【物理】内蒙古鄂尔多斯市西四旗2023-2024学年高二下学期期末联考试题（解析版）

这是一份【物理】内蒙古鄂尔多斯市西四旗2023-2024学年高二下学期期末联考试题（解析版），共17页。试卷主要包含了选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
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. 关于简谐运动和机械波，下列说法正确的是（ ）
A. 物体做受迫振动达到稳定时的周期等于外界驱动力的周期与物体的固有周期之和
B. 声波由空气进入水中时，波长变短
C. 我们通过判断飞机发出声音的音调高低而得知飞机在靠近或远离，是利用多普勒效应
D. 当波的波长小于障碍物的尺寸时就不能发生衍射
【答案】C
【解析】A．做受迫振动的物体的周期等于驱动力的周期，与固有周期无关，A错误；
B．声波由空气进入水中，频率和周期不变，波速变大，故波长变长，B错误；
C．利用多普勒效应可以判断波源在靠近或远离观察者，观察者接收的频率变大则波源靠近观察者，反之远离观察者，C正确；
D．波的波长小于障碍物尺寸时，衍射现象不明显，但仍能发生衍射，D错误。
故选C。
2. 英国物理学家G·P·汤姆孙曾在实验中让静止的电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示的图样，则下列说法正确的是（ ）
A. 该图样为电子的干涉图样
B. 该图样说明了电子具有粒子性
C. 加速电压越大，图示现象越明显
D. 加速电压越大，加速后粒子对应的物质波的波长越短
【答案】D
【解析】A．该图样为电子的衍射图样，A错误；
B．该图样说明了电子具有波动性，B错误；
CD．根据，则加速电压越大，电子获得的动能越大，动量越大，由可知，动量越大，波长越短，则图示现象越不明显，C错误，D正确。
故选D。
3. 以下四幅图，图甲是静止在水面上的硬币；图乙是分子间的作用力与距离的关系；图丙是蜡烛燃烧会产生“烛泪”；图丁是食盐晶体结构。下列说法中正确的是（ ）
A. 图甲中，硬币能浮在水面上，主要是因为水的浮力
B. 图乙中，当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用力为0
C. 图丙中，“烛泪”是由晶体熔化形成的
D. 图丁中，食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
【答案】B
【解析】A．硬币能浮在水面上，主要是因为水的表面张力，故A错误；
B．由图可知，当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用力为0，故B正确；
C．蜡烛是非晶体，故C错误；
D．食盐是单晶体，物理性质沿各个方向都是不一样的，故D错误。
故选B。
4. 如图所示。一导热性良好且足够长的汽缸，倒置悬挂于天花板下，汽缸内被活塞封闭一定质量的理想气体。活塞质量为m，横截面积为S。当地大气压强为p且不变，重力加速度为g，忽略一切摩擦。当环境温度缓慢升高时，下列说法正确的是（ ）
A. 悬线的拉力变小
B. 被封闭的理想气体的内能不变
C. 被封闭的理想气体的压强大小不变，且始终为
D. 外界对气体做功
【答案】C
【解析】A．以汽缸和活塞为研究对象，受到重力和悬线的拉力，根据平衡条件可知，重力和悬线的拉力大小相等，方向相反，所以当环境温度缓慢升高时，悬线的拉力不变，故A错误；
B．由于汽缸导热性良好，当环境温度缓慢升高时，被封闭的理想气体的温度缓慢升高，所以被封闭的理想气体的内能增大，故B错误；
C．以活塞为研究对象，根据平衡条件可知
解得被封闭理想气体的压强大小
故C正确；
D．当环境温度缓慢升高时，被封闭理想气体的压强不变，根据盖-吕萨克定律可得，被封闭理想气体的体积增大，气体对外界做功，故D错误。
故选C。
5. 弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图所示（1.6s后图像未画出），下列说法正确的是（ ）
A. t=0.8s时，振子的速度为零
B. t=0.2s时振子正在做加速度增大的减速运动
C. 0～8s内振子运动的路程为100cm
D. t=0.2s时，振子的位移为5cm
【答案】B
【解析】A．从振子的位移时间图像可以看出，t=0.8s时，振子经过平衡位置向负方向运动，取向右为正方向，所以振子速度方向向左，且最大，故A错误；
B．t=0.2s时，振子处在从平衡位置向右侧最大位移处运动的过程中，离平衡位置越远，加速度越大，振子做的是加速度增大的减速运动，故B正确；
C．振子的运动周期为
0~8s内的路程为
故C错误；
D．t=0.2s时，振子位移为，故D错误。
故选B。
6. 对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（ ）
A. 图甲表明a光在玻璃球中的传播速度比b光在玻璃球中的传播速度小
B. 图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹中心间距离将增大
C. 图丙中若得到如图所示明暗相间条纹说明被检测工件表面不平整
D. 图丁中若只旋转M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化
【答案】C
【解析】A．根据图像可知，b光偏折角度大，故b光的折射率大，根据可知，b光在玻璃球中传播速度小，故A错误；
B．由于条纹间距，可知只减小屏到挡板的距离L，相邻亮条纹中心间距离将减小，故B错误；
C．被检测件的上表面和样板件的下表面间的空气膜，形成一个空气劈，从空气劈上下表面反射的光线发生薄膜干涉，若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整，否则工件不平整，故C正确；
D．自然光通过M后变成偏振光，若N的偏振方向与M的偏振方向相同，光屏上光斑最亮，若N的偏振方向与M的偏振方向垂直，光屏上几乎没有亮斑，因此当M和N发生相对转动时，光屏上的光斑亮度会发生变化，故D错误。
故选C。
7. 一列简谐横波沿x轴传播，在和时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期。下列说法正确的是（ ）
A. 该波一定沿x轴正方向传播
B. 波长为8cm
C. 的质点在时速度最大
D. 的质点在时距离平衡位置5cm
【答案】C
【解析】A.无法判定波的传播方向，故A错误；
B.由图像可知波长
故B错误；
C．根据
因为
故波的周期
根据振动与波动的关系知时，的质点在波峰
故此时该质点位于平衡位置，振动速度最大，故C正确；
D．因为
从平衡位置向位移最大处运动时，速度越来越小，则的质点在时距离平衡位置大于5cm，故D错误。
8. 如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；现改变入射角，仍从P点入射，使光线从玻璃砖圆形表面Q点出射，射出Q点时的折射角为60°，已知，真空中的光速为c．则下列说法正确的是（ ）
A. 玻璃砖的折射率为
B. OP之间的距离为
C. 光在玻璃砖内的传播速度大小为
D. 光从P点到达Q点的时间为
【答案】ABD
【解析】AB．如图光线射到A点时恰能发生全反射，可知
射到Q点时由光的折射定律
其中
解得
，
选项AB正确；
C．光在玻璃砖内的传播速度大小为
选项C错误；
D．光从P点到达Q点的时间为
选项D正确。
故选ABD。
9. 如图所示，由a、b两束单色光组成的复合光垂直直角三棱镜的AB边进入棱镜并在AC边上的D点发生反射与折射。已知折射光线为单色光b，则下列说法正确的是（ ）
A. 反射光线仍然是复合光
B. 在同一种介质中，单色光a的传播速度比单色光b的传播速度快
C. 从同一种介质中进入空气，a光发生全反射的临界角比b光发生全反射的临界角小
D. 用同一干涉装置进行干涉实验，a光干涉条纹的宽度比b光干涉条纹的宽度大
【答案】AC
【解析】A．由图可知，只有b光发生折射，但b光也会发生反射，因此反射光线中既b光又有a光，仍然复合光，故A正确；
BC．由于a光发生全反射，因此三棱镜对a光发生全反射时的临界角小于b光的临界角，即a光的折射率大于b光的折射率，由公式
可知，在同一种介质中，单色光a的传播速度比单色光b的传播速度慢，故B错误，C正确；
D．单色光a的波长比b的波长短，经同一干涉装置进行干涉实验，a光干涉条纹的宽度比b光干涉条纹的宽度小，故D错误。
故选AC。
10. 氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级发生一次跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。电子电荷量为，则下列说法正确的是（ ）
A. 题述氢原子跃迁一共能发出4种不同频率的光子
B. 阴极金属的逸出功为11.15eV
C. 题述光电子不能使处于能级的氢原子电离
D. 若图（c）中饱和光电流为，则1s内阴极K产生光电子数目为个
【答案】BD
【解析】A．题述氢原子跃迁一共能发出
即6种不同频率的光子。故A错误；
B．依题意，使阴极K发生光电效应的光子能量为
由图（c）可知
根据
联立，解得
故B正确；
C．题述光电子的最大初动能为
可知能使处于能级的氢原子电离。故C错误；
D．若图（c）中饱和光电流为，根据
则1s内阴极K产生光电子数目为
故D正确。
故选BD。
二、实验题（本题共2小题，共15分）
11. 某实验小组在做“用油膜法估测分子的大小”的实验。
（1）下述实验步骤的合理顺序是______（选填合理选项的字母序号）。
A．用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小
B．用注射器或滴管将事先配制好油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数
C．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V
D．用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面
E．将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
F．将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）再根据方格的边长求出油膜的面积S
（2）该实验小组做实验时，每1000mL油酸酒精溶液中有纯油酸0.24mL，用注射器测得80滴这样的溶液为1mL，一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为______mL，把1滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描画出油酸膜轮廓，如图甲所示，数出图中轮廓内的小方格数，多于半个的算一个，不足半个的舍去，共40个小方格，图中正方形小方格的边长为1cm。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是______m。（结果均保留两位有效数字）
（3）在一次实验中得到了如图乙所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，你认为测量结果相对真实值会______（填“偏大”“偏小”或“无系统误差”）。
【答案】（1）DBEFCA （2） （3）偏大
【解析】（1）油膜法估测分子的大小的步骤为：准备浅盘，测一滴溶液体积，描绘油膜形状，测油膜面积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，算出薄膜厚度，故顺序为DBEFCA。
（2）[1]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
[2]油膜覆盖的方格大约在40个，所以油膜的面积为
用纯油酸的体积除以油膜的面积，得出的油膜厚度，即是油酸分子的直径，根据实验数据，油酸分子的直径为
（3）由图可知该次实验中痱子粉撒太多，油膜未能充分展开，此时所测油膜面积偏小，所以油酸分子的直径测量结果相对真实值偏大。
12. 某同学在家里用单摆测定重力加速度大小，实验装置如图甲所示。
（1）下列措施能提高该测量精确程度的是________________。（填标号）
A. 悬线偏离竖直方向的夹角要小于
B. 摆球选用体积小、质量大的钢球
C. 从摆球释放时开始计时
D. 测量一次全振动的时间即作为单摆的周期
（2）已知摆球质量为m，摆长为L，摆球在摆动过程中，当摆球偏离平衡位置的位移大小为x时，若重力加速度大小为g，则此时摆球所受回复力的大小为________________。
（3）测出摆长L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度大小为________________（用L、n、t、π表示）。
（4）为提高结果的精确度，该同学测出多组实验数据作出图像（T为单摆的周期，L为摆长）如图乙所示，由图像可以求出当地的重力加速度大小为________________（结果保留3位有效数字，取）。
【答案】（1）AB （2） （3） （4）9.86
【解析】（1）A．悬线偏离竖直方向的夹角要小于，能提高该测量精确程度，故A正确；
B．摆球选用体积小、质量大的钢球，可以减少空气阻力的影响，故B正确；
C．摆球经过最低点时开始计时，误差更小，故C错误；
D．测量30到50次全振动的总时间来计算周期误差更小，故D错误。
故选AB。
（2）设摆角为，单摆在小角度摆动时，回复力为
当很小时
等于角对应的弧长与半径的比值，弧长近似等于弦长，即摆球偏离平衡位置的位移，所以有
（3）根据单摆的周期公式
单摆的周期为
整理可得
（4）由周期公式
可得
根据图像斜率可知
解得
三、计算题（本题共3小题，共计39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. 图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，Q是平衡位置为处的质点。图乙为质点Q的振动图像。求：
（1）该波的传播方向和波速；
（2）时，质点P的位置及内质点Q通过的路程s。
【答案】（1）40m/s，沿x轴正方向；（2）位移在处，200cm
【解析】（1）由图像可知波长m，周期s。波速
由乙图知，时刻质点Q向上振动，根据同侧法，波传播方向沿轴正方向。
（2）质点Q振动方程
质点P、Q平衡位置距离为3m，即相差，即经过质点P振动形式传到质点Q
质点P振动方程
时，质点P的位移是
cm
故时，经过半个周期，质点P的位移在
处，为2.5个周期，故质点Q的路程为
14. 小明和爸爸一起开车外出游玩，出发前使用打气筒往自驾车轮胎内充气，充气前，轮胎内原有气体的体积为，压强为，打气筒每次打入轮胎内气体的体积为，压强为，充好气后，轮胎内气体的体积为，压强为，充气轮胎内原有的气体和后充入的气体均可视为理想气体，充气过程轮胎内气体温度无明显变化，环境温度始终保持不变。求：
（1）此过程中打气筒打气的次数n；
（2）由于充气轮胎气密性不是太好，会有一部分气体泄漏，过了一段时后气体的压强的减小为，假设气体泄漏过程中轮胎的体积不变，从轮胎内泄漏气体的质量与刚充完气后轮胎内气体质量的比值k。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）轮胎内原有气体的体积为，压强为，充好气后气体的体积为，压强为，设打气次数为n，以充好气后轮胎内所有气体为研究对象，根据玻意耳定律有
解得
（2）漏气过程将漏出的气体和轮胎内剩余气体整体为研究对象，设漏出气体的体积为，根据玻意耳定律有
解得
设气体的密度为ρ，则泄漏气体的质量为
气体的总质量为
解得从轮胎内泄漏气体的质量与刚充完气后轮胎内气体质量的比值
15. 在火星上太阳能电池板发电能力有限，因此科学家们用放射性材料——作为发电能源为火星车供电（中的Pu是）．已知衰变后变为和粒子．若静止的在匀强磁场中发生衰变，衰变后粒子的动能为E，粒子的速度方向与匀强磁场的方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周期为，衰变放出的光子的动量可忽略，衰变释放的核能全部转化为和粒子的动能．已知光在真空中的传播速度为c．求：
（1）写出该核反应的核反应方程；
（2）衰变过程中的质量亏损；
（3）从开始衰变到和粒子再次相遇的最短时间t．
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）根据质量数与电荷数守恒可知，衰变方程为
（2）根据动量守恒定律可知粒子和铀核的动量大小相等，设为p，粒子的动能
铀核的动能
则
所以释放能量为
且
解得
（3）根据周期方程
因为想再次相遇，必然是在裂变的切点处，所以每个粒子运动的时间必须为整数周期，这样就应有
而n、m必须为整数且为最小值则有
n=117、m=92
故相遇最短时间