精品解析：上海市松江二中2025-2026学年高二下学期期末物理试题

松江二中2025学年第二学期期末考试 高二物理 考试说明： 1.本卷满分为100分，答题时间为60分钟； 2.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的为单选； 3.在简答或计算题中，须给出必要的文字说明、图示、公式等。 （一）原子结构 卢瑟福的α粒子散射实验奠定了原子核式结构的基本模型，但是关于核外电子运动状态的描述与经典理论形成了矛盾，玻尔引入量子化概念，提出了玻尔理论。 1. 如图为粒子散射实验的示意图，下列说法正确的是（ ） A. 该实验容器应抽成真空 B. 在位置②接收到的粒子最多 C. 在位置①接收到粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内 D. 该实验无法估测原子核的直径 2. 依据经典电磁理论，原子发出的光谱为__________（A.明线光谱　B.连续光谱） 3. 依据玻尔理论，原子处于不连续的能量状态，原子从一个能量状态跃迁到另外一个能量状态，会吸收或发射一定频率的光子，图为氢原子的能级图。 （1）由图可知，一个处于基态的氢原子跃迁到n=4能级，需要吸收的光子能量应__________（A.等于12.75eV　　B.只要不小于12.75eV即可） （2）一群处于n=5能级的氢原子，跃迁到基态最多能发出______种不同频率的光子 （3）若一个氢原子连续经历了从n=4n=3n=2的能级跃迁，放出的光子波长分别为、，另一氢原子则从n=4直接跃迁到n=2，放出的光子波长为，则、、满足的关系式为=__________ 4. 科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒钟单位面积接收到的太阳光子数为n，光子波长为λ，太阳帆面积为S，反射率为100%。设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m。太阳帆接收到的单个光子动量为__________，飞船加速度a=__________； （二）天然放射现象 天然放射现象的发现打开了原子核的大门，让人们一步步认识原子核结构的同时也开始了合成放射性同位素、发现新粒子、利用核能等。 5. 如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器测得的数值大幅上升，则未知射线中不可能包含（ ） A. α射线 B. β射线 C. γ射线 6. 伽玛刀手术是使用钴-60产生的射线治疗疾病。 （1）射线本质上是__________（A.光子B.中子C.电子） （2）下列哪些情况下不能释放出射线（ ） A.原子核发生衰变　　B.原子弹爆炸 C.用紫外线照射锌板　　D.氢原子从基态跃迁到激发态 7. 在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核X发生了一次α衰变，生成的新核Y的质量数为M。放射出的α粒子在与磁场垂直的平面内做半径为Rα的圆周运动。该核反应方程为__________。新核Y在磁场中做圆周运动的半径RY=__________ 8. 磷30是人工合成的第一个放射性同位素，其衰变方程为3015P→3014Si+______。3015P的平均结合能比3014Si__________（A.大；B.小）3015P的半衰期是2.5min，4g3015P经过10min后还剩______g。 （三）气缸 气缸是引导活塞做直线往复运动的圆筒形金属执行元件，在气动系统中利用压缩空气实现机械能和内能间的转换。 9. 某学生小组用气缸充气的方法检测不规则容器的容积。将该瓶与一个带活塞的气缸相连，初始气缸和瓶内气体压强均为p0，气缸内封闭气体体积为V0，推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为p，此过程气体温度保持不变。 （1）若该空瓶用玻璃制成，玻璃属于__________（A.晶体　B.非晶体）； （2）空瓶容积=_____________________ 10. 如图为水平放置的气缸，活塞面积为S，厚度不计，活塞封闭了一定质量的理想气体。在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动。B左边气缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.2V0，开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.8p0（为大气压强），温度为t1=27℃，现缓慢加热气缸内气体。 （1）若当气体温度达到t2=177℃时，活塞开始缓慢移动，则气缸与活塞间的摩擦力大小为__________ （2）活塞刚好到达A处时的温度T为__________K。 （3）若活塞从离开B到刚好到达A过程中，气缸吸收的热量为Q，气体的内能变化量为__________ （四）阴极射线 如图1是一个经过改装的阴极射线管，其简化模型如图2所示。阴极K与阳极A之间电压为U1，平行板CD间偏转电压为U2。通电后，从阴极K射出的粒子束从CD板右侧射出后沿直线射到右端荧光屏上P点。管外CD极板前后两侧加装a和b两个载流线圈，通电线圈产生一个与CD间电场和粒子束运动方向都垂直的匀强磁场B。调节线圈中电流，可使得粒子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点。已知CD板的长度为L，板间距离为d，忽略粒子从阴极K发出时的初速度和重力的大小。 11. 自阴极K射出的粒子是______，该粒子所带电荷量与物理学家______（选填：A.卢瑟福，B.汤姆孙，C.密立根）测得的元电荷相同，该粒子与下列哪种粒子不同？（ ） A.光电效应射出的粒子 B.原子核衰变释放出的β粒子 C.α粒子轰击氮核产生的穿透力很强的粒子 12. 在载流线圈通电后，调节电流大小和方向，使粒子束刚好不发生偏转； （1）在载流线圈中通入的电流方向（ ） A.a线圈中顺时针，b线圈中逆时针 B.a线圈中顺时针，b线圈中顺时针 C.a线圈中逆时针，b线圈中逆时针 D.a线圈中逆时针，b线圈中顺时针 （2）若增大U1，为使粒子束不发生偏转，则需要______（A.增大B.减小）载流线圈中的电流。 13. （计算）若已知该粒子的比荷大小为N，在载流线圈未通电时，粒子通过CD板后发生偏转（设电场仅局限于CD板之间，且忽略边缘效应）。求： （1）粒子离开阳极A时的速度vA大小； （2）粒子打到荧光屏P点时速度为vP，求vP与vA方向夹角θ的正切值tanθ。 （五）LED发光二极管 如图所示是LED的实物图和在电路图中的符号。当LED接上正向电压而发光时（b端电势高于a端），会有电流流过LED，称为正向导通。当接上反向电压时，其等效电阻很大，称为反向截止。 14. 某同学利用电压表、电流表研究LED正向导通时的特性曲线，实验电路图如图a所示，请在图b上用笔划线替代导线补全电路图。 15. 该同学测出某型号LED的特性曲线如图所示，由图可知，正向导通后，LED的等效电阻随电压的增大而__________（A.增大；B.减小；C.不变）。若将该LED接在电动势为4.5V，内阻为3Ω电源两端，使其正向导通而发光，求此时流过LED的电流大小为__________A。 16. 恒流源指的是输出电流保持恒定的电源。照明用LED通常需要恒流源驱动以保证亮度稳定。如图所示电路中，用恒流源作电源，R1、R2为定值电阻，光敏电阻R3阻值随光照强度的增大而减小，电表均为理想电表。闭合开关S，在光照强度增大过程中：电流表示数__________；电压表示数__________（均选填：A.增大；B.减小；C.不变） （六）新能源汽车（共12分） 中国的新能源汽车市场正迅速壮大。 17. 如图，新能源汽车进行测试时沿等螺距车道向下做匀速率运动，该轨道各处弯曲程度相同，在此过程中，该小车__________。 A. 始终处于平衡状态 B. 始终处于失重状态 C. 始终处于超重状态 D. 重力功率始终不变 18. （计算题）一新款小型电动汽车上市前进行了水平路面直线驾驶性能检测，汽车运动的位移（x）与速度的平方（v2）关系图像如图所示，020m之间的图像为直线，且当汽车位移为20m时，电动机功率刚好达到额定功率P0＝50kW，之后保持额定功率运行。已知汽车质量为1.2t，所受阻力恒定。 （1）依据图像，说明汽车整个过程做什么运动？ （2）汽车运动过程中所受阻力大小为多少？ （3）运动的最大速度为多少？ 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 松江二中2025学年第二学期期末考试 高二物理 考试说明： 1.本卷满分为100分，答题时间为60分钟； 2.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项；未特别标注的为单选； 3.在简答或计算题中，须给出必要的文字说明、图示、公式等。 （一）原子结构 卢瑟福的α粒子散射实验奠定了原子核式结构的基本模型，但是关于核外电子运动状态的描述与经典理论形成了矛盾，玻尔引入量子化概念，提出了玻尔理论。 1. 如图为粒子散射实验的示意图，下列说法正确的是（ ） A. 该实验容器应抽成真空 B. 在位置②接收到的粒子最多 C. 在位置①接收到粒子说明正电荷不可能均匀分布在原子内 D. 该实验无法估测原子核的直径 2. 依据经典电磁理论，原子发出的光谱为__________（A.明线光谱　B.连续光谱） 3. 依据玻尔理论，原子处于不连续的能量状态，原子从一个能量状态跃迁到另外一个能量状态，会吸收或发射一定频率的光子，图为氢原子的能级图。 （1）由图可知，一个处于基态的氢原子跃迁到n=4能级，需要吸收的光子能量应__________（A.等于12.75eV　　B.只要不小于12.75eV即可） （2）一群处于n=5能级的氢原子，跃迁到基态最多能发出______种不同频率的光子 （3）若一个氢原子连续经历了从n=4n=3n=2的能级跃迁，放出的光子波长分别为、，另一氢原子则从n=4直接跃迁到n=2，放出的光子波长为，则、、满足的关系式为=__________ 4. 科学家设想未来的宇航事业中利用太阳帆来加速星际飞船，设该飞船所在地每秒钟单位面积接收到的太阳光子数为n，光子波长为λ，太阳帆面积为S，反射率为100%。设太阳光垂直射到太阳帆上，飞船总质量为m。太阳帆接收到的单个光子动量为__________，飞船加速度a=__________； 【答案】1. AC 2. B 3. ①. A ②. 10 ③. 4. ①. ②. 【解析】 【1题详解】 A．为了避免α粒子与空气分子碰撞影响实验结果，容器需要抽成真空，故A正确； B．大多数α粒子方向几乎不变，位置③（原入射方向）接收到的α粒子最多，位置②偏转较少，因此接收到的α粒子远少于位置③，故B错误； C．若正电荷均匀分布在原子内，不会产生大角度偏转，位置①能接收到大角度偏转的α粒子，说明正电荷集中在很小的空间内，不是均匀分布，故C正确； D．α粒子散射实验可以通过偏转情况估测原子核的直径数量级，故D错误。 故选AC。 【2题详解】 经典电磁理论认为：电子绕核运动时能量持续连续损失，辐射的电磁波能量是连续的，因此原子光谱为连续光谱。 故选B。 【3题详解】 [1]基态氢原子跃迁到n=4的吸能要求 能级差。氢原子跃迁吸收光子时，只有光子能量等于能级差才能发生跃迁（电离才要求能量不小于电离能，本题是定态跃迁），因此需要吸收能量等于12.75 eV的光子。 故选 A。 [2]一群氢原子从5能级向低能级跃迁，发出光子种类为 [3] 波长关系式 根据能级能量关系 结合 得  解得 【4题详解】 [1]根据德布罗意关系，单个光子动量 [2]飞船加速度 每秒入射到太阳帆的光子总数为N=nS，光子反射率100%，单个光子动量变化大小 根据动量定理，太阳帆受到的作用力 由牛顿第二定律得 （二）天然放射现象 天然放射现象的发现打开了原子核的大门，让人们一步步认识原子核结构的同时也开始了合成放射性同位素、发现新粒子、利用核能等。 5. 如图，放射源发出未知射线，移开强磁场后计数器测得的数值保持不变，再将薄铝片移开，计数器测得的数值大幅上升，则未知射线中不可能包含（ ） A. α射线 B. β射线 C. γ射线 6. 伽玛刀手术是使用钴-60产生的射线治疗疾病。 （1）射线本质上是__________（A.光子B.中子C.电子） （2）下列哪些情况下不能释放出射线（ ） A.原子核发生衰变　　B.原子弹爆炸 C.用紫外线照射锌板　　D.氢原子从基态跃迁到激发态 7. 在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，一个静止的原子序数为Z的放射性原子核X发生了一次α衰变，生成的新核Y的质量数为M。放射出的α粒子在与磁场垂直的平面内做半径为Rα的圆周运动。该核反应方程为__________。新核Y在磁场中做圆周运动的半径RY=__________ 8. 磷30是人工合成的第一个放射性同位素，其衰变方程为3015P→3014Si+______。3015P的平均结合能比3014Si__________（A.大；B.小）3015P的半衰期是2.5min，4g3015P经过10min后还剩______g。 【答案】5. B 6. ①. A ②. CD 7. ①. ②. RY= 8. ①. ②. B ③. 0.25 【解析】 【5题详解】 将磁铁移开后，计数器所得计数率保持不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故包含有射线；将薄铝片移开，计数率大幅上升，说明射线中有穿透力很弱的粒子，因此放射源可能是和的混合放射源，不可能含有β射线。 故选B。 【6题详解】 [1] 射线本质上是光子。 故选A。 [2]AB．原子核发生衰变和原子弹爆炸能释放出射线，故AB不符合题意； CD．用紫外线照射锌板可以产生光电子，氢原子从基态跃迁到激发态需要吸收光子，故CD符合题意。 故选CD。 【7题详解】 [1]根据质量数和电荷数守恒可得，衰变方程为 [2]带电粒子在磁场中做圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可知 解得 衰变过程动量守恒，则α粒子与新核Y的动量大小mv相等，根据轨道半径公式结合电荷数守恒，则有 解得 【8题详解】 [1]根据质量数守恒和核电荷数守恒可知，其衰变方程为 [2] 3015P的平均结合能比3014Si小 故选B。 [3]经过后还剩余 （三）气缸 气缸是引导活塞做直线往复运动的圆筒形金属执行元件，在气动系统中利用压缩空气实现机械能和内能间的转换。 9. 某学生小组用气缸充气的方法检测不规则容器的容积。将该瓶与一个带活塞的气缸相连，初始气缸和瓶内气体压强均为p0，气缸内封闭气体体积为V0，推动活塞将气缸内所有气体缓慢推入瓶中，测得此时瓶中气体压强为p，此过程气体温度保持不变。 （1）若该空瓶用玻璃制成，玻璃属于__________（A.晶体　B.非晶体）； （2）空瓶容积=_____________________ 10. 如图为水平放置的气缸，活塞面积为S，厚度不计，活塞封闭了一定质量的理想气体。在A、B两处设有限制装置，使活塞只能在A、B之间运动。B左边气缸的容积为V0，A、B之间的容积为0.2V0，开始时活塞在B处，缸内气体的压强为0.8p0（为大气压强），温度为t1=27℃，现缓慢加热气缸内气体。 （1）若当气体温度达到t2=177℃时，活塞开始缓慢移动，则气缸与活塞间的摩擦力大小为__________ （2）活塞刚好到达A处时的温度T为__________K。 （3）若活塞从离开B到刚好到达A过程中，气缸吸收的热量为Q，气体的内能变化量为__________ 【答案】9. ①. B ②. 10. ①. 0.2p0S ②. 540 ③. 【解析】 【9题详解】 [1]玻璃没有固定熔点，内部原子排列无规则，属于非晶体。 故选B。 [2]推动活塞过程温度不变，初始总气体压强为，总体积为，压缩后压强为p、体积为V，对所有封闭气体由玻意耳定律，得 解得空瓶容积 【10题详解】 [1]气体初始状态， 气体末状态 活塞刚开始移动，做等容变化，由查理定律，得 代入解得 对活塞根据平衡条件，有 解得气缸与活塞间的摩擦力大小为 [2]活塞缓慢移动到A处，做等压变化，由盖-吕萨克定律得 则有 解得 [3]活塞从离开B到刚好到达A过程中,气体体积膨胀对外做功 根据热力学第一定律 可得气体的内能变化量为 （四）阴极射线 如图1是一个经过改装的阴极射线管，其简化模型如图2所示。阴极K与阳极A之间电压为U1，平行板CD间偏转电压为U2。通电后，从阴极K射出的粒子束从CD板右侧射出后沿直线射到右端荧光屏上P点。管外CD极板前后两侧加装a和b两个载流线圈，通电线圈产生一个与CD间电场和粒子束运动方向都垂直的匀强磁场B。调节线圈中电流，可使得粒子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点。已知CD板的长度为L，板间距离为d，忽略粒子从阴极K发出时的初速度和重力的大小。 11. 自阴极K射出的粒子是______，该粒子所带电荷量与物理学家______（选填：A.卢瑟福，B.汤姆孙，C.密立根）测得的元电荷相同，该粒子与下列哪种粒子不同？（ ） A.光电效应射出的粒子 B.原子核衰变释放出的β粒子 C.α粒子轰击氮核产生的穿透力很强的粒子 12. 在载流线圈通电后，调节电流大小和方向，使粒子束刚好不发生偏转； （1）在载流线圈中通入的电流方向（ ） A.a线圈中顺时针，b线圈中逆时针 B.a线圈中顺时针，b线圈中顺时针 C.a线圈中逆时针，b线圈中逆时针 D.a线圈中逆时针，b线圈中顺时针 （2）若增大U1，为使粒子束不发生偏转，则需要______（A.增大B.减小）载流线圈中的电流。 13. （计算）若已知该粒子的比荷大小为N，在载流线圈未通电时，粒子通过CD板后发生偏转（设电场仅局限于CD板之间，且忽略边缘效应）。求： （1）粒子离开阳极A时的速度vA大小； （2）粒子打到荧光屏P点时速度为vP，求vP与vA方向夹角θ的正切值tanθ。 【答案】11. ①. 电子 ②. C ③. C 12. ①. B ②. B 13. （1）；（2） 【解析】 【11题详解】 [1] 自阴极K射出的粒子是电子。 [2]电子的电荷量大小等于元电荷，可知，元电荷由密立根测得。 故选C。 [3]A．光电效应射出的粒子为电子，故A错误； B．原子核衰变释放出的β粒子为电子，故B错误； C．α粒子轰击氮核产生的穿透力很强的粒子，该粒子为质子，故C正确。 故选C。 【12题详解】 [1]电子带负电，电子在CD极板间所受电场力方向向上，为了使得粒子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点，则电子在CD极板间所受洛伦兹力方向向下，根据左手定则可知，CD极板间的磁感应强度方向垂直于纸面向里，根据安培定则可知，a线圈中电流方向为顺时针，b线圈中电流方向为顺时针。 故选B。 [2]在加速电场中，根据动能定理有 解得 可知，若增大U1，粒子进入偏转电场的速度增大，粒子所受洛伦兹力增大，为了确保粒子束无偏转地沿直线射到荧光屏上的O点，则需要减小磁感应强度，即需要减小载流线圈中的电流。 故选B。 【13题详解】 （1）在加速电场中，根据动能定理有 解得 （2）粒子水平方向做匀速直线运动，则有 粒子竖直方向做匀加速直线运动，则有 vP与vA方向夹角θ的正切值 结合上述解得 （五）LED发光二极管 如图所示是LED的实物图和在电路图中的符号。当LED接上正向电压而发光时（b端电势高于a端），会有电流流过LED，称为正向导通。当接上反向电压时，其等效电阻很大，称为反向截止。 14. 某同学利用电压表、电流表研究LED正向导通时的特性曲线，实验电路图如图a所示，请在图b上用笔划线替代导线补全电路图。 15. 该同学测出某型号LED的特性曲线如图所示，由图可知，正向导通后，LED的等效电阻随电压的增大而__________（A.增大；B.减小；C.不变）。若将该LED接在电动势为4.5V，内阻为3Ω电源两端，使其正向导通而发光，求此时流过LED的电流大小为__________A。 16. 恒流源指的是输出电流保持恒定的电源。照明用LED通常需要恒流源驱动以保证亮度稳定。如图所示电路中，用恒流源作电源，R1、R2为定值电阻，光敏电阻R3阻值随光照强度的增大而减小，电表均为理想电表。闭合开关S，在光照强度增大过程中：电流表示数__________；电压表示数__________（均选填：A.增大；B.减小；C.不变） 【答案】14. 15. ①. B ②. 0.25##0.24##0.26 16. ①. A ②. B 【解析】 【14题详解】 根据图a原理图，在图b上补全电路图如下所示： 【15题详解】 [1] 由图像可知，随着电压增大，图线与原点连线的斜率增大，即增大，所以根据可知，LED的等效电阻减小。 故选B。 [2] 电源电动势，内阻。根据闭合电路欧姆定律 变形得 在图像中作出该直线，如图所示： 观察图像可知，直线与曲线交点大约在，处。所以此时流过LED的电流大小为。 【16题详解】 [1][2] 在光照强度增大的过程中，光敏电阻R3的阻值减小。根据并联电路的性质可知 所以并联部分的总电阻减小。由题图可知电压表测的是并联电路的总电压，则有 由于恒流源输出的电流不变，所以电压表的示数减小；根据欧姆定律可知 由于电压表的示数减小，所以流过定值电阻R2的电流减小。根据串、并联电路的性质有 由于恒流源输出的电流不变，流过定值电阻R2的电流减小，所以流过光敏电阻R3的电流即电流表的示数增大。 （六）新能源汽车（共12分） 中国的新能源汽车市场正迅速壮大。 17. 如图，新能源汽车进行测试时沿等螺距车道向下做匀速率运动，该轨道各处弯曲程度相同，在此过程中，该小车__________。 A. 始终处于平衡状态 B. 始终处于失重状态 C. 始终处于超重状态 D. 重力功率始终不变 18. （计算题）一新款小型电动汽车上市前进行了水平路面直线驾驶性能检测，汽车运动的位移（x）与速度的平方（v2）关系图像如图所示，020m之间的图像为直线，且当汽车位移为20m时，电动机功率刚好达到额定功率P0＝50kW，之后保持额定功率运行。已知汽车质量为1.2t，所受阻力恒定。 （1）依据图像，说明汽车整个过程做什么运动？ （2）汽车运动过程中所受阻力大小为多少？ （3）运动的最大速度为多少？ 【答案】17. D 18. （1）0-20m，做加速度大小为2.5m/s2的匀加速直线运动，20-62.5m，做加速度减小的加速运动，从62.5m处开始做匀速直线运动；（2）2×103N；（3）25m/s 【解析】 【17题详解】 A．汽车沿等螺距车道向下做匀速率运动，速度方向时刻发生改变，存在向心加速度，合外力不为零，不是平衡状态，故A错误； B．汽车沿等螺距轨道做匀速率运动，可分解为水平面内的匀速圆周运动和竖直向下的匀速直线运动，竖直方向上加速度为零，不处于失重状态，故B错误； C．由B选项分析可知，汽车竖直方向加速度为零，不处于超重状态，故C错误； D．设汽车竖直向下的分速度大小为，根据瞬时功率公式可知重力做功的功率为 因为汽车做匀速率运动且轨道为等螺距，所以竖直向下的分速度保持不变，重力功率始终不变，故D正确。 故选D。 【18题详解】 （1）根据匀变速直线运动的速度位移公式有 变形可得 由图可知在内图像为倾斜直线，可知汽车做匀加速直线运动，其斜率为 解得 在内图像斜率变大，即加速度减小，汽车做加速度减小的加速运动； 从处开始，速度保持不变，汽车做匀速直线运动。 （2）当位移为时，由图可知速度的平方为 解得 此时电动机刚好达到额定功率，牵引力为 代入已知数据解得 已知汽车质量为，在匀加速直线运动过程中，根据牛顿第二定律有 代入数据解得阻力大小为 （3）当汽车牵引力与阻力相等时，汽车达到最大速度，设最大速度为，此时牵引力为 根据功率公式有 联立解得运动的最大速度为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $