[物理][期末]河南省南阳地区2023-2024学年高二下学期期末适应性考试试题(解析版)

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本试卷满分100分，考试用时75分钟。
注意事项：
1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号、考场号、座位号填写在答题卡上。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用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。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
4．本试卷主要考试内容：人教版选择性必修第一册第二至四章，选择性必修第三册。
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的。
1. 下列关于热学问题的说法正确的是（ ）
A. 晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大
B. 小草叶子上的露珠是由空气中的水蒸气凝结成的水珠，这一物理过程中水分子间的引力、斥力都增大
C. 液体分子的无规则运动称为布朗运动，温度越高，布朗运动越明显
D. 一种液体是否浸润某种固体，只与该种液体的性质有关
【答案】B
【解析】A．晶体有固定的熔点，晶体在熔化过程中，温度不变，分子的平均动能不变，吸收的热量转化为分子势能，故A错误；
B．小草叶子上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠，分子间的距离减小，分子间的引力和斥力都会增大，故B正确；
C．布朗运动是指悬浮在液体中的颗粒的运动，不是液体分子的运动，而是液体分子运动的间接反映，故C错误；
D．一种液体是否浸润某种固体，与这两种物体的性质都有关系，故D错误。
故选B。
2. 人类第一次实现原子核的人工转变方程为，X的中子数和质量数分别为（ ）
A. 9和18B. 9和17C. 8和16D. 8和17
【答案】B
【解析】根据题意，由质量数守恒和质子数守恒可知，X的原子序数为
质量数为
X的中子数为
故选B。
3. 如图所示，弹簧振子在B、C间做简谐振动，O为平衡位置，，若振子从B第一次运动到O的时间是0.5s，则下列说法正确的是（ ）
A. 振幅是10cm
B. 振动周期是1s
C. 经过一次全振动，振子通过的路程是10cm
D. 从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm
【答案】D
【解析】A．弹簧振子在B、C间做简谐振动，O为平衡位置，则振幅为
故A错误；
B．振子从B第一次运动到O的时间是0.5s，则
解得
故B错误；
C．经过一次全振动，振子通过的路程是
故C错误；
D．从B开始经过3s，即
振子通过的路程是
故D正确。
故选D。
4. 下列说法正确的是（ ）

A. 图甲是某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系，温度T1 < T2
B. 图乙是康普顿效应的示意图，该光子与电子碰撞后其波长将变大
C. 图丙中射线c由电子组成，说明原子核内有电子
D. 图丁所示的链式反应属于轻核的聚变，反应前后有质量亏损
【答案】B
【解析】A．题图甲是某黑体在不同温度下的辐射强度与波长的关系，温度T1 > T2，A错误；
B．题图乙是康普顿效应的示意图，该光子与电子碰撞后动量减小、频率减小同时波长变大，B正确；
C．题图丙中射线c由电子组成，但不能说明原子核内有电子，β衰变的实质是核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，C错误；
D．题图丁所示链式反应属于重核的裂变，D错误。
故选B。
5. 一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a，整个过程由两个等温变化和两个等容变化组成。在a→b和d→a的过程中，气体放出的热量分别为5J和18J；在b→c和c→d的过程中，气体吸收的热量分别为18J和15J。下列说法正确的是（ ）
A. 状态c比状态a的温度低
B. 气体完成一次循环对外界做的功为0
C. c→d的过程中气体对外做的功为15J
D. b→c过程中，单位时间内器壁的单位面积上分子碰撞次数不变
【答案】C
【解析】A．b→c过程，气体体积不变，根据查理定律有
由于
，
则有
故A错误；
B．气体完成一次循环回到状态a，气体温度不变，内能不变，根据题意气体与外界传递
即在一次循环过程，气体吸收热量为10J，根据热力学第一定律可知，气体完成一次循环对外界做的功为10J，故B错误；
C．c→d的过程中，气体温度不变，内能不变，气体吸收热量15J，根据热力学第一定律可知，气体对外做的功为15J，故C正确；
D．b→c过程，气体体积不变，气体分子分布的密集程度不变，结合上述可知，b→c过程，气体温度升高，气体分子运动的平均速率增大，则单位时间内器壁的单位面积上分子碰撞次数增加，故D错误。
故选C。
6. 甲、乙、丙、丁四幅图涉及不同的原子物理知识，下列说法正确的是（ ）
A. 图甲说明少量电子的运动表现为粒子性，大量电子的运动表现为波动性
B. 图乙的粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上观察不到闪光
C. 图丙中的半衰期是5730年，则20个经过11460年还剩5个
D. 图丁中轧制钢板时需要动态监测钢板的厚度，探测器接收到的可能是射线
【答案】A
【解析】A．图甲说明少量电子的运动表现为粒子性，大量电子的运动表现为波动性，故A正确。
B．题图乙的粒子散射实验中，当显微镜放在D位置时，荧光屏上能观察到闪光，只是概率很低，故B错误；
C．半衰期是针对大量样本才成立的统计学规律，对少数个体不成立，故C错误；
D．射线的穿透能力很弱，不能透过钢板，故D错误。
故选A。
7. 氢原子能级图如图所示，现用一束单色光照射大量处于基态的氢原子，能辐射出6种不同频率的光。已知金属钨的逸出功为4.54eV，下列说法正确的是（ ）
A. 该单色光的光子能量为12.09eV
B. 辐射光中波长最短的光子能量为10.20eV
C. 发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种
D. 基态氢原子吸收光子后，核外电子动能增加
【答案】C
【解析】A．用一束单色光照射大量处于基态的氢原子，设氢原子跃迁到n能级，又因为能辐射出6种不同频率的光，所以
解得
所以，光子能量为
故A错误；
B．根据
可知，辐射光中波长最短，即频率最大，由
可知，光子能量越大，频率最大，即辐射光中波长最短的光子能量为
故B错误；
C．发生跃迁时辐射的光的能量分别为
所以，发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种，故C正确；
D．基态氢原子吸收光子后，电子跃迁到更高的轨道，根据库仑引力提供向心力
解得
可知，半径变大，速率变小，即动能变小，故D错误。
故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18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6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 关于分子热运动，下列说法正确的是（ ）
A. 两个相互接触物体达到热平衡时，二者一定具有相同的内能
B. 容器内的理想气体静置足够长时间后分子数密度一定保持不变
C. 对于一定质量的理想气体，只要温度降低，其内能就一定减小
D. 气体膨胀对外做功，分子的平均动能可能不变
【答案】BC
【解析】A．两个相互接触的物体达到热平衡时，此时二者一定具有相同的温度，但内能不一定相同，故A错误；
B．容器内的理想气体静置足够长时间后达到平衡态，气体的体积、温度和压强都不变，所以分子数密度一定保持不变，故B正确；
C．理想气体内分子之间的相互作用可忽略不计，所以理想气体的内能仅仅与温度有关，对于一定质量的理想气体，只要温度降低其内能就一定减小，故C正确；
D．若气体膨胀对外做功的同时吸收热量，根据热力学第一定律，内能可能不变，温度可能不变，平均动能可能不变，故D错误。
9. 0.3ml的某种气体的压强和温度的关系图像（图像）如图所示。表示1个标准大气压，标准状态（0℃，1个标准大气压）下气体的摩尔体积为。下列说法正确的是（ ）
A. 状态A时气体的体积为6.72LB. 状态A时气体的体积为7.72L
C. 状态B时气体的体积为1.2LD. 状态B时气体的体积为8.4L
【答案】AD
【解析】AB．此气体在0℃时，压强为标准大气压，所以此时它的体积应为
由题中图线可知，从压强为p0到A状态，气体做等容变化，A状态时气体的体积为6.72L，故A正确，B错误；
CD．A状态的温度为
从A状态到B状态为等压变化，B状态的温度为
根据盖—吕萨克定律
解得
故C错误，D正确。
故选AD。
10. 在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核X（Z>4）发生了一次衰变。新核与放出的粒子在与磁场垂直的平面内做圆周运动，图为衰变后新核和该粒子的轨迹，且原子核衰变时其能量都以该粒子和新核的动能形式释放。m、q分别表示该粒子的质量和电荷量，r表示该粒子的轨迹半径，质量亏损忽略不计，下列说法正确的是（ ）
A. 图中的衰变方程为
B. 衰变后新核的速度大小为
C. 该粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，该环形电流大小为
D. 衰变时释放的核能为
【答案】ABC
【解析】A．发生衰变时，新核与放出的粒子的速度方向相反，根据左手定则，两粒子电性相同，即该衰变为衰变，所以衰变方程为
故A正确；
B．对粒子，根据洛伦兹力提供向心力
解得
衰变后新核Y的质量为
衰变过程，两粒子动量守恒
解得
故B正确；
C．粒子在磁场中受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，则周期为
根据电流强度定义式有
解得
故C正确；
D．原子核衰变时其能量都以粒子和新核的动能形式释放，则释放的核能为
结合上述解得
故D错误。
三、非选择题：共54分。
11. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，某实验小组的实验方法如下：
（1）下列实验步骤中，正确的顺序是________。（填写步骤前面的数字）
①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和油膜的面积计算出油酸分子直径的大小。
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。
（2）用滴管向量筒内滴50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加1mL。把一滴这样的溶液滴入盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面上展开，稳定后形成单分子油膜的形状如图所示。（结果保留两位有效数字）
a.若每一小方格的边长为10mm，则油酸薄膜的面积为________m2。
b.若1升油酸酒精溶液中含有0.3mL油酸，则估算出油酸分子的直径为________m。
（3）若该小组同学在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积之后，不小心拿错了另一个注射器把溶液滴在水面上。拿错的注射器针管比原来的粗，这会导致实验测得的油酸分子直径________（填“偏大”或“偏小”）。
【答案】（1）④①②⑤③ （2） （3）偏小
【解析】（1）“用油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液的体积（题中的④）→准备浅水盘（①）→形成油膜（②）→描绘油膜边缘（⑤）→测量油膜面积（③）→计算分子直径（③），故选④①②⑤③。
（2）a.[1]若每一小方格的边长为10mm，由题图可知轮廓中大约有80个小方格，则油酸薄膜的面积
b.[2]每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积
油酸分子的直径
（3）该小组同学拿错的注射器针管比原来的粗，该小组同学测定的1滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V比实际值偏小，测定的油膜面积S是准确的，根据
测定的油酸分子的直径偏小。
12. 如图甲所示，利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝的间距双缝到光屏的距离，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
（1）某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图乙所示，则分划板在图乙中A位置时游标卡尺的读数（如图丙所示），________mm，在B位置时游标卡尺的读数，相邻两亮条纹的间距=________mm；该单色光的波长________（结果保留三位有效数字）。
（2）若装置各数据不变，改用波长为的光照射双缝，则屏上观察到的条纹个数________（填“增加”“减少”或“不变”）。
（3）若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丁所示，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，测量值________（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。
【答案】（1）10.7 0.7 467 （2）减少 （3）大于
【解析】（1）[1]由图丙可得
[2]根据图乙，可得相邻两亮条纹间距
[3]根据
可得该单色光的波长
（2）根据可知，改用波长为 的光照射时，波长变长，则条纹间距变大，条纹个数将减少。
（3）若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，则在这种情况下测量干涉条纹的间距时，条纹是倾斜的，则测量值大于实际值。
13. 如图所示，一导热性能良好的球形容器内部不规则，某兴趣小组为了测量它的容积，在容器上竖直插入一根两端开口的长玻璃管，接口密封。玻璃管内部横截面积，一长为的静止水银柱封闭了一定质量的气体，其下方玻璃管内空气柱的长度，此时外界温度。现把容器浸在100℃的沸水中，水银柱缓慢上升29.2cm后稳定。实验过程中认为大气压没有变化，大气压（相当于75cm高汞柱压强）。（结果保留两位有效数字）
（1）容器的容积为多少？
（2）若实验过程中管内气体的内能增加了1.5J，判断气体是从外界吸收热量还是向外界放出热量，并计算热量的大小。
【答案】（1）；（2）吸收热量，
【解析】（1）设容器的容积为V，封闭气体等压膨胀，升温前温度为
升温后
由盖-吕萨克定律
其中
解得
（2）气体压强
因为气体膨胀，对外做功
根据热力学第一定律
可得
气体从外界吸收热量。
14. 甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和x 轴负向传播，波速均为20cm/s，振幅均为10 cm，两列波在时的波形曲线如图所示，求：
（1）时，介质中偏离平衡位置位移为20cm的所有质点的横坐标；
（2）从开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-20cm的质点的时间。
【答案】（1）x=40cm+200n（n=0，±1，±2，±3…）；（2）0.125s
【解析】（1）根据图像可知，t=0时，在x=40cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为20cm，根据波的叠加原理可知，两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为20cm，从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为
λ1=40cm，λ2=50cm
则甲、乙两列波的波峰的x坐标分别为
x1=40cm+k1λ1（k1=0，±1，±2，±3…），x2=40cm+k2λ2（k2=0，±1，±2，±3…）
由于λ1与λ2的最小公倍数为200，根据上述等式可知，介质中偏离平衡位置位移为20cm的所有质点的横坐标x为
x=40cm+200n（n=0，±1，±2，±3…）
（2）当两列波的波谷相遇时，质点的位移为-20cm，t=0时，两波波谷间的x坐标之差为
上述表达式中m1和m2均为整数，将波长上式解得
由于m1和m2均为整数，则相向传播的波谷间的距离最小为
可知，从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为-20cm的质点的时间为
解得
t=0125s
15. 一群处于第4能级的氢原子，最终都回到基态能发出几种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图线（如图乙所示），其中b光对应的图线与横轴的交点坐标为。已知氢原子的能级图如图丙所示，电子电荷量为。
（1）求该金属逸出功；
（2）求用a光照射金属时逸出光电子的最大初动能；
（3）只有c光照射金属时，调节光电管两端电压，达到饱和光电流，若入射光子有75%引发了光电效应。求此时每秒钟照射到阴极K的光子总能量E。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】解：（1）由题图乙可知：a光、b光、c光分别为电子由、3、2的能级跃迁至基态所释放的光子，b光的光子能量。由题意知，则光电子逸出时的最大初动能由光电效应方程
知
（2）a光的光子能量，由光电效应方程
可知
（3）c光的光子能量由得，每秒到达光电管阳极的光电子的总电荷量
每秒到达光电管阳极的光电子的个数
每秒入射到光电管阴极的光子个数
则每秒照射到阴极的光子总能量