吉林市吉林地区普通高中友好学校联合体2024-2025学年高二下学期期末物理试卷（解析版）

这是一份吉林市吉林地区普通高中友好学校联合体2024-2025学年高二下学期期末物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了答卷前，考生务必将自己的姓名，考试结束后，将答题卡交回等内容，欢迎下载使用。
注意事项：
1、答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
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，将答题卡交回。
一、选择题（共46分。1-7为单选每题4分；8-10为多选每题6分，对而不全得3分）
1. 一个小球与弹簧连接套在光滑水平细杆上，在间做简谐运动，点为的中点。以点为坐标原点，水平向右为正方向建立坐标系，得到小球振动图像如图所示。下列结论正确的是（ ）
A. 小球振动的频率是
B. 时，小球在位置
C. 小球在通过位置时，速度最大
D. 如果小球的振幅增大，则振动周期也增大
【答案】C
【解析】A．由图可知，小球振动的频率为
A错误；
B．时，小球在负向最大位移处，则小球在A位置，B错误；
C．小球在通过位置时，加速度为零，因此速度最大，C正确；
D．小球振动的周期与振幅无关，D错误；
故选C。
2. 关于下列说法正确的是（ ）
A. 晶体一定具有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体
B. 液晶显示器的成像应用了光的偏振原理
C. 产生表面张力原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力
D. 浸润现象中附着层分子密度增大，分子间引力占主导
【答案】B
【解析】A．晶体分为单晶体和多晶体，单晶体有规则外形，而多晶体（如金属）由许多小单晶杂乱排列而成，整体形状不规则，但仍是晶体。因此，形状不规则的金属未必是非晶体，故A错误；
B．液晶显示器利用液晶分子在电场中改变排列方向，从而影响光偏振方向，通过偏振片控制光线明暗，成像原理确实与光的偏振有关，故B正确；
C．表面张力是由于液体表面分子间距较大，分子间引力占主导，但并非没有斥力，斥力依然存在，只是作用较弱，故C错误；
D．浸润现象中，附着层分子密度增大，分子间距减小，此时分子间斥力占主导（而非引力），导致液体在固体表面扩散，故D错误。
故选B 。
3. 以下四幅图中，图甲为“共振曲线”，图乙为“水波的干涉图样”，图丙为“用干涉法检测工件表面平整度”实验，图丁为“研究光的偏振现象”实验，针对这四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A. 由图甲可知，驱动力频率越大，能量越大，受迫振动的振动幅度越大
B. 由图乙可知，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波峰位置
C. 图丙中，若将薄片向左移动，条纹间距将变小
D. 图丁中，当M固定不动，将N从图示位置开始顺时针绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上的光亮度逐渐减小
【答案】D
【解析】A．由图甲可知，驱动力频率越靠近物体的固有频率时，能量越大，受迫振动的振动幅度越大，故A错误；
B．由图乙可知，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终加强，该点的位置在波谷与波峰之间周期性变化，并不是始终处于波峰位置，故B错误；
C．图丙中，令薄膜厚度为d，明条纹位置有（n=1，2，3…）
若将薄片向左移动，即空气膜层厚度的最大值减小，即条纹数目减小，由于膜层的长度增大，则条纹间距将变大，故C错误；
D．图丁中，当M固定不动，此时两偏振片的透振方向平行，屏上的光最亮，将N从图示位置开始顺时针绕水平轴在竖直面内缓慢转动90°的过程中，光屏P上的光亮度逐渐减小，故D正确。
故选D。
4. 彩虹是由太阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的。下图为彩虹形成的示意图，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条单色光线。则（ ）
A. a光的频率小于b光的频率
B. a、b光在由空气进入水滴后波长变长
C. 从同一介质射向空气，a光比b光容易发生全反射
D. 通过同一双缝干涉装置，a光的相邻条纹间距比b光的大
【答案】C
【解析】A．由光路图可知，光的偏折程度大于光，可知水滴对光的折射率大于对光的折射率，所以光的频率大于光的频率，故A错误；
B．、光在由空气进入水滴后波速变小，频率不变，根据
可知波长变短，故B错误；
C．根据可知，光的临界角小于光的临界角，即光比光容易发生全反射，故C正确；
D．由于光的频率大于光的频率，所以光的波长小于光的波长，根据可知，通过同一双缝干涉装置，光干涉的相邻条纹间距比光的小，故D错误。
故选C。
5. 如图所示是LC振荡电路和通过点P的电流随时间变化的规律。若把流过点P向右的电流方向规定为正方向，则下列说法正确的是（ ）
A. 在0~t1时间内，电容器放电，电场能增大
B. 若仅增大线圈的自感系数，振荡频率增大
C. 若仅减小电容器的电容，振荡频率减小
D. 在t3~ t4时间内，电容器C的上极板带正电
【答案】D
【解析】A．在0~内，回路中的电流顺时针方向增大，则电容器正在放电，则电场能减小，故A错误；
BC．由，可知若仅增大线圈的自感系数，振荡频率减小；若仅减小电容器的电容，则振荡频率增大，故BC错误；
D．在~内，回路中电流逆时针方向减小，电容器正在充电，则电容器C的上极板带正电，故D正确。
6. 极光的形成是高能带电粒子进入地球的高层大气（通常在80至500公里的高度）时，与大气中的原子和分子发生碰撞。这些碰撞导致大气分子被激发到高能态，随后它们会回落到更稳定的低能态，释放出能量并产生可见光。如图为氢原子的能级示意图，现有大量氢原子处于n=3的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应。则下列说法正确的是（ ）

A. 频率最小的光是由n=3能级跃迁到n=1能级产生的
B. 最容易发生衍射现象的光是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的
C. 这些氢原子总共可辐射出2种不同频率的光
D. 这群氢原子辐射出的光中共有3种频率的光能使金属A发生光电效应
【答案】B
【解析】A．频率最小的光对应的能级差最小的越迁，即是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的，选项A错误；
B．最容易发生衍射现象的光是波长最长的，即频率最小的，即能级差最小的，是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的，选项B正确；
C．大量氢原子从n=3向低能级跃迁时总共可辐射出种不同频率的光，选项C错误；
D．氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应，则从n=3能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光也能使金属A发生光电效应，即这群氢原子辐射出的光中共有2种频率的光能使金属A发生光电效应，选项D错误。
故选B。
7. 我国深空探测器采用钚-238（）核电池作为长效能源。其衰变方程为 。利用衰变释放的波长为λ的γ射线，照射探测器表面涂覆的新型钙钛矿材料（逸出功为）引发光电效应为设备供电。已知普朗克常量为h，光速为c。下列说法中正确的是（ ）
A. 衰变方程中的X为正电子
B. 探测器在宇宙空间航行时钚-238的半衰期将会变长
C. 的比结合能比的比结合能小
D. γ射线照射钙钛矿材料逸出光电子的最大初动能
【答案】D
【解析】A．根据质量数守恒和电荷数守恒，X的质量数为4，电荷数为2，则X为α粒子，故A错误；
B．半衰期由原子核自身性质决定，与外界环境无关，故B错误；
C．衰变后比衰变前的更稳定，所以的比结合能比的比结合能大，故C错误；
D．由光电效应方程可得γ射线照射钙钛矿材料逸出光电子的最大初动能，故D正确。
故选D。
8. 一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，最后变化到状态C，V-T图像如图所示。已知该气体在状态B时的压强为下列说法正确的是（ ）
A. 状态A时的气体压强为
B. A→B过程气体放热
C. B→C过程气体压强增大
D. B→C过程气体对外做功
【答案】BD
【解析】A．从A到B为等温变化，则状态A时的气体压强为，选项A错误；
B．A→B过程气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体放热，选项B正确；
C．因
可知B→C过程气体压强不变，选项C错误；
D．B→C过程气体体积增加，对外做功，选项D正确。
9. 下列关于分子动理论知识，说法正确的是（ ）
A. 图甲中茶叶蛋的蛋清呈灰黑色，原因是酱油的色素分子通过扩散运动到了蛋清中
B. 图乙为封闭容器内气体分子运动的示意图，若瓶内气体温度升高，则每个气体分子的动能都增加
C. 图丙为氧气分子在不同温度下的速率分布图像，由图可知状态③时的温度比状态①、②时都高
D. 图丁为分子间作用力f和分子势能Ep随分子间距离r变化的关系图线，其中②表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线，①表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线
【答案】AC
【解析】A．茶叶蛋蛋清呈灰黑色，是因为酱油中的色素分子发生扩散现象进入蛋清，故A正确；
B．温度是分子平均动能的标志，瓶内气体温度升高，气体分子的平均动能增加，但不是每个气体分子的动能都增加，故B错误；
C．由氧气分子在不同温度下的速率分布图像可知，温度越高，速率大的分子所占比例越大，状态③中速率大的分子所占比例比状态①、②大，所以状态③时的温度比状态①、②时都高，故C正确；
D．当分子间距离时，分子间作用力f=0，时分子间的作用力表现为引力，时分子间的作用力表现为斥力，当两个分子从无穷远处相互靠近的过程中，分子力先做正功后做负功，分子势能先减小后增大，时分子势能最小，分子势能最小。在图丁中，①在时f=0，表示分子间作用力随分子间距离r的变化关系图线；②在时达到最小值，表示分子势能随分子间距离r的变化关系图线，故D错误。
10. 1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲中，如果先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，则验电器的张角变大
B. 根据图乙可知，黄光越强，光电流越大，说明光子的能量与光强有关
C. 图丙中，若电子的电荷量用e表示，、、普朗克常量h已知，则该金属的截止频率为
D. 图丁中，由光电子最大初动能与入射光频率的关系图像可知该金属的逸出功为E或
【答案】CD
【解析】A．先让锌板带负电，再用紫外线灯照射锌板，由于光电效应电子从金属板上飞出，锌板负电荷减少，张角变小，如果紫外线灯继续照射锌板，就会使锌板带正电，验电器的张角又变大，故A错误；
B．黄光越强，光子数越多，产生光电子越多，光电流越大，但光子的能量与光强无关，故B错误；
C．根据公式
可得
可知该金属的截止频率
故C正确；
D．根据爱因斯坦光电效应方程有
当时，有
当时，有
故D正确。
故选CD。
二、实验题（每空2分，共14分。）
11. 某同学用单摆测量重力加速度。
（1）为了减少测量误差，下列做法正确的是
A. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大
B. 测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为
C. 摆线尽量细些、长些、伸缩性小些
D. 计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处
（2）组装好装置，用毫米刻度尺测量摆线长度L，用螺旋测微器测量摆球直径d，记摆长。多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长l对应的摆球摆动周期T， 并作出图像，如右图所示。根据图线斜率可计算重力加速度______（结果保留三位有效数字，π2取9.87）。
（3）若将摆线长度误认为摆长，仍用上述图像法处理数据，得到的重力加速度值将_________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1）C （2）9.87 （3）不变
【解析】（1）A．为了使小球摆动做简谐运动，摆角不能太大，不能大于，故A错误；
B．测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为，故B错误；
C．为了减小实验误差，摆线尽量细些、长些、伸缩性小些，故C正确；
D．摆球在平衡位置（最低点）速度最大，计时更准确，所以计时的起、止位置选在平衡位置处，故D错误。
故选C。
（2）单摆周期公式
可得
则图像的斜率为
解得重力加速度为
（3）若将摆线长度L误认为摆长l，则有
整理可得
仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为，故得到的重力加速度值不变。
12. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，用图甲装置测量红光的波长：
（1）图甲中标示的器材“A”应为_____；
（2）图乙中测量头的读数为_____mm；
（3）下列图示中条纹间距表示正确的是_____。
（4）某同学利用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率。在坐标纸上记录的情况如图丙所示。虚线是以入射点为圆心作出的圆，由此计算出玻璃砖的折射率为_____。（结果保留两位有效数字）
【答案】（1）滤光片 （2）5.194 （3）C （4）1.5
【解析】（1）图甲中标示的器材“A”应为滤光片；
（2）测量头的读数为
（3）下列图示中条纹间距表示正确的是C，ABD错误。
故选C。
（4）玻璃砖的折射率为
三、解答题（共40分）
13. 如图所示，AB为空气与某介质的界面，直线MN垂直于界面AB。已知，该介质的折射率，光在空气中的传播速度约为3×108m/s。求：
（1）光以i=45°入射角由空气射入该介质时的折射角r；
（2）光在该介质中的传播速度v；
（3）光由该介质射向空气，发生全反射的临界角C。
【答案】（1）r=30° （2） （3）C=45°
【解析】（1）根据题意，由折射定律有
解得
则折射角
（2）根据题意，由公式可得，光在该介质中的传播速度
（3）根据题意，由公式可得
解得全反射的临界角
14. 波源位于原点O的简谐横波沿x轴正方向传播，时刻波刚好传播到P点，波形图如图所示，P点的平衡位置为，Q点的平衡位置为，此后经过质点Q第一次出现在波峰位置。求：
（1）该列波的传播速度大小v；
（2）时间内，质点P通过的路程s；
（3）从图示时刻开始计时，写出质点M的振动方程；
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由波形图可知，波长
时刻波刚好传播到P点，此后经过质点Q第一次出现在波峰位置，波从P点传播到Q点所需时间t1， P、Q间的距离
则有
Q点第一次出现波峰时，波从P点传播到Q点后，Q点再振动个周期到达波峰。设波周期为T，则
又因为
即有
代入
联立解得
（2）设时间内，质点通过的路程，根据
结合上述结论可得
则
质点在一个周期内通过的路程为4A（A为振幅，由图可知），所以时间内质点P通过的路程
（3）从图示时刻开始计时，设质点M的振动方程
由图可知
结合上述结论可得角频率
由图像可知时，
代入振动方程可得
解得
所以质点M的振动方程为
15. 电动自行车骑行时必须保持合适的轮胎气压。某人用打气筒给闲置很久的电动自行车打气，内胎的容积为，胎内原来空气压强为，温度为室温27℃，设每打一次可打入压强为一个标准大气压的空气。打气过程中由于压缩气体做功和摩擦生热，打了次后胎内温度升高到35℃。（一个标准大气压为）
（1）假设车胎因膨胀而增大的体积可以忽略不计，则此时车胎内空气压强为多少；
（2）电动自行车轮胎气压在室温情况下的标准压强为，如果此次打气恢复常温后胎压过大（未超过车胎承受范围），需要放出一部分气体，使车胎内气压在室温情况下达到标准压强，试求放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）初状态
末状态
根据理想气体状态方程得
解得
（2）设恢复常温后气体的压强为，根据查理定律
解得
胎压过大，需要放出气体。根据玻意耳定律得
解得
放出气体的质量与轮胎内剩余气体质量的比值