广东省广州市执信中学2023-2024学年高二下学期期末物理试卷

这是一份广东省广州市执信中学2023-2024学年高二下学期期末物理试卷，共17页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．科学家因在阿秒激光方面所做出的突出贡献获得2023年诺贝尔物理学奖。通过阿秒激光，可以像看电影的慢动作回放一样，观察电子在原子内部的运动，历史上，为了研究原子的性质，科学家们做了大量的实验研究，下面四幅示意图中说法正确的是（ ）
A．普朗克利用经典电磁理论，成功解释了图①的粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型
B．图②表示的核反应属于重核裂变，裂变过程释放能量，裂变产生的子核的比结合能比铀235的比结合能小
C．③中向左偏转的是粒子，向右偏转的是粒子，不偏转的是粒子
D．锌的逸出功为，用④中一群处于能级的氢原子发出的光照射锌板，逸出光电子的最大初动能为
2．汽车主动降噪系统是一种能够自动减少车内噪音的技术，在汽车行驶过程中，许多因素都会产生噪音，系统会通过车身的声学反馈技术，通过扬声器发出声波将车外噪音反向抵消，从而减少车内噪音。某一噪声信号的振动方程为，下列说法正确的是（ ）
A．抵消声波频率应为
B．抵消声波和噪音声波在空气中传播的频率不相等
C．抵消声波和环境噪声在空气中传播的速度相等
D．汽车降噪过程应用的是声波的多普勒效应原理
3．对下列四个有关光的实验示意图，分析正确的是（ ）
A．图甲中b光在玻璃球中的速度较大
B．图乙若只减小屏到挡板的距离L，则相邻亮条纹间距离将减小
C．图丙中若得到如图所示明暗相间条纹说明被检测工件表面平整
D．若只旋转图丁中M或N一个偏振片，光屏P上的光斑亮度不发生变化
4．医学治疗中常用放射性核素产生射线，而是由半衰期相对较长的衰变产生的。对于质量为的，经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．100个原子核在经过一个半衰期后，一定还剩50个
B．温度升高原子运动更剧烈，其半衰期将变小
C．原子与反应后生成的氧化物将不再具有放射性
D．从图中可以得到的半衰期为115.1d
5．如图甲所示的充电器正在给手机充电。乙图是简化原理图，理想变压器原、副线圈匝数之比为55:2，原线圈接220V交流电，副线圈通过理想二极管连接手机。下列说法正确的是（ ）
A．副线圈的电流为8AB．手机两端的电压为8V
C．通过手机的电流为直流电D．拔掉手机，充电线两端电压为零
6．如图，A和B两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入，出射光线都从圆心O沿OC方向射出，且这两种光照射同种金属，都能发生光电效应。那么在光电效应实验中（如图所示），调节这两束光的光强并分别照射相同的光电管。使实验中这两束光都能在单位时间内产生相同数量的光电子，实验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线分别以A、B表示，则下列4图中可能正确的是哪些？（ ）
A．B．
C．D．
7．如图甲所示的漏斗在做简谐运动的同时，小付同学将下方的薄木板沿箭头方向匀加速拉出，漏斗3s内漏出的细沙在板上形成的曲线如图乙所示，当地重力加速度大小，下列说法正确的是（ ）
A．该沙摆的周期为3s
B．该沙摆的摆长约为2m
C．薄木板的加速度大小为
D．当图乙中的B点通过沙摆正下方时，薄木板的速度大小为0.35m/s
二、多选题
8．有一种在超市中常见的“强力吸盘挂钩”如图甲所示，图乙、图丙是其工作原理示意图。使用时，按住锁扣把吸盘紧压在墙上（如图乙），然后把锁扣扳下（如图丙），让锁扣以盘盖为依托把吸盘向外拉出，使吸盘牢牢地被固定在墙壁上，若吸盘内气体可视为理想气体，且温度始终保持不变。则在把锁扣扳下的过程中（ ）

A．吸盘内气体要吸收热量B．吸盘内气体的密度增大
C．吸盘内气体内能增大D．吸盘内气体压强减小
9．据工信部2024年3月25日发布的数据显示，截至今年2月末，中国5G基站总数达350.9万个，5G移动电话用户达8.51亿户，占移动电话用户的48.8%。5G无线信号是由LC振荡电路产生的，该电路某时刻的工作状态如图甲所示，其电流变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．线圈中磁场的方向向下
B．电容器两极板间电场强度正在变小
C．电容器正在充电，线圈储存的磁场能正在减小
D．甲图的时刻应该对应乙图中的0至0.5s时间段内
10．人体暴露于强烈的中子辐射中会在血浆中产生，可以通过测量的数量来确定患者吸收的辐射剂量。具有放射性，某次研究其放射特性的实验中，将孤立原子静置于匀强磁场中，衰变后在磁场中形成两条圆周径迹，如图所示，忽略重力和粒子间电场力作用。下列说法中正确的是（ ）
A．小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向
B．发生了β衰变
C．小圆和大圆的轨道半径之比为
D．两条轨迹对应的粒子的质量之和等于衰变前的质量
三、实验题
11．在“用油膜法估测分子的大小”实验中，所用的油酸酒精溶液为每1000mL溶液中含有纯油酸0.6mL，现用滴管向量筒内滴加50滴上述溶液，量筒中的溶液体积增加了1mL，若把一滴这样的油酸酒精溶液滴入撒有痱子粉的足够大的盛水的浅盘中，由于酒精溶于水，油酸在水面展开，稳定后形成的油膜的形状如图所示。若每一小方格的边长为25mm，试问：
（1）这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为 油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的 。图中油酸膜的面积为 m2；每一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 m3；根据上述数据，估测出油酸分子的直径是 m。（结果保留2位有效数字）
（2）某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是 。
A．错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B．计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C．计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D．水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
12．“利用单摆测重力加速度”的实验中：
(1)某同学尝试用DIS测量周期。如图所示，用一个磁性小球代替原先的摆球，在单摆下方放置一个磁传感器，其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A接到数据采集器上。使单摆做小角度摆动，若测得连续N（N从“0”开始计数）个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t，则单摆周期的测量值为 （地磁场和磁传感器的影响可忽略）。
(2)由于器材所限，无法测量磁性小球的直径，对实验进行了如下调整：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度l1、l2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度大小的测量值。请你写出该测量值的表达式 。无法测量磁性小球的直径对实验结果造成的系统误差是 （请填“偏大”、“偏小”或“没有影响”） 。
四、解答题
13．一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液体上方是空气，其截面如图所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成角时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c，求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。
14．如图甲为汽车中使用的氮气减振器，汽缸中充入氮气后，能有效减少车轮遇到冲击时产生的高频振动。它的结构简图如图乙所示，汽缸活塞截面积，活塞及支架质量，汽缸缸体导热性良好。现为了测量减震器的性能参数，将减震器竖直放置，充入氮气后密闭，活塞被卡环卡住，缸体内氮气处于气柱长度、压强的状态A，此时弹簧恰好处于原长。现用外力F向下压活塞，使其缓慢下降，气体达到状态B。从状态A到B过程气体放出热量。汽缸内的氮气可视为理想气体，不计摩擦和外界温度变化，大气压强取，弹簧劲度系数。求：
（1）状态B气体的压强；
（2）气体处于状态B时外力大小F；
（3）状态A到B过程外界对气体做的功W。
15．如图甲所示，弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成53°角，右导轨平面与水平面成37°角，两导轨相距，电阻不计。质量均为，电阻均为的金属杆、与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为，整个装置处于磁感应强度大小为，方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中。时刻开始，杆以初速度v沿右导轨平面下滑，时刻开始，对杆施加一垂直杆且平行右导轨平面向下的力F，使开始做匀加速直线运动。杆运动的图像如图乙所示（其中第1s、第3s内图线为直线）。若杆下滑过程均保持与导轨垂直且接触良好，g取，，。求：
（1）在第1秒内杆受到的安培力的大小。
（2）杆的初速度。
（3）若第2s内力F所做的功为9J，求第2s内杆所产生的焦耳热。
参考答案：
1．D
【详解】A．卢瑟福利用经典电磁理论，成功解释了图①的粒子散射实验结果，提出了原子核式结构模型，故A错误；
B．图②表示的核反应属于重核裂变，裂变过程释放能量，裂变产生的子核的比结合能比铀235的比结合能大，故B错误；
C．根据左手定则，β粒子带负电，所受洛伦兹力向右，即向右偏转的是β粒子；α粒子带正电，所受洛伦兹力向左，即向左偏转的是α粒子；γ粒子不带电，不受洛伦兹力，即不偏转γ粒子，故C错误；
D．一群处于能级的氢原子向低能级跃迁时，释放光子的最大能量为
锌的逸出功为3.34eV，根据爱因斯坦光电效应方程，则逸出光电子的最大初动能为
故D正确。
故选D。
2．C
【详解】A．抵消声波频率应为
故A错误；
BD．汽车降噪过程应用的是声波的叠加原理，频率需相同，故BD错误；
C．波速由介质决定，抵消声波和环境噪声在空气中传播的速度相等，故C正确；
故选C。
3．B
【详解】A．由图可得，b光的折射率大于a的折射率，根据
可得，b光在玻璃球中的传播速度较小，故A错误；
B．由于条纹间距
可知只减小屏到挡板的距离L，相邻亮条纹间距离将减小，故B正确；
C．被检测件的上表面和样板件的下表面间的空气膜，形成一个空气劈，从空气劈上下表面反射的光线发生薄膜干涉，若得到明暗相间平行等距条纹说明待测工件表面平整，故C错误；
D．自然光通过M后变成偏振光，若N的偏振方向与M的偏振方向相同，光屏上光斑最亮；若N的偏振方向与M的偏振方向垂直，光屏上几乎没有亮斑，因此当M和N发生相对转动时，光屏上的光斑亮度会发生变化，故D错误。
故选B。
4．D
【详解】A．半衰期对大量原子核有统计意义，对少量原子核无法计算具体数量，故A错误；
B．半衰期是原子核自身的性质，与外界物理因素无关，故B错误；
C．原子与反应后生成的氧化物中核仍有放射线，故C错误；
D．根据
代入图中数据可得
解得
故D正确。
故选D。
5．C
【详解】A．手机的电阻未知，根据题给条件无法求出副线圈的电流，故A错误；
B．根据可得，副线圈输出电压为
经过二极管后，根据有效值定义可得
解得手机两端的电压为
故B错误；
C．因二极管具有单向导电性，所以通过手机的电流为直流电，故C正确；
D．拔掉手机，充电线两端电压不为零，故D错误。
故选C。
6．D
【详解】由光路的可逆性可知，单色光A的偏转程度较大，其折射率较大，频率较高，由
又
联立，解得
可知单色光A的遏制电压较大，根据
可知二者的饱和光电流相等。
如果所加的电压U=0，两束光在单位时间内产生相同数量的光电子，则相同时间到达阳极的光电子的数量相等，光电流相等。
故选D。
7．C
【详解】A．由题图乙知，该沙摆的周期为2s，选项A错误；
B．沙摆的周期
解得
选项B错误；
C．由题图乙中数据可知，木板在连续且相等的时间段内的位移差
解得
选项C正确；
D．匀变速直线运动在一段时间间隔的中间时刻的瞬时速度，等于这段时间内的平均速度，所以有
选项D错误。
故选C。
8．AD
【详解】C.由于气体温度不变，所以气体内能不变，故C错误；
A.吸盘内气体体积增大，气体对外做功
气体内能不变
根据热力学第一定律
可知
吸盘内气体要吸收热量，故A正确；
B.吸盘内气体分子数不变，而气体体积变大，则吸盘内气体分子的密度减小，故B错误；
D.吸盘内气体温度不变而体积变大，由玻意耳定律
可知，吸盘内气体压强减小，故D正确。
故选AD。
9．AC
【详解】A．由甲图的电流方向可知该过程为充电过程，线圈中的电流越来越小，根据楞次定律可知感应电流与原电流方向相同，感应电流的磁场方向为向下，故A正确；
B．电容器正在充电，两极板电荷量在增多，极板间电场强度正在变大，故B错误；
C．电容器正在充电，线圈储存的磁场能正在减小，电容器的电场能在增大，故C正确；
D．甲图的时刻应该对应乙图中的0.5s至1s时间段内，故D错误。
故选AC。
10．ABC
【详解】AB．由于衰变过程中动量守恒，因此衰变后的两部分物质速度方向相反，在磁场中运动的轨迹相切于一点，由洛伦兹力充当向心力有
可得
可知，电荷越大，其运动时的轨迹半径越小，由此可知小圆对应的粒子电荷更大，且其所带电荷为正电荷，根据左手定则可知，小圆对应的粒子的运动方向为逆时针方向，而根据左手定则结合轨迹可知，大圆对应的粒子带负电，则可确定该衰变为β衰变，故AB正确；
C．根据以上分析，写出其衰变方程为
产生的新核与β粒子的电荷量之比为，而根据
可知，粒子运动的轨迹半径之比等于其所带电荷量的反比，由此可知，小圆和大圆的轨道半径之比为，故C正确；
D．衰变过程中始终遵循质量数守恒和电荷数守恒，但在衰变过程中有能量释放，根据爱因斯坦的质能方程可知，衰败后两条轨迹对应的粒子的质量之和小于衰变前的质量，故D错误。
故选ABC。
11． 单分子 直径 4.4×10-2 1.2×10-11 2.7×10-10 ACD
【详解】(1)[1][2]这种估测方法是将每个油酸分子视为球体模型，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的厚度可视为油酸分子的直径。
[3]油膜约占70个小格，面积约为
[4]一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
[5]油酸分子的直径约等于油膜的厚度
(2)[6] A．由
知，结果偏大的原因是V的测量值偏大或S的测量值偏小，错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算，V偏大，故A正确；
B．计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则油膜的面积偏大，故B错误；
C．计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则油膜的面积偏小，故C正确；
D．水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则油膜的面积偏小，故D正确。
故选ACD。
12．(1)
(2) 没有影响
【详解】（1）根据题意可知，小球经过两次最低点为一个周期，则小球运动的周期为
（2）[1]设小球的半径为，根据单摆的周期公式可得
根据题意有
，
联立解得
[2]根据
g的值是根据两次摆长之差求得，无法测量磁性小球的直径不会影响 g的测量值。
13．，
【详解】当入射角达到45时，恰好到达临界角C，根据
可得液体的折射率
由于
可知激光在液体中的传播速度
14．（1）；（2）；（3）
【详解】（1）汽缸缸体导热性良好，可知从状态A到状态B，气体发生等温变化，则有
解得状态B气体的压强为
（2）活塞和支架处于平衡状态，则有
代入数据解得
（3）汽缸缸体导热性良好，可知从状态A到状态B，气体发生等温变化，气体内能不变，根据热力学第一定律可得
解得外界对气体做的功为
15．（1）0.2N；（2）1m/s；（3）3J
【详解】（1）杆沿右侧导轨下滑，根据右手定则可知，杆中感应电流由到，则杆中电流由到，根据左手定则可知，杆受到的安培力垂直于左侧导轨平面向下
根据题图乙可知，杆在第内的加速度
对杆受力分析，根据牛顿第二定律，有
解得
（2）第内，杆受到的安培力，由（1）中数据可知回路中电流
对杆，感应电动势
根据法拉第电磁感应定律有
解得杆的初速度
（3）根据题图乙可知，杆在第内做匀减速运动，加速度
对杆受力分析，根据牛顿第二定律，有
解得安培力
由
可得
时杆的速度
第内杆做匀加速运动，杆的位移
对杆，根据动能定理，有
解得安培力做功
回路中产生的焦耳热
解得第内杆所产生的焦耳热