精品解析：北京市中国人民大学附属中学2023-2024学年高二下学期6月统练物理试卷

人大附中2023-2024学年高二年级春季学期期末综合练习 出题人：张燕怡 审题人：陈伟孟 屈真 吴多常 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为．若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【分析】由x=0点处质点的振动图象可知该质点的运动情况，得出时刻的运动性质即可得出符合题意的选项． 【详解】从振动图上可以看出x=0处的质点在t=时刻处于平衡位置，且正在向下振动，波沿x轴正向传播，根据走坡法，四个选项中只有A图符合要求，故A项正确． 【点睛】本题要求学生能正确的分析振动图象和波动图象；难点在于能否由波动图象中得出物体的运动方向． 2. 如图表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1，其中从状态3到状态1图线为双曲线的一部分。那么，在下列p-T图像中，反映了上述循环过程的是（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】由 可知，是等压升温过程，是等容降温过程，是等温升压过程，故C正确，ABD错误。 故选C。 3. 关于热学现象，下列说法正确的是（　　） A. 呈现各向同性的固体一定是非晶体 B. 不同材料制作的细管竖直插入水中，现象如甲、乙图所示，则应用乙图材料制作防水雨衣 C. 表面张力产生的原因是液体表面层的分子稀疏，具有收缩的趋势 D. 热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明蜂蜡具有各向异性 【答案】C 【解析】 【详解】A．呈现各向同性的固体不一定是非晶体，也可能是多晶体，故A错误； B．不同材料制作的细管竖直插入水中，现象如甲、乙图所示，甲图材料与水是不浸润的，乙图材料与水是浸润的，则应用甲图材料制作防水雨衣，故B错误； C．表面张力产生的原因是液体表面层的分子稀疏，具有收缩的趋势，故C正确； D．热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明云母片在导热性上具有各向异性，故D错误。 故选C。 4. 关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A. 雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应较为明显 B. 移动电话选择微波作为工作波段，是因为微波比其它波段的电磁波的波速更快 C. X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子间距相近 D. 工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性强的特点 【答案】C 【解析】 【详解】A．雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应不明显，故A错误； B．微波和其它波段的电磁波的波速一样，都为光速，故B错误； C．X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子间距相近，故C正确； D．工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性弱的特点，故D错误。 故选C。 5. 在范围足够大的匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A. 该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子 B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小 C. 电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向 D. 电子第一次回到P点时核也恰好到达P点 【答案】C 【解析】 【详解】A．该β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子。也是其衰变过程中电子的来源，所以并不能说明核中有电子，故A项错误； B．静止的发生衰变，其产生的电子和核组成的系统动量守恒，有 所以电子和氮核的动量大小相等，方向相反。其均在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力有 解得 由于电子和氮核在同一磁场，且动量大小相等。但是氮核的带电量大于电子的带电量，所以电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较大，故B项错误； C．若发生β衰变后，电子顺时针做匀速圆周运动，根据系统的动量守恒可知氮核逆时针做匀速圆周运动，根据电流方向的判定，则电子与核形成的等效电流均沿逆时针方向，故C项正确； D．发生β衰变后，两带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，有 整理有 因为电子和氮核的比荷不一致，故两粒子的周期不同，所以当电子回到P点，即完成一个周期后，氮核没有在P点，故D项错误。 故选C。 6. 如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A. a光在该玻璃中的光速比b光小 B. a光的全反射临界角比b光大 C. 用同一套双缝干涉装置进行实验，a的干涉条纹间距比b光大 D. 若a能使某金属发生光电效应，则b光也必然能使该金属发生光电效应 【答案】A 【解析】 【详解】A．设光从玻璃折射进入空气的入射角为，折射角为，由折射定律有 因，则，而光在玻璃中的光速为 可推得，即a光在该玻璃中的光速比b光小，故A正确； B．光发生全反射的临界角为 由可知，故B错误； C．因，由光色散规律可知，而由可知，，用同一套双缝干涉装置进行实验，由可知，a的干涉条纹间距比b光小，故C错误； D．若a能使某金属发生光电效应，说明，而，则b光的频率不一定大于金属的极限频率，则b光不一定能使该金属发生光电效应，故D错误。 故选A。 7. 科学探究小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应，图乙为光电管发生光电效应时遏止电压与入射光频率的关系图像，已知光电子的电荷为。下列说法正确的是（　　） A. 单刀双掷开关空掷时，即使能发生光电效应，电流传感器的示数仍然为零 B. 为得到图乙的图像，单刀双掷开关应掷于1处 C. 光电管中金属材料的逸出功为 D. 普朗克常量 【答案】C 【解析】 【详解】A. 单刀双掷开关空掷时，光电管两端无电压，则若能发生光电效应，光电子也能从K极到达A极形成光电流，即电流传感器的示数不为零，选项A错误； B. 若单刀双掷开关掷于1，则光电管两端的电压为正向电压，不会得到图乙的图像，选项B错误； CD. 根据 可得 由图像可知 即光电管中金属材料的逸出功为 普朗克常量 选项C正确，D错误。 故选C。 8. 下列说法中正确的是（　　） A. 汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，这表明原子核是可分的 B. 卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 C. 在核反应方程中，X表示的是中子 D. 衰变成经过了2次α衰变和4次β衰变 【答案】C 【解析】 【详解】A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，表明原子是可分的。故A错误； B．卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子核核式结构理论，并没有证实原子核内部存在质子。故B错误； C．根据核反应中，电荷数守恒、质量数守恒可知，X的电荷数为0，质量数为1即X表示的是中子。故C正确； D．衰变成质量数减少了16，所以经过了4次α衰变，并且电荷数减少8，实际上电荷数只减少了6，说明经过了2次β衰变。故D错误。 故选C。 9. 氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线（记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分别对应着氢原子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】光谱图中谱线位置表示相应光子波长。氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁时，发射的光子能量增大，所以光子频率增大，光子波长减小，在标尺上Hα、Hβ、Hγ和Hδ谱线应从右向左排列。由于氢原子从n=3、4、5、6能级分别向n=2能级跃迁释放光子能量的差值越来越小，所以，从右向左4条谱线排列越来越紧密，故A正确。 故选A。 10. 质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为： 式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0(r2—r1)，取无穷远为势能零点．下列U－r图示中正确的是（ ） A. B. C D. 【答案】B 【解析】 【详解】从无穷远处电势为零开始到r=r2位置，势能恒定为零，在r=r2到r=r1过程中，恒定引力做正功，势能逐渐均匀减小，即势能为负值且越来越小，此部分图像为A、B选项中所示；r＜r1之后势能不变，恒定为－U0，由引力做功等于势能将少量，故U0=F0(r2－r1)，故B正确，ACD错误。 故选B． 本部分共4题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。 11. 已知阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　） A. 若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为 B. 若油酸的摩尔质量为M，密度为，则一个油酸分子的体积为 C. 若某种气体的摩尔质量为M，密度为，则该气体分子间平均距离为 D. 若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数为 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为 故A错误； B．若油酸的摩尔质量为M，密度为，油酸的摩尔体积为 则一个油酸分子的体积为 故B正确； C．气体的摩尔质量为M，密度为，摩尔体积为 将每个气体分子占据的空间看成立方体形，则该气体分子间平均距离为 故C正确； D．气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数 故D正确。 故选BCD。 12. 如图所示为某小组设计的电子秤原理图。轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连。为定值电阻，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端。该小组用理想电压表的示数U反映待测物体的质量m；用单位质量变化下，电压表示数变化量的绝对值描述电子秤的灵敏度。不计一切摩擦和电源内阻，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 仅更换阻值更大的定值电阻，电子秤灵敏度会下降 B. 仅更换电动势更大的电源，电子秤的灵敏度会提高 C. 弹簧的劲度系数越小，电子秤的量程越大 D. 电压表示数与待测物体质量成非线性关系 【答案】AB 【解析】 【详解】D．由图可知：滑动变阻器与R0串联，滑动变阻器的电阻全部连入电路；电压表测量滑片上半部分电阻两端的电压；当滑动变阻器滑片P向下移动时，电路中的电阻不变，由欧姆定律 可知，电路中的电流不变；电压表的示数 又 ， 解得 即电压表示数与待测物体质量成线性关系，故D错误； C．由 可知弹簧的劲度系数越小，m的最大值越小，电子秤的量程越小，故C错误； AB．由 可知电子秤的灵敏度 可知仅更换阻值更大的定值电阻R0，电子秤灵敏度会下降；仅更换电动势更大的电源，电子秤的灵敏度会提高；故AB正确。 故选AB。 13. 表1和表2分别给出了某乐律C调音阶中各音的频率和时声波在不同介质中的传播速度。关于波，下列说法中正确的是（　　） 表1 某乐律C调音阶中各音的频率 唱名 （高） 该唱名的频率与的频率之比 （C调） 264 297 330 352 396 440 495 528 表2 时，声波在不同介质中的传播速度 介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁 波速 332 1490 1531 480 3800 4900 A. 当声波由空气进入纯水中时，波长增大 B. 当声波由空气进入纯水中时，波长减小 C. 在空气中，该乐律C调的“”音阶波长与该乐律C调的“”音阶波长之比为 D. 在空气中，某乐器持续发出表1中乐律C调“”音阶时，朝向该乐器快速远离的人可能听到该乐律C调的“”音阶 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．当声波由空气进入纯水中时，频率不变，由表2可知，波速变大，根据 可知，声波的波长变大，故B错误A正确； C．在空气中，各音阶的波速相同，根据 可知，音阶的波长与频率成反比，则由表1可知，C调的“la”音阶波长与C调的“mi”音阶波长之比为 故C正确； D．根据多普勒效应可知，在空气中，某乐器持续发出C调的“fa”音阶时，朝向该乐器快速远离的人接收到频率将会减小，由表1可知，不能听到C调的“sol”音阶，故D错误。 故选AC。 14. 物理学家在微观领域发现了“电子偶素”这一现象。所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统。类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做圆周运动的可能轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态（能级）也是不连续的。若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为，称为“电子偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为r。已知正、负电子的质量均为m，电荷量大小均为e，静电力常量为k，普朗克常量为h。则下列说法中正确的是（　　） A. “电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为 B. “电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动动能增大 C. 处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最大波长为 D. 处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最高频率为 【答案】AD 【解析】 【详解】A．电子做匀速圆周运动，正、负电子之间的库仑力充当向心力，有 故一个电子的动能 故A正确； B．“电子偶求”系统吸收光子跃迁时，库仑力做负功，动能减小。故B错误； CD．电子由激发态跃迁到基态辐射光子的最大能量为 处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最高频率为 又因为 所以辐射光子的最小波长 故C错误，D正确。 故选AD。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 用如图所示实验装置做“单摆测重力加速度”的实验。 （1）为了减小测量误差，下列做法正确的是___________（选填字母代号）。 A. 将钢球换成塑料球 B. 当摆球经过平衡位置时开始计时 C. 把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放 D. 测量摆球完成一次全振动的时间T，根据公式计算重力加速度g （2）若测得的重力加速度g值偏小，可能的原因是___________（填字母代号）。 A. 把悬点到摆球下端的长度记为摆长 B. 把摆线的长度记为摆长 C. 测量摆线长度时拉得过紧 D. 实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次 （3）某同学用单摆测量重力加速度的大小，他测量摆线的长度l和对应的周期T，得到多组数据，作出了图像，如图所示。他认为根据图线可求得重力加速度，则从理论上分析，他求得的重力加速度g___________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。请分析说明理由________。 （4）丙同学画出了单摆做简谐运动时振动图像如图所示，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为___________（结果保留一位有效数字）。 【答案】（1）B （2）B （3） ①. 等于 ②. 见解析 （4）0.04 【解析】 【小问1详解】 A．实验中为了减小阻力的影响，应选择密度大的材质小球，故A错误； B．为了减小测量误差，应从摆球经过平衡位置时开始计时，故B正确； C．小球做单摆运动应满足摆角小于5°，故C错误； D．应记录多次全振动的时间求出平均值作为周期，再根据公式计算重力加速度g，故D错误。 故选B。 【小问2详解】 A．把悬点到摆球下端的长度记为摆长，则偏大，由单摆周期公式 解得 可知g偏大，故A错误； B．把摆线的长度记为摆长，则偏小，由可知g偏小，故B正确； C．测量摆线长度时拉得过紧，则测量摆长变大，由可知g偏大，故C错误； D．实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次，则T偏小，由可知g偏大，故D错误。 故选B。 【小问3详解】 [1][2] 设单摆摆长为,根据周期公式 得 图像的斜率为k，则 另一方面根据图像 整理后得 则测量值等于实际值。 【小问4详解】 由图可知周期为2s，根据单摆周期公式 得 m 振幅为4cm=0.04m，则 16. 光学实验包括测量介质折射率、测量可见光波长等 （1）如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边和，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。 ①关于此实验，下列说法中正确的是（ ） A.大头针P4须挡住P3及P1、P2的像 B.入射角越大，折射率的测量越准确 C.利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率 D.如果误将玻璃砖的边画到，折射率的测量值将偏大 ②如图所示，某同学按照如下方法处理数据：以O点为圆心R为半径作圆，与折射光的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为，的延长线交于M，记。再以O点为圆心、r为半径作圆。可知该液体的折射率的测量值___________。（用r、R表示） （2）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.52mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为___________mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长___________nm（保留3位有效数字） 【答案】（1） ①. A ②. （2） ①. 15.02 ②. 675 【解析】 【小问1详解】 ①[1]A．确定大头针P4的位置的方法是大头针P4能挡住P3及P1、P2的像，故A正确； B．入射角适当大一些，能使折射率的测量准确，但不是越大越好，故B错误； C．利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率 故C错误； D．如果误将玻璃砖的边画到， 则折射角i2，将偏大，折射率的测量值将偏小，故D错误。 故选A。 ②[2]设入射角为i，折射角为r，由几何关系可得 ， 则有 【小问2详解】 [1]测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为 1.5cm+1×0.02mm=15.02mm [2]根据 又 联立，解得 17. 如图所示，长方形容器体积为V，左上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左右两部分，外界温度为时，体积比为。当外界温度缓慢变化，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦。 （1）活塞刚好移动到容器的正中央时，求外界的温度T； （2）若右边容器中气体的内能与温度的关系为，则活塞移动到容器正中央的过程中，右边容器内气体与外界传递的热量为多少？ 【答案】（1）；（2）向外界放热 【解析】 【详解】（1）右边容器中气体初始体积为，当体积为时，气体等压变化，可得 解得外界的温度为 （2）外界对右边容器的气体做功为 根据气体的内能与温度的关系可得，右边容器的气体内能变化为 由热力学第一定律 解得 即向外界放热。 18. 太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核的数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。已知质子质量，质量，电子质量，光速c，太阳的质量为M。 （1）求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能； （2）已知日、地距离为r，地球半径为R，地球表面接收到的太阳辐射功率为P，求太阳的辐射功率； （3）根据以上信息，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命（太阳中所有电子的质量相对质子质量可忽略）。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）由爱因斯坦质能方程 （2）太阳的辐射功率平均到以r为半径的球面上，可得到垂直入射光方向单位面积上的辐射平均功率，再乘以地球的横截面积，即为地球接收的总功率 解得 （3）太阳离开主序星阶段而转入红巨星演化阶段前经历的核反应次数为 可解得太阳寿命 19. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d，将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。 已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求： （1）该单色光的频率； （2）稳定时光电流的大小I； （3）光电子对板N的撞击力的大小F； （4）光子不仅具有能量，而且具有动量，单个光子的能量和动量p间存在关系（其中c为光速）。照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的压强，这就是“光压”。若题目中的单色平行光是垂直照射到M上，且全部被板M反射，求M上的光压I是多少？ 【答案】（1）；（2）；（3）；（4） 【解析】 【详解】（1）因单色光恰好使金属板发生光电效应，有 解得 （2）照射到金属板M上的功率为P，则时间内到达金属板M上的光子个数 则时间内产生的光电子个数为 可得稳定时光电流的大小 （3）设光电子到达N板时速度为v，则有 时间内，到达N板光电子与板发生完全非弹性碰撞。根据动量定理，电子受到的平均作用力设为，则 解得 根据牛顿第三定律 （4）光子能量为W，根据 动量 任意时间内到达金属板M上的光子个数 光子受力，则有 由牛顿第三定律 光压 20. 高二同学参观某工厂，发现某个机械振动器可以建模为在斜面上与理想轻弹簧相连的活动平板，如图所示。弹簧的劲度系数为k，平板的质量为m，斜面与水平面夹角为。当系统正常工作时，平板在图中相距为s的C与B之间振动。当平板振动到C处时速度为0，此时有一个小杠杆立刻将质量为M的物块（无初速）装载到平板上。接下来物块与平板一起沿斜面下降到B处（由于弹簧弹力），速度减小为0，此时物块从斜面上的洞中（B处）落下，而平板在弹簧力的作用下将重新上升，平板上升到C点时又接收到另一个物块。如此循环。平板、物块与斜面的动摩擦因数和静摩擦因数皆相同，且为的倍，重力加速度为g。不计空气阻力。 （1）选活动平板的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示平板相对于平衡位置的位移，证明活动平板沿斜面向上运动阶段为简谐运动； （2）要使系统能正常周期工作（即活动平板能够分别恰好在C处与B处速度均为0，求物块和活动平板质量的比值需要满足的条件（结果用a表示）； （3）已知质量为m、劲度系数为k的弹簧振子做简谐运动的周期为：。该装载系统正常工作时，从装载一个物块到装载下一个物块的工作周期内，活动平板装载物块的时间与空载的时间之比为多少？ 【答案】（1）见解析；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）活动平板沿斜面向上运动阶段，活动平板的平衡位置对应的弹簧压缩量设为l，设动摩擦因数为，则根据受力分析和平衡条件可知 以活动平板的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，则回复力满足 化简可得 （2）利用（1）的分析思路，可以证明，当活动平板装载物块沿斜面下滑时也做简谐运动，因此下降阶段的平衡位置和上升阶段的平衡位置均为的中点。设动摩擦因数为，分析下降阶段整体的受力，由平衡条件可得 将代入上式和（1）的平衡方程解得 （3）装载物块下降时简谐运动周期为 下降的时间为 平板空载上升阶段简谐运动周期为 上升的时间为 故装载与空载时间比值 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人大附中2023-2024学年高二年级春季学期期末综合练习 出题人：张燕怡 审题人：陈伟孟 屈真 吴多常 第一部分 本部分共10题，每题3分，共30分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为．若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（ ） A. B. C. D. 2. 如图表示一定质量的理想气体从状态1出发经过状态2和3，最终又回到状态1，其中从状态3到状态1图线为双曲线的一部分。那么，在下列p-T图像中，反映了上述循环过程的是（　　） A. B. C. D. 3. 关于热学现象，下列说法正确的是（　　） A. 呈现各向同性的固体一定是非晶体 B. 不同材料制作的细管竖直插入水中，现象如甲、乙图所示，则应用乙图材料制作防水雨衣 C. 表面张力产生的原因是液体表面层的分子稀疏，具有收缩的趋势 D. 热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明蜂蜡具有各向异性 4. 关于电磁波的应用，下列说法正确的是（　　） A. 雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应较为明显 B. 移动电话选择微波作为工作波段，是因为微波比其它波段的电磁波的波速更快 C. X射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为X射线的波长与原子间距相近 D. 工程上用γ射线探测金属内部缺陷，是因为γ射线具有频率高、波动性强的特点 5. 在范围足够大的匀强磁场中，静止在P点的核发生一次β衰变，衰变产生的核与电子恰好在纸面内做匀速圆周运动。下列说法正确的是（　　） A 该β衰变过程反映了核中至少含有1个电子 B. 电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小 C. 电子与核形成的等效电流可能均沿逆时针方向 D. 电子第一次回到P点时核也恰好到达P点 6. 如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列说法正确的是（　　） A. a光在该玻璃中的光速比b光小 B. a光的全反射临界角比b光大 C. 用同一套双缝干涉装置进行实验，a干涉条纹间距比b光大 D. 若a能使某金属发生光电效应，则b光也必然能使该金属发生光电效应 7. 科学探究小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应，图乙为光电管发生光电效应时遏止电压与入射光频率的关系图像，已知光电子的电荷为。下列说法正确的是（　　） A. 单刀双掷开关空掷时，即使能发生光电效应，电流传感器的示数仍然为零 B. 为得到图乙的图像，单刀双掷开关应掷于1处 C. 光电管中金属材料的逸出功为 D. 普朗克常量 8. 下列说法中正确是（　　） A. 汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，这表明原子核是可分的 B. 卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 C. 在核反应方程中，X表示的是中子 D. 衰变成经过了2次α衰变和4次β衰变 9. 氢原子在可见光区的4条特征谱线是玻尔理论的实验基础。如图所示，这4条特征谱线（记作Hα、Hβ、Hγ和Hδ）分别对应着氢原子从n=3、4、5、6能级向n=2能级的跃迁，下面4幅光谱图中，合理的是（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）（　　） A. B. C. D. 10. 质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两夸克之间的相互作用力F与它们之间的距离r的关系为： 式中F0为大于零的常量，负号表示引力．用U表示夸克间的势能，令U0＝F0(r2—r1)，取无穷远为势能零点．下列U－r图示中正确的是（ ） A. B. C. D. 本部分共4题，每题3分，共30分。在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确的，有的题有多个选项是正确的。全部选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。 11. 已知阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（　　） A. 若油酸的摩尔质量为M，则一个油酸分子的质量为 B. 若油酸的摩尔质量为M，密度为，则一个油酸分子的体积为 C. 若某种气体的摩尔质量为M，密度为，则该气体分子间平均距离为 D. 若某种气体的摩尔体积为V，单位体积内含有气体分子的个数为 12. 如图所示为某小组设计的电子秤原理图。轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连。为定值电阻，滑动变阻器R的滑片与弹簧上端连接。当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端。该小组用理想电压表的示数U反映待测物体的质量m；用单位质量变化下，电压表示数变化量的绝对值描述电子秤的灵敏度。不计一切摩擦和电源内阻，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（　　） A. 仅更换阻值更大的定值电阻，电子秤灵敏度会下降 B. 仅更换电动势更大的电源，电子秤的灵敏度会提高 C. 弹簧的劲度系数越小，电子秤的量程越大 D. 电压表示数与待测物体质量成非线性关系 13. 表1和表2分别给出了某乐律C调音阶中各音的频率和时声波在不同介质中的传播速度。关于波，下列说法中正确的是（　　） 表1 某乐律C调音阶中各音的频率 唱名 （高） 该唱名频率与的频率之比 （C调） 264 297 330 352 396 440 495 528 表2 时，声波在不同介质中的传播速度 介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁 波速 332 1490 1531 480 3800 4900 A. 当声波由空气进入纯水中时，波长增大 B. 当声波由空气进入纯水中时，波长减小 C. 在空气中，该乐律C调的“”音阶波长与该乐律C调的“”音阶波长之比为 D. 在空气中，某乐器持续发出表1中乐律C调的“”音阶时，朝向该乐器快速远离的人可能听到该乐律C调的“”音阶 14. 物理学家在微观领域发现了“电子偶素”这一现象。所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统。类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做圆周运动的可能轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态（能级）也是不连续的。若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为，称为“电子偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为r。已知正、负电子的质量均为m，电荷量大小均为e，静电力常量为k，普朗克常量为h。则下列说法中正确的是（　　） A. “电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为 B. “电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动动能增大 C. 处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最大波长为 D. 处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最高频率为 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 用如图所示实验装置做“单摆测重力加速度”的实验。 （1）为了减小测量误差，下列做法正确的是___________（选填字母代号）。 A. 将钢球换成塑料球 B. 当摆球经过平衡位置时开始计时 C. 把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放 D. 测量摆球完成一次全振动的时间T，根据公式计算重力加速度g （2）若测得的重力加速度g值偏小，可能的原因是___________（填字母代号）。 A. 把悬点到摆球下端的长度记为摆长 B. 把摆线的长度记为摆长 C. 测量摆线长度时拉得过紧 D. 实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次 （3）某同学用单摆测量重力加速度的大小，他测量摆线的长度l和对应的周期T，得到多组数据，作出了图像，如图所示。他认为根据图线可求得重力加速度，则从理论上分析，他求得的重力加速度g___________真实值（选填“大于”“等于”或“小于”）。请分析说明理由________。 （4）丙同学画出了单摆做简谐运动时振动图像如图所示，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约为___________（结果保留一位有效数字）。 16. 光学实验包括测量介质折射率、测量可见光波长等 （1）如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边和，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。 ①关于此实验，下列说法中正确的是（ ） A.大头针P4须挡住P3及P1、P2的像 B.入射角越大，折射率的测量越准确 C.利用量角器量出、，可求出玻璃砖的折射率 D.如果误将玻璃砖的边画到，折射率的测量值将偏大 ②如图所示，某同学按照如下方法处理数据：以O点为圆心R为半径作圆，与折射光的交点为B，过B点向两介质的交界面作垂线，垂足为，的延长线交于M，记。再以O点为圆心、r为半径作圆。可知该液体的折射率的测量值___________。（用r、R表示） （2）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长。 已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.52mm；接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为___________mm。已知双缝间距，测得双缝到毛玻璃屏的距离，所测光的波长___________nm（保留3位有效数字） 17. 如图所示，长方形容器体积为V，左上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左右两部分，外界温度为时，体积比为。当外界温度缓慢变化，活塞就会缓慢移动。设大气压强为p0，且保持不变，不计活塞与容器间的摩擦。 （1）活塞刚好移动到容器的正中央时，求外界的温度T； （2）若右边容器中气体的内能与温度的关系为，则活塞移动到容器正中央的过程中，右边容器内气体与外界传递的热量为多少？ 18. 太阳现正处于主序星演化阶段。它主要是由电子和、等原子核组成。维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应方程是：释放的核能，这些核能最后转化为辐射能。根据目前关于恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的核的数目从现有数减少10%，太阳将离开主序星阶段而转入红巨星的演化阶段。为了简化，假定目前太阳全部由电子和核组成。已知质子质量，质量，电子质量，光速c，太阳的质量为M。 （1）求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能； （2）已知日、地距离为r，地球半径为R，地球表面接收到的太阳辐射功率为P，求太阳的辐射功率； （3）根据以上信息，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命（太阳中所有电子的质量相对质子质量可忽略）。 19. 如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板M、N竖直平行放置，间距为d，将金属板M、N与电源相连，两板间的电压大小恒为U。可看作平行板电容器，忽略边缘效应。用一束单色平行光照射金属板M恰好发生光电效应。金属板M的面积为S，逸出功为W，普朗克常量为h。 已知单色平行光均匀照射到整个金属板M上，照射到金属板M上的功率为P，能引起光电效应的概率为，光电子从金属板M逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板N上形成稳定的光电流，电子打到板N上可视为完全非弹性碰撞。电子的质量为m，电荷量为e。忽略光电子之间的相互作用。求： （1）该单色光的频率； （2）稳定时光电流的大小I； （3）光电子对板N的撞击力的大小F； （4）光子不仅具有能量，而且具有动量，单个光子的能量和动量p间存在关系（其中c为光速）。照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的压强，这就是“光压”。若题目中的单色平行光是垂直照射到M上，且全部被板M反射，求M上的光压I是多少？ 20. 高二同学参观某工厂，发现某个机械振动器可以建模为在斜面上与理想轻弹簧相连的活动平板，如图所示。弹簧的劲度系数为k，平板的质量为m，斜面与水平面夹角为。当系统正常工作时，平板在图中相距为s的C与B之间振动。当平板振动到C处时速度为0，此时有一个小杠杆立刻将质量为M的物块（无初速）装载到平板上。接下来物块与平板一起沿斜面下降到B处（由于弹簧弹力），速度减小为0，此时物块从斜面上的洞中（B处）落下，而平板在弹簧力的作用下将重新上升，平板上升到C点时又接收到另一个物块。如此循环。平板、物块与斜面的动摩擦因数和静摩擦因数皆相同，且为的倍，重力加速度为g。不计空气阻力。 （1）选活动平板的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示平板相对于平衡位置的位移，证明活动平板沿斜面向上运动阶段为简谐运动； （2）要使系统能正常周期工作（即活动平板能够分别恰好在C处与B处速度均为0，求物块和活动平板质量的比值需要满足的条件（结果用a表示）； （3）已知质量为m、劲度系数为k的弹簧振子做简谐运动的周期为：。该装载系统正常工作时，从装载一个物块到装载下一个物块的工作周期内，活动平板装载物块的时间与空载的时间之比为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $