[物理][期末]北京市西城区2023-2024学年高二下学期7月期末试卷(解析版)

这是一份[物理][期末]北京市西城区2023-2024学年高二下学期7月期末试卷(解析版)，共20页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，论述等内容，欢迎下载使用。

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
【答案】A
【解析】A．温度越高，分子热运动的越剧烈，平均动能越大，故A正确；
B．布朗运动是固体小颗粒的运动，运动的无规则性，间接反映了分子的无规则运动，故B错误；
C．气体扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越快，故C错误；
D．当分子间的距离等于r0时，分子间的作用力恰好为零，当分子间距离无穷远时，分子间的作用力也为零。当分子间距离从非常靠近到无穷远时，分子间的作用力先减小到零再增大，最后再减小到零。由于不知道原来两个分子间距离，因此无法判断分子间的作用力随分子间距离的变化情况， D错误。
故选A。
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
【答案】C
【解析】A．蓝光是可见光，可见光的频率大于蓝牙通信的电磁波频率，故蓝牙通信的电磁波不是蓝光，故A错误；
B．根据
可见光的频率大于蓝牙通信的电磁波频率，则蓝牙通信的电磁波的波长比可见光长，故B错误；
C．波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故蓝牙通信的电磁波比可见光更容易发生衍射现象，故C正确；
D．蓝牙通信的电磁波、可见光在真空中的传播速度相同，为光速，故D错误。
故选C。
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
【答案】C
【解析】A．增大单色光频率，则波长减小，根据公式可知，条纹间的距离减小，A不符合要求；
B．增大双缝屏上的双缝间距d，根据公式可知，条纹间的距离减小，B不符合要求；
C．增大双缝屏到光屏距离L，根据公式可知，条纹间的距离增大，C符合要求；
D．根据公式可知，条纹间的距离与单缝屏到双缝屏的距离无关，D不符合要求。
故选C。
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
【答案】B
【解析】压缩玻璃筒内的空气，气体的压强变大，机械能转化为筒内空气的内能，空气的内能增加，温度升高，当达到棉花的燃点后，棉花会燃烧，即外界对气体做正功，气体内能增加，故B正确，ACD错误．
5. 如图所示，一定质量理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态和，A、和三个状态的温度分别为、和，则（ ）
A. ，
B. ，
C. 状态A到状态的过程中，气体内能增加
D. 状态到状态的过程中，气体对外做功
【答案】C
【解析】AB．因AB两态压强相同，但是
根据
可知

BC两态体积相同，但是
则
选项AB错误；
C．状态A到状态B的过程中气体温度升高，则气体内能增加，选项C正确；
D．状态B到状态C的过程中气体的体积不变，气体不做功，选项D错误；
故选C。
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
【答案】D
【解析】A．根据图象可知交变电流的周期为0.20s，故A错误；
B．该交变电流为正弦式，则有效值为
故B错误；
C．在时电流最大，电流为负向电流未改变方向，当电流等于零时方向才发生变化，故C错误；
D．将该交变电流通过一个的电阻，通电10s产生的热量为
故D正确。
故选D。
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
【答案】D
【解析】A．此交流电动势的有效值为
故A错误；
B．线圈转动的角速度为
故B错误；
C．当线圈平面转到图示位置时处于中性面，产生的感应电动势为零，穿过线圈的磁通量的变化率为零，故C错误；
D．根据右手定则可知，当线圈平面由图示位置转过90°时，线圈中电流的方向为，D正确。
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.
【答案】A
【解析】由图2可知，时，手握住的绳子端点在平衡位置，且向下振动
A．图中手握住的绳子端点在平衡位置，且向下振动，故A符合题意；
B．图中手握住的绳子端点在平衡位置，且向上振动，故B不符合题意；
C．图中手握住的绳子端点在波谷，故C不符合题意；
D．图中手握住的绳子端点在波峰，故D不符合题意。
故选A。
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，甲的动量大于乙的动量
D. 分开后，甲的动能小于乙的动能
【答案】D
【解析】A．根据牛顿第三定律可知，甲推乙的过程中，甲对乙的作用力等于乙对甲的作用力，故A错误；
BC．甲推乙的过程中，甲乙二人组成的系统在二者相互作用过程中不受外力，满足系统动量守恒条件，故甲对乙的冲量与乙对甲的冲量等大反向，故分开后，甲的动量等于乙的动量，故BC错误；
D．根据
可知动量大小相等，而甲的质量大于乙的质量，故甲的动能小于乙的动能，故D正确。
故选D。
10. 2014年11月13日欧洲航天局发射的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.
【答案】B
【解析】由题意可知，探测器第一次绕地球飞行后达到的速率为，再次回到地球引力范围时速率仍为，则探测器第二次绕地球飞行后达到的速率为，再次回到地球引力范围时速率仍为，则探测器第三次绕地球飞行后达到的速率为。
故选B。
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
【答案】BC
【解析】A．时，质点a的位移最大，则加速度最大，质点b的位移为零，加速度为零，故A错误；
B．质点b和质点c的平衡位置相差半个波长，则速度方向总是相反的，故B正确；
C．因时刻质点b向上振动，结合图2可知，图2可以表示质点b的振动，故C正确；
D．因时刻质点c向下振动，结合图2可知，图2不可以表示质点c的振动，故D错误。
故选BC。
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
【答案】AC
【解析】AB．根据题意，由
可得，副线圈匝数为
故A正确，B错误；
CD．电路中接入的照明灯越多，负载电路中电阻越小，通过副线圈的电流越大，通过原线圈的电流越大，故C正确，D错误。
故选AC。
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
【答案】AC
【解析】A．根据简谐运动的加速度为
则和两个时刻离开平衡位置的位移大小相等，则加速度大小相等，故A正确；
B．钢球受到的弹簧弹力大小为
其中为弹簧的形变量，和两个时刻离开平衡位置（）的位移大小相等，则形变量不相同，弹力不相等，故B错误；
C． 和两个时刻是关于平衡位置的对称点，根据简谐运动的对称性可知，两个时刻的速度大小相等，则钢球的动能相等，故C正确；
D．和两个时刻钢球的动能相等，而重力势能因高度不同不等，则钢球的机械能不相等，故D错误。
故选AC。
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
【答案】CD
【解析】A．当光线较暗，照度较小时，光敏电阻阻值较大，照明系统将自动开启，此时控制开关两端电压高于2V，两端的电压增大，可知是光敏电阻，故A错误；
B．若定值电阻的阻值为20kΩ，根据欧姆定律
其中
可得
可知当照度降低到0.4lx时照明系统将开启，故B错误；
C．照度降低到0.6lx时，光敏电阻的阻值为，根据欧姆定律
可得
故C正确；
D．定值电阻的阻值越大，根据分压比可知开启照明系统时，光敏电阻的阻值越大，开启照明系统时的光照越暗，故D正确。
故选CD。
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：______
【答案】（1）CD （2）VS 偏小 （3）小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
【解析】（1）实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3和P4，使P3同时挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像。
故选CD。
（2）[1]若将含有纯油酸体积为V的一滴油酸酒精溶液滴到水面上，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为
d=VS
[2]把凡是半格左右的油膜都算成了一格，这一操作会导致计算时油膜面积偏大，实验测得的油酸分子直径偏小。
（3）小球离开斜槽后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，运动时间t相等，小球做平抛运动的初速度与水平射程成正比，可以通过测量小球做平抛运动的射程来代替小球的速度
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_________。
【答案】（1）AD （2）1.85 （3） （4）能，见解析
【解析】（1）组成单摆小球要求能看成质点，即绳长应远大于小球的直径，为减小空气阻力的影响，应选用铁球而不能用塑料球，故选择长度为1m左右的细线，直径为1.8cm的铁球。
故选AD。
（2）小球直径的测量值为
（3）单摆的周期为
根据单摆周期公式
重力加速度为
（4）根据单摆周期公式
整理得
图像的斜率为
测得的重力加速度为
具体方法：利用图像的斜率计算出本地重力加速度。
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。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据题意，由折射定律有
解得
则折射角
（2）根据题意，由公式可得，光在该介质中的传播速度
（3）根据题意，由公式可得
解得全反射的临界角
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。
【答案】（1）；（2）（3）
【解析】（1）由动量守恒定律可知
解得碰后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）对B由动量定理
即碰撞过程中滑块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。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）以竖直向上为正方向，根据动量定理
解得地面对小球的平均作用力的大小
（2）根据动力学公式
豆粒与秤盘碰撞时的速度为
豆子时均匀落下，则单位时间落在秤盘的质量为，则在极短时间内和秤盘作用的豆子，以竖直向上为正方向，根据动量定理
可得秤盘对豆粒的平均作用力为
根据牛顿第三定律，秤盘受到的平均压力的大小为
（3）根据动量定理，一个粒子每与器壁碰撞一次给器壁的冲量
如图所示
以器壁上的面积S为底、以为高构成柱体，由题设可知，其内的粒子在时间内有与器壁S发生碰撞，碰壁粒子总数
在时间内粒子给器壁的冲量
面积为S的器壁受到粒子压力
因此器壁单位面积所受粒子压力
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。
【答案】（1）；（2）一次将燃料喷出时，使火箭获得的速度更大
【解析】（1）根据动量守恒火箭的动量
（2）一次性喷出时，根据动量守恒
解得
多次喷出的过程中，根据动量守恒，第一次喷出时
可得
①
第二次喷出时
解得
②
……
第n次喷出时
可得
③
将①②…③.累加可得
可知
因此一次性喷出时使火箭获得的速度更大。