河南南阳市2025-2026学年高二年级物理下学期期末质量评估（人教版选择性必修一第2章～第4章、选择性必修三）

**基本信息** 河南省南阳市高二物理期末卷，以原创情境（如“水波演示仪”“充气皮球压缩”）和新情景（宝石光学效应）为载体，覆盖机械波、热学、光学等模块，融合物理观念与科学思维，适配期末综合测评需求。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|7/28|机械波（波长计算）、光的干涉（肥皂膜条纹）、气体实验定律|原创题结合生活情境，如第1题水波演示仪考查波速公式| |多选题|3/18|机械振动与波（受迫振动）、氢原子能级跃迁|改编题注重概念辨析，如第8题区分振动与波的基本性质| |非选择题|5/54|实验（DIS测气体压强温度关系、插针法测折射率）、核聚变能量计算、气体状态变化|探究题（11题）与原创计算题（14题气缸加热）突出科学探究与模型建构|

河南省南阳市高二年级物理下学期期末质量评估（答案与解析） 人教版选择性必修一第2章~第4章、选择性必修三 一、单选题(本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题意) 　1.【答案】D 【解析】：初始状态：马达转速2r/s，频率为f=2Hz，波长 ，波速 转速提高到3r/s，频率f/=3Hz, 波速由介质 (水)决定，与波源频率无关，波速仍为8cm/s (介质不变)，故新波长 ，由知，波的周期变为，A、B、C错误，D正确。 因此本题选D 2.【答案】D 【解析】：肥皂膜彩色条纹是薄膜干涉 (前后表面反射光叠加)，不是衍射 (A错)； 条纹间距与膜厚有关，厚度不同，光程差不同，B错； 红光波长比蓝光长，改用红光时条纹间距变大， C错； “若肥皂膜厚度均匀，则不会出现彩色条纹”——厚度均匀时，光程差处处相等，整个膜呈现单一颜色 (如均匀厚度对应某一波长干涉加强)，不会出现彩色条纹，故D正确。 因此本题选D 3.【答案】A 【解析】：外力压缩皮球，外界对气体做功，所以 W>0。对于理想气体，内能只与温度有关，又因温度保持不变，因此 由可得Q=－W<0，说明气体向外界放出热量。故A项正确，B项错误。 体积减小，气体质量不变(未漏气)，所以气体分子的数密度(n=N/V) 增大。根据玻意耳定律(pV=C)，体积减小，压强p必然增大。故C项错误。 温度不变，分子的平均动能不变，平均速率也不变，只是由于体积变小，碰撞频率增加了。故D项错误。 因此本题选Ａ 4.【答案】C 【解析】在气体的V-T图像中，图线中任一点与原点连线的斜率越大，表示气体的压强越小，由题图可知 ，bc过程为等压变化，体积减小，外界对气体做功，A错误；ca过程，气体的压强逐渐变小，B错误；已知 ab垂直于T轴，说明ab过程为等温过程，气体温度保持不变，内能不变，则 ，气体的体积减小，外界对气体做功，则W>0，根据 可知Q<0，所以ab过程气体放出热量，C正确；ca过程，气体温度升高，内能增大，D错误。 因此本题选C 5.【答案】A 【解析】由几何关系可知，光垂直于 CD 边射出，AF=EF=ED=L,临界角 ，则折射率 ，光在宝石中的传播速度 ，光在宝石中的传播距离：s= ，则单色光在宝石中的传播时间 ，故选 A。 因此本题选A 6.【答案】D 【解析】 由于红光的频率较小，所以在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板不一定有光电子飞出，A错误。 当达到饱和电流时，增大正向电压，则光电流不变，B错误。 金属的逸出功与入射光的频率无关，C错误。 根据爱因斯坦光电效应方程 所以该图线的斜率为普朗克常量，D正确。 因此本题选D 7.【答案】C 【解析】由图可知，波长， ，当t=1.2s时，b点第二次位于波谷，可知波沿x轴正向传播了 x=1.7m-0.5m+1.2m=2.4m，则波速大小为 波的周期 ，A错误，B错误。 因在t=0时刻，在原点处的质点位移 ，可得 ，b质点开始振动后任意2.4s=4T时间内通过的路程s= ，C正确。 t=0时刻a点振动方向沿y轴负向，则a质点的振动方程为 ，D错误 因此本题选C。 二、多选题(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多个选项符合题意，全部选对得5分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分) ８.【答案】AB 【解析】受迫振动的频率等于驱动力频率 (共振除外，本质是驱动力频率)，A正确。 波速由介质决定 (如声波在空气中速度340m/s，水中1500m/s)，与频率无关，B正确。 波源远离观察者时，观察者接收频率降低(多普勒效应)，C错误。 振动加强点的位移随时间变化 (如两列波峰叠加时为最大位移，波谷叠加时为最小位移)，并非“始终最大”，D错误。 因此本题选AB 9.【答案】CD 【解析】大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，能释放的不同频率光子数为从4个能级中任选2个的组合数，即 ，因此A错误。 首先计算各跃迁对应的光子能量： 其余跃迁光子能量均小于10.20eV已知只有a、b两种频率的光子能使金属发生光电效应，且a的频率大于b，说明能量最高的两类光子对应a、b，能量更低的光子无法引发光电效应，因此金属逸出功 满足 ，不可能大于等于12.75eV (否则a光子也无法引发光电效应)，因此B错误。 根据光电效应方程，光电子最大初动能 其中a光子能量为12.75eV, ，因此 ，因此C正确。 光子动量 光子能量越大，动量越大。由于a的频率大于b，因此a光子能量更大，动量也更大，因此D正确。 因此本题选CD 10.【答案】ABD 【解析】设小试管的横截面积为S，水银的密度为ρ，对小试管、A、B、长度为h1的水银柱进行受力分析，因为小试管的重力可以忽略不计，所以有 ，解得 ，A正确。 设气体A的压强为P1，则气体B的压强为 pgh₂，所以气体A的压强等于大气压强；若外界大气压缓慢增加少许，则气体A、B的压强均变大，根据玻意耳定律可知气体A、B的体积均变小，则l1 变小，l2变小，因为 不变，所以h2不变，B正确，C错误。 若用手轻按试管，相当于施加了一个向下的力，对试管、A、B、长度为h1的水银柱受力分析，则有 ，故 h2变大，根据气体 B 的压强为 ，可知气体A、B的压强均变大，则l1 变小，l2变小，D正确。 因此本题选 ABD 三、非选择题(本题共5小题，共54分。把答案填在答题卡上对应位置，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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) 11.【答案】(1)B (2分) (2)AB (2分) (3)D (2分) 【解析】(1)本实验的目的是研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系，所以B为压强传感器。 (2)因为实验是在体积不变的条件下，测量压强与温度的关系，气体体积保持不变即可，不需要测量具体的体积数值，A正确。研究对象是试管内气体，改变气体温度是通过改变试管所在水的温度来实现，需要使试管中封闭气体完全浸没于水中，B正确。每次加热水后，要让管内气体与热水通过热传递达到热平衡再测量水温，这时温度才等于气体的温度，C、D错误。 (3)根据 ，则 ，压强变化量与温度变化量成正比，而当压强传感器软管突然脱落时，将会漏气，使得内外气体再次等压，而温度维持不变，随后的压强变化量与温度变化量仍应是线性变化，但常数C已经不同(物质的量变少了)，斜率应变得更小些，A、B、C错误。D正确。 12.【答案】(1)②挡住 以及 的像， (2分) ④ (2分) (2)光线在bb/界面发生了全反射 (2分) (4) 否 (2分) (4)AC (2分) 【解析】(1)②根据插针法测折射率的实验操作要求，插入 时，需使 能挡住 的像，再调整 的位置，使其能挡住， 和 的像，即 要挡住 以及 的像，以此确定出射光线的方向。④根据光的折射定律，光从空气射入玻璃时，入射角为折射角为，则有 。 (2)当 增大到某一临界值时，下表面处的入射角会大于等于全反射临界角，此时光线在bb'界面发生全反射，无法折射到空气中，因此在bb'侧看不到 的像。 (3)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽。 (4)大头针 和 及 和 之间的距离适当大些时，角度的测量误差会小些，A正确。用插针法测量玻璃砖折射率时，玻璃砖上、下表面不一定要平行，B错误。为了准确确定入射光线和折射光线，选用尽可能细的笔画线，C正确。为了减小测量的相对误差，选择的入射角应适当，不宜过小也不宜过大，D错误。 13.(9分)【答案】(1)MeV　　　　　(2) 【解析】(1)质量亏损： (1分) 释放能量 MeV。 (2分) (2)1kg氘核的物质的量： (1分) 氘核个数： 个 (1分) 每个氘核参与反应释放能量 总能量 (2分) 相当于标准煤质量： (2分) 14.(14分)【答案】(1)　　　　(2)390K (3)15J 【解析】(1)初始时设B中气体的压强 和温度 ，活塞受力平衡： 气体向上的压力 等于活塞与重物的总重力 　　　　　　　(2分) 代入数据：　　　　　　　(2分) (2)活塞恰不撞击气缸顶部的条件是活塞上升至气缸顶部时弹力为零 (1分) 缓慢加热过程气体压强不变 (活塞上方为真空，受力平衡条件始终满足)，为等压膨胀。 初态： 00K 末态： 由盖-吕萨克定律： (2分) 解得： (2分) (3)由于 ，加热过程分为两个阶段： 阶段1：等压膨胀至活塞到达顶部 (温度从300K升至390K) ，气体对外做功 (2分) 解得： (1分) 阶段2：活塞被顶部挡住，气体体积不变，温度从390K升至600K，该过程不做功。故总功 (2分) 15.（15分）【答案】 　　　 【解析】(1)光从水射向空气时，沿垂直于水面的路径传播时光程最短，此时传播距离等于水深h。 根据折射率定义得： 　 (2分) 由匀速运动的时间公式知： 　 (1分) 解得： (2分) (2)光从水射向空气时，发生全反射的临界角C满足 (2分) 以发光板任一顶点为光源，其发出的光在水面形成的临界圆半径 (1分) 由 ，可得 因此 代入得 (2分) 正三角形发光板的三个顶点各自会在水面形成半径为r的圆形亮区，由于三个顶点间距为a，相邻亮区存在重叠，但亮区边缘的三个 扇形无重叠，且中间被三角形覆盖的部分为发光板正上方的区域，如图所示。 因此总亮区面积等于三个 扇形面积之和、三个矩形面积之和与正三角形面积之和： 三个 扇形拼接后为一个完整圆，面积为 (1分) 每条边对应的矩形长为a、宽为r，三个矩形总面积为3ar (1分) 中心正三角形区域面积为 (1分) 将 代入各部分面积，可得： (2分) 学科网（北京）股份有限公司 $Sheet1 河南省南阳市高二年级物理下学期期末质量评估(双向细目表) 题号 题型 考查的知识点 分值 预估难度 1 单选题 机械波（波速、波长、频率关系） 4 容易 2 单选题 光的干涉（薄膜干涉） 4 容易 3 单选题 热力学定律（等温变化） 4 容易 4 单选题 理想气体（p-V图、热力学过程） 4 容易 5 单选题 几何光学（全反射、光路计算） 4 适中 6 单选题 光电效应（图像与规律） 4 适中 7 单选题 机械振动与波（波动图像与振动方程） 4 适中 8 多选题 机械波基础（多普勒效应、干涉） 6 容易 9 多选题 氢原子能级、光电效应（综合） 6 适中 10 多选题 气体实验定律（液柱/试管平衡） 6 偏难 11 实验题 气体实验（DIS研究等容变化） 6 容易 12 实验题 光的折射（插针法测折射率） 10 适中 13 解答题 核聚变（质能方程、能量计算） 9 容易 14 解答题 理想气体状态方程（气缸类） 14 偏难 15 解答题 几何光学（折射、全反射） 15 偏难 Sheet2 Sheet3 $ 期末 河南省南阳市高二年级物理下学期期末质量评估 考试范围：人教版选择性必修一第2章~第4章、选择性必修三 本试卷满分100分，考试时间75分钟 一、单选题(本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题意) 1.(原创)如图所示为某同学制作的"水波演示仪"：用电动马达带动浮子上下振动，在水面形成圆形波纹。当马达转速为2r/s时，相邻两个波峰间的距离为4cm。若将马达转速提高到3r/s，则（ ） A. 波长变为6cm B. 波速变为12cm/s C. 波的周期变为0.67s D. 波速为8cm/s 2. (改编)某同学在实验室用激光笔照射肥皂膜，观察到薄膜表面出现彩色条纹。下列说法正确的是（ ） A. 这是光的衍射现象 B. 条纹间距与肥皂膜的厚度无关 C. 改用红光照射时，条纹间距会变小 D. 若肥皂膜厚度均匀，则不会出现彩色条纹 3.(原创)小明同学将一充气皮球置于恒温的水槽中，通过外力缓慢压缩皮球，使其体积减小。在此过程中若皮球未漏气，则下列说法正确的是 ( 　　　) A.外界对气体做功，气体放出热量 B.外界对气体做功，气体内能增加 C.气体压强减小，气体分子数密度增大 D.气体分子的平均动能不变，平均速率不变，碰撞频率不变 4.一定质量的理想气体从状态a开始经 ab、bc、ca 三个过程回到原状态，已知 ab垂直于 T轴，bc延长线过O点，下列说法正确的是( ) A. bc过程气体对外界做功　　　　　　　B. ca过程气体压强不变 C. ab过程气体放出热量　　　　　　　　D. ca过程气体内能减小 5.(新情景)宝石外观光彩夺目，部分原因是其特殊的成品形状可发生多种光学效应。某宝石的剖面如图所示，单色光从A点垂直AB边入射，在DF边的中点E处恰好发生全反射，已知 ，不考虑多次反射，光在真空中的传播速度大小为c。则单色光在宝石中的传播时间为( ) A. 　　B. 　　　C. 　　　　D. 6.爱因斯坦提出的光子说成功地解释了光电效应的实验现象，在物理学发展历程中具有重大意义。下图为四个与光电效应有关的图像，下列说法正确的是 ( ) A.在图甲装置中，改用强度更大的红光照射锌板也一定有光电子飞出 B.由图乙可知，当正向电压增大时，光电流一定增大 C.由图丙可知，入射光的频率越大，金属的逸出功越大 D.由图丁可知，该图线的斜率为普朗克常量 7.a、b为x轴上的两个质点，其平衡位置对应坐标分别为 ，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻波刚好传播到a点，其波形如图所示。当 t=1.2s时，b点第二次位于波谷，下列说法正确的是( ) A.波的周期为0.8 s B.波速大小为1m/s C. b质点开始振动后任意 2.4s时间内通过的路程为 D. a质点的振动方程为 二、多选题(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多个选项符合题意，全部选对得6分，选对但不全得3分，有选错或不选得0分) ８.(改编)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（ ） A. 受迫振动的频率等于驱动力的频率 B. 波的传播速度由介质决定，与频率无关 C. 当波源远离观察者时，观察者接收到的频率会升高 D. 两列相干波叠加时，振动加强点的位移始终最大 3.下图为氢原子的能级图，大量处于 n=4能级的氢原子向低能级跃迁共放出 k种不同频率的光子，用这些光子一起照射某种金属，其中只有a、b两种频率的光子可以使该金属发生光电效应，a的频率大于b的频率，则下列说法正确的是( ) A. k=4 B.该金属的逸出功大于等于 12.75 eV C.产生的光电子最大初动能小于12.09 eV D. a光子的动量比b光子的动量大 10.如图所示，有一重力可以忽略的薄壁小试管开口向下竖直地浮在很大的水银槽内，试管中有一长为 h１的水银柱封住两段气体A、B，A、B气柱长分别为l1、l2，管内、外水银面高度差为h２，在保持温度不变的情况下，下列说法正确的是( ) A.开始时h2一定等于h1 B.若外界大气压缓慢增加少许，则h2 不变，l1变小，l2变小 C.若外界大气压缓慢增加少许，则h2 变小，l1变大，l2变大 D.若用手轻按试管，使试管竖直向下移少许，则h2变大，l1变小，l2变小 三、非选择题(本题共5小题，共54分。把答案填在答题卡上对应位置，解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，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) 11.(6分)(探究题)在“用 DIS 研究一定质量的气体在体积不变时，其压强与温度的关系”实验中，实验装置如图所示。 (1)图中 (选填“A”或“B”)为压强传感器。 (2)实验中，下列做法正确的是 (填标号)。 A.无须测量被封闭气体的体积 B.密封气体的试管需要全部在水中 C.每次加入热水后，用温度传感器搅拌使水温均匀 D.每次加入热水后，立即读数 (3)某同学记录下了初始时封闭气体压强 和摄氏温度t０，随后逐渐加热水升高温度，并记录下每次测量结果与初始值的差值和，在实验中压强传感器软管突然脱落，他立即重新接上后继续实验，其余操作无误。则 t的关系图可能是 (填标号)。 12.(改编)(10分)某兴趣小组用"插针法"测定玻璃砖的折射率： (1)实验步骤如下： ①在白纸上画出玻璃砖的两条边线aa/与bb/，如图所示； ②在aa'一侧插上大头针 ，透过玻璃砖观察，在 bb'另一侧插，使 能挡住 的像，再调整 的位置，使 ; ③移去玻璃砖，连接与 aa/交于O，连接与 bb/交于O/，连接OO/; ④用量角器测量入射角和折射角，计算折射率 (2)该小组发现：当入射角逐渐增大时，折射角也随之增大，且当达到某一角度时，在 bb/侧看不到 的像，这是因为 。 (3)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上： (选填“是”或“否”)。 (4)下列操作可以减小实验误差的是 (填标号)。 A.适当增大大头针 的间距 B.选择玻璃砖时玻璃砖上、下表面一定要平行 C.选用尽可能细的笔画线 D.使AO的入射角接近于 13.(原创)(9分)可控核聚变是人类未来的理想能源，某聚变反应方程为 已知各粒子质量： ， (1)求该反应释放的能量 (单位：MeV , 结果保留三位有效数字) ; (2)若1kg氘核完全参与上述聚变反应，释放的总能量相当于多少吨标准煤燃烧释放的能量?(标准煤的热值 结果保留两位有效数字)。 14.(原创)(14分)如图所示，水平地面上固定一开口向上(开口被封闭)、内壁光滑的圆柱形绝热气缸，气缸高度H=65cm，横截面积S=40cm²。质量m1=2kg的活塞将气缸分成上下两部分，上部分A为真空，下部分B封闭有一定质量的理想气体，平衡时活塞到气缸底部的距离L=50cm，其温度为T0=300K。活塞上静止放置一质量m2=8kg的重物（可看作质点）。已知大气压强P0=1.0×10⁵ Pa，g=10m/s2。 （1）求初始时B中气体的压强P1。 （2）现通过气缸底部的电热丝对B中气体缓慢加热，为使活塞恰不撞击气缸顶部，求B中气体的最高温度Tmax。 （3）在第（2）问加热过程中，当B中气体温度达到T2=600K时，求气体对外所做的功W。 15.(改编)（15分）某广场有一个喷泉，喷泉底部装有五颜六色的彩灯。如图所示，如果彩灯为一个边长为a的正三角形水平发光板ABC（A未标注），放置在水池底部，发光板离水面的高度差为h，水池面积足够大，发光板发出的绿光在水中的折射率为n，真空中的光速为c，求： （1）发光板发出的绿光能射出水面的最短时间； （2）发光板发出绿光时有绿光直接射出的水面的面积。 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $