河南省三门峡市2023-2024学年高二下学期5月期末物理试卷(解析版)

这是一份河南省三门峡市2023-2024学年高二下学期5月期末物理试卷(解析版)，共17页。试卷主要包含了保持卡面清洁，不折叠，不破损，考试结束，将答题卡交回等内容，欢迎下载使用。

1．答题前，考生务必将本人的姓名、准考证号等考生信息填写在答题卡上，并将条形码准确粘贴在条形码区域内。
2．选择题答案使用2B铅笔填涂，如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号；非选择题答案使用0.5毫米的黑色墨水签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号在各题的答题区域（黑色线框）内作答，超出答题区域书写的答案无效。
4．保持卡面清洁，不折叠，不破损。
5．考试结束，将答题卡交回。
第Ⅰ卷（选择题 共46分）
一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对得6分，选对但不全得4分，有错选或不选得0分）
1. 关于下列各图所对应现象的描述，正确的是（ ）
A. 图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用
B. 图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面张力的缘故
C. 图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯
D. 图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来
【答案】B
【解析】A．水黾可以停在水面是因为水的表面张力的缘故，故A错误；
B．水银的表面张力比较大，同时水银和空气之间的相互作用力也比较小，这就导致了水银在接触到其他物体时，会尽可能地减少表面积，从而形成球状，故B正确；
C．当一根内径很细的管垂直插人液体中，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误；
D．拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象减小水分蒸发，故D错误。
2. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A. 甲图是水分子的分子势能Ep随分子间距离r的关系图象，B点对应的位置水分子之间的相互作用总体上表现为引力
B. 乙图在模拟气体压强产生机理的实验中要尽可能保证每颗玻璃球与电子秤碰撞时的速率相等
C. 显微镜下微粒运动的位置连线就是微粒的运动轨迹
D. 丁图描述了氧气分子分别在0℃和100℃时的速率分布，实线对应100℃时的速率分布
【答案】D
【解析】A．B点对应的位置水分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离，分子引力与斥力大小相等，故A错误；
B．图中模拟气体压强的产生，分子的速度不是完全相等的，所以也不要求小球的速度一定相等，故B错误；
C．图中显示的是布朗运动，是悬浮微粒的无规则运动，布朗运动图像反映每隔一段时间固体微粒的位置，而不是运动轨迹，故C错误；
D．100°C时分子平均速率比0°C时要大，实线对应100℃时的速率分布，故D正确。
故选D。
3. 半导体掺杂对于半导体工业有着举足轻重的作用，其中一种技术是将掺杂源物质与硅晶体在高温（800到1250摄氏度）状态下接触，掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，温度越高掺杂效果越显著，下列说法正确的是（ ）
A. 这种渗透过程是分子的扩散现象
B. 这种渗透过程是自发可逆的
C. 硅晶体是单晶体，具有各向同性
D. 温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，所有分子的热运动速率都增加
【答案】A
【解析】AB．掺杂源物质的分子由于热运动渗透进硅晶体的表面，这种渗透过程是分子的扩散现象，该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，故A正确，B错误；
C．由于硅晶体的晶格结构，硅晶体具有光学上的各向异性，故C错误；
D．温度是分子热运动平均动能的标志，温度越高掺杂效果越好是因为温度升高时，分子的平均动能增大，则分子的平均速率增大，并不是所有分子的热运动速率都增加，故D错误。
故选A。
4. 光电管是应用光电效应原理制成的光电转换器件，在有声电影、自动计数、自动报警等方面有着广泛的应用。现有含光电管的电路如图（a）所示，图（b）是用甲、乙、丙三束光分别照射光电管得到的I-U图线，、表示遏止电压。下列说法中正确的是（ ）
A. 甲、乙、丙三束光的光子动量
B. 甲光照射时比丙光照射时产生的光电子的最大初动能小
C. 分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光照射比丙光照射形成的干涉条纹间距窄
D. 甲、乙是相同颜色的光，甲光束比乙光束的光强度弱
【答案】B
【解析】A．根据光电效应方程
再根据动能定理
联立可得
利用图像遏止电压的值可知
而光子动量
因此光子动量之间的关系为
所以A错误；
B．光电效应中
利用图像遏止电压的值可知
所以B正确；
C．光的双缝干涉实验中，相邻干涉条纹的宽度为
由
又
得
所以分别用甲光、丙光照射同一双缝干涉实验装置，甲光形成的干涉条纹间距比丙光的宽，所以C错误；
D．由题图可知，甲光和乙光频率相同，但是甲光比乙光的饱和电流大，即甲光的光强大于乙光，所以D错误。
故选B。
5. 2023年8月24日，日本福岛核电站启动核污染水排海，引起了周边国家的强烈谴责，核污染水含有的放射性物质如铀、钚、锕、锶、铯、碘等，通过核裂变释放出放射性能量，对海洋生态环境的潜在威胁难以估量。其中铯137原子核具有较强的放射性，会发生衰变并释放能量，其半衰期长达30年。若铯137原子核的衰变方程为：，下列说法正确的是（ ）
A. 福岛核电站利用的是可控热核反应的原理发电
B. 铯137衰变时，衰变产物中的X为中子
C. 的比结合能比的比结合能大
D. 排海污水中的铯137经60年就会全部发生衰变
【答案】C
【解析】A．福岛核电站利用的是核裂变的原理发电，故A错误；
B．由电荷数守恒和质量数守恒可知，铯137衰变时，衰变产物中的X的电荷数为
Z=55-56=-1
质量数为
A=137-137=0
即X为电子。故B错误；
C．该衰变反应释放核能，生成物比比更稳定，故比结合能比的比结合能大，故C正确；
D．排海污水中的铯137经60年，即两个半衰期，剩余的质量与开始时质量的关系
故D错误。
故选C。
6. 如图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面间形成劈形空气薄膜，当蓝光从上方入射后，从上往下看到明暗相间的等距条纹，下列说法中正确的是（ ）
A. 该条纹是光的衍射形成的，此现象可以说明光是一种波
B. 若把蓝光改为黄光，条纹间距将变窄
C. 若下方平板玻璃某处出现凸起，则会看到该处条纹向左侧弯曲
D. 若抽去一张纸片，条纹间距将变宽
【答案】D
【解析】A．明暗相间的等距条纹是光的干涉形成的，故A错误：
B．根据可见光波长从大到小的顺序：红橙黄绿蓝靛紫，可知蓝光的波长小于黄光，波长变大，条纹间距将变宽，故B错误；
C．若下方平板玻璃某处出现凸起，则会看到该处条纹向右侧弯曲，故C错误；
D．若抽去一张纸片，条纹间距将变宽，故D正确。
7. 健身球是一种内部充气的健身辅助器材，如图所示，球内的气体可视为理想气体，当球内气体被快速挤压时来不及与外界热交换，而缓慢变化时可认为能发生充分的热交换。则下列说法正确的是（ ）
A. 人体快速挤压健身球过程中，球内气体压强减小
B. 人体快速挤压健身球过程中，球内气体分子热运动的平均动能增大
C. 人体缓慢离开健身球过程中，球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数不变
D. 人体缓慢离开健身球过程中，球内气体对外放热
【答案】B
【解析】AB．人体快速挤压健身球过程中，来不及与外界热交换，球内气体体积减小，外部对气体做功，气体温度升高，则压强变大，球内气体分子热运动的平均动能增大，故A错误，B正确；
CD．人体缓慢离开健身球过程中，球内气体能与外界发生充分的热交换，则球内气体的温度不变，体积变大，压强变小，气体分子数密度减小，而分子的平均速率不变，则球内表面单位时间单位面积上撞击的分子数减小，气体对外做功，内能不变，则球内气体从外界吸热，故CD错误。
故选B。
8. 为了装点城市夜景，市政工作人员常在喷水池水下安装灯光照亮水面。如图甲所示，水下有一点光源S，同时发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，俯视如图乙所示环状区域只有b光，中间小圆为复合光，以下说法中正确的是（ ）
A. 在水中a光波速大于b光
B. 用同一套装置做双缝干涉实验，b光条纹间距更小
C. 通过b光观察到的光源s的位置比实际位置浅一些
D. 若某单缝能使a光发生明显衍射现象，则b光也一定能发生明显衍射现象
【答案】CD
【解析】A．做出光路图，如图所示
在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于a光照射的面积较小，则知a光的临界角较小，根据，可知a光的折射率较大，a光的频率大于b光，由可知a光在水中的传播速度比b光小，故A错误；
B．由可知a光波长短，又由双缝干涉条纹间距公式，可知用同一套装置做双缝干涉实验，a光条纹间距更小，故B错误；
C．当观察者从上面看水中的光源时，从光源射来的光线进入观察者的眼睛，人眼逆着光线看，就看到了此时的光源，所以观察者会感到光源的位置比实际位置浅一些，故C正确；
D．单缝的尺寸小于光波的波长，或与波长差不多能发生明显的衍射，由于a的波长小于b的波长，所以若某单缝能使a光发生明显衍射现象，则b光也一定能发生明显衍射现象，故D正确。
故选CD。
9. 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. 在a→b过程中，单位时间、单位面积与器壁碰撞的分子数减少
B. 在b→c过程中，气体增加的内能等于从外界吸收的热量
C. 在c→a过程中，气体既不吸热也不放热
D. 气体由a→b放出热量大于由b→c气体吸收的热量
【答案】BD
【解析】A．在a→b过程中，气体压强不变，根据理想气体状态方程有
体积减小，则温度降低，则分子的平均动能减小，即平均撞击力减小，故单位时间与单位面积器壁碰撞的分子数增多，故A错误；
B．在b→c过程中，气体做等容变化，体积不变，压强增大，根据理想气体状态方程可知，温度升高，气体内能增大，由热力学第一定律有
由于气体体积不变，做功为0，可知，气体增加的内能等于从外界吸收的热量，故B正确；
C．根据理想气体状态方程可知
c→a过程为过原点的倾斜直线，故在c→a过程中气体做等温变化气体温度不变，气体内能不变，气体体积增大，气体对外做功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故C错误；
D．结合上述可知
则气体从a→b过程内能减小量等于从b→c过程内能的增加量，由于a→b过程气体体积减小，外界对气体做功，而b→c过程外界对气体做功为0，根据热力学第一定律可知，气体由a→b放出的热量大于从b→c过程气体吸收的热量，故D正确。
故选BD。
10. 我国“北斗三号”最后一颗全球组网卫星已于2020年6月23日成功发射。“北斗三号”采用星载氢原子钟，该钟数百万年到一千万年才有1s误差。氢原子的部分能级结构如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 氢原子由激发态跃迁到基态后，核外电子动能减小，原子电势能增大
B. 一群氢原子处于n=4的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子
C. 从n=3的能级跃迁到n=2能级比跃迁到n=1能级辐射的光子的频率高
D. 用氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时所辐射的光去照射逸出功为2.29eV的钠表面，产生的光电子的最大初动能为0.26eV
【答案】BD
【解析】A．氢原子由激发态跃迁到基态，氢原子的电势能减小；根据
和
可得
氢原子由激发态跃迁到基态后，由于轨道半径减小，可知核外电子动能增大，故A错误；
B．一群氢原子处于n=4的激发态，最多能辐射
种不同频率的光子，故B正确；
C．从n=3能级跃迁到n=2能级比跃迁到n=1能级辐射光子的能量小，辐射光子的频率低，故C错误；
D．用此光照射逸出功为2.29eV的钠时，由光电效应方程有
产生光电子的最大初动能为
故D正确。
故选BD。
第Ⅱ卷（非选择题 共54分）
二、实验题（本题共2个小题，共14分，请将答案写在答题卡上）
11. 如图所示，某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中，先将白纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在白纸上，然后在白纸上确定玻璃砖的界面和。O为直线AO与的交点。在直线OA上竖直插上，P1、P2两枚大头针。
（1）该同学接下来要完成的必要步骤有______。（填选项前的字母）
A. 插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像
B. 插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
C. 插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像
D. 插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像
（2）过P3、P4作直线交于，过作垂直于的直线，连接O、。测量图中角α和角β的大小，则玻璃的折射率n=______。
【答案】（1）BC （2）
【解析】（1）该同学接下来要完成的必要步骤有：确定P3大头针的位置，方法是插上大头针P3，使P3能挡住P1、P2的像；确定P4大头针的位置，方法是插上大头针P4，使P4能挡住P3和P1、P2的像；故BC正确，AD错误。
故选BC。
（2）根据折射定律可得玻璃的折射率为
12. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，某实验小组的实验方法及步骤如下：
①向体积为1mL的油酸中加酒精，直至总量达到500mL；
②用注射器吸取①中配制好的油酸酒精溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入100滴时，测得其体积恰好是1mL；
③先往边长为30cm～40cm的浅盘里倒入2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上；
④用注射器往水面上滴一滴油酸酒精溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状；
⑤将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，如下图所示，数出轮廓范围内小方格的个数为135，小方格的边长为。

根据以上信息，回答下列问题（计算结果均保留一位有效数字）：
（1）1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是___________mL。
（2）油酸分子直径是___________m。
（3）若该小组同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积之后，不小心拿错了另一个注射器把溶液滴在水面上。拿错的注射器针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径___________（选填“偏大”或“偏小”）；若在计算油膜面积时，把凡是半格左右的油膜都忽略不计，则实验测得的油酸分子直径会___________（选填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）2×10-5 （2）4×10-10 （3）偏小 偏大
【解析】（1）[1]1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为
（2）[2]根据油膜形状占据的方格数为135个，面积为
油酸分子的直径为
代入数据得
（3）[3]该小组同学拿错的注射器针管比原来的粗，该小组同学测定的1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V比实际偏小，测定的油膜面积S是准确的，根据 ，测定的油酸分子的直径偏小；
[4]若在计算油酸薄膜面积时，把凡是半格左右的油膜都忽略不计，则计算出油膜的面积偏小，由可知，所得油酸分子直径偏大。
三、计算题（本题共3个小题，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 如图，直角三角形为一棱镜的横截面，，，边的长度为。一细束光线垂直于边从边中点进入棱镜，然后平行于底边从边射出。光在空气中的传播速度为。（结果可用根号表示）
（1）求棱镜材料的折射率；
（2）光在棱镜中的传播时间。
【答案】（1）；（2）
【解析】（1）光垂直于边从边中点进入棱镜，光在棱镜中的传播路径如下图所示：
由几何关系可知，光在C点入射时，入射角为60°，折射角为30°，则折射率
（2）光在棱镜中的传播为
由几何关系可知
光在棱镜中传播距离为
光在棱镜中的传播时间为
14. 如图甲、乙分别是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图。现用等离子态的氢气（即电离态，）向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极K。测得电压表的示数是15V。已知光电管阴极材料的逸出功是，普朗克常量，，。求：
（1）氢原子由能级跃迁到能级时氢气发光的波长为多少nm；
（2）该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长为多少nm；（结果保留整数）
（3）光电子到达阳极A的最大动能为多少J。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）氢原子由能级跃迁到能级时释放光子的能量
波长
（2）极限频率满足
则极限波长
其中
解得
（3）根据光电效应方程
可知光电子从K中逸出时最大初动能
根据动能定理可知，光电子到达阳极A的最大动能
15. 小钱同学设计了一个用电子天平测量环境温度的实验装置，如图所示。导热汽缸开口向上并固定在桌面上，用质量、截面积的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁间无摩擦。一轻质直杆中心置于固定支点A上，左端用不可伸长的细绳竖直悬挂活塞，右端用相同细绳竖直悬挂一个质量的铁块，并将铁块放置到电子天平上。设外界大气压强，。当电子天平示数为600.0g时，测得环境温度。求：
（1）此时汽缸内气体压强为多少？
（2）已知一定质量的理想气体，其压强、温度和体积遵循这样的规律：（其中C为定值），当电子天平示数为400.0g时，环境温度为多少？
（3）该装置可测量的环境温度范围为多大？
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）整个系统处于平衡状态，汽缸内的气体发生等容变化，当电子天平的示数为600.0g时，细绳对铁块的拉力大小
对活塞根据平衡条件有
解得
（2）当电子天平的示数为400.0g时，右端细绳对铁块的拉力大小
同理，对活塞有
解得
在体积不变时
解得
（3）分析可知，气体的温度越高绳的张力越小，当绳中的张力为零时，系统的温度最高，此时对活塞有
解得
在体积不变时
解得最高温度
分析可知，气体的温度越低绳的张力越大，当绳中的张力时，系统的温度最低，此时对活塞有
解得
在体积不变时
解得最低温度
该装置可测量的环境温度范围为