2022-2023学年北京市海淀区高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析） (1)

这是一份2022-2023学年北京市海淀区高二（下）期末物理试卷（含详细答案解析） (1)，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.下列说法正确的是( )
A. 小孔成像是光的衍射现象
B. 水中的气泡看起来特别明亮是光的偏振现象
C. 观看立体电影戴的眼镜是利用了光的全反射
D. 光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉
2.一束复色光沿一半圆形玻璃砖的半径方向射向其圆心，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是( )
A. 若逐渐增大入射角，b光先发生全反射
B. 玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
C. 在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度
D. 如果b光是绿光，那么a光可能是红光
3.如图所示为α粒子散射实验的装置示意图，图中虚线表示被散射的α粒子的径迹。对该实验结果，下列解释合理的是( )
A. 原子内部存在质子
B. 原子核是由质子和中子组成的
C. 原子的正电荷在原子内部是均匀分布的
D. 原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上
4.关于热力学定律，下列说法正确的是( )
A. 气体吸热后温度一定升高
B. 热量不可能从低温物体传到高温物体
C. 若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同
D. 电冰箱的制冷系统能够不断地把热量从冰箱内传到外界，违背了热力学第二定律
5.一质点做简谐运动的振动图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 质点做简谐运动的振幅为10cm
B. 在0.5s∼1.0s时间内，质点向x轴正向运动
C. 在0.5s∼1.0s时间内，质点的动能在减小
D. 在1.0s∼1.5s时间内，质点的加速度在增大
6.关于天然放射现象，下列说法正确的是( )
A. 天然放射现象说明原子具有核式结构
B. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
D. 在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，β射线的电离能力最强
7.随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术(简称5G)意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，对于5G使用的频率更高的电磁波，下列说法正确的是( )
A. 不能发生干涉现象
B. 光子能量更大
C. 波长更大，更容易发生衍射现象
D. 传播速度更大，相同时间传递的信息量更大
8.一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程 ab、bc、ca回到原状态，状态变化过程中气体的压强 p与热力学温度T的关系如图所示。a、b和c三个状态气体的体积分别为Va、Vb和Vc。下列说法正确的是( )
A. Va=Vb，Vb>Vc
B. 气体从状态a到状态b的过程中一定吸热
C. 气体从状态b到状态c的过程中分子的数密度增加
D. 气体在a、b和c三个状态中，状态 a时分子的平均动能最大
9.原子核的比结合能(平均结合能)曲线如图所示，下列说法正确的是( )
A. 12H核的结合能约为1MeVB. 56144Ba核比 92235U的结合能更大
C. 24He核比 36Li核更稳定D. 两个 12H核结合成 24He核时吸收能量
10.在产品生产的流水线上，常需要对产品计数。如图甲是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有产品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有产品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大。
实现自动计数功能的电路如图乙所示，a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进，产品通过时会挡住光信号。示波器显示的电压随时间变化的图像如图丙所示。若计数电路中的电源两端的电压恒为6V，光敏电阻与阻值为1kΩ的定值电阻串联。已知t=0.1s时光信号被产品挡住。下列说法正确的是( )
A. R1为光敏电阻
B. 光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为2kΩ
C. 光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为0.5kΩ
D. 每分钟通过计数装置的产品数量为300个
二、多选题：本大题共4小题，共12分。
11.在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按如图所示安装在光具座上，单缝保持竖直方向，调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹。下列说法正确的是( )
A. 单缝和双缝应相互垂直放置
B. 若取下滤光片，光屏上会出现彩色的干涉条纹
C. 若测得5个连续亮条纹的中心间距为a，则相邻两条亮条纹中心间距Δx=a4
D. 若稍微增大单缝和双缝之间的距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离将增大
12.如图所示为两分子间的作用力F与它们之间距离r的关系曲线。下列说法正确的是( )
A. 当r等于r1时，分子势能最小
B. 当r小于r2时，分子间的作用力表现为斥力
C. 在r由r1增加到r2的过程中，分子力做负功
D. 在r由r1增加到r2的过程中，分子势能增大
13.如图所示为氢原子能级的示意图。按玻尔理论，下列说法正确的是( )
A. 处于基态的氢原子要发生电离只能吸收13.6eV的能量
B. 处于基态的氢原子可以吸收能量为12.09eV的光子
C. 大量处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出2种不同频率的光
D. 氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
14.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻 R的导线中电流i的方向，及电容器板板间电场强度E的方向如图中所示，则下列说法正确的是( )
A. 两平行板间的电场正在增强
B. 该变化电场产生逆时针方向(俯视)的磁场
C. 该变化电场产生的磁场越来越弱
D. 电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
三、实验题：本大题共2小题，共20分。
15.(1)某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。
①关于该实验的操作，下列叙述正确的是_________.
A.实验过程应该用手握注射器
B.应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积
C.实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证气体的质量一定
②为得出气体压强和体积的定量关系，该同学利用所采集的数据在坐标纸上描点，绘制出了如图所示的p−V图线。从图线上看类似于双曲线，那么，空气柱的压强跟体积是否成反比呢？请写出进行判断的一种方法。
_____________________________________________
(2)在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
(1)实验时，将1滴配置好的浓度η=0.1%(即每103mL油酸酒精溶液中有纯油酸1mL)的油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘中，让油膜在水面上尽可能散开，待液面稳定后，把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图所示，图中正方形小方格边长为1.0cm，则油膜的面积S约为_________m2。
(2)胶头滴管能将体积V=1.0mL的油酸酒精溶液分为大小相等的k=75个液滴，由①中的数据估测油酸分子直径的计算式为d=_________(用V、η、S、k表示)；则所测得的油酸分子直径d约为_________m(保留一位有效数字)。
16.某实验小组的同学用如图的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。
(1)本实验中，以下器材不需要的有_________.
A.秒表 B.天平 C.刻度尺 D.打点计时器
(2)在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：
①测量摆线长度，作为单摆的摆长；
②在偏角较小的位置将小球由静止释放；
③小球运动到最高点时开始计时；
④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆振动周期T=tn；
⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。
在前四个操作步骤中不妥当的是_________。(填写操作步骤前面的序号)
(3)该组同学通过改变摆线长L进行了多次测量，正确操作后，利用实验数据作出了摆球做简谐运动周期的平方T2与摆线长L关系的图像，如图所示。测得图像中的横截距和纵截距分别为−a和b，根据图像可得重力加速度g=_________.
(4)完成实验任务后，该组同学发现他们所测的重力加速度的数值偏大，他们认为是因为实验过程中小球做了类似如图所示的圆锥摆运动，使得周期的测量值偏小造成的。假如摆长相等的单摆做简谐运动的周期为T，做绳和竖直方向夹角为α的圆锥摆运动的周期为T′，请通过计算分析T与T′的大小关系，说明该组同学想法的合理性。
四、计算题：本大题共4小题，共38分。
17.一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=4m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=5sin(10πt)(cm)。
(1)由图确定这列波的波长λ与振幅A。
(2)求这列波的波速v。
(3)试判定这列波的传播方向。
18.如图所示，一个储水用的圆柱形的水桶的底面直径为8d，高为6d。当桶内没有水时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B，当桶内注满水时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C,C、B两点相距3.5d。已知光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s。求：
(1)水的折射率n。
(2)光在水中传播的速度v。
19.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态A和C时的温度均为300K。
(1)求气体在状态B时的温度TB；
(2)求气体在状态C时的压强pC；
(3)某同学经查阅资料得到如下信息：
Ⅰ.理想气体模型中气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力。
Ⅱ.气体压强p源自气体分子与容器壁的碰撞，它与分子平均动能EK的关系为p=23nEK，其中n为容器中单位体积内气体的分子数。
Ⅲ.温度T是分子热运动平均动能的标志，即T=αEK，其中α为常量，EK为分子热运动的平均动能。
请根据上述信息，从宏观与微观联系的角度，分析回答下列问题：
a.气体从状态B变化到状态C过程中的温度变化；
b.论证“一定质量的理想气体，pVT为定值”。
20.利用如图所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动滑片P，可以获得灵敏电流计示数I与电压表示数U之间的关系。
(1)为了测量遏止电压，滑动变阻器的滑片P应该往a端还是b端移动？
(2)密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压Uc和与之对应的入射光的频率v的多组数据，并利用这些数据作出Uc−v图线，如图所示。已知元电荷e=1.60×10−19C。求普朗克常量h。(结果保留2位有效数字)
(3)某同学设计了一种利用光电效应的电池，如图所示。K电极加工成球形，A电极加工成透明导电的球壳形状，K与A的球心重合。假设K电极发射光电子的最小动能为Ek1，最大动能为Ek2，电子电荷量为e。若照射到K电极表面的光照条件不变，单位时间内有N个电子逸出，且所有电子都是沿着球形结构半径方向向外运动，忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。
a.求A、K之间的最大电势差Um，以及将A、K短接时回路中的电流I0。
b.在A、K间接上不同负载R时，电路中的电流可能会变化，求R在什么范围内变化，电流可保持不变。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查学生对光的干涉、偏振、全反射的理解，考查学生理解能力。
小孔成像是光直线传播结果；水中的气泡看起来特别明亮是全反射现象；立体电影属于光的偏振；光学镜头上的增透膜利用了光的干涉。
【解答】
A、小孔成像是光透过小孔后发生的直线传播现象，故A错误；
B、水中的气泡看起来特别明亮是因为一部分光在从水中射入气泡界面发生了全反射的缘故，故B错误；
C、在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图象重叠在银幕上，这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，观众戴的眼镜必须是偏振片，这样就能看出立体感了，属于光的偏振现象，故C错误；
D、光学镜头上的增透膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，利用了光的干涉现象，故D正确。
2.【答案】B
【解析】略
3.【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了α粒子散射实验现象的结论。卢瑟福通过α粒子散射并由此提出了原子的核式结构模型，根据核式结构解答。
【解答】α粒子散射实验说明占原子质量绝大部分的核是一个极小的核，原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上，但无法说明原子核内部结构，故ABC错误，D正确。
故选D.
4.【答案】C
【解析】略
5.【答案】D
【解析】略
6.【答案】C
【解析】略
7.【答案】B
【解析】略
8.【答案】B
【解析】【分析】
温度是分子平均动能的标志，根据温度高低分析分子平均动能大小；根据理想气体的状态方程pVT=C结合图象分析温度的变化、气体体积的变化、气体做功情况，结合热力学第一定律分析热传递情况。
本题主要是考查理想气体的状态方程之图象问题，关键是弄清楚图象表示的物理意义、知道图象的斜率、图象与坐标轴围成的面积表示的物理意义。
【解答】
D、整个变化过程，状态a时气体的温度最低，由于温度是分子平均动能的标志，所以状态a时气体的分子平均动能最小，故D错误；
B、根据理想气体的状态方程pVT=C可知：p=1V⋅T，状态a到状态b的过程，气体的体积不变，气体做功为零，温度升高，根据热力学第一定律可知，气体吸收热量，故B正确；
C、状态b到状态c的过程，气体温度不变、内能不变、压强减小，根据理想气体的状态方程pVT=C可知气体体积增大，则气体从状态b到状态c的过程中分子的数密度减小，故C错误；
A、由BC选项可得Va=Vb、Vb9.【答案】C
【解析】【分析】
从图像上直接分析比结合能，根据结合能和比结合能的关系：结合能=比结合能×核子数(即质量数)；比结合能越大，原子核越稳定；两个平均结合能小的组合成平均结合能大的，会有质量亏损，会释放能量。
本题考查了结合能和比结合能的基本运用，知道结合能与比结合能的关系，知道比结合能越大，原子核越稳定。
【解答】
A.由图可知， 12H核的比结合能大约为1MeV， 12H核的核子数为2，则 12H核的结合能大约为2MeV，故A错误；
B.由图可知， 92235U核的比结合能比 56144Ba核的比结合能略小，但 92235U核子数比 56144Ba核多，因此 92235U核的结合能比 56144Ba核的结合能更大，故B错误；
C.比结合能越大，原子核越稳定，由图可知， 24He的比结合能比 36Li核大，则 24He核比 36Li核更稳定，故C正确；
D.两个核结合成核时有质量亏损，释放能量，故D错误。
10.【答案】B
【解析】略
11.【答案】BC
【解析】略
12.【答案】ACD
【解析】略
13.【答案】BD
【解析】略
14.【答案】CD
【解析】【分析】
根据等效电流的方向是向下，下极板所带的电荷量会减小，可得电容器在放电，由场强E=Ud，可知极板间的电场强度在减小；该变化电场产生磁场方向等效成向下的电流产生磁场的方向，由右手螺旋定则可以判断出，该变化电场产生顺时针方向(俯视)的磁场；放电过程中电流减小，所以该变化电场产生的磁场一定越来越弱。
本题考查了麦克斯韦的电磁场理论，理解均匀变化的电场产生稳定的磁场，而非均匀变化的电场产生非均匀变化的磁场；以平行板电容器为例，结合场强公式及右手螺旋定则来求解。
【解答】
A、由图中可以看出，极板间的电场方向是竖直向上的，说明下极板带正电，上极板带负电，如果等效电流的方向是向下的，即外电流流向上极板，流出下极板，也就是相当于正电荷流向上极板，而上极板是带负电的，所以上极板所带的电荷量会因中和而减少，所以电容器在放电，两极板间的电压在减小，由场强E=Ud，可知极板间的电场强度在减小，故A错误；
B、该变化电场产生磁场方向等效成向下的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知，电场产生的磁场顺时针方向(俯视)，故B错误；
C、产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以放电电流时所产生的磁场，放电过程中电流减小，所以该变化电场产生的磁场一定越来越弱，故C正确；
D、电路中的电流i=UR=EdR，所以i正比于板间的电场强度的大小，故D正确。
15.【答案】(1)①C
②作出压强 p 与体积 V 的倒数 p−1V 图像，若图像为一条过原点的直线，可认为压强和体积成反比。(其他正确的方法也可得分)
(2)① 1.30×10−2∼1.32×10−2
② ηVkS 1×10−9

【解析】略
16.【答案】(1)BD(2)①③ (3)4π2ab
(4)对图中的圆雉摆，根据牛顿运动定律和向心力公式，有 mgtanα=m4π2T2Lsinα ，由此可得 T′=2π Lcsαg
【解析】略
17.【答案】解：(1)由波的图像得：λ=4m；振幅A=5cm。
(2)角频率ω=10πrad/s，周期为：T=2πω=0.2s；
波速为v=λT=20m/s.
(3)t=0时刻P质点的速度向上，根据波形平移法可知，该波在介质中传播速度的方向沿−x方向。
【解析】振幅等于y的最大值；根据质点P的振动方程读出ω，周期为T=2πω；读出波长，求出波速．根据t=0时刻P质点的速度方向，即可判断出波的传播方向。
本题关键要掌握振动的一般方程y=Asinωt，读出ω，并掌握波速与周期的关系、角频率与周期的关系．
18.【答案】解：(1)光路图如图1， ∠AOE=∠BOD ，
可知 sin ∠AOE=BD BD2+OD2=45，
CD=4.5d ，可知 sin ∠COD=CD CD2+OD2=35
则水的折射率 n=sin∠AOEsin∠COD=43。
(2)依据 n=cv ，可得光在水中的传播速度 v=2.25×108m/s。

【解析】(1)根据几何关系求出入射角的正弦和折射角的正弦，结合折射定律求出折射率。
(2)根据公式v=cn求出光在水中的传播速度。
本题是几何光学问题，关键是根据几何关系确定入射角和折射角，通过折射定律进行解决。画光路图时，要注意光线的方向不能搞错。
19.【答案】(1)气体由状态 A 到 B 的过程为等压变化，依据盖-吕萨克定律，有 VATA=VBTB
代入数据，解得 TB=600K
(2)气体由状态 B 到 C 的过程为等容变化，依据查理定律，有 pBTB=pCTC ，代入数据，解得 pC=0.5×105Pa
(3)a.气体由状态 B 到 C 的过程中，气体体积不变，即单位体积内的分子数 n 不变，由 p−V 图可知压强 p 减小，依据 p=23nEk ，可知分子平均动能 Ek 减小。由 T=αEk 可知，温度 T 降低。
b.根据气体压强 p=23nEk=23NVTα ，可得 pVT=2N3α ，当理想气体质量一定时，理想气体的分子数 N 也一定，且 α 为常量，则 pVT 为定值。

【解析】略
20.【答案】(1)向 a 端移动。
(2)设入射光的频率为 v ，金属的逸出功为 W0 ，由爱因斯坦光电效应方程，可知光电子最大初动能 Ek=hv−W0
由动能定理 eUc=Ek ，得 Uc=hev−W0e 。
由 Uc−v 关系式及图像可知 he=ΔUcΔv
解得 h=6.4×10−34J⋅s (6.3×10−34J⋅s∼6.6×10−34J⋅s 均可)
(3)a.电子聚集在 A 极后，使 A 极带负电，因此在球壳内部建立一个由 K 极指向 A 极的电场，阻碍电子继续往 A 极聚集。当 A、K 之间达到最大电势差 Um 时，最大动能为 Ek2 的电子亦无法到达 A 极。
根据动能定理，有 −eUm=0−Ek2
可得 Um=Ek2e
当 A、K 短接时，所有电子都能到达 A 极，此时短路电流就等于饱和电流 I0=Ne
b.若所有电子都能到达 A 极，电流就能保持 I0=Ne 不变，故 A、K 之间的电压
要满足 U≤U1 ，其中 U1=Ek1e ，则 R=U0I0≤Ek1Ne2

【解析】 本题考查了光电效应。
(1)测量遏止电压，则光电管左端的电势要低于右端的电势，据此解答；
(2)根据爱因斯坦光电效应方程，再结合Uc−ν图像解答；
(3)a.当A、K短接时，所有电子都能到达A极，此时短路电流就等于饱和电流；
b.若所有电子都能到达A极，电流就能保持I0=Ne不变，据此分析解答。