上海市延安中学2024-2025学年高二下学期期末考试物理试卷

2024学年第二学期期末考试 高二年级 物理试卷（等级） （考试时间：60分钟 满分 100分 本卷 g取 10m/s2） 班级_______________ 学号_______________ 姓名_______________ 一、单项选择题（共 40分，1至 8题每小题 3分，9至 12题每小题 4分） 1．医疗检查使用的 CT扫描仪利用的是（ ） B．紫外线 C．X射线 D．γ射线 2．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到 A．红外线 （ ） B．原子核具有复杂的结构 D．原子核中含有质子和中子 3．阴极射线中粒子的实质是 A．原子具有一定的结构 C．原子核中含有质子 （ ） B．β粒子 C．正电子 D．光子 4．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者 A观察到时 钟的面积为 S，另一观察者 B以 0.8倍光速沿 y轴正方向运动，观察到钟的 A．核外电子 面 积为 S′。则 S和 S′的大小关系是（ ） B．S＝S′ C．S<S′ D．无法判断 5．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠。这一物理过程中，水分子间 A．S >S′ 的 （ ） B．斥力减小，引力增大 D．引力和斥力都增大 6．将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列各图中可能 A．引力减小，斥力增大 C．引力和斥力都减小 正 确的是（ ） A B C D 第1/6页 ） 8．在卢瑟福α粒子散射实验中，发生大角度偏转的α粒子，靠近金原子核时 7． 29 3 2 8U 经过若干次α衰变和β衰变后变为 28 0 2 6Pb。则（ A．α射线的电离能力和穿透能力都比β射线强 B． 29 3 2 8U 的平均结合能比 28 0 2 6Pb的平均结合能大 C．共发生了 6次β衰变 D．共发生了 5次α衰变 （ ） B．电势能越来越大 D．加速度越来越小 9．光线由空气射向某介质，当入射角为 i时，折射光线与反射光线正好垂直。已知真空中 A．受到原子核的库仑引力越来越大 C．速度越来越大 的 光速为 c，那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为（ ） A．n＝sin i，v＝c·sin i B．n＝tan i，v＝c·tan i D．n＝cos i，v＝ c tan i 10．如图，圆形铁丝圈上附有一层肥皂液膜，灯泡发出一种单色光。先后 把铁丝圈水平摆放在灯泡上方的 a位置和竖直摆放在灯泡附近的 b位置，则 C．n＝tan i，v＝ ta c n i 观 察到的干涉条纹是（ ） 11．如图所示为一理想 LC电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。 电路中开关断开时，极板间有一带电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带 电灰尘对电路的影响，重力加速度为 g，灰尘运动时间大于振荡电路周期。 A．a位置是环形条纹，b位置是横条纹 B．a位置是横条纹，b位置是环形条纹 C．a、b位置都是横条纹 D．a、b位置都是环形条纹 当 电路中的开关闭合以后，则（ ） A．灰尘将在两极板间做往复运动 B．灰尘运动过程中加速度方向可能会向上 C．电场能最大时灰尘的加速度一定为零 D．磁场能最大时灰尘的加速度一定为 g 第2/6页 12．以往，已知材料的折射率都为正值（n＞0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材 料，其折射率可以为负值（n＜0），成为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角 i与折 射角 r依然满足 sini/sinr=n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若 该材料对电磁波的折射率 n=－1，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是 （ ） A B C D 二、填空题（共 22分，每空 2分） 13．停于水平地面的消防车在缓慢放水，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势 能。则该过程中，胎内气体_________（选填“放热”或“吸热”），内能_________（选填“增加”、“不 变”或“减少”）。 14．霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、 后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两 点，则电势φa__________φb（选填“＞”、“<”或“=”），电流增大时，|φa－φb|将 __________（选填“增大”或“减小”）。 15．氢原子从能级 m跃迁到能级 n时辐射红光的频率为ν1，从能级 n跃迁到能级 k时吸收紫 光的频率为ν2。已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k跃迁到能级 m，__________（选填“吸收” 或“辐射”）光子的能量为__________。（用 h、ν1、ν2表示） 16．钴 60衰变产生的γ射线可用于治疗，其衰变方程为 eXCo 01 60 27  。 钴 60衰变过程中任意时刻的质量 m与初始时刻的质量 m0的比值随时间 t的 变化规律如图所示。X的中子数为__________；钴 60的半衰期为__________。 （用 t1、t2表示） 第3/6页 17．光电烟雾报警器的原理图和电路图 如图（a）、（b）所示，光源 S 持续发出波 长λ＝900nm的光。当有烟雾进入探测器时， 光被烟雾散射进入光电管 C，照射到金属表 面发生光电效应，如果光电流 I=8×10-9A，报 警系统恰被触发。已知元电荷 e＝1.6×10-19C， 真空光速 c＝3×108m/s，普朗克常量 h＝ 6.63×10-34J·s。要使该报警器正常工作，光电 管内金属的逸出功 W0至多为__________eV（保留两位小数），烟雾报警器发出警报时，每秒需 要产生的光电子数至少为__________个（保留一位有效数字）。保持其它条件不变，为了提高光 电烟雾报警器的灵敏度，请写出一种可行操作：________________________________________。 三、综合题（共 38分，18题 4分，19题 6分，20题 12分，21题 16分） 18．（多选）通过如图甲所示的装置可研究光的干 涉和衍射现象。从光源发出的光经过一缝板，在缝板后 有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上 看到屏上的光强分布情况。图乙分别显示出 A光和 B光 通过同一缝板得到的光强分布情况。下列有关 A、B两 种色光的说法正确的有（ ） 19．某同学用半圆柱玻璃砖做测量玻璃的折射率实验，他的操作步 A．光通过的可能是缝板上的单缝 B．A光的波长比 B光的波长长 C．A光在玻璃中的传播速度大于 B光在玻璃中的传播速度 D．A光比 B光更容易发生明显的衍射现象 骤 如下： A．用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径 d，算出半径 r＝d 2 ，然后 确定圆心的位置，记在玻璃砖上； B．在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头 针 P1和 P2； C．让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心 O； D．以圆心 O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从 AB下方恰好看不 到 P2和 P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条直线 AB，并作出光路图，如图所示。 （1）看不到 P2和 P1的像的原因是__________； （2）只使用毫米刻度尺，还需测量__________（选填“OD”或“CD”）的长度，记作 l； （3）玻璃砖折射率的表达式 n＝__________。 （a） （b） 第4/6页 20．如图，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置， 横截面积 S=1.0×10-3m2、质量 m=2kg、厚度不计的活塞与汽 缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之 间的距离 l=36cm，在活塞的右侧距离其 d=14cm处有一对与 汽缸固定连接的小卡环。气体的温度 t=27℃，外界大气压强 p0=1.0×105Pa，现将汽缸缓慢旋转至开口向下竖直放置。 （1）求此时活塞与汽缸底部之间的距离 h； （2）如果将缸内气体加热到 227°C，求此时汽缸内气体 压强； （3）在 p-T坐标系中画出上述两过程中气缸内气体的压 强和温度的关系图线。 第5/6页 21．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题 中利用经典物理学规律也能得到与实际相符合的结论。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做 经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质 量为 m，电荷量为 e，静电力常量为 k。氢原子处于基态（n=1）时电子的轨道半径为 r1，电势能 为 1r ekE 2 P  （取无穷远处电势能为零）。第 n个能级的轨道半径为 rn，已知 rn=n2 r1，氢原子 的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。 （1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； （2）证明：氢原子处于第 n个能级的能量为基态能量的 2 1 n （n=1，2，3，…）； （3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长 能够用一个公式表示，这个公式写做 )1 2 1(1 22 n R   ，n = 3，4，5，…。式中 R叫做里德伯常量， 这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为 E1，用 h表示普朗克常量，c表示真空中的 光速，求： ①里德伯常量 R的表达式； ②氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比。 第6/6页 2024学年第二学期期末考试 高二年级 物理试卷（等级） （考试时间：60分钟 满分 100分 本卷 g取 10m/s2） 班级_______________ 学号_______________ 姓名_______________ 一、单项选择题（共 40分，1至 8题每小题 3分，9至 12题每小题 4分） B．紫外 1．医疗检查使用的 CT扫描仪利用的是（C） 线 C．X射线 D．γ射线 B．原子核具有复杂的结构 D．原子核中含有质子和中 A．红外线 2．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到（B） 子 B．β粒 A．原子具有一定的结构 C．原子核中含有质子 3．阴极射线中粒子的实质是（A） 子 D．光C．正电子 子 4．如图所示，竖直墙上挂着一面时钟，地面上静止的观察者 A观察到时 钟的面积为 S，另一观察者 B以 0.8倍光速沿 y轴正方向运动，观察到钟的 A．核外电子 面 B．S＝S 积为 S′。则 S和 S′的大小关系是（A） ′ C．S<S′ D．无法判断 B．斥力减小，引力增大 D．引力和斥力都增 5．清晨，草叶上的露珠是由空气中的水汽凝结成的水珠。这一物理过程中，水分子间的（D A．S >S′ ） 大 6．将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入盛有某种液体的玻璃容器里，下列各图中可能 A．引力减小，斥力增大 C．引力和斥力都减小 正 确的是（B） A B C D 第1/6页 7． 29 3 2 8U 经过若干次α衰变和β衰变后变为 28 0 2 6Pb。则（C） A．α射线的电离能力和穿透能力都比β射线强 B． 29 3 2 8U 的平均结合能比 28 0 2 6Pb的平均结合能大 C．共发生了 6次β衰变 D．共发生了 5次α衰变 B．电势能越来越大 D．加速度越来越 8．在卢瑟福α粒子散射实验中，发生大角度偏转的α粒子，靠近金原子核时（B） 小 9．光线由空气射向某介质，当入射角为 i时，折射光线与反射光线正好垂直。已知真空中 A．受到原子核的库仑引力越来越大 C．速度越来越大 的 A．n＝sin i，v＝c·sin 光速为 c，那么这种介质的折射率和光在该介质中的速度分别为（C） i B．n＝tan i，v＝c·tan i D．n＝cos i，v＝ c tan i 10．如图，圆形铁丝圈上附有一层肥皂液膜，灯泡发出一种单色光。先后 把铁丝圈水平摆放在灯泡上方的 a位置和竖直摆放在灯泡附近的 b位置，则 C．n＝tan i，v＝ ta c n i 观 11．如图所示为一理想 LC电路，已充电的平行板电容器两极板水平放置。 电路中开关断开时，极板间有一带电灰尘（图中未画出）恰好静止。若不计带 电灰尘对电路的影响，重力加速度为 g，灰尘运动时间大于振荡电路周期。 A．a位置是环形条纹，b位置是横条纹 B．a位置是横条纹，b位置是环形条纹 C．a、b位置都是横条纹 D．a、b 察到的干涉条纹是（A） 位置都是环形条纹 当 电路中的开关闭合以后，则（D） A．灰尘将在两极板间做往复运动 B．灰尘运动过程中加速度方向可能会向上 C．电场能最大时灰尘的加速度一定为零 D．磁场能最大时灰尘的加速度一定为 g 初始时刻电场力向上且最大，能与重力平衡，之后在一个周期里电场力都小于重力，所以灰 层一直向下加速，加速度先增大后减小。 第2/6页 12．以往，已知材料的折射率都为正值（n＞0）。现已有针对某些电磁波设计制作的人工材 料，其折射率可以为负值（n＜0），成为负折射率材料。位于空气中的这类材料，入射角 i与折 射角 r依然满足 sini/sinr=n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）。若 该材料对电磁波的折射率 n=－1，则从空气中一点光源发射的光线射向这种材料的光路图是 （D） A B C D 二、填空题（共 22分，每空 2分） 13．停于水平地面的消防车在缓慢放水，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势 能。则该过程中，胎内气体吸热（选填“放热”或“吸热”），内能不变 （选填“增加”、“不变”或“减 少”）。 14．霍尔元件的示意图如图所示，一块通电的铜板放在磁场中，铜板的前、 后板面垂直于磁场，板内通有如图方向的电流，a、b是铜板上、下边缘的两 a_____＞___φb（选填“＞”、“<”或“=”），电流增大时，|φa－φb|将 15．氢原子从能级 m跃迁到能级 n时辐射红光的频率为 点，则电势φ 增大 （选填“增大”或“减小”）。 ν1，从能级 n跃迁到能级 k时吸收紫 光的频率为ν2 或“辐射”）光子的能量为__________。（用 h、 。已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k跃迁到能级 m，辐射 （选填“吸收” ν1、ν2表示） 辐射；h（ν2-ν1）； 16．钴 60衰变产生的γ射线可用于治疗，其衰变方程为 eXCo 01 60 27  。 钴 60衰变过程中任意时刻的质量 m与初始时刻的质量 m0的比值随时间 t的 （用 变化规律如图所示。X的中子数为32；钴 60的半衰期为__________。 t1、t2表示） 32；t2−t1； 第3/6页 17．光电烟雾报警器的原理图和电路图 如图（a）、（b）所示，光源 S 持续发出波 长λ＝900nm的光。当有烟雾进入探测器时， 光被烟雾散射进入光电管 C，照射到金属表 面发生光电效应，如果光电流 I=8×10-9A，报 警系统恰被触发。已知元电荷 e＝1.6×10-19C， 真空光速 c＝3×108m/s，普朗克常量 h＝ 6.63×10-34J·s。要使该报警器正常工作，光电 管内金属的逸出功 W0至多为1.38eV（保留两位小数），烟雾报警器发出警报时，每秒需 三、综合题（共 38分，18题 4分，19题 6分，20题 12分，21题 16分） 18．（多选）通过如图甲所示的装置可研究光的干 涉和衍射现象。从光源发出的光经过一缝板，在缝板后 有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上 看到屏上的光强分布情况。图乙分别显示出 A光和 B光 通过同一缝板得到的光强分布情况。下列有关 A、B两 19．某同学用半圆柱玻璃砖做测量玻璃的折射率实验，他的操作步骤 如下： A．用毫米刻度尺量出半圆柱玻璃砖的直径 d，算出半径 r＝d 2 ，然后 确定圆心的位置，记在玻璃砖上； B．在白纸上画一条直线作为入射光线，并在入射光线上插两枚大头 针 P1和 P2； C．让入射光线与玻璃砖的直径垂直，入射光线经过圆心 O； D．以圆心 O为轴，缓慢逆时针转动玻璃砖，同时调整视线方向，直到从 AB下方恰好看不 到 P2和 P1的像，然后沿半圆柱玻璃砖直径画一条直线 AB，并作出光路图，如图所示。 （1）看不到 P2和 P1 （a） （b） 5×10 10要产生的光电子数至少为 个（保留一位有效数字）。保持其它条件不变，为了提高光电 烟雾报警器的灵敏度，请写出一种可行操作：增大光束的强度、将滑片 P向右移动、增大电源 电压......合理均可； （2）只使用毫米刻度尺，还需测量CD（选填“OD”或“CD”）的长度，记作 l；（3）玻 璃砖折射率的表达式 n＝__________。 的像的原因是全反射； 2l （1）全反射；（2）CD；（3）d（每小题 2分）； 第4/6页 种色光的说法正确的有（BCD） A．光通过的可能是缝板上的单缝 B．A光的波长比 B光的波长长 C．A光在玻璃中的传播速度大于 B光在玻璃中的传播速度 D．A光比 B光更容易发生明显的衍射现象 （少选得 2分，错选不得分） 20．如图，一导热性能良好、内壁光滑的汽缸水平放置， 横截面积 S=1.0×10-3m2、质量 m=2kg、厚度不计的活塞与汽 缸底部之间封闭了一部分理想气体，此时活塞与汽缸底部之 间的距离 l=36cm，在活塞的右侧距离其 d=14cm处有一对与 汽缸固定连接的小卡环。气体的温度 t=27℃，外界大气压强 p0=1.0×105Pa，现将汽缸缓慢旋转至开口向下竖直放置。 （1）求此时活塞与汽缸底部之间的距离 h； （2）如果将缸内气体加热到 227°C，求此时汽缸内气体 压强； （3）在 p-T坐标系中画出上述两过程中气缸内气体的压 强和温度的关系图线。 （1）（4分）汽缸水平放置时：封闭气体的 压强 p1＝p0＝1.0×105 Pa，温度 T1＝300 K，体积 V1＝lS 汽缸竖直放置时，封闭气体的 压强 p2＝p0- ＝0.8×105 Pa，温度 mg S T2＝T1＝300 K，体积 V2＝hS 由玻意耳定律 p1V1＝p2V2 ，解得 h＝45c 1 p pV 2 ，h＝ 1 S m （2）（5分）温度升高，活塞刚达到卡环，此时 p3＝p2 V2＝hS，V3＝（l＋d）S，T2＝300 K 32 VV T气体做等压变化， T2 3 ，解得 T3＝ 1000 3 K 汽缸内气体温度继续升高，p3＝0.8×105 Pa，T3＝ 10 K， 00 3 T4＝500 K 4 p 气体做等容变化， T3 p3  T （3）（3分）如 ，解得 p＝1.2×105 Pa 图 第5/6页 21．从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系。但是在某些问题 中利用经典物理学规律也能得到与实际相符合的结论。根据玻尔的氢原子模型，电子的运动看做 经典力学描述下的轨道运动，原子中的电子在库仑力作用下，绕原子核做圆周运动。已知电子质 量为 m，电荷量为 e，静电力常量为 k。氢原子处于基态（n=1）时电子的轨道半径为 r1，电势能 为 1r ekE 2 P  （取无穷远处电势能为零）。第 n个能级的轨道半径为 rn，已知 rn=n2 r1，氢原子 的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。 （1）求氢原子处于基态时，电子绕原子核运动的速度； （2）证明：氢原子处于第 n个能级的能量为基态能量的 2 1 n （n=1，2，3，…）； （3）1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长 能够用一个公式表示，这个公式写做 )1 2 1(1 22 n R   ，n = 3，4，5，…。式中 R叫做里德伯常量， 这个公式称为巴尔末公式。已知氢原子基态的能量为 E1，用 h表示普朗克常量，c表示真空中的 光速，求： ①里德伯常量 R的表达式； ②氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比。 （1）（4分）电子绕氢原子核在第 1轨道上做圆周运动 2 2 2根据牛顿第二定律有 e vk r1  r1 m ，则有 （2）（6分）设电子在第 1轨道上运动的速度大小为 v1 ke2 mr1  v1 2 ，根据牛顿第二定律有 v1 2 2ek rr1 1 m 1 2 ke2 电子在第 1轨道运动的动能 Ek1 2r1  mv1 2  2e ke2 r e2 1 电子在第 1轨道运动时氢原子的能量 E1   2r1 k   k 2 n n n e e 2r1 ke2 2 r 同理，电子在第 n轨道运动时氢原子的能量 En  k 2r 2rn ，又因为 rn  n 2r  k 1 2 1 2 2 2 n Ee 2n r2 e r 1 则有 En   n k  k ，命题得证 。 （3）①（3分）从 n能级向 2能级跃迁放出光的波长为 En  E2  c  h 1 2由 En E n  E2  2 E1 2 2hcr1 ke2E hc 1 ②（3分） 代入得： R   由 111 22 代入可得，最小波长与最大波长之比为 5:9 n  R( 2 )可知当 n=3时波长最大，当 n=∞  时波长最小 。 第6/6页