC. (2＋3) sD. (2－1) s
8. 为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是某动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A. 动力车初速度为20m/s
B. 刹车过程中加速度大小为5m/s
C. 刹车过程持续的时间为4s
D. 从开始刹车时计时，经过8s，该车的位移大小为90m
9. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是（ ）
A. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙
B. 新核Y在磁场中圆周运动的半径为
C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
10. a、b两车在平直公路上沿同一方向行驶，运动的图象如图所示，在时刻，b车在a车前方处，在时间内，a车的位移为s，则（ ）
A. 若a、b在时刻相遇，则
B. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
C. 若a、b在时刻相遇，则
D. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
（1）图甲是“探究匀变速直线运动规律”实验装置示意图。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车在C点速度大小为________m/s，其加速度大小为_________m/s2（结果保留3位有效数字）。
（2）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、凸透镜、遮光筒、光屏，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上滤光片、________、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到____________。
12. 某同学在知道重物自由下落是初速度为0的匀加速直线运动后，预利用如图所示装置测量其下落的加速度。实验时，通过电磁铁控制小球从P处静止下落。结果均用题目所给字母表示：
(1)将光电门固定在A处，光电门记录下小球经过光电门的时间，测出小球的直径为d，则小球运动到光电门处的速度v=______。
(2)设小球释放点P距A的距离为h0（d<
三、计算题（本题共38分，解答需写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写答案的不得分）
13. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知，求：
（1）普朗克常量h；
（2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。
14. 如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750cm3的左右两部分。面积为S=100cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300K、压强p1=2.04×105Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度350K的状态3，气体内能增加。已知大气压强p0=1.01×105Pa，隔板厚度不计。
（1）求水平恒力F的大小；
（2）求电阻丝C放出的热量Q。
15. A、B两列火车在同一轨道上同向行驶， A车在前，其速度vA=10m/s，B车在后，速度vB=30m/s。因大雾能见度很低，B车在距A车75m时，才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过180m的距离B车才能停止。问：
（1）B车刹车时加速度大小为多少？
（2）若B车刹车时A车仍按原速前进，请判断两车是否相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时？若不会相撞，则两车最近距离是多少？
（3）若B车在刹车的同时发出信号，A车司机在B车司机发出信号2s后加速前进，求A车的加速度满足什么条件才能避免事故发生？南昌二中2023-2024学年度下学期
高二物理期末试卷
一、选择题（1-7为单选题，每题4分；8-10为多选题，每题6分，漏选或少选得3分，共46分）
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 天然水晶在熔化过程中温度逐渐升高
B. 液晶材料既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有各向同性的特征
C. 液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力
D. 封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这表明气体分子间距离减小时，分子力间斥力会增大
【答案】C
【解析】
【详解】A．天然水晶是晶体，在熔化过程中温度保持不变，故A错误；
B．液晶材料既像液体一样具有流动性，又像晶体一样具有各向异性的特征，故B错误；
C．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间的距离，分子间表现为引力，故C正确；
D．封闭注射器的出射口，按压管内封闭气体过程中会感到阻力增大，这是因为气体体积变小时，气体压强会增大，气体分子间的作用力可以忽略不计，故D错误。
故选C。
2. 量子技术是当前物理学应用研究的热点，下列关于量子论的说法正确的是（ ）
A. 普朗克认为黑体辐射的能量是连续的
B. 德布罗意认为质子具有波动性，而电子不具有波动性
C. 康普顿研究石墨对X射线散射时，发现散射后仅有波长小于原波长的射线成分
D. 光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，若改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出
【答案】D
【解析】
【详解】A．普朗克认为黑体辐射的能量是不连续的，故A错误；
B．德布罗意认为质子和电子都具有波动性，故B错误；
C．发现在散射的X射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于原波长的成分，故C错误；
D．光电效应实验中，红光照射可以让电子从某金属表面逸出，由于紫光的光子能量大于红光的光子能量，所以改用紫光照射也可以让电子从该金属表面逸出，故D正确。
故选D。
3. 关于热力学定律，下列说法中正确的是（ ）
A. 热量不可能从低温物体传递到高温物体
B. 所有永动机都不可能制造成功，是因为都违背了能量守恒定律
C. 一定质量的理想气体等温压缩过程一定吸热
D. 一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
【答案】D
【解析】
【详解】A．热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体，但可以通过外界做功，将热量从低温物体传递到高温物体，故A错误；
B．所有永动机都不可能制造成功，其中第一类永动机是因为违背了能量守恒定律，第二类永动机是因为违背了热力学第二定律，故B错误；
C．一定质量的理想气体等温压缩过程，气体温度不变，内能不变，气体体积变小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体放热，故C错误；
D．根据热力学第二定律可知，一切自发过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，故D正确。
故选D。
4. 一个从地面上竖直上抛的物体，它两次经过一个较低点A的时间间隔是5s，两次经过一个较高点B的间间隔是3s，则AB之间的距离为（ ）g取10m/s2
A. 20mB. 40mC. 80mD. 初速度未知，无法确定
【答案】A
【解析】
【详解】小球做竖直上抛运动，根据运动时间的对称性得到物体从最高点自由下落到A点的时间为，最高点到B点的时间为，AB间距离为
故选A
5. 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，而是将相应的能量转交给另一个能级上的电子而使之电离。某原子从n=4能级跃迁到n=2能级时放出的能量被处于n=3能级的原子吸收而使其核外电子电离，已知该原子的能级公式可简化表示为，式中，，表示不同的能级，A是正的已知常数。则以这种方式脱离此原子的电子的动能等于（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】原子从n=4能级跃迁到n=2能级时放出的能量为
放出的能量被处于n=3能级的原子吸收而使其核外电子电离，则脱离此原子的电子的动能为
故选C。
6. 一定质量理想气体经历如图所示的循环过程，a→b过程是等压过程，b→c过程中气体与外界无热量交换，c→a过程是等温过程。下列说法正确的是（ ）
A. a→b过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
B. b→c过程，气体对外做功，内能增加
C. a→b→c过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功
D. a→b过程，气体从外界吸收的热量等于c→a过程放出的热量
【答案】C
【解析】
【详解】A．a→b过程压强不变，是等压变化且体积增大，气体对外做功W<0，由盖-吕萨克定律可知
即内能增大，，根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量一部分用于对外做功，另一部分用于增加内能，A错误；
B．方法一：过程中气体与外界无热量交换，即
又由气体体积增大可知，由热力学第一定律可知气体内能减少。
方法二：过程等温过程，所以
结合分析可知
所以b到c过程气体的内能减少。故B错误；
C．过程为等温过程，可知
根据热力学第一定律可知过程，气体从外界吸收的热量全部用于对外做功，C正确；
D．根据热力学第一定律结合上述解析可知：一整个热力学循环过程，整个过程气体对外做功，因此热力学第一定律可得
故过程气体从外界吸收的热量不等于过程放出的热量，D错误。
故选C。
【点睛】
7. 蓝牙是一种无线技术标准，可实现各种设备之间的短距离数据交换。某同学用安装有蓝牙设备的玩具车A、B进行实验，如图所示，在距离为d=6 m的两条平直轨道上，O1O2的连线与轨道垂直，A车自O1点从静止开始以加速度a=2 m/s2向右做匀加速直线运动，B车自O2点前方s=3 m处的O3点以速度v0=6 m/s向右做匀速直线运动．已知当两车间的距离超过10 m时，两车无法实现通信，忽略信号传递的时间。若两车同时出发，则两车能通信的时间为（ ）
A. 1 sB. 5 sC. (2＋3) sD. (2－1) s
【答案】D
【解析】
【详解】A车自O1点从静止开始做匀加速直线运动位移为
B车自O2做匀速直线运动的位移为
AB两车间的距离为
两车能通信的距离时，由上几式可得
解得
，，，（舍去）
两车间距离先增大后减小再增大，则两车通信时间段为0~t1，t2~t3，所以两车能通信的时间为
则D正确；ABC错误；
故选D。
8. 为检测某新能源动力车的刹车性能，现在平直公路上做刹车实验，如图所示是某动力车在刹车过程中位移和时间的比值与t之间的关系图像，下列说法正确的是（ ）
A. 动力车的初速度为20m/s
B. 刹车过程中加速度大小为5m/s
C. 刹车过程持续的时间为4s
D. 从开始刹车时计时，经过8s，该车的位移大小为90m
【答案】BD
【解析】
【详解】根据图像可得
整理可得
对比匀减速直线运动位移时间公式
可得动力车刹车时的初速度和加速度大小分别为
，
则刹车过程持续的时间为
从开始刹车时计时，经过，动力车在时已经停下，则位移为
故选BD。
9. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次α衰变。放射出的α粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，生成的新核用Y表示。下面说法正确的是（ ）
A. 发生衰变后产生的α粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹正确的是图丙
B. 新核Y在磁场中圆周运动的半径为
C. α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，且电流大小为
D. 若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
【答案】BCD
【解析】
【详解】A．由动量守恒可知，衰变后α粒子与新核Y运动方向相反，所以，轨迹圆应外切，由圆周运动的半径公式
可知，α粒子半径大，由左手定则可知两粒子圆周运动方向相同，丁图正确，A错误；
B．由圆周运动的半径公式
可知
B正确；
C．圆周运动周期
环形电流
C正确；
D．对α粒子，由洛伦兹力提供向心力
可得
由质量关系可知，衰变后新核Y质量
由衰变过程动量守恒可得
Mv’-mv=0
可知
系统增加的能量为
由质能方程得
联立得
D正确。
故选BCD。
10. a、b两车在平直公路上沿同一方向行驶，运动的图象如图所示，在时刻，b车在a车前方处，在时间内，a车的位移为s，则（ ）
A. 若a、b在时刻相遇，则
B. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
C. 若a、b在时刻相遇，则
D. 若a、b在时刻相遇，则下次相遇时刻为
【答案】BC
【解析】
【详解】在图象中，图线与横轴所围成的面积代表位移，由已知条件，在时间内，a车的位移为s，则有
A．若a、b在时刻相遇，如图
由位移关系可得
故A错误；
B．若a、b在时刻相遇，如图
由对称性可知，则下次相遇时刻为，故B正确；
C．若a、b在时刻相遇，在时间内，b车的位移为
则有
故C正确；
D．若a、b在时刻相遇，在时刻以后，因b车的速度大于a车的速度，所以它们之间不会再相遇，故D错误。
故选BC。
二、实验题（每空2分，共16分）
11. 下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤，请完成实验操作和计算。
（1）图甲是“探究匀变速直线运动规律”实验装置示意图。图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打点计时器电源频率为50Hz，则小车在C点速度大小为________m/s，其加速度大小为_________m/s2（结果保留3位有效数字）。
（2）在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、凸透镜、遮光筒、光屏，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上滤光片、________、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到____________。
【答案】（1） ①. 1.20 ②. 2.86
（2） ①. 单缝 ②. 干涉条纹
【解析】
【小问1详解】
[1]每相邻两计数点间有四个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为
根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则小车在C点速度大小为
[2]根据逐差法可得加速度大小为
【小问2详解】
[1][2]在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、凸透镜、遮光筒、光屏，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上滤光片、单缝、双缝和测量头。调节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。
12. 某同学在知道重物自由下落是初速度为0的匀加速直线运动后，预利用如图所示装置测量其下落的加速度。实验时，通过电磁铁控制小球从P处静止下落。结果均用题目所给字母表示：
(1)将光电门固定在A处，光电门记录下小球经过光电门的时间，测出小球的直径为d，则小球运动到光电门处的速度v=______。
(2)设小球释放点P距A的距离为h0（d<
【答案】 ①. ②. 3h0 ③. ④.
【解析】
【详解】(1)[1]小球通过光电门时的速度为
(2)[2]若某次实验时光电门计时器记录下小钢球经过光电门的时间为，则通过光电门的速度变为原来的 2 倍，根据
可知下落的高度变为原来的 4 倍 ，故距 A 点的距离
(3)[3][4]根据速度位移公式可知
则有
结合图像信息则有
，
解得
，
三、计算题（本题共38分，解答需写出必要的文字说明和重要的演算步骤，只写答案的不得分）
13. 从1907年起，密立根就开始测量金属的遏制电压与入射光的频率的关系，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。按照密立根的方法，我们利用图甲所示装置进行实验，得到某金属的图像如图乙所示，电子的电荷量e、图中和均已知，求：
（1）普朗克常量h；
（2）当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据光电效应方程可得
根据动能定理可得
联立可得
根据图像可得
可得普朗克常量为
（2）根据图像可得
可得逸出功
当入射光的频率为时，逸出光电子的最大初动能为
14. 如图所示，一个固定在水平面上的绝热容器被隔板A分成体积均为V1=750cm3的左右两部分。面积为S=100cm2的绝热活塞B被锁定，隔板A的左侧为真空，右侧中一定质量的理想气体处于温度T1=300K、压强p1=2.04×105Pa的状态1。抽取隔板A，右侧中的气体就会扩散到左侧中，最终达到状态2。然后解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度350K的状态3，气体内能增加。已知大气压强p0=1.01×105Pa，隔板厚度不计。
（1）求水平恒力F的大小；
（2）求电阻丝C放出的热量Q。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）气体从状态1到状态2发生等温变化，则有
解得状态2气体压强为
解锁活塞B，同时施加水平恒力F，仍使其保持静止，以活塞B为对象，根据受力平衡可得
解得
（2）当电阻丝C加热时，活塞B能缓慢滑动（无摩擦），使气体达到温度的状态3，可知气体做等压变化，则有
可得状态3气体的体积为
该过程气体对外做功为
根据热力学第一定律可得
解得气体吸收的热量为
可知电阻丝C放出的热量为
15. A、B两列火车在同一轨道上同向行驶， A车在前，其速度vA=10m/s，B车在后，速度vB=30m/s。因大雾能见度很低，B车在距A车75m时，才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但要经过180m的距离B车才能停止。问：
（1）B车刹车时的加速度大小为多少？
（2）若B车刹车时A车仍按原速前进，请判断两车是否相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时？若不会相撞，则两车最近距离是多少？
（3）若B车在刹车的同时发出信号，A车司机在B车司机发出信号2s后加速前进，求A车的加速度满足什么条件才能避免事故发生？
【答案】（1） ；（2）6s两车相撞；（3）
【解析】
【详解】(1)B车刹车至停下过程中，根据速度位移公式
解得
故B车刹车时加速度大小为2.5m/s2，方向与运动方向相反．
(2)假设始终不相撞，设经时间t两车速度相等，则有
解得
t=8s
此时B车的位移
解得
A车的位移
因
所以两车相撞；
设经过时间t两车相撞，则有
代入数据解得
t1=6s
t2=10s（舍去）
故经过6s两车相撞；
(3)设A车的加速度为aA时两车不相撞，两车速度相等时
即
此时B车的位移
即
A车的位移
要不相撞，两车位移关系要满足
可得
解得
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