广东省深圳市福田区红岭中学2024-2025学年高二下学期第二学段考试物理试题

高二物理试卷 第 1页 共 6页 红岭中学 2024－2025 学年度第二学期第二学段考试 高二物理试卷 (说明:本试卷考试时间为 75 分钟,满分为 100 分) 命题人：杨慧 袁志杰 审题人：袁志杰 杨慧 一、单项选择题（本大题共 7 小题，每题 4 分，共 28 分，每小题的 4 个选项中仅有一个选 项是正确的,请将你认为正确的答案的代号涂在答题卡上） 1．关于卢瑟福α粒子散射实验，下列说法正确的是（ ） A．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，“枣糕模型”得到证实 B．绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为α粒子质量太大 C．大角度偏转的α粒子，不可能是与电子发生碰撞导致的 D．原子的质量全部集中在原子核内 2．如图所示是研究光电效应的实验装置。用光子能量为 12.09eV的光束照射到光电管电极 K上。移动滑片 P，当电压表的示数为 7V时，微安表的示数恰好为零。 图示位置中滑片P和O点刚好位于滑动变阻器的上、下中点位置。则（ ） A．要使微安表的示数恰好为零，滑片 P应由图示位置向 b端移动 B．滑片 P应由图示位置向 b端移动过程中，光电流不断增大 C．电极 K处金属的逸出功是 7eV D．不同频率的光子照射电极 K，只要能发生光电效应，逸出功是相同的 3．声控万花筒的一个组件的剖面如图所示，滑块右侧的反光圆锥面顶角很大，圆锥面与右 侧玻璃片之间有间隙，人在一旁大声喊叫时，滑块会小范围左右振动，在玻璃片上会看到 变化着的环形彩色条纹。下列说法正确的是（ ） A．滑块向左滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会变稀疏 B．滑块向左滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会变密集 C．滑块向右滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会向外“扩张” D．滑块向右滑动时，玻璃片上所有的环形条纹会向内“收缩” 4.能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一。下列关于核反应方程的说 法，正确的是( ) A. � �H+��H→��He+��n是α衰变 B.��H+��H→��He+��n 是核聚变， ��He的比结合能比� � H 大 C. �����Th→ �����Pa+X中的 X是质子 D. �����U+��n→ �����Xe+����Sr+1���n质量数守恒，所以静止质量也守恒 深圳市福田区 高二物理试卷 第 2页 共 6页 5．如图甲所示，弹簧振子在光滑水平地面上M、N两点之间做简谐运动，规定 O点为平衡 位置，以向右为正方向，振子的位移 x 随时间 t的变化图像如图乙所示，下列 说法正确的是（ ） A．0.4s~0.8s 内，振子向正方向运动 B． 0.2st  时和 0.6st  时振子的速度相同 C． 0.6st  时和 1.0st  时振子的势能不同 D． 1.0st  时振子的动能大于 1.3st  时的动能 6.如图所示，一束由两种单色光组成的复色光，以 45  的入射角沿 AO方向从真空射入 两面平行的玻璃砖，在玻璃砖中分散成 OB、OC两束，设光束 OB、 OC的波长分别为λB、λC，频率分别为 Bf 、 Cf ，在玻璃砖中传播速 率分别为 Bv 、 Cv ，传播时间分别为 Bt 、 Ct 。则（ ） A． B C  B． B Cf f C． B Cv v D． B Ct t 7.如图所示，水平面上有两根足够长的光滑平行金属导轨MN和 PQ，两导轨间距为 L，导 轨电阻均可忽略不计。在 M和 P之间接有一阻值为 R的定值电阻，导体杆 ab质量为 m、 电阻也为 R，并始终与导轨垂直且接触良好。整个装置处于方向竖直向下、磁感应强度大 小为 B的匀强磁场中。现给 ab杆一个初速度 v0，使杆向右运动，最终 ab杆停止在导轨上。 下列说法不．正确的是( ) A.ab杆将做加速度减小的减速运动直到静止 B.ab杆速度减为 �� �时，ab杆加速度大小为 ������ ��� C.ab杆速度减为 �� �时，通过定值电阻的电荷量为 ��� ��� D.ab杆速度减为 �� �时，ab 杆通过的位移为 ����� ����� 二、多项选择题（本大题共 3 小题，每题 6 分，共 18 分，每小题的 4 个选项中有多个选项 是正确的,请将你认为正确的答案的代号涂在答题卡上） 8．玻尔氢原子能级图如图所示，则下列说法正确的是（ ） A．此模型继承了卢瑟福的核式结构模型，但对原子能量和电 子轨道引入了量子化假设 B．处于基态的氢原子，可能吸收 14eV的光子 C．从 4n  能级辐射出的光子中，从 4n  能级跃迁到 3n  能级对应的波长最短 D．大量处于 4n  能级的氢原子向低能级跃迁时，能产生 10 种不同频率的光 高二物理试卷 第 3页 共 6页 9．下图表示了科学家对原子认识的演变史，下列说法正确的是（ ） A．汤姆孙通过研究阴极射线，建构了原子的枣糕模型 B．卢瑟福不仅通过α粒子散射实验建构了行星模型（核式结构模型），而且还通过α粒 子轰击氮核，发现了质子 C．玻尔基于行星模型（核式结构模型）和氢原子光谱的实验规律建构了氢原子模型 D．基于量子理论建构的电子云模型完全否定了玻尔模型的正确性及其科学研究价值 10．如图甲所示，两端封闭、粗细均匀、导热性能良好的 U 形细玻璃管竖直放在水平桌面 上 (两侧管臂竖直 )，管中有一段水银隔开了两部分理想气体 A、B，稳定后左臂水银面比右 臂低，两部分气体体积 A BV V ，下列哪些操作一定能使水银向 B端移动（ ） A．仅缓慢升高环境温度; B．仅缓慢降低环境温度; C．环境温度不变，以管底边 CD为转轴，把 U形管向里缓慢旋转90 ( 见图乙 ) D．环境温度不变，以 C点过垂直纸面内轴线为轴，把 U形管在竖直面内逆时针缓慢 旋转90 ( 见图丙 ) 三、实验题（本大题共 2小题，共 16分） 11.物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验方法、 实验操作、数据分析等。 （1）用��分度的游标卡尺测单摆的摆球直径，示数如图� 所示。摆球直径� = ��。 （2）下列实验中，在测量某一物理量时为减小误差，利用 了累积放大思想的是 。 高二物理试卷 第 4页 共 6页 A.用单摆测量重力 加速度 B.用双缝干涉测量 光的波长 C.验证动量守恒定律 D.探究变压器原副线圈 电压与匝数的关系 （3）某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。 ①如右图所示，A、B、C、D表示大头针，下列说法正确的是 。 A.为减小实验误差，大头针 A、B及 C、D之间的距离应适当大些 B.若 A、B连线与法线 NN 间夹角较大时，则可能在 a′一侧发生全反射 C.可用玻璃砖代替尺子画出边界 ②如右图所示，该小组确定了界面以及四枚大头针的位置，并画出了光路图。 并以O点为圆心，以 10cm 为半径画圆，分别交线段OA于 A点，交线段OO 的延长线于C点，过O点作法线 NN 的重线 AB交 NN 于 B点，过C点作法 线 NN 的垂线 CD 交 NN 于 D 点，如图所示用刻度尺量得 8cmOB  ， 4cmCD  ，由此可得出玻璃的折射率 =n 。（结果保留两位有效数字） 12．（1）某小组利用如图�所示装置验证动量守恒定律。光电门�、�分别与数字计时器相 连，两滑块�、�上挡光条的宽度相同，已测得两滑块�、�(包含挡光条)质量分别为��、��。 ①接通气源后，轻推放在导轨上的滑块使 它从右向左运动，发现滑块通过光电门� 的时间大于通过光电门�的时间。为使导轨 水平，可调节旋钮�使轨道右端 (选填 “升高”或“降低”)一些。 ②实验前，滑块�、�静置于图中所示位置。用手向左轻推一下�，使其经过光电门�后与� 发生碰撞，碰后两滑块先后通过光电门�。光电门�记录的挡光时间为��，光电门�记录的挡 光时间依次为��、��。若已知挡光条的宽度为�，则滑块�通过光电门�时的速度大小为 �� = 。为减小实验误差，应选择宽度 (选填“窄”或者“宽”)的挡光 条。若��、��、��、��、��满足关系式 ，则可验证动量守恒定律。 （2）某同学想用如图�所示的装置验证碰撞过程动量守恒：用轻绳将两个小球(小球半径与 高二物理试卷 第 5页 共 6页 绳长相比可忽略不计)悬挂起来，将一个小球 A从某一高度由静止释放，小球摆到最低点后 将与另一小球 B发生碰撞，且 A球质量大于 B球质量。实验中仅有天平和刻度尺两种测量 工具，请说明要测量的物理量： ，写出利用这些测量量验证动量守恒定律 的表达式 。 四、计算题（本大题共 3小题，共 38 分） 13．（10 分）如图甲所示，一圆柱形绝热汽缸开口向上竖直放置，通过绝热活塞将一定质 量的理想气体密封在汽缸内，活塞质量� = ���、横截面积� = � × ��−���，原来活塞处 于 A 位置。现通过电热丝缓慢加热气体，直到活塞缓慢到达新的位置 B，在此过程中，缸内 气体的� − �图像如图乙所示，已知大气压强�� = �. � × �����，忽略活塞与汽缸壁之间的 摩擦，重力加速度 g 取���/��。 （1）求缸内气体的压强； （2）若缸内气体原来的内能�� = ���，且气体内能 与热力学温度成正比，求缸内气体变化过程中从电 热丝吸收的总热量。 14．（12 分）如图所示，ABC是均匀介质中水平面上的直角三角形，θ=37°，AB=9m。位 于 A 点的点波源上下振动，振幅为 8cm，产生的波在平面上传播，可视为简谐横波；在某 时刻 B 处质点正处在波峰，C 处质点在平衡位置且向下振动，以此时刻为 t0=0 时刻，再经 t=0.01s，B处质点位移第一次到达+4cm。cos37°=0.8，sin37° =0.6。回答下面问题： （1）写出质点 B的振动方程； （2）求该机械波在介质中的波速。 15．（16 分）通过推理论证，同学们可以将不同的物理知识联系起来，形成一个完整的知 识体系。试完成以下几个内容的推理论证。 Ⅰ.简谐运动是最简单、最基本的振动，复杂的振动往往可以看作多个简谐运动的叠加。 （1）如图 1 所示，固定在竖直圆盘上的小球 A随着圆盘以角速度ω沿顺时针方向做半径为 R的匀速圆周运动。用竖直向下的平行光照射小球 A，在圆盘下方的屏上可以观察到小球 A 高二物理试卷 第 6页 共 6页 在 x方向上的“影子”的运动，开始计时时小球 A在圆盘最上端。请根据简谐运动的运动 学特征（即做简谐运动的物体的位移 x与运动时间 t满足正弦函数规律），证明：小球 A 的“影子”以圆盘圆心在屏上的投影点 O为平衡位置做简谐运动。 （2）科幻小说《地心游记》中假想凿通一条贯穿地心的极窄且光滑的隧道，人可以通过该 隧道直通地球彼岸。为简化研究，质量为M、半径为 R的地球视为质量分布均匀的球体， 已知质量均匀分布的球壳内的质点所受万有引力的合力为零，万有引力常量为 G。不计空 气阻力。 如图 2 所示，以地心 O为原点，沿隧道方向建立 x轴，请根据简谐运动的动力学特征 （即做简谐运动的物体所受的力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，并总是指向平衡 位置）证明：质量为 m的质点从静止开始落入隧道后在隧道内做简谐运动； Ⅱ.碰撞、反冲是十分普遍的现象，科学家们往往通过对这些现象的研究能了解微观粒子的 结构与性质。 （3）在物理学史上，用�粒子散射实验估测了原子核的半径。如图 3 所示，一个从很远处 以速度��运动的�粒子与金原子核发生正碰，可认为金原子核始终静止，�粒子离金原子核 最近的距离等于金原子核的半径。已知�粒子的质量为 m，电荷量为 2e，金原子核的质量 为M，电荷量为 79e，取无穷远电势为零，两点电荷��、��相距为 r时的电势能表达式为�� = � ���� � 。估算金原子核的半径��。 （4）根据玻尔原子理论，一个静止氢原子从� = �能级 �� =− �. ��� 向基态 �� =− ��. ��� 跃迁的过程中会辐射出一个光子，它的频率��满足：��� = �� − ��。某同学提出 质疑：向外辐射的光子具有动量� = � � ，根据动量守恒定律，氢原子会发生反冲而具有动能， 因此需对求解的频率��进行修正。已知氢原子质量为 m且��� ≈ �. � × �����，请结合数 据推导说明“在氢原子辐射问题中忽略原子动能”的合理性。 图 3 高二物理试卷 第 1 页 共 2 页 深圳市福田区红岭中学 2023－2024 学年度第一学期第二学段考试 高二物理答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C D C B D D C AB ABC AC 11．（1）17.6 （2）AB （3）A；1.5（每空 2 分） 12．（1）升高； 𝑑 𝑡1 ；窄； 𝑚1 𝑡1 = 𝑚1 𝑡3 + 𝑚2 𝑡2 （每空 1 分） （2）用天平测量小球 A、B 的质量 Am 、 Bm ，小球 A 释放时到最低点的高度 1h ，B 与 A 碰撞后分别上升的 高度 2h 、 3h （2 分），𝑚𝐴√ℎ1 = 𝑚𝐵√ℎ2 +𝑚𝐴√ℎ3（2 分） 13．解：（1）缸内气体的压强𝑝 = 𝑝0 + 𝑚𝑔 𝑆 2 分 解得𝑃 = 1.4 × 105Pa 2 分 （2）由于气体内能与热力学温度成正比，则 𝑈0 𝑇𝐴 = 𝑈 𝑇𝐵 解得𝑈 = 4.5×102 3.0×102 × 60𝐽 = 90𝐽 1 分 内能变化量Δ𝑈 = 𝑈 −𝑈0 = 30𝐽 1 分 气体从位置 A 膨胀到位置 B，外界对气体做负功𝑊 = −𝑝𝛥𝑉 1 分 𝑊 = −28𝐽 1 分 由热力学第一定律Δ𝑈 = 𝑊 + 𝑄1 分 解得缸内气体变化过程中从电热丝吸收的总热量𝑄 = 58𝐽1 分 14．（1） ( ) 100 8cos π cm 3 By t= ；（2） ） （ 2,1,0(/ )34 400 = + = nsm n v 【详解】（1）设质点 B振动的周期为 T，由题意，根据三角函数知识可得 π 0.01s 3= 2πT 2 分 解得 =0.06sT 1 分 质点 B振动的圆频率为 2π 100 = πrad/s 3T  = 1 分 所以质点 B的振动方程为 ( ) 100 8cos π cm 3 By t= 2 分 （2）根据几何关系可知质点 B、C到波源 A的距离之差为 6m sin AB x AC AB AB   = − = − = 1 分 由题意可知 B、C的距离与波长的关系为 )2,1,0( 4 3 =+= nnx  2 分 该机械波在介质中的波速为 T v  = 1 分解得： ） （ 2,1,0(/ )34 400 = + = nsm n v 2 分 高二物理试卷 第 2 页 共 2 页 15．【答案】解：（1）设经过时间 t 小球与 O 点连线转过的角度为 φ，小球 A 的“影子”的位移为 𝑥 = 𝑅sin𝜑 1 分 又因为𝜑 = 𝜔𝑡1 分解得 𝑥 = 𝑅sin𝜔𝑡1 分 所以，小球 A 的“影子”以圆盘圆心在屏上的投影点 O 为平衡位置做简谐运动；1 分 （2）a.设质点偏离地心的位移为 x，根据万有引力定律得𝐹 = −𝐺 𝑀′𝑚 𝑥2 1 分 又因为𝑀′ = 𝑀 4 3 𝜋𝑅 3 ⋅ 4 3 𝜋𝑥31 分 解得𝐹 = − 𝐺𝑀𝑚 𝑅 3 𝑥1 分 质点所受的万有引力与它偏离平衡位置的位移的大小成正比，方向与位移方向相反，所以质点从静止 开始落入隧道后在隧道内做简谐运动；1 分 （3）𝛼粒子的动能转化为电势能𝐸𝑘 = 𝐸𝑝 1 2 𝑚𝑣0 2 = 𝑘 2𝑒×79𝑒 𝑟0 2 分 解得𝑟0 = 316𝑘𝑒2 𝑚𝑣0 2 2 分 （4）由题意确定氢原子质量为𝑚 = 9.3×108𝑒𝑉 𝑐2 1 分 光子动量为𝑝 = ℎ 𝜆 = ℎ𝜈0 𝑐 = 10.2𝑒𝑉 𝑐 由动量守恒确定氢原子速度 10.2𝑒𝑉 𝑐 = 𝑚𝑣 = 9.3×10 8 𝑒𝑉 𝑐2 𝑣1 分 解得𝑣 = 10.2 9.3×108 𝑐 氢原子的动能为𝐸𝑘 = 1 2𝑚𝑣 2 = 1 2× 9.3×10 8 𝑒𝑉 𝑐2 × ( 10.2 9.3×10 8 𝑐) 2 = 5.48 × 10−9𝑒𝑉1 分 远远小于辐射出光子的能量，所以在氢原子辐射中可以忽略原子动能。1 分