北京市朝阳区2022-2023学年高二下学期期末质量检测物理试卷(解析版)

这是一份北京市朝阳区2022-2023学年高二下学期期末质量检测物理试卷(解析版)，共21页。试卷主要包含了本部分共6题，共58分等内容，欢迎下载使用。
一、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. 利用发波水槽得到的水面波形如图所示，则( )
A. 图a、b均显示了波的干涉现象
B. 图a、b均显示了波的衍射现象
C. 图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象
D. 图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象
【答案】D
【解析】图a中显示了一列波经过小孔的现象，是波的衍射，图b显示了两列波相遇的现象，是波的干涉现象，故D正确，其余错误．
故选D。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 光不能在真空中传播
B. 光的偏振现象说明光是一种纵波
C. 光电效应现象说明光具有粒子性
D. 光导纤维传输信息利用了光的色散现象
【答案】C
【解析】A．光的传播不需要介质，光能在真空中传播，故A错误；
B．光的偏振现象说明光是一种横波，故B错误；
C．光电效应现象说明光具有粒子性，故C正确；
D．光导纤维传输信息利用了光的全反射现象，故D错误。
故选C。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 液体中做布朗运动微粒的大小会影响其布朗运动的明显程度
B. 一定质量的理想气体，温度越高压强一定越大
C. 物体的温度越高内能一定越大
D. 分子势能随分子间距离的增大而一定增大
【答案】A
【解析】A．液体中做布朗运动微粒的大小会影响其布朗运动的明显程度，微粒越小布朗运动越明显，故A正确；
B．质量一定、体积一定的理想气体，温度越高压强一定越大，故B错误；
C．物体的内能是物体中所有分子的热运动动能与分子势能的总和，分子热运动的平均动能与温度有关，分子势能与物体的体积有关，故物体的温度越高内能不一定越大，故C错误；
D．当分子间的作用力表现为斥力时，随分子间距离的增大分子势能是减小的，故D错误。
故选A。
4. 如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知，下列说法正确的是（ ）

A. 水对a光的折射率较小
B. 两束光在水中的传播速度相同
C. 两束光在空气中频率相同
D. 从水射向空气时，a光全反射的临界角小于b光的临界角
【答案】A
【解析】A．由图可知，a光的偏折程度较小，则水对a光的折射率较小，选项A正确；
B．根据
可知，a光在水中的传播速度较大，选项B错误；
C．两束光的折射率不同，则在空气中频率不相同，选项C错误；
D．根据
a光的折射率较小，从水射向空气时a光全反射的临界角大于b光的临界角，选项D错误。
故选A。
5. 关于几位物理学家对光、原子的研究成果，下列说法正确的是（ ）
A. 卢瑟福通过对一系列阴极射线实验研究发现了电子
B. 爱因斯坦建立了光电效应理论，成功解释了光电效应现象
C. 汤姆孙通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
D. 玻尔理论成功解释了所有原子光谱的实验规律
【答案】B
【解析】A．汤姆生通过对阴极射线的实验研究，发现了电子，故A错误；
B．爱因斯坦建立了光电效应理论，成功解释了光电效应现象，故B正确；
C．卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故C正确；
D．玻尔提出的氢原子模型，能够成功解释氢原子的光谱形成原因，解释了所有原子光谱的实验规律。故D错误。
故选B。
6. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经过两个状态变化过程，先后到达状态B和状态C。下列说法错误的是（ ）

A. 从A到B的过程中，气体的温度升高
B. 从A到B的过程中，气体从外界吸热
C. 从B到C的过程中，气体的压强减小
D. 从B到C的过程中，气体对外界做功
【答案】D
【解析】A．由图可知A到B的过程为等压变化，气体体积增大，根据盖吕萨克定律可知温度升高，故A正确；
B．A到B的过程，气体体积增大，气体对外界做功，温度升高，气体内能增加，即
根据热力学第一定律
可知
即气体从外界吸热，故B正确；
CD．由图可知B到C的过程为等容变化，气体不对外做功，气体的压强减小，故C正确，D错误。
本题选错误项，故选D。
7. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为0.5m/s，周期为4s。时波形如图甲所示，a、b、c、d是波上的四个质点。如图乙所示是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）

A. 这列波的波长为4m
B. 时质点b、d的速度大小相等
C. 如图乙表示的是质点b的振动图像
D. 时质点a、b的加速度方向相反
【答案】B
【解析】A．根据图乙可知
则波长为
故A错误；
B．时质点b、d均处于平衡位置，针对图甲，根据同侧法可知，时质点b、d的速度大小相等，方向相反，故B正确；
C．图甲中根据同侧法可知，b质点沿y轴正方向运动，图乙中，0时刻质点y轴负方向运动，可知如图乙表示的不是质点b的振动图像，故C错误；
D．时质点b处于平衡位置且沿y轴正方向振动，a点位于波峰，由于
可知时质点a、b的位移都为正，则此时两点的加速度方向都为负，故D错误。
故选B。
8. 如图所示，L是自感系数很大的线圈，但其自身的电阻几乎为0。A和B是两个相同的小灯泡，实验过程中两灯泡均未烧坏。下列说法正确的是（ ）

A. 开关S由断开变闭合，A灯先亮B灯后亮
B. 开关S由断开变为闭合，A、B灯同时亮，然后A灯逐渐熄灭，B灯变得更亮
C. 开关S由闭合变为断开，A、B灯同时熄灭
D. 开关S由闭合变为断开，A灯先熄灭，B灯后熄灭
【答案】B
【解析】AB．开关S由断开变为闭合，由于线圈自感作用，线圈中的电流由0逐渐增大到稳定值，则开始A、B灯泡同时亮，稳定后，线圈相当于一根导线，发生短路，此时A灯熄灭，由于总电阻减小，通过电路的电流增大，则B灯变的更亮，即开关S由断开变为闭合，A、B灯同时亮，然后A灯逐渐熄灭，B灯变得更亮，故A错误，B正确；
CD．开关S由闭合变为断开，线圈由于自感作用，线圈相当于一个电源，在线圈与A灯构成的新的回路中，线圈中的电流由稳定值逐渐减为0，即开关S由闭合变为断开，B灯先熄灭，A灯后熄灭，故CD 错误。
9. 如图所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为，其原线圈两端接入正弦式交变电压，副线圈通过电流表与变阻器R相连，若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法正确的是（ ）

A. 当变阻器电阻时，电流表的示数为3.11A
B. 滑动变阻器的滑片向下滑动，电压表的示数增大
C. 滑动变阻器的滑片向下滑动，电流表的示数增大
D. 滑动变阻器的滑片向下滑动，变压器的输入功率减小
【答案】C
【解析】A．交流电的电压有效值为
根据
可得
因此
故A错误；
B．由于原线圈的电压保持不变，匝数比不变，无论滑动变阻器阻值如何变化，副线圈两端的电压也保持不变，故B错误；
C．当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，由于副线圈两端的电压不变，因此副线圈电流增大，电流表的示数增大，故C正确；
D．根据
结合C选项分析可知当滑动变阻器的滑片向下滑动时，滑动变阻器消耗的功率增大，因此变压器的输入功率增大，故D错误。
故选C。
10. 从分子动理论的观点来看，气体分子间距离比较大，分子间的作用力很弱，气体对容器的压强源于气体分子的热运动。当它们飞到器壁时，就会跟器壁发生碰撞（可视为弹性碰撞），对器壁产生作用力从而产生压强，如图所示。设气体分子的质量为m，气体分子热运动的平均速率为v。下列说法正确的是（ ）

A. 气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可视为匀速直线运动
B. 在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目差距很大
C. 每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中，施加给器壁的冲量大小为2mv
D. 若增大气体体积，则气体压强一定减小
【答案】A
【解析】A．由于气体分子间的距离较大，分子间的作用力很弱，所以气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，可视为匀速直线运动，故A正确；
B．气体分子的运动是无规则的，但在某一时刻，向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，故B错误；
C．速度为v的气体分子跟器壁发生碰撞过程中根据动量定理
可知
但并不是每一个分子的速度都是v，则每个气体分子跟器壁发生碰撞过程中，施加给器壁的冲量大小不一定为2mv，故C错误；
D．气体的压强由体积和温度共同决定，所以增大气体体积，气体压强不一定减小，故D错误。
11. 如图是研究光电效应的实验装置，某同学进行了如下操作：（1）用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流。调节滑动变阻器，使电流表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数。（2）用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流，重复（1）中的步骤，记下电压表的示数。已知电子的电荷量为e。下列说法正确的是（ ）

A. 实验前需要将滑片P置于b端
B. 由实验数据不能得到该金属的逸出功
C. 若，则
D. 由实验数据可得到普朗克常量
【答案】D
【解析】A．实验前应将滑片P置于a端，使反向电压为零，实验时逐渐增大反向电压，直到电流表示数恰好变为0，故A错误；
BD．根据光电效应方程可得
可得
故B错误，D正确；
C．由光电效应方程可知，若
则
故C错误。
故选D。
12. 利用热敏电阻在通以恒定电流（实验设定恒定电流为）时，其阻值随温度的变化关系（如图甲所示）可以制作电子温度计。把恒压直流电源、热敏电阻、可变电阻、电流表、电压表连成如图乙所示的电路。用热敏电阻作测温探头，把电压表的电压刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易的电子温度计。下列说法正确的是（ ）
A. 电压较高时表示温度也较高
B. 该电子温度计表盘上温度的刻度是均匀的
C. 当热敏电阻的温度升高时，应将的阻值调大
D. 每升高相同的温度，热敏电阻的阻值变化均相等
【答案】C
【解析】A．根据题意可知，电路通有恒定的电流，温度越高，由图甲可知，阻值越小，由可知，热敏电阻两端的电压越小，故A错误；
B．由上述分析可知，电压表的示数为
由甲图可知，阻值与温度不是线性关系，则电子温度计表盘上温度的刻度不是均匀的，故B错误；
C．当热敏电阻的温度升高时，阻值减小，要保证电路中电流恒定，则增大，即将的阻值调大，故C正确；
D．由甲图可知，阻值与温度不是线性关系，每升高相同的温度，热敏电阻的阻值变化不相等，故D错误。
故选C。
13. 如图所示，足够长的平行光滑金属导轨ab、cd水平放置，间距为L，一端连接阻值为R的电阻。导轨所在空间存在竖直向下、磁感应强度大小为B的匀强磁场。质量为m、电阻为r的导体棒MN放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好。导轨的电阻可忽略不计。时导体棒在水平向右的恒力作用下开始运动。设导体棒MN两端的电压为U，所受安培力的大小为，通过的电流为I，速度大小为v，加速度的大小为a。关于导体棒MN开始运动后的情况，下列图像中合理的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】D．对MN受力分析可知
联立可知
故D正确；
C．电流
故电流与速度呈正比例关系，图像应为过原点的直线，故C错误；
B．MN所受安培力为
由以上分析可知MN做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速，故安培力应随时间逐渐变大，且变大的越来越慢，最后趋于定值，故B错误；
A．MN两端的电压为
故MN两端的电压应随时间逐渐变大，且变大的越来越慢，最后趋于定值，故A错误。
故选D。
14. 已知X射线是一种波长较短的电磁波，波长范围约为0.01~10nm，对应能量范围约为102eV～105eV。当X射线照射在晶体上会发生明显的衍射现象（衍射可看作较多个波之间产生了光程差而形成叠加效应的结果）。衍射图样中斑点的强度和位置包含着有关晶体的信息，人们可以利用X射线衍射探测晶体的微观结构。如图所示，当X射线射向NaCl晶体（为单晶体）时，入射X射线1、2与NaCl晶体的作用效果类似于被一簇平行面（晶面）反射，反射线1＇、2＇在足够远处叠加。已知晶面间距为d，X射线波长为λ，入射X射线与晶面的夹角为θ。下列说法正确的是（ ）

A. NaCl晶体具有各向同性特点
B. 在真空中X射线的传播速度比可见光的传播速度大
C. 若用X射线照射氢原子，不能使氢原子电离
D. 若反射线1＇、2＇叠加后相互加强，则可以推知
【答案】D
【解析】A．NaCl晶体具有各向异性的特点，A错误；
B．可见光与X射线都是电磁波，在真空中的速度都相同3.0×108m/s，B错误；
C．已知X射线对应能量范围约为102eV～105eV，使基态氢原子电离的最小能量是13.6eV，所以，若用X射线照射氢原子，能使氢原子电离，C错误；
D．反射线1＇、2＇叠加后相互加强

根据题意得
解得

D正确。
二、本部分共6题，共58分。
15. 物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
（1）在做“用油膜法估测分子大小”的实验中，通过测算得到一滴油酸酒精溶液中含纯油酸的体积为V，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，形成面积为S的单分子油膜。用以上字母表示油酸分子直径的大小d=______。
（2）如图为实验室中的学生实验用变压器，当左侧线圈“0”、“16”间接入9V电压时，右侧线圈“0”、“4”接线柱间输出电压可能是______。

A. 3.1VB. 2.5VC. 2.0V
（3）如图所示为“探究气体等温变化的规律”的实验装置，气体的压强可从仪表上读出，一段空气柱被橡胶套和柱塞封闭在针筒内，从刻度尺上可读出空气柱的长度。实验过程中若气体压缩太快会使气体温度______（填“升高”、“不变”或“降低”）；用图像处理数据时，为了更直观的寻找规律可采用______图像（填“”或“”）。

（4）在“测量玻璃的折射率”的实验中，若使用的玻璃砖两个界面不平行，如图所示，在bb′一侧透过玻璃砖观察，仍能看到大头针P1和P2的像。是否可以借助上述实验测出玻璃的折射率？请说明理由。______________________________。

【答案】（1） （2）C （3）升高 （4）见解析
【解析】（1）[1]油酸分子直径的大小为
（2）[2]根据理想变压器原副线圈电压与匝数的关系
解得
由于实验中变压器存在能量损失，且变压器有漏磁，所以副线圈电压应小于2.25V。
故选C。
（3）[3]实验过程中气体压缩太快，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知，气体的内能增大，温度升高；
[4]pV近似为定值，图线为曲线，而图线为直线，而直线更能直观的寻找规律，故用图像法处理数据时，应采用图线。
（4）[5]玻璃砖的两个光学面不平行，只是造成出射光线与入射光线不平行，但仍可以测出折射角和入射角，根据折射定律计算折射率，即
16. 用单摆测量重力加速度的实验装置如图1所示。

（1）组装单摆时，应选用______（选填选项前的字母）。
A. 长度为30cm左右的细线，直径为2.0cm左右的小钢球
B. 长度为1m左右的细线，直径为2.0cm左右的小钢球
C. 长度为30cm左右的细线，直径为2.0cm左右的塑料球
D. 长度为1m左右的细线，直径为2.0cm左右的塑料球
（2）在实验中，有人提出以下几点建议，其中合理的是______（选填选项前的字母）。
A. 为防止测量摆线长度时直尺与摆线不平行，应让摆线平放在桌面测量
B. 为使摆球的运动接近简谐运动，实验时摆球偏离平衡位置的角度应适当小些
C. 为减小偶然误差，实验中改变摆线长度多次实验，最后将摆长相加取平均记为平均摆长
D. 为减小偶然误差，实验中可用秒表记录n次全振动的时间t，周期记为
（3）为了提高测量精度，需多次改变摆长l值，并测得相应的周期T值。现将测得的七组数据标在以l为纵轴、为横轴的坐标系上，可得到图2所示的图像，图线经过坐标原点。由此可得重力加速度______。（取，结果保留3位有效数字）

（4）用多组实验数据做出图像，也可以求出重力加速度g。已知两位同学做出的图线的示意图如图3中的a、b所示，a和b都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。有同学认为：出现图线a的原因可能是每次都误将49次全振动记为50次，请你分析说明此观点是否正确。____________。
【答案】（1）B （2）BD （3）9.86 （4）正确
【解析】（1）[1]单摆模型需要满足的基本条件是摆线长度远大于小球直径，小球的密度越大越好，由以上两个条件可知组装单摆时，应选用长度为1m左右的细线，直径为2.0cm左右的小钢球。
故选B；
（2）[2]A．测量摆线时，应让小球静止在平衡位置，小球把摆线拉直，测量悬挂点到小球顶点的距离，而不是让摆线平放在桌面测量，故A错误；
B．单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，实验时摆球偏离平衡位置的角度应适当小些，一般不超过，故B正确；
C．为减小偶然误差，实验中改变摆线长度多次实验，最后将每次实验得到的重力加速度取平均值，而不是直接将摆长取平均值来计算，故C错误；
D．为减小偶然误差，实验中可用秒表记录n次全振动的时间t，周期记为，故D正确。
故选BD；
（3）[3]根据可得
可知图像的斜率
由图可知
解得
（4）[4]根据可得
在图像中斜率
可得
图线a的斜率偏小，因此测得的重力加速度g偏大。若每次都误将49次全振动记为50次，则测量的周期小于真实值，根据
可知测得的重力加速度g偏大，故该观点正确。
17. 氢原子的能级图如图所示。根据玻尔理论，当氢原子的电子从能量较高的定态轨道（其能量记为）跃迁到能量较低的定态轨道（其能量记为，）时，会放出能量为的光子且有，其中为光子的频率。现让一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态（能级数）的氢原子上。已知普朗克常量，光速，。关于被照射的氢原子发出的光，求：
（1）最多能发出几种频率的光；
（2）频率最大光子的能量；
（3）波长最长光子的波长数量级。
【答案】（1）3；（2）12.09eV；（3）10-7m
【解析】（1）让一束光子能量为12.09eV的单色光照射到大量处于基态（能级数）的氢原子上，则可跃迁到n=3的能级，然后向低能能级跃迁最多能发出不同光的数量种；
（2）频率最大光子对应于从n=3到n=1的跃迁，光子能量
（3）波长最长光子对应于从n=3到n=2的跃迁，根据
，
即波长数量级10-7m。
18. 某个小水电站发电机的输出功率为100kW，发电机的电压为250V。通过升压变压器升压后向远处输电，输电线的总电阻为，在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制在5kW（即用户得到的功率为95kW）。根据实际需求，某同学设计了如图所示的输电线路示意图。升压变压器、降压变压器均视为理想变压器，请你帮他计算：
（1）输电线上通过的电流；
（2）升压变压器输出的电压；
（3）降压变压器的匝数比。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据电功率公式
可得输电线上通过的电流
（2）升压变压器输出的电压
（3）降压变压器输入的电压
根据
降压变压器的匝数比
19.（1）在匀强磁场中放置一个截面为矩形的金属薄片。大小为I的恒定电流从电极P流入、从电极Q流出，当磁场方向与金属薄片垂直时，如图所示，在M、N两电极间产生电势差为U。已知薄片长为a，宽为b，厚为c，单位体积中导电的电子数为n，电子的电荷量为e。求：
a.导电电子定向移动速度的大小v；
b.匀强磁场磁感应强度的大小。
（2）假定（1）中的装置足够灵敏，可用来测量地磁场磁感应强度的大小和方向。在该装置上建立空间直角坐标系，对某地磁场进行了四次测量，每次测量时x、y轴指向不同方向，而z轴正方向保持竖直向上，记录数据如表中所示。
a.求测量地点磁感应强度的大小（结果可用根式表示）；
b.判断测量地点处于南半球还是北半球以及第3次测量时x轴正方向的指向，并简述理由。【答案】（1）a.，b.；（2）a.，b.北半球，理由见解析，正北方，理由见解析
【解析】（1）a.电流为I，根据电流定义可得
可得
b.电子定向移动过程中，在MN方向上受到的电场力与洛伦兹力平衡，有
解得
（2）a.磁感应强度矢量，根据表格数据可得
b.地球磁场方向由地理南极指向地理北极，在竖直方向上南半球的磁场方向为竖直向上，北半球的为竖直向下，如下图
由题可知z轴正方向保持竖直向上，而表格中z轴数据均为负值，因此z轴的磁场方向为竖直向下，故判断测量地点处于北半球。由于测量点在北半球，北半球地磁场方向指向北方斜向下，第3次测量
故x轴正方向指向北方。
20. 等效是物理学常用的科学思想方法。
（1）可以把变化的物理量等效替代为不变量。已知某电流i随时间t变化的关系如图1所示，求其电流的有效值I。
（2）可以把复杂的结构等效为简单的结构。如图2，理想变压器原、副线圈匝数分别为、，原线圈接有电压有效值恒定的交变电源，副线圈负载为阻值R的电阻。
请你证明：若将变压器与负载等效为一定值电阻，则。
（3）可以建构等效物理过程以便于解决问题。在考虑摩擦的情况下，水平弹簧振子可以分段等效为简谐运动。如图3所示，有一水平弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子的质量为m，与水平面间的动摩擦因数为。拉开弹簧至原长位置O的右侧P点，此时弹簧伸长量为，使振子以某一初速度向左运动，振子越过O点后再次向右运动，恰好返回P点。为实现这一过程，也可将振子初始时拉至P点右侧距离O点为位置，再由静止释放振子，振子也能恰好返回P点。求。

【答案】（1）；（2）详见解析；（3）
【解析】（1）由电流有效值的定义可得
解得
（2）由变压器的规律可知，原副线圈电流满足
另外由能量守恒可知原副线圈功率相同，有
由以上两式化简可得
（3）由于水平弹簧振子在整个过程中受到摩擦力的作用，将其建构等效物理过程，则弹簧振子在单向运动过程中可以等效成简谐振动，拉开弹簧至原长位置O的右侧P点，使振子以某一初速度向左运动，运动示意图如图

水平弹簧振子由于有一个初速度，则平衡位置为，则简谐振动的两个振幅最大的位置，一个是，另一个是点左侧，则设平衡位置为距离原长位置O的距离为，有
解得
振子越过O点后再次向右运动，恰好返回P点，运动示意图如图

水平弹簧振子向左运动，可以等效为以为平衡位置的简谐振动，根据对称性可知距离原长位置O的距离也为，且P点和关于对称，故有
依据题意为实现这一过程，也可将振子初始时拉至P点右侧距离O点为位置，再由静止释放振子，振子也能恰好返回P点，则根据简谐振动的对称性可知拉至P点右侧距离O点为位置处关于与是对称的，则有
由以上各式解得测量序号
1
0
20
－46
2
0
－20
－46
3
20
0
－46
4
－20
0
－46