河北省沧州市运东五校2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版）

这是一份河北省沧州市运东五校2024-2025学年高二下学期4月期中物理试卷（解析版），共19页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1、本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间75分钟。
2、答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3、考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4、本卷命题范围；人教版选择性必修第一册，选择性必修第三册前两章。
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题中只有一项符合题目要求，每小题4分，第8~10题有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
1. 下列热现象中说法正确的是（ ）
A. 0℃的冰融化为0℃的水过程中，分子势能不变
B. 两个彼此接触的热学系统达到热平衡时两者温度相同
C. 温度越高布朗运动越剧烈，因此布朗运动是分子热运动
D. 相同温度下相同质量的不同物质其内能相同
【答案】B
【解析】A．0℃的冰融化为0℃的水过程中，温度不变，分子平均动能不变，吸收的热量全部转化为分子势能，故分子势能增加，A错误；
B．由热平衡的定义可知，温度相同时，两热学系统即达到平衡状态，B正确；
C．布朗运动的剧烈程度和温度有关，是分子热运动的反映，是固体颗粒的运动而不是分子热运动，C错误；
D．温度相同，分子平均动能相同，质量相同的不同物质，分子个数不同，分子势能不相同，则内能不同，D错误。
故选B。
2. 如图所示是两分子间的作用力F与分子间距离r的关系图线，图线与r轴交点的横坐标为r0，相距很远的两分子在分子力作用下，由静止开始相互靠近。设两分子相距无穷远时分子势能为零，下列说法正确的是（ ）
A. 在r>r0阶段，分子动能减小
B. 在rr0阶段，分子力逐渐变大
【答案】C
【解析】A．在r>r0阶段，分子之间为引力作用，互相靠近时引力做正功，分子动能增加，分子势能减小，故A错误；
B．在rr0阶段，分子力先变大后变小，故D错误。
故选C。
3. 长度约为1m的细绳一端拴接直径约为1cm的小球，另一端拴接在铁架台上，如图所示，将小球拉离竖直线一个小角度θ，使θ5°。则下列说法正确的是（ ）
A. 仅减小细绳的长度，则小球的摆动周期减小
B. 仅将θ减小少许，则小球的摆动周期增加
C. 仅增加小球的质量，则小球的摆动周期增加
D. 小球经过最低点时，小球的动能最小
【答案】A
【解析】A．由单摆的周期公式
可知，减小细绳的长度，小球的摆动周期减小，故A正确；
B．由单摆的周期公式可知，单摆周期与摆角无关，故B错误；
C．由单摆的周期公式可知，小球的摆动周期与小球的质量无关，故C错误；
D．当单摆的摆球运动到平衡位置时，重力势能最小，小球的动能最大，故D错误。
故选A。
4. 分别用甲、乙两种单色光在同一装置上做光的双缝干涉实验，甲、乙两种单色光的干涉条纹在同一光屏上的位置关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 甲光波长是乙光波长的2倍
B. 遇到同样的障碍物时甲光更容易发生衍射现象
C. 甲、乙两光从空气射入水中，甲光在水中传播速度小
D. 甲、乙两光从水中射入空气时，甲光发生全反射的临界角大
【答案】C
【解析】A．由双缝干涉条纹间距可知，同一实验装置中L和d相同，条纹间距与单色光波长成正比，由图可知，甲光与乙光的条纹间距之比是1：2，则甲光与乙光的波长之比是1：2，甲光波长是乙光波长的0.5倍，故A错误；
B．波长越长，衍射本领越强，遇到同样的障碍物时乙光更容易发生衍射现象，故B错误；
C．光的波长越短，光的频率越高，介质对光的折射率越大，即水对甲光的折射率大，由可知，甲光在水中传播速度小，故C正确；
D．光从水中射入空气时，当入射角大于临界角时会发生全反射，由可知，甲光折射率大，甲光发生全反射的临界角小，故D错误。
故选C。
5. 足球运动员将质量m=0.5kg的足球由与水平地面成α=30°的方向踢出，足球的初速度大小=20m/s，经过一段时间足球落地，忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2。则足球从离开地面到落地之前的过程，足球动量的变化量大小为（ ）
A. 40kg·m/sB. 10kg·m/s C. 20kg·m/sD. 0
【答案】B
【解析】足球离开地面瞬间，竖直方向的分速度大小为
=10m/s
足球上升的时间为=1s
由对称性可知足球在空中运动的总时间为
=2s
重力的冲量大小为I=mgt=10N·s
由动量定理得
=10kg·m/s
故选B
6. 水晶球是工匠师傅用质量分布均匀，材质透明的天然水晶打磨而成的透明球形工艺品。如图所示是球心为O的水晶球圆形截面。半径为a，MN为直径，一束紫色光从M点射入球内，折射光线MP与MN间的夹角为30°，出射光线与MN平行。已知光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（ ）
A. 紫光在M点的入射角为45°
B. 水晶球对紫光的折射率为
C. 紫光在水晶球中传播的时间为
D. 换成红光沿原光路射入水晶球，红光在水晶球中传播的时间比紫光的长
【答案】C
【解析】A．由几何关系可知，紫光在P点入射角，出射角，根据光路可逆原理，紫光在M点的入射角为60°，故A错误；
B．根据折射定理有
故B错误；
C．紫光在水晶球中的传播速度
传播距离
故紫光在水晶球中传播的时间为
故C正确；
D．水晶球对红光的折射率比对紫光的小，故红光在水晶球中传播的速度大，红光在水晶球中的折射角比紫光大，由几何关系可知，红光在水晶球中传播距离小，故红光在水晶球中的时间比紫光的短，故D错误。
故选C。
7. 两支玻璃管中分别装有水和水银，其上表面发生弯曲现象如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 只有水表面存在着表面张力
B. 不论水还是水银表面层分子分布都比内部稀疏
C. 水是浸润液体，水银是不浸润液体
D. 若将两头开口的玻璃管插入装有水银的槽中，则玻璃管中的水银面高于槽中的水银面
【答案】B
【解析】A．不论水还是水银其表面都具有收缩趋势，都存在表面张力，A错误；
B．液体表面存在张力的原因是液体表面分子间平均距离大于液体内部分子间平均距离，表面层分子比内部稀疏，分子力表现为引力，B正确；
C．浸润或不浸润要看固体和液体两者，不能说某液体是浸润液体或不浸润液体，C错误；
D．由图可知，水银不浸润玻璃，则由毛细现象原理可知玻璃管中水银面应低于槽中水银面，D错误。
8. 如图所示，长木板放置在光滑水平面上，一轻质弹簧右端固定在长木板右端的档板上，弹簧左端通过木块将其压缩，木块位于长木板的左端。将长木板锁定，然后释放木块，木块落在水平地面上的P点，现解除长木板的锁定，由静止同时释放木块和长木板，不计一切摩擦，下列说法正确的是（ ）
A. 木块将落在P点右侧
B. 弹簧将木块弹出的过程中，弹簧对长木板和木块的冲量相同
C. 弹簧将木块弹出的过程中，长木板和木块组成的系统动量守恒
D. 弹簧将木块弹出的过程中，长木板和木块的动量变化量相同
【答案】AC
【解析】A．根据系统能量守恒可知，木块弹出时木板获得向右的速度，则木块获得的速度小于第一次的速度大小，故木块将落在P点右侧，A正确；
B．弹簧将木块弹出的过程中，弹簧对长木板和木块的弹力等大反向，故冲量大小相同，方向相反，B错误；
C．弹簧将木块弹出的过程中，长木板和木块组成的系统所受外力之和为0，故动量守恒，C正确；
D．弹簧将木块弹出的过程中，长木板和木块动量变化量大小相等、方向相反，D错误。
故选AC。
9. 以下实验及规律，图甲是显微镜下观察固体微粒做布朗运动的图像，图乙是氧气分子速率随温度变化的分布图像，图丙是电脑液晶显示屏，图丁是平静水面上放硬币，硬币处于静止状态，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲是固体微粒无规则运动的轨迹，固体微粒越小温度越高，布朗运动越明显，说明固体分子做无规则的热运动
B. 图乙中，温度越高，分子平均速率越大
C. 图丙中，液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的
D. 图丁中，硬币能浮在水面上，主要是因为水的浮力
【答案】BC
【解析】A．显微镜下观察固体微粒的无规则运动是位置连线，不是轨迹，固体微粒在不停地做无规则运动，固体微粒越小温度越高，布朗运动越明显，是液体分子做无规则热运动的反映，A错误；
B．根据分子速率分布曲线可知“中间多，两头少”，温度越高，分子平均速率越大，B正确；
C．液晶显示器是利用液晶的光学性质具有各向异性的特点制成的，C正确；
D．硬币能浮在水面上，原因是水表面存在着张力，使水表面像结了一层薄膜似的，硬币虽然把水面压成了一个凹槽，但没能突破水的表面张力，硬币能浮在水面上，D错误。
故选BC。
10. 如图甲所示，一质量的物块放置在倾角为的足够长的光滑斜面底端，以底端为坐标原点，向上为正方向建立x轴，时刻对物块施加沿斜面方向的外力F，外力F随位置坐标x变化的图像如图乙所示，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 物块在斜面上做简谐运动
B. 物块上升的最大位置坐标为
C. 物块运动中的最大速度为
D. 若弹簧振子的周期（m为振子质量，k为弹簧劲度系数）则物块第一次上滑时间为
【答案】ACD
【解析】A．根据乙图可知，与的函数关系为
物块所受合力
当时，
另，则有
故物块以处为平衡位置做简谐运动，故A正确；
B．物块运动的振幅，根据简谐运动的对称性可知，物块能上升的最大位置坐标
故B错误；
C．物块运动类似弹簧振子，由
得
由能量守恒
处速度最大
故C正确；
D．简谐运动周期
物块第一次上滑时间
故D正确。
故选ACD。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 某同学利用如图甲所示装置测量红光的波长，实验时，接通电源使光源正常发光，加上红色滤光片，调整光路，然后从目镜中进行观察。
（1）若从目镜观察到的明暗相间条纹如图乙所示，可能的原因是________。
A. 单缝与双缝不平行B. 屏幕到双缝的距离太短C. 忘记放置双缝
（2）某次测量时，选用的双缝间距为0.300mm，测得光屏与双缝间的距离为1.20m，第1条亮纹中心对准分划板中心时手轮上示数如图丙所示，则示数为________mm，第4条亮纹中心对准分划板中心时手轮上示数为9.980mm，所测红光的波长为________m。
【答案】（1）C （2）2.419##2.420##2.421
【解析】（1）图乙是衍射条纹，则原因可能是因未放置双缝，故出现单缝衍射条纹；
（2）[1][2]读数要估读一位，整毫米数为2，半毫米刻度线未漏出，可动部分转过了整42个格，估读0，故示数为；条纹间距
所测单色光的波长
12. 实验小组在做“油膜法估测分子的大小”实验时，实验步骤按操作流程进行。
（1）有下列实验步骤：
A.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上
B.用注射器将事先配好油酸酒精溶液滴两滴在水面上，待油膜形状稳定
C.将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小
D.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
E．将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用描线笔描绘在玻璃板上
上述步骤中，正确的顺序是___________。（填写步骤前面的数字）
（2）在该实验中，配制好的油酸酒精溶液浓度为每1000mL溶液中有1mI油酸，测得该溶液100滴体积为1mL，现将2滴该溶液滴入盛水浅盘里，用描线笔画出油膜的形状如图所示，坐标格小正方形尺寸为“20mm×20mm”。由图可以估算出油膜的面积是__________m2，2滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为__________ m3，由此估算出油酸分子的直径是__________m（所有结果均保留2位有效数字）。
【答案】（1）DABEC （2）（） （）
【解析】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤：配制油酸酒精溶液后要先测定一滴油酸酒精溶液的体积；准备浅水盘在水面上均匀撒上痱子粉；将两滴油酸酒精溶液滴入水中形成油膜；稳定后在玻璃板上描绘油膜边缘，测量油膜面积；计算分子直径，即DABEC。
（2）由图示油膜可知，小方格个数约为80，油膜面积
2滴油酸酒精溶液含纯油酸体积为
油酸分子直径为
三、计算题（本题共3小题，共计40分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。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. 如图所示，玻璃半球半径为R，球心为O，AB为水平直径，M点是半球的最高点。一束单色光从A点射入玻璃半球，射入的光线与AB成θ角。当时，光线从BM间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度为c。求：
（1）玻璃半球的折射率；
（2）若，则光线在玻璃半球中传播的时间。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）当时，光线从BM间某点C平行于AB射出，如图所示
由几何关系可得，
则玻璃半球的折射率为
（2）若，因为
所以光线在玻璃半球中发生两次全反射，最终从B点射出，光路图如图所示
光线在玻璃半球中传播的时间
光线在玻璃半球中传播的速度
联立解得
14. 如图所示，一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，时刻，平衡位置位于处的质点P沿y轴负方向开始振动，时质点P第一次到达波峰，时平衡位置位于处的质点Q开始振动，质点P开始振动至质点Q第一次到达波峰位置过程中，质点P通过的路程为。求：
（1）该波的波速和波长；
（2）质点P振动的位移y与时间t的函数关系。
【答案】（1）， （2）
【解析】（1）由题意可知，间距离
解得
因质点起振方向沿轴负向振动，经
第一次到达波峰，解得周期
由波速
解得波长
（2）质点开始振动至质点第一次到达波峰位置经历的时间
因，是半周期整数倍，质点在时间内通过路程
解得
质点振动的位移与时间函数关系
15. 如图所示，玻璃容器是由两个相同直玻璃管构成，上部密封下部由玻璃管相连，内部装有水银，两管横截面积S=3cm2，B管上部有阀门K，初始时阀门打开，两管中空气柱长度均为30cm，现将打气筒与阀门相连，打气筒每次都能将外界压强为p0，体积为V0=5mL的空气打入B管，经过几次打气后A、B两管中空气柱高度差为10cm，已知外界大气压强p0=75cmHg，设打气过程缓慢，不计气体温度变化，求：
（1）打气后A管中气体压强；
（2）共打了几次气以及打气后两管中气体密度之比；
（3）设B管中空气密度为ρ，气体压强为pB，大气压强为p0，拨出打气筒打开阀门K瞬间，气体喷出时的速度大小。（用字母表示）
【答案】（1） （2）10， （3）
【解析】（1）两管中气体初状态，
由于打气后两管中空气柱高度差为10cm，可知A管中空气柱长度为25cm，B管中空气柱长度为35cm。对A管中气体由玻意耳定律有
解得
（2）由（1）可知打气后B管中气体压强
对打气过程有
解得
设初始时空气密度为，A管中气体质量
打气后B管中气体质量
稳定后A管气体密度
B管气体密度
打气后两管中气体密度之比
（3）拨出打气筒打开阀门K瞬间，设喷出气体速度为v，阀门面积为S0，经过极短时间，喷出空气柱质量
由动量定理有
解得