甘肃省张掖市某重点校2022-2023学年高二下学期7月月考物理试题（解析版）

物理第Ⅰ卷一、选择题：本题共12小题。在每小题给出的四个选项中，第1～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。1.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A.汤姆逊通过分析甲图中的α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型B.乙图表明当一定频率的光照射到金属板，金属板会有光电子射出C.丙图表示的是磁场对α、β和γ射线的作用情况，其中①是β射线，②是γ射线D.丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工无法控制的核反应【答案】B【解析】【详解】A．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A选项错误；B．根据光电效应的规律可知，入射光的频率大于金属的极限频率时，才会有光电子射出，B选项正确；C．根据左手定则可知，射线①带正电，①是α射线，②不偏转，是γ射线，C选项错误；D．丁图表示的核反应属于重核裂变，是人工可以控制的核反应，D选项错误。故选B。2.氢原子的结构可以简化为一个电子绕一个质子做匀速圆周运动，电子在不同轨道上运动，氢原子具有不同的能量．如图所示，为氢原子的能级示意图，一群氢原子（称为a群）处于n=3的激发态，他们向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光子分别照射逸出功为2.29eV的金属钠和处于基态的另一群（称为b群）氢原子，下列说法正确的是（）A.a群氢原子辐射的光子都能使金属钠产生光电效应B.a群氢原子辐射的光子都能被b群氢原子吸收C.a群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从能级跃迁到能级所发出的光波长最短D.a群氢原子辐射光子过程中，围绕质子做圆周运动的电子动能增大，电势能减小【答案】D【解析】【详解】A、a群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论△E=Em-En（m＞n）得知，从n=3跃迁到n=1所发出的光能量最大，为12.09eV；从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量为10.2eV，这两种光子的能量都大于逸出功，而从n=3跃迁到n=2所发出的光的能量为1.89eV，小于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种．故A错误；B、由△E=Em-En（m＞n）得知，b群的氢原子只能吸收特定频率的光子，其中由n=3向n=2辐射的光子不能被吸收．故B错误；C、由E=hv=h得知，频率最高，波长最短，而从n=3跃迁到n=2所发出的光能量最小，发出的光波长最长．故C错误；D、氢原子辐射光子的过程中，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子动能增大，则电势能减小．故D正确．3.如图所示，两束细平行单色光a、b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现该玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法正确的是（）A.其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射B.在该玻璃砖中单色光a传播速率小于单色光b的传播速率C.若用同一套双缝干涉实验装置观察单色光a、b的干涉图样，则单色光b的条纹间距更大D.若单色光a能使某金属发生光电效应，则单色光b一定能使该金属发生光电效应【答案】D【解析】【详解】A．由于玻璃砖的横截面为矩形，根据分析可知，光在下界面位置的折射角与上界面的入射角相等，根据光路可逆原理可知上界面的入射角必定小于临界角，则两束单色光在玻璃砖的上表面均不能够发生全反射，故A错误；B．根据题意可知，两束光在上界面的入射点重合，作出光路如图所示可知，a光在下界面的折射角大于b光在下界面的折射角，而入射角相等，根据折射率的定义可知根据折射率与速度关系有可知即在该玻璃砖中单色光a的传播速率大于单色光b的传播速率，故B错误；C．折射率越小，波长越长，则有根据可知，若用同一套双缝干涉实验装置观察单色光a、b的干涉图样，则单色光b的条纹间距更小，故C错误；D．折射率越大，光的频率越大，可知可知若单色光a能使某金属发生光电效应，则单色光b一定能使该金属发生光电效应，故D正确。故选D。4.如图所示，为一种倾斜放置的装取台球的装置，圆筒底部有一轻质弹簧，每个台球的质量为，半径为，圆筒直径略大于台球的直径。当将筒口处台球缓慢取走后，又会冒出一个台球，刚好到达被取走台球的位置。若圆筒与水平面之间的夹角为，重力加速度为，忽略球与筒间的摩擦力。则弹簧的劲度系数的值为（）A. B. C. D.【答案】A【解析】【详解】对小球整体处于平衡状态，受力分析得，沿筒方向受力平衡有解得故选A。5.如图所示，甲、乙两球分别固定在光滑斜面上的A、B两点，先释放甲球，当甲运动距离为s1时，再释放乙球，结果两球同时到达C点，则A、C间的距离为（）A.若BC间的距离为s1，则AC距离为2s1B.若BC间的距离为s1，则AC距离为3s1C.若BC间的距离为4s1，则AC距离为9s1D.若BC间的距离为4s1，则AC距离为5s1【答案】C【解析】【分析】【详解】因两球在光滑斜面上下滑时，根据牛顿第二定律，可知加速度相同，设为a，甲运动距离为s1时用时为t1，乙用时为t2，A、C间的距离为s。AB．若BC间的距离为s1，则有联立解得故AB错误；CD．若BC间的距离为4s1，则有联立解得故C正确，D错误。故选C。6.如图所示，一个质点做匀加速直线运动，依次经过a、b、c、d四点，已知经过ab、bc和cd三段所用时间之比为2：1：2，通过ab和cd段的位移分别为x1和x2，则bc段的位移为（）A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】设bc段所用时间为t，根据匀变直线运规律可知，bc段平均速度等ad段平均速度，即，，由以上两式可解得：，故B正确．7.甲、乙两辆汽车在同一条平直公路上的不同车道行驶，时刻甲、乙两车的车头恰好平齐，此后甲、乙两车的表示汽车的位移）图像如图所示。则下列说法正确的是（）A.甲、乙两车均做匀变速直线运动B.时两车速度大小相等C.前两车位移大小相等D.时甲车停止运动【答案】C【解析】【详解】A．根据图象可知，甲车的函数关系化简得说明甲车的初速度，加速度，甲车做的是匀减速直线运动，乙车的函数关系化简得说明乙车做的是的匀速直线运动，A错误；B．由A项分析可知，时甲车的速度时乙车的速度，B错误；C．根据A分析可知，前内甲的位移乙车的位移前两车位移大小相等，C正确；D．甲车停下的时间D错误．故选C。8.某同学设计的喷水装置如图所示，内部装有2L水，上部密封1atm的空气0.5L保持阀门关闭，再充入1atm的空气0.1L。设在所有过程中空气可看成理想气体，且温度不变，则（）A.充气后，密封气体的压强不变 B.充气后，密封气体的分子平均动能增加C.打开阀门后，密封气体对外界做正功 D.打开阀门后，不再充气也能把水喷光【答案】C【解析】【详解】A．封闭气体中再充入1atm的空气0.1L后，由于体积不变，所以气体物质的量n变大，由克拉珀龙方程：可知，当n变大，则压强p变大，A错误；B．温度是平均动能的标志，温度不变，所以分子的平均动能不变，B错误；C．由公式可知封闭气体压强变为，大于大气压强，所以打开阀门后，气体膨胀，对外界做功，C正确；D．膨胀过程温度不变属于等温变化，若都喷完容器中的水，由得喷完容器中的水后，容器的气体压强小于外界气体压强，所以水不能喷完，D错误。故选C。9.蓝光光盘是利用波长较短的蓝色激光读取和写入数据的光盘，而传统DVD光盘需要光盘发出红色激光来读取或写入数据。对于光存储产品来说，蓝光光盘比传统DVD光盘的存储容量大很多。由红、蓝两种单色光组成的复合光束射入一玻璃球体﹐当入射角θ=60°时，其折射光束和出射光束如图所示。已知a光束第一次射出此玻璃球体后的出射光束相对复合光束的偏折角也为60°，下列说法正确的是（）A.该玻璃球体对a光的折射率为B.b光在该玻璃球体中的传播时间比a光短C.用a光可在光盘上记录更多的数据信息D.用b光可在光盘上记录更多的数据信息【答案】AD【解析】【详解】A．折射角为根据折射定律得该玻璃球体对a光的折射率为，故A正确；B．因为a光的偏折程度较小，折射率较小，根据，a光在玻璃球内的传播速度较大，又因为a光在玻璃球内的传播距离较短，可知a光在玻璃中的传播时间短，故B错误；CD．因为频率越大的光记录的数据量越大，而b光偏折较大，折射率较大，频率较大，可知用b光可在光盘上记录更多的数据信息，故C错误，D正确。故选AD。10.A物体自高为H的塔顶自由下落的同时，B物体自塔底以初速度大小v0竖直上抛，B物体上升至最高点时，A物体正好落地，则下列说法中正确的是（）AA物体落地时速度大小小于v0B.B物体上升的最大高度高于HC.两物体相遇时离地面的高度为D.两物体相遇时，A、B两物体的速度大小均为【答案】CD【解析】【详解】AB．因为A、B两物体运动加速度相同，时间相同，速度变化量相等，则A物体落地时速度与B物体上抛时初速度大小相等，都等于v0，B物体上升的最大高度与A物体的下落高度相等，都等于H，选项AB错误；CD．设两物体相遇时所用的时间为t，则有H＝hA＋hB＝gt2＋v0t－gt2可得设相遇时两球速度大小分别为vA、vB，则有vA＝gtvB＝v0－gt＝2gH可得vA＝vB＝hA＝gt2＝hB＝即两物体相遇时离地面的高度为，选项CD正确。故选CD。11.一定质量的理想气体发生状态变化，其压强p随热力学温度T变化的图像如图所示，气体从状态a开始，经历了a→b→c→d→a的过程。abcd为平行四边形，ab与T轴平行，bc的反向延长线通过坐标原点O。下列说法正确的是（）A.从a到b，气体体积减小B.从b到c，气体体积增大C.从a到c，气体放出热量D.从c到d气体对外界做的功大于从a到b外界对气体做的功【答案】AC【解析】【详解】A．从a到b，气体做等压变化，根据可知，当温度降低时，气体的体积减小。故A正确；B．从b到c，图像过坐标原点的直线，为等容变化，气体体积不变。故B错误；C．从a到c，温度减小，内能减小，根据可知，体积变小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可得Q<0气体放热。故C正确；D．从c到d，气体的体积增大，外界对气体做负功，则根据可知同理从a到b的过程中依题意，即c到d气体对外做的功等于从a到b外界对气体做的功。故D错误。故选AC。12.a、b是两种单色光，其频率分别为、，且，则下列说法正确的是（）A.a、b光子动量之比为B.若a、b光射到同一干涉装置上，则相邻条纹间距之比为C.若a、b都能使某种金属发生光电效应，则光子的最大初动能之差D.若a、b是处于同一激发态的原子跃迁到A态和B态产生的，则A、B两态的能级之差【答案】ACD【解析】【详解】A．光子的能量a、b光子的能量之比为光子的动量所以故A正确；B．光子的波长双缝干涉装置上相邻亮条纹的间距为所以故B错误；C．由光电效应方程可知故C正确；D．若a、b是由处于同一激发态的原子跃迁到A态和B态时产生的，设初始激发态的能量为E0，则有所以同理则故D正确。故选ACD。第Ⅱ卷二、非选择题：本题共5小题。13.历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后的质子轰击静止的Li，生成两个，Li和的结合能分别为和，质量分别为和。已知真空中的光速为c。（1）写出核反应方程；（2）求质子的质量m。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）核反应方程为（2）释放的核能根据解得14.一名潜水员在夜间进行深水作业，其头盔上的照明灯可看做是点光源向各个方向发射光线，在平静的水面上可看到该光源发出的光只从一个半径的圆形区域内射出水面，若水的折射率。求：（1）此时潜水员的头部在水面下方的深度h；（2）若在8s的时间内，我们发现透光的圆形水域半径从1.8m扩大到6m，试根据光学知识求出潜水员在水下竖直方向匀速运动的速度。【答案】（1）2.4m；（2）0.7m/s，方向竖直向下【解析】【详解】（1）由题意可知潜水员头盔上照明灯发出的光线在透光区域边缘恰好发生全反射，则根据几何关系可知解得（2）当透光的圆形水域半径扩大到时，设潜水员的深度为h′，由于全反射临界角不变，则根据几何关系可得解得潜水员在水下竖直方向匀速运动的速度为方向竖直向下。15.如图所示，P、Q是两个厚度不计的活塞，可在竖直固定的两端开口的汽缸内无摩擦地滑动，其面积分别为S1=30cm2、S2=10cm2，质量分别为M1=1.5kg、M2=2.5kg，它们之间用一根长为的轻质细杆连接，静止时汽缸中气体的温度T1=600K，活塞P下方气柱（较粗的一段气柱）长为d=12cm，已知大气压强p0=1×105Pa，g=10m/s2，缸内气体可看作理想气体，活塞在移动过程中不漏气。（i）求活塞静止时汽缸内气体的压强；（ii）若缸内气体的温度逐渐降为了T2=300K，已知该过程中缸内气体的内能减小100J，求活塞下移的距离h和气体放出的热量Q。【答案】（i）；（ii）10cm，124J【解析】【详解】（ⅰ）对两个活塞的整体受力分析可得解得（ⅱ）由以上分析可知逐渐降温的过程中活塞始终受力平衡，内部气体为等压变化，则其中解得活塞下降的过程对内部气体用热力学第一定律得其中以上解得放出热量为124J。16.我国技术和应用居世界前列，无人驾驶汽车是利用先进的5G技术制造的汽车。在不少大城市已经使用无人驾驶公交车。无人驾驶汽车上配有主动刹车系统，当车速超过30km/h时，汽车主动刹车系统会启动预判：车载电脑通过雷达采集数据在内进行分析预判，若预判汽车以原速度行驶后可能会发生事故，汽车会立即主动刹车。现有一无人驾驶汽车正以的速度匀速行驶，在它的正前方相距处有一大货车正以的速度匀速行驶。若取重力加速度，问：（1）预判结束时，两车之间的距离。（2）若预判结束时，汽车立即开始以加速度刹车，同时大货车开始减速行驶，且刹车时大货车所受阻力与车重的比值可k=0.32，则要使两车不相撞，求汽车加速度的取值范围。（计算出的数据请保留3位有效数字）【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）内，汽车和大货车行驶的位移分别为预判结束时，两车之间的距离为（2）设汽车刹车总时间为t1，则有解得