精品解析：四川省泸州市泸县第五中学2024-2025学年高二下学期6月期末物理试题

泸县五中高2023级高二下期期末考试 物理 物理试卷共4页，满分100分。考试时间75分钟。 第一卷 选择题（46分） 一。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，只有一项是符合题目要求的。 1. 近年来，我国核电技术快速发展，“中国核能”已成为国家建设的重要力量。目前，核电主要是通过铀核裂变产生，在慢中子的轰击下发生核反应：。关于核反应方程式中的元素，下列说法中正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 2. 下列关于布朗运动的说法正确的是（　　） A. 布朗运动指的是悬浮在液体或气体中的固体分子的运动 B. 布朗运动能够反映液体或气体分子的无规则运动 C. 液体或气体中悬浮的固体颗粒将做直线运动，直到和其他颗粒发生碰撞 D. 悬浮的固体颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体或气体分子越多，布朗运动越明显 3. 氢原子钟是一种利用氢原子的能级跃迁特性来产生极其精确时间信号的原子钟，是目前最稳定的时间频率标准之一。如图所示为氢原子六个能级的示意图，n为量子数。已知可见光光子的能量范围为1.61eV~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A. 使n=6能级的氢原子电离至少要13.6eV的能量 B. 氢原子从n=3能级跃迁到n=6能级能量减小 C. 氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级放出的光子是可见光光子 D. 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子不是可见光光子 4. 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了的功，气体的内能减少了，则下列各式正确的是（　　） A. ，， B. ，， C. ，， D. ，， 5. 某质点做简谐运动，其位移与时间的关系为，下列说法正确的是（　　） A. 质点的振幅为3m B. 质点的振动周期为 C. 质点0~2s内的位移为 D. 时，质点在正向最大位移处 6. 介质中一列简谐波沿PQ所在直线传播，P、Q两质点相距。如图所示，实线和虚线分别表示质点P、Q的振动图像。则（　　） A. 波的传播速度可能等于10m/s B. 介质中质点速度大小均为10m/s C. P、Q两质点相位差随时间改变 D. P、Q两质点的位移始终相同 7. 如图所示为一块透明玻璃体的截面图，虚线左侧是半径为的圆弧面，右侧是等腰直角三角形。现有一束平行单色光与边成角射入玻璃体，已知光在真空中的传播速度为，玻璃体对该单色光的折射率为，不考虑多次反射，则下列说法正确的是（　　） A. 单色光在玻璃体中的传播速度为 B. 不会有折射光线从边上射出 C. 圆弧有折射光线射出的部分占整个弧长的 D. 从点射出的折射光线在玻璃体中的传播时间为 二、多选题（8-10每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.3s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.3s。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A. 周期为1.2s B. 波速为10m/s C. x=4m处的质点在t=1.5s时位于波峰 D. 若位于x=10m处的观察者沿x轴负方向靠近波源，则观察者接收到的频率变大 者接收到的频率大于 9. 如图，一圆柱形汽缸水平放置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则（　　） A. 固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移 B. 固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移 C. 保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移 D. 保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移 10. 如图所示，两束不同的单色细光束a、b，以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中，其出射光恰好合为一束。以下判断正确的是（　　） A. 在同种介质中a光的速度较大 B. 若让a、b光分别从同种玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角较小 C. 若让a、b光分别通过同一双缝装置，在同位置的屏上形成干涉图样，则b光亮条纹较窄 D. 若让a、b光分别照射同一单缝，则b光的衍射现象较明显 第二卷 非选择题（54分） 三、实验探究题（16分） 11. 某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，将刀片在涂有墨汁的玻璃片上划过便可得到单缝、不同间距双缝的缝屏，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。 （1）某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是___________（选填“单缝”或“双缝”）； （2）由该图像两条曲线的特征可知___________。 A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小 B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小 C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光 D．分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能 12. 某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。 （1）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。 ①从图乙可知，摆球的直径为_________mm。 ②该小组的一位同学认为单摆周期为，并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相比将___________。（选填：偏大、偏小、不变） （2）第二组同学经测量得到7组摆长和对应的周期，画出图线，坐标如图丙所示。若取，利用图线的斜率，求得当地重力加速度大小___________m/s2。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样__________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。 （3）在测量时，第三小组由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。 （4）第四小组同学在实验完成后提出了这样到问题，请回答：地面上周期为2s的单摆经常被称为秒摆。若把该秒摆放在“天问一号”探测器中，探测器竖直发射加速离开地球表面时，此秒摆的周期____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）2s。 四、计算题（38分，13题10分，14题12分，15题16分） 13. 如图甲所示的弹簧振子沿竖直方向做简谐运动。从某一时刻开始计时，规定竖直向上为正方向，得到弹簧对小球的弹力F与运动时间t的关系图像如图乙所示，若重力加速度为g，弹簧振子的振幅为A，图像的坐标值为已知量，求： （1）小球的质量； （2）从计时开始，弹簧振子的振动方程； （3）从计时开始到13t0时，小球运动的路程。 14. 如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为和的两质点，图甲为时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像。求： （1）波的传播速度大小； （2）Q点沿y轴正向振动时速度最大的时刻； （3）P、Q两质点速度相同的时刻。 15. 如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，半径为R，圆心为O，其对称轴为OA，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为，经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为c。求： （1）透明介质的折射率n； （2）单色光在介质中传播的时间t； （3）如图乙所示，将透明介质截取下半部分OAB，用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面，与界面OA成30°角入射，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，求圆弧AB上有光射出的弧长L。（取） 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 泸县五中高2023级高二下期期末考试 物理 物理试卷共4页，满分100分。考试时间75分钟。 第一卷 选择题（46分） 一。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，只有一项是符合题目要求的。 1. 近年来，我国核电技术快速发展，“中国核能”已成为国家建设的重要力量。目前，核电主要是通过铀核裂变产生，在慢中子的轰击下发生核反应：。关于核反应方程式中的元素，下列说法中正确的是（　　） A. ， B. ， C. ， D. ， 【答案】C 【解析】 【详解】根据电荷数守恒和质量数守恒，可得 解得 故选C。 2. 下列关于布朗运动的说法正确的是（　　） A. 布朗运动指的是悬浮在液体或气体中的固体分子的运动 B. 布朗运动能够反映液体或气体分子的无规则运动 C. 液体或气体中悬浮的固体颗粒将做直线运动，直到和其他颗粒发生碰撞 D. 悬浮的固体颗粒越大，同一时刻与它碰撞的液体或气体分子越多，布朗运动越明显 【答案】B 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体或气体中固体颗粒的运动，不是分子的运动，故A错误； B．布朗运动能够反映液体或气体分子的无规则运动，故B正确； C．悬浮颗粒在液体或气体分子的撞击下做的是无规则运动，故C错误； D．固体颗粒越小，布朗运动越明显，故D错误。 故选B。 3. 氢原子钟是一种利用氢原子的能级跃迁特性来产生极其精确时间信号的原子钟，是目前最稳定的时间频率标准之一。如图所示为氢原子六个能级的示意图，n为量子数。已知可见光光子的能量范围为1.61eV~3.10eV，根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A. 使n=6能级的氢原子电离至少要13.6eV的能量 B. 氢原子从n=3能级跃迁到n=6能级能量减小 C. 氢原子从n=6能级跃迁到n=2能级放出的光子是可见光光子 D. 氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级放出的光子不是可见光光子 【答案】C 【解析】 【详解】A．能级的氢原子具有的能量为－0.38eV，故要使其发生电离能量变为0，至少需要0.38eV的能量，故A错误； B．氢原子从能级跃迁到能级，是由低能级跃迁到高能级，要吸收能量，总能量增大，故B错误； C．氢原子从能级跃迁到能级，氢原子辐射出的光子的能量为 该光子能量在可见光光子的能量范围内，故C正确； D．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，氢原子辐射出的光子的能量为 该光子能量在可见光光子的能量范围内，故D错误。 故选C。 4. 一定质量的理想气体在某一过程中，外界对气体做了的功，气体的内能减少了，则下列各式正确的是（　　） A. ，， B. ，， C. ，， D. ，， 【答案】B 【解析】 【详解】外界对气体做功，取正值，气体内能减少，为负值，代入热力学第一定律表达式 得。 故选B。 5. 某质点做简谐运动，其位移与时间的关系为，下列说法正确的是（　　） A. 质点的振幅为3m B. 质点的振动周期为 C. 质点0~2s内的位移为 D. 时，质点在正向最大位移处 【答案】C 【解析】 【详解】A．从关系式中可知 故A错误； B．从关系式中可知 故周期为 故B错误； C．在时刻质点的位置在 2s时质点的位置在 故前两秒内的位移为 故C正确； D．时，质点的位移为 所以，此时质点在平衡位置，D错误。 故选C。 6. 介质中一列简谐波沿PQ所在直线传播，P、Q两质点相距。如图所示，实线和虚线分别表示质点P、Q的振动图像。则（　　） A. 波的传播速度可能等于10m/s B. 介质中质点速度大小均为10m/s C. P、Q两质点相位差随时间改变 D. P、Q两质点的位移始终相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图可知，质点振动的周期 、两点的振动情况相反，则、两点的距离为半波长的奇数倍，则有 可得 则波速为 当时 故A正确； B．波在传播的过程中，质点并不随波迁移，只在平衡位置做振动，各个质点的振动情况并不都相同，故介质中质点速度并不都相同，也不一定为10m/s，故B错误； C．由图可知，由于P、Q两点间的距离为半波长的奇数倍，故二者的相位差为 保持不变，故C错误； D．由题图可知，P、Q两质点的振动存在位移大小相同但方向相反的情况，则位移存在不同，故D错误。 故选A。 7. 如图所示为一块透明玻璃体的截面图，虚线左侧是半径为的圆弧面，右侧是等腰直角三角形。现有一束平行单色光与边成角射入玻璃体，已知光在真空中的传播速度为，玻璃体对该单色光的折射率为，不考虑多次反射，则下列说法正确的是（　　） A. 单色光在玻璃体中的传播速度为 B. 不会有折射光线从边上射出 C. 圆弧有折射光线射出的部分占整个弧长的 D. 从点射出的折射光线在玻璃体中的传播时间为 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据 得单色光在玻璃体中的传播速度 A错误； C．根据 得 故单色光在边的折射角为，根据 解得单色光在玻璃体中发生全反射的临界角 从点射入的光线在弧面的入射角为，发生全反射；从点射入的光线在弧面的入射角恰为，恰好发生全反射，故圆弧间有光线射出，根据几何关系得 对应的弧长为整个圆弧的，C正确； B．从点入射后再折射的光线照射到边的点，此时入射角为小于临界角，一定可以射出边，B错误； D．从点射出的光线，根据几何关系得 在玻璃体中的传播时间 D错误。 故选C。 二、多选题（8-10每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。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. 如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.3s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.3s。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A. 周期为1.2s B. 波速为10m/s C. x=4m处的质点在t=1.5s时位于波峰 D. 若位于x=10m处的观察者沿x轴负方向靠近波源，则观察者接收到的频率变大 【答案】BCD 【解析】 【详解】A．由题意知 可得周期 T=s 知该简谐波的周期大于0.3s，则n取0，T=0.4s，故A错误； B．波速为 故B正确； C．x=4m处的质点在t=0时位于平衡位置且向下振动，则它在 时位于波峰处，故C正确； D．若位于x=10m处的观察者沿x轴负方向靠近波源，由于简谐横波沿x轴正方向传播，由多普勒效应规律可知观察者接收到的频率变大，故D正确。 故选BCD。 者接收到的频率大于 9. 如图，一圆柱形汽缸水平放置，其内部被活塞M、P、N密封成两部分，活塞P与汽缸壁均绝热且两者间无摩擦。平衡时，P左、右两侧理想气体的温度分别为和，体积分别为和，。则（　　） A. 固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将右移 B. 固定M、N，若两侧气体同时缓慢升高相同温度，P将左移 C. 保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将右移 D. 保持不变，若M、N同时缓慢向中间移动相同距离，P将左移 【答案】AC 【解析】 【详解】AB．由题干可知初始左右气体的压强相同，假设在升温的过程中板不发生移动，则由定容过程 可得左侧气体压强增加量多，则板向右移动；A正确B错误； CD．保持温度不变移动相同的距离时 ， 同理得， 若P不移动，则，故 ，则，向右移动，C正确D错误。 故选AC 10. 如图所示，两束不同的单色细光束a、b，以不同的入射角从空气射入玻璃三棱镜中，其出射光恰好合为一束。以下判断正确的是（　　） A. 在同种介质中a光的速度较大 B. 若让a、b光分别从同种玻璃射向空气，a光发生全反射的临界角较小 C. 若让a、b光分别通过同一双缝装置，在同位置的屏上形成干涉图样，则b光亮条纹较窄 D. 若让a、b光分别照射同一单缝，则b光的衍射现象较明显 【答案】AC 【解析】 【详解】A．如图所示 根据光线从玻璃三棱镜射出空气的偏折程度可知，玻璃三棱镜对b光的折射率大于对a光的折射率，根据 可知在同种介质中a光的速度较大，故A正确； B．根据 由于a光折射率较小，则a光发生全反射的临界角较大，故B错误； C．根据 由于b光的折射率较大，则b光的频率较大，b光的波长较小，若让a、b光分别通过同一双缝装置，在同位置的屏上形成干涉图样，则b光亮条纹较窄，故C正确； D．由于a光的波长较大，若让a、b光分别照射同一单缝，则a光的衍射现象较明显，故D错误。 故选AC。 第二卷 非选择题（54分） 三、实验探究题（16分） 11. 某同学利用图甲所示的装置研究光的干涉和衍射，将刀片在涂有墨汁的玻璃片上划过便可得到单缝、不同间距双缝的缝屏，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。 （1）某次实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的两种光a、b的光强分布，这位同学在缝屏上安装的是___________（选填“单缝”或“双缝”）； （2）由该图像两条曲线的特征可知___________。 A．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小 B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差小 C．以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是a光 D．分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能 【答案】 ①. 单缝 ②. D 【解析】 【详解】（1）[1]根据图乙分析可知有中央亮条纹，符合单缝衍射的情况。 （2）[2]由图可知b光的波长大，则频率小，光子能量小。 A．b光的频率小折射率小，所以以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量小，故A错误； B．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生b光的能级能量差小，故B错误； C．根据可知b的临界角大，以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，故C错误； D．根据光电效应方程可知，由于a光子能量大，所以分别照射在同一金属板，若b光能引起光电效应，a光也一定能，故D正确； 故选D。 12. 某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。 （1）第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。 ①从图乙可知，摆球的直径为_________mm。 ②该小组的一位同学认为单摆周期为，并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相比将___________。（选填：偏大、偏小、不变） （2）第二组同学经测量得到7组摆长和对应的周期，画出图线，坐标如图丙所示。若取，利用图线的斜率，求得当地重力加速度大小___________m/s2。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样__________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。 （3）在测量时，第三小组由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是在一个水平面内做圆周运动，这时如果测出摆球做这种运动的周期，仍用单摆的周期公式求出重力加速度，则求出的重力加速度与重力加速度的实际值相比___________（填“偏大”、“偏小”、“不变”）。 （4）第四小组同学在实验完成后提出了这样到问题，请回答：地面上周期为2s的单摆经常被称为秒摆。若把该秒摆放在“天问一号”探测器中，探测器竖直发射加速离开地球表面时，此秒摆的周期____________（选填“大于”、“小于”或“等于”）2s。 【答案】（1） ①. 5.980##5.981##5.979 ②. 偏大 （2） ①. 9.87 ②. 不影响 （3）偏大 （4）小于 【解析】 【分析】 【小问1详解】 [1]摆球的直径为 [2]在一个周期内摆球有两次经过最低点，所以单摆的周期应该是 则得到的周期偏小，根据单摆的周期公式 可得 因为周期偏小，所以得到的重力加速度的测量值偏大。 【小问2详解】 [1]根据单摆的周期公式 可得 则图像斜率 由图像中数据可知，图像斜率 故可得当地重力加速度大小 [2]如果在测量摆长时，忘记加摆球的半径r，则在图像的斜率并没有受到影响，则不会影响重力加速度的计算； 【小问3详解】 以表示摆长，表示摆线与竖直方向的夹角，表示摆球的质量，表示摆线对摆球的拉力，表示摆球圆锥摆运动的周期，由牛顿第二定律得 在竖直方向，由平衡条件得 解得 单摆运动的等效摆长小于单摆摆长，则单摆周期的测量值偏小，根据单摆周期公式求出的重力加速度偏大，即重力加速度的测量值偏大。 【小问4详解】 探测器竖直发射加速离开地球表面时，探测器中的秒摆处于超重状态，此时秒摆所受的等效重力加速度增大，而摆长不变，根据单摆周期公式 可知周期会变小。地面上周期为，该秒摆随探测器竖直发射加速离开地球表面时周期会小于。 【点睛】 四、计算题（38分，13题10分，14题12分，15题16分） 13. 如图甲所示的弹簧振子沿竖直方向做简谐运动。从某一时刻开始计时，规定竖直向上为正方向，得到弹簧对小球的弹力F与运动时间t的关系图像如图乙所示，若重力加速度为g，弹簧振子的振幅为A，图像的坐标值为已知量，求： （1）小球的质量； （2）从计时开始，弹簧振子的振动方程； （3）从计时开始到13t0时，小球运动的路程。 【答案】（1） （2）或 （3）39A 【解析】 【小问1详解】 小球做简谐运动，利用对称性，根据牛顿第二定律，小球在最高点有 小球在最低点有 解得 【小问2详解】 利用简谐运动的对称性，由题图乙可知 解得 t=0时刻小球所受弹力最大，方向竖直向上，所以小球处于最低点，则弹簧振子的振动方程为 也可表示为 【小问3详解】 结合上述可知 则小球的路程为s=9×4A+3A=39A 14. 如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为和的两质点，图甲为时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像。求： （1）波的传播速度大小； （2）Q点沿y轴正向振动时速度最大的时刻； （3）P、Q两质点速度相同的时刻。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 由图可知，波长，周期。波速为 【小问2详解】 当时，位于平衡位置且向上运动的点的振动状态传到Q时，Q点速度最大且向上运动， 故 其中 【小问3详解】 P、Q两质点的平衡位置的中点R的坐标为 当质点R的位移等于零时，质点P、Q的速度相等；又因为该简谐波向x轴正方向传播，质点R运动到平衡位置所需时间为 （其中） 15. 如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，半径为R，圆心为O，其对称轴为OA，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为，经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为c。求： （1）透明介质的折射率n； （2）单色光在介质中传播的时间t； （3）如图乙所示，将透明介质截取下半部分OAB，用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面，与界面OA成30°角入射，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，求圆弧AB上有光射出的弧长L。（取） 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）设第一次折射的入射角和折射角分别为i1和r1，第二次折射的入射角和折射角分别为i2和r2，由于光线到对称轴的距离为，则有 由几何知识知 解得 则透明介质的折射率 （2）光在介质中传播速度 光在介质中传播距离 由可得 （3）光线从O点照射到透明介质，光线照射到圆弧的C点，如图 则 解得 设从D点入射的光线经折射后到达E点时，刚好发生全反射，则 解得 由几何知识解得 则圆弧AB上有光射出的是，弧长为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $