河南省郑州市外国语学校2024-2025学年高二下学期5月期中物理试题

郑州外国语学校2024—2025学年高二下期期中考试试卷 物 理 (75分钟 100分) 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，只有一项符合题目要求，选对的得4分，选错得0分) 1.把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是( ) A.小球在O位置时，动能最小，加速度最大 B.小球在A、B位置时，动能最小，加速度最大 C.小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功 D.小球从B到O的过程中，振子振动的能量不断增加 2.位于坐标原点处的波源做简谐振动，发出一列沿x轴正方向传播的横波， t=0时刻波恰好传到坐标为0.54m处的a点，波形图如图所示，波的周期为3.6s，下列说法正确的是( ) A.波源起振方向向下 B. b、c两点振动的位移始终等大反向 C.波的传播速度大小为0.1m/s D. 至t=3.6s时， a点处质点沿x轴正方向运动的路程为36cm 3.彩虹是太阳光经空气中水滴折射产生的色散现象，其原理如图所示，日光以一定角度射入球形水滴，在水滴边缘发生两次折射和一次反射。a、b为光束的两种色光，O为水滴的中心，则( ) A. a光的折射率小于b光 B. a光在水滴中传播的路程小于b光 C. a光在水滴中传播的时间大于b光 D.若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定也能 4.分子间存在着相互作用的引力和斥力，分子间实际表现出的作用力是引力与斥力的合力。图甲是分子引力、分子斥力随分子间距离r的变化图像，图乙是实际分子力F随分子间距离r的变化图像(斥力以正值表示，引力以负值表示)。将两分子从相距 处由静止释放，仅考虑这两个分子间的作用力，下列说法正确的( ) A. 从 到 分子力表现为斥力 B. 从 到 分子间的作用力的大小先减小后增大 C. 从 到 分子势能先减小后增大 D. 从 到r=r₁分子动能先增大后减小 5.极光的形成是高能带电粒子进入地球的高层大气(通常在80至500公里的高度)时，与大气中的原子和分子发生碰撞。这些碰撞导致大气分子被激发到高能态，随后它们会回落到更稳定的低能态，释放出能量并产生可见光。如图为氢原子的能级示意图，现有大量氢原子处于n=3的激发态，当原子向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，若氢原子从n=2能级向n=1能级跃迁时所辐射出的光正好使某种金属A发生光电效应。则下列说法正确的是( ) A.频率最小的光是由n=3能级跃迁到n=1能级产生的 B.最容易发生衍射现象的光是由n=3能级跃迁到n=2能级产生的 C.这些氢原子总共可辐射出2种不同频率的光 D.这群氢原子辐射出的光中共有3种频率的光能使金属A发生光电效应 6.薄膜干涉技术是平面表面质量检测的一种常用方法。样板与工件平面之间形成一个楔形空气薄膜，如图甲所示。现用两种颜色不同的平行单色光a、b分别从上向下垂直被检查工件上表面照射，分别形成了如图乙所示的两种明、暗相间的条纹。下列说法正确的是( ) A.该检测工件上表面有一个明显的凸起 B.单色光a和b从同种介质射向空气发生全反射时的临界角，单色光a的比单色光b的小 C.单色光a、b分别通过相同的装置、在相同的条件下，进行双缝干涉实验时形成的相邻明条纹间距，单色光a的比单色光b的小 D.若用单色光b照射某金属未发生光电效应，换用单色光a照射该金属不可能发生光电效应 7.太阳耀斑爆发是一种发生在太阳大气层中的剧烈太阳活动，2024年5月8日，太阳发生两次X射线强耀斑。若太阳辐射到地球表面的效率为η，地球表面探测仪正对太阳的面积为S，探测仪到太阳中心的距离为L，探测仪单位时间内探测到X射线的光子数为n。已知普朗克常量为h，X射线波长为λ，光速为c，太阳均匀地向各个方向辐射X射线，则太阳辐射X射线的总功率为( ) 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，有两个或两个以上选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)(多选) 8.放射性同位素热电机(RTG)是一种利用放射性同位素衰变产生的热能转化为电能的设备。RTG使用的放射性同位素通常是钚238(),RTG可以连续工作多年甚至数十年，钚238的半衰期约为87年，其衰变方程为 下列说法正确的是( ) A.核反应方程中的X为 B.核反应方程中的X为 C.增大压强，可使钚238的半衰期增大为90年 D. 的中子数为142 (多选)9.1892年狄塞尔为描述内燃机热力学过程建立了定压加热循环(狄塞尔循环)，如图为描述狄塞尔循环的p-V图像，A→B和C→D为绝热过程，若一定质量的某种理想气体经历了A→B→C→D→A循环过程，下列说法正确的是( ) A. A→B气体的内能增加 B. B→C气体向外界放热 C. C→D气体的内能不变 D.一个循环过程，气体从外界吸收热量 (多选)10.在同一均匀介质中，分别位于坐标原点和x=7m处的两个波源O和P，沿y轴振动，形成了两列相向传播、振幅均为A的简谐横波a和b。在t=0时刻波源O开始振动， 时刻， a和b分别传播到x=3m和x=5m处，波形如图所示。下列说法正确的是( ) A. a与b的频率之比为1:2 B. t=2s时, P点在波峰位置 C.两列波叠加后x=4m处质点的位移始终为0 D.从t=0时刻到P点开始振动时， x=0.5m处质点经过的路程为A 三.实验题(本题共2小题，共7空，每空2分，共14分) 11.某物理兴趣小组正在进行“用圆锥摆测量重力加速度”的实验，同学们的实验装置如图甲所示。用一根长为l的轻绳上端固定在P点，下端连接一小钢球。拉起小钢球，使轻绳与竖直方向有一定的夹角，让小钢球在水平面内做匀速圆周运动，用刻度尺测量P点到水平面的竖直高度h，记录小钢球转N圈的时间为t₁，改变轻绳与竖直方向的夹角，多次测量记录数据。 (1)如图乙用螺旋测微器测得小钢球的直径为d= mm。 (2)根据测量数据，绘制的h-x图像是一条过坐标原点的直线，如图丙所示，则图中横坐标x是 ( “t”、 “ 或” )。已知该直线的斜率为k，则当地重力加速度的表达式g= 。 12.用激光笔和壁厚不计的长方体水箱测量水的折射率，其俯视光路如图所示。 (1)激光笔发出的激光从水箱上的M 点水平入射，到达 ef 面上的O点后发生反射和折射，折射光路为图中虚线 (填“I”或“Ⅱ” )，反射光从N点射出水箱。作QM 连线的延长线与 ef 面的边界交于P点，用刻度尺测量PM 和OM 的长度d₁和d₂。则水的折射率的表达式n= 。 (2)相对误差的计算式为 为了减小d₁、d₂测量的相对误差，应调整激光在M 点入射时的入射角使其 (填“稍大”或“稍小” )一些，此时会发现从 ef边射出的折射光相比调整之前 (填“变亮”、 “不变”或“变暗” )。 四.计算题(本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 13.(12分)光线从空气射入 圆形玻璃砖表面的M点后，最后在玻璃砖内表面E点恰好发生全反射。已知 圆形玻璃砖的半径为R，折射率为. 入射角 光在空气中的传播速度为c；求： (1) 折射角r; (2)光从M 点传播到E 点所经历的时间。 14.(13分)如图所示，圆柱形气缸开口向上放置在水平地面上，用一活塞封闭一定质量的理想气体，活塞质量m=2kg，活塞横截面积 活塞与气缸壁始终封闭良好，不计摩擦。开始时缸内气体温度 活塞距底部的距离 给气体缓慢加热，直至活塞上升到距底部 处。已知外界大气压强 取 (1)求活塞距汽缸底部h₂时缸内气体的热力学温度T₂； (2)若加热过程中缸内气体吸收的热量Q=80J，求此过程中缸内气体内能的变化量。 15.(15分)简谐运动是一种常见且重要的运动形式。它是质量为m的物体在受到形如的回复力作用下，物体的位移x与时间t遵循. 变化规律的运动，其中角频率 (k为常数，A为振幅，T为周期)。弹簧振子的运动就是其典型代表.如图所示，一竖直光滑的管内有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端固定于地面，上端与一质量为m的小球A相连，小球A静止时所在位置为O。另一质量也为m的小球B从距A为H的P点由静止开始下落，与A发生瞬间碰撞后一起开始向下做简谐运动。两球均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，当其形变量为x时，弹性势能为 已知 重力加速度为g。求： (1)B与A碰撞前瞬间B的速度； (2)B与A碰撞后瞬间一起向下运动的速度； (3)小球A从O点开始向下运动到第一次返回O点所用的时间。 学科网（北京）股份有限公司 $$高二下期中考试参考答案 第 1页（共 2页） 郑州外国语学校 2024—2025 学年高二下期期中试卷 物理参考答案及评分标准 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 项符合题目要求，选对的得 4分，选错得 0分） 1.B 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D 7.B 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，有两个 或两个以上选项符合题目要求。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.AD 9.AD 10.BD 三、实验题（本题共 2小题，共 7空，每空 2分，共 14分） 11.（1）5.980；（2） 2t ； 2 2 r kN 12.（1） I ； 2 1 d d ；（2）稍小；变暗 四．计算题（本题共 3小题，共 40分。解答应写出必要的文字说明方程式和重要演算步骤。只 写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13.（12分）解：（1）由折射定律 sin sin in   （2分） 解得折射角为 30  （2分） （2）由光的全反射原理 1sin MEO n   （2分） 由正弦定理得 sin sin(90 ) ME R MOE      （2分） 其中 180 90MOE MEO       联立可得 6 1 3 ME R 由光的折射定律 cn v  （2分） 所以光从M 点传播到 E点所经历的时间 (3 2 3) 3 ME Rt v c    （2分） 14.（13分）解：（1）气体初状态的体积 1 1V h S 解得： 3 1 2000V cm （2分） 气体末状态的体积 2 2V h S 解得： 3 2 2000V cm （2分） 根据盖一吕萨克定律得 1 2 1 2 V V T T  解得 2 308T K （2分） 高二下期中考试参考答案 第 2页（共 2页） （2）缸内气体压强 0 mgp p S   解得： 51.02 10p Pa  （2分） 外界对气体做功为 2 1( )W p V V   解得 20.4W J  （2分） 根据热力学第一定律有△U W Q  （1分） 解得△ 59.6U J （2分） 15.（15分）解：（1）设 B与 A碰撞前 B的速度大小为 Bv ，根据机械能守恒定律得： 21 2 B mgH mv （2分） 解得： 26 B mgv k  （1分） （2）小球 B与 A碰撞过程，取竖直向下为正方向，由动量守恒定律有： 1( )Bmv m m v  （2分） 解得碰撞后瞬间 AB共同速度大小为： 2 1 3 2 mgv k  （1分） （3）小球 A静止在O位置时，弹簧压缩量为 0 mgx k  设小球 A与 B 共同体继续向下运动离 O 点的最大距离为 mx ，根据机械能守恒定律可得： 2 2 2 1 0 0 1 1 12 2 ( ) 2 2 2m m mv kx mgx k x x     （2分） 由刚开始平衡条件有： 0mg kx （1分） 解得： 0 03 (m mx x x x   ，舍去）取： 3 m mgx k  （1分） 由题意振动周期： 22 mT k  （1分），振幅： 0 22 mgA x k   （1分） 所以平衡位置在弹簧压缩 02x 处，从碰撞后开始到再次回到O点的振动图像如图所示 从O点开始到平衡位置经过的时间： 1 1 1 1 3 4 12 t T T   （1分） 时间： 1 12 2 t t T  （1分） 代入数据解得： 4 2 3 mt k   （1分）