2022-2023学年河北省沧州市高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年河北省沧州市高二（下）期末物理试卷

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.科学家发现在月球上含有丰富的。He（氮3）,它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料•，

其参与的一种核聚变反应的方程式为孤e+剂eHe+2jX,下列关于剂e聚变的说法正确

的是（）

A.X为质子

B.加e比出e的比结合能小

C.核聚变方程式中的力=2

D.：He的核子平均质量比9He核子的平均质量大

2.用塑料瓶装半瓶水密封后放置在室外，经测量室外早晨的温度为10。&中午的温度为38。&

下列说法正确的是（）

A.从早晨到中午，瓶内每个气体分子的动能都逐渐增大

B.从早晨到中午，气体对外界做功大于气体吸收的热量

C.从早晨到中午，瓶内的水从外界吸收热量，所以瓶内水的内能增加了

D.从早晨到中午，速率大的水分子数占总水分子数的比例逐渐减少

3.为了交通安全，常在公路上设置如图甲所示的减速带，

减速带的间距为4m。当一辆汽车以7.2km"的速度行驶在减

速带上时，车内如图乙所示的弹簧装饰振动得最厉害，则弹

簧装饰的固有频率为（）

A.0.2HzB.0.3HzC.0.4HzD.0.5Hz

4.用某种单色光做双缝干涉的实验，得到的干涉图样如图所示,

其中七、P2为屏上两固定点。现在单缝、双缝和屏之间充满某种

折射率为2的透明介质，同时将双缝和屏之间的距离变为原来的2巴

干涉图样

倍，若仍用原来的单色光做双缝干涉实验，则下列图样正确的是

()

A.B.

P.Pi片P2

5.大千世界千姿百态，许多物理现象都有其内在原因和独特表现，下列关于固体、液体的性

质说法正确的是（）

A.金属的导热性能均匀，因此金属是非晶体

B.唐诗“霏微晓露成珠颗”中描述的露珠成球形，是由于液体内部分子间吸引力作用的结果

C.土壤里有很多毛细管，要保存地下水分，就要用磷子压紧土壤

D.彩色液晶显示器利用了液晶光学性质各向异性的特点

6.如图所示为氢原子的能级图，一群处于n=4激发态的氨

原子向低能级跃迁时可以辐射出多种不同频率的光子，其中

两次跃迁分别辐射出a、b两种光子，若用a光子照射某金属

刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是（）

A.氢原子辐射出a光子后，氮原子的能量减小了3.40eU

B.a光子与b光子的波长比为1：5

C.该金属的逸出功为13.60W

D.用b光子照射该金属，逸出的光电子的最大初动能为40.80eU

7.如图所示，一轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为m的小球，小球静止

在。点。现用力将小球竖直向下缓慢拉动到M点（图中未画出）后由静止释放，

N

小球恰好能上升到弹簧原长位置N。已知由M点第一次到达N点所经历的时•

间为3重力加速度为g。下列说法正确的是（）

O

一

A.小球被拉到M点静止时，竖直向下的拉力大小为2mg

B.小球由M点第一次运动到。点所用时间为:

C.小球由“点运动到。点的过程中与由。点运动到N点的过程中，弹簧弹力的冲量相等

D.小球由M点运动到。点的过程中与由。点运动到N点的过程中，弹簧弹力做的功相等

二、多选题（本大题共3小题，共18.0分）

8.如图甲所示，一根轻绳一端系一小球，另一端固定在。点，制成单摆装置。在。点有一个

能测量绳中拉力大小的力传感器。现将小球拉离最低点01，由M点静止释放，则小球在M、N

之间往复运动，由力传感器测出拉力F随时间t的变化图像如图乙所示•已知最大摆角小于5。，

支2xg,下列说法正确的是（）

A.t=Is时，小球可能位于。1点

B.1〜2s过程中，小球可能正由N点向％点运动

C.小球振动的周期为2s

D.单摆的摆长为4m

9.如图甲所示，同一均匀介质中两个波源P和Q相距4.0m,两波源从1=。时刻开始振动，P和

Q的振动图像分别如图乙和图丙所示。M点与波源Q间的距离为3.0m,且M、Q连线与P、Q所

在直线垂直。已知波源P产生的简谐横波传到M点的时间为0.1s,则下列说法正确的是（）

A.两波源产生的简谐横波波长相同且为1m

B.波源Q产生的波刚传播到M点时，波源P向y轴正方向运动

C.两列波均传到M点后，M点为振动加强点

D.两波源起振方向均沿y轴正方向

10.2023年4月15日，神舟十五号航天员乘组进行了第四次出舱活动。如图所示，假设一航

天员在距离空间站舱门为d的位置与空间站保持相对静止，某一时刻航天员启动喷气背包，压

缩气体通过横截面积为S的喷口以相对空间站的速度"向后持续喷出，若喷出的压缩气体密度

恒为p,航天员连同整套舱外太空服的质量为M,不计喷出气体后航天员和装备总质量的变化,

则下列说法正确的是()

[~~|宇航员

d

~------

空向站

A.航天员此操作与喷气式飞机飞行的原理相同

B.喷气过程中，航天员受到喷出气体的作用力恒为F=pSv2

C.喷气过程中航天员相对空间站做加速度逐渐减小的加速运动

D.航天员到达空间站时相对空间站的速度为"

三、实验题(本大题共2小题，共15.0分)

11.用。/S研究一定质量的气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图甲所示，用

一个带有刻度的注射器及D/S实验系统来探究气体的压强与体积的关系。请回答下列有关问

(1)实验过程中下列操作正确的是。

A.改变注射器柱塞位置后，立即读取气体的体积

民为了操作稳定，用手握住注射器

C推拉注射器柱塞时，操作应缓慢

(2)实验过程中获得的数据如表所示，温度T=300K。

序号V(mL)p(x105Pa)pV(x105Pa-mL)

120.00.98719.740

218.01.09719.746

316.01.23419.744

414.01.40619.684

512.01.63019.560

若读数和计算无误，根据表格数据，下列说法正确的是。

A.根据1、2、3组数据可知压强较小时，压强与体积近似成反比

8.4、5组数据中p与V的乘积明显减小，可能是环境温度升高了

C.4、5组数据中p与U的乘积明显减小，可能是漏气造成的

(3)排除(2)中影响实验精度的因素后，作出的图像如图乙所示，则图线不过坐标原点的

原因可能是(写出一条即可)。

12.如图所示是验证动量守恒定律的实验装置，气垫导轨上安装了1、2两个光电门，两滑块

上固定着相同的竖直遮光条，实验主要步骤如下：

(1)接通气源，将一滑块放置在导轨上，轻推一下使其先后通过两个光电门1、2,发现滑块经

过光电门1,2的时间＞加’2,故应将(填“水平螺丝Q”或“水平螺丝P”)调低些,

使滑块通过两个光电门的时间相同。

用天平测出滑块、包含遮光条)的质量八本实验(填“需要”或“不需

(2)12(mm2,

要”)测出遮光条的宽度d。

(3)将滑块2放置在光电门1、2之间，将滑块1放置在光电门1的在侧，轻推滑块1,使其与滑

块2发生碰撞，光电门1记录的时间为43光电门2先后记录的时间为4tl和a2。

(4)若关系式(用上面所测物理量字母表示)成立，则说明碰撞过程动量守恒。

(5)若忽略两滑块碰撞过程的能量损失，则两滑块(包含遮光条)的质量关系一定为Tn】

或)。

m2<

光电门2光电门1

四、简答题(本大题共3小题，共39.0分)

13.如图所示为某锅炉上显示水位的显示器简化示意图，其为上端开口下端封闭、竖

直放置且粗细均匀的细玻璃管，内部用两段水柱封闭着质量、温度相同的同种气体(可

视为理想气体)1与n,其长度之比L2=20：19。求:

(1)1、II两部分气体的压强之比pi：P2；

(2)如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水溢出，则两段气柱长度变化

量之比4Li：AG。

14.如图所示，图中阴影部分为某种透明材料做成的柱形光学元件

的横截面，4c为一半径为R的;圆弧，。为圆弧面的圆心，4BC。构

成正方形。在。处有一点光源，从点光源经圆弧面射向4B边的一条

光线恰好不能从AB边射出且其反射光线刚好与圆弧面相切。已知

光在真空中的传播速度为c,求：

Q)该透明材料的折射率n；

(2)该光线从48边反射后传播到圆弧面切点所经历的时间t。

15.如图所示，AB为一半径为R的四分之一竖直光滑圆弧轨道，其与光滑水平面相切于B点，

在水平面上依次紧密排列着体积相等、材料不同、标号为2、3、4…n的小球，小球质量分别

为巾2、...mn,将质量为mi的小球1从轨道上4点由静止释放。已知小球之间的碰撞均为

弹性正碰，每相邻两个小球之间只碰撞一次，重力加速度为g,求：(1)小球3被撞后瞬间的动

能与小球1碰撞小球2前瞬间的动能之比；

(2)若m3=64==mn=则当巾2取何值时，第兀(n>2)个小球获得的动能最大,

并求出其最大动能&巾。

答案和解析

1.【答案】A

【解析】解：4c.根据质量数守恒和电荷数守恒有：iHe+jHeHe+21H,即A=1,Z=1,

则X为质子，故A正确，C错误；

8.由于核反应会释放巨大能量，则比彳He的比结合能大，故B错误；

。由于核反应方程释放巨大能量的同时，伴随着质量亏损，则看"e核子的平均质量比核子的

平均质量小，故。错误。

故选:A.

根据质量数守恒和电荷数守恒可推导出核反应方程；

结合能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量

比结合能：原子核的结合能与核子数之比；

核反应方程会释放出巨大的能量，且伴随着质量亏损。

解题关键是能够知道核反应方程遵循质量数守恒和电荷数守恒；核反应方程释放巨大能量的同时,

伴随着质量亏损；结合能和比结合能的关系。难度不大.

2.【答案】C

【解析】解：4、由题意可知，从早晨到中午，瓶内的水温度升高，水分子的平均动能增大，按

照统计规律并不是每个气体分子的动能都增大，故A错误；

B、从早晨到中午，由于气体温度升高，内能增大，根据热力学第一定律ZU=Q+W/>0,所以

Q>-W.故气体对外做功小于吸收的热量，故B错误；

C、从早晨到中午，瓶内的水温度升高，水分子的平均动能增大，水的质量不变，所以瓶内水的

内能会增加，故C正确；

。、水的温度升高后，速率大的水分子数占总水分子数的比例增大，故。错误。

故选：Co

根据温度是分子是平均动能的标志、结合统计规律判断每一个气体分子动能、水的内能、及速度

大的分子所点的比例的变化问题；

结合热力学第一定律判断出做功与吸收热量的大小。

利用热力学第一定律可以判断气体的做功、热传递和内能的变化情况。

3.【答案】D

【解析】解:由速度公式得:

其中v=7.2km/h-2m/s

代入数据得：T=2s

由f=生得：

f=0.5Hz

驱动力频率为0.5Hz时，弹簧装饰振动得最厉害，发生共振，弹簧装饰的固有频率等于驱动力的频

率，所以弹簧装饰的固有频率为0.5Hz,故ABC错误，。正确。

故选：D。

汽车做受迫振动，当弹簧装饰的固有频率等于减速带产生的驱动力频率时，汽车会发生共振，振

动最强烈。

本题以减速带使路面稍微拱起以达到车辆减速的目的为情境载体，考查了共振条件在实际生活中

的应用，解决此题的关键是要理解共振曲线。

4.【答案】A

【解析】解：根据折射率公式，单色光在透明介质中的传播速度”=；

根据波长、波速和频率的关系，光在真空中的波长4=，

光在透明介质中的波长41=产彳

根据双缝干涉条纹间距公式，原来的条纹间距Ax=1

光通过透明介质后的条纹间距d=%%="X4=4=/X

aaZa

可知同时将双缝和屏之间的距离变为原来的2倍时条纹间距不变，故A正确，3CC错误。

故选：4。

根据折射率公式以及波长、波速和频率的关系求光在介质中的波长，再根据双缝干涉条纹间距公

式分析作答。

本题考查了双缝干涉条纹间距公式的理解和运用。注意光在不同介质中频率不变，明确波长、波

速和频率的关系以及折射率公式是解题的关键。

5.【答案】D

【解析】解：4通常金属在各个方向的物理性质都相同，但具有固定的熔点，属于多晶体，故A

错误；

8.露珠呈球形是由于液体表面分子间的引力形成的，不是内部分子间吸引力相互作用的结果，故B

错误；

C土壤里有很多毛细管，如果要保存地下水分，就要把地面土壤锄松，破坏土壤里的毛细管，用

硬子压紧土壤，会让毛细管变得更细，能把地下的水分引上来，故C错误；

。.彩色液晶显示器利用了液晶光学性质各向异性的特点，故。正确。

故选：0。

金属是多晶体；叶面上的露珠是由于液体外部分子间距较为稀疏，分子间表现为吸引力；要保存

地下水分，需要破坏土壤里的毛细管；彩色液晶显示器利用了液晶光学性质各向异性的特点。

本题主要是考查表面张力、晶体与非晶体、毛细现象等知识，解答本题的关键是能够熟练掌握热

学部分的基本知识并能够熟练应用。

6.【答案】D

【解析】解：4、氮原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了21E=—3.40eU—(-13.60eU)=

10.20eV,故A错误;

B、a光子的能量为Ea=10.20eV

b光子的能量为用,=-3.40elZ-(-54.40el/)=51eV

由光子能量公式5=与，解得手=5,故2错误；

AAb

C、用a光子照射某金属刚好能发生光电效应，a光子的能量恰好等于金属的逸出功，则该金属的

逸出功Wo=10.20eU,故C错误；

D、用b光子照射该金属，逸出的光电子的最大初动能为&=Eb-W0=51eV-10.2eV=40.8eV,

故。正确。

故选：Do

氨原子发生跃迁时，辐射出的光子能量等于两能级间的能量差；根据能级图求出a光子与b光子的

能量，由E=/n/=九:求a光子与b光子的波长比。用a光子照射某金属刚好能发生光电效应，a光

子的能量恰好等于金属的逸出功。用b光子照射该金属，根据光电效应方程求出光电子的最大初动

能。

解决本题的关键要掌握光电效应方程，以及玻尔理论，知道原子发生跃迁时，辐射或吸收的光子

能量等于两能级间的能量差。

7.【答案】B

【解析】解：4小球在竖直方向做简谐运动，根据简谐运动的对称性可知小球在最低点与最高点

回复力大小相等，在最低点有产国=尸建一爪9

在最高点，回复力完全由重力提供F国=mg

联立解得尸理=2mg

设拉力为凡在最低点未释放时，根据平衡条件有F建=mg+F

解得F=mg,故A错误；

A根据简谐运动的对称性可知从M点运动到。点所用时间与从。点运动到N点所用的时间相等，故

小球由M点运动到。点所用的时间为全故8正确；

C.由于小球由M点运动到。点的过程中与由。点运动到N点的过程中，弹簧弹力逐渐减小，根据冲

量的定义/可知，在相等的时间内，弹簧弹力的冲量不相等，故C错误；

D由于由M点运动到0点的过程中与由。点运动到N点的过程中，弹簧弹力逐渐减小，而位移相等，

故弹簧弹力做的功不相等，故力错误。

故选：Bo

A.小球在竖直方向做简谐运动，小球恰好能上升到弹簧原长位置，回复力完全由小球重力提供，

在最低点回复力由弹力和重力的合力提供，根据对称性求解弹力，再根据平衡条件求拉力；

民根据简谐运动时间的对称性求时间；

C.小球在上升的过程中，弹力逐渐减小，根据冲量的定义分析作答；

。.小球在上升的过程中，弹力逐渐减小，根据做功公式分析作答。

本题考查了竖直方向的简谐运动，要知道回复力的来源，要充分利用对称性分析作答；要正确运

用冲量公式和做功公式解决问题。

8.【答案】BD

【解析】解：4根据单摆振动的规律可知，拉力最大时，小球位于最低点，拉力最小时，小球位

于最高点，故4错误；

B.由图可知1〜2s过程中，小球由拉力最小到最大，根据单摆振动的规律可知，小球最高点向最低

点运动，故B正确；

C.由图像可知，单摆振动的周期为7=4s,故C错误；

。.根据单摆周期公式T=2TTJ点代入数值解得L=4m,故。正确。

故选：BD。

根据在一次全振动中两次经过平衡位置,经过平衡位置时拉力最大,根据该规律求出小球的周期；

结合周期公式求出单摆的摆长。

解决本题的关键知道简谐运动对称性，掌握单摆的周期公式，并能灵活运用，基础题。

9.【答案】AB

【解析】解：4、由几何关系可知，PM=JPQ2+MQ2=V42+32nl=5nr根据波由P点传到

M点用时0.1s,可得波速为X?=-50m/s

根据乙图或丙图可知7=2x10-25,则波长％=vT=50x2x10-2租=1小，故A正确；

B、波由Q点传播到M点用时/：，=竺=三s=006s=3”故此时P点的振动情况与。时刻相同，即

v50

沿y轴正方向运动，故B正确；

CD、M点到两波源的波程差为=MP-MQ=(5-3)m=2m=24，因两波源起振方向相反，

故M点为振动减弱点，故CC错误。

故选:AB.

根据几何知识求出PM间的距离，结合波由P点传到M点的时间求解波速，读出周期，从而求得波

长。由运动学公式求出波由Q点传播到M点的时间，再分析波源Q产生的波刚传播到M点时，波源

P的振动方向。根据M点到两波源的波程差与波长的关系，结合两波源起振方向关系，分析“点是

振动加强还是振动减弱。

本题考查波的振动与传播的规律、机械波的叠加原理，要根据路程差与波长的关系，确定质点的

振动强弱是常用的方法，要熟练掌握。

10.【答案】ABD

【解析】解：4、航天员此操作的原理为反冲，与喷气式飞机飞行的原理相同，故A正确；

B、设在极短的时间戊内喷出的气体的质量为4m,则=

设对压缩气体的作用力为F',则对压缩气体，根据动量定理有

F'4t=Amv

解得：F'=pSv2

由牛顿第三定律可知，喷气过程中，航天员受到喷出气体的作用力恒为F=F'=pS/,故B正确；

CD,由于喷气过程中，气体的密度和速度恒定，且不考虑航天员和装备总质量的变化，所以航天

员受力恒定，做初速度为零的匀加速直线运动。

根据牛顿第二定律有F=Ma

由运动学公式有2ad=v'2

解得航天员到达空间站时相对空间站的速度为：M=率，故C错误，。正确。

\M

故选：ABD.

根据航天员此操作的原理分析与喷气式飞机飞行的原理的关系；设在极短的时间戊内喷出的气体

的质量为4m，对压缩气体，利用动量定理求出对压缩气体的作用力，从而得到航天员受到喷出气

体的作用力；根据航天员的受力情况分析其运动情况，由牛顿第二定律和运动学公式相结合求航

天员到达空间站时相对空间站的速度。

解答本题的关键要理解航天员操作的原理：反冲，属于连续介质问题，往往取极短时间内的气体

为研究对象，根据动量定理求气体受到的作用力。

11.【答案】CAC压强传感器和注射器连接管中存在气体

【解析】解：(1)4改变柱塞位置后，不能立即读取气体的体积，待气体稳定后再读数，故A错误；

员实验过程不能用手握住注射器，防止气体温度变化，故B错误；

C.推拉注射器柱塞时，操作应缓慢，使管内气体温度与环境温度保持一致，故C正确。

故选：Co

(2)4由1、2、3组数据分析可知，在误差允许的范围内，压强与体积成反比，故A正确；

员根据牛=C可知若温度升高，p与V的乘积会增大，故8错误；

Cp与V的乘积减小，可能是气体质量减小造成的，故C正确。

故选：AC.

(3)实验时气体的实际体积比注射器刻度值U大于外,根据玻意耳定律p(U+%)=C,C为定值

化简得V=%

如果实验操作规范正确，但如题图乙所示的V-不图线不过原点，则%代表注射器与压强传感器连

接部位的气体体积；由题图甲可知，该气体存在于压强传感器和注射器连接管中。

故答案为：(1)C；(2)AC；(3)压强传感器和注射器连接管中存在气体。

(1)根据实验的正确操作分析作答；

(2)根据表格数据分析作答；

(3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积不能忽略设为％,根据玻意耳定律求解U；函数，

在结合v-j图像分析作答。

本实验是验证性实验，要控制实验条件，此实验要要保持注射器内气体的质量不变和气体的温度

不变；要能根据实验装置进行误差分析。

12.【答案】水平螺丝P不需要翳=零+隼>

LiL4JC2

【解析】解：(1)已知：4t，>4t’2,滑块经过光电门1的速度小于经过光电门2的速度，说明导轨

右端较高，应将水平螺丝P调低些。

(2)(4)根据光电门测速原理，碰撞前滑块1的速度大小为：%=总

碰撞后滑块2的速度大小为：％'=肃

碰撞后滑块1的速度大小为：%，=今

Z1L2

fmv

根据动量守恒定律得：=m2v2+ii

联立解得：氏=案+痣

若此式成立，则说明碰撞过程动量守恒，且不需要测量遮光条的宽度。

(5)若忽略两滑块碰撞过程的能量损失，则此碰撞为弹性碰撞。由光电门1记录的时间为戊，光电

门2先后记录的时间为4tl和a2,可知碰后两滑块同方向运动，根据根据弹性碰撞的性质可知巾1>

m2

故答案为：(1)水平螺丝P；(3)不需要；(4)^=舞+痣；(5)>

(1)根据时间的大小关系分析出导轨较高的一侧，结合题意完成分析；

(2)(4)根据动量定理得出需要满足的关系式，以及分析出是否需要测量由

(5)根据滑块碰后的速度特点得出两个滑块的质量大小关系。

本题主要考查了动量守恒定律的验证实验，根据实验原理掌握正确的实验操作，结合运动学公式

和动量守恒定律即可完成分析。

13.【答案】解：(1)由于两部分气体为质量相同的同种气体，故可视为同一气体的等温变化，由

玻意耳定律得

PihS=P2L2s

解得：Pl：P2=19：20

(2)加热过程两部分气体均做等压变化

根据盖一吕萨克定律可得

出+叫川_L^S

-T+AT———

即

〃1S_LrS

AT~~T~

同理

皿S_A2s

AT~~

解得.也=空

肿传.g19

答：(1)1、II两部分气体的压强之比为19:20;

(2)如果给它们加热，使它们升高相同的温度，又不使水溢出，则两段气柱长度变化量之比为北。

【解析】(1)由于两部分气体为质量相同的同种气体，故可视为同一气体的等温变化，根据玻意耳

定律列式得出两部分气体的压强之比；

(2)气体做等压变化，根据盖一吕萨克定律列式得气柱长度变化量的比值关系。

本题主要考查了一定质量的理想气体状态方程，解题的关键点是分析出气体变化前后的状态参量,

结合一定质量的理想气体状态方程即可完成分析。

14.【答案】解：(1)设光线在4B边上的入射点为E时恰好发生全反射，其反射光线在弧4C上的切

点、为F,画出光路图如图所示，设入射角为0,在4ZME中有

在^DEF中有

x

LDEsin2d=R

根据折射定律有

1

n=^e

解得：n-2

(2)在△DEF中，由几何关系可知

LEFtan29=R

LEF~ut

解得：t=

3c

答：(1)该透明材料的折射率为2