【物理】广东省肇庆市2023-2024学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

这是一份【物理】广东省肇庆市2023-2024学年高二下学期期末考试试卷（解析版），共15页。

1．本试卷共100分，考试时间75分钟。
2．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在试卷和答题卡上。回答选择题时，选出每小题答案后，用2B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，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 如图所示为氢原子的能级示意图，根据玻尔理论，下列说法正确的是（ ）
A. 基态的氢原子吸收13eV的能量可以跃迁到的激发态
B. 氢原子从能级跃迁到能级的过程中能量减小
C. 大量氢原子处于的激发态时，从能级跃迁到能级辐射的光子频率最高
D. 处于能级的大量氢原子向低能级跃迁时，最多可辐射出6种不同频率的光
【答案】D
【解析】A．处于基态的氢原子必须要刚好吸收
的能量才能从基态跃迁到的基发态。故A错误；
B．氢原子从低能级向高能级跃迁要吸收能量，能量增加。故B错误；
C．由跃迁条件
在从能级跃迁到能级辐射的光子频率最低。故C错误；
D．从能级向低能级跃迁，一共发出
种
不同频率的光。D正确。
故选D。
2. 单摆是秋千、摆钟等实际摆的理想化模型，下列有关单摆的说法中正确的是（ ）
A. 单摆在任何情况下的运动都是简谐运动
B. 单摆做简谐运动的振动周期由摆球的质量和摆角共同决定
C. 当单摆的摆球运动到最低点时，回复力为零，但是所受合力不为零
D. 单摆移到太空实验舱中可以用来研究简谐运动的规律
【答案】C
【解析】A．由单摆的条件可知单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，故A错误；
B．由单摆做简谐运动的周期公式
即振动周期与摆球的质量和摆角无关，故B错误；
C．当单摆的摆球运动到最低点时，回复力为零，但是单摆的向心力不为零，所受合力不为零，故C正确；
D．单摆移到太空实验舱中，由于完全失重，其回复力为零，单摆不能做简谐运动，更不能研究简简谐运动的规律，故D错误。
故选C。
3. 常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。现将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水快速喷出的过程中，罐内气体来不及与外界达到热平衡，则喷水时气体（ ）

A. 压强变大B. 对外做负功
C. 对外放热D. 内能减少
【答案】D
【解析】C．水被快速喷出，认为罐内气体几乎没有与外界热交换，即有
故C错误；
B．阀门M打开，水立即从枪口喷出，气体膨胀，则气体对外界做正功，即有
故B错误；
D．根据热力学第一定律有
结合上述可知
即气体内能减少，故D正确；
A．结合上述，气体内能减小，则气体温度降低，根据理想气体状态方程有
由于V增大，T减小，可知压强减小，故A错误。
故选D。
4. 图甲所示为一个LC振荡电路，其电流i（以图甲中电流方向为正）随时间t的变化规律如图乙所示，下列说法不正确的是（ ）
A. 电流周期性变化时，电场能和磁场能周期性地相互转化
B. 时刻，电容器上极板带负电
C. 内，电场能转化为磁场能
D. 内，电容器正在充电
【答案】B
【解析】AB．LC回路中电场能和磁场能相互转化。在时刻，LC回路中电流为零，故磁场能为零，电场能最大，即电容器带电量最大，在内电容器放电，电流由上极板流向下极板，故电容器上极板带正电。故A正确，与题意不符；B错误，与题意相符；
C．内电流变大，磁场能增加，电场能转化为磁场能。故C正确，与题意不符；
D．内，电流变小，磁场能减小，磁场能转化为电场能，电容器充电。故D正确，与题意不符。
5. “破镜重圆”真的有可能发生吗？最近，物理学家在实验室观察到了某种金属材料发生的神奇现象：当该金属出现极细小裂纹时，裂纹会在分子力作用下快速自我修复，从而实现了真正的“破镜重圆”。已知分子间平衡距离为。下列说法正确的是（ ）
A. 裂纹修复过程中裂纹处的分子力做正功
B. 裂纹修复过程中裂纹处的分子势能变大
C. 裂纹自我修复现象与热力学第二定律相矛盾
D. 当裂纹两边的分子间距大于时，分子间仍有较明显的分子力
【答案】A
【解析】AB．在裂纹处，分子间距，分子间作用力表现为引力，裂纹修复时引力做正功，分子势能减小。故A正确；B错误；
C．在分子间引力作用下，裂纹自然修复，体现了热力学过程的方向性，符合热力学第二定律。故C错误；
D．当分子间距时，分子间几乎没有作用力。故D错误。
6. 声波在海水中传播的速度是在空气中的4到5倍，可以传播很远的距离。很多海洋动物可以根据接收到的环境声波信号发现食物、寻找配偶以及躲避天敌等。最近的一项研究发现，人类的活动，例如轮船的航行、沿海工程作业、飞机低空飞行等，会产生强烈的噪声，让海洋动物们很难捕捉到有用的环境声波，从而导致它们的生存受到威胁。下列说法正确的是（ ）
A. 声波从空气中传入水中，其频率会变大
B. 声波从空气中传入水中，波长会变长
C. 各种声源的声波在水中叠加，很容易产生干涉现象
D. 当一艘轮船朝着某海洋生物加速前进时，该海洋生物接收到轮船轰鸣声的频率变低
【答案】B
【解析】A．波的频率由波源决定，即同一机械波在不同的介质中传播其频率不变，可知，声波从空气中传入水中，其频率不变，故A错误；
B．声波从空气中传入水中波速变大，根据
结合上述可知，传播速度v增大，其波长会变长，故B正确；
C．机械波要发生干涉现象，两列波频率必须相同，各种声源的声波在水中叠加，由于频率不同，则不能够发生干涉现象，故C错误；
D．根据多普勒效应可知，当接收者与波源越来越近时，接收到的频率大于波源的频率，可知，当一艘轮船朝着某海洋生物加速前进时，该海洋生物接收到轮船轰鸣声的频率变高，故D错误。
故选B。
7. 特高压交流输电是指100kV及以上的交流输电，具有输电容量大、距离远、损耗低等突出优势。远距离输送功率恒定的交流电时，若输送电压由原来的50kV提高到200kV的特高压，下列说法正确的是（ ）
A. 若输电线不变，输电线上的电流增大为原来的4倍
B. 若输电线不变，输电线上损失的电压降低为原来的
C. 若输电线不变，相同时间内，输电线上损失的电能降低为原来的
D. 使用材料、粗细相同的输电线时，若使输电线上损失的功率不变，传输距离可提升到原来的4倍
【答案】B
【解析】A．输电功率
输电功率P恒定，由于输送电压由原来的50kV提高到200kV，则当输电电压升高到，输电电流变为原来的，故A错误；
B．损失电压
变为原来的，变为原来的，故B正确；
C．相同时间内，输电线上损失电能
变为原来的，输电线上损失电能变为原来的，故C错误；
D．若输电线损失功率不变，变为原来的，
根据
可知变为原来的16倍，
根据
输电距离变为原来的16倍，故D错误。
故选B。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 一般人能感知可见光波长范围约在400～760nm之间。下表中列出了一些金属发生光电效应的截止频率，已知光在空气中传播的速度近似为，则表中金属在可见光照射下能发生光电效应的有（ ）
A. 铯B. 钠C. 锌D. 银
【答案】AB
【解析】可见光波长范围约在400～760nm之间，由，可得可见光的频率范围为，要使金属发生光电效应，入射光频率必须要大于金属的截止频率。由表格中信息可知，在可见光照射下能发生光电效应的只有金属铯和钠。
故选AB。
9. 2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造了新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。其运行原理就是在装置的真空室内加入少量氢的同位素氘或氚，通过某种方法产生等离子体，等离子体满足一定条件就会发生聚变反应，反应过程中会产生巨大的能量。关于氢的同位素氘和氚的核聚变，其核反应方程为，已知光速，，下列说法正确的是（ ）
A. 当氘核和氚核距离达到一定范围内时，氘核和氚核之间的库仑力使它们结合成一个新核
B. X粒子是中子
C. 的比结合能大于的比结合能
D. 一个氘核和一个氚核发生核聚变，亏损的质量约为
【答案】BD
【解析】A．当氘核和氚核的距离达到一定范围时，氘核和氚核之间的核力使它们结合成一个新核，A错误；
B．核反应方程
由核反应时电荷数守恒和质量数守恒可知
故X为中子，B正确；
C．在放能的核反应中，生成物更稳定，比结合能更大，的比结合能小于的比结合能，C错误；
D．根据
解得
D正确
故选BD。
10. 某种感温式火灾报警器如图甲所示，其简化的工作电路如图乙所示。变压器原线圈接电压有效值恒定的交流电源。副线圈连接报警系统，其中为热敏电阻，其阻值随温度的升高而减小，为滑动变阻器，为定值电阻。当警戒范围内发生火灾，环境温度升高达到预设值时，报警装置（图中未画出）通过检测通过的电流触发报警。下列说法正确的是（ ）
A. 警戒范围内出现火情时，副线圈两端电压不变
B. 警戒范围内出现火情时，原线圈输入功率变小
C. 通过定值电阻的电流过大时，报警装置就会报警
D. 若要调低预设的报警温度，可减小滑动变阻器连入电路的阻值
【答案】AD
【解析】A．由
可知，在、、不变的情况下线圈两端电压不变。故A正确；
B．出现火情时，热敏电阻阻值减小，副线圈两端电压不变，可知副线圈电路的电流变大，消耗功率变大。由
可知，原线圈输入功率变大。故B错误；
C．发生火情时流过的电流增大，报警器报警。故C正确；
D．调低预设报警温度，此时热敏电阻阻值比调整之前大，为了保证电流达到与调整前一样的报警电流，可将连入电路的阻值调小。故D正确。
故选AD。
三、实验题：本题共2小题，共16分。请将答案填在答题卡上相应的位置。
11. 某同学想探究等温情况下一定质量理想气体压强和体积的关系。他没有气压计，于是利用如图所示装置完成实验。实验步骤如下：
①取一个带刻度的注射器，拔出活塞，用天平称出活塞（带手柄）的质量为m，用游标卡尺测出活塞直径为d；
②在注射器活塞周围均匀涂抹一些润滑油，然后将其推到靠近中间刻度区域的合适位置，再把接针头的端口密封，并竖直倒置固定在铁架台上，读出此时活塞所在位置的刻度，记为L0；
③活塞手柄上系一条轻绳，在轻绳上挂一个较重的质量为m0的钩码，记录此时活塞所在位置的刻度，记为L1；
④逐渐增加质量均为m0的钩码个数，记录活塞所在位置的刻度，依次记为L2、L3…Ln；
⑤查阅当地当天的大气压强，记为p0，处理实验数据，得出实验结论。
（1）在逐渐增加钩码的过程中，为了确保准确读出活塞所在位置的刻度，应该______（选填“立刻读出注射器上的示数”或“待活塞完全稳定后再该数”）。
（2）当所挂钩码个数为n时，注射器内气体压强为______（重力加速度为g，结果用题目中字母表示）。
（3）该同学将逐次的测量结果填入上表，发现气体压强随体积的增大而减小，为了探究压强p与体积V是否成反比关系，应该绘制p-______（选填“L”或“”）图像。
【答案】（1）待活塞完全稳定后再读数 （2） （3）
【解析】（1）为了保证“一定温度”的实验条件，需要等注射器内空气与外界达到热平衡，即活塞完全稳定后再读数。
（2）活塞稳定时，活塞受力平衡
，
解得
（3）根据玻意耳定律
V=LS
解得

为了探究压强p与体积V是否成反比关系，应该绘制图像。
12. 某同学想通过光的双缝干涉实验来测量单色光的波长。请按照题目要求回答下列问题。
（1）用双缝干涉仪进行实验操作，将表中的光学元件放在如图甲所示的光具座上，用此装置测量红光的波长。
将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的排列顺序应为C、______（填写元件代号）。
（2）已知该装置中双缝间距，双缝到光屏的距离，在光屏上得到的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻线在图乙中A位置时记下游标卡尺读数为111.10mm，转动手轮，当分划板中心刻线在B位置时记下游标卡尺读数为______mm，算出相邻两亮条纹中心间距______mm。由以上数据可以得出形成此干涉图样的单色光的波长______m。（后两空均保留两位有效数字）
（3）若该同学利用图甲中装置研究双缝干涉现象时撤去了滤光片，则他______（选填“能”或“不能”）在光屏上观察到干涉条纹。
【答案】（1）EDBA （2）115.60 0.64 （3）能
【解析】（1）为获取单色线光源，并形成相干光发生干涉，白色光源需依次通过透红光的滤光片、单缝、双缝、光屏，各光学元件的排列顺序应为EDBA。
（2）[1] 分划板中心刻线在B位置时记下游标卡尺读数为
[2] 双缝干涉条纹间距为
[3]根据双缝干涉条纹间距公式
可得
此干涉图样的单色光的波长为
（3）撤掉滤光片后，光屏上能看到由同种色光干涉形成的彩色条纹。
四、计算题：本题共3小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。
13. 地震波既有纵波也有横波，是由同一震源同时产生的，两者均可简化为频率不变的简谐波。纵波是推进波，又称P波，在地壳中的传播速度；横波是剪切波，又称S波，在地壳中的传播速度。某研究性学习小组研制了一种简易地震仪，由竖直弹簧振子M和水平弹簧振子Q组成，如图甲所示。在一次地震中，震源位于此地震仪的正下方，观察到两组弹簧振子先后振动起来，起振时间相差为3s，同时装置记录下水平弹簧振子Q的振动图像如图乙所示。则：
（1）弹簧振子M和Q哪个先开始简谐振动？请简述理由。
（2）该地震波的横波波长是多少千米？
（3）震源距离地震仪多少千米？
【答案】（1）见解析；（2）2km；（3）36km
【解析】（1）弹簧振子M先开始简谐振动。理由是纵波波速大，故先传到地震仪处。
（2）横波波长
（3）设震源距离地震仪s千米 ，由
由题意可知

解得
14. 已知当入射光以某一角度入射到某一晶体表面时，若反射光线与折射光线互相垂直，则反射光线为线偏振光。现有一束单色光以入射角从空气入射到某晶体表面时，其反射光线为线偏振光，如图甲所示。

（1）求该晶体的折射率n。
（2）如图乙所示，矩形PQMN为该晶体的横截面，M、N两点处已被特殊处理为细小的圆弧，将单色点光源放到M点，其发出的一束单色光恰好在PQ边上的E点发生全反射，并从N点射出。已知PQ边的长度为a，光在真空中的传播速度为c。求该束单色光在该晶体中传播所用的时间t。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）单色光以角入射时，反射角
折射角为，由题意可得
所以
该晶体的折射率由
解得
（2）光线在E点恰好发生全反射，则
光在该晶体中通过的路程
光在该晶体中传播的速率
光在该晶体中传播的时间
解得
15. 夏天很多同学喜欢喝冷饮。某同学把刚好喝掉一半的常温饮料（非碳酸饮料）正立放入冰箱保鲜层降温，当其温度降到与保鲜层内的温度相同时，再拿出来喝。假设冰箱外的室温，冰箱保鲜层内的温度，饮料瓶容积且保持不变，大气压强，冰箱内气压与大气压相同。
（1）若该同学将该饮料放入冰箱时已经拧紧瓶盖，当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，求此时瓶内气体的压强p。
（2）若该同学将该饮料放入冰箱时没有拧紧瓶盖，当饮料温度降到与保鲜层内的温度相同时，求：
①此时瓶内增加的气体的体积。
②此时瓶内气体的质量与降温前瓶内气体的质量的比值k。
【答案】（1）；（2）①25mL；②
【解析】（1）以瓶内气体为研究对象，其降温过程体积不变
解得
p=
（2）①以刚放入冰箱时瓶内的气体为研究对象，其温度逐渐降低，体积逐渐减小，压强不变，当瓶内气体温度降到与保鲜层内温度相同时，由
解得
由
解得
②当饮料温度降到与保鲜层内温度相同时，瓶内气体的质量与降温前瓶内气体的质量之比为
解得
材料
铯Cs
钠Na
锌Zn
银Ag
铂Pt
截止频率/（）
4.55
5.56
8.07
11.53
15.29
钩码个数
0
1
2
3
…
n
空气柱长度（cm）
L0
L1
L2
L3
Ln
气体压强（×105 Pa）
元件代号
A
B
C
D
E
元件名称
光屏
双缝
白光光源
单缝
透红光的滤光片