福建省福州第一中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版）

这是一份福建省福州第一中学2022-2023学年高二下学期期末物理试题（解析版），共17页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空和实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。
（完卷75分钟 满分100分）
一、单项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 下列关于光学常识的描述中说法正确的是（ ）
A. 光学镜头上的增透膜是利用光的衍射现象
B. 雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象
C. 光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
D. 光可以发生偏振，说明光是纵波
【答案】C
【解析】
【详解】A．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，A错误；
B．雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，B错误；
C．光纤通信及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理，C正确；
D．光可以发生偏振，说明光是横波，D错误。
故选C。
2. 关于下列各图，说法正确的是（ ）

A. 图甲中，实验现象说明薄板上的蜂蜡是非晶体
B. 图乙当分子间距离为时，分子力为零
C. 图丙中，对应曲线为同一气体温度较高时的速率分布图
D. 图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，布朗运动越明显
【答案】B
【解析】
【详解】A．图甲说明薄板在传导热量上具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，也可能是非晶体，A错误；
B．分子间距离为r0时，分子间引力等于斥力，分子力为零，B正确；
C．温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向迁移，则图丙中，T1对应曲线为同一气体温度较低时的速率分布图，C错误；
D．图丁中，微粒越大，单位时间内受到液体分子撞击次数越多，粒子越趋于平衡，布朗运动越不明显，D错误。
故选B。
3. 如图所示，落山的太阳看上去正好在地平线上，但实际上太阳已处于地平线以下，观察者的视觉误差大小取决于当地大气的状况。造成这种现象的原因是（ ）
A. 光的反射B. 光的折射C. 光的直线传播D. 小孔成像
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】光在同一种均匀、透明介质中沿直线传播，在不均匀的透明介质中不沿直线传播，会发生折射。由于大气层上疏下密，光线穿过不均匀的大气层时连续发生折射，傍晚当阳光的折射光线沿水平线进入人眼时，此时的入射光线已经在地平线以下了，我们平时傍晚看到的“红红的太阳”实际上是太阳的虚像，真实的太阳可能已经在地平线以下了。
故选B。
4. 如图所示，一粗细均匀的U型玻璃管开口向上竖直放置，左、右两管都封有一定质量的理想气体A、B，水银面a、b间的高度差为h1，水银柱cd的长度为h2，且，a面与c面恰处于同一高度。若在右管开口端取出少量水银，系统重新达到平衡，则（ ）
A. A气体的压强大于外界大气压强
B. B气体的压强变化量大于A气体的压强变化量
C. 水银面c上升的高度小于水银面a下降的高度
D. 水银面a、b间新的高度差小于右管上段新水银柱的长度
【答案】B
【解析】
【详解】A．取出水银前，A气体压强
B气体压强
当在右管开口端取出少量水银时，即减小，A、B气体压强均变小，即A气体的压强小于外界大气压强，A错误；
C．由玻意耳定律
A、B气体体积均变大。
假设B气体体积不变，则水银面a下降的高度等于水银面c上升的高度，等于b上升的高度；由于B气体体积同时要变大，故水银面c上升的高度大于水银面a下降的高度。C错误；
B．假设取出高度的水银，则B气体的压强变化量一定为
假设A、B气体的体积均不变，则A气体的压强变化量也为
压强减小后，根据玻意耳定律，体积要变大，故A气压变化量小于，即B气体的压强变化量大于A气体的压强变化量，B正确；
D．假设右管中剩余水银高度非常小，即取出水银柱长度接近，则水银面a、b间新的高度差大于右管上段新水银柱的长度，D错误。
故选B。
二、双项选择题（本题共4小题，每小题6分，共24分。每小题有两个选项符合题目要求。全部选对得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
5. 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是（ ）

A. 减小光源到单缝的距离B. 减小双缝之间的距离
C. 增大双缝到光屏之间的距离D. 换用频率更高的单色光源
【答案】BC
【解析】
【详解】BCD．通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据干涉条纹宽度干涉有
因此可以使双缝到光屏之间的距离l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，可以达到要求，故BC正确，D错误；
A．与光源到单缝的距离无关，故A错误。
故选BC
6. 如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是（ ）
A. a光的波长小于b光波长
B. 这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率
C. 若用同一种装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
D. 若从同一介质射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
【答案】AB
【解析】
【详解】AB．a光的偏折程度大于b光，所以a光的折射率大于b光，a光的频率大于b光，a光的波长小于b光，故AB正确；
C．根据可知，若用同一种装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故C错误；
D．根据得，b光的折射率小，则临界角大，故D错误。
故选AB。
7. 某同学用喝完的饮料罐，制作一个简易气温计。如图所示，在这个空的铝制饮料罐中插入一根粗细均匀的透明吸管，接口处用蜡密封。吸管中引入一段长度可忽略的油柱，在吸管上标上温度刻度值。罐内气体可视为理想气体，外界大气压不变，以下说法中正确的有（ ）

A. 吸管上的温度刻度值左小右大
B. 吸管上的温度刻度分布不均匀
C. 气温升高时，罐内气体增加的内能大于吸收的热量
D. 在完全失重的环境下，这个气温计仍可使用
【答案】AD
【解析】
【详解】A．若水平状态的油柱缓慢移动，则内外的压强相等，故封闭的理想气体发生了等压变化，若温度升高，气体体积变大，油柱向右移动，则吸管上的温度刻度值左小右大，故A正确；
B．根据盖吕萨克定律，可得
而
有
可以得到与成正比关系，所以吸管上所标温度的刻度是均匀的，故B错误；
C．气温升高时发生等压膨胀，有升温内能增加，碰撞气体对外做功，由热力学第一定律
可知气体吸热，且吸收的热量大于对外做的功，吸收的热量大于罐内气体增加的内能，故C错误；
D．气温计是利用微观的分子热运动形成等压过程的原理制成，与宏观的超失重现象无关，故在完全失重的环境下，这个气温计仍可使用，故D正确；
故选AD。
8. 一定质量的理想气体从状态开始，经过四个过程后回到初状态图像如图所示，下列说法正确的是（ ）

A. 状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比状态下多
B. 状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比状态下多
C. 过程中气体与外界交换的热量小于气体过程与外界交换的热量
D. 过程中气体吸收的热量等于气体过程中向外界放出的热量
【答案】BD
【解析】
【详解】A．根据理想气体状态方程，得
可知p-T图像中图线上各点与原点的连线的斜率
则a→b过程中气体体积不变，分子数密度不变，温度升高，气体分子平均速率变大，分子撞击容器壁的时间间隔减小，次数增多，故A错误；
B．设单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数为n，单个气体分子单次撞击容器壁的平均冲量为I，则气体压强
由题图可知
d状态下气体分子平均速率比b状态下的小
单次撞击冲量
而由题图知压强
因此
故B正确；
C．b→c过程中气体温度不变
，，
过程放热
d→a过程中气体温度不变
，，
过程吸热
因为
，，
所以
故C错误；
D．a→b、c→d过程中气体体积不变，外界对气体不做功，又因为
，
因此
，
过程中气体吸收的热量等于气体过程中向外界放出的热量。
故D正确；
故选BD。
三、填空和实验题（共4题，每空2分，共20分）
9. 如图所示，把一个上表面为平面、下表面为球面的凸透镜放在水平玻璃板上。现用单色光垂直于透镜的上表面向下照射，从上向下观察，可以看到一系列明暗相间的同心圆环状条纹，这些同心圆环状条纹叫做牛顿环。此干涉条纹是由______反射光和______反射光叠加形成（选填序号：①凸透镜上表面，②凸透镜下表面，③玻璃上表面，④玻璃下表面）；由内向外条纹间距______（选填序号：⑤越来越大，⑥越来越小，⑦不变）

【答案】 ①. ② ②. ③ ③. ⑥
【解析】
【详解】[1][2]凸透镜下表面与玻璃上表面形成空气薄膜，干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成，故选②③。
[3]因为圆面是曲面不是平面，所以光程差不是均匀增加的，所以从凸透镜中心向外，圆环半径不是均匀增大，而是越来越密集，由内向外条纹间距越来越小，故选⑥。
10. 如图所示，两个容器和容积不同，内部装有气体，其间用细管相连，管中有一小段水银柱将两部分气体隔开。当中气体温度为，中气体温度为，且，水银柱恰好在管的中央静止。若对两部分气体降温，使它们的温度都降低相同的温度，则水银柱将___________移动。（向左，向右，不会）

【答案】向右
【解析】
【详解】假设水银柱不动，对气体A有
解得
对气体B有
解得
由于开始时水银柱恰好在管的中央静止，则开始有
因，则
联立可得
又因为
可得
则水银柱将向右移动。
11. 如图甲所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：

①把注射器活塞推至注射器中间某一位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；
②移动活塞，记录注射器的刻度值，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，作出图线，如图乙所示。
（1）完成本实验的基本要求是___________（填正确答案标号）。
A.在等温条件下操作 B.封闭气体的注射器密封良好
C.必须弄清所封闭气体的质量 D.气体的压强和体积必须用国际单位
（2）理论上由图线分析可知，如果该图线___________，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比。
【答案】 ①. AB##BA ②. 为过坐标原点的倾斜直线
【解析】
【详解】（1）[1]A．本实验用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，则必须在等温条件下进行，故A正确；
B．本实验是研究一定量的气体在等温条件下压强和体积之间的关系，则必须保证在实验过程中封闭气体的注射器不漏气，若漏气就失去了研究的意义，故B正确；
C．实验采用的是控制变量法，只要定质量，即保证气体的质量一定就可以，不必必须弄清所封闭气体的质量，故C错误；
D．研究在一定质量的气体在温度不变的情况下气体的压强和体积之间的关系，研究的是比列关系，单位无须统一为国际单位，故D错误。
故选AB。
（2）[2]根据理想气体的状态方程
可知，若通过实验数据做出的图线是过坐标原点的直线，就说明气体的体积跟压强的倒数成正比，即体积与压强成反比。
12. 利用双缝干涉测定光波长实验中，双缝间距d=0.4mm，双缝到光屏间的距离L=0.5m，用某种单色光照射双缝得到干涉条纹如下图所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图中所给出，则：
（1）分划板在图中B位置时游标卡尺读数 xB=______mm；
（2）相邻两条纹间距Δx=______mm（保留三个有效数字）；
（3）该单色光的波长=______nm（保留三个有效数字）；
（4）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______（填“变大”、“不变”或“变小”）。
【答案】 ①. 15.5 ②. 0.733 ③. 586 ④. 变小
【解析】
【详解】（1）[1]该游标卡尺的精度为0.1mm，B位置
15mm+0.1×5mm=15.5mm
（2）[2]A位置游标卡尺精度0.1mm，该位置读数为
11mm+0.1×1mm=11.1mm
相邻两条纹间距
（3）[3]根据双缝干涉条纹间距公式
解得
（4）[4]根据双缝干涉条纹间距公式有
可知，频率越高，波长越短，条纹间距越小，即改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将变小。
四、计算题（共3题，共40分）
13. 如图所示，一定质量的理想气体被活塞封闭在圆筒形的缸内。缸壁不可导热，缸底导热，缸底到开口处高。轻质活塞不可导热，厚度可忽略，横截面积，初始处于汽缸顶部。若在活塞上缓慢倾倒一定质量的沙子，活塞下移时再次平衡。已知室温为，大气压强，不计一切摩擦，。
（1）求倾倒的沙子的质量；
（2）若对缸底缓慢加热，当活塞回到缸顶时被封闭气体温度为多大？

【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）以活塞为研究的对象，倒上沙子后
以气体为研究的对象，活塞下移的过程中温度不变，则
其中
联立可得
（2）对缸底缓慢加热的过程中气体的压强不变温度升高，物体增大，初状态：，；末状态：，
由盖吕萨克定律可知
即
解得
14. 一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台，如图所示是截面图，观景台下表面恰好和水面相平，A为观景台右侧面在湖底的投影，水深h=4m。在距观景台右侧面x=4m处有一可沿竖直方向移动的单色点光源S，现该光源从距水面高3m处向下移动到接近水面的过程中，观景台水下被照亮的最远距离为AC，最近距离为AB，若AB=3m，求：
（1）水的折射率n；
（2）光能照亮的最远距离AC（计算结果可以保留根号）。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【详解】（1）点光源S在距水面高3m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最近距离AB，由于
所以，水的折射率
（2）点光源S接近水面时，光在观景台右侧面与水面交接处掠射到水里时，被照亮的距离为最远距离AC，此时，入射角为90°，折射角为临界角C，则
解得
15. 一定质量的理想气体由状态A经过状态变为状态，其有关数据如图像甲所示。若气体在状态A的温度为，在状态的体积为。过程吸收热量为。已知一定质量的理想气体，内能的变化量与温度的变化量成正比，求：
（1）根据图像提供的信息，计算图中的值；
（2）在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态变为状态的图像，并在图线相应位置上标出字母。
（3）BC过程，气体从外界吸收的热量为多少？

【答案】（1）；（2） ；（3）
【解析】
【详解】（1）由图甲可知：A至为等压过程，至为等容过程。对A至，由理想气体状态方程有
解得
（2）由盖•吕萨克定律
解得
因为至为等容过程，所以
图像如图所示
（3）从A到压强不变，体积增大
气体对外做功
则由热力学第一定律可知
即
解得
从到体积不变，则
则
即
即BC过程，气体从外界吸收的热量为。
16. 五角棱镜是光束定角度转向器之一，常用于照相机的取景器、图像观察系统或测量仪器中。如图所示是五角棱镜的截面图。棱镜材料的折射率为，面与面垂直。一束单色光垂直面入射，经面和面反射后垂直面射出。该单色光的频率为，在真空（或空气）中传播的速度为。求：
（1）单色光在棱镜材料中的波长；
（2）面与面的夹角；
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）光在棱镜中传播的速度
光从空气传到棱镜中，频率不变，有
可得
（2）画出光路图如图所示
为反射面的法线，为反射面的法线
由反射定律有
光线与光线垂直，有
由于 ， ，可得
由几何关系有
解得