山东省名校考试联盟2024-2025学年高二下学期期中物理试卷（解析版）

这是一份山东省名校考试联盟2024-2025学年高二下学期期中物理试卷（解析版），共20页。
1.答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并收回。
4.本试卷考试时间为90分钟，满分为100分。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 足球充足气后很难被压缩，是足球内气体分子间斥力作用的结果
B. 叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C. 常见的金属没有规则的形状，所以常见的金属是非晶体
D. 对封闭系统的气体，只要吸热，气体的温度就一定升高
【答案】B
【解析】A．足球充足气后很难被压缩，是因为足球内气体压强比大气压强大很多，A错误；
B．叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用， B正确；
C．常见的金属没有规则的形状，所以常见的金属是多晶体，C错误；
D．根据热力学第一定律，对封闭系统的气体，如果吸热10焦耳，对外做功20焦耳，气体的内能减少，气体的温度一定降低，D错误。
故选B。
2. 潜水员在潜水时偶然会观察到上方坑洞里存在着明亮的“反光”，这是因为坑洞里存在空气，光在水面发生了全反射。如图，处光源发出沿方向的光在点恰好发生全反射，被处的潜水员观察到。若光线与水面的夹角为，则水的折射率为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由几何关系可得全反射角为
根据全反射条件有
解得
故选A。
3. 开口向上，导热性能良好的气缸，用活塞封闭了一定质量的理想气体，如图所示。气缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓缓向活塞上倒上细沙，则下列关于密封气体的图像中可能正确的是（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由于气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体体积与压强成反比，ABC错误，D正确。
4. 某鱼漂的示意图如图甲所示，、、为鱼漂上的三个点。当鱼漂静止时，水面恰好过点。用手将鱼漂向下压，使点到达水面，松手后，鱼漂会上下运动，上升到最高处时，点到达水面。鱼漂振动足够长时间后，其做阻尼振动的振动图像如图乙所示，设A、两点表示的相应位置对应的动能分别为、。则下列说法正确的是（ ）
A. 鱼漂的最大振幅等于、间的距离
B. 鱼漂向上运动的过程中，速度先均匀增大，再均匀减小
C. 鱼漂做阻尼振动的过程中，随着振幅的减小，振动频率会变小
D. 比较鱼漂在A、两点的动能，
【答案】D
【解析】A．鱼漂静止时 O 点在水面为平衡位置，从最低点N到平衡位置的距离或从最高点M到平衡位置的距离为振幅，故最大振幅等于M、N间距离的一半，故A错误；
B．鱼漂在运动过程中，受到重力和浮力，根据牛顿第二定律有
又
联立解得
鱼漂向上运动时，变化，故加速度a变化，不是匀变速运动，故速度不是先均匀增大，再均匀减小，故B错误；
C．阻尼振动中，振动频率由系统本身决定，与振幅无关，鱼漂做阻尼振动的过程中，振动频率不变，故C错误；
D．鱼漂做阻尼振动，机械能不断减小，在同一位置（A、B两点位置相同）时，重力势能相同，由于机械能减小，所以动能减小，即
故D正确。
故选D。
5. 如图所示，爆米花机内气体的初始温度为27℃、压强为1atm，将玉米粒装入手摇爆米花机中，对爆米花机密封加热，当气体压强达到为4atm时，开盖使玉米粒爆开。不计玉米粒在加热过程中的体积变化，机内气体视为理想气体，不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化。已知加热过程中气体吸热4200J，则下列说法正确的是（ ）
A. 开盖前瞬间，气体的温度为108℃
B. 加热过程中，机内气体的熵可能在减少
C. 加热过程中，机内气体的分子数密度增大
D. 加热过程中，气体的内能增加4200J
【答案】D
【解析】A．机内的气体发生等容变化，根据查理定律有
其中，，代入上式，解得
根据
解得
故A错误；
B．从微观角度看，气体分子热运动加剧，无序程度增加，熵在增加，故B错误；
C．因为不计玉米粒在加热过程中的体积变化和不考虑少量气体进入玉米内引起的锅内空气密度的变化，整个过程气体体积不变，分子总数不变，故机内气体的分子数密度不变，故C错误；
D．已知加热过程中气体吸热4200J，加热过程中气体体积不变，则外界不对气体做功，即
根据热力学第一定律有
故内能增加4200J，故D正确。
故选D。
6. 如图甲，弹簧振子的平衡位置点为坐标原点，小球在、两点间做振幅为的简谐运动，小球经过点时开始计时，其图像如图乙，小球的速度，加速度为，质量为，动能为，弹簧劲度系数为，弹簧振子的弹性势能为，弹簧对小球做功的功率为，下列描述该运动的图像正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】A．小球做简谐运动，速度
可知在时速度最大，小球位于平衡位置，此时加速度为0，位移为0，动能最大，弹性势能为0，弹簧的弹力为0，对小球做功的功率为0，故A错误；
B．由图像可知小球的位移
弹簧对小球做功的功率
可见功率的最大值为
从平衡位置开始计时，当经历周期时，弹簧振子的速度为0，功率为0，并不是最大功率，故B错误；
CD．由
可知
则小球速度变化周期为
所以动能和势能的周期为
小球的最大速度为
则最大动能为
根据机械能守恒可知最大弹性势能为
故C错误，D正确。
故选D。
7. 甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中分别沿轴正方向和负方向传播，时刻的波形图如图所示。已知甲波刚好传到处时，乙波刚好传到处，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲波的周期较短，乙波的周期较长
B. 两列波在叠加区不会产生稳定的干涉
C. 两列波在处相遇叠加后，该处质点的振幅为8cm
D. 处的质点在起振后的一个周期内，振动经过的路程为10cm
【答案】C
【解析】A．甲、乙两列简谐横波在同一种均匀介质中传播速度大小相等，由图可知两者波长也相等，所以两者周期也相等，故A错误；
B．两列波周期相同，则频率相同，所以两列波在叠加区会产生稳定的干涉，故B错误；
C．由波形平移公式
可知两列波在处相遇叠加后，起振方向一致且位于平衡位置，所以振幅叠加为，故C正确；
D．甲波先传至处，质点在起振后半个周期后乙波才到达并与甲波叠加，所以处的质点在起振后的一个周期内，振动经过的路程为
故D错误。
故选C。
8. 一束在真空中波长为690nm的红光垂直照射在竖直放置的肥皂膜上，肥皂膜对该光的折射率为1.5。由于重力作用，肥皂膜形成上薄下厚的楔形结构。已知光由空气射向肥皂膜时反射光会存在半波损失，致使在肥皂膜表面两束相干光传播路程之差为kλ（λ为光在肥皂膜中的波长，k=0，1，2，…）处为暗条纹。若观察到肥皂膜上某处出现了亮条纹，则该处的膜厚度可能为（ ）
A. 575nmB. 345nm
C. 230nmD. 172.5nm
【答案】AB
【解析】根据，，
可得光在肥皂膜中的波长为
若观察到肥皂膜上某处出现了亮条纹，根据题意可得在肥皂膜表面两束相干光传播路程之差满足（k=0，1，2，⋯）
可得该处的膜厚度满足（k=0，1，2，⋯）
当k=0时，可知；当k=1时，可知。
当k=2时，可知。
故选AB。
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。
9. 下列四幅图中对应的说法正确的是（ ）
A. 甲图中峰值大的曲线（虚线）对应的气体温度较高，即
B. 乙图中点位置对应的分子力最小，分子势能也最小
C. 丙图中的实验现象说明薄板在导热性能上具有各向同性
D. 丁图中微粒越小，受到液体分子的撞击越不容易平衡，布朗运动越明显
【答案】CD
【解析】A．在气体分子速率分布图像中，温度越高，分子的平均速率越大，速率大的分子所占比例越高，图像的峰值越向右移动且越矮。甲图中实线对应的气体温度较高，即，故A错误；
B．乙图中点位置对应的分子力表现为引力最大，分子势能不是最小，图中C点位置对应分子力最小为零，分子势能最小，故B错误；
C．丙图中用高温针尖加热薄板上的蜂蜡熔化成圆形，这表明薄板在导热性能上具有各向同性，说明薄板是非晶体或者多晶体，故C正确
D．丁图中布朗运动是由于液体分子对微粒的撞击不平衡引起的，微粒越小，受到液体分子的撞击越不容易平衡，布朗运动越明显，故D正确。
故选CD。
10. 如图所示，粗细均匀的弯管左侧a、b两处液面上方、下方分别封闭一段气体，右侧开口处与大气相通。ab、cd液面高度差分别为h1、h2，现用一轻质活塞封住开口处一段气体，轻活塞可在弯管内无摩擦滑动，大气压强p0，装置气密性良好，右侧开口端距轻活塞足够远，液体密度为ρ，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. b、c液面之间气体压强为p0-ρgh2
B. 若仅缓慢加热右侧轻活塞处封闭的气体，d处液面位置会移动
C. 若缓慢向上推动轻活塞，a处液面上升，a处上方气体压强增大
D. 若加热a处上方的气体，b、c液面之间气体的体积不变
【答案】AC
【解析】A．b、c液面之间气体压强为p0-ρgh2， A正确；
B．若仅缓慢加热右侧轻活塞处封闭的气体，d处液面位置不会移动，活塞向下移动，B错误；
C．若缓慢向上推动轻活塞，两段液体都沿着弯管从管口向管底移动，a处液面上升，a处上方气体压强增大，C正确；
D．若加热a处上方的气体，该气体体积增大，两段液体都沿着弯管向管口移动，h2变大， 因为活塞上方气体压强不变，则b、c液面之间的气体压强减小，体积增大 ，D错误。
11. 如图所示， 为某一定质量的封闭理想气体的绝热曲线（与外界没有热量交换）， 是某一变化过程（ 平行于 轴），其中箭头表示过程进行的方向。下列说法正确的是（ ）
A. 气体由状态A沿绝热曲线 到状态 的过程中，温度一直不变
B. 气体由状态A沿直线 到状态 的过程中，气体分子在单位时间内对单位面积的器壁的撞击次数变少
C. 气体由状态A沿 到状态 的过程中，气体要吸收热量
D. 气体由状态A沿 到状态 的过程中，气体对外先做负功后做正功
【答案】BC
【解析】A．气体由状态A沿绝热线到状态 一直对外做正功，且和外界无热量交换，故内能一直减少，对应温度一直降低，A错误；
B．气体由状态A到状态 的过程中，温度升高，气体分子的平均速率变大，又因为气体压强保持不变，则气体分子在单位时间内对单位面积的器壁的撞击次数变少，B正确；
C．气体由状态A经曲线 和 后回到A，内能不变，但总的过程对外做正功，故要吸收热量，吸收热量的大小对应曲线 和曲线 所围成的面积大小，而气体沿曲线 由状态 到状态A的过程中不与外界有热量的交换，故气体由状态A沿曲线 到状态 的过程中要吸收热量，C正确；
D．气体由状态A到状态 的过程中对外做正功，由状态 到状态 的过程中外界对气体做正功，D错误。
故选BC。
12. 如图所示，两波源、分别位于与处，以为边界，两侧为不同的均匀介质。时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如图所示。时，与两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则下列说法正确的是（ ）
A. 在左侧波的波长为0.8m
B. 在右侧波的波长为1.2m
C. 两列波在第一次相遇
D. 两列波叠加稳定后，处的质点振动减弱
【答案】ABD
【解析】A．在左侧波的波速为
由振动图像可知周期为
则波长为
故A正确；
B．在右侧波的波速为
由振动图像可知周期为
则波长为
故B正确；
C．从0.1s开始，再经过时间相遇，则有
解得
则左侧波在这段时间内向右传播的距离为
故两列波第一次相遇的点为
故C错误；
D．左侧波传到时用时间为
此时右侧波在该质点已经振动
即此时刻左侧波在该点的振动在平衡位置向上运动，右侧波在该点的振动在平衡位置向下振动，可知该处质点振动减弱，故D正确。
故选ABD。
三、非选择题：本题共6小题，共60分。
13. 如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤：
（1）下列有关该实验的说法正确的是___________（多选）。
A. 实验步骤正确的操作顺序是丙→乙→丁→甲
B. 图乙中撒痱子粉的目的是为了防止滴入溶液时液体飞溅出来
C. 图丙配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能在水面形成足够厚的油膜便于测量
D. 油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度
（2）下列操作会导致测得的分子直径偏大的是___________（多选）。
A. 未等油膜完全散开就开始描绘轮廓
B. 计算油膜面积时，将不足半格的方格全部舍去
C. 油酸酒精溶液配制后久置，部分酒精挥发
D. 求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数少记了5滴
（3）若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.1%，用注射器测得100滴这样的油酸溶液为1mL，取1滴这样的溶液滴入浅盘中，滴入浅盘中的纯油酸体积为___________mL（结果保留两位有效数字）。
【答案】（1）AD （2）AD （3）
【解析】（1）A．图中实验步骤应先配制油酸酒精溶液，然后在浅盘的水面撒入痱子粉，再向浅盘中滴入油酸酒精溶液，最后描绘油膜轮廓，即实验步骤正确的操作顺序是丙→乙→丁→甲，故A正确；
B．图乙中撒痱子粉的目的是为了更加精确描绘出油膜的轮廓，故B错误；
C．图丙配制溶液时浓度要小一些，1滴溶液才能在水面形成单分子油膜层，便于精确测量，故C错误；
D．实验中的酒精容易挥发，油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度，故D正确。
故选AD。
（2）A．未等油膜完全散开就开始描绘轮廓会导致S偏小，根据可知，d偏大，故A符合题意；
B．计算油膜面积时，将不足半格的方格全部舍去，这是正确的做法，故B不符合题意；
C．油酸酒精溶液配制后久置，部分酒精挥发，会导致所测得的油酸酒精溶液所含油酸的浓度偏小，所测量的一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积也偏小，根据可知，所测得的分子直径d也偏小，故C不符合题意；
D．求每滴溶液体积时，1mL的溶液的滴数少记了5滴，会导致所测量的一滴油酸酒精溶液的体积偏大，所测量的一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积也偏大，根据可知，测得的分子直径d偏大，故D符合题意。
故选AD。
（3）滴入浅盘中的纯油酸体积为
14. 测量长度的方法有很多，因无法确定某段圆弧的圆心导致不方便测量其半径。某同学设置如下实验成功测出了圆弧的半径。如图甲所示，磁性小球在光滑圆弧轨道上来回运动，忽略空气阻力，AC弧所对的圆心角小于10°。
（1）如图乙所示，用游标卡尺测得小球直径d=_____cm。
（2）小球来回运动过程中，手机静置于最低点O下方，磁传感器测得的磁感应强度，B随时间t变化的关系图像如图丙所示。小球每次经过O点时手机都能捕捉到B的最大值，忽略最大值偏差及手机对小球周期的影响，分析可得小球振动的周期T=_____s（结果保留两位小数）。
（3）理论分析可得圆弧槽的半径R=_____（用字母π、周期T、直径d、重力加速度g表示）。
（4）若查到当地的重力加速度，则可进一步计算出实验所用圆弧轨道半径的具体数值。通过粗略计算后，分析可得小球的半径在测小球的周期时_____（选填“可以”、“不可以”）忽略不计。
【答案】（1）1.450 （2）202 （3） （4）可以
【解析】（1）小球的直径为
（2）相邻两峰值之间的时间等于半个周期，小球振动的周期为
（3）根据单摆的周期公式得
根据题意得
解得
（4）圆弧半径为
小球半径为
圆弧半径远大于小球半径，小球的半径在测小球的周期时可以忽略。
15. 利用干涉原理可测定液体的折射率。如图所示，屏上的点位于双缝和的中垂线上，当用红色激光平行照射双缝时，可在屏上得到等间距干涉条纹，定义点处为第0级亮条纹的中心，向两侧依次出现第1级、第2级、…、亮条纹。当双缝与屏之间为真空时，屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心。已知红光在真空中的波长为，真空中的光速为
（1）求来自和的光传播到点处的时间差。
（2）当双缝与屏之间充满某种液体时，屏上点处是上方的第4条亮条纹的中心。求该液体的折射率。（结果可用分数表示）
【答案】（1） （2）
【解析】（1）屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心，来自和的光传播到点处的路程差
来自和的光传播到点处的时间差
（2）当双缝与屏之间为真空时，屏上点处是上方的第3级亮条纹的中心，则
当双缝与屏之间充满某种液体时，屏上点处是上方的第4条亮条纹的中心，则
设红光在这种液体中的波长为，频率为f，则，
又
则液体的折射率
16. 水平轴上有一振源，产生的简谐横波沿轴传播，A、B是轴上的两个质点，从质点A第一次达到波峰开始计时，A、B两质点的振动图像分别如图甲、乙所示。已知A、B的平衡位置坐标分别为、，该简谐波的波长，时刻波源位于平衡位置，波源起振方向竖直向上。
（1）求该简谐波的波速大小；
（2）若波源平衡位置的坐标，求0~4s内，平衡位置在处的质点C通过的路程。
【答案】（1）；； （2）4cm
【解析】（1）由振动图像甲，可知
解得周期为
由于波源位移不确定，故结合A、B两质点间的距离小于波长作以下讨论：
①当波源在A点的左侧时，时刻A、B间的波动图像如图甲所示
由此可知
解得
故波速为
②当波源在B点的右侧时，时刻A、B间的波动图像如图乙所示
由此可知
解得
故波速为
③当波源在A、B之间时，时刻A、B间波动图像如图丙所示
由此可知
解得
故波速为
（2）由甲图可知，振幅为A=2cm
因波源平衡位置的坐标，时刻该波恰传播到B处，则该波从B点传播到C点所用时间为
可知内前2s波正在由B点向C点传播，时刻质点C开始振动
故质点C在内只振动了后2s，即只振动了，且是从平衡位置竖直向上起振
故经过的路程为
17. 如图所示，水平面上放置有横截面为扇形的棱镜，顶角为60°、半径为，同一水平面上的光源S处发出一细束单色光射向中点，经棱镜两次折射后从圆弧上的点射出。已知棱镜内折射光线与平行，，真空中的光速为。求：
（1）棱镜的折射率；
（2）点处光线的折射角的正弦值；
（3）光从S点发出到第一次从圆弧上点射出时间（可用根式表示）。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设光线在D点的入射角为，折射角为r，折射率为n，光路图如图所示
由，
根据几何关系可得，
根据折射定律得
（2）设光线射到E点的入射角为，由棱镜内折射光线与平行，则
在中，由，解得
在E点，根据折射定律有
解得
（3）由
则
则
所以光从S传播到D的时间为
在中，由，解得
光在棱镜中速度
光在棱镜中传播的时间
光从S点发出到第一次从圆弧上点射出的时间
18. 2025年3月15日，航天科技集团研制的可重复使用运载火箭二子级动力系统试车成功。标志着我国商业航天在可重复使用运载火箭发动机技术上取得新突破。液体火箭发动机的液氧贮箱工作原理如图所示，贮箱内存储液氧，且与高压气瓶通过气泵相连。贮箱的最佳工作气压为。当发动机工作时，随着液氧消耗，高压气瓶需持续向贮箱充入氦气，使贮箱内气体压强保持在最佳工作气压。贮箱容积为，试车前加入的液氧，剩余为真空。某次实验过程中，在贮箱内液氧还剩时，气泵发生故障，无法向贮箱注入氦气。此后发动机继续在非正常工况下工作，直到贮箱内气压降为时，发动机被迫关机。整个系统的工作温度。已知标准状态下气体的压强为、温度为0℃；温度关系。
（1）试车前，求需向贮箱充入标准状态下氦气的体积；
（2）求发动机关机时剩余液氧的体积；
（3）为了重启发动机，需使贮箱内的气压恢复到最佳工作气压，可采取以下两种方式。
①若向贮箱加入液氧，求加入的液氧的体积；
②若向贮箱加入氦气，求加入的标准状态下氦气的体积
【答案】（1） （2） （3）①；②
【解析】（1）对需要充入的氦气，充入前的温度
充入后的温度
根据理想气体状态方程有
解得
（2）气泵发生故障，无法向贮箱注入氦气，对贮箱内的氦气，压强由降为，体积由减为
根据玻意尔定律有
解得
（3）①由题可知
解得
②加氦气前气体状态方程为
标准状态下加入气体状态方程为
加氦气后的气体状态方程为
根据物质的量守恒有
代入可得，解得