云南省昭通一中教研联盟2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试卷 A卷（解析版）

这是一份云南省昭通一中教研联盟2023-2024学年高二下学期期末质量检测物理试卷 A卷（解析版），共23页。试卷主要包含了 氢原子能级图如图甲所示等内容，欢迎下载使用。
本试卷分第I卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。第I卷第1页至第4页，第Ⅱ卷第4页至第8页。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
第I卷（选择题，共43分）
1.答题前，考生务必用黑色碳素笔将自己的姓名、准考证号、考场号、座位号在答题卡上填写清楚。
2.每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。在试题卷上作答无效。
一、单项选择题（本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求）
1. 气流流动的过程中都会发出噪声，如图1所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为频率为的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达处时，分成上下两束波，这两束声波在处相遇时可削弱噪声，则（ ）
A. 该消声器在处可削弱噪声，是因为上、下两束波到达处的波速不同
B. 该消声器在处可削弱噪声，是因为上、下两束波在处的振幅不同
C. 该消声器在处削弱噪声时，上、下两束波从到的路程差可能为
D. 该消声器在处削弱噪声时，上、下两束波从到的时间差可能为
【答案】D
【解析】
【详解】A．在同一介质中，波速相等，故A错误；
B．声波在处分成上下两列波，即成为两列相干声波，两列波的频率振幅相等，故B错误；
C．声波在a处时分成上下两列波，两列波的频率相同，经过不同的波程在b处相遇，若波程差满足半波长的奇数倍，即
（）
即可在b处削弱噪声，故C错误；
D．该消声器在处削弱噪声时，上、下两束波从到的时间差为
（）
故D正确。
故选D。
2. 在一条平直公路上，甲、乙两辆汽车从时刻开始的位移一时间图像如图所示。甲的图像为抛物线，乙的图像为倾斜直线。已知甲的加速度大小为，再根据图中所提供的其他信息，下列说法正确的是（ ）
A. 时刻甲的速度等于乙的速度B. 甲的图像在时刻的切线与乙的图像平行
C. 甲的初速度可能不为0D. 甲、乙在时刻处在同一地点
【答案】B
【解析】
【详解】A．图像的斜率表示速度，在时刻甲的斜率比乙的大，所以时刻甲的速度比乙的速度大，故A错误；
B．图像的斜率表示速度，所以乙的速度为
甲在时刻的速度为
则
所以甲的图像在时刻的切线与乙的图像平行，故B正确；
C．甲的图像为抛物线，时图像的斜率为零，所以甲的初速度为0，故C错误；
D．乙在时刻位移
甲在时位移
所以甲、乙在时刻处不在同一地点，故D错误。
故选B。
3. 水面下深处有一点光源，发出两种不同颜色的光和，光在水面上形成了如图所示的一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由两种单色光所构成的复色光圆形区域，周围为光构成的圆环。若光的折射率为，则下列说法正确的是（ ）
A. 光从水中进入空气中传播速度变大，波长变短
B. 复色光圆形区域的面积为
C. 在水中，光发生全反射的临界角比光的小
D. 用同一装置做双缝干涉实验，光的干涉条纹比光的窄
【答案】B
【解析】
【详解】A．光在水中的传播速度为
由波长波速频率的关系式可得
光在传播过程中频率不变，光从水中进入空气中，折射率变小，传播速度变大，波长变长，A错误；
B．由题意可得光路图如图所示，由临界角公式和几何知识对b光可得
复色光圆形区域的面积
联立解得
B正确；
C．由题图可知，在水面上光构成的圆环半径较大，由几何知识可知，光的临界角较大，因此在水中，光发生全反射的临界角比光的大，C错误；
D．在水中，光发生全反射的临界角比光的大，由临界角公式可知，水对光折射率较小，即，由光的频率与折射率的关系可知，由波长与频率的关系可知，用同一装置做双缝干涉实验，由干涉条纹间距公式可知，即光的干涉条纹比光的宽，D错误。
故选B。
4. 氢原子能级图如图甲所示。某群处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，其中有两种能使乙图中逸出功为的极钾金属发生光电效应，通过乙图实验装置得到这两种光分别实验时的电流和电压读数，绘出丙图中①、②两根曲线，则下列说法正确的是（ ）
A. 三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的
B. 乙图中当滑片向左端移动时，电流表示数不断增大到饱和电流后保持不变
C. 丙图中①曲线对应的入射光光子能使钾金属产出最大初动能为的光电子
D. 丙图中
【答案】C
【解析】
【详解】A．处于基态的氢原子受某光子照射后可辐射出三种不同频率的光，由可知，氢原子吸收光子后跃迁到能级，此时三种不同频率的光的光子能量分别为
由光子的能量公式可知，光子的能量越小，则频率越小，可波长越大，可知三种光中波长最长的光是从跃迁到时产生的，A错误；
B．乙图中当滑片向左端移动时，给光电管所加正向电压逐渐减小，则电流表示数逐渐减小，B错误；
C．丙图中①曲线对应截止电压较小，因此该曲线对应入射光的光子能量为，则入射光光子能使钾金属产出光电子的最大初动能为
C正确；
D．丙图中①曲线对应截止电压
D错误。
故选C。
5. 智能寻迹小车目前被应用于物流配送等多个领域，为测试不同寻迹小车的刹车性能，让它们在图甲中A点获得相同的速度，并沿直线AB刹车，最终得分为刹车停止时越过的最后一条分值线对应的分数，每相邻分值线间距离为0.5m。某小车M测试时恰好停止于100分分值线，该车的位移和时间的比值与t之间的关系图像如图乙所示，小车均可视为质点。下列说法正确的是（ ）
A. 小车M刹车过程中加速度大小为
B. A点距100分分值线的距离为2m
C. 1s时小车M的速度为
D. 若某小车恰好匀减速停止于96分分值线，则该车的加速度大小为
【答案】B
【解析】
【详解】A．根据题意，由公式整理可得
结合图像可得
，
解得
即小车M刹车过程中加速度大小为，故A错误；
BC．A点距100分分值线的距离为
1s时小车M的速度为
故B正确，C错误；
D．若某小车恰好匀减速停止于96分分值线，则刹车距离为
则该车的加速度大小为
故D错误。
故选B。
6. 一列简谐横波在时的波形如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波的波长为
B. 若波向轴正方向传播，则波的最大频率为
C. 平衡位置分别为的两个质点，振动方向始终相反
D. 若波向轴负方向传播，则波的传播速度大小为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由图可知这列波的波长为，故A错误；
B．若波向轴正方向传播，则
（n＝0，1，2，3…）
解得
（n＝0，1，2，3…）
波的频率为
（n＝0，1，2，3…）
可知当时，波的频率为最小，为，故B错误；
C．A、B两个质点的平衡位置相距
故A、B两个质点的振动方向始终相反，故C正确；
D．若波向轴负方向传播，则
（n＝0，1，2，3…）
解得
（n＝0，1，2，3…）
波的传播速度大小为
（n＝0，1，2，3…）
故波的传播速度大小可能为，故D错误。
故选C。
7. 一定质量的理想气体按的顺序经历一系列状态变化，其图像如图所示。图中线段与纵轴平行，线段与纵轴垂直。气体在状态变化过程中下列叙述正确的是（ ）
A. 过程气体不放热也不吸热
B. 过程气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数增加
C. 过程气体对外界做的功等于过程外界对气体做的功
D. 过程气体体积减小
【答案】D
【解析】
【详解】AD．过程由图可知为等温变化，气体内能不变，根据玻意耳定律可知，当压强p增大时，体积V减小，可知外界对气体做功，根据热力学第一定律，由于内能不变，可知过程气体放出热量，故A错误，D正确；
B．由图可知气体压强不变，气体温度升高，则气体分子平均动能增大，根据压强微观意义可知，气体分子在单位时间内撞击单位面积容器壁的次数减少，故B错误；
C．由图可知为等容变化，即a、c两个状态体积相同，则过程气体体积的变化量大小与过程气体体积的变化量大小相等，而过程气体压强不变，过程气体压强增大，根据可知，过程气体对外界做的功小于过程外界对气体做的功，故C错误。
故选D。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题5分，共15分。在每小题给出的四个选项中有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分）
8. 2023年8月24日，日本政府不顾周边国家的反对执意向海洋排放福岛第一核电站的核污水，核污水中的放射性物质会对海水产生长久的、风险不可控的污染。例如核污水中的具有放射性，其发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为。设的结合能为，的结合能为，的结合能为，若静止的衰变是在某匀强磁场中进行，则下列说法正确的是（ ）
A. 该核反应过程中放出的能量
B. 衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为
C. 该衰变为衰变，衰变过程中放出的电子是来自原子核内中子的变化
D. 的比结合能大于的比结合能
【答案】BD
【解析】
【详解】AC．该核反应过程为
可知该衰变为衰变，该核反应过程中放出的能量为
故AC错误；
D．比结合能越大，原子核越稳定，反应生成物比更稳定，所以的比结合能大于的比结合能，故D正确；
B．根据动量守恒可知衰变后的和动量大小相等；由洛伦兹力提供向心力可得
可得
则衰变后的和在磁场中做匀速圆周运动的半径之比为
故B正确
故选BD。
9. 如图所示，一颗松子沿倾斜冰面从顶端A由静止匀加速滑下，后，松鼠从倾斜冰面的顶端A以的初速度、的加速度匀加速追赶松子。追赶过程中，松鼠与松子相隔的最远距离为，且松鼠恰好在底端处追上松子，则（ ）
A. 松子沿冰面下滑的加速度大小为
B. 松鼠从顶端A出发后，经过就追上了松子
C. 冰面的长度为
D. 在松鼠与松子相隔最远时，松鼠的速度大小为
【答案】AC
【解析】
【详解】AD．松鼠与松子相隔的距离最远时，松鼠与松子速度相等，设此时松子运动时间为，松鼠的速度大小为，松子沿冰面下滑的加速度大小为，松鼠加速度为，有
解得
，，
故A正确，D错误；
BC．设松子运动时间为时，松鼠追上松子，有
解得
松鼠从顶端A出发后，追上松子的所用时间为
冰面AB的长度为
故B错误，C正确。
故选AC。
10. 如图所示的家庭小型喷壶总容积为，打气筒每次可将压强为、体积为的空气充入壶内，从而增加壶内气体的压强。为了保证喷壶的安全，壶内空气压强不能超过；为了保证喷水效果，壶内气体压强至少为，当壶内空气压强降至时便不能向外喷水。现装入的水并用盖子密封，壶内被封闭空气的初始压强为。壶中喷管内水柱产生的压强忽略不计，壶内空气可视为理想气体且温度始终不变，则下列说法正确的是（ ）
A. 为了保证喷水效果，打气筒最少打气20次
B. 为了保证喷壶安全，打气筒最多打入的空气质量与喷壶中原来气体质量之比为
C. 若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，可向外喷出水的体积为
D. 若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，可向外喷出水的体积为
【答案】ABC
【解析】
【详解】A．为了保证喷水效果，设打气筒最少打气次，则有
其中
解得
选项A正确；
B．为了保证喷壶安全，打气筒最多打气次，则有
其中
则
根据公式
由于壶内空气可视为理想气体且温度始终不变，则打入的空气质量与喷壶中原来气体质量之比
B正确；
CD．若充气到喷壶安全上限，然后打开喷嘴向外喷水，设可向外喷出水的体积为，则有
解得
C正确，D错误。
故选ABC。
第Ⅱ卷（非选择题，共57分）
注意事项：
第Ⅱ卷用黑色碳素笔在答题卡上各题的答题区域内作答，在试题卷上作答无效。
三、填空、实验题（本大题共2小题，共16分）
11. 重力加速度值的准确测定对于计量学、精密物理计量、地球物理学、地震预报、重力探矿和空间科学等都具有重要意义。对此，同学们想出了很多方法：
（1）某同学用弹簧测力计粗测重力加速度。将一个质量为的物体挂在校准后的竖直弹簧测力计下端，静止时指针如图甲所示，则重力加速度为__________。（结果保留2位有效数字）
（2）某同学用如图乙所示的装置测量重力加速度。打点计时器的打点周期为让重物从静止开始下落，打出一条清晰的纸带，其中的一部分如图丙所示。为纸带上5个连续打下的点。根据纸带可得重力加速度_________（用表示）。
（3）某实验小组利用如图甲所示装置测量重力加速度。摆线上端固定在点，下端悬挂一小钢球，通过光电门传感器采集摆动周期。
①组装好装置后，用毫米刻度尺测量摆线长度，用螺旋测微器测量小钢球直径。螺旋测微器示数如图乙所示，小钢球直径_____mm，记摆长。
②多次改变摆线长度，在小摆角下测得不同摆长对应的小钢球摆动周期，并作出图像，如图丙所示。已知图线斜率为，可得重力加速度_______（用表示）。
（4）也可以利用水滴下落测出当地的重力加速度，调节水龙头，让水一滴一滴地流出，在水龙头的正下方放一盘子，调节盘子的高度，使一个水滴碰到盘子时恰好有另一水滴从水龙头开始下落，而空中还有一个正在下落中的水滴。测出水龙头到盘子间距离为，再用秒表测时间，以第一个水滴离开水龙头开始计时，到第个水滴落在盘中，共用时间为，则重力加速度_______。（用表示）
【答案】（1）9.7 （2）
（3） ①. ②.
（4）
【解析】
【小问1详解】
由图知物体的重力为
由
解得
故填9.4；
【小问2详解】
由逐差公式
解得
【小问3详解】
①[1]根据螺旋测微器读数规则，小钢球直径为
故填；
②[2]由单摆周期公式
解得
可得
解得
故填；
【小问4详解】
根据题意，两滴水间的时间间隔为
所以水从水龙头到盘子的时间为
根据自由落体公式
解得
故填。
12. 某同学设计了如图甲所示的装置来探究“气体温度不变时压强随体积变化规律”的实验，注射器导热性能良好，用橡皮帽和活塞在注射器内封闭一定质量的理想气体。质量不计的细绳跨过滑轮，一端系到活塞上，调节滑轮的高度，使左侧细绳拉直时能保持水平，另一端可以挂钩码。实验时，在细绳的下端依次挂上质量相同的钩码1，2，3，……，稳定后通过注射器的标度读出对应空气柱的体积V，并能求出对应气体的压强p。已知注射器的最大体积为，刻度全长为L，大气压为，每个钩码的质量为m，重力加速度为g。
（1）关于本实验的操作，下列说法正确的是（ ）
A．为减小误差，每挂上一个钩码后，应平衡后再读出体积。
B．挂钩码时，了防止注射器脱落，应用手紧紧握住注射器。
C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次。
D．实验时必须测出封闭气体的温度。
（2）若在某次实验中细绳上所挂钩码个数为n，则平衡后对应气体的压强为__________（用题目中已知量表示）
（3）该同学根据测得气体的体积和对应的压强，做出了图像，如图乙所示，图线不过原点，则纵坐标b代表__________；体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，可能是由于气体温度__________（填“升高”或“降低”）；也可能是由于装置气密性导致气体质量__________（填“增大”或“减小”）。
【答案】 ① AC##CA ②. ③. 橡皮帽内气体体积 ④. 升高 ⑤. 增大
【解析】
【详解】（1）[1]A．每挂上一个钩码后，平衡后，待封闭气体的体积不再发生变化，再读出体积，可以减小误差，故A正确；
B．挂钩码时，不能用手紧紧握住注射器，因为手的温度会改变封闭气体的温度，使测量结果不准确，故B错误；
C．实验前，应将活塞上涂有润滑油，并来回拉动几次，可以增加密封性，也可以减小摩擦带来的误差，故C正确；
D．注射器不隔热，所以实验时封闭气体的温度与外界温度相同，气体做等温变化，不需要测量温度，故D错误。
故选AC。
（2）[2]由平衡关系可得
可得
（3）[3]实验操作规范，图线不过原点，则b代表注射器橡皮帽内气体的体积；
[4][5]由
可知
体积增大到一定值后，图线开始偏离直线，向上偏离，斜率变大，说明可能是温度升高；公式中的C与气体质量有关，斜率变大，也可能是由于装置气密性导致气体质量增大。
四、计算题（本大题共3小题，共41分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后结果的不能得分。有数据计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）
13. 我国国产大飞机C919在某次试飞结束后着陆，着陆过程中做匀减速直线运动，加速度大小为，飞机着陆后的第内位移为，方向向东。
求：（1）着陆后第末的速度；
（2）着陆后内的位移大小和平均速度的大小；
（3）飞机停止运动前最后内的位移大小。
【答案】（1），速度方向向东；（2），；（3）27m
【解析】
【详解】（1）第内位移等于前内的位移减去前内的位移，设为初速度
代入数值得
第末的速度
代入数值得
速度方向向东
（2）飞机停下来的时间为，由，解得
内的位移
由平均速度公式得
（3）最后内的位移应用逆向思维处理
代入数值解得飞机停止运动前最后内的位移大小
14. 如图所示，固定在水平地面开口向上的圆柱形导热汽缸，用质量m=1kg的活塞密封一定质量的理想气体，活塞可以在汽缸内无摩擦移动。活塞用不可伸长的轻绳跨过两个定滑轮与地面上质量M=3kg的物块连接。初始时，活塞与缸底的距离h0=40cm，缸内气体温度T1=300K，轻绳恰好处于伸直状态，且无拉力。已知大气压强p0=0.99×105Pa，活塞横截面积S=100cm2，忽略一切摩擦，重力加速度g=10m/s2。现使缸内气体温度缓慢下降，则：
（1）当物块恰好对地面无压力时，求缸内气体的温度T2；
（2）当缸内气体温度降至T3=261.9K时，求物块上升高度∆h；已知整个过程缸内气体内能减小121.2J，求其放出的热量Q。
【答案】（1）291K；（2）4cm，160J
【解析】
【详解】（1）初始时，对活塞
解得
当物块对地面无压力时，对活塞有
解得
对气体，由等容变化可得
解得
（2）对气体，由等压变化可得
即
解得
整个降温压缩过程活塞对气体做功为
根据热力学第一定律
解得
即放出热量160J。
15. 如图所示，劲度系数的轻弹簧一端固定于水平面上，另一端连接物块A，物块B置于A上（不粘连），A、B质量均为，开始时物块A和B处于静止状态，物块B的正上方高处固定一水平挡板（高度可以调节）。现对物块B施加方向始终向上、大小为的恒力，使A、B开始运动，已知A、B均可视为质点、B与挡板、A之间的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，弹簧的弹性势能为弹簧的形变量，为弹簧的劲度系数），质量为的质点做简谐运动的周期为为物体做简谐运动时的比例系数，即弹簧的劲度系数），重力加速度大小。（注意：本题中作用于物体的恒力始终存在）
（1）求A、B第一次分离时，A、B的速度大小；
（2）A、B第一次分离后，若二者没有发生碰撞，则A做简谐运动，求做简谐运动的A上升到最大高度时的加速度大小；
（3）若A、B第一次分离后，经过一段时间后二者恰好能够在第一次分离位置相碰且相碰时二者速度方向相反，求应满足的条件。
【答案】（1）
（2）
（3）m（n=1,2,3…）
【解析】
【小问1详解】
设开始时弹簧的压缩量为x1，根据平衡条件有
解得
m
设A、B第一次分离时，弹簧的形变量为x2，此时A、B之间弹力为零，加速度、速度（大小设为v）均相同，又因为恒力F与B的重力大小相等、方向相反，所以此时B的加速度均为0，则A的加速度也为0，有
解得
m
对从开始到A、B第一次分离的过程，根据功能关系有
解得
【小问2详解】
A、B第一次分离后，若二者没有发生碰撞，则A做简谐运动，由于分离时A的加速度为0，所以A刚好位于平衡位置，设A的振幅A，对A从平衡位置上升到最大高度的过程，根据机械能守恒定律有
解得
m
设A上升到最大高度时的加速度大小为a，根据牛顿第二定律有
解得
【小问3详解】
A、B第一次分离后，由于B受力平衡，所以向上做匀速直线运动，且由于与挡板发生的是弹性碰撞，所以碰撞后速度大小不变，仍为v。A从平衡位置开始向上做简谐运动，周期为
s
根据简谐运动的对称性可知，A再次经过第一次分离位置时速度大小仍为v，为使A、B在此处能够发生碰撞，此时A一定向上运动，所以若A、B第一次分离后，经过一段时间后二者恰好能够在第一次分离位置相碰，应满足
（n=1,2,3…）
解得
m（n=1,2,3…）