河南省郑州外国语学校2024-2025学年高二下学期期中考试物理试题（Word版附答案）

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(75分钟 100分)
一、单项选择题(本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错得0分)
1.把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是( )
A.小球在O位置时，动能最小，加速度最大
B.小球在A、B位置时，动能最小，加速度最大
C.小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功
D.小球从B到O的过程中，振子振动的能量不断增加
2.位于坐标原点处的波源做简谐振动，发出一列沿x轴正方向传播的横波， t=0时刻波恰好传到坐标为0.54m处的a点，波形图如图所示，波的周期为3.6s，下列说法正确的是( )
A.波源起振方向向下
B. b、c两点振动的位移始终等大反向
C.波的传播速度大小为0.1m/s
D. 至t=3.6s时， a点处质点沿x轴正方向运动的路程为36cm
3.彩虹是太阳光经空气中水滴折射产生的色散现象，其原理如图所示，日光以一定角度射入球形水滴，在水滴边缘发生两次折射和一次反射。a、b为光束的两种色光，O为水滴的中心，则( )
A. a光的折射率小于b光
B. a光在水滴中传播的路程小于b光
C. a光在水滴中传播的时间大于b光
D.若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定也能
4.分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间实际表现出的作用力是引力与斥力的合力。图甲是分子引力、分子斥力随分子间距离r的变化图像，图乙是实际分子力F随分子间距离r的变化图像(斥力以正值表示，引力以负值表示)。将两分子从相距 r=r2处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的( )
A. 从 r=r2到 r=r0分子力表现为斥力
B. 从 r=r2到 r=r1分子间的作用力的大小先减小后增大
C. 从 r=r2到 r=r0分子势能先减小后增大
D. 从 r=r2到r=r₁分子动能先增大后减小
5.极光的形成是高能带电粒子进入地球的高层大气(通常在80至500公里的高度)时，与大气中的原子和分子发生碰撞。这些碰撞导致大气分子被激发到高能态，随后它们会回落到更稳定的低能态，释放出能量并产生可见光。如图为氢原子的能级示意图，现有大量氢原子处于n=3的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应。则下列说法正确的是( )
A.频率最小的光是由n=3能级跃迁到n=1能级产生的
B.最容易发生衍射现象的光是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的
C.这些氢原子总共可辐射出2种不同频率的光
D.这群氢原子辐射出的光中共有3种频率的光能使金属A发生光电效应
6.薄膜干涉技术是平面表面质量检测的一种常用方法。样板与工件平面之间形成一个楔形空气薄膜，如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下垂直被检查工件上表面照射，分别形成了如图乙所示的两种明、暗相间的条纹。下列说法正确的是( )
A.该检测工件上表面有一个明显的凸起
B.单色光a和b从同种介质射向空气发生全反射时的临界角，单色光a的比单色光b的小
C.单色光a、b分别通过相同的装置、在相同的条件下，进行双缝干涉实验时形成的相邻明条纹间距，单色光a的比单色光b的小
D.若用单色光b照射某金属未发生光电效应，换用单色光a照射该金属不可能发生光电效应
7.太阳耀斑爆发是一种发生在太阳大气层中的剧烈太阳活动，2024年5月8日，太阳发生两次X射线强耀斑。若太阳辐射到地球表面的效率为η，地球表面探测仪正对太阳的面积为S，探测仪到太阳中心的距离为L，探测仪单位时间内探测到X射线的光子数为n。已知普朗克常量为h，X射线波长为λ，光速为c，太阳均匀地向各个方向辐射X射线，则太阳辐射X射线的总功率为( )
A.4πnℎcL2ηλ B.4πnℎcL2ηSλ C.πnℎcL2ηλ D.4πnℎcL23ηSλ
二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)(多选)
8.放射性同位素热电机(RTG)是一种利用放射性同位素衰变产生的热能转化为电能的设备。RTG使用的放射性同位素通常是钚238( 94238Pu),RTG可以连续工作多年甚至数十年，钚238的半衰期约为87年，其衰变方程为 94238Pu→92234U+X。下列说法正确的是( )
A.核反应方程中的X为24 He
B.核反应方程中的X为−10e
C.增大压强，可使钚238的半衰期增大为90年
D. 92234U的中子数为142
(多选)9.1892年狄塞尔为描述内燃机热力学过程建立了定压加热循环(狄塞尔循环)，如图为描述狄塞尔循环的p-V图像，A→B和C→D为绝热过程，若一定质量的某种理想气体经历了A→B→C→D→A循环过程，下列说法正确的是( )
A. A→B气体的内能增加
B. B→C气体向外界放热
C. C→D气体的内能不变
D.一个循环过程，气体从外界吸收热量
(多选)10.在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和x=7m处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播、振幅均为A的简谐横波a和b。在t=0时刻波源O开始振动， t=3s时刻， a和b分别传播到x=3m和x=5m处，波形如图所示。下列说法正确的是( )
A. a与b的频率之比为1:2
B. t=2s时, P点在波峰位置
C.两列波叠加后x=4m处质点的位移始终为0
D.从t=0时刻到P点开始振动时， x=0.5m处质点经过的路程为A
三.实验题(本题共2小题，共7空，每空2分，共14分)
11.某物理兴趣小组正在进行“用圆锥摆测量重力加速度”的实验，同学们的实验装置如图甲所示。用一根长为l的轻绳上端固定在P点，下端连接一小钢球。拉起小钢球，使轻绳与竖直方向有一定的夹角，让小钢球在水平面内做匀速圆周运动，用刻度尺测量P点到水平面的竖直高度h，记录小钢球转N圈的时间为t₁，改变轻绳与竖直方向的夹角，多次测量记录数据。
(1)如图乙用螺旋测微器测得小钢球的直径为d= mm。
(2)根据测量数据，绘制的h-x图像是一条过坐标原点的直线，如图丙所示，则图中横坐标x是 ( “t”、 “ 1t 或“t²” )。已知该直线的斜率为k，则当地重力加速度的表达式g= 。
12.用激光笔和壁厚不计的长方体水箱测量水的折射率，其俯视光路如图所示。
(1)激光笔发出的激光从水箱上的M 点水平入射，到达 ef 面上的O点后发生反射和折射，折射光路为图中虚线 (填“I”或“Ⅱ” )，反射光从N点射出水箱。作QM 连线的延长线与 ef 面的边界交于P点，用刻度尺测量PM 和OM 的长度d₁和d₂。则水的折射率的表达式n= 。
(2)相对误差的计算式为 δ=测量值−真实值真实值×100%。为了减小d₁、d₂测量的相对误差，应调整激光在M 点入射时的入射角使其 (填“稍大”或“稍小” )一些，此时会发现从 ef边射出的折射光相比调整之前 (填“变亮”、 “不变”或“变暗” )。
四.计算题(本题共3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)
13.(12分)光线从空气射入 14圆形玻璃砖表面的M点后，最后在玻璃砖内表面E点恰好发生全反射。已知 14圆形玻璃砖的半径为R，折射率为. 3,入射角 i=60∘;光在空气中的传播速度为c；求：
(1) 折射角r;
(2)光从M 点传播到E 点所经历的时间。
14.(13分)如图所示，圆柱形气缸开口向上放置在水平地面上，用一活塞封闭一定质量的理想气体，活塞质量m=2kg，活塞横截面积 S=100cm2,活塞与气缸壁始终封闭良好，不计摩擦。开始时缸内气体温度 T1=280K,活塞距底部的距离 ℎ1=20cm,给气体缓慢加热，直至活塞上升到距底部 ℎ2=22cm处。已知外界大气压强 p0=1.0×105Pa,取 g=10m/s2。
(1)求活塞距汽缸底部h₂时缸内气体的热力学温度T₂；
(2)若加热过程中缸内气体吸收的热量Q=80J，求此过程中缸内气体内能的变化量。
15.(15分)简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如F=−kx的回复力作用下，物体的位移x与时间t遵循. x=Asinωt变化规律的运动，其中角频率 ω=2πT=km(k为常数，A为振幅，T为周期)。弹簧振子的运动就是其典型代表.如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量也为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为 EP=12kx2。已知 H=3mgk,重力加速度为g。求：
(1)B与A碰撞前瞬间B的速度；
(2)B与A碰撞后瞬间一起向下运动的速度；
(3)小球A从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间。