精品解析：山东省青岛市即墨区2023-2024学年高二下学期5月期中考试物理试题

高二期中质量检测 物理试题 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30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. 如图所示为研究光电效应的实验装置，某同学要用该装置测量普朗克常量，操作步骤如下：先用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流，调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数；改用频率为的光照射光电管，重复前面步骤，记下电压表的示数。已知电子的电荷量为，根据以上实验，普朗克常量实验测量值的计算式为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】 【详解】根据光电效应方程和动能定理可得 则有， 联立解得普朗克常量实验测量值的计算式为 故选C。 2. 如图为氢原子能级图，一群处于激发态的氢原子，它们可以自发地跃迁到较低能级，下列说法正确的是（　　） A. 氢原子发生能级跃迁时，可产生连续光谱 B. 处于基态的氢原子能吸收的光子发生电离 C. 处于基态的氢原子能吸收的光子发生能级跃迁 D. 从能级跃迁到基态所辐射出的光子的动量最大 【答案】B 【解析】 【详解】A．氢原子发生能级跃迁时，只能辐射出特定频率的光子，产生线状光谱，而不是连续光谱，故A错误； B．氢原子基态能量为-13.6eV，吸收14eV的光子后，能量变为0.4eV>0，氢原子会发生电离，故B正确； C．基态氢原子吸收11eV的光子后，能量变为-2.6eV，没有处于氢原子的任何一个能级上，所以氢原子不会吸收这个光子发生能级跃迁，故C错误； D．根据 又 联立，解得 从n=4能级跃迁到基态辐射出的光子能量最大，所以动量最大，而不是从n=2能级跃迁到基态，故D错误。 故选B。 3. 某同学站在水池边用激光笔照射水面，通过控制转换开关，该激光笔可以分别发射出两种单色光a和b。该同学先用单色光a斜射向水面，其折射光线恰好照亮位于池底的鹅卵石P；过一会儿水池水面下降了一些，该同学换用单色光b沿同一路径斜射向水面，其折射光线也恰好照亮鹅卵石P。鹅卵石P可以视为质点，下列说法正确的是（　　） A. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率 B. 在水中传播时，a光波长比b光波长短 C. a光在水中传播速度大于b光在水中传播速度 D. 若用b光照射某金属能发生光电效应，则用a光照射该金属也能发生光电效应 【答案】C 【解析】 【详解】A．如图所示 根据折射定律，由图可知，入射角一样，而光对应的折射角较大，所以水对a光的折射率小于水对b光的折射率，故A错误； BC．根据，，可知a光在水中的传播速度大于b光在水中的传播速度，根据，由于a光的频率小于b光的频率，所以在水中传播时，a光波长大于b光波长，故B错误，C正确； D．若用b光照射某金属能发生光电效应，由于a光的频率小于b光的频率，则用a光照射该金属不一定发生光电效应，故D错误。 故选C。 4. 劈尖干涉是一种薄膜干涉。如图，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，用绿色光从上方入射，从上往下看可以观察到明暗相间的干涉条纹。现若在图示装置中抽去一张纸片，用绿色光从上方入射，下列说法正确的是（　　） A. 抽去纸片后，相邻条亮纹或暗纹间距离变小 B. 抽去纸片前的某条亮纹，在抽去纸片后向右移动 C. 抽去纸片前后比较，干涉条纹不发生任何改变 D. 抽去纸片后，若用红色光照射，则相邻两条亮纹或暗纹间距离可能不变 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．抽去一张纸片后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹（或暗条纹）之间的距离变大，干涉条绞条纹间距变大，条纹变疏，条纹向右移动，故B正确；AC错误； D．根据知，波长越长，条纹越宽，红光的波长较大，则红光条纹间距较大，抽去纸片后，若用红色光照射，相邻两条亮纹或暗纹间距离变得更大，故D错误。 故选B。 5. 一个质子的动能为，某电子的德布罗意波长与这个质子的德布罗意波长相等，已知一个质子的质量为一个电子质量的1836倍，则这个电子的动能为（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】 【详解】根据德布罗意波长公式，可知波长相等时，质子和电子的动量相等； 根据动能与动量关系，可知动量相等时，动能与质量成反比；则电子的动能为 故选D。 6. 某放射性元素经过6d后，只剩下没有衰变。测绘技术人员为估算某小型水库的库容，取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变次。现将这瓶溶液倒入水库，8d后从水库中取体积为的水样，测得水样每分钟衰变20次，可认为溶液在水库中已均匀分布，则水库所储存水的体积约为（　　） A B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】放射性元素经过6天后剩余未衰变，说明经历了3个半衰期（），因此半衰期为，原溶液每分钟衰变次，经过8天（即4个半衰期），衰变次数减少为 即水库总衰变次数为，均匀分布后，每立方米的衰变次数为。根据题意，1立方米水样的衰变次数为20次/分钟，则有 解得 故选B。 7. 核物理学家发现，不同的原子核其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）并不完全相同，原子核内核子平均质量随原子序数Z变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 原子序数不同，核子平均质量不同，原子核的比结合能也不同 B. 原子核F裂变为原子核D和E，会释放核能 C. 原子核A裂变为原子核B和C，原子核的比结合能增大，会释放核能 D. 原子核D和E聚变为原子核F，原子核的比结合能减小，会释放核能 【答案】C 【解析】 【详解】A．由题图可知，随原子序数的增大，核子的平均质量先减小后增大，所以存在原子序数不同，核子平均质量相等，故A错误； B．原子核F裂变为原子核D和E，由题图可知，核子的平均质量增大，该过程应吸收能量，不会释放核能，故B错误； C．原子核A裂变为原子核B和C，由题图可知，核子的平均质量减小，原子核的比结合能增大，存在质量亏损，会释放核能，故C正确； D．原子核D和E聚变为原子核F，由题图可知，核子的平均质量减小，原子核的比结合能增大，存在质量亏损，会释放核能，故D错误。 故选C。 8. 如图，为两分子间的分子势能随分子间距离r变化的关系图像，根据对关系图像的分析，下列说法正确的是（　　） A. 处为分子平衡位置 B. 处为分子力表现为引力且最大的位置 C. 分子间距离足够大时，分子势能最小，分子间无相互作用力 D. 时，随增大，分子势能增大，分子间作用力先增大后减小 【答案】D 【解析】 【详解】ABC．分子距离从足够远到平衡位置，分子力表现为引力，分子力做正功，分子势能减小；分子距离从平衡位置继续减小，分子力表现为斥力，分子力做负功，分子势能增大；所以在平衡位置时，分子力为0，此时分子势能最小；由题图可知，处的分子势能最小，处为分子平衡位置，分子力为0，故ABC错误； D．时，分子力表现为引力，随增大，分子力做负功，分子势能增大，分子间作用力先增大后减小，故D正确。 故选D。 9. 如图，为光导纤维示意图，玻璃丝长为L，为其左、右两横截面。一束单色光以入射角从端面射入玻璃丝，已知玻璃丝对该单色光的折射率，光在真空中的传播速度为。从端面射出的光束强度等于从端面射入光束强度，下列说法正确的是（　　） A. 入射角可以取任意值 B. 入射角须满足 C. 光在玻璃丝中传播的最长时间为 D. 光在玻璃丝中的传播时间与入射角大小无关 【答案】A 【解析】 【详解】AB．作出光路图，如图所示 玻璃丝对该单色光的折射率为n，令临界角为C，则有，解得，光从空气进入玻璃丝不会发生全反射，当入射角可以取任意值，其折射角均满足，由几何关系可知单色光从玻璃丝侧壁射出时的入射角满足，即发生全反射，故A正确；B错误； CD．根据几何关系可得，光在玻璃丝中传播的距离 光在玻璃丝中的速度大小为 可得光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为 入射角i决定、的大小，所以光在玻璃丝中的传播时间与入射角i大小有关，由于，刚好发生全反射时，，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长, 解得，故CD错误。 故选A。 10. 某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率，方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与苂光屏之间（之前为真空），如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距就可以计算出该矿泉水的折射率，单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，屏上P点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心，已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为c，双缝与之间距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是（　　） A. 来自双缝和的光传播到P点处的时间差为 B. C. 该矿泉水的折射率为 D. 仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹 【答案】AC 【解析】 【详解】A．设入射光在矿泉水的波长为，矿泉水的折射率为n，有 由第三条亮条纹对应路程差 但光在介质中的传播速度 时间差为 故A正确； BC．由于 又因为 整理有 ， 即 所以有 故B错误，C正确； D．由公式 可知，移动对观察结果没有影响，故D错误。 故选AC。 二、多项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分。 11. 下列说法正确的是（　　） A. 固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 B. 由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 C. 在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 D. 在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 【答案】ABC 【解析】 【详解】A．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，A正确； B．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，例如金刚石和石墨晶体，B正确； C．在合适的条件下，晶体和非晶体可以相互转化，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体。把晶体硫加热熔化（温度超过300℃）再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，C正确； D．在熔化过程中，温度保持不变，但要吸收热量，晶体吸收的热量转化为分子势能，使得内能增大，D错误。 故选ABC。 12. 下列现象中能够发生且又不违背热力学第二定律的是（　　） A. 一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热 B. 蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C. 电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 D. 桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 【答案】CD 【解析】 【详解】A．热茶温度比周围环境温度高，热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，不能发生，故A错误； B．蒸汽的内能转化为机械能必定需要做功，即热蒸汽推动活塞做功，这一过程中，一方面由于活塞摩擦汽缸而产生内能，另一方面蒸汽与周围环境有温度差，蒸汽机会向周围环境散热。所以，蒸汽机把蒸汽的内能全部转化为机械能是不可能的，故B错误； C．电冰箱通电后，电冰箱内的压缩机工作，消耗电能，将热量由箱内低温物体传递到箱外高温物体。没有违背热力学第二定律，因为它是通过消耗了电能从而引起其他变化的，故C正确； D．混浊的泥水静置一段时间后，由于泥沙比水的密度大，泥沙会自动下沉，从而使得上面的浑水变清了。此过程不违背热力学第二定律，能后发生，故D正确。 故选CD 13. 体积均为的两个容器，装有质量相等的氧气，一个容器内气体的温度为，另一个容器内气体的温度为，如图，图中实线和虚线分别为两容器中氧气分子的速率分布图像，关于这两个容器中氧分子运动速率的分布，下列说法正确的是（　　） A. 时氧气分子的速率均大于时的氧气分子速率 B. 图中实线和虚线分别为时和时氧气速率分布曲线 C. 图中虚线与横轴间所包围面积大于实线与横轴间所包围面积 D. 图中实线对应情形下单位体积内分子数及单位时间内对器壁单位面积的冲量均小于虚线对应的情形 【答案】B 【解析】 【详解】A．100°C时氧气分子的平均速率大于0°C时的氧气分子的平均速率，但并不是100°C时氧气分子的速率均大于0°C时的氧气分子速率，故A错误； B．结合分子的速率分布规律，100°C氧气和0°C氧气相比，速率大的分子数比例多，图中实线和虚线分别为0°C时和100°C时氧气速率分布曲线，故B正确； C．图中曲线反映任意速率区间的氧气分子数占总分子数的百分比，把各种速率的分子所占比例相加一定等于“1”，图中虚线与横轴间所包围面积等于实线与横轴间所包围面积，故C错误； D．体积均为1L的两个容器，装有质量相等的气体，故单位体积内分子数相等；单位时间的冲量即为撞击产生作用力，又对单位面积产生作用力，即为压强，温度高，体积相等，压强大，故D错误。 故选B。 14. 北京时间2021年12月9日15：40，“天宫课堂”第一课正式开讲，“太空教师”王亚平在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。王亚平在天宫授课中，演示了“液桥演示实验”，在两块塑料板间用水搭建一座长约10cm的桥，如图甲所示。受此启发，某同学设想进行“天地同一实验”，即在空间站和地面做同一个实验，观察实验现象，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中液桥的建立是由于液体表面存在张力，在地面做相同实验，也能观察到同样长度的桥。 B. 图乙中将两端开口细玻璃管竖直插入水中，该装置在空间站和地面观察到管内液面升高的高度相同。 C. 图丙中液体中足够小固体微粒，在空间站和地面上都可以观察到布朗运动。 D. 图丁中要使一枚硬币浮在水面上，在空间站和地面上都可以实现。 【答案】CD 【解析】 【详解】A．液桥的建立是由于液体表面存在张力，而在地面做相同实验，由于重力的影响，表面张力很弱，故不会看到相同长度的液桥，故A错误； B．图乙中用相同材料做成的两根内径相同、两端开口的圆柱形毛细管竖直插入水中，“空间站”由于完全失重，观察到水上升到毛细管顶部，“地上”由于重力的影响，观察到水上升一小段距离后静止不动，所以观察到的实验现象不相同，故B错误； C．图丙中布朗运动是由液体分子撞击固体小颗粒产生的，分子运动不受外部环境的影响。在空间站和地面上都可以观察到布朗运动，故C正确； D．图丁中现象是由液体表面张力产生的，在空间站和地面上都可以实现，故D正确。 故选CD。 15. 如图所示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空保持静止。活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，气缸导热性良好，可以使气缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，大气压强不变，下列说法正确的是（　　） A. 若外界大气压增大，则弹簧将被再压缩一些 B. 若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将减小 C. 若气温升高，则活塞距地面的高度将减小 D. 若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大 【答案】BD 【解析】 【详解】A．以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，外界大气压增大，大气温度不变时，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，弹簧的压缩量不变，A错误； B．选择气缸为研究对象，竖直向下受重力和大气压力pS，向上受到缸内气体向上的压力p1S，物体受三力平衡 若外界大气压p增大，p1一定增大，根据理想气体的等温变化（常数），当压强增大时，体积一定减小，所以气缸的上底面距地面的高度将减小，B正确； C．以气缸与活塞组成的系统为研究对象，系统受重力与弹簧弹力作用，系统所受重力不变，由平衡条件可知，弹簧弹力不变，所以活塞距离地面高度不变，C错误； D．若大气温度升高，气体温度T升高，外界大气压不变，气体压强p不变，由盖吕萨克定律可知，气体体积增大，活塞不动，所以气缸向上运动，即气缸的上底面距地面的高度将增大，D正确。 故选BD 16. 如图，一定质量的某种理想气体，沿图像中箭头所示方向，从状态开始先后变化到状态，再回到状态。已知状态气体温度为，气体内能为，一定质量的理想气体内能与其热力学温度成正比，下列说法正确的是（　　） A. 气体在C状态时的温度为 B. 从状态的过程中，气体对外界做功 C. 气体在过程中从外界吸收的热量为 D. 气体在过程中向外界释放的热量为 【答案】BD 【解析】 【详解】A．根据理想气体状态方程对A、C两状态结合图像，可求得气体在状态C时的温度为 故A错误； B．理想气体在A→B→C过程中，气体体积增大，则气体对外界做功，外界对气体做的功为 所以气体对外界做功为400J，故B正确； C．气体从过程为等压变化，压强减小，温度降低，由得 又因为理想气体内能只和温度有关，所以状态B的内能为 A→B过程由热力学第一定律得 所以向外界放出的热量为，故C错误； D． 由理想气体状态方程得，所以状态C的内能为 气体在C→A过程中由热力学第一定律得 又 解得，即气体在C→A过程中向外界释放的热量为 故D正确。 故选BD。 三、非选择题：本题共5小题，共46分。 17. 某实验小组要探究大气压强随高度的变化规律，设计了如图所示的实验装置，他们在一栋17层高的大楼内进行实验，每层楼的高度均为4m，一楼地板与地面平齐。操作步骤如下： ①在一个密闭的玻璃瓶的塞子上竖直插入一根两端开口且足够长的细玻璃管，瓶内有一定质量的水和空气。该小组同学先从玻璃管上端向瓶内吹气，使细玻璃管内水面高出瓶内水面一适当高度； ②该小组同学先将玻璃瓶放在一楼水平地板上，水柱稳定后记录细玻璃管内水面与瓶内水面间的高度差h，然后在不同楼层水平放稳玻璃瓶，记录多组玻璃管内水面与瓶内水面间高度差h的值。 下表为他们记录的实验数据，不计水面升降引起的瓶内空气体积和温度的变化，不考虑毛细现象，水银的密度是水的密度的13.6倍。请回答下面问题： 楼层 1 4 7 10 13 16 h/mm 214.1 227.7 241.5 255.1 268.5 282.0 （1）由测得数据可得，高度每升高12m，大气压强约减小______________。（计算结果保留1位有效数字）； （2）该小组同学实验前从玻璃管上端向瓶内吹气的原因是______________； （3）该小组同学选择在玻璃瓶内装水进行实验，而不装水银，主要原因是______________； （4）该小组同学在完成对大气压强随高度变化规律的探究后，要进一步利用该装置和探究结果来测量当地一座山的高度。他们先将该装置水平放在温度为、大气压强为的山脚下的处，测得玻璃管内水面与瓶内水面间高度差为204.0mm，他们再将该装置移到山顶上的Q处水平放稳，稳定后测得玻璃管内水面与瓶内水面间高度差为272mm。他们又测得该山山顶Q处的温度为，则山顶Q处到山脚P处的竖直高度差为______________m（计算结果保留小数点后1位小数）。 【答案】（1）1 （2）便于测量细玻璃管内水面与瓶内水面间的高度差 （3）水密度比水银密度小，压强变化相同时，水的高度差更明显 （4）243.6 【解析】 【小问1详解】 由测得数据可得，高度每升高12m，水面高度差平均升高 由于水银柱压强与水柱压强具有等效性，则由 可得 因为水银的密度是水的密度的13.6倍，所以 即高度每升高12m，大气压强约减小 【小问2详解】 瓶内初始压强需大于外界大气压强，才能使玻璃管内水面高于瓶内水面，形成高度差。若不吹气，瓶内压强等于外界大气压强，管内外水面相平，后续大气压强变化时无法通过的变化反映压强差。所以实验前从玻璃管上端向瓶内吹气的原因是：使瓶内气体压强大于外界大气压强，让玻璃管内水面高于瓶内水面，形成初始高度差，以便于测量细玻璃管内水面与瓶内水面间的高度差。 【小问3详解】 水银的密度是水的密度的13.6倍，即水的密度远小于水银的密度，根据 可知相同压强变化下，水的高度变化是水银高度变化的13.6倍，所以水银高度变化不明显，难以观察和测量；水的高度变化更明显，便于实验操作。所以在玻璃瓶内装水进行实验，而不是装水银的主要原因是：水的密度较小，压强变化相同时，水的高度差变化更明显，更便于观察和测量。 【小问4详解】 设在山脚下P处时大气压强为，该装置内部压强为，则有 设在山脚下P处时温度为，则 设山顶上的Q处时温度为，则 设山顶上的Q处该装置内部压强为，由等容变化得 解得 设山顶上的Q处大气压强为，则 则山顶Q处到山脚P处的竖直高度差为 18. 如图甲所示，图中阴影部分为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，为圆弧，为圆弧圆心，构成正方形。某实验小组要测定该元件的折射率，可供选用的器材有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整木板、图钉、白纸。 （1）该实验小组同学进行了如下实验操作，请将步骤补充完整； ①将白纸用图钉固定在平整木板上，把光学元件放在白纸上，在白纸上描绘出光学元件的截面图，标好对应位置； ②在点垂直纸面插上大头针； ③在点垂直纸面插上大头针，在外侧观察，发现无论如何调整视线都不能看到大头针P和的像在一条直线上；要在外侧能观察到大头针和的像在一条直线上，应使插针点D______________（选填“靠近”或“远离”）直线； ④在合适位置插上大头针，如图乙所示，在外侧调整视线，直到在某方向上观察到大头针和的像在一条直线上，并在该方向上垂直纸面插上两枚大头针，使挡住P和的像，挡住______________； ⑤移走大头针和光学元件，在纸上记录好的插孔位置，在白纸上建立直角坐标系，使轴与重合，轴与重合，用刻度尺测出三点的坐标值，该光学元件折射率测量值的表达式为______________；（用测量的坐标值表示） （2）根据该小组的实验操作过程，下列哪些措施能够提高实验的准确度______________； A. 应选用较粗的大头针完成实验 B. 应选用较细的大头针完成实验 C. 插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些 D. 插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些 （3）若该小组测得该元件折射率，该光学元件圆弧面的半径为。若只考虑首次从圆弧直接射向面和面的光线，从插在点的大头针射向圆弧的光线中，有一部分光线不能从面直接射出，则这部分光照射到圆弧上的弧长为______________。 【答案】（1） ①. 远离 ②. 和的像 ③. （2）BD （3） 【解析】 【小问1详解】 ③[1]要在BC外侧能观察到大头针P和P1的像在一条直线上，应使插针点D远离直线OB，从而减小光在BC边的入射角，不会发生全反射。 ④[2] 应使挡住P和的像，挡住和的像。 ⑤[3] 设入射角i，折射角r，则根据几何关系有， 光学元件折射率测量值的表达式为 【小问2详解】 应选用较细的大头针完成实验，插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些，可减小实验误差，从而提供准确度； 故选BD。 【小问3详解】 因为，则 所以临界角 所以射在圆弧AC正中央三分之一圆弧的光不能从AB和BC面射出，这部分光照射圆弧AC的弧长为。 19. “祝融号”火星车所安装的太阳能电池板在火星上发电能力有限，我国科学家们采用放射性材料—发电以补充火星车供电不足，中的是，发生衰变后变为原子核U．若静止的原子核在匀强磁场中发生衰变，衰变产生的粒子动能为E，粒子速度方向与磁场方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周期为，衰变释放的核能全部转化为U核和粒子的动能，光在真空中的传播速度为c。 （1）写出原子核发生衰变的核反应方程式； （2）求原子核衰变过程中发生的质量亏损； （3）求衰变后原子核U与粒子再次相碰的所经历的最短时间。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 发生衰变的核反应方程式为 【小问2详解】 发生衰变过程动量守恒，设衰变后和粒子的速度分别为，核子质量为，有 由题知， 衰变释放的核能全部转化为U核和粒子的动能 解得 【小问3详解】 根据周期公式， 由于衰变后两个粒子都带正电，运动轨迹相外切，相遇位置只能在衰变位置，最短相碰时间即为两个周期的最小公倍数，解得 20. 如图，粗细不同的圆筒竖直固定不动，粗筒横截面积是细筒的2倍。粗筒中封闭有压强的空气柱I，气柱长度，细筒中两轻质活塞间封闭有空气柱Ⅱ，气柱长度。活塞A上方的水银柱高，两轻质活塞与筒壁间摩擦不计。用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，此时水银面与细筒上端相平。现推动活塞B缓慢上移，直至水银刚好全部被推入粗筒中，整个过程中两气柱温度不变，大气压强，封闭气体均可视为理想气体，两活塞重力不计，求： （1）水银恰好被全部推入粗筒时，空气柱Ⅰ的压强； （2）活塞B上移的距离。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 设细圆筒的横截面积为S，水银全部计入粗圆筒后水银柱的高度为，此时粗筒内气体压强为，有 对气柱Ⅰ，有 解得 【小问2详解】 设开始时气柱Ⅱ的压强为，当水银刚好全部计入粗圆筒时，气柱Ⅱ的压强为，有， 对气柱Ⅱ，有 活塞B上移的距离为 解得 21. 如图，为一个由同种透明玻璃材料制成的柱形光学元件截面图，其横截面由圆和一个直角三角形ABC构成，该玻璃材料的折射率，圆的半径为R，AD面上涂有黑色吸光材料，。一束平行单色光以的入射角射向AC界面，光在真空中传播速度为c。 （1）求圆弧BD上有光线射出部分的弧长l； （2）求经圆弧BD一次反射后恰好经过D点的光在AC上的入射点距A点的距离d； （3）对于能从圆弧BD上射出光线，求光在元件中传播的最长时间tm。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 截面内圆弧BD上恰好光线能射出时的光路如图甲，根据折射定律 根据全反射公式 又因为 解得 【小问2详解】 经圆弧BD一次反射后恰好经过D点的光路图如图乙，由几何关系可知 所以 【小问3详解】 作圆弧BD的切线且与AC平行，切点为M，当光线从M点射出时，光在元件中传播时间最长，此时的光路图如图丙。 设，光在元件中的传播速度为v，有几何关系可知 ，， 解得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高二期中质量检测 物理试题 注意事项： 1．答卷前，考生务必将自己的姓名、考生号等填写在答题卡和试卷指定位置。 2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。 3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30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. 如图所示为研究光电效应的实验装置，某同学要用该装置测量普朗克常量，操作步骤如下：先用频率为的光照射光电管，此时电流表中有电流，调节滑动变阻器，使微安表示数恰好变为0，记下此时电压表的示数；改用频率为的光照射光电管，重复前面步骤，记下电压表的示数。已知电子的电荷量为，根据以上实验，普朗克常量实验测量值的计算式为（　　） A. B. C. D. 2. 如图为氢原子能级图，一群处于激发态的氢原子，它们可以自发地跃迁到较低能级，下列说法正确的是（　　） A. 氢原子发生能级跃迁时，可产生连续光谱 B. 处于基态的氢原子能吸收的光子发生电离 C. 处于基态的氢原子能吸收的光子发生能级跃迁 D. 从能级跃迁到基态所辐射出的光子的动量最大 3. 某同学站在水池边用激光笔照射水面，通过控制转换开关，该激光笔可以分别发射出两种单色光a和b。该同学先用单色光a斜射向水面，其折射光线恰好照亮位于池底的鹅卵石P；过一会儿水池水面下降了一些，该同学换用单色光b沿同一路径斜射向水面，其折射光线也恰好照亮鹅卵石P。鹅卵石P可以视为质点，下列说法正确的是（　　） A. 水对a光的折射率大于水对b光的折射率 B. 在水中传播时，a光波长比b光波长短 C. a光在水中传播速度大于b光在水中传播速度 D. 若用b光照射某金属能发生光电效应，则用a光照射该金属也能发生光电效应 4. 劈尖干涉是一种薄膜干涉。如图，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，用绿色光从上方入射，从上往下看可以观察到明暗相间的干涉条纹。现若在图示装置中抽去一张纸片，用绿色光从上方入射，下列说法正确的是（　　） A. 抽去纸片后，相邻条亮纹或暗纹间距离变小 B. 抽去纸片前的某条亮纹，在抽去纸片后向右移动 C. 抽去纸片前后比较，干涉条纹不发生任何改变 D. 抽去纸片后，若用红色光照射，则相邻两条亮纹或暗纹间距离可能不变 5. 一个质子的动能为，某电子的德布罗意波长与这个质子的德布罗意波长相等，已知一个质子的质量为一个电子质量的1836倍，则这个电子的动能为（　　） A. B. C. D. 6. 某放射性元素经过6d后，只剩下没有衰变。测绘技术人员为估算某小型水库的库容，取一瓶无毒的该放射性元素的水溶液，测得瓶内溶液每分钟衰变次。现将这瓶溶液倒入水库，8d后从水库中取体积为的水样，测得水样每分钟衰变20次，可认为溶液在水库中已均匀分布，则水库所储存水的体积约为（　　） A. B. C. D. 7. 核物理学家发现，不同的原子核其核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）并不完全相同，原子核内核子平均质量随原子序数Z变化的关系图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. 原子序数不同，核子平均质量不同，原子核的比结合能也不同 B. 原子核F裂变为原子核D和E，会释放核能 C. 原子核A裂变为原子核B和C，原子核的比结合能增大，会释放核能 D. 原子核D和E聚变为原子核F，原子核的比结合能减小，会释放核能 8. 如图，为两分子间的分子势能随分子间距离r变化的关系图像，根据对关系图像的分析，下列说法正确的是（　　） A. 处为分子平衡位置 B. 处为分子力表现为引力且最大的位置 C. 分子间距离足够大时，分子势能最小，分子间无相互作用力 D. 时，随增大，分子势能增大，分子间作用力先增大后减小 9. 如图，为光导纤维示意图，玻璃丝长为L，为其左、右两横截面。一束单色光以入射角从端面射入玻璃丝，已知玻璃丝对该单色光的折射率，光在真空中的传播速度为。从端面射出的光束强度等于从端面射入光束强度，下列说法正确的是（　　） A. 入射角可以取任意值 B. 入射角须满足 C. 光在玻璃丝中传播的最长时间为 D. 光在玻璃丝中的传播时间与入射角大小无关 10. 某一质检部门为检测一批矿泉水质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率，方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与苂光屏之间（之前为真空），如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距和填充前的干涉条纹间距就可以计算出该矿泉水的折射率，单缝、双缝中点O、屏上的点均位于双缝和的中垂线上，屏上P点处是上方的第3条亮条纹（不包括点处的亮条纹）的中心，已知入射光在真空中的波长为，真空中的光速为c，双缝与之间距离为d，双缝到屏的距离为L，则下列说法正确的是（　　） A. 来自双缝和的光传播到P点处的时间差为 B. C. 该矿泉水的折射率为 D. 仅将单缝向左（保持在双缝的中垂线上）移动的过程中，P点处能观察到暗条纹 二、多项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，选错或不选得0分。 11. 下列说法正确的是（　　） A. 固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质 B. 由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 C. 在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 D. 在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变 12. 下列现象中能够发生且又不违背热力学第二定律的是（　　） A. 一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热 B. 蒸汽机把蒸汽的内能全部转化成机械能 C. 电冰箱通电后把冰箱内低温物体的热量传到箱外高温物体 D. 桶中混浊的泥水在静置一段时间后，泥沙下沉，上面的水变清，泥、水自动分离 13. 体积均为两个容器，装有质量相等的氧气，一个容器内气体的温度为，另一个容器内气体的温度为，如图，图中实线和虚线分别为两容器中氧气分子的速率分布图像，关于这两个容器中氧分子运动速率的分布，下列说法正确的是（　　） A. 时氧气分子的速率均大于时的氧气分子速率 B. 图中实线和虚线分别为时和时氧气速率分布曲线 C. 图中虚线与横轴间所包围面积大于实线与横轴间所包围面积 D. 图中实线对应情形下单位体积内分子数及单位时间内对器壁单位面积冲量均小于虚线对应的情形 14. 北京时间2021年12月9日15：40，“天宫课堂”第一课正式开讲，“太空教师”王亚平在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。王亚平在天宫授课中，演示了“液桥演示实验”，在两块塑料板间用水搭建一座长约10cm的桥，如图甲所示。受此启发，某同学设想进行“天地同一实验”，即在空间站和地面做同一个实验，观察实验现象，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中液桥的建立是由于液体表面存在张力，在地面做相同实验，也能观察到同样长度的桥。 B. 图乙中将两端开口细玻璃管竖直插入水中，该装置在空间站和地面观察到管内液面升高的高度相同。 C. 图丙中液体中足够小固体微粒，在空间站和地面上都可以观察到布朗运动。 D. 图丁中要使一枚硬币浮在水面上，在空间站和地面上都可以实现。 15. 如图所示，一根竖直的弹簧支撑着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空保持静止。活塞与缸壁间无摩擦，可以在缸内自由移动，气缸导热性良好，可以使气缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，大气压强不变，下列说法正确的是（　　） A. 若外界大气压增大，则弹簧将被再压缩一些 B. 若外界大气压增大，则气缸的上底面距地面的高度将减小 C. 若气温升高，则活塞距地面的高度将减小 D. 若气温升高，则气缸的上底面距地面的高度将增大 16. 如图，一定质量的某种理想气体，沿图像中箭头所示方向，从状态开始先后变化到状态，再回到状态。已知状态气体温度为，气体内能为，一定质量的理想气体内能与其热力学温度成正比，下列说法正确的是（　　） A. 气体在C状态时的温度为 B. 从状态的过程中，气体对外界做功 C. 气体在过程中从外界吸收的热量为 D. 气体在过程中向外界释放的热量为 三、非选择题：本题共5小题，共46分。 17. 某实验小组要探究大气压强随高度的变化规律，设计了如图所示的实验装置，他们在一栋17层高的大楼内进行实验，每层楼的高度均为4m，一楼地板与地面平齐。操作步骤如下： ①在一个密闭的玻璃瓶的塞子上竖直插入一根两端开口且足够长的细玻璃管，瓶内有一定质量的水和空气。该小组同学先从玻璃管上端向瓶内吹气，使细玻璃管内水面高出瓶内水面一适当高度； ②该小组同学先将玻璃瓶放在一楼水平地板上，水柱稳定后记录细玻璃管内水面与瓶内水面间的高度差h，然后在不同楼层水平放稳玻璃瓶，记录多组玻璃管内水面与瓶内水面间高度差h的值。 下表为他们记录的实验数据，不计水面升降引起的瓶内空气体积和温度的变化，不考虑毛细现象，水银的密度是水的密度的13.6倍。请回答下面问题： 楼层 1 4 7 10 13 16 h/mm 214.1 227.7 241.5 255.1 268.5 282.0 （1）由测得数据可得，高度每升高12m，大气压强约减小______________。（计算结果保留1位有效数字）； （2）该小组同学实验前从玻璃管上端向瓶内吹气的原因是______________； （3）该小组同学选择在玻璃瓶内装水进行实验，而不是装水银，主要原因是______________； （4）该小组同学在完成对大气压强随高度变化规律的探究后，要进一步利用该装置和探究结果来测量当地一座山的高度。他们先将该装置水平放在温度为、大气压强为的山脚下的处，测得玻璃管内水面与瓶内水面间高度差为204.0mm，他们再将该装置移到山顶上的Q处水平放稳，稳定后测得玻璃管内水面与瓶内水面间高度差为272mm。他们又测得该山山顶Q处的温度为，则山顶Q处到山脚P处的竖直高度差为______________m（计算结果保留小数点后1位小数）。 18. 如图甲所示，图中阴影部分为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，为圆弧，为圆弧圆心，构成正方形。某实验小组要测定该元件的折射率，可供选用的器材有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整木板、图钉、白纸。 （1）该实验小组同学进行了如下实验操作，请将步骤补充完整； ①将白纸用图钉固定在平整木板上，把光学元件放在白纸上，在白纸上描绘出光学元件的截面图，标好对应位置； ②在点垂直纸面插上大头针； ③在点垂直纸面插上大头针，在外侧观察，发现无论如何调整视线都不能看到大头针P和的像在一条直线上；要在外侧能观察到大头针和的像在一条直线上，应使插针点D______________（选填“靠近”或“远离”）直线； ④在合适位置插上大头针，如图乙所示，在外侧调整视线，直到在某方向上观察到大头针和像在一条直线上，并在该方向上垂直纸面插上两枚大头针，使挡住P和的像，挡住______________； ⑤移走大头针和光学元件，在纸上记录好的插孔位置，在白纸上建立直角坐标系，使轴与重合，轴与重合，用刻度尺测出三点的坐标值，该光学元件折射率测量值的表达式为______________；（用测量的坐标值表示） （2）根据该小组的实验操作过程，下列哪些措施能够提高实验的准确度______________； A. 应选用较粗的大头针完成实验 B. 应选用较细的大头针完成实验 C. 插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些 D. 插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些 （3）若该小组测得该元件折射率，该光学元件圆弧面的半径为。若只考虑首次从圆弧直接射向面和面的光线，从插在点的大头针射向圆弧的光线中，有一部分光线不能从面直接射出，则这部分光照射到圆弧上的弧长为______________。 19. “祝融号”火星车所安装的太阳能电池板在火星上发电能力有限，我国科学家们采用放射性材料—发电以补充火星车供电不足，中的是，发生衰变后变为原子核U．若静止的原子核在匀强磁场中发生衰变，衰变产生的粒子动能为E，粒子速度方向与磁场方向垂直，在磁场中做匀速圆周运动的周期为，衰变释放的核能全部转化为U核和粒子的动能，光在真空中的传播速度为c。 （1）写出原子核发生衰变的核反应方程式； （2）求原子核衰变过程中发生的质量亏损； （3）求衰变后原子核U与粒子再次相碰的所经历的最短时间。 20. 如图，粗细不同的圆筒竖直固定不动，粗筒横截面积是细筒的2倍。粗筒中封闭有压强的空气柱I，气柱长度，细筒中两轻质活塞间封闭有空气柱Ⅱ，气柱长度。活塞A上方的水银柱高，两轻质活塞与筒壁间摩擦不计。用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，此时水银面与细筒上端相平。现推动活塞B缓慢上移，直至水银刚好全部被推入粗筒中，整个过程中两气柱温度不变，大气压强，封闭气体均可视为理想气体，两活塞重力不计，求： （1）水银恰好被全部推入粗筒时，空气柱Ⅰ的压强； （2）活塞B上移的距离。 21. 如图，为一个由同种透明玻璃材料制成的柱形光学元件截面图，其横截面由圆和一个直角三角形ABC构成，该玻璃材料的折射率，圆的半径为R，AD面上涂有黑色吸光材料，。一束平行单色光以的入射角射向AC界面，光在真空中传播速度为c。 （1）求圆弧BD上有光线射出部分弧长l； （2）求经圆弧BD一次反射后恰好经过D点的光在AC上的入射点距A点的距离d； （3）对于能从圆弧BD上射出光线，求光在元件中传播的最长时间tm。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $