河北省保定市六校联考2024-2025学年高二下学期6月期末物理试题（解析版）

这是一份河北省保定市六校联考2024-2025学年高二下学期6月期末物理试题（解析版），共16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. 钴在人类生活中的应用可以追溯到100多年前：我国古代对钴的应用，最早可见于唐三彩器物中。钴的元素符号是，为银白色铁磁性金属，用于陶器釉料。钴衰变的核反应方程为，其半衰期为5.272年，、、x的质量分别为、、下列说法正确的是（ ）
A. 中子数是27
B. 核反应方程式中的x是粒子
C. 该核反应中释放的能量为
D. 经过10.544年的时间，原子核中有已经发生了衰变
【答案】D
【解析】A．的中子数是
60-27=33
故A错误；
B．根据质量数守恒，x的质量数为
60-60=0
x电荷数为
27-28=-1
所以核反应方程式中的x是β粒子，故B错误；
C．该核反应中释放的能量为
故C错误；
D．经过10.544年的时间，原子核中还剩下质量为
故有已经发生了衰变，故D正确。
故选D。
2. 一水平弹簧振子做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ）
A. 若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B. 振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C. 振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
D. 振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
【答案】D
【解析】A．若位移为负值，则速度可能为正值也可能为负值，加速度也一定为正值，故A错误；
B．振子通过平衡位置时，速度最大，加速度为零，故B错误；
CD．振子每次通过平衡位置时，加速度均为零，所以加速度相同，但速度可能沿正方向达到最大，也可能负方向最大，所以速度大小相等，但其方向不一定相同，故C错误，D正确。
故选D
3. 如图所示，小球从斜面上的A点以一定的初速度开始下滑，加速度恒为a，小球在B点的速度等于小球从A运动到C的平均速度，且A、B两点间的距离为L1，A、C两点间的距离为L2，则小球从A到C的运动时间为（ ）

A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由题意可知，小球在B点的速度等于小球从A运动到C的平均速度，根据匀变速直线运动中间时刻的速度是全程的平均速度，则小球从A到B的运动时间与小球从B到C的运动时间相等，设这个相等的时间为T，由
L2-L1-L1=aT²
解得
小球从A到C的运动时间为
故选D。
4. 如图所示是一定质量的理想气体的压强和摄氏温度的关系图像，气体由状态a变化到状态b的过程中，气体的体积（ ）
A. 一直增大B. 一直减小
C. 保持不变D. 先变大后变小
【答案】B
【解析】在p-t图像中作出过a、b两点的等容线，延长交于同一点-273.15℃
根据
由此可知等容线斜率越大，体积越小，所以气体在状态b的体积小于在状态a的体积，所以气体由状态a变化到状态b的过程中，气体的体积一直在减小，故B正确ACD错误。
5. 一定质量的理想气体经历了如图所示的M→N等压状态变化过程，已知此过程中气体压强p=1.0×105Pa，吸收的热量Q=700J，该气体在状态N时的温度和此过程中气体内能的增量分别是（ ）
A. 400K，500JB. 400K， 800J
C. 500K， 500JD. 500K， 800J
【答案】A
【解析】气体状态M为初状态，设其体积和温度为V1、T1，状态N为末状态，设其体积和温度为V2、T2，由盖—吕萨克定律得
代入图中相应数据，解得
在该过程中，气体对外做功
根据热力学第一定律
其中
代入数据，解得
故选A。
6. 空间中有一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0s时位于O点的波源开始振动。0.4s时的波形如图所示，波源的位移y＝2cm，下列说法正确的是（ ）
A. 波源起振方向是沿y轴负方向
B. 波源的振动周期是0.8s
C. 简谐波的波长4.2m
D. 再经过0.64s时，x＝4m处质点到达波峰
【答案】D
【解析】A．根据波形的平移法判断可知，图示时刻x=2m处质点的振动方向沿y轴正方向，因此波源开始振动时的方向也为沿y轴正方向运动，故A错误；
B．由波形图可知
则周期为
故B错误；
C．波速为
波长为
故C错误；
D．0.4s时的波形如图所示，波峰位于
再经过0.64s时，波向前传播
则x＝4m处的质点到达波峰，故D正确。
故选D。
7. 如图为氢原子的能级示意图，已知可见光光子能量范围为1.63~3.10eV，若一群氢原子处于n=4能级，则下列说法正确的是（ ）
A. 这群氢原子自发向低能级跃迁时能辐射出4种不同频率的光子
B. 氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁过程中发出的光为可见光
C. 用能量为0.40eV的光子轰击该群氢原子，可以使氢原子受激发而跃迁到n=5能级上
D. 氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁过程中发出的光照射逸出功为2.3eV的金属钠，能使金属钠发生光电效应
【答案】D
【解析】A．这群氢原子自发从n=4向低能级跃迁时能辐射出种不同频率的光子，选项A错误；
B．氢原子从n=4能级向n=3能级跃迁过程中发出的光的能量为（-0.85eV）-（-1.51eV）=0.66eV，则不属于可见光，选项B错误；
C．因n=5与n=4的能级差为
则用能量为0.40eV的光子轰击该群氢原子，不可以使氢原子受激发而跃迁到n=5能级上，选项C错误；
D．氢原子从n=4能级向n=2能级跃迁过程中发出的光的能量为
则若照射逸出功为2.3eV的金属钠，能使金属钠发生光电效应，选项D正确。
故选D。
8. 下列的若干叙述中，正确的是
A. 黑体辐射电磁波的强度按波长分布只与黑体的温度有关
B. 对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系
C. 一块纯净的放射性元素矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半
D. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量也减小了
【答案】AB
【解析】A．根据黑体辐射实验的规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故A正确；
B．根据
对于同种金属产生光电效应时，逸出光电子的最大初动能Ek与照射光的频率呈线性关系，故 B正确；
C．一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，将有一半发生衰变，但是由于变成了别的物质，故它的总质量大于原来的一半，故C错误；
D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子的能量增大，故D错误。
故选AB．
9. 在足够长的平直公路上，一辆自行车甲匀速运动经过路边的一辆轿车乙，3s后轿车乙启动，两者运动的v—t图像如图所示，则（ ）
A. 乙启动时的加速度大小为2m /s2
B. 0~7 s内甲、乙间的最大距离为15m
C. t=8s时乙追上甲
D. 乙追上甲时的加速距离为36m
【答案】AD
【解析】A．运动的图像的斜率表示加速度，则轿车乙启动时的加速度大小为，故A正确；
B．由图可知内，时刻甲、乙速度相同，此时甲、乙间的距离最大，又因为图像与坐标轴所围的面积表示位移，所以最大距离为，故B错误；
C．设时刻乙追上甲，根据位移关系有
解得（另一解不合实际，舍去），故C错误；
D．乙追上甲时的加速距离为，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示为某三棱镜的截面，该截面为∠A=120°的等腰三角形，其中AB=L，一细光束垂直BC边由D 点射入棱镜，且该光束刚好在 AB 边发生全反射，已知 光在真空中的速度为c。下列说法正确的是（ ）
A. 该棱镜的折射率为2
B. 光束第一次到 BC边时，能从该边射出
C. 光束第一次离开棱镜时，是从AC边离开的
D. 光束从射入到第一次离开棱镜，光束在棱镜中传播的时间为
【答案】AD
【解析】A．由于光束AB边刚好发生全反射，则由，选项A正确；
B．作出光束在棱镜中的光路图，如图所示，由几何关系可知，光束到BC边的入射角为，大于全反射的临界角，因此光束不能从BC边离开棱镜，选项B错误；
C．光束经BC边全反射后到AC边，由几何关系可知，光束在AC边的入射角为，刚好等于全反射的临界角，则光束在AC边发生全反射，选项C错误；
D．由几何关系可知，则光束在棱镜中传播的距离为
由公式可知光束在棱镜中的速度为，所以光束从射入到第一次离开棱镜，光束在棱镜中传播的时间为，选项D正确。
故选AD。
二、实验题（本题共2小题，共14分）
11. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示：
（1）以白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点，你认为正确的是_______。
A．单缝和双缝必须平行放置
B.各元件的中心可以不在遮光筒的轴线上
C.双缝间距离越大呈现的干涉条纹越密
D.若将滤光片移走则无干涉现象产生
（2）当测量头中的分划板中心刻线第一次对齐A条纹中心时，游标卡尺的示数如图（3）所示，第二次分划板中心刻度线对齐B条纹中心时，游标卡尺的示数如图（4）所示，已知双缝间距为，从双缝到屏的距离为，则图（4）中游标卡尺的示数为____mm，所测光波的波长为______m（保留两位有效数字）。
（3）如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值___实际值。（填“大于”、“小于”或“等于“）
【答案】（1）AC （2）16.7 （3）大于
【解析】（1）[1]在用狭缝观察以线状白炽灯为光源的光的干涉现象时狭缝必需与灯丝平行，这时干涉条纹与狭缝平行，狭缝与灯丝垂直时观察不到明显的干涉条纹，同时各元件的中心必须在遮光筒的轴线上故A 正确，B错误；
根据公式可以知道双缝间距离d越大呈现的干涉条纹越密，故选项C正确；
若将滤光片移走则光屏上回出现彩色的干涉条纹，故选项D错误。
故选AC。
（2）[2]游标卡尺的主尺读数为16mm，游标读数为，所以最终读数为16.7mm；
[3]根据公式
可以得到
（3）[4]如果测量头中的分划板中心刻度线与干涉条纹不在同一方向上，条纹间距测量值偏大；根据干涉条纹的间距公式为
波长测量值也是偏大。
12. 某实验小组的同学为了探究光电效应现象，设计了如图所示的电路图。已知普朗克常量为h，电子的电量为e。
（1）阴极为________；
（2）若a为电源的正极、b为电源的负极，用频率为ν的光照射阴极，同时滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，则阴极材料的逸出功为________；
（3）仅将电源的正负极对调，重复第（2）问中的操作，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数________，当电压表示数为时，光电子到阳极的最大动能为________；
（4）在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，换用频率更大的光照射阴极，电流表的示数________（选填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】（1）K （2） （3）先变大后不变 （4）减小
【解析】（1）由电路图可知，K为阴极、为阳极。
（2）由爱因斯坦的光电效应方程得
当电压表的示数为时，电流表的示数刚好为零，遏止电压为，则有
解得逸出功为
（3）[1]仅将电源的正负极对调，滑动变阻器的滑动触头由左向右移动，电流表的示数先逐渐增大，当达到饱和电流后，电流表的示数再保持不变；
[2]由（2）可知光电子的最大初动能为
当电压表示数为U0时，电场力做正功，则由动能定理得
解得
（4）在第（3）问的基础上，保持滑动变阻器的触头以及照射光的强度不变，照射光的频率增大，则单位时间到达阴极的光子数目减少，单位时间从阴极表面逸出的光电子数目减少，则光电流减小，电流表的示数减小。
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. 某司机驾驶一辆货车正以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶，有货物从车上掉下一段时间后，司机才从观后镜中发现，立即关闭油门踩下刹车（车轮不再转动），货车做匀减速直线运动，同时在货车后方12m处一辆摩托车上的人立即拾到货物从静止出发，以3m /s2的加速度同方向追赶货车。已知摩托车在该路段能达到的最大速度为9 m/s，货车车轮与路面间的动摩擦因数为0.3，g取10m/s2。
（1）求货车做匀减速运动的位移大小；
（2）摩托车至少经过多长时间能追上货车？
【答案】（1） （2）
【解析】（1）已知货车的初速度为
设货车做匀减速运动的加速度大小为，根据牛顿第二定律得
货车做匀减速运动时间
货车做匀减速运动的位移
解得
（2）已知该摩托车的加速度为，最大速度为，摩托车做匀加速运动达到最大速度的时间和位移分别为，
之后摩托车以最大速度做匀速直线运动，到货车停止运动时，其位移为
由于
故货车停止运动时，摩托车没有追上货车，然后摩托车继续以最大速度匀速运动追赶货车，由匀速运动公式得
代入数据解得
摩托车追上货车的时间
14. 如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时的波形图为图中的实线，经过时波形图为图中的虚线，已知实线与虚线上两相邻波峰之间的距离为 ，质点A 的横坐标值为xA=7.5m 。求：
（1）该简谐横波的波速；
（2）当波速取最小值时，质点A的振动方程。
【答案】（1）（n=1，2，3…） （2）
【解析】（1）由波形图可知，该波的波长为
波沿轴正方向传播，则由题意得（n=1，2，3…）
代入数据解得（n=1，2，3…）
该波的波速为
解得（n=1，2，3…）
（2）波沿轴的正方向传播，当时，波速最小，则有
该波的圆频率为
设处的质点的振动方程为
由时的波形图可知，质点A的位移为
由波的传播方向以及质点的振动方向关系可知时质点A的振动方向向下
解得
所以处的质点A的振动方程为
15. 根据玻尔理论，电子绕氢原子核运动可以看作是仅在库仑引力作用下的匀速圆周运动，已知电子的电荷量为e，质量为m，电子在第1轨道运动的半径为，静电力常量为k。
（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，试计算电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期及形成的等效电流的大小；
（2）氢原子在不同的能量状态，对应着电子在不同的轨道上绕核做匀速圆周运动，电子做圆周运动的轨道半径满足，其中n为量子数，即轨道序号，为电子处于第n轨道时的轨道半径。电子在第n轨道运动时氢原子的能量为电子动能与“电子-原子核”这个系统电势能的总和。理论证明，系统的电势能和电子绕氢原子核做圆周运动的半径r存在关系：（以无穷远为电势能零点）。请根据以上条件完成下面的问题。
①试证明电子在第n轨道运动时氢原子的能量和电子在第1轨道运动时氢原子的能量满足关系式
②假设氢原子甲核外做圆周运动的电子从第2轨道跃迁到第1轨道的过程中所释放的能量，恰好被量子数的氢原子乙吸收并使其电离，即其核外在第4轨道做圆周运动的电子脱离氢原子核的作用范围。不考虑电离前后原子核的动能改变，试求氢原子乙电离后电子的动能。
【答案】（1）；；（2）①见解析，②
【解析】（1）设电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动的周期为T1，形成的等效电流大小为I1，根据牛顿第二定律有
有
又因为
有
（2）①设电子在第1轨道上运动的速度大小为v1，根据牛顿第二定律有
电子在第1轨道运动的动能
电子在第1轨道运动时氢原子的能量
同理，电子在第n轨道运动时氢原子的能量
又因为
rn=n2r1
则有
命题得证．
②电子在第4轨道运动时氢原子的能量
设氢原子电离后电子具有的动能为，根据能量守恒有
解得