2022-2023学年福建省福州重点中学高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2022-2023学年福建省福州重点中学高二（下）期末物理试卷（含解析），共13页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

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
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r0时，分子力为零
C. 图丙中，T1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
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
4. 如图，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ℎ1=ℎ2,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
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
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光的波长
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
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
8. 一定质量的理想气体从a状态开始，经过a→b、b→c、c→d、d→a四个过程后回到初状态a,p−T图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 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b状态下多
B. d状态下，单位时间内撞击单位面积容器壁的气体分子数比b状态下多
C. b→c过程中气体与外界交换的热量小于气体d→a过程与外界交换的热量
D. a→b过程中气体吸收的热量等于气体c→d过程中向外界放出的热量
二、非选择题（68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)
10. 如图所示，两个容器A和B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A中气体温度为tA，B中气体温度为tB，且tA>tB，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)
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V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；
③重复上述步骤②，多次测量；
④根据记录的数据，作出V−1P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V−1P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．
12. 利用双缝干涉测定光的波长实验中，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λ=__________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”)．
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ℎ.轻质活塞不可导热，厚度可忽略，横截面积S=100cm2，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ℎ5时再次平衡．已知室温为T1=300K，大气压强P=1.0×105Pa，不计一切摩擦，g=10m/s2．
(1)求倾倒的沙子的质量m；
(2)若对缸底缓慢加热，当活塞回到缸顶时被封闭气体的温度T2为多大？
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上下移动的单色点光源S，点光源S可从距水面高3m处下移到接近水面，在移动过程中，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.(结果保留根式)
15. 一定质量的理想气体由状态A经过状态B变为状态C，其有关数据如p−T图象甲所示．若气体在状态A的温度为TA=200K，在状态C的体积为V=0.6L．A→B过程吸收热量为150J.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)根据图象提供的信息，计算图中VA的值；
(2)在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的V−T图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C．
(3)B→C过程，气体从外界吸收的热量为多少？
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，AB面与AE面垂直．一束单色光垂直AB面入射，经DE面和BC面反射后垂直AE面射出．该单色光的频率为f，在真空(或空气)中传播的速度为c.求：
(1)单色光在棱镜材料中的波长λ=__________；
(2)BC面与DE面的夹角α=__________；
答案和解析
1.【答案】C
【解析】略
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】B
【解析】解：光经过大气层，其空气分布不均匀，而折射率不同，光发生折射现象使光传播方向发生改变所致。
4.【答案】B
【解析】略
5.【答案】BC
【解析】
【分析】
本题主要考查了对双缝干涉实验的理解问题。解决本题的关键是知道不同颜色光的波长大小，以及掌握双缝干涉的条纹间距公式Δx= l d λ。
【解答】
BCD.通过观察发现，图乙中干涉条纹的宽度比甲图中的大，根据双缝干涉的条纹间距公式：Δx= l d λ，因此可以使缝屏距l变大，双缝距d减小，或换用波长较长即频率较低的光，以达到要求，故D错误；BC正确；
A.与光源到单缝的距离无关，故A错误。
6.【答案】AB
【解析】
【分析】
根据光线通过三棱镜后的偏折程度判断折射率的大小，即可判断出光的波长大小；根据双缝干涉条纹的间距与波长的关系可确定干涉条纹间距大小；根据临界角公式sinC=1n分析临界角的大小。
【解答】
AB.由图可知，通过三棱镜后，a光的偏折角大于b光的偏折角，说明这种材料对a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率大于b光的频率，由c=λf知，a光的波长小于b光的波长，故A、B正确。
C.a光的波长小于b光的波长，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，知a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故C错误。
D.a光的折射率大于b光的折射率，根据全反射临界角公式sinC=1n分析知，a光的临界角比b光的小，故D错误。
故选AB。
7.【答案】AD
【解析】
【分析】气体状态变化时气体压强不变，气体发生等压变化，应用盖吕萨克定律分析吸管上刻度是否均匀，刻度值哪边大哪边小；一定量的理想气体内能由温度决定，根据题意应用热力学第一定律判断内能增加量与吸收热量的关系。
本题考查了盖吕萨克定律的应用，知道气温计的工作原理是解题的关键，应用盖吕萨克定律与热力学第一定律即可解题。
【解答】A、罐内气体压强不变，发生等压变化，由盖吕萨克定律可知，气体温度越高气体体积越大，吸管内的油柱越靠吸管右端，因此吸管上的温度刻度值左小右大，故A正确；
B、气体发生等压变化，由盖吕萨克定律可知：VT=C，则V=CT，V与T成正比，吸管上的温度刻度值是均匀的，故B错误；
C、气温升高时气体体积增大，气体对外做功，W<0，气体内能增大，△U>0，由热力学第一定律△U=W+Q可知：Q=△U−W>△U，罐内气体增加的内能小于吸收的热量，故C错误；
D、气体发生等压变化，气体压强对该温度计没有影响，在完全失重环境下气体体积与热力学温度扔成正比，这个气温计仍可使用，故D正确。
故选：AD。
8.【答案】BD
【解析】略
9.【答案】②③，⑥
【解析】略
10.【答案】向右
【解析】略
11.【答案】AB 为过坐标原点的倾斜直线 传感器与注射器间有气体
【解析】略
12.【答案】(1)15.5；
(2)0.733 ；
(3)586；
(4)变小。
【解析】
【分析】
本题考查利用双缝干涉测定光的波长实验，解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及掌握双缝干涉的条纹间距公式，并能灵活运用。
【解答】
(1)A位置游标卡尺的主尺读数为11mm，游标读数为0.1×1mm=0.1mm，所以最终读数为11.1mm．
B位置游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.1×5mm=0.5mm，所以最终读数为15.5mm；
(2)相邻两条纹间距Δx=xB−xA6=0.733m；
(3)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ得，λ=dΔxL，
代入数据得，λ=5.86×10−7m=586nm；
(4)根据双缝干涉条纹的间距公式Δx=Ldλ知，频率变高，波长变短，则干涉条纹间距变小。

13.【答案】m=25kg,T2=375K
【解析】(1)先以活塞为研究的对象，求出倒上沙子后气体的压强，然后又在理想气体的状态下小车相应的方程、拉力即可求出沙子的质量。
(2)由查理定律写出气态方程，即可求出气体的温度。
气体的变化中公式的应用本身很简单，对于学生关键在于分清气体在变化过程中，是哪种变化该选用哪种公式。
14.【答案】(1) 43 (2) 127 7m
【解析】(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 n=sinisinr ，
所以水的折射率 n=x 32+x2AB AB2+ℎ2=43 ．
(2)点光源 S 接近水面时，光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最远距离 AC ，此时，入射角为 90∘ ，折射角为临界角 C
则： n=sin90∘sinC= AC2+ℎ2AC=43 可得 sinC=34
由数学知识得 tanC=sinCcsC=3 77 ，解得 AC=ℎtanC=127 7m ．
15.【答案】(1) 0.4L ；(2)；(3) 20J
【解析】(1)状态 A 的热力学温度 TA=t+273=−73+273=200(K)
由图甲可知： A 至 B 为等压过程， B 至 C 为等容过程．对 A 至 C ，由理想气体状态方程有： pAVATA=pCVCTC
解得 VA=pCVCTApATC=2.0×105×0.6×2001.5×105×400=0.4L
(2)由盖⋅吕萨克定律 VATA=VBTB
解得 VB=VATBTA=0.4×300200=0.6L
因为 B 至 C 为等容过程，所以 VC=VB=0.6m3 ，图象如图所示．
(3)从 A 到 B 压强不变，体积增大 ΔV=0.6L−0.4L=0.2L
气体对外做功 W=−pΔV=−1.5×105×0.2×10−3J=−30J
则由热力学第一定律可知 ΔU=W+Q
即 k(300−200)=150J−30J=120J
解得 k=1.2J/K
从 B 到 C 体积不变，则 W=0 ，则 ΔUBC=QBC
即 QBC=kΔTBC=1.2(400−300)J=120J
即 B→C 过程，气体从外界吸收的热量为 120J
16.【答案】(1) cnf ；(2) 45∘
【解析】(1)光在棱镜中传播的速度 v=cn
光从空气传到棱镜中，频率 f 不变，有 v=fλ 可得 λ=cnf
(2)画出光路图如图所示
KH 为反射面 DE 的法线， KI 为反射面 BC 的法线
由反射定律有 ∠1=∠2,∠3=∠4
光线 IJ 与光线 GH 垂直，有 ∠1+∠2+∠3+∠4=90∘
由于 KH⊥FE,KI⊥FB ，可得 ∠5+∠6+∠2+∠4=180∘
由几何关系有 α+∠5+∠6=180∘
解得 α=45∘