山东省青岛市即墨区2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版）

这是一份山东省青岛市即墨区2024-2025学年高二下学期期中考试物理试卷（解析版），共19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.本试卷共19小题，考试时间为90分钟，考试结束后，将答题卡交回。
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. 下列现象违背热力学规律的是（ ）
A. 热水会自然变凉
B. 摩擦物体会使其温度升高
C. 内燃机可以将内能全部转化成机械能
D. 热量可以从低温物体转移到高温物体上
【答案】C
【解析】A．热水自然变凉是热量自发从高温传递到低温，符合热力学第二定律，故A不符合题意要求；
B．摩擦生热是机械能转化为内能，符合热力学第一定律（能量守恒），故B不符合题意要求；
C．内燃机无法将内能全部转化为机械能，必须存在热量的散失，违背热力学第二定律，故C符合题意要求；
D．热量从低温物体转移到高温物体需外界做功，不违背热力学第二定律，故D不符合题意要求。
故选C。
2. 在挡板上安装一个宽度可调的单缝，缝后放一个光屏，如图所示。用红光照射单缝并调节单缝宽度，在光屏上出现了明暗相间的条纹。下列说法中正确的是（ ）
A. 在光屏上会观察到等间距的明暗相间条纹
B. 若减小单缝宽度，光屏上的条纹间距变大
C. 若减小单缝到光屏的距离，条纹间距变大
D. 若用白光照射，光屏上不会得到彩色条纹
【答案】B
【解析】A．单缝衍射的图样是中央条纹亮而宽，两侧亮条纹具有对称性，亮条纹宽度逐渐变窄，亮度逐渐减弱，故A错误；
BC．要使光屏上的条纹间距变大，即衍射现象更明显，则可减小单缝的宽度，或者改用波长更大的平行光照射，改变单缝到光屏的距离不能使条纹间距变大，故B正确，C错误；
D．若用白光照射单缝时，光屏上中央亮纹两侧会得到彩色条纹，故D错误。
故选B。
3. 分子之间有间隙，但是大量分子却能聚集在一起，说明分子之间存在着相互作用力。分子间作用力与分子间距离的关系如图所示，其中为平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 当分子间距离时，分子间仅存在斥力，不存在引力
B. 当分子间距离时，分子间引力和斥力同时存在，但引力比斥力变化快
C. 当分子间距离时，随着r变大，分子间作用力先增大后减小
D. 当分子间距离时，随着r变大，分子力势能先减小后增大
【答案】C
【解析】A．当分子间距离时，分子间即存在斥力，也存在引力，只是斥力大于引力，表现为斥力，选项A错误；
B．当分子间距离时，分子间引力和斥力同时存在，但斥力比引力变化快，选项B错误；
C．当分子间距离时，随着r变大，分子间作用力先增大后减小，选项C正确；
D．当分子间距离时，随着r变大，分子力做负功，则分子力势能增大，选项D错误。
故选C。
4. 劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图甲。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，另一端夹入薄木板，从而在两玻璃表面形成一个劈形空气薄膜。用一红色激光竖直向下照射，会得到明暗相间条纹，如图乙。现让劈形空气薄膜内充满折射率大于空气的介质，关于相邻两条纹之间的距离，下列说法正确的是（ ）
A. 变小B. 变大
C. 不变D. 无法判断
【答案】A
【解析】让劈形空气薄膜内充满折射率大于空气的介质，则光在介质中的速度减小，波长减小，因相邻明条纹间总相差一个波长，则相邻两条纹之间的距离变小。
故选A。
5. 某发光二极管的功率为90W，其功率的10%会产生某种特殊光波。已知这种特殊光波的波长为400nm，普朗克常量为，光速。则该发光二极管每秒发出这种特殊光波的光子数约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】这种特殊光波的光子能量为
发光二极管每秒内发出的光子数为
联立，解得
故选C。
6. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历一系列过程回到原状态，其图像如图所示。其中ab为等容变化，bc两状态下气体温度相同。状态a和b的坐标分别为和，下列说法正确的是（ ）
A. 状态c的温度是状态a温度的两倍
B. c到a过程中，体积减小，分子势能减小
C. b到c过程中，气体对外做的功等于释放的热量
D. 气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在b状态下的冲量
【答案】D
【解析】A．对状态ab，则由
可得

因bc两状态下气体温度相同，则。状态c的温度是状态a温度的三倍，选项A错误；
B．理想气体分子势能为零，即c到a过程中，体积减小，分子势能不变，选项B错误；
C．b到c过程中，气体并bc两态温度相等，bc两态气体的内能相等，则气体对外做功的同时要吸收热量，选项C错误；
D．因气球在a状态的压强小于b状态的压强，则a状态下气体分子对器壁单位面积的碰撞力比b状态小，即气体在a状态下单位时间内对单位面积器壁的冲量小于在b状态下的冲量，选项D正确。
7. 如图为氢原子能级图，大量处于能级的氢原子向下跃迁放出a、b、c三种频率的光。只有b、c两种光能使图乙中的金属板K发生光电效应，其中b光刚刚能让金属板K发生光电效应。已知普朗克常量为h，下列说法正确的是（ ）
A. 金属板K的截止频率为
B. 用相同光照强度的两种光b、c照射金属板K，b光照射时产生的饱和光电流最大
C. 若将图乙的电源正负极互换位置并移动滑片P，灵敏电流计的示数不可能变为0
D. 大量处于能级的氢原子向下跃迁产生的光能使金属板K发生光电效应的有4种
【答案】B
【解析】A．因b光对应着从2到1的跃迁，辐射光子的能量为10.2eV，可知金属板K的截止频率为，选项A错误；B．a光对应着从3到1的跃迁，可知b光光子能量小于a光，用相同光照强度的两种光b、c照射金属板K，则b光单位时间内逸出光子的个数较多，则b光照射时产生的饱和光电流最大，选项B正确；C．图乙所加的电压为正向电压，若将图乙的电源正负极互换位置，则光电管加反向电压，则移动滑片P，灵敏电流计的示数可能变为0，选项C错误；D．大量处于能级的氢原子向下跃迁产生的光子能量大于从2到1的跃迁产生的光子能量的还有：4→1，3→1，则能使金属板K发生光电效应的有3种，选项D错误。
8. 容器A和容器B通过足够长的软管相连，容器B和容器C通过细导管相连。打开阀门K，移动A，使最左侧的水银面第一次与容器B的下表面处在同一高度，如图所示；关上阀门K，向上移动A，当水银第一次刚刚全部充满容器B时，停止移动A，此时最左侧的水银面与容器B上表面的高度差为。打开阀门K，放入被测物体，移动A，使最左侧的水银面第二次与容器B的下表面处在同一高度；关上阀门K，向上移动A，当水银第二次刚刚全部充满容器B时，停止移动A，此时最左侧的水银面与容器B的上表面高度差为。已知大气压，容器B的体积为，细导管体积忽略不计，整个过程温度不变，所用器材气密性良好。下列说法正确的是（ ）
A. 容器B第一次充满水银时，容器C内的气体压强为
B. 容器C的体积为
C. 容器B第二次充满水银时，容器C内的气体压强为
D. 被测物体的体积为
【答案】D
【解析】A．题意易知容器B第一次充满水银时，容器C内的气体压强为
故A错误；
B．根据玻意耳定律有
联立解得
故B错误；
C．题意易知容器B第二次充满水银时，容器C内的气体压强为
故C错误；
D．根据玻意耳定律有
联立解得
故D正确。
故选 D。
二.多项选择题：本题共5小题，每小题4分，共20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，选错或不选得0分。
9. 关于气体、液体和固体，下列说法正确的是（ ）
A. 布朗运动是分子的热运动
B. 一个气体分子的体积等于摩尔体积除以阿伏伽德罗常数
C. 液体表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直
D. 某种固体沿不同方向导热性不同，这种固体一定是单晶体
【答案】CD
【解析】A． 布朗运动不是分子的热运动，是悬浮在液体或者气体中的颗粒的无规则运动，A错误
B．一个气体分子的体积小于摩尔体积除以阿伏伽德罗常数，一个气体分子的占据的空间等于摩尔体积除以阿伏伽德罗常数，B错误；
C． 液体表面张力的方向总是跟液面相切，且与分界面垂直，C正确；
D． 某种固体沿不同方向导热性不同，具有各向异性，这种固体一定是单晶体，D正确。
故选CD。
10. 如图所示是部分原子核的比结合能与质量数的关系图像，通过该图像可以得出一些原子核的比结合能。关于核力和比结合能，下列说法正确的是（ ）
A. 核力是短程力，是引起衰变的原因
B. 若原子核A裂变成原子核B一定会释放能量
C. 比结合能越大，平均核子质量越大，原子核越稳定
D. 衰变所释放的能量来源于产生的新核从高能级向低能级跃迁
【答案】BD
【解析】A．核力是短程力，其作用的范围是10-15m，弱相互作用是引起衰变的原因，选项A错误；
B．因B的比结合能比A大，则若原子核A裂变成原子核B一定会释放能量，选项B正确；
C．比结合能越大，平均核子质量越小，原子核越稳定，选项C错误；
D．衰变所释放的能量来源于产生的新核从高能级向低能级跃迁，选项D正确。
故选BD。
11. 如图，一导热的密闭容器水平放置，容器内有两部分理想气体A和B，气体之间有一段水银柱。现将容器竖直放置，使气体A在上面，气体B在下面。已知外界温度保持不变，下列说法正确的是（ ）
A. 气体A的压强在增大
B. 气体B的压强在增大
C. 气体A单位时间单位面积的碰撞次数变小
D. 气体B单位时间单位面积的碰撞次数变小
【答案】BC
【解析】密闭容器水平放置时，A、B中的压强相等；容器竖直放置时水银柱下移，A中体积增大，由波意尔定律得A气体中的压强减小，B气体中的压强增大；气体A单位时间单位面积的碰撞次数（A气体的压强）变小；气体B单位时间单位面积的碰撞次数（B气体的压强）变大。
故选BC。
12. N、P是一条直线上相距6m的两点，某一简谐波沿这条直线传播。N、P两点振动方程分别为和。则这列简谐波的波速和波长可能是（ ）
A. 3m/sB. 6m/sC. 8mD. 4m
【答案】BC
【解析】CD．根据题意可知P点振动方程为
N点的振动方程为
可知N、P两点的相位差
若波从N传到P，则有N、P两点的平衡位置间的距离
解得波长为
当n=0时，当n=1时，当n=2时；
若波从P传到N，则有N、P两点的平衡位置间的距离
解得波长为
当n=0时，当n=1时
所以波长可能为8m，故C正确，D错误；
AB．根据振动方程可知角速度为
则周期为
若波从N传到P，波长为
则波速为
当n=0时v=6m/s，当n=2时
若波从P传到N，波长为
则波速为
当n=0时v=2m/s
当n=2时
所以波速可能为6m/s，故A错误，B正确。
13. 如图，质量为m的物块C放在水平地面上。一劲度系数为k的轻质弹簧底端与C锁定，上端与质量为m的物块B锁定，一开始物块B与C处于静止状态。现让质量为2m的物块A在物块B正上方的某一高度静止释放，物块A与B碰后粘在一起作周期为T的简谐运动。整个运动过程中，物块C恰好未离开地面。已知弹簧始终在弹性限度内，碰撞时间极短，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A. 简谐运动的振幅为
B. 地面受到的最大压力
C. 简谐运动的表达式为
D. 碰后第一次回到碰撞位置所用的时间为
【答案】ABD
【解析】A．由题意，当弹簧弹力等于组合体AB的重力时，组合体速度达最大，此时弹簧压缩量满足
解得
当组合体AB向上运动到最高点时，物块C恰好未离开地面，弹簧的伸长量满足
解得
则简谐运动的振幅为，故A正确；
B．当组合体AB运动到最高点时，做简谐振动加速度达最大，根据牛顿第二定律可得
解得
根据简谐振动的对称性可得，当组合体AB运动到最低点时，加速度达最大，方向竖直向上，此时弹簧对组合体AB的弹力最大，根据牛顿第二定律有
求得此时弹簧弹力
根据牛顿第三定律结合平衡条件可知，此时物块C对地面的最大压力为，故B正确；
C．以物块A与B碰后瞬间为计时时刻，则简谐运动的表达式为，t=0时，
解得，简谐运动的表达式为，故C错误；
D．碰后第一次回到平衡位置的时间满足
解得，则碰后第一次回到碰撞位置所用的时间为，故D正确。
三.非选择题：本题共6小题，共56分。
14. 某实验小组在学习完单摆的相关知识后，利用实验室物品测量本地重力加速度。实验步骤如下：
①利用游标卡尺测出质量分布均匀的小球直径如图甲所示；
②如图乙，在不可伸长的细线的一端打上一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，把细线上端固定在铁架台上并记作O点；
③拉开较小角度后将小球由静止释放，并在小球第1次通过______开始计时，此时计数为1。当小球第N次经过此点时，读出所用时间为t；
④在O点正下方的细线上标记一点，保持点以下的细线长度不变，通过改变间细线长度L以改变摆长，重复步骤③，测量多组数据后，作出图丙所示图像。回答下列问题：
（1）根据读数可得小球的直径______mm，步骤③中的横线处应填______；
（2）单摆的周期______（用字母和表示）；
（3）根据图丙求得重力加速度______（保留三位有效数字）；
（4）图丙直线明显不过原点，其图像与横轴交点坐标的意义是______。
【答案】（1）11.70mm 最低点（或平衡位置） （2） （3）9.64 （4）点距小球重心距离的负值
【解析】（1）[1]20分度游标卡尺精度值为，根据游标卡尺的读数规则可读出小球的直径为
[2]单摆经过最低点（或平衡位置）时速度最大，计时误差最小，因此步骤③中的横线处应填“最低点（或平衡位置）”。
（2）单摆从第1次通过平衡位置开始计时，计数为1，到第N次通过平衡位置，时间t内完成全振动的个数为
由
解得单摆的周期
（3）设点到小球重心的距离为，则单摆周期公式为
变形得
因此图像的斜率
根据图丙可得图像的斜率
所以重力加速度
（4）由第3问可知，设点到小球重心的距离为时，图像的表达式为
当时，解得
所以图像与横轴交点坐标的意义是：点距小球重心距离的负值。
15. “感光镜片”在生活中处处可见。某实验小组为测一圆形“感光玻璃”折射率，利用身边的器材设计如下实验。实验步骤如下：
①利用测量工具测出圆形玻璃直径d=5.00cm；
②在水平桌面上铺一张白纸，将圆形玻璃放在纸面上；
③取一红色激光笔，让其沿桌面向下照射圆形玻璃。水平左右移动激光笔，当观察到射出圆形玻璃的光线不发生偏转时，说明光线经过圆形玻璃的圆心O，并在光线入射和出射位置处分别标记点M、N，（如图甲）；
④继续水平向右激光笔并保证激光笔在桌面上沿直径方向向下照射，当光线恰好再次从N点射出介质时，测出激光笔在其运动过程中的距离L=2.00cm，标记入射点A。回答下列问题：
（1）圆形玻璃的折射率n=______（可用根式表示）；
（2）若将激光笔保持原方向继续向右移动，______（填“能”或“不能”）看到光在圆形玻璃内发生全反射；
（3）若用紫色激光仍在桌面上沿直径方向向下在A点入射，则出射点在N点的______（填“右侧”或“左侧”）；
（4）为使出射光照度维持在某一定值，“感光玻璃”可以自动调整透明度。经查阅入射光照度和透明度的关系如图乙所示。当透明度为50%时，入射光照度为______Lx。
【答案】（1） （2）不能 （3）左侧 （4）120
【解析】（1）由几何关系可知，入射角的正弦
解得
则折射角的正弦
可得折射率
（2）若将激光笔保持原方向继续向右移动，由几何关系可知，光线射到玻璃表面时的折射角总等于从另一面出射时的入射角，可知该角度不可能大于临界角，即不能看到光在圆形玻璃内发生全反射；
（3）紫光的折射率大于红光，则若用紫色激光仍在桌面上沿直径方向向下在A点入射，紫光偏折程度较大，则在A点的折射角较小，则出射点在N点的左侧。
（4）由图可知，当透明度为50%时，入射光照度为120Lx。
16. 是最常见的一种铀，但它却不是实用的核燃料，军事上则常用做贫铀弹或装甲板材。假设经过多次和衰变，最终生成并释放出射线。已知的半衰期亿年，光速。
（1）求发生和衰变的次数；
（2）求质量为的，经过亿年后，剩下的质量；
（3）氚核是重要的核聚变材料，已知氚核的质量，中子的质量，质子的质量，求氚核的比结合能。
【答案】（1）8次衰变，6次衰变 （2） （3）
【解析】（1）设发生了x次衰变和y次衰变，则，
解得，
所以发生了8次衰变，6次衰变。
（2）设剩下的质量为，由半衰期公式得
解得
（3）一个质子和两个中子聚变成氚核的过程中的质量亏损为
释放的核能为
氚核的比结合能为
17. 图甲为装满介质的容器截面图。C、A、O、B为介质表面的水平面上的四个点，其中A和B是波源，O点位于不同深度的两部分介质分界线上。图乙和图丙分别是波源A和波源B振动一个周期后形成的图像。波源B到容器底部B′的距离hB=0.4m，OA=3m，OB=1m，容器左侧壁与水平地面的夹角θ=45°。已知机械波在该介质中的波速v与介质深度h的关系为，g=10m/s2。当t=0时刻，两波源同时开始振动，t=0.75s后O点振幅不再发生变化，求：
（1）波源B在容器底部B′处的波长λB及波源A到容器底部A′的距离hA；
（2）在AC之间，距A点距离为x时，波速vx与x的关系式；
（3）t=1.5s时，质点O运动的路程。
【答案】（1）， （2） （3）
【解析】（1）由可得，波源B在容器底部B′处的波速
由图丙可得周期
波源B在容器底部B′处的波长
波源B的振动形式传到O点所用时间为
由题意可知，波源A振动形式传到O点所用时间
求得，由，可得
（2）由几何关系可得，（或）
（3）由图可得波源A的振幅A1=5cm，波源B的振幅A2=4cm
当波源A的振动形式传到O点时，O点以波源B的形式振动了
所以质点O先运动了
t=0.75s后，在O点发生干涉，由于两波源振动步调相反，故此时振幅
所以在t=0.75s和t=1.5s之间，质点O运动的周期个数为
则质点O运动了
解得总路程为
18. 水平放置的某光学组件横截面如图所示，该组件是由圆弧和直角三角形构成的玻璃砖。O为圆弧的圆心，OE和OC为半径等于，AOC在同一条直线上。在横截面所在的平面内，有一单色光在B点入射光学组件，其折射光线在D点恰好发生全反射。已知，，该单色光在空气中的传播速度为c，求：
（1）光学组件的折射率n；
（2）单色光从光学组件射出时出射角的正弦值；
（3）单色光在光学组件的传播时间。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）由几何关系可得
由全反射定理
解得
（2）由几何关系可得
由折射定理
解得
（3）由几何关系可得垂直于于G点，
所以
在中，
所以
在中，
单色光在光学组件中传播的路程为
单色光在光学组件中传播速度
单色光在光学组件中传播时间为
19. 气象探测气球是进行高空气象观测的重要工具。随着高度的升高，空气的压强和温度均降低。当气球在地面时，空气的压强为1个标准大气压、温度为时的密度为。气球因启动一持续加热装置而使内部气体的温度快速升到且维持不变，气球开始上升。当达到某一高度时，外界空气的压强为，温度为。已知该气球体积为V，气球自身质量（球皮、吊篮及加热装置总质量）为M。气球内、外的气压始终都相等，重力加速度大小为g，整个过程气球的体积保持不变，球皮厚度及空气阻力均不计。
（1）求气球在此高度时所受浮力的大小；
（2）求从地面开始到到达此高度的过程中，从球内排出的空气质量；
（3）气球在此高度时，加热装置再次使内部气体的温度迅速升到T，此时气球获得的竖直向上加速度，求T。
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设1个标准大气压，质量为m的空气在温度为时的体积为，则密度为
设，质量为m的空气在温度为时的体积为
则密度为
根据理想气体状态方程有
（或者 其中K为常数）
解得
则此时气球所受浮力的大小
解得
（2）设，质量为m的空气在温度为时的体积为，即球内空气密度为
根据理想气体状态方程有
（或者）
解得，
解得
（3）设温度到达T时的空气质量为，密度为。
由牛顿第二定律
其中
解得
由
解得