北京市第四中学2025-2026学年高二下学期期末物理试题

这是一份北京市第四中学2025-2026学年高二下学期期末物理试题，共33页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
1.某正弦式交流电的电流i随时间t变化的图像如图所示。由图可知（ ）
A. 该交流电的周期为B. 该交流电的频率为
C. 电流的有效值为D. 电流的瞬时值为
2.如图甲所示为某简谐横波在时刻的波形图，图乙为质点 P的振动图像，则下列说法正确的是（ ）
A. 该波的波长为1.5m
B. 该波沿x轴负方向传播
C. 该波的波速为
D. 时间内，质点 P沿x轴运动了
3.如图，一束光由空气射向横截面为半圆的玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下列光路图可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
4.下面四张图片涉及分子动理论的相关知识，则下列说法不正确的是（ ）
A. 甲图是分子间的作用力跟分子间距的关系图，当时，分子间的作用力表现为引力
B. 要达到乙图的实验效果，应先将爽身粉均匀地撒在水面上，然后用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液
C. 丙图是氧气分子速率分布情况曲线，其中实线对应的气体温度高于虚线对应的气体温度
D. 丁图解释了布朗运动的成因，悬浮在液体中的颗粒越大，液体分子对颗粒撞击作用的不平衡就表现得越明显
5.在考古研究中，通常利用的衰变来测算文物的大致年代，其半衰期为5730年，已知衰变方程为：，碳14发生衰变的过程中，除检测到X粒子的射线外，还检测到了γ射线，下列说法正确的是（ ）
A. X是α粒子
B. γ射线电离能力比α射线强
C. X粒子来自于碳原子的核外
D. 若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为5730年
6.某同学将眼睛紧贴在游标卡尺两个卡脚之间的缝隙、观察氖气霓虹灯管的衍射现象。已知氖气霓虹灯管发光时可视为单色线状光源，下列说法不正确的是（）
A. 为观察到明显的衍射现象，游标卡尺的缝隙方向应与灯管平行
B. 发生衍射时，可以看到明暗相间、且宽度不等的衍射条纹
C. 发生衍射时，缝隙越窄衍射条纹的中央亮条纹越窄
D. 若光源改用白色日光灯管，可以看到与狭缝方向平行的彩色条纹
7.如图所示，均质钢管的上端通过一根轻绳连接在天花板上，处于静止状态。则钢管受到力的个数为（）
A. 3B. 4C. 5D. 6
8.如图甲所示两列脉冲波沿相反方向传播，其波形相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。则此时刻a、b两质点的运动方向为（ ）
A. a、b都向上运动B. a、b都向下运动C. a向下、b向上运动D. a向上、b向下运动
9.在如图所示的振荡电路中，某时刻线圈中的磁场方向向下且正在减弱。P、Q为电容器的上、下极板，电感线圈的自感系数为L，电容器的电容为C。下列说法正确的是（ ）
A. 电流正在变大
B. 电容器正在充电
C. P板带正电，Q板带负电
D. 若将电容器的P极板上移一小段距离，则振荡电路的周期变大
10.一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后回到初始状态a，其图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. a、b、c三个状态压强的大小关系满足
B. ，外界对气体做正功，气体内能增大
C. ，气体分子单位时间撞击单位面积器壁的次数减小
D. ，气体内能减小，所有分子的运动速率都减小
二、多选题：本大题共8小题，共24分。
11.氢原子能级图如图所示，一群处于高能级的氢原子向低能级跃迁时会发出各种频率的光，其中三种频率的光如图中a、b、c所示。下列说法正确的是（ ）
A. b光比a光更容易发生衍射现象
B. c光子的能量大于a光子的能量
C. 一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时一共能发出5种频率的光
D. 从跃迁到能级的氢原子发出的光，能使处于能级的氢原子发生电离
12.2026年1月2日，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所科研团队宣布，我国重大科学工程有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）实验证实托卡马克密度自由区的存在，找到突破密度极限的方法，为磁约束核聚变装置高密度运行提供重要的物理依据。其中我国“人造太阳”主要是将氢的同位素氘或氚的核聚变反应释放的能量用来发电，有一种核聚变反应的方程为。已知氘核的质量为，比结合能为E，中子的质量为，反应中释放的核能为，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A. 反应产物X为
B. X核的质量为
C. X的比结合能为
D. 提升等离子体的密度，在常温常压下也能发生聚变反应
13.如图所示为变压插座，变压插座给我们的生活带来了很多的便利。家庭使用时变压插座连接的交变电流的电动势，通过变压插座可以调节电压供不同的用电器使用，变压插座内部的变压器可看作理想变压器。关于该变压器，下列说法正确的是（ ）
A. 当旋钮旋转至“5V”时，变压器内原、副线圈匝数比为
B. 当旋钮旋转至“10V”，正常工作时变压器内流过原、副线圈的电流比为1∶22
C. 当旋钮旋转至“10V”，但未连接用电器时变压器内副线圈两端的电压为0
D. 当旋钮旋转至“10V”，正常工作时若增加负载，则变压器原线圈中的电流增大
14.如图所示，竖直放置的固定汽缸内由活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦地滑动，汽缸的横截面积为S，将整个装置放在大气压恒为的空气中，开始时缸内气体的温度为，空气柱长度为。用电热丝对气体缓慢加热，活塞缓慢向上移动，缸内气体只与电热丝发生热交换，当缸内气体吸热为Q时，缸内空气柱长度增加量为，处于平衡状态。已知活塞的质量为m，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 缸内气体发生等压变化，气体压强恒为
B. 缸内气体对外做功
C. 气体内能可能不变
D.
15.在光电效应实验中，分别用频率为、的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为和、光电子的最大初动能分别为和，h为普朗克常量下列说法正确的是
A. 若，则一定有
B. 若，则一定有
C. 若，则一定有
D. 若，则一定有
16.如图所示，橡皮筋的一端固定在O点，另一端拴一个物体，O点的正下方A处有一垂直于纸面的光滑细杆，为橡皮筋的自然长度。已知橡皮筋的弹力与伸长量成正比，现用水平拉力F使物体在粗糙的水平面上从B点沿水平方向缓慢向右运动至C点，已知运动过程中橡皮筋处于弹性限度内，且物体对水平地面始终有压力，下列说法正确的是（ ）
A. 物体所受水平面的摩擦力保持不变B. 物体所受地面的支持力先减小后增大
C. 橡皮筋对轻杆的作用力先增大后减小D. 水平拉力F逐渐增大
17.半导体薄膜压敏传感器所受压力越大其电阻越小，利用这一特性设计成苹果大小自动分拣装置如图所示，装置可选出单果质量大于一定标准的苹果。为固定转动轴，苹果通过托盘秤时作用在杠杆上从而使压敏传感器受到压力，为可变电阻。当放大电路的输入电压大于某一个值时，电磁铁工作将衔铁吸下并保持此状态一小段时间，苹果进入通道2，否则苹果将进入通道1。下列说法正确的是（ ）
A. 选出的质量大的苹果将进入通道1
B. 若将托盘秤在杠杆上的位置右移，将挑选出质量更大的苹果
C. 若将的电阻调小，将挑选出质量更大的苹果
D. 若电源电动势变大，将挑选出质量更大的苹果
18.美国物理学家康普顿在研究石墨对射线的散射时，发现在散射的射线中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长不等于入射波长的成分，这种现象被称为康普顿效应。如图为康普顿效应发生的图景，入射光子与静止的电子发生斜碰，碰撞后散射光的散射角为。已知入射光的波长为，散射光的波长为，普朗克常量为，真空中光速为，下列说法正确的是（ ）
A. 散射光的波长
B. 散射光的波长
C. 碰撞后电子的动能为
D. 碰撞后电子速度方向与入射光方向间夹角的正切值为
三、实验题：本大题共3小题，共9分。
19.北京四中物理学习小组在实验室中探究变压器线圈两端的电压和匝数的关系。实验时同学们发现了以下两个问题，并展开了讨论。
(1)观察变压器的铁芯，发现它的结构和材料是 。
A．整块硅钢铁芯 B．整块不锈钢铁芯 C．绝缘的硅钢片叠成
(2)实验中将电源接在原线圈两个接线柱之间，调整原副线圈的匝数之比为2∶3，用电压表测得副线圈的两个接线柱之间的电压为3.0V，则原线圈的输入电压不可能为 。
A．1.9V B．2.1V C．2.4V
20.如图甲为“验证温度不变时，一定质量气体压强和体积的关系”的实验装置。用细软管将针管小孔与压强传感器连接，密封一定质量的气体，用数据采集器连接计算机测量气体压强。
(1)甲小组同学实验时，推动活塞压缩注射器内空气，多次测量得到注射器内气体压强p、体积V变化的图线，如图乙所示（其中虚线是实验所得图线，实线为一条双曲线，实验过程中环境温度保持不变），发现该图线与等温变化规律明显不合，造成这一现象的可能原因是 。
A．实验时用手握住注射器使气体温度逐渐升高
B．实验时推动活塞过于迅速
C．注射器没有保持水平，大气压增大
D．推动活塞过程中有气体泄漏
(2)乙小组两位同学各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作图像如图丙所示，图中代表的物理含义是 ，图线a、b斜率不同的原因是 。
21.同学们利用图所示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
(1)组装仪器时，单缝和双缝的空间关系应该为 。
A．a代表单缝，b代表双缝 B．a代表双缝，b代表单缝
C．二者相互垂直放置 D．二者相互平行放置
(2)甲同学在做杨氏双缝干涉实验时，用波长和的单色光，经同一干涉装置分别得到如图甲和乙所示的干涉条纹，则 （选填“”“”或“”）。
(3)乙同学在某次测量时，选用间距为的双缝，测得屏与双缝间的距离为，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为。则他所测单色光的波长为 nm（结果保留3位有效数字）。
(4)丙同学用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹。则关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化，下列图像中可能正确的是 。
A． B． C． D．
四、计算题：本大题共5小题，共47分。
22.开车出行常用手机导航，如图甲是一种车载磁吸手机支架，手机放上去会被牢牢吸附。图乙是其侧视图。若手机质量，支架斜面的倾角，手机与支架接触面间的动摩擦因数。设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取。那么在汽车做匀速直线运动的过程中：
（1）若没有磁吸力，请通过计算说明手机会不会滑下来；
（2）若磁吸力，求支架对手机的弹力和摩擦力的大小。
23.用三根细线a、b、c将重力均为mg的两个小球1和2连接并悬挂，如图甲所示。两小球处于静止状态，细线a与竖直方向的夹角为30°，细线c水平。
(1)求细线b、c对小球2拉力Fb、Fc的大小。
(2)如图乙所示，将细线c与小球2断开，用力F拉小球2，使小球1所处的位置仍与图甲相同，则当F最小时，细线a的拉力Fa为多大?
24.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（）发生了一次衰变。放射出的粒子（）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。以m、q分别表示粒子的质量和电荷量，生成的新核用 Y表示。求：
（1）新核Y在磁场中圆周运动的半径？
（2）粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求该电流的大小？
（3）若衰变过程中释放的核能都转化为粒子和新核的动能，求该衰变过程中的质量亏损？
25.从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。氢原子处于基态（）时电子的轨道半径为，电势能为（取无穷远处电势能为零）。第n个能级的轨道半径为，已知，氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。
(1)求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度；
(2)证明：氢原子处于第n个能级的能量为基态能量的，n=1、2、3…；
(3)1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3、4、5…，式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为，用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，求里德伯常量R的表达式。
26.光子具有能量，也具有动量。
(1)太阳内部发生核聚变释放巨大核能，核能转化为电磁辐射能，以电磁波形式向外辐射，传递至地球，为地球供给能量。设想地球“流浪”至某恒星，且绕该恒星公转。若该恒星质量是太阳质量的64倍，地球绕此恒星公转的绕行周期、地球的温度与“流浪”前一样。求该恒星向外辐射的功率与太阳向外辐射的功率之比。
(2)已知普朗克常量为h，光速为c。
a.利用质能方程和光子的能量，推导波长为的光子的动量。
b.激光照射到物体上，在发生反射、折射和吸收现象的同时，也会对物体产生作用。如图一激光器发出单一频率的激光，激光器的发光功率为P，激光经S点后被分成强度相同的两细光束，光束穿过介质小球的光路如图所示，图中O点是介质小球的球心，入射时两光束与的夹角均为，出射时光束均与平行。若不考虑光的反射和吸收，求两光束因折射对小球产生的合力的大小与方向。
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】A
4.【答案】D
5.【答案】D
6.【答案】C
7.【答案】B
8.【答案】C
9.【答案】B
10.【答案】C
11.【答案】AD
12.【答案】BC
13.【答案】BD
14.【答案】BD
15.【答案】BC
16.【答案】AD
17.【答案】BC
18.【答案】ACD
19.【答案】C
A

20.【答案】AB
注射器与压强传感器连接部位，未被注射器刻度统计的气体体积
两次实验封闭的气体质量不同

21.【答案】AD
​​​​​​​>
630
D

22.【答案】解：(1)若没有磁吸力，因为μ＝0.3< tan53°＝，
所以μmgcsθ< mgsinθ，
即最大静摩擦力小于重力沿支架接触面的分力。
故手机会滑下来。
(2)若磁吸力F＝6 N，支架对手机的弹力FN′＝mgcs53°＋F＝7.2N，
此时最大静摩擦力为Ffm＝μFN′＝0.3×7.2 N＝2.16N，
因为mgsin53°＝1.6 N< Ffm ，
则手机相对汽车静止，所受摩擦力为静摩擦力，
​​​​​​​摩擦力的大小为Ff＝mgsin53°＝1.6 N。
23.【答案】【详解】（1）把小球1和2看成一个整体，受力分析如图1所示
由平衡条件可得
对小球2受力分析如图2所示，设细线 与水平方向的夹角为 ，可得 ，
联立解得细线 对小球2的拉力大小 。
（2）对小球1和2整体进行受力分析，如图4所示，当 的方向与细线 上的拉力方向垂直时， 达到最小值，此时细线 上的拉力 。
​​​​​​​

24.【答案】解：（1）由动量守恒可知衰变后产生的α粒子与新核Y的动量大小相等，方向相反，
根据洛伦兹力提供向心力可得：qvB=m
可得r== （其中P为动量大小）
则α粒子（He）的轨道半径为R=
新核Y在磁场中圆周运动的半径为RY=
解得：RY=；
（2）以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量，α粒子做圆周运动的周期为T=
环形电流为I==；
（3）对α粒子由洛伦磁力提供向心力可得v=
由质量关系可知衰变后新核Y质量为M=m，
由衰变过程中动量守恒可得Mv′-mv=0可知新核Y的速度：v′=
系统增加的能量为△E=Mv′2+mv2，
由质能方程可得△E=△mc2，
联立解得衰变过程中的质量亏损为△m=。
25.【答案】(1)
(2)见解析
(3) 或者
【详解】（1）电子绕氢原子核在第1轨道上做圆周运动，根据牛顿第二定律有 ，则有
（2）设电子在第1轨道上运动的速度大小为 ，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 ，则有 ，命题得证。
（3）从n能级向2能级跃迁放出光的波长为 ，即
所以 ，n=3、4、5…，
对照巴耳末公式，可知里德伯常数 或者

26.【答案】【详解】（1）球绕太阳运动时，有
地球绕恒星运动时，有
联立解得
地球的温度与“流浪”前一样，则有
解得该恒星向外辐射的功率与太阳向外辐射的功率之比为
（2）a. 由题意可知
波速、波长、频率的关系
光子的动量
联立方程可得
b.单个光子的动量大小为
单位时间内两光束的光子总数为
入射前两光束的光子的动量大小之和为
在平行SO方向：入射前单位时间内两光束的光子的总动量大小为
射出后单位时间内两光束的光子的总动量大小为
对光子，由动量定理得 ，方向沿SO方向
在垂直SO方向：入射前两光束的动量抵消，射出后两光束在该方向无动量，则同理可知
故由牛顿第三定律可知，两光束因折射对小球产生的合力的大小为 ，方向沿OS方向。