山西省太原市2024-2025学年高二下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份山西省太原市2024-2025学年高二下学期期末物理试卷（解析版），共13页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
第Ⅰ卷（选择题，共46分）
一、单项选择题：本题包含7小题，每小题4分，共28分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 液晶和晶体都具有各向同性的性质
B. 船能浮于水面是由于水的表面张力作用
C. 毛细现象指的是不浸润液体在毛细管中上升
D. 晶体吸热熔化过程中，其分子的平均动能不变
【答案】D
【解析】A．液晶的分子排列具有方向性，表现出各向异性；单晶体各向异性，多晶体各向同性，故A错误；
B．浮力由阿基米德原理决定，表面张力主要影响液面形状，与宏观物体浮沉无关，故B错误；
C．毛细现象中，浸润液体（如玻璃管中的水）因附着力大于内聚力而上升，不浸润液体（如水银）则下降，故C错误；
D．晶体熔化时温度恒定，分子平均动能仅与温度相关，故平均动能不变，故D正确。
故选D。
2. 关于光的现象，下列说法正确的是（ ）
A. 不同频率的光在不同介质中的临界角大小一定不同
B. 光在介质中发生全反射现象时，折射光线并未完全消失
C. 光从光疏介质射入光密介质时，也可能发生全反射现象
D. 光从介质射入真空时，只要入射角大于等于临界角就会发生全反射现象
【答案】D
【解析】A．介质对光的折射率与介质种类、光的频率都有关系，而临界角与折射率有关，因此不同频率的光在不同的介质中的临界角大小可能相等，故A错误；
B．光在介质中发生全反射现象时，折射光线完全消失，故B错误；
C．根据光的折射规律可知，光从光疏介质射入光密介质时，不可能发生全反射现象，故C错误；
D．根据光的全反射条件可知，光从介质射入真空时，只要入射角大于等于临界角就会发生全反射现象，故D正确。
故选D。
3. 一个分子A固定在原点O，另一个分子B从无穷远处逐渐向O点靠近，A、B分子间作用力F与分子间距r的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. B由无穷远处到处的过程中，F先增大后减小
B. B由无穷远处到处的过程中，F对B做负功
C. B由无穷远处到处的过程中，分子势能先减小后增大
D. B由处继续靠近A的过程中，F在增大，分子势能在减小
【答案】A
【解析】A．在分子间距由无穷远减小到时，分子间的作用力为引力，由图可知，分子间的作用力先增大后减小，故A正确；
BC．两分子间距由无穷远减小到的过程中，分子间的作用力体现为引力，分子力做正功，分子势能减小，故BC错误；
D ．B由处继续靠近A的过程中，分子作用力体现为斥力，由图可知，分子间的作用力F增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大，故D错误。
故选A。
4. 如图为一定质量的氧气分子在不同温度下的速率分布，下列说法正确的是（ ）
A. 氧气分子的平均速率由温度决定
B. 温度升高，所有氧气分子的速率都会增大
C. 时，氧气分子的速率都在300~400m/s之间
D. 时，速率在300~400m/s的氧气分子占比最大
【答案】A
【解析】A．温度是分子平均动能的标志，因此氧气分子的平均速率由温度决定，故A正确；
B．温度升高，所有氧气分子的速率都会增大。氧气分子的平均速率增大，但并非所有氧气分子的速率都增大，故B错误；
C．时，氧气分子的速率在300~400m/s之间的百分比最大，故C错误；
D．由图可知，时，速率在400~500m/s的氧气分子占比最大，故D错误。
故选A。
5. 如图所示，一个密闭绝热容器用固定挡板隔开分成A、B两部分，容器中的气体为同种气体，它们的压强、温度。打开挡板上的开关K，使两部分互通，经过足够长的时间，再闭合开关。此时关于A、B两部分容器，下列说法正确的是（ ）
A. A、B两部分容器内分子的数密度不相同
B. A、B两部分容器内分子的平均动能不相等
C. A、B两部分容器壁单位面积上受到气体分子平均作用力的大小相等
D. A、B两部分容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分子平均冲量的大小不相等
【答案】C
【解析】ABC．两部分气体达到平衡状态时，压强、温度、密度都相同，因此A、B两部分容器内分子的数密度相同、平均动能相等、单位面积上受到气体分子平均作用力的大小相等，故AB错误，C正确；
D．由于最终两部分气体压强相等，则A、B两部分容器壁单位面积上在单位时间内受到气体分子平均冲量的大小相等，故D错误。
故选C。
6. 在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰，下列说法正确的是（ ）
A. 换用不同颜色的光做实验时，亮条纹的间距保持不变
B. 肥皂膜上的条纹是光线在液膜后表面发生干涉现象所致
C. 可利用薄膜干涉的原理检测精密仪器光学平面的平滑度
D. 液膜厚度相同位置，前后表面反射光的路程差是不同的
【答案】C
【解析】A．根据薄膜干涉特点可知，波长越长的光，相邻亮条纹的间距越大，如红光比紫光相邻亮条纹的间距大，故A错误；
B．肥皂膜上的条纹是前后表面的反射光在前表面发生干涉现象所致，故B错误；
C．结合薄膜干涉的应用可知，可以利用薄膜干涉原理对镜面的平滑度进行检测，故C正确；
D．液膜厚度相同的位置，前后表面反射光的路程差是相同的，路程差等于薄膜厚度的2倍，故D错误。
7. 一个半径为r的圆形薄软木塞，在它的圆心处插上一个大头针，让软木塞浮在液面上。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为h，这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针，则该液体的折射率约为（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题可知，此时刚好发生全反射，作出全反射的光路图如下
由几何知识可得，临界角
结合光的全反射规律
解得该液体的折射率
故选D。
二、多项选择题：本题包含3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。请将正确选项填入第Ⅱ卷前的答题栏内。
8. 关于如图所示的双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ）
A. 若仅增大双缝间距d，相邻亮条纹间距增大
B. 若仅增大屏到双缝的距离l，相邻亮条纹间距增大
C. 若单色光波长为，且，点处出现暗条纹
D. 双缝连线中垂线与屏的交点为，点处出现亮条纹
【答案】BD
【解析】AB．根据；可知若仅增大双缝间距d，相邻亮条纹间距减小；若仅增大屏到双缝的距离l，相邻亮条纹间距增大，故A错误，B正确；
CD．在双缝干涉实验中，当某点距双缝距离之差δ为波长的整数倍时，即当（，1，2，3…）时，该点为加强点，出现亮条纹。而当（，1，2，3…）时该点为减弱点，出现暗条纹；若单色光波长为，且，点处出现亮条纹；双缝连线中垂线与屏的交点为，则该点距离双缝距离之差为0，则点处出现亮条纹，故C错误，D正确。
故选BD。
9. 如图所示，让一束太阳光通过偏振片，以光的传播方向为轴旋转偏振片，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中旋转偏振片P，透射光强度会不断变化
B. 图乙中固定偏振片P，仅旋转偏振片Q，透射光强度会不断变化
C. 图乙中固定偏振片Q，仅旋转偏振片P，透射光强度不会变化
D. 图丙中偏振片P与偏振片Q的透振方向垂直，此种情况下光不能透过Q
【答案】BD
【解析】A．太阳光是自然光，向各个方向的振动强度相同。图甲中旋转偏振片P，透射光强度不会变化，A错误；
B．图乙中固定偏振片P，仅旋转偏振片Q，透射光强度会不断变化，当P、Q透振方向平行时，透射光强度最大，当P、Q透振方向垂直时，透射光强度最小，B正确；
C．图乙中固定偏振片Q，仅旋转偏振片P，透射光强度会不断变化，当P、Q透振方向平行时，透射光强度最大，当P、Q透振方向垂直时，透射光强度最小，C错误；
D．图丙中偏振片P与偏振片Q的透振方向垂直，此种情况下光不能透过Q，D正确。
故选BD。
10. 如图所示，一定质量的理想气体经历了一次A→B→C→D→A的循环过程，下列说法正确的是（ ）
A. 气体由状态C到状态D，内能增大
B. 气体由状态A到状态B，从外界吸热
C. 气体在B、D两个状态的温度可能相同
D. 在一次A→B→C→D→A的循环过程中，气体对外界做的总功为正
【答案】AD
【解析】A．气体由状态C到状态D，初末状态p相等，V增大，T升高，内能增大，A正确；
B．气体由状态A到状态B，初末状态p相等，V减小，T降低，内能减小；V减小，外界对气体做功；根据热力学第一定律，气体向外界放热，B错误；
C．气体在B、D两个状态，，
根据理想气体状态方程，C错误；
D．在A→B→C过程中，气体体积减小，外界对气体做功，外界对气体做功WABC的大小等于图线与坐标轴所围的面积；
在C→D→A过程中，气体体积增大，气体对外界做功，气体对外界做功WCDA的大小等于图线与坐标轴所围的面积；在A→B→C过程中图线与坐标轴所围的面积小于在C→D→A过程中图线与坐标轴所围的面积，则，所以，在一次A→B→C→D→A的循环过程中，气体对外界做功。综上所述，在一次A→B→C→D→A的循环过程中，气体对外界做的总功为正，D正确。
故选AD。
第Ⅱ卷（非选择题，共54分）
三、实验题：本题包含2小题，共16分。请将正确答案填在题中横线上或按要求作答。
11. 某实验小组用刻度尺测量半圆形玻璃砖的折射率。光屏MN与玻璃砖直径AB垂直且相切于A点，点光源S发出的单色光沿半圆形玻璃砖的半径由O点射入空气，光屏MN上出现两个光斑C、D，测得AC的长度为、AD的长度为、玻璃砖的半径为R，请回答下列问题：
（1）玻璃砖的折射率可表示为______（用、、表示）；
（2）该实验中，若点光源S发出的光始终沿半圆形玻璃砖的半径射入空气，不断增大入射角，能观察到全反射现象，发生全反射的临界角C的正弦值______（用、、表示）。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）令玻璃中的入射角与空气中的折射角分别为、，根据几何关系与，
根据折射率的定义有
解得
（2）根据临界角与折射率的关系有
12. 某实验小组用如图（a）所示的实验装置探究“气体等温变化的规律”。
请回答下列问题：
（1）下列说法正确的是______；
A. 实验中要快速推拉柱塞
B. 柱塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量
C. 为增加稳定性，需要用手心面紧握住注射器针筒
（2）一组同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组压强p和体积V的数据并绘制出图像，发现图像不通过坐标原点，如图（b）所示。图中横轴截距的绝对值代表的物理含义是______，实验中出现的该误差属于______（填“系统误差”或“偶然误差”）；
（3）另一组同学所做的实验中，在体积增大过程中记录数据，绘制出的图像如图（c）所示，图像发生弯曲的原因可能有______。
A. 注射器中的空气柱有漏出气体的现象
B. 注射器中的空气柱有漏入气体的现象
C. 注射器中的气体温度升高
D. 注射器中的气体温度降低
【答案】（1）B （2）胶管内空气的体积 系统误差 （3）BC
【解析】（1）AC．实验中需要控制封闭气体温度保持不变，则手不可以握住注射器筒，且推拉活塞时速度要慢，故AC错误；
B．实验中需要测量气体的体积和压强，活塞和针筒之间的摩擦并不影响压强的测量，故B正确。
故选B。
（2）[1][2]设连接注射器与压强传感器之间软管内气体的体积为，根据玻意耳定律则有
变形可得
当 时，代入上式得，造成图线不过原点的原因是由于胶管内存在气体。
故图中横截距代表的物理含义是胶管内气体体积，该误差属于系统误差。
（3）A．图像斜率物理意义为，实验过程中有漏气现象，则值减小，则图像向上弯曲，故A错误；
B．图像斜率物理意义为，实验过程中有进气现象，则值增大，则图像向下弯曲，故B正确；
C．图像斜率物理意义为，实验过程中气体温度升高，则值增大，则图像向下弯曲，故C正确；
D．图像斜率物理意义为，实验过程中气体温度降低，则值减小，则图像向上弯曲，故D错误。
故选BC
四、计算题：本题包含3小题，共38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. 如图所示，粗细均匀等高U形玻璃管竖直放置，管内有连续水银液柱。玻璃管左、右上部分均封闭着一定质量的理想气体，气柱长度分别为，已知右管中气体的压强为，玻璃管导热性能良好。求：
（1）左管中气体的压强；
（2）若仅对右管中气体加热，加热过程中左管中气体温度不变，两管水银面相平时，右管中气体的压强。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）水银柱处于平衡状态，左、右管水银面高度差，
解得
（2）左管中气体做等温变化，变化前，变化后；变化后，左右两管内气压相等都为，则
解得
14. 在某些地区常用压力罐进行供水。工作情况如下：压力罐的容积为，空罐内初始充满气体，气体压强为，封闭出水口，工人操作水泵向罐内注水，当气体压强达到时，工人操作水泵停止注水；开始供水后，当罐内气体压强降到时，出水口自动停止供水。压力罐密封性和导热性良好，罐内气体可看作理想气体，水管体积忽略不计。求：
（1）若环境温度保持不变，压力罐工作一次能供水的体积；
（2）若工人在夜间启动水泵注水，环境温度为，空罐内初始充满气体，气体压强为。白天用水时，环境温度一直为，压力罐工作一次能供水的体积。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）罐内气体做等温变化，根据玻意耳定律可知，
其中
可得
（2）罐内气体温度升高，根据玻意耳定律以及理想气体状态方程
则
解得压力罐工作一次能供水的体积
15. 如图所示，阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为R的圆弧，D为圆弧的圆心，ABCD构成正方形。在B处有一单色点光源，上述材料对该单色光的折射率为。已知真空中光速为c，若只考虑首次从点光源直接射向圆弧的光线，求：
（1）该单色光从B处射出到达D点所用的时间；
（2）从点光源射向圆弧的光中，有一部分不能从直接射出，这部分光射在圆弧上的弧长。
【答案】（1） （2）
【解析】（1）根据折射率与速度的关系，
光在介质中的时间
光在空气中的时间，则
（2）从光源发出的光在E点恰好发生全反射
则，，
故∠1=45°，∠2=135°，∠3=30°，∠EDB=15°
弧AC上没有光穿过的部分对应的圆心角为60°，则对应的弧长为。