精品解析：黑龙江省牡丹江市第三高级中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷

2023—2024学年度第二学期期末考试 高二物理试卷 考试时间：75分钟　分值：100分 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的（ ） A. 频率 B. 强度 C. 照射时间 D. 光子数目 2. 某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是，则下列光路图中正确的是（图中I为空气，II为介质）（　　） A. B. C. D. 3. 根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A. 一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B. 空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C. 第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 D. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 4. 对四幅图中现象的分析，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 B. 图乙中将棉线圈中肥皂膜刺破后，由于棉线的张力，棉线圈会变成圆形 C. 图丙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 D. 图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润 5. 氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，核反应方程是，关于该反应下列说法中正确的是（　　） A. 该核反应为衰变 B. 该核反应发生后，核子的平均质量变大 C. 核反应方程中的X表示中子 D. 的比结合能比的比结合能大 6. 航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，其内密封有一定质量的气体（可视为理想气体）。某次对航天服进行性能测试过程中，航天服内气体经历了三种状态，其图像如图所示，A、B、C状态的体积比为。关于航天服内的气体，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数减少 B. 过程中，每个气体分子对航天服的撞击力都变大 C. 过程中外界对气体做的功大于过程中外界对气体做的功 D. 过程中气体放出的热量小于过程中气体放出的热量 7. 图（a）所示的医用智能机器人在巡视中沿医院走廊做直线运动，图（b）是该机器人在某段时间内的位移时间图像（后10s的图线为曲线，其余为直线）。以下说法正确的是（ ） A. 机器人在0-30s内的位移大小为7m B. 10-30s内，机器人的平均速度大小为0.35m/s C. 0-10s内，机器人做加速直线运动 D. 机器人在5s末的速度与15s末的速度相同 8. 如图所示，甲图为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的图像，乙图为参与振动的质点的振动图像，则下列判断正确的是（　　） A. 该波的传播速率为 B. 该波的传播方向沿轴正方向 C. 经过，质点沿波的传播方向移动 D. 该波在传播过程中若遇到宽为的障碍物，能发生明显衍射现象 9. 下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（　　） A. 图①中射线2的穿透能力最强 B. 图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度 C. 图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构 D. 图④中的核反应属于原子核的人工转变 10. 如图所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种不同频率的光a，b，c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（　　） A. 阴极金属的逸出功可能为 B. 图乙中的b光光子能量为 C. 若图乙中的，则 D. 若甲图中电源右端为正极，随滑片向右滑动，光电流先增大后保持不变 二、实验题：（每空2分，共18分） 11. 某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50Hz的交变电源。 （1）电火花计时器的工作电压为________（选填“8V”或“220V”）。 （2）下列说法中正确的是________。 A. 实验时，先释放纸带，再接通电源 B. 实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带 C. 实验时，先接通电源或先释放纸带都可以 D. 纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大 （3）实验所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。则小车的加速度a＝________m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s。（结果均保留两位有效数字） 12. “用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： ①向体积的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入滴时，测得其体积恰好是； ③先往边长为的浅盘里倒入深的水； ④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液； ⑤待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内小方格的个数N。 根据以上信息，回答下列问题： （1）在步骤________前（填写步骤的标号）缺少一个步骤，请补充完整：________________________； （2）如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为，试求： （i）油酸膜的面积是________（结果保留三位有效数字）； （ii）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m（结果保留两位有效数字）。 （3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油酸的________。 A. 摩尔质量 B. 体积 C. 摩尔体积 D. 密度 三、计算题：（共3小题，13题10分，14题12分，15题14分，共36分） 13. 一轻质弹簧，两端连接两滑块A和B，已知mA=0.99kg，mB=3kg，放在光滑水平桌面上，开始时弹簧处于原长，现滑块A被水平飞来的质量为mC=10g，速度为800m/s的子弹击中，且子弹立即留在滑块A中，如图所示，试求： （1）子弹击中滑块A后瞬间，子弹和滑块A的共同速度多大； （2）运动过程中弹簧的最大弹性势能。 14. 无人机因具有机动性能好，生存能力强，无人员伤亡风险，使用方便等优点在生产生活中有广泛应用。我国林业部门将无人机运用于森林防火工作中，如图所示，某架无人机执行火情察看任务，悬停在目标正上方且距目标高度为H1=205m处，t=0时刻，它以加速度a1=6m/s2竖直向下匀加速运动距离h1=75m后，立即向下做匀减速直线运动直至速度为零，重新悬停在距目标高度为H2=70m的空中，然后进行拍照。重力加速度大小取10m/s2，求： （1）无人机从t=0时刻到重新悬停在距目标高度为H2=70m处的总时间t； （2）若无人机在距目标高度为H2=70m处悬停时动力系统发生故障，自由下落2s后恢复动力，要使其不落地，恢复升力时的最小加速度大小a2。 15. 汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L，温度为300K，压强为，囊内氮气的密度；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为时，不再排气，将气体视为理想气体。求： （1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（已知氮气的摩尔质量，阿伏加德罗常数） （2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 2023—2024学年度第二学期期末考试 高二物理试卷 考试时间：75分钟　分值：100分 一、选择题（本题共10小题，共46分。在每小题给出的四个选项中，第1-7题只有一项符合题目要求，每小题4分；第8-10题有多项符合题目要求，每小题6分，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分） 1. 用单色光照射某种金属表面，有没有光电子逸出取决于入射光的（ ） A. 频率 B. 强度 C. 照射时间 D. 光子数目 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率。 故选A。 2. 某种介质对空气的折射率是，一束光从该介质射向空气，入射角是，则下列光路图中正确的是（图中I为空气，II为介质）（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由 得 故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线。 故选D。 3. 根据热学中的有关知识，下列说法中正确的是（　　） A. 一切符合能量守恒定律的宏观过程都能发生 B. 空调的工作过程表明，热量可以自发地由低温物体向高温物体传递 C. 第二类永动机不违背能量守恒定律，当人类科技水平足够先进时，第二类永动机可以被制造出来 D. 能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 【答案】D 【解析】 【详解】AD．热运动的宏观过程会有一定的方向性，符合能量守恒定律的宏观过程并不能都真的发生，根据热力学第二定律，不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性，故A错误，D正确； B．空调的工作过程表明，热量可以从低温物体向高温物体传递，但要引起其它变化，故B错误； C．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能制造出来，故C错误。 故选D。 4. 对四幅图中现象的分析，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 B. 图乙中将棉线圈中肥皂膜刺破后，由于棉线的张力，棉线圈会变成圆形 C. 图丙液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的 D. 图丁中的酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润 【答案】D 【解析】 【详解】A．因为液体表面张力的存在，水黾才能在水面上不下沉，故A错误； B．将棉线圈中肥皂膜刺破后，扩成一个圆孔，是表面张力作用的结果，故B错误； C．液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，故C错误； D．从题图丁中可以看出酱油与左边材料浸润，与右边材料不浸润（不浸润液滴会因为表面张力呈球形），故D正确。 故选D。 5. 氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，核反应方程是，关于该反应下列说法中正确的是（　　） A. 该核反应为衰变 B. 该核反应发生后，核子的平均质量变大 C. 核反应方程中的X表示中子 D. 的比结合能比的比结合能大 【答案】C 【解析】 【详解】A．核反应方程，为聚变反应，故A错误； C．根据质量数和电荷数守恒，核反应方程中的X表示中子，故C正确； BD．聚变反应是放能反应，发生质量亏损，反应后核子的平均质量减小，的比结合能比的比结合能小，故BD错误。 故选C。 6. 航天服是保障航天员的生命活动和正常工作的个人密闭装备，其内密封有一定质量的气体（可视为理想气体）。某次对航天服进行性能测试过程中，航天服内气体经历了三种状态，其图像如图所示，A、B、C状态的体积比为。关于航天服内的气体，下列说法正确的是（　　） A. 过程中，单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数减少 B. 过程中，每个气体分子对航天服的撞击力都变大 C. 过程中外界对气体做的功大于过程中外界对气体做的功 D. 过程中气体放出的热量小于过程中气体放出的热量 【答案】D 【解析】 【详解】A．A→B过程中，温度不变，体积减小，根据玻意耳定律可知，压强增大，由于温度一定，则分子运动的平均速率一定，一个分子与航天服撞击的平均作用力一定，而压强增大，则单位时间内、单位面积上气体分子对航天服碰撞的次数增多，故A错误； B．A→B过程中，气体压强是由于大量的气体分子无规则运动碰撞器壁产生的，是大量气体分子作用在航天服内壁单位面积上的平均撞击力增大，不是每个气体分子对航天服的撞击力都变大，故B错误； C．根据 A→B过程和B→C过程气体的相同，而A→B过程压强逐渐增大，B→C过程压强不变，所以B→C过程的压强较大，则A→B过程中外界对气体做的功小于B→C过程中外界对气体做的功，故C错误； D．A→B过程温度不变，所以内能不变，根据热力学第一定理 可知A→B过程中气体放出的热量等于外界对气体做的功；B→C过程温度降低，所以 可知B→C过程中气体放出的热量大于外界对气体做的功，结合C选项可知，A→B过程中气体放出的热量小于B→C过程中气体放出的热量，故D正确。 故选D。 7. 图（a）所示的医用智能机器人在巡视中沿医院走廊做直线运动，图（b）是该机器人在某段时间内的位移时间图像（后10s的图线为曲线，其余为直线）。以下说法正确的是（ ） A. 机器人在0-30s内的位移大小为7m B. 10-30s内，机器人的平均速度大小为0.35m/s C. 0-10s内，机器人做加速直线运动 D. 机器人在5s末的速度与15s末的速度相同 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据图像可知，机器人在0～30s内的位移大小为2m，故A错误； B．10～30s内，平均速度为 故B正确； C．位移时间图线的斜率可反映速度，0～10s内，图线的斜率不变，机器人做匀速运动，故C错误； D．0～10s内图线的斜率与10s～20s内图线的斜率关系为 可知机器人在5s末的速度与15s末的速度等大反向，故D错误。 故选B。 8. 如图所示，甲图为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的图像，乙图为参与振动的质点的振动图像，则下列判断正确的是（　　） A. 该波的传播速率为 B. 该波的传播方向沿轴正方向 C. 经过，质点沿波的传播方向移动 D. 该波在传播过程中若遇到宽为的障碍物，能发生明显衍射现象 【答案】AD 【解析】 【详解】A．从波动图像、振动图像可知，，根据波速公式可得 故A正确。 B．从振动图像可知零时刻质点P向下运动，根据“逆向波形法”可知波的传播方向沿x轴负方向，故B错误。 C．质点P不随波在波的传播方向向前传播，故C错误。 D．当障碍物的尺寸与波长相比相差不大或比波长小时，能发生明显的衍射现象，所以该波在传播过程中若遇到宽为的障碍物，能发生明显衍射现象，故D正确。 故选AD。 9. 下列对于原子及原子核结构规律的研究，正确的是（　　） A. 图①中射线2的穿透能力最强 B. 图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度 C. 图③中的实验现象可得出原子核具有复杂的结构 D. 图④中的核反应属于原子核的人工转变 【答案】AB 【解析】 【详解】A．图①中射线2为电中性，可知射线2为射线，射线2的穿透能力最强，故A正确； B．图②中镉棒的作用是吸收中子以控制反应速度，故B正确； C．图③中的实验现象可得出原子核式结构，故C错误； D．图④中的核反应属于衰变，故D错误。 故选AB。 10. 如图所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁时能发出不同频率的光，其中只有3种不同频率的光a，b，c照射到图甲电路阴极K的金属上能够发生光电效应，测得光电流随电压变化的图像如图乙所示，调节过程中三种光均能达到对应的饱和光电流，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是（　　） A. 阴极金属的逸出功可能为 B. 图乙中的b光光子能量为 C. 若图乙中的，则 D. 若甲图中电源右端为正极，随滑片向右滑动，光电流先增大后保持不变 【答案】AB 【解析】 【详解】这些氢原子在向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，按频率从高到低（辐射能量从大到小）分别是跃迁到，跃迁到，跃迁到，跃迁到，跃迁到，跃迁到。依题意，照射图甲所示的光电管阴极K，能使金属发生光电效应的是其中频率高的三种，分别是跃迁到；跃迁到；跃迁到。 A．由第2能级向基态跃迁辐射的光子能量为 辐射能量第4大的光子能量为 由于只测得3条电流随电压变化的图像，故阴极金属的逸出功介于之间，故A正确； B．b光是频率排第二高的光，则是第3能级向基态跃迁发出的，其能量值为 故B正确； C．由乙图可知，a光的遏止电压最大，据爱因斯坦光电效应方程 a光的频率最高，a光是由第4能级向基态跃迁发出的，其光子能量为 由可知金属的逸出功为，c光应是能级2向基态跃迁产生的光，其光子能量为，故 故C错误； D．若甲图中电源左端为正极，则光电管上加的正向电压，随着滑片向右滑动，正向电压逐渐增大，更多的光电子到达A极，光电流在增大；当正向电压达到某值时所有光电子都能到达A极，光电流达到最大值，滑片再向右滑动，光电流保持不变，但该选项电源右端为正极，故D错误。 故选AB。 二、实验题：（每空2分，共18分） 11. 某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50Hz的交变电源。 （1）电火花计时器的工作电压为________（选填“8V”或“220V”）。 （2）下列说法中正确的是________。 A. 实验时，先释放纸带，再接通电源 B. 实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带 C. 实验时，先接通电源或先释放纸带都可以 D. 纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大 （3）实验所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。则小车的加速度a＝________m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________m/s。（结果均保留两位有效数字） 【答案】（1）220V （2）B （3） ①. 0.80 ②. 0.40 【解析】 【小问1详解】 电火花计时器的工作电压为220V。 【小问2详解】 ABC．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带。故AC错误；B正确； D．因为打点时间间隔一定，所以纸带上打点越密集说明纸带运动速度越小。故D错误。 故选B。 【小问3详解】 [1]相邻两个计数点间的时间间隔为 由逐差法得 [2]打点计时器在打B点时小车的速度为 12. “用油膜法估测分子的大小”的实验的方法及步骤如下： ①向体积的油酸中加酒精，直至总量达到； ②用注射器吸取①中配制好的酒精油酸溶液，把它一滴一滴地滴入小量筒中，当滴入滴时，测得其体积恰好是； ③先往边长为的浅盘里倒入深的水； ④用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液； ⑤待油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油酸膜的形状； ⑥将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓范围内小方格的个数N。 根据以上信息，回答下列问题： （1）在步骤________前（填写步骤的标号）缺少一个步骤，请补充完整：________________________； （2）如图所示，坐标纸中正方形方格的边长为，试求： （i）油酸膜的面积是________（结果保留三位有效数字）； （ii）按以上实验数据估测出油酸分子的直径是________m（结果保留两位有效数字）。 （3）用油膜法测出分子直径后，要测出阿伏加德罗常数，只需知道油酸的________。 A. 摩尔质量 B. 体积 C. 摩尔体积 D. 密度 【答案】（1） ①. ④ ②. 将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上 （2） ①. 132 ②. （3）C 【解析】 【小问1详解】 [1][2]在步骤④前，应将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面上。 【小问2详解】 [1]油酸膜的体积为 计算油膜面积时，超过半格取整格，不到半格舍去，油酸膜的面积约。 [2]油酸分子的直径为 代入数据得 【小问3详解】 根据 则要测出阿伏加德罗常数，只需知道油酸的摩尔体积。 故选C。 三、计算题：（共3小题，13题10分，14题12分，15题14分，共36分） 13. 一轻质弹簧，两端连接两滑块A和B，已知mA=0.99kg，mB=3kg，放在光滑水平桌面上，开始时弹簧处于原长，现滑块A被水平飞来的质量为mC=10g，速度为800m/s的子弹击中，且子弹立即留在滑块A中，如图所示，试求： （1）子弹击中滑块A后瞬间，子弹和滑块A的共同速度多大； （2）运动过程中弹簧的最大弹性势能。 【答案】（1）8m/s；（2）24J 【解析】 【详解】（1）子弹击中滑块A的过程，子弹与滑块A组成的系统动量守恒，子弹与A作用过程时间极短，B没有参与，速度仍为零 解得 vA= 8m/s （2）对子弹、滑块A、B和弹簧组成的系统，A、B速度相等时弹性势能最大，根据动量守恒定律和功能关系可得 解得 v=2m/s 则弹性势能为 14. 无人机因具有机动性能好，生存能力强，无人员伤亡风险，使用方便等优点在生产生活中有广泛应用。我国林业部门将无人机运用于森林防火工作中，如图所示，某架无人机执行火情察看任务，悬停在目标正上方且距目标高度为H1=205m处，t=0时刻，它以加速度a1=6m/s2竖直向下匀加速运动距离h1=75m后，立即向下做匀减速直线运动直至速度为零，重新悬停在距目标高度为H2=70m的空中，然后进行拍照。重力加速度大小取10m/s2，求： （1）无人机从t=0时刻到重新悬停在距目标高度为H2=70m处的总时间t； （2）若无人机在距目标高度为H2=70m处悬停时动力系统发生故障，自由下落2s后恢复动力，要使其不落地，恢复升力时的最小加速度大小a2。 【答案】（1）9s；（2）4m/s2 【解析】 【详解】（1）设无人机下降过程最大速度为v，向下加速时间为t1，减速时间为t2，则由匀变速直线运动规律有 联立解得 （2）无人机自由下落2s末的速度为 2s内向下运动的位移为 设其向下减速的加速度大小为a2时，恰好到达地面前瞬间速度为零，则 代入数据可解得 15. 汽车中的安全气囊能有效保障驾乘人员的安全.发生交通事故时，强烈的碰撞使三氮化钠完全分解产生钠和氮气而快速充入气囊.充入氮气后的瞬间安全气囊的容积为70L，温度为300K，压强为，囊内氮气的密度；随后，驾乘人员因惯性挤压安全气囊，气囊的可变排气孔开始泄气，当内部气体体积变为50L、温度降为280K、压强变为时，不再排气，将气体视为理想气体。求： （1）充气后瞬间，气囊内含有的氮气分子个数；（已知氮气的摩尔质量，阿伏加德罗常数） （2）驾乘人员挤压安全气囊过程中，排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的百分比（此问结果保留2位有效数字）。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）充气后一瞬间，气囊内氮气的质量 气囊内含有氮气分子个数 （个） （2）设囊中气体温度降为280K、压强变为时总体积为，根据理想气体状态方程 解得 排出去的气体质量占原来囊内气体总质量的比例 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $