2023-2024学年北京市丰台区高二（下）期末物理试卷（含解析）

这是一份2023-2024学年北京市丰台区高二（下）期末物理试卷（含解析），共22页。试卷主要包含了单选题，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. 光是一种电磁波B. 光需要介质才能传播
C. 声波只能在空气中传播D. 在空气中传播的声波是横波
2.圆形铁丝圈蘸一些肥皂液后会形成肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈现出彩色条纹。下列说法正确的是( )
A. 这是光的偏振现象B. 这是光的衍射现象 C. 彩色条纹为横纹D. 彩色条纹为竖纹
3.关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是( )
A. 绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷”
B. 绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大
C. 使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力
D. 使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力
4.夏天由于气温升高，汽车轮胎内的气体压强变大，更容易造成爆胎。假设轮胎不漏气且气体可视为理想气体，与冬天相比，夏天轮胎内的气体( )
A. 分子间斥力更大B. 分子的平均动能更大
C. 所有分子的运动速率都更大D. 气体内能更小
5.下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是( )
A. 甲图是分子势能与分子间距离的关系图象，B点对应的距离分子间相互作用表现为引力
B. 乙图是模拟气体压强产生机理的实验，实验中要保证每颗豆粒与台秤碰撞时的速率相等
C. 丙图是显微镜下某微粒运动每隔30s的位置连线，这就是微粒的运动轨迹
D. 丁图是氧气分子分别在0℃和100℃时的速率分布情况，实线对应的是100℃
6.在如图所示的电路中，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是( )
A. 闭合开关S后，两灯始终一样亮
B. 闭合开关S后，灯泡P中电流从右向左
C. 当断开开关S时，两灯同时熄灭
D. 当断开开关S时，灯泡P中电流从右向左
7.如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历三个过程，沿直线先后到达状态B和C，最终回到状态A。下列说法正确的是( )
A. 从A到B，气体内能减小B. 从B到C，气体从外界吸热
C. A、C两状态，气体温度相同D. B、C两状态，气体温度相同
8.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时波源开始振动，经过一个周期T时的波形图如图所示，则波源振动的位移y随时间t变化的关系式为( )
A. y=Asin(2πTt)
B. y=−Asin(2πTt)
C. y=Acs(2πTt)
D. y=−Acs(2πTt)
9.手机防窥屏的原理图如图所示，防窥屏可视为某种透明介质，在屏中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于手机屏幕。手机上发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。防窥屏可实现对发光像素单元可视角度θ的控制。下列说法正确的是( )
A. 防窥屏的厚度H越大，可视角度θ越小B. 透明介质的折射率越小，可视角度θ越小
C. 屏障的宽度L越大，可视角θ越小D. 屏障的高度d越大，可视角度θ越大
10.如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈两端a、b接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Q”的保险丝，与原线圈并联的电压表的示数稳定为220V，电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是( )
A. 通过电阻R的最大瞬时电流为2AB. 电阻R增大时，流经保险丝的电流也增大
C. 保证保险丝不断的电阻R的最小值为11ΩD. 变压器的输出功率最大值为44 2W
11.如图所示，光电倍增管是提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置四个倍增电极1、2、3、4。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下射向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是( )
A. 光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应
B. 光电倍增管内阳极接收电子的能量全部来源于照射光
C. 图中标号为偶数的倍增电极电势要高于标号为奇数的电极电势
D. 适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的光信号
12.北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为ℎ，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为( )
A. pλ4πℎcR2B. PλπℎcR2C. PSλ4πℎcR2D. 3PSλ4πℎcR3
13.如图所示，弹性小球A和B叠放在一起，从距地面高度为ℎ处自由落下，落地瞬间，B先与地面碰撞，后与A碰撞，ℎ远大于两小球直径，小球B的质量远大于小球A质量。假设所有的碰撞均为竖直方向内弹性碰撞，且碰撞时间均可忽略不计，不考虑空气阻力，则下列判断中正确的是( )
A. 下落过程中A与B之间存在相互作用
B. 小球B与地面碰撞后，小球B的速度为零
C. A与B第一次碰后小球A弹起的最大高度约为4ℎ
D. A与B第一次碰后小球A弹起的最大高度约为9ℎ
14.如图甲所示，通过电流加热，热阴极中的电子克服逸出功离开阴极，之后被加速电场加速撞击阳极，在撞击阳极原子的过程中，电子以极大的加速度减速，损失的能量则以X射线的形式辐射出去。大部分电子经历多次碰撞而减速，因此辐射的能谱是连续谱，图乙为不同加速电压下测量到的X射线能谱，横轴为X射线波长，纵轴为相应波长的X射线强度。电子从阴极逸出时的速度忽略不计，下列推断不正确的是( )
A. 随加速电压增大，X射线强度的极大值向频率更高的方向移动
B. 当电子撞击阳极被瞬间减速到0时，辐射的X射线波长最短
C. 只改变阳极材料，X射线的最短波长也会随之变化
D. 若用60kV加速电压加速电子，产生的X射线的最短波长约为20pm
二、实验题：本大题共2小题，共18分。
15.某小组做“用双缝干涉测量光的波长”实验。

(1)将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示，则在甲图中1、2、3处分别应该安装的器材是______。
A.单缝、滤光片、双缝
B.单缝、双缝、滤光片
C.滤光片、单缝、双缝
D.双缝、滤光片、单缝
(2)如图乙所示，测量头中分划板上的刻度线先后处于x1、x2位置，x1位置的读数为1.690mm，x2位置的示数如图丙所示，读数为______mm；根据x1、x2位置读数，得到相邻亮条纹的间距Δx= ______mm(结果保留三位小数)；已知双缝间距为d，双缝到毛玻璃屏的距离为L，此单色光波长的表达式λ= ______(用L、d、x1、x2表示)。
16.两个实验小组做“探究气体等温变化规律”实验。

(1)一组同学利用如图甲所示的装置进行实验，注射器中密封了一定质量的空气。通过刻度尺读取空气柱的长度1，从与注射器内空气柱相连的压力表读出空气柱的压强p。
a.实验过程中，下列操作正确的是______。(填选项前字母)
A.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性
B.应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换
C.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
b.一组同学在不同温度下用同一空气柱进行实验，测出两条等温线，如图1所示，则T1 ______T2(填写“>”或“λ0。
(3)太阳帆受到的光压P光的表达式P光=(1+K)P0c。
【解析】(1)根据能量与质量的关系，结合光子能量与频率的关系以及动量的表达式推导单色光光子的动量p=ℎλ；
(2)①粒子碰撞前后系统的动量守恒，据此可求解；
②光子与静止得电子发生碰撞后，光子把一部分能量传递给了电子，即碰撞后光子的能量减小了。
(3)根据一小段时间Δt内激光器发射的光子数，结合动量定理和压强公式求出其在物体表面引起的光压的表达式。
考查光子的能量与动量区别与联系，掌握动量定理的应用，注意建立正确的模型是解题的关键。
20.解：(1)当Q板受到频率为ν的单色光持续照射后，根据爱因斯坦光电效应方程
Ek=ℎν−W0
遏止电压为Uc，则
eUc=Ek=ℎν−W0
解得
W0=ℎν−eUc
(2)由于单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，则有
Im=qΔt=neΔtΔt=ne
当Q板中心的圆形锌金属薄膜边缘部分的射出的以平行于极板的最大速度射出的光电子恰好到达P板边缘时，所有光电子均能够达到P板，对该光电子，根据类平抛规律有
R1−R2=vmt
d=12at2
根据牛顿第二定律有
a=eUmmd
其中，根据动能定理
eUc=Ek=12mvm2
解得
Um=4d2Uc(R1−R2)2
(3)某普通光源，光子的能量为
E1=ℎν0
在1s内垂直照射到原子上的光的能量约为
E2=E0S
其中
S=πr2
则1s内照射到一个原子范围的光子个数
n′=E2E1
假设光子流密度均匀，相邻两个光子到达同一个原子范围内的时间为
t=1n′
代入数据联立，解得
t≈1.26×10−3s≫t0=10−8s
即原子将能量释放给周围原子而恢复到原状态时下一个光子还未到达，所以，在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。
答：(1)锌薄膜的逸出功ℎν−eUc；
(2)微安表示数最大值ne，电压值4d2Uc(R1−R2)2；
(3)见解析。
【解析】(1)根据光电效应方程结合遏止电压的意义可解得锌薄膜的逸出功W0；
(2)根据电流的定义式可解得微安表示数最大值Im，当Q板中心的圆形锌金属薄膜边缘部分的射出的以平行于极板的最大速度射出的光电子恰好到达P板边缘时，所有光电子均能够达到P板，对该光电子，根据类平抛规律、牛顿第二定律以及动能定理可以求解电压值Um；
(3)用在1s内垂直照射到原子上的光的能量除以某普通光源一个光子的能量可以求解1s内照射到一个原子范围的光子个数，进一步可以求解相邻两个光子到达同一个原子范围内的时间，与t0=10−8s比较，进而解释在发生光电效应时，一个电子在极短时间内只能吸收一个光子。
本题考查光电效应方程，解题关键理解题意，注意光子能量的计算方式。