江苏省南通市海安高级中学2020-2021学年高二（下）期末检测物理试题（含答案解析）

江苏省南通市海安高级中学2020-2021学年高二（下）期末

检测物理试题

学校:姓名：班级：考号：

一、单选题

1.关于下列实验及现象的说法，正确的是

A.图甲说明薄板是非晶体

B.图乙说明气体速率分布随温度变化而变化，且工＞（

C.图丙说明气体压强的大小既与分子动能有关也与分子的密集程度有关

D.图丁说明水髓受到了浮力作用

2.如图甲所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播在仁0时刻刚好传到坐标原点，图乙

为介质中某一质点M的振动图像。下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.质点M平衡位置的坐标XM=-4m

B.质点M平衡位置的坐标XM=12m

C.质点M在0~7s时间内的路程s=70cm

D.质点M在0~7s时间内的路程s=10cm

3.中国计划2020年左右建成覆盖全球的北斗卫星导航系统.北斗卫星导航系统由5颗

静止轨道卫星（地球同步卫星，离地高度约为36266km）、27颗中地球轨道卫星（离地

高度约21000km）及其它轨道卫星共35颗组成，则以下说法正确的是（）

A.静止轨道卫星指相对地表静止，其可定位在杭州正上空

B.中地球轨道卫星比同步卫星角速度更大

C.中地球轨道卫星周期大于24小时

D.中地球轨道卫星的环绕速度大于7.9km/s

4.质量为M的人站在地面上，用绳通过光滑定滑轮将质量为，"的重物从高处放下，如

图所示，若重物以加速度”下降（&<g）,则人对地面的压力大小为（）

A.(M+tri)g-tna

B.-a)-ma

C.-tn)g+ma

D.Mg-ma

5.如图所示，在斯特林循环的P-V图象中，一定质量理想气体从状态A依次经过状态

B、C和O后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成，下列说法中正

确的是（）

A.状态A的温度高于状态C的温度

B.B-C过程中，单位体积里气体分子数目减小

C.C一。过程中，气体分子每次与容器壁碰撞的平均冲力的平均值变小了

D.一个循环过程中，气体要从外界吸收一定的热量

试卷第2页，共8页

6.氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线H.、Hp、H「H5I都是氢原子中电子从量子

数n>2的能级跃迁到〃=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定

A.H«对应的前后能级之差最小

B.同一介质对H”的折射率最大

C.同一介质中Hf的传播速度最大

D.用H,照射某一金属能发生光电效应，则H。也一定能

7.一负电荷从电场中A点由静止释放，只受电场力作用，沿电场线运动到8点，它运

动的VT图像如图所示，则A、3两点所在区域的电场线分布情况可能是（）

8.如图所示，10匝矩形线圈，在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，绕垂直磁场的轴

以角速度为100rad/s匀速转动，线框电阻不计，面积为0.5m2,线框通过滑环与一

理想变压器的原线圈相连，副线圈接有两只灯泡L和心.己知变压器原、副线圈的匝

数比为10：1,开关断开时L正常发光，且电流表示数为0.01A,则：

A.若从图示位置开始计时，线框中感应电动势的瞬时值为200sinl00tV

B.若开关S闭合，电流表示数将增大

C.若开关S闭合，灯泡打将更亮

D.灯泡Li的额定功率为2W

9.在x轴上。、P两点分别放置电荷量为/、%的点电荷，一带正电的试探电荷在两

电荷连线上的电势能与随x变化关系如图所示，其中A、B两点电势能为零，BO段中

C点电势能最大，则（）

A.%和力都是正电荷且1>%

B.BC间场强方向沿x轴负方向

C.C点的电场强度大于A点的电场强度

D.将一负点电荷从B点移到。点，电场力先做负功后做正功

10.用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁释放的光子，照射某种金属，结果有两

种频率的光子能使该金属发生光电效应.已知氢原子处在n=l、2、3、4能级时的能量

分别为EI、E2、E3、E4,能级图如图所示.普朗克常量为h,则下列判断正确的是（）

n£/eV

«.......0

4------------0MS

3-------------1.51

2-------------3.40

|------------7工6

A.这些氢原子共发出8种不同频率的光子

B.氢原子从n=4能级跃迁到n=l能级释放光子，氢原子核外电子的动能减小

C.能使金属发生光电效应的两种光子的能量分别为ELE3、E4-E2

D.金属的逸出功Wo一定满足关系：E2-EI<WO<E3-E1

二、实验题

11.在做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验中，小明的实验笔记上所记的简要步骤

如下：

A.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上数出轮廓内的方格数，再根据方格的边长求

出油膜的面积S。

B.将一滴酒精油酸溶液滴在水面，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，

试卷第4页，共8页

用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上。

C.用浅盘装入约2cm深的水，然后用癖子粉均匀地撒在水面上。

D.取一定体积的油酸和确定体积的酒精混合均匀配制成一定浓度的酒精油酸溶液。

E.根据酒精油酸溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积匕

F.用注射器将事先配制好的酒精油酸溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定

体积时的滴数。

G.由《得到油酸分子的直径小

(1)设计实验步骤的合理顺序是。(填写字母编号)

(2)若所用酒精油酸的浓度约为每104mL溶液中有纯油酸6mL用注射器测得1mL上

述溶液为75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，描出的油酸的轮廓

形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm,由此可估测油酸分子的直径是

m。(保留一位有效数字)

12.如图甲所示，在“用双缝干涉测——光的波长'’的实验中，将实验仪器按要求安装在

光具座上，并选用缝间距d=0.20mm的双缝屏.从仪器注明的规格可知，像屏与双缝

屏间的距离L=7(X)mm.然后，接通电源使光源正常工作.

光源凸透镜滤光片单缝双缝遮光筒像屏

甲

0I2

恒川山山"中“平|1

01020

丙

①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有20分度.某同学调整手

轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，

此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为mm；接着再转

动手轮，使分划板中心刻度线与某条纹8中心对齐，测得A到8条纹间的距离为

8.40mm.利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长2=

m（保留2位有效数字）.

②另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好.若他对实验装置

作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加.以下改动可

能实现这个效果的是.

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间B.仅将单缝远离双缝移动少许

C.仅将单缝与双缝的位置互换D.仅将红色滤芯光片换成绿色的滤芯光片

三、解答题

13.微棱镜增亮膜能有效提升LCD（液晶显示屏）亮度。如图甲所示为其工作原理截面

图，从面光源发出的光线通过棱镜膜后，部分会定向出射到LCD上，部分会经过全反

射返回到光源进行再利用。如图乙所示，等腰直角AMC为一微棱镜的横截面，44=90。,

AB=AC=4a,紧贴BC边上的尸点放一点光源，BP=\BCa已知微棱镜材料的折射

率"=g,sin370=0.6,只研究从尸点发出照射到AB边上的光线。

（1）某一光线从AB边出射时，方向恰好垂直于8c边，求该光线在微棱镜内的入射角

的正弦值；

（2）某一部分光线可以依次在A3、AC两界面均发生全反射，再返回到BC边，求该

部分光线在A8边上的照射区域长度。

14.如图，容积均为%的气缸A、8下端有细管（容积可忽略）连通，阀门（位于细管的

中部，A、B的顶部各有一阀门&、K”B中有一可自由滑动的活塞（质量、体积均可

试卷第6页，共8页

忽略）.初始时，三个阀门均打开，活塞在8的底部；关闭勺、勺，通过号给汽缸打

气，每次可以打进气压为2=1。的，体积为0.2%的空气，已知室温为27°C,大气压为

尼，汽缸导热,

（1）要使A缸的气体压强增大到44，应打气多少次？

（2）打开&并缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20'C,求稳定时活塞上方气体的体积和

压强.

15.如图所示，固定斜面足够长，斜面与水平面的夹角a=30。，一质量为3m的乜”型工

件沿斜面以速度出匀速向下运动，工件上表面光滑，其下端连着一块挡板.某时刻，

一质量为，”的小木块从工件上的A点，沿斜面向下以速度也滑上工件，当木块运动到

工件下端时（与挡板碰前的瞬间），工件速度刚好减为零，后木块与挡板第1次相碰，

以后每隔一段时间，木块就与工件挡板碰撞一次.已知木块与挡板都是弹性碰撞且碰撞

时间极短，木块始终在工件上运动，重力加速度为g.求：

（1）木块滑上工件时，木块、工件各自的加速度大小.

（2）木块与挡板第1次碰撞后的瞬间，木块、工件各自的速度大小.

（3）木块与挡板第1次碰撞至第"5=2,3,4,5,...）次碰撞的时间间隔及此时间

间隔内木块和工件组成的系统损失的机械能4E.

16.1958年穆斯堡尔发现的原子核无反冲共振吸收效应（即穆斯堡尔效应）可用于测

量光子频率极微小的变化，穆斯堡尔因此荣获1961年诺贝尔物理学奖。类似于原子的

能级结构，原子核也具有分立的能级，并能通过吸收或放出光子在能级间跃迁。原子核

在吸收和放出光子时会有反冲，部分能量转化为原子核的动能（即反冲能）。此外，原

子核的激发态相对于其基态的能量差并不是一个确定值，而是在以同为中心、宽度为

2r的范围内取值的。对于57Fe从第一激发态到基态的跃迁，氏=2.31X10-叼，「二

3.2xlO-13Eo»已知质量mFe=9.5xl（y26kg,普朗克常量/?=6.6乂10&勺&真空中的光速

c=3.0xl08m-s-'o

（1）忽略激发态的能级宽度，求反冲能，以及在考虑核反冲和不考虑核反冲的情形下，

57Fe从基态跃迁到激发态吸收的光子的频率之差；

（2）考虑激发态的能级宽度，处于第一激发态的静止原子核57Fe*跃迁到基态时发出的

光子能否被另一个静止的基态原子核57Fe吸收而跃迁到第一激发态57Fe*（如发生则称

为共振吸收）？（直接写出结果）

（3）现将57Fe原子核置于晶体中，该原子核在跃迁过程中不发生反冲。现有两块这样

的晶体，其中一块静止晶体中处于第一激发态的原子核57Fe*发射光子，另一块以速度

运动的晶体中处于基态的原子核57Fe吸收光子。当速度v的大小处于什么范围时，会发

生共振吸收?如果由于某种原因到达吸收晶体处的光子频率发生了微小变化，其相对变

化为101°,试设想如何测量这个变化（给出原理和相关计算）？

试卷第8页，共8页

参考答案

1.c

【详解】

A.图甲说明薄板具有各向同性，多晶体和非晶体都具有各向同性，说明薄板可能是多晶体，

也可能是非晶体，故A错误；

B.图乙看出温度越高，各速率区间的分子数占总分子数的百分比的最大值向速度大的方向

迁移，可知

T2>T\

故B错误；

C.如图丙可以说明，气体压强的大小既与分子动能有关，也与分子的密集程度有关，故C

正确；

D.水痘停在水面上的原因是水曷受到了水的表面张力的作用，故D错误。

故选C。

2.A

【详解】

AB.由甲图可知，波长

九=8m

由乙图可知，振动周期

T=4s

因此波速

A°,

v=—=2m/s

T

由于2s时M点开始振动，因此质点M平衡位置的坐标

xM--vt=-4m

A正确，B错误；

CD.由于在前2s时间内，M点静止不动，因此在7s内路程

s=5A=50cm

CD错误。

故选Ao

3.B

答案第1页，共11页

【详解】

A.静止轨道卫星相对于地球是静止的，只能是地球同步轨道卫星，则只能位于赤道正上方,

故A错误；

B.卫星绕地球做圆周运动，轨道半径越大，其运行速度越小，角速度越小，中地球轨道卫星

比同步卫星卫星离地心更近，故中地球轨道卫星比同步卫星卫星速度更快，故B正确；

C.卫星的轨道半径越大，周期越大，所以中地球轨道卫星的运行周期小于地球同步卫星运行

周期，小于24小时，故C错误；

D.第一宇宙速度7.9km/s是卫星绕地球圆周运动的最大速度，是卫星发射的最小速度，则中

地球轨道卫星的环绕速度小于7.9km/s,故D错误.

4.C

【详解】

设绳的拉力为F,对重物，由牛顿第二定律可得

mg—F=ma①

绳的拉力

F=mg—ma(2)

人所受重力、绳向上的拉力及地面的支持力FN的合力为零，所以有

Mg=&+F③

由②③得

FN=Mg—F=(M—m)g+ma

人对地面的压力E和地面对人的支持力&是一对作用力和反作用力，由牛顿第三定律可得

FN=FN=(M-m)g+ma

方向竖直向下；

故选C。

5.D

【解析】试题分析：因CD和AB都是等温线，且CD等温线的温度高于AB等温线的温度，

故状态A的温度低于状态C的温度，选项A错误；B-C过程中，气体的体积不变，故单位

体积的分子数目不变，选项B错误；C-D过程中，气体的温度不变，分子平均动能不变,

平均速率不变，故气体分子每次与容器壁碰撞的平均冲力的平均值不变，选项C错误；一

答案第2页，共11页

个循环过程中，从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,气体对外做功，温度

不变，根据热力学第一定律可知，气体要从外界吸收一定的热量，选项D正确；故选D.

考点：P-V图线

【名师点睛】此题是对p-v图线的考查；关键是理解图像的物理意义，距离原点较近的P-V

线对应的温度较低；气体在一个循环过程中对外做功的数值等于图线所包含的图像的面积大

小.

6.A

【详解】

试题分析：根据尿=E“,-E”分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的

大小；根据□=£判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于

n

该光的极限频率判断是否会发生光电效应.

波长越大，频率越小，故，"的频率最小，根据E=/n/可知”"对应的能量最小，根据

加=&-耳,可知/4对应的前后能级之差最小，A正确；的频率最小，同一介质对应的折

射率最小，根据弱=£可知”"的传播速度最大，BC错误；3的波长小于”〃的波长，故与

n

的频率大于的频率，若用?照射某一金属能发生光电效应，则“乃不一定能，D错误.

【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小.

7.B

【详解】

由vr图象可知，负电荷做加速度逐渐减小的加速运动，因此该电荷所受电场力越来越小，

电场强度越来越小，电场线密的地方电场强度大，且负电荷受力与电场方向相反

故选B。

8.B

【详解】

A.变压器的输入电压的最大值为：U,n=NBS(o=10x0.4x0.5x100=200V；从垂直中性面位置开

始计时，故线框中感应电动势的瞬时值为：u=Umcosa)f=200cosl00t(V),故选项A不符合

题意；

B.若开关S闭合，输出电压不变，输出端电阻减小，故输出电流增加，故输入电流也增加，

电流表示数将增大，故选项B符合题意；

答案第3页，共11页

C.若开关S闭合，输出电压不变，故灯泡Li亮度不变；故选项C不符合题意；

D.变压器输入电压的有效值为：U]=^~=}00y/2V.开关断开时Li正常发光，且电流

表示数为0.01A,灯泡L的额定功率等于此时变压器的输入功率，为：P=U山=必exO.OI-

&W,故选项D不符合题意；

9.B

【详解】

A.由图知A点的电势为零，由于沿着电场线电势降低，所以。点的电荷带正电，P点电荷

带负电.故A错误；

B.由图可知：从B到C,电势升高，根据顺着电场线电势降低可知，2c间电场强度方向

沿x轴负方向，故B正确；

C.点C为电势的拐点，若正点电荷从。到B点，电势能先增大后减小，则C点电场强度

为零，故C错误；

D.因为BC间电场强度方向沿x轴负方向，C£>间电场强度方向沿x轴正方向，则将一负点

电荷从B点移到。点，电场力先做正功后负功，故D错误；

故选B。

10.D

【详解】

根据C4M,所以这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光，故A错误；由n=4能级跃迁

到n=l能级过程中释放能量，原子的能量在减小，根据。=〃?匕知，电子动能增大，故B

rr

错误；只有从n=4能级跃迁到n=l能级辐射出的光子能量，与n=3能级跃迁到n=I能级辐

射出的光子能量，都大于这金属的逸出功，其它均小于这金属的逸出功，不能发生光电效

应.故C错误；根据光电效应发生条件，E3-EI>W0与E4-EI>W0,其它均小于Wo,故

D正确.故选D.

【点睛】

解决本题的关键知道光子能量与能极差的关系，即Em-Eyhv,以及知道光电效应产生的条

件，并学会判定跃迁过程中，动能与电势能，及能量如何变化.

11.DFECBAG6x10」°

【详解】

（1）口]首先配置溶液，其次量出一滴溶液的体积，从而算出一滴油的纯油酸体积，然后取

答案第4页，共11页

浅盘并撒上排子粉，由于弹子粉不能长时间在水面上漂浮，因此撒完琲子粉之后将溶液滴到

浅盘内，用玻璃板画出油膜的轮廓从而算出油膜的面积，再根据公式求出油膜的厚度即为分

子直径，因此顺序为：DFECBAG

(2)[2]一滴油酸的体积

v=_6^xbd02m.,=8xl()_,2m3

10475

根据轮廓输出格数从而算出油膜的面积

S=128cm2=1.28x102m2

因此油酸分子的直径

8x1012

m»6xl0,"m

1.28x102

12.0.25mm4,8x107mD

【详解】

(I)[1][2J.图中游标卡尺的主尺的刻度为0,游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为:

0mm+0.05x5=0.25mm,

A到B条纹间的距离为8.40mm,由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度，贝ij

八8.40…

Ax=---mm=1.68mm

5

根据公式以=34得

d

d^x0.20x1.68々

2=-----=---------mm=4.8x10'm

L700

(2)[3].对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所

增加，可知各条纹的宽度减小.由公式4=4学得：=

A.仅将滤光片移至单缝和双缝之间，膜L与d都不变，则Ax不变.故A错误；

B.仅将单缝远离双缝移动少许，晨L与d都不变，则Ac不变.故B错误；

C.仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉.故C错误；

D.仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，入减小，L与d都不变，则以减小.故D正确.

【点睛】

(1)游标卡尺的读数等于主尺读数加上游标读数，不需估读；

单测量相邻两根条纹的间距误差比较大,往往采取测量多条干涉条纹的间距，然后求平均值,

减小测量的偶然误差.根据醺=与2测量光波的波长.

a

答案第5页，共11页

(2)对实验装置作了一下改动后，条纹数目有所增加，可知各条纹的宽度减小，然后由

4="含分析即可.

13.⑴容⑵？

【详解】

(1)由题意知，出射角

，=45°

由折射定律得

sinr

n=------

sinz

解得

..sinr3^2

sinz=------=------

n10

(2)根据sinC=^!•可得临界角为

n

C=arcsin—=37°

n

当光线刚好在A6边上〃点发生全反射时，如实线光路所示，在A8边刚好全反射时，入射角

a=37。

由几何关系知，反射到AC边的入射角

"=53。>。

能够发生全反射。过尸点做A8的垂线与。点，由几何关系知

PQ=a

3

QM=a-tan37°=~a

当光线刚好在AC边上发生全反射时，如图虚线光路所示，在AC边刚好全反射时，在AC边

的入射角

6=37。

由几何关系知，在AB边的入射角

J3=53°>C

能够发生全反射，反射点为N.

在VPN。中由几何关系知

4

QN-atan53。=~a

答案第6页，共11页

综上所述，符合要求的区域

,437

MN=-a—a=­a

3412

Q

14.(1)15次；(2)O.4V；-P

o3o

【分析】

(1)将A缸内气体与打气进入的气体整体做为研究对象，根据波义耳定律列方程求解；

(2)缓慢加热汽缸内气体使其温度升高，由理想气体的状态变化方程求解此时活塞上方气

体的体积和压强.

【详解】

(1)将A缸内气体与打气进入的气体整体做为研究对象，设共打气n次，开始时的压强是P。，

末状态的压强是4尺,则:

R,（Y+0.2nV°）=*乂

可得：n=15次

(2)设温度升高后上边的气体的压强为P,体积为V,则工=300K,T2=320K

对上边：v=v

对下边：毕=吟心

联立得：V=0.4V°,P=

【点睛】

本题主要是考查了理想气体的状态方程；解答此类问题的方法是：找出不同状态下的三个状

态参量，分析理想气体发生的是何种变化，利用理想气体的状态方程列方程求解；本题要能

答案第7页，共11页

用静力学观点分析各处压强的关系，要注意研究过程中哪些量不变，哪些量变化，选择合适

的气体实验定律解决问题.

15.(1)fl)=-；a2=-(2)-2VO;2vo(3)公.JJT).(”=2,3,4,5,........)；AE=24

26g

(n—1)mvo2(九=2,3,4,5,.......)

【详解】

(1)设工件与斜面间的动摩擦因数为〃，木块加速度为0,工件加速度为。2.

对木块，由牛顿第二定律可得：mgsina=/nai①

对工件，由牛顿第二定律可得：〃(3机+加)gcosa—3加gsina=3m〃2②

工件匀速运动时，由平衡条件可得：〃・3加gcosa=3mgsina③

由①②③式解得：。1=日④

2

。2=⑤

6

(2)设碰挡板前木块的速度为v,由动量守恒定律可得：

3mvo+mvo=mv⑥

由⑥式解得：v=4v0©

木块以u与挡板发生弹性碰撞，设碰后木块速度为工件速度为V2,由动量守恒定律可得：

mv=mv\+37H-V2⑧

22

由能量守恒得：^V+^3mv2⑨

由⑥⑦@⑨式联立解得：口=一2吨⑩

V2=2VO@

(3)第1次碰撞后，木块以2即沿工件向上匀减速运动，工件以2%沿斜面向下匀减速运

动，工件速度再次减为零的时间：t=%=取⑫

28

木块的速度0'=—2血+0/=4%⑬

=

此时，木块的位移：xi=-2v0r+7^-@

2g

工件的位移：X2=2%f—；。2产=12%⑮

2g

即木块、工件第2次相碰前瞬间的速度与第1次相碰前瞬间的速度相同，以后木块、工件重

复前面的运动过程，则第1次与第n次碰撞的时间间隔：

\t=(〃-1)t=———3(片2,3,4,5,.......)⑯

g

答案第8页，共11页

木块、工件每次碰撞时，木块和工件的总动能都相等，。时间内木块、工件减少的机械能

等于木块、工件减少的重力势能：△E=4,”g(n—1)X2sin30°©

解得:AE=24(/?—1)mvo2(〃=2,3,4,5....)@

16.(1)3.1x1022J;4.7x10"Hz;(2)不可能发生共振吸收;(3)见解析

【详解】

(1)设该原子核从静止的基态5，Fe吸收一频率为%的光子，跃迁到激发态57Fe*

并同时获得一反冲速度"(吸收过程)。由能量、动量守恒有

〃匕=品+5%/'2①

—=mv②

CFe

由①②式解得

£hVaE0

匕=—0+——、弋%+%——J

h2mFec~2mFec~

这里也利用了

将上式右边的匕用也代替，于是

5%=%卢T=4.7xlO“Hz③

2mrec

由①③式得，核反冲能量

即