北京市通州区2023-2024学年高二下学期7月期末物理试卷(解析版)

这是一份北京市通州区2023-2024学年高二下学期7月期末物理试卷(解析版)，共19页。试卷主要包含了 关于下列各图，说法正确的是，2s，则该波的传播速度为等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，共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，请将答题卡交回。
第一部分
本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。
1. 下列与热现象有关的说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是液体分子的无规则运动
B. 扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证据之一
C. 气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈
D. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故
【答案】B
【解析】A．布朗运动是指悬浮在液面上的微小颗粒的无规则运动，故A错误；
B．扩散现象说明分子在永不停息地做无规则运动，故B正确；
C．气体温度上升时，分子的平均动能变大，但不是每个分子的热运动都变得更剧烈，故C错误；
D．压缩气体时气体表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的缘故，故D错误。
故选B。
2. 下列关于固体、液体的说法正确的是（ ）
A. 晶体没有确定的熔点，非晶体有确定的熔点
B. 发生毛细现象时，细管中的液体只能上升不会下降
C. 表面张力使液体表面具有扩张趋势，使液体表面积趋于最大
D. 液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态
【答案】D
【解析】A．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。故A错误；
B．发生毛细现象时，不浸润液体在细管中会下降。故B错误；
C．表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小。故C错误；
D．液晶是介于固态和液态之间的一种物质状态。故D正确。
3. 一定质量的理想气体等压膨胀，下列说法正确的是（ ）
A. 气体的温度降低B. 气体从外界吸热
C. 气体的内能减少D. 外界对气体做功
【答案】B
【解析】根据盖吕萨克定律可知，一定质量的理想气体等压膨胀过程中温度一定升高，则气体内能增大，即；由于体积增大，则气体对外界做功，则；根据热力学第一定律
故
故气体从外界吸热。
故选B。
4. 如图所示，一定量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态压强的关系，正确的是（ ）
A. ，B. ，
C. ，D. ，
【答案】C
【解析】根据理想气体状态方程
得
从A到B状态图像斜率不变，压强不变即
从B到C过程为等容变化，根据
可得
故C正确，ABD错误。
5. 关于下列各图，说法正确的是（ ）
A. 图甲为水面波的衍射图样
B. 图乙中的观察者应该和光源分别在膜的两侧
C. 图丙中滤光片的透振方向与玻璃表面反射光的偏振方向相同
D. 图丁中的细杆正在向图中左边移动
【答案】D
【解析】A．图甲为水面波的干涉图样。故A错误；
B．薄膜干涉的原理是薄膜前后两表面的反射光叠加形成的，所以图乙中的观察者应该和光源位于膜的同侧。故B错误；
C．图丙中滤光片的透振方向与玻璃表面反射光的偏振方向相反。故C错误；
D．由图可知，波源左侧的波数较多，可知图丁中的细杆正在向图中左边移动。故D正确。
6. 关于实验“用油膜法估测油酸分子的大小”，下列说法正确的是（ ）
A. 水面痱子粉撒得越多，形成的油膜轮廓越清晰，实验误差越小
B. 配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精会导致实验结果偏小
C. 在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，会导致实验结果偏小
D. 计算油膜面积时将所有不完整的方格舍去，会导致实验结果偏小
【答案】C
【解析】A．水面痱子粉撒得过多，形成油膜将不能完全散开形成单分子层，从而使油膜面积偏小，根据油酸分子直径的计算公式
可知，油酸分子直径的测量值将偏大，故A错误；
B．首先，配制油酸酒精溶液本身就需要大量的酒精，其次，配置好的酒精油酸溶液滴入水面，酒精油酸溶液中的酒精将溶于水，而只有油酸浮于水面形成油膜，因此可知，配制的油酸酒精溶液中有大量的酒精并不会影响实验结果，故B错误；
C．在向量筒中滴入1mL油酸酒精溶液时，滴数多记了几滴，将会使每一滴油酸溶液的体积偏小，从而使一滴油酸溶液中所含油酸的体积偏小，最终将导致所测油酸分子直径偏小，故C正确；
D．计算油膜面积时将所有不完整的方格舍去，将会使油膜面积偏小，从而导致所测油酸分子直径偏大，故D错误。
故选C。
7. 一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，图乙所示为该波中质点P的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A. 该波的波速为40m/s
B. 该波一定沿x轴正方向传播
C. 时质点P的速度大于质点Q的速度
D. 经过，质点P通过的路程为4m
【答案】C
【解析】A．由甲图知，波长为4m，由乙图知，周期为0.2s，则该波的传播速度为
v=λT=20m/s
故A错误；
B．由波形图和质点P的振动图像，不能确定该波的传播方向，故B错误；
C．当时质点P振动到平衡位置，此时速度最大，质点Q振动到最大位移处，速度零，故C正确；
D．因周期为0.2s，则经过0.3s后
质点P通过的路程为
故D错误。
故选C。
8. 如图所示，挡板上有两条方向竖直、距离很近的狭健，当用单色光垂直照射狭缝时，与挡板平行的光屏上出现图①所示的条纹，下列说法正确的是（ ）
A. 若将其中任意一条狭缝挡住，光屏上的条纹将由图样①变为图样②
B. 若增大两狭缝之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样③
C. 若改用频率更大的单色光，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④
D. 若增大挡板与光屏之间的距离，光屏上的条纹将由图样①变化为图样④
【答案】D
【解析】A．若将其中任意一条狭缝挡住，发生衍射现象，图像不是②，故A错误；
B．根据
可知若增大两狭缝之间的距离，即增大，则条纹间距变小，故B错误；
C．若改用频率更大的单色光，根据
可知波长变小，则条纹间距变小，故C错误；
D．若增大挡板与光屏之间的距离，即L增大，则条纹间距变大，故D正确。
故选D。
9. 一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图甲所示，1、2、3，4……为绳上的一系列等间距的质点，相邻编号质点平衡位置间的距离为，绳子处于水平方向。在时刻，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐振动，带动质点2、3、4……等其余质点依次振动，把振动从绳子的左端传到右端。在时刻，形成的图样如图乙所示，此时质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（ ）
A. 时，质点3的加速度方向竖直向上
B. 时，质点13开始向上运动
C. 时，质点1开始向下运动
D. 这列波的波长为
【答案】B
【解析】AC．A．机械波向右传播，时，质点9刚要开始运动，其与时，质点1的振动方向相同，根据“同侧法”可以判断质点9的运动情况，如图所示
由此可知，时，质点9开始向上运动，由此可知，时，质点3开始向下运动，故AC错误；
BD．设质点平衡位置间的距离为l，由图可知，波长为
质点9与质点13之间相差
质点9在 时的振动情况经过传到质点13处，即时，质点13开始向上运动，故B正确，D错误；
故选B。
10. 如图所示，一个物体在光滑水平地面上受到与水平方向成角的拉力F作用，向右做匀加速直线运动，拉力F作用时间为t。在这段时间内，下列说法正确的是（ ）
A. 物体所受支持力的冲量大小为0
B. 物体的动量变化量的大小为
C. 物体所受拉力的冲量大小为
D. 物体所受合力的冲量方向水平向右
【答案】D
【解析】A．竖直方向上有
所以物体所受支持力的冲量为
故A错误；
B．物体所受合力方向水平向右，大小为
故根据动量定理可得到物体的动量变化量的大小为
故B错误；
C．拉力对物体冲量为
故C错误；
D．对物体进行受力分析，因为物体做匀加速直线运动，则合力方向水平向右，故合力的冲量方向水平向右，故D正确。
故选D。
11. 如图甲所示，一个单摆做小角度摆动，以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，得到摆球相对平衡位置的位移x随时间变化的图像，如图乙所示，不计空气阻力。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（ ）

A. 时，摆球所受回复力最大，方向向右
B. 时，摆球偏离平衡位置位移最大，方向向右
C. 从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大
D. 该单摆摆长约为2m
【答案】A
【解析】A．以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向, 时,位移为，即摆球在端点A，由可知，摆球所受回复力最大，方向向右，故A正确；
B．时，摆球的位移为零，即摆球刚好在平衡位置，故B错误；
C．从到的过程中，摆球的位移逐渐减小，即向下摆动回到平衡位置，重力做正功，重力势能逐渐减小，故C错误；
D．由图像可知单摆的周期为，由，可得摆长为
故D错误。
故选A。
12. 分子势能随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 处分子间表现为引力
B. 处分子间表现为引力
C. 时，越小分子势能越大
D. 分子间距离足够大时分子势能最小
【答案】C
【解析】ABD．分子势能为标量，在r=r2时，分子势能最小，则r2为平衡位置，分子力为零，由图可知r1处分子间表现为斥力。故ABD错误；
C．由图可知时，r越小分子势能越大。故C正确。
13. 动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域。运用动量守恒定律解决二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究。如图所示，质量分别为和的球1和球2构成一系统，不考虑系统的外力作用。球1以速度（方向沿x轴正向）与静止的球2发生弹性碰撞，若速度不在两球球心的连线上，碰撞之后两球的速度、都会偏离的方向，偏角分别为、。下列说法正确的是（ ）
A. 两小球在球心连线方向动量不守恒
B. 两小球的相互作用力方向与速度方向共线
C. 两小球碰后速度大小满足
D. 两小球碰后速度大小满足
【答案】C
【解析】A．碰撞为弹性碰撞，动量守恒和机械能守恒，则两小球在球心连线方向动量守恒，A错误；
B．对球1，由动量定理得
与不共线，故两小球的相互作用力方向与方向共线，与方向不共线，B错误；
C．规定x轴的正方向为正方向，x轴方向的动量守恒表达式如下
规定y轴的正方向为正方向，y轴方向的动量守恒表达式如下
C正确；
D．球1以速度（方向沿x轴正向）与静止的球2发生完全弹性碰撞，机械能守恒，则
D错误；
14. 激光由于其单色性好、亮度高、方向性好等特点，在科技前沿的许多领域有着广泛的应用。按照近代光的粒子说，光由光子组成，光子可以简单地理解为具有动量和能量的微粒。激光冷却和原子捕获技术在科学上意义重大。
2022年11月22日，由中国科学院精密测量院研制的空间冷原子干涉仪成功抵达中国空间站，进行相关科学探索。冷原子干涉仪核心技术之一是激光冷却技术，其原理是利用激光产生的阻力使原子降速从而降低原子温度。根据多普勒效应，当原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高，当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。如图所示，现有某原子以速度沿x轴正方向运动，两束完全相同的激光，沿x轴从相反的方向对该原子进行照射。结合所学知识，下列说法正确的是（ ）
A. 若原子吸收了激光束A中的光子，其速度将减小
B. 为使原子减速，所用激光频率应小于原子的固有频率
C. 激光频率一定时，原子质量越大，激光制冷的效果越好
D. 激光制冷技术只能使特定速率的原子减速，而其余原子的速率保持不变
【答案】B
【解析】AB．设原子动量大小为，激光的光子动量大小为 ，因为原子动量需要减小为，则根据动量守恒定律
可知，为了使原子动量减小，激光的照射方向应与原子的运动方向相反。根据多普勒效应，原子迎着光束的方向运动时，其接收到的光的频率会升高。当原子接收到的光的频率等于该原子的固有频率时，原子吸收光子的概率最大。则所用激光的频率应小于原子的固有频率，故A错误，B正确；
CD．激光冷却是指当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光中运动时，由于多普勒效应，原子倾向余吸收原子运动方向相反的光子，两激光产生一个与原子运动方向相反的阻尼力，由牛顿第二定律可知，原子质量越大，加速度越小，其减速效果差，即制冷效果不好且由上述原理可知，激光制冷技术不是使特定速率原子减速，故CD错误。
第二部分
本部分共6题，共58分。
15. 用图甲所示装置探究气体等温变化的规律。
（1）实验中，为找到压强与体积的关系，________（选填“需要”或“不需要”）测量空气柱的横截面积；
（2）关于该实验的操作，下列说法正确的有________：
A. 柱塞上应该涂油
B. 用手握住注射器推拉柱塞
C. 应缓慢推拉柱塞
D. 注射器必须固定在竖直平面内
（3）某小组利用测量得到的数据绘制的图像如图乙所示，该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理，应当利用实验数据作出________图像，对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条________就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。
【答案】（1）不需要 （2）AC （3） 过原点的直线
【解析】（1）由于注射器的横截面积相等，所以在此可用长度代替体积，故不需要测空气柱的横截面积。
（2）A．柱塞上涂油，既减小摩擦，又防止漏气，故A正确；
B．手握活塞造成温度变化，故B错误；
C．若急速推拉活塞，则有可能造成漏和等温条件的不满足，所以应缓慢推拉活塞，故C正确；
D．压强由压力表测量，不是由竖直的平衡条件计算，所以不需要竖直放置，故D错误。
故选AC。
（3）[1][2]该组同学猜测空气柱的压强跟体积成反比。如果想进一步通过图像来检验这个猜想是否合理，应当利用实验数据做出图像，若该图像是一条过原点的直线，则结论成立。
16. 在利用“插针法”测定玻璃的折射率实验中，所用的玻璃砖上下两面平行。
（1）下列操作可以减小实验误差的有_________。
A. 必须选择上下表面平行的玻璃砖
B. 选用宽度较大的玻璃砖完成实验
C. 没有刻度尺时，可以将玻璃砖当尺子画界面
D. 确定入射光线的两颗大头针间的距离应适当大些
（2）甲同学正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图1所示。当入射角为时，测得的折射角为，该玻璃砂的折射率________。
（3）由于手头没有量角器，乙同学利用刻度尺也测得了该玻璃的折射率，作出光路图如图2所示。图中光线与平行的玻璃砖表面和分别交于O点和P点，过P点作的垂线，垂足为Q点，将AO延长交PQ于M点，测得，。则该玻璃砖的折射率________。
（4）乙同学在画界面时，不小心将界面画的比实际位置靠下一些，如图2中虚线所示。若其他操作均正确，则测得的折射率与真实值相比________（选填“偏大”“偏小”或“相同”）。
（5）当光从玻璃砖上表面射入时，随着入射角变大，折射角也会变大，折射光线是否能在玻璃砖的下表面发生全反射？如果能，请求出此时的入射角；如果不能，请说明理由______。
【答案】（1）BD （2） （3） （4）偏小 （5）见解析
【解析】（1）A．用插针法测折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故A错误；
B．宽度较大的玻璃砖，光在玻璃砖中的路程长，入射点与出射点距离较大，确定角度越准确，误差越小，故B正确；
C．用玻璃砖界面当尺子画界线会增大实验误差，且容易损坏玻璃砖，故C错误；
D．大头针、和、之间的距离适当大一些，引起的角度误差会减小，故D正确。
故选BD。
（2）该玻璃砂的折射率
（3）折射率为
（4）根据题意，如图
入射角不受影响，当折射角的测量值大于真实值，根据
因此测得折射率偏小。
（5）不能，由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射。
17. 用透明材料制成的等腰直角三棱镜ABC如图所示，AB边长为a，一束红光垂直AB面从距离A点位置处射入棱镜，在AC面恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c，不考虑多次反射。
（1）画出红光在三棱镜中传播的光路图；
（2）求这种透明材料的折射率n；
（3）求红光在棱镜中传播的总时间。
【答案】（1）见解析；（2）2；（3）
【解析】（1）红光在三棱镜中传播的光路图如图所示
（2）根据
由几何关系可得
解得
（3）由图可知，红光在棱镜中的路程为a，则有
又
联立，解得
18. 蹦极是一项刺激户外休闲活动。如图所示，原长的弹性绳一端固定在塔台上，另一端绑在蹦极者踝关节处，蹦极者从塔台上由静止自由下落。该蹦极者质量m＝50kg，可看成质点，且从塔台静止下落到最低点所用时间。不计空气阻力，重力加速度g取。求
（1）弹性绳刚伸直时，蹦极者的速度v的大小；
（2）蹦极者从塔台上由静止自由下落至弹性绳刚伸直的过程中，其所受重力的冲量的大小；
（3）从弹性绳刚开始伸直到蹦极者下落到最低点的过程中，弹性绳对蹦极者的平均作用力F的大小。
【答案】（1）30m/s；（2）；（3）800N
【解析】（1）由自由落体运动知识可知，弹性绳刚伸直时，蹦极者的速度v的大小为
解得
（2）由自由落体运动知识可知，弹性绳刚伸直时，蹦极者运动的时间为
则其所受重力的冲量的大小为
（3）全程由动量定理得
代入数据解得，弹性绳对蹦极者的平均作用力F的大小
19. 如图所示，在高的平台上放置一质量为的小木块（视为质点），小木块距平台右边缘距离，一质量的子弹以速度沿水平向右的方向射入小木块并留在其中，然后一起以速度向右运动。最后，小木块从平台边缘滑出落在距平台右侧水平距离的地面上，g取，求：
（1）子弹的初速度的大小；
（2）小木块滑出平台时的速度大小；
（3）小木块与平台间的动摩擦因数。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）子弹射入木块的过程中
对系统
解得
（2）小木块从平台滑出后做平抛运动
水平方向
竖直方向
可得木块飞出时的速度
（3）木块在平台上滑动过程中做匀减速运动
根据动能定理
解得
20. 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。正方体密闭容器中有大量气体分子，每个分子质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：分子大小可以忽略；其速率均为v，且与容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。
（1）求一个气体分子与器壁碰撞一次，受到的器壁的冲量大小；
（2）大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。利用所学力学知识，导出气体压强p与m、n和v的关系。
（3）对于一定的气体来说，我们通常用气体所占的体积、压强、温度等物理量作为气体的状态参量。
a．若一定质量的某种理想气体在初态时的压强、体积和温度分别为、和，先后经过等温和等容变化过程到末状态时，压强、体积和温度分别为、和。试根据一定质量的理想气体等温变化的玻意耳定律（）和等容变化的查理定律（），证明：。（式中、或均表示常量）
b．查阅文献可知上述证明结果中的常量，其中N为气体分子总数，k为常数。请分析说明：温度是分子平均动能大小的标志，即（其中a为常数）
【答案】（1）；（2）；（3）a.见解析，b.见解析
【解析】（1）以气体分子为研究对象，以分子碰撞器壁时的速度方向为正方向，根据动量定理，有
所以一个分子与器壁碰撞一次器壁给分子的冲量的大小为
（2）如图所示，以器壁的面积S为底，以vΔt为高构成柱体
由题设条件可知，柱体内的分子在Δt时间内有与器壁S发生碰撞，碰撞分子总数为
在Δt时间内， N个分子对面积为S的器壁产生的作用力为F，N个分子对器壁产生的冲量有
根据压强的定义
解得气体分子对器壁的压强
（3）a.让气体保持温度不变，体积从变到，压强从变为，由玻意耳定律可得
再让气体保持体积不变，温度从变为，压强从变为，由查理定理可得
联立解得
b.由可知
即
整理可得
其中，即平均动能与温度成正比，则温度是分子平均动能大小的标志。