精品解析：辽宁省东北育才中学科学高中部2023-2024学年高二下学期期中考试物理试卷

东北育才学校科学高中部 2023-2024学年度下学期高二年级期中考试物理学科试卷 命题人： 时长：75分钟 满分：100分 一、单选题（每个4分，共计28分） 1. 将重物静止悬挂在轻质弹簧下端，往左右方向轻微扰动重物，将会形成一个单摆；往上下方向轻微扰动重物，将会形成一个弹簧振子。若此单摆及弹簧振子的周期满足时，无论给予哪种扰动，该装置都会周期性地在单摆和弹簧振子状态间切换，这种现象称为“内共振”。已知弹簧振子的周期（m为重物质量，k为弹簧劲度系数），单摆摆长为L，重力加速度为g，若要产生“内共振”现象，则该弹簧劲度系数应该满足（　　） A. B. C. D. 2. 放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为4:1，则通过26h后与的质量之比（　　） A. 1:2 B. 1:4 C. 1:8 D. 1:16 3. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ） A. 图（a）中，分别用频率为和的光照射同一光电管，电流表均有示数，调节滑动变阻器的触头P，使微安表示数恰好为零，分别读出电压表对应的示数和，已知电子电量为e，可以推导出普朗克常量的计算式 B. 图（b）中，一个氢原子吸收能量从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收3种不同频率的光 C. 图（c）中，铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，两个铀238必定有一个发生衰变 D. 图（d）中，氘核的核子平均质量小于氦核的核子平均质量 4. 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A. B. C. D. 5. 如图所示，甲图为研究光电效应规律的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是（　　） A. 若b光为绿光，c光不可能是紫光 B. 图甲所示的电路中，滑动变阻器滑片右移时，电流表示数一定增大 C. 若用能量为0.66eV的光子照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光 D. 若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离 6. 某手机采用的是光学指纹识别，其识别原理示意图如图甲所示。手指按压指纹识别区时，与镜片接触的嵴线破坏接触区域的全反射，使得反射光线明暗分布，CCD图像传感器通过识别光线的强弱对指纹进行识别，如图乙所示。若镜片的折射率为，实验测得人手指折射率在1.50~1.56之间，以下说法中正确的是（　　） A. 手指未按压指纹识别区时，光线在镜片的上表面不能发生全发射 B. 手指未按压时，入射角越小，光线在镜片的上表面越容易发生全反射 C. 手指按压指纹识别区时，光线在与镜片接触的嵴线处不能发生全反射 D. 当光线垂直入射镜片下表面时，仍然可以实现指纹识别功能 7. 铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A. 肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 B. 肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形 C. 肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 D. 将铁丝圈右侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动 二、多选题（每个6分，不全3分，共计18分） 8. 如图所示，甲、乙、丙、丁四图源自课本。关于这四个图的说法正确的是（　　） A. 图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象 B. 图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的衍射现象 C. 图丙相机拍摄时减弱了玻璃表面的反射光是应用了干涉原理 D. 图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用 9. 一定质量的理想气体从状态A发生一系列变化，经状态B、C、D再到状态A，其体积和热力学温度的关系图像如图所示，直线的反向延长线和的延长线均经过点，则下列说法正确的是（ ） A. A、B、、四个状态的内能各不相同 B. 从A到B，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减少 C. 从到再到A的过程中，气体压强一直在减小 D. 从到，系统向外界放出的热量大于自身内能减少量 10. 用紫外光照射一种新型材料时，只产生动能和动量单一相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象，普朗克常量为h，双缝到屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A. 电子束的波长 B. 电子动量 C. 仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变大 D. 与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波 三、实验题（每空2分，共计16分） 11. 在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在O点，并在细线上标记一点A，如图所示。 （1）将小锁头拉到某一高度（细线与竖直方向夹角很小）由静止释放，当锁头第一次到达最低点D时开始计时并计数为1，以后锁头每到达D点一次，计数增加1，计数为N时，秒表测出单摆运动时间为t，则该单摆的周期_________； （2）他保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度L以改变摆长，并测出单摆运动对应的周期T，测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为_________（选填“”、“”、“”、“”）； （3）已知图像的斜率为k，可求得当地的重力加速度_________。 12. 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。 （1）下列说法中正确的是（ ） A．滤光片应置于单缝与双缝之间 B．拨杆的作用是为了调节缝的宽度 C．保持双缝位置不变，增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密 D．保持双缝位置不变，增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏 （2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为______mm。 （3）设图甲、乙中螺旋测微器的读数分别为x1和x2。 ①则两相邻亮条纹间距Δx=_____（用所给物理量的符号表示）。 ②已知双缝间距为d，测得双缝到屏的距离为L，则所测光的波长λ=____（用所给物理量的符号表示）。 （4）若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率n=___。 四、解答题（共计38分） 13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动，0～4s内波源振动图像如图甲，t=4s时刻的波形图如图乙。 （1）该波的传播速度； （2）波源在0～6s内通过的路程； （3）x=6m处的质点第一次到达波峰的时刻。 14. 如图所示，公园修建了一个截面为等腰梯形的水池，水池坡面的倾角为α，在注满水的情况下，一束平行光照射到水面，折射光线与反射光线恰好垂直。已知水对该光的折射率为， （1）求该平行光与水面的夹角θ； （2）若改变入射角，使入射角的正弦值 入射的倾斜平行光刚好能够照亮整个水池底部，求水池坡面的倾角； （3）若水池深1m ，将一点光源放入池底中央，水面足够宽，不考虑多次反射，求点光源照亮水面的面积S。 15. 如图所示，一水平放置的汽缸由横截面积不同的两圆筒连接而成，活塞A、B用原长为、劲度系数的轻弹簧连接，活塞整体可以在筒内无摩擦地沿水平方向滑动。A、B之间封闭着一定质量的理想气体，设活塞A、B横截面积的关系为，汽缸外大气的压强为，温度为。初始时活塞B与大圆筒底部（大、小圆筒连接处）相距，汽缸内气体温度为。求： （1）缸内气体的温度缓慢降低至时，活塞移动的位移； （2）缸内封闭气体与缸外大气最终达到热平衡时，弹簧长度。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 东北育才学校科学高中部 2023-2024学年度下学期高二年级期中考试物理学科试卷 命题人： 时长：75分钟 满分：100分 一、单选题（每个4分，共计28分） 1. 将重物静止悬挂在轻质弹簧下端，往左右方向轻微扰动重物，将会形成一个单摆；往上下方向轻微扰动重物，将会形成一个弹簧振子。若此单摆及弹簧振子的周期满足时，无论给予哪种扰动，该装置都会周期性地在单摆和弹簧振子状态间切换，这种现象称为“内共振”。已知弹簧振子的周期（m为重物质量，k为弹簧劲度系数），单摆摆长为L，重力加速度为g，若要产生“内共振”现象，则该弹簧劲度系数应该满足（　　） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】单摆振动周期为 弹簧振子周期为 又因为“内共振”满足 联立可得 故选B。 2. 放射性元素会衰变为稳定的，半衰期约为13h，可以用于检测人体的甲状腺对碘的吸收。若某时刻与的原子数量之比为4:1，则通过26h后与的质量之比（　　） A. 1:2 B. 1:4 C. 1:8 D. 1:16 【答案】B 【解析】 【详解】根据题述，与原子数量之比为4：1，则通过26h（两个半衰期）后，4份衰变剩余1份，生成了3份原子，剩余与原子数量之比为1:4，因为与原子质量相同，所以通过26h（两个半衰期）后，与原子的质量之比为1:4。 故选B。 3. 下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ） A. 图（a）中，分别用频率为和的光照射同一光电管，电流表均有示数，调节滑动变阻器的触头P，使微安表示数恰好为零，分别读出电压表对应的示数和，已知电子电量为e，可以推导出普朗克常量的计算式 B. 图（b）中，一个氢原子吸收能量从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收3种不同频率的光 C. 图（c）中，铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，两个铀238必定有一个发生衰变 D. 图（d）中，氘核的核子平均质量小于氦核的核子平均质量 【答案】A 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程得 ，，， 联立可得 A正确； B．一个氢原子从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收2种不同频率的光，B错误； C．半衰期是大量原子核发生衰变行为的预测，对个别原子核，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时衰变，C错误； D．轻核聚变会释放能量，有质量亏损，反应物的核子平均质量大于生成物的核子平均质量，D错误。 故选A。 4. 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】黑体辐射的特点是：一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 故选A。 5. 如图所示，甲图为研究光电效应规律的实验装置，乙图为a、b、c三种光照射下得到的三条电流表与电压表读数之间的关系曲线，丙图为氢原子的能级图，丁图给出了几种金属的逸出功和极限频率。下列说法正确的是（　　） A. 若b光为绿光，c光不可能是紫光 B. 图甲所示的电路中，滑动变阻器滑片右移时，电流表示数一定增大 C. 若用能量为0.66eV的光子照射某一个处于激发态的氢原子，最多可以产生6种不同频率的光 D. 若用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以使该氢原子电离 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程 遏止电压方程为 联立可得 可知频率越大，遏止电压越大，由图可知 故若b光为绿光，c光可能是紫光，故A错误； B．图甲所示的光电效应实验装置所加的是正向电压，滑动变阻器滑片右移时，极板间电压增大，电流可能增大，当电流达到饱和电流时，电流不发生改变，故B错误； C．若光子能量为0.66eV，照射某一个处于激发态的氢原子，根据 氢原子吸收光子的能量，跃迁至激发态，最多可以产生3种不同频率的光，故C错误； D．若用能使金属铷发生光电效应的光，根据光电效应方程有 则光子的能量能量大于，处于激发态的氢原子，该氢原子发生电离的能量为，故用能使金属铷发生光电效应的光直接照射处于激发态的氢原子，可以直接使该氢原子电离，故D正确。 故选D。 6. 某手机采用是光学指纹识别，其识别原理示意图如图甲所示。手指按压指纹识别区时，与镜片接触的嵴线破坏接触区域的全反射，使得反射光线明暗分布，CCD图像传感器通过识别光线的强弱对指纹进行识别，如图乙所示。若镜片的折射率为，实验测得人手指折射率在1.50~1.56之间，以下说法中正确的是（　　） A. 手指未按压指纹识别区时，光线在镜片的上表面不能发生全发射 B. 手指未按压时，入射角越小，光线在镜片的上表面越容易发生全反射 C. 手指按压指纹识别区时，光线在与镜片接触的嵴线处不能发生全反射 D. 当光线垂直入射镜片下表面时，仍然可以实现指纹识别功能 【答案】C 【解析】 【详解】A C．手指未按压指纹识别时，光线在镜片上表面能发生全反射，当手指按压时，因为 故接触部分不能发生全反射，故A错误，C正确； B．手指未按压时，入射角越大，则折射角越大，故光线在镜片的上表面越容易发生全发射，故B错误； D．当光线垂直入射镜片下表面时，入射角为，反射角也为，则无法识别指纹，故D错误。 故选C。 7. 铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的是（　　） A. 肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化 B. 肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形 C. 肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹 D. 将铁丝圈右侧的把柄向上转动，条纹也会跟着转动 【答案】C 【解析】 【详解】C．肥皂膜上条纹的形成是因为肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，是薄膜干涉，选项C正确； A．形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变化，条纹宽度和间距发生变化，选项A错误； B．肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其前后两个面的侧视形状应是一个圆滑的曲面而不是梯形，选项B错误； D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此并不会跟着旋转90°，选项D错误。 故选C。 二、多选题（每个6分，不全3分，共计18分） 8. 如图所示，甲、乙、丙、丁四图源自课本。关于这四个图的说法正确的是（　　） A. 图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象 B. 图乙灯焰在肥皂膜上形成条纹是光的衍射现象 C. 图丙相机拍摄时减弱了玻璃表面的反射光是应用了干涉原理 D. 图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用 【答案】AD 【解析】 【详解】A．图甲单色光通过狭缝形成条纹是光的衍射现象，A正确； B．图乙肥皂泡在阳光下呈现彩色条纹是肥皂膜前后表面反射的光线，相互叠加产生的现象，这是光的薄膜干涉现象造成的，B错误； C．图丙用加有偏振滤光片的相机拍照，偏振片可将车窗玻璃的反射光减弱，从而可以拍摄清楚汽车内部的情景，C错误； D．图丁水黾能停在水面是由于液体表面张力作用，D正确； 故选AD。 9. 一定质量的理想气体从状态A发生一系列变化，经状态B、C、D再到状态A，其体积和热力学温度的关系图像如图所示，直线的反向延长线和的延长线均经过点，则下列说法正确的是（ ） A. A、B、、四个状态内能各不相同 B. 从A到B，单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减少 C. 从到再到A的过程中，气体压强一直在减小 D. 从到，系统向外界放出的热量大于自身内能减少量 【答案】BD 【解析】 【详解】A．一定质量的理想气体内能只与温度有关，所以B、D状态温度相同，内能也相同。故A错误； B．直线过图像原点，从A到B发生等压变化。由于温度升高，气体分子平均速度变大，单个气体分子与器壁碰撞的平均作用力变大，但压强不变，所以单位时间单位面积与容器壁碰撞的分子数减小。故B正确； C．由理想气体状态方程可知，图像某点与原点连线的斜率的倒数表示压强大小，因此该过程压强先不变后减小。故C错误； D．到过程，压强不变，温度降低，体积减小，因此气体内能减小，外界对气体做正功，由热力学第一定律 其中 ， 可得 即气体对外界放出的热量大于自身内能减少量。故D正确。 故选BD。 10. 用紫外光照射一种新型材料时，只产生动能和动量单一的相干电子束。用该电子束照射间距为d的双缝，观测到相邻明条纹间距为Δx的干涉现象，普朗克常量为h，双缝到屏的距离为L，下列说法正确的是（　　） A. 电子束波长 B. 电子的动量 C. 仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变大 D. 与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据双缝干涉条纹间距公式可得 故A错误； B．电子的动量为 故B正确； C．仅减小照射光的波长，电子束形成的干涉条纹间距将变小，故C错误； D．与实物粒子相联系的波被称为德布罗意波，也叫做物质波，故D正确。 故选BD。 三、实验题（每空2分，共计16分） 11. 在用单摆测量重力加速度时，小明将小锁头栓接在不易形变的细丝线一端，另一端固定在O点，并在细线上标记一点A，如图所示。 （1）将小锁头拉到某一高度（细线与竖直方向夹角很小）由静止释放，当锁头第一次到达最低点D时开始计时并计数为1，以后锁头每到达D点一次，计数增加1，计数为N时，秒表测出单摆运动时间为t，则该单摆的周期_________； （2）他保持A点以下的细线长度不变，通过改变OA间细线长度L以改变摆长，并测出单摆运动对应的周期T，测量多组数据后，作出图乙所示图像，图像纵坐标应为_________（选填“”、“”、“”、“”）； （3）已知图像的斜率为k，可求得当地的重力加速度_________。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 单摆的周期 【小问2详解】 设A点到锁的重心距离为L0，则由单摆周期公式 可得 则图像纵坐标应为T2； 【小问3详解】 已知图像的斜率为k，可得 解得 12. 在“用双缝干涉测光的波长”的实验中，实验装置如图所示。 （1）下列说法中正确是（ ） A．滤光片应置于单缝与双缝之间 B．拨杆的作用是为了调节缝的宽度 C．保持双缝位置不变，增大单缝与双缝间距，干涉条纹变密 D．保持双缝位置不变，增大双缝与毛玻璃屏间距，干涉条纹变疏 （2）将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上螺旋测微器示数如图甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数为______mm。 （3）设图甲、乙中螺旋测微器的读数分别为x1和x2。 ①则两相邻亮条纹间距Δx=_____（用所给物理量的符号表示）。 ②已知双缝间距为d，测得双缝到屏距离为L，则所测光的波长λ=____（用所给物理量的符号表示）。 （4）若将该实验装置全部浸入到某种绝缘透明均匀介质中做相同的实验，发现两相邻亮条纹中央之间的距离变为原来的一半，则该透明介质的折射率n=___。 【答案】 ①. D ②. 13.867##13.868##13.869##13.870##13.871##13.872 ③. ④. ⑤. 2 【解析】 【详解】（1）[1] A．“用双缝干涉测光的波长”的实验中滤光片应放在透镜和单缝之间，故A错误； B．该实验中拔杆得作用是调节两个狭缝的间距、亮度和位置，故B错误； C．增大单缝与双缝间距时干涉条纹的疏密不变，故C错误； D．根据条纹间距得表达式 可知增大双缝与毛玻璃屏间距，条纹间距变大，干涉条纹变疏，故D正确。 故选D。 （2）[2] 图乙中手轮上的示数为 （3）[3] 第1条亮纹到第6条亮纹之间又5个相邻的两条问，所以相邻亮条纹间距为 [4]根据 得 （4）[5] 根据双缝间距的表达式在空气中 在介质中 所以在介质中 由此可得光在空气中和绝缘透明均匀介质中 所以 四、解答题（共计38分） 13. 一列简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时刻波源开始振动，0～4s内波源的振动图像如图甲，t=4s时刻的波形图如图乙。 （1）该波的传播速度； （2）波源在0～6s内通过的路程； （3）x=6m处的质点第一次到达波峰的时刻。 【答案】（1）0.5m/s；（2）24cm；（3）13s 【解析】 【详解】（1）由图甲可知该波的周期为 由图乙可知该波的波长为 则该波的传播速度为 （2）由图甲可知该波的振幅为 由于 则波源在0～6s内通过的路程为 （3）由题图甲、乙知，时波峰在1.5m处，该波峰要传到6m处，需要的时间为 所以处的质点第一次到达波峰的时刻为 14. 如图所示，公园修建了一个截面为等腰梯形的水池，水池坡面的倾角为α，在注满水的情况下，一束平行光照射到水面，折射光线与反射光线恰好垂直。已知水对该光的折射率为， （1）求该平行光与水面的夹角θ； （2）若改变入射角，使入射角的正弦值 入射的倾斜平行光刚好能够照亮整个水池底部，求水池坡面的倾角； （3）若水池深1m ，将一点光源放入池底中央，水面足够宽，不考虑多次反射，求点光源照亮水面的面积S。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设入射角为，折射角为，由折射定律 又已知折射光线和反射光线垂直，所以 解得 所以该平行光与水面的夹角 （2）要使光线照亮整个水池底部，则水池右侧边缘的折射光线恰好沿侧壁，设此时折射角为，由折射定律 及 解得 所以水池坡面的倾角 （3）当水中点光源射向水面时，若达到临界角C，则光线会发生全反射，所以光照亮水面的区域为一个半径为r的圆，如图所示 这时入射角等于临界角C，由几何关系可得 其中 由以上两式解得 所以点光源照亮水面的圆的面积 15. 如图所示，一水平放置的汽缸由横截面积不同的两圆筒连接而成，活塞A、B用原长为、劲度系数的轻弹簧连接，活塞整体可以在筒内无摩擦地沿水平方向滑动。A、B之间封闭着一定质量的理想气体，设活塞A、B横截面积的关系为，汽缸外大气的压强为，温度为。初始时活塞B与大圆筒底部（大、小圆筒连接处）相距，汽缸内气体温度为。求： （1）缸内气体的温度缓慢降低至时，活塞移动的位移； （2）缸内封闭气体与缸外大气最终达到热平衡时，弹簧的长度。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）缸内气体的温度缓慢降低时，其压强不变，弹簧不发生形变，活塞A、B一起向右移动，对理想气体有 ， ， 由盖-吕萨克定律可得 解得 由于，说明活塞A未碰到大圆筒底部，故活塞A、B向右移动的位移为1.2L。 （2）大活塞刚刚碰到大圆筒底部时有 由盖-吕萨克定律可得 解得 当缸内封闭气体与缸外大气达到热平衡时有 所以气体体积应继续减小，弹簧被压缩。 对活塞B受力分析，有 所以有初状态 ， ， 末状态 ，， 根据 可得 ，（舍去） 所以弹簧长度为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$