2021北京一零一中学高二（下）期末物理（教师版）

21/212021北京一零一中学高二（下）期末物理命题审核：高二物理备课组本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。第Ⅰ卷一、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，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分。）1.以下现象能说明光具有粒子性是（）A.用紫外线照射锌板时有电子射出B.白光照射肥皂膜呈现彩色图样C.贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色D.泊松亮斑2.下列说法中正确的是（）A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B.天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的C.放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增加3.下列说法中正确的是（）A.用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象B.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象C.白光经过三棱镜得到彩色图样是光的干涉现象D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象4.关于热现象，下列说法正确的是（）A.扩散现象说明分子间存在引力B.布朗运动是液体分子的无规则运动C.一定质量0°C的冰融化成0°C的水，其内能没有变化D.一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少5.如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。气缸内封闭了一定质量的气体，气体分子间的相互作用不计。现缓慢地逐渐向活塞上倒一定质量的沙土，环境温度保持不变，在此过程中（）A.气体的内能增大B.气缸内分子的平均动能增大C.单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数一定增多D.因为外界对气体做了功，所以气体一定吸热6.关于分子动理论，下列说法中正确的是（）A.图甲“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉B.图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹C.图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r0开始增大时，分子力先变小后变大D.图丁为大量气体分子热运动速率分布图，曲线②对应的温度较高7.如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度TA、TB和TC的关系，正确的是（）A.TA＜TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变B.TA＞TB，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少C.TB＜TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加D.TB＞TC，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少8.在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．若激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示．下列说法中正确的是()A.图中光束①是红光，光束②是蓝光B.在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度更快C.若光束①②先后通过同一单缝衍射装置，光束①的中央亮纹比光束②的窄D.若光束①②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽度比光束②的宽9.两个分子间作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是（）A.在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变小后变大B.在r由无限远到趋近于0的过程中，F先做正功后做负功C.在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小D.在r=r0处分子势能为零10.氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为νa、νb两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为νa、νb的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是（）A.处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离B.图丙中的图线b所表示的入射光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的C.图丙中的图线b所表示的入射光的光子能量为12.09eVD.用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大二、不定项选择题（本题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的4个选项中，至少一项是符合题意的，选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）11.静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为mX、mY和mα，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则（）A.衰变方程可表示为B.核反应中释放的核能为（mx-my-mα）c2C.Y核在磁场中运动的半径为D.Y核的动能为12.下列说法正确是（）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B.液体表面张力的形成原因是分子引力的作用C.第一类永动机不可能成功的原因是违反了热力学第二定律D.热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性13.下列说法正确的是（）A.单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能B.目前核电站工作的核反应是重核的裂变C.β衰变中发出的电子流来源于核外电子D.光具有波粒二象性，波长越长波动性越显著，波长越短粒子性越显著14.如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，金属棒与两导轨始终保持垂直，并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中，棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内，下列说法正确的是（）A.通过电阻R的电流方向向左B.棒受到的安培力方向向下C.棒机械能的增加量等于恒力F做的功D.棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量第II卷三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。）15.如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V1和由计算机显示的气体压强值p1；③重复上述步骤②，多次测量并记录；④根据记录的数据，作出相应图像，分析得出结论。（1）关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是_______（选填选项前的字母）。A．移动活塞时应缓慢一些 B.封闭气体注射器应密封良好C.必须测出注射器内封闭气体的质量 D.必须测出注射器内封闭气体的温度（2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出________（选填“p-V”或“”）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条直_______线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。（3）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T1、T2，且T1>T2。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项的字母）。16.在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成___________（选填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为___________。（2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：A.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜B.将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积C.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上D.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上以上操作的合理顺序是___________（填字母代号）。（3）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理（4）将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的油酸酒精溶液；测得lcm3的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是0.16m2。由此估算出油酸分子的直径为_________m。（结果保留一位有效数字）。四、计算题（本题共5小题，共42分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。）17.如图1所示，两根足够长的平行导轨，间距L=0.3m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B1=0.5T。一根直金属杆MN以v=2m/s的速度向左匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图1中的导轨和图2中的圆形线圈相连接，b端接地，杆MN的电阻r1=1，导轨的电阻可忽略。（1）求杆MN中产生的感应电动势E1和ab两点的电势差Uab（2）如图2所示，一个匝数n=100的圆形线圈，面积S1=0.4m2，电阻r2=1Ω。在线圈中存在面积S2=0.3m2垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B2随时间t变化的关系如图3所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E2。18.钍核弹发生衰变生成镭核并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的、带窄缝的、平行的平板电极S1和S2间的电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿Ox方向进入磁感应强度为B，方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，Ox垂直于平板电极S2，当粒子从P点离开磁场时，其速度方向与Ox方向的夹角θ=60o，如右图所示，整个装置处于真空中。(1)写出钍核衰变的方程；(2)求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；(3)求粒子在磁场中运动所用的时间t。

19.美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压Uc。入射光频率v，由此计算普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性。如图所示，是根据某次实验作出的Uc－v图像，电子的电荷量e=1.6×10－19C。试根据图像和题目中的已知条件：(1)写出爱因斯坦光电效应方程（用Ekm、h、v、W0表示）；(2)由图像求出这种金属的截止频率vc；(3)若图像的斜率为k，写出普朗克常量的表达式，并根据图像中的数据求出普朗克常量h。以上均保留两位有效数字。20.直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源，电源内阻不计；电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v0（v0平行于MN）向右做匀速运动，通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。求：（1）在t时间内，“电动机”输出的机械能；（2）从宏观角度看导体棒由于运动切割磁感线，产生动生电动势，该电动势总是削弱电源的电动势，我们把这个电动势称为反电动势。①试证明：电流克服反电动势做的功等于该“电动机”提升重物所增加的机械能；②求出该“电动机”提升重物的机械效率。

21.理想气体是人们对实际气体简化而建立的一种理想模型，理想气体具有如下特点：分子本身不占有体积，分子间无相互作用力，分子间碰撞为弹性碰撞。从宏观上来看，理想气体符合，表达式中：为气体压强，V为气体体积，T为气体的热力学温度，n为气体物质的量，R为常数，该方程反映了一定质量理想气体在同一状态下三个状态参量之间的关系。（1）一般情况，分子直径线度约为10-10m，当分子间距离大于分子自身线度10倍时，分子间相互作用力可以忽略。已知空气平均密度约为ρ=1.3kg/m3，空气分子平均摩尔质量M=2.9×10-2kg/mol，阿伏伽德罗常数约为NA=6×1023mol-1。①建立适当的模型，写出空气分子平均间距的表达式；②根据题目数据估算出空气分子的平均间距（计算结果保留一位有效数字），并据此判断此种情况下空气是否可视为理想气体。（2）气体分子运动较为复杂，做如下简化：正方体密闭容器中有大量运动分子，每个分子质量为，单位体积内分子数量为，我们假定∶分子大小可以忽略，其速率均为，且与器壁各面碰撞的机会均等，与器壁碰撞前后瞬间，分子速度方向都与器壁垂直，且速率不变，利用所学力学知识，解决下列问题：①导出气体压强的微观表达式；②a.求器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数N0；b.一定质量的理想气体压强和体积变化如图，试判断器壁在单位时间单位面积上受到的碰撞次数N0A与N0B的关系（“大于、等于、小于”）。（3）试根据上述理想气体压强的宏观、微观表达式，证明：分子的平均动能与热力学温度T成正比。

参考答案一、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，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分。）1.【答案】A【解析】【分析】【详解】A．用紫外线照射锌板时有电子射出，这是光电效应现象，说明光的粒子性，选项A正确；B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样，这是薄膜干涉现象，说明光的波动性，选项B错误；C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色，这是光的干涉现象，说明光的波动性，选项C错误；D．泊松亮斑，这是光的衍射现象，说明光的波动性，选项D错误；故选A。2.【答案】D【解析】【分析】【详解】A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故A错误；B．天然放射现象的发现，说明了原子核内部有复杂结构，不能揭示原子核是由质子和中子组成的，故B错误；C．放射性元素的半衰期与温度无关，故C错误；D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增大，故D正确。故选D。3.【答案】A【解析】【分析】【详解】A．用光导纤维束传送图像信息是利用光在纤维中不停地发生全反射而进行传递信息的，故A正确；B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，故B错误；C．白光通过三棱镜形成彩色光带，是光的色散现象，不属于干涉现象，故C错误；D．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D错误。故选A。4.【答案】D【解析】【分析】【详解】A．扩散现象说明分子在永不停息的做无规则运动，不能说明分子间存在引力，选项A错误；B．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的表现，选项B错误；C．一定质量0°C的冰融化成0°C的水，分子动能不变，但是分子势能增加，则其内能变大，选项C错误；D．一定质量的理想气体对外做功，若气体吸热，则其内能不一定减少，选项D正确。故选D。5.【答案】C【解析】【分析】【详解】AD．金属气缸导热性能良好，由于热交换，气缸内封闭气体温度与环境温度相同，向活塞上倒一定质量的沙土时气体等温度压缩，向外放热，温度不变，气体的内能不变，故AD错误；BC．温度不变，气体分子的平均动能不变，平均速率不变，等温压缩时，根据玻意耳定律得知，压强增大，则单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数增多，故B错误，C正确。故选C。6.【答案】D【解析】【分析】【详解】A．试验时，在水面上先撒上痱子粉，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定，A错误；B．花粉颗粒的无规则运动是布朗运动，但不是分子的运动，它间接证实了液体分子的无规则运动。每隔不同时间观察，其位置的连线不同，隔相同时间观察，起点不同，位置的连线也大相径庭。每隔10s记下的不同位置之间的连线并不是花粉颗粒的运动轨迹，B错误；C．r>r0，分子力表现为引力，当r的距离增大，分子力先增大后减小．C错误；D．根据分子运动速率分布图像可知，温度越高分子热运动越剧烈，图线②“腰粗”，分子平均速率更大，则温度较高，D正确。故选D。7.【答案】D【解析】【分析】【详解】AB．由图可知，状态A到状态B是一个等压过程，根据因为则有从A到B，温度升高，内能增加，故AB错误；CD．状态B到状态C是一个等容过程，根据因为则有从B到C，温度降低，内能减小，故C错误，D正确。故选D。8.【答案】C【解析】【详解】由图可知介质对①光的折射率比对②光的折射率大，所以①光的频率高于②光的频率，①红光折射率小于蓝光，A错；折射率越大，在介质中的传播速度越小，B错；①光的波长比②光的短，经同一单缝衍射成双缝干涉时入射光的波长越长，其中央亮纹越宽，D错C对．9.【答案】B【解析】【分析】【详解】A．r0为分子间的平衡距离，根据分子间的作用力的合力F与分子间距离r的关系，可知在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变大后变小再变大，故A错误；BC．在r由无限远到趋近于0的过程中，在r>r0阶段，分子间作用力表现为引力，F做正功，分子势能由零减小，在r<r0阶段，分子力表现为斥力，F做负功，分子势能逐渐增加，故B正确，C错误；D．在r=r0处，分子引力等于斥力，故分子力合力为零，分子势能最小，但不等于零，分子势能小于零，故D错误。故选B。10.【答案】B【解析】【分析】【详解】A．处于第4能级的氢原子至少吸收一个能量为0.85eV的光子才能发生电离，A错误；B．根据题意从第4能级跃迁只有两种光使阴极发生光电效应，则这两种光是所有发光中频率最高的两种，即从第4能级跃迁到基态和第3能级跃迁到基态，由图丙可知，图线b所表示的入射光频率较大，能量较大，所以图线b所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，B正确；C．由B选项可知，图线b所表示的光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的，其光子能量为E=13.6eV-0.85eV=12.75eVC错误；D．图丙中的图线b对应的截止电压较大，故光电子的最大初动能更大，D错误。故选B。二、不定项选择题（本题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的4个选项中，至少一项是符合题意的，选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）11.【答案】C【解析】分析】【详解】A．根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为故A错误；B．此反应中放出的总能量反应放出的能量不是Y核的结合能，故B错误；C．核反应前后系统动量守恒，即新核和α粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，有联立两式可知核Y和α粒子在磁场中运动的半径之比α粒子在磁场中运动的半径为R，所以核Y在磁场中运动的半径故C正确；D．核X发生衰变前后，根据能量守恒定律有又由于联立两式整理得核Y的动能代入△E可知D错误。故选C。12.【答案】AD【解析】【分析】【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，选项A正确；B．液体表面张力的形成原因是表面层分子间距离大于r0，分子间作用力表现为引力，选项B错误；C．第一类永动机不可能成功的原因是违反了能量守恒定律，选项C错误；D．热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性，选项D正确。故选AD。13.【答案】ABD【解析】【分析】【详解】A．单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能，故A正确；B．目前核电站工作的核反应是重核的裂变，也就是核裂变，故B正确；C．β衰变时所释放的电子来源于原子核中子转变质子而放出的，故C错误；D．光的波长越长，其波动性越显著，波长越短，其粒子性越显著，故D正确；故选ABD。14.【答案】BD【解析】【分析】【详解】A．棒向上运动时，穿过回路的磁通量减小，结合磁场方向，由楞次定律判断可知通过电阻R的电流方向向右，故A错误；B．通过棒的电流方向向左，由左手定则知棒受到的安培力方向向下，故B正确；C．根据功能关系知，恒力F做的功等于棒机械能的增加量与电路中产生的热量之和，故C错误；D．棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升，安培力做负功，即克服安培力做功，根据功能关系知，棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量，故D正确。故选BD。三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。）15.【答案】①.AB②.③.过原点的倾斜直④.AC【解析】【分析】【详解】（1）[1]AB．由于该实验是“用气体压强传感器探究气体等温变化的规律”，条件是对于一定质量的气体而言的，故实验中不能出现漏气的现象，实验时应该缓慢一些，因为移动活塞时，相当于对气体做功或者气体对外做功，如果太快的话，气体的温度就会发生变化，故AB正确；CD．等温变化的规律为所以不必要测出气体的质量和温度，只要看它是否满足这样的变化规律即可，故CD错误。故选AB。（2）[2][3]如果做p-V图象，因为它们的乘积是不变的，故这个图象应该是一条曲线，为了直观地判断压强p与体积V的数量关系，正比关系更能形象直观的体现二者的关系，故应作出的图象，在误差允许的范围内，图线是一条过原点的倾斜直线。（3）[4]AB．由于实验操作和数据处理均正确，则温度高的对应的pV值较大，分别在图线上找到两个点，则pV乘积较大的是T1对应的图线，故A正确，B错误；CD．设则k值大的对应的pV的乘积也大，即斜率越大的对应的温度越高，故C正确，D错误。故选AC。16.【答案】①.单层②.③.DACB④.AC⑤.6×10-10【解析】【分析】【详解】（1）[1][2]本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为。（2）[3]实验中先在浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜；将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上；将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积。则合理的顺序是：DACB。（3）[4]该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。根据可知：A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算，则V偏大，测得的分子直径d偏大，选项A正确；B.油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度变大，则油膜的面积偏大，则测得的分子直径偏小，选项B错误；C.水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，则S的测量值偏小，分子直径测量值偏大，选项C正确；D.计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理，则S测量值偏大，则分子直径测量值偏小，选项D错误。故选AC。（4）[5]一滴该油酸酒精溶液含纯油酸的体积为油酸分子的直径为四、计算题（本题共5小题，共42分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。