2022-2023学年河北省沧州市高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年河北省沧州市高二（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.  科学家发现在月球上含有丰富的氦，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为，下列关于聚变的说法正确的是(    )

A. 为质子
B. 比的比结合能小
C. 核聚变方程式中的
D. 的核子平均质量比核子的平均质量大

2.  用塑料瓶装半瓶水密封后放置在室外，经测量室外早晨的温度为，中午的温度为，下列说法正确的是(    )

A. 从早晨到中午，瓶内每个气体分子的动能都逐渐增大
B. 从早晨到中午，气体对外界做功大于气体吸收的热量
C. 从早晨到中午，瓶内的水从外界吸收热量，所以瓶内水的内能增加了
D. 从早晨到中午，速率大的水分子数占总水分子数的比例逐渐减少

3.  为了交通安全，常在公路上设置如图甲所示的减速带，减速带的间距为。当一辆汽车以的速度行驶在减速带上时，车内如图乙所示的弹簧装饰振动得最厉害，则弹簧装饰的固有频率为(    )
 

A.  B.  C.  D.

4.  用某种单色光做双缝干涉的实验，得到的干涉图样如图所示，其中为屏上两固定点。现在单缝、双缝和屏之间充满某种折射率为的透明介质，同时将双缝和屏之间的距离变为原来的倍，若仍用原来的单色光做双缝干涉实验，则下列图样正确的是(    )
 

A.  B.
C.  D.

5.  大千世界千姿百态，许多物理现象都有其内在原因和独特表现，下列关于固体、液体的性质说法正确的是(    )

A. 金属的导热性能均匀，因此金属是非晶体
B. 唐诗“霏微晓露成珠颗”中描述的露珠成球形，是由于液体内部分子间吸引力作用的结果
C. 土壤里有很多毛细管，要保存地下水分，就要用磙子压紧土壤
D. 彩色液晶显示器利用了液晶光学性质各向异性的特点

6.  如图所示为氦原子的能级图，一群处于激发态的氨原子向低能级跃迁时可以辐射出多种不同频率的光子，其中两次跃迁分别辐射出、两种光子，若用光子照射某金属刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是(    )
 

A. 氦原子辐射出光子后，氦原子的能量减小了
B. 光子与光子的波长比为
C. 该金属的逸出功为
D. 用光子照射该金属，逸出的光电子的最大初动能为

7.  如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为的小球，小球静止在点。现用力将小球竖直向下缓慢拉动到点图中末画出后由静止释放，小球恰好能上升到弹簧原长位置。已知由点第一次到达点所经历的时间为，重力加速度为。下列说法正确的是(    )
 

A. 小球被拉到点静止时，竖直向下的拉力大小为
B. 小球由点第一次运动到点所用时间为
C. 小球由点运动到点的过程中与由点运动到点的过程中，弹簧弹力的冲量相等
D. 小球由点运动到点的过程中与由点运动到点的过程中，弹簧弹力做的功相等

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8.  如图甲所示，一根轻绳一端系一小球，另一端固定在点，制成单摆装置。在点有一个能测量绳中拉力大小的力传感器。现将小球拉离最低点，由点静止释放，则小球在之间往复运动，由力传感器测出拉力随时间的变化图像如图乙所示。已知最大摆角小于，，下列说法正确的是(    )
 

A. 时，小球可能位于点
B. 过程中，小球可能正由点向点运动
C. 小球振动的周期为
D. 单摆的摆长为

9.  如图甲所示，同一均匀介质中两个波源和相距，两波源从时刻开始振动，和的振动图像分别如图乙和图丙所示。点与波源间的距离为，且连线与所在直线垂直。已知波源产生的简谐横波传到点的时间为，则下列说法正确的是(    )
 

A. 两波源产生的简谐横波波长相同且为
B. 波源产生的波刚传播到点时，波源向轴正方向运动
C. 两列波均传到点后，点为振动加强点
D. 两波源起振方向均沿轴正方向

10.  年月日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。如图所示，假设一航天员在距离空间站舱门为的位置与空间站保持相对静止，某一时刻航天员启动喷气背包，压缩气体通过横截面积为的喷口以相对空间站的速度向后持续喷出，若喷出的压缩气体密度恒为，航天员连同整套舱外太空服的质量为，不计喷出气体后航天员和装备总质量的变化，则下列说法正确的是(    )
 

A. 航天员此操作与喷气式飞机飞行的原理相同
B. 喷气过程中，航天员受到喷出气体的作用力恒为
C. 喷气过程中航天员相对空间站做加速度逐渐减小的加速运动
D. 航天员到达空间站时相对空间站的速度为

三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）

11.  用研究一定质量的气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，用一个带有刻度的注射器及实验系统来探究气体的压强与体积的关系。请回答下列有关问题。

实验过程中下列操作正确的是________。

A.改变注射器柱塞位置后，立即读取气体的体积

B.为了操作稳定，用手握住注射器

C.推拉注射器柱塞时，操作应缓慢

实验过程中获得的数据如表所示，温度。

若读数和计算无误，根据表格数据，下列说法正确的是________。

A.根据、、组数据可知压强较小时，压强与体积近似成反比

B.、组数据中与的乘积明显减小，可能是环境温度升高了

C.、组数据中与的乘积明显减小，可能是漏气造成的

排除中影响实验精度的因素后，作出的图像如图乙所示，则图线不过坐标原点的原因可能是________________写出一条即可。

12.  分如图所示是验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨上安装了、两个光电门，两滑块上固定着相同的竖直遮光条，实验主要步骤如下：

接通气源，将一滑块放置在导轨上，轻推一下使其先后通过两个光电门、，发现滑块经过光电门，的时间，故应将________填“水平螺丝”或“水平螺丝”调低些，使滑块通过两个光电门的时间相同。

用天平测出滑块、包含遮光条的质量，本实验________填“需要”或“不需要”测出遮光条的宽度。

将滑块放置在光电门、之间，将滑块放置在光电门的在侧，轻推滑块，使其与滑块发生碰撞，光电门记录的时间为，光电门先后记录的时间为和。

若关系式________________用上面所测物理量字母表示成立，则说明碰撞过程动量守恒。

若忽略两滑块碰撞过程的能量损失，则两滑块包含遮光条的质量关系一定为________填“”、“”或“”。

四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）

13.  如图所示为某锅炉上显示水位的显示器简化示意图，其为上端开口下端封闭、竖直放置且粗细均匀的细玻璃管，内部用两段水柱封闭着质量、温度相同的同种气体可视为理想气体Ⅰ与Ⅱ，其长度之比。求：

Ⅰ、Ⅱ两部分气体的压强之比；

如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水溢出，则两段气柱长度变化量之比。

14.  如图所示，图中阴影部分为某种透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆弧面的圆心，构成正方形。在处有一点光源，从点光源经圆弧面射向边的一条光线恰好不能从边射出且其反射光线刚好与圆弧面相切。已知光在真空中的传播速度为，求：

该透明材料的折射率；

该光线从边反射后传播到圆弧面切点所经历的时间。

15.  如图所示，为一半径为的四分之一竖直光滑圆弧轨道，其与光滑水平面相切于点，在水平面上依次紧密排列着体积相等、材料不同、标号为、、的小球，小球质量分别为，将质量为的小球从轨道上点由静止释放。已知小球之间的碰撞均为弹性正碰，每相邻两个小球之间只碰撞一次，重力加速度为，求：

小球被撞后瞬间的动能与小球碰撞小球前瞬间的动能之比；

若，则当取何值时，第个小球获得的动能最大，并求出其最大动能。

答案和解析

1.【答案】 

【解析】根据质量数和电荷数守恒有  为质子，A正确，C错误；由于释放能量，  比  的比结合能大，B错误；由于有质量亏损，  核子的平均质量比  核子的平均质量小，D错误。
 

2.【答案】 

【解析】升温后并不是每个气体分子的动能都增大，A错误；由于气体温度升高，内能增大，故气体对外做功小于吸收的热量，B错误；瓶内的水温度升高，水分子的平均动能增大，水的质量不变，所以瓶内水的内能会增加，C正确；水的温度升高后，速率大的分子数占总分子数的比例增大，D错误。
 

3.【答案】 

【解析】  ，根据速度公式有：  ，根据  ，可得  ，D正确。
 

4.【答案】 

【解析】根据  及  ，可得  ，又由  ，可知条纹间距不变，A正确。
 

5.【答案】 

【解析】金属是多晶体，A错误；露珠呈球形是由于液体表面分子间的引力形成的，不是内部分子间吸引力相互作用的结果，B错误；土壤里有很多毛细管，如果要保存地下水分，就要把地面土壤锄松，破坏土壤里的毛细管，C错误；彩色液晶显示器利用了液晶光学性质各向异性的特点，D正确。
 

6.【答案】 

【解析】氦原子辐射出  光子后，氦原子的能量减小了  ，、C错误；  光子的能量为  ，光子的能量为  ，解得  ，B错误；用  光子照射该金属，逸出的光电子的最大初动能为  ，D正确。
 

7.【答案】 

【解析】小球在竖直方向做简谐运动，根据简谐运动的对称性可知小球在最低点与最高点回复力大小相等，在最低点有  ，在最高点有  ，则在最低点时  ，即  ，故在最低点未释放时，有  ，故  ，A错误；根据简谐运动的对称性可知从  点运动到  点所用时间与从  点运动到  点所用的时间相等，故小球由  点运动到  点所用的时间为  ，B正确；由于由  点运动到  点的过程中与由  点运动到  点的过程中，弹簧弹力逐渐减小，而时间相等，故弹簧弹力的冲量不相等，C错误；由于由  点运动到  点的过程中与由  点运动到  点的过程中，弹簧弹力逐渐减小，而位移相等，故弹簧弹力做的功不相等，D错误。
 

8.【答案】 

【解析】根据单摆振动的规律可知，拉力最大时，小球位于最低点，拉力最小时，小球位于最高点，因此A错误；  过程中，小球由最高点向最低点运动，B正确；由图像可知，单摆振动的周期为  ，C错误；根据  ，可得  ，D正确。
 

9.【答案】 

【解析】由几何关系可知，  ，根据波由  点传到  点用时  可得  ，根据乙图或丙图可知  ，故  ，A正确；波由  点传播到  点用时  ，故此时  点的振动情况与时刻相同，即沿  轴正方向运动，B正确；  点到两波源的波程差为  ，因两波源起振方向相反，故  点为振动减弱点，CD错误。
 

10.【答案】 

【解析】航天员此操作的原理为反冲，与喷气式飞机飞行的原理相同，A正确；设在极短的时间  内喷出的气体的质量为  ，则  ，设对压缩气体的作用力为  ，则对压缩气体有  ，解得  ，B正确；由于喷气过程中，气体的密度和速度恒定，且不考虑航天员和装备总质量的变化，因此航天员受力恒定，做初速度为零的匀加速直线运动，根据  和  解得  ，D正确。
 

11.【答案】    压强传感器和注射器连接管中存在气体 

【解析】改变柱塞位置后，不能立即读取气体的体积，待气体稳定后再读数，A错误；实验过程不能用手握住注射器，防止气体升温，B错误；推拉注射器柱塞时，操作应缓慢，使管内气体温度与环境温度保持一致，C正确。

由、、组数据分析可知，在误差允许的范围内，压强与体积成反比，A正确；若温度升高，  与  的乘积会增大，B错误；  与  的乘积减小，可能是气体质量减小造成的，C正确。

由图可知当气体体积为时，气体压强的倒数不为，因此还一定存在一定量的气体，由题图甲可知，该气体一定存在于压强传感器和注射器连接管中。

12.【答案】水平螺丝   不需要      

【解析】  ，说明导轨右端较高，应将水平螺丝  调低些。

根据动量守恒有  可消掉，即  ，故不需要测量遮光条的宽度。

根据前面分析可知，满足的关系式为  。

由碰撞前后的运动方向关系可知  。

13.【答案】      

【解析】由于两部分气体为质量相同的同种气体，故可视为同一气体的等温变化，由玻意耳定律得 

解得 

加热过程两部分气体均做等压变化

根据盖吕萨克定律可得  ，即 

同理 

解得 

14.【答案】  

【解析】设光线在  边上的入射点为  时恰好发生全反射，其反射光线在  上的切点为  ，画出光路图如图所示，设入射角为  ，在  中有 

在  中有 

根据折射定律有 

解得 

在  中，由几何关系可知 

又 

解得 

15.【答案】         

【解析】设小球碰前瞬间速度为  ，、两球碰撞瞬间，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得 

、两球碰撞瞬间，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得

解得 

小球从四分之一竖直圆弧轨道滚下的过程有 

根据第问可知，碰撞后，、交换速度，、交换速度，故第  个小球的速度大小为  ，

解得 

当  时，即当  时，  最大

且 

则