2024北京二中高二（下）期末物理试题及答案

北京二中—2024学年度第六学段高二年级学段考试试卷物理选择性必修III：一、单项选择题（每小题的四个选项中，只有一个选项是正确的，每小题2分，共42分）．．．．1．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一。以下不能体现能量守恒定律的是（）．．A．热力学第一定律．牛顿第三定律C．闭合电路欧姆定律D．机械能守恒定律2.下列关于物理学科的实验及其揭示的规律的说法中，不正确的是（．．．）A.奥斯特通过对放在通电直导线正下方的小磁针的偏转现象的分析，提出了磁生电的观点B.康普顿通过对康普顿效应的分析，提出了光子除了具有能量之外还具有动量C.汤姆孙通过对阴极射线在电场和磁场中的偏转情况的研究，发现了电子D.卢瑟福猜想原子核中还存在着一种不带电的粒子，即中子，查德威克通过实验验证了中子的存在3．下列理论与普朗克常量无紧密关系的是（．．．．．）A.安培分子电流假说爱因斯坦光电效应C.德布罗意物质波假说D.康普顿散射理论4.关于下列几幅图的说法正确的是（）甲乙A.图甲中将盐块敲碎后，得到的不规则小颗粒是非晶体B.图乙中冰雪融化的过程中，其温度不变，内能增加C.图丙中石蜡在固体片上熔化成椭圆形，说明石蜡是单晶体D.图甲中水黾静止在水面上，是浮力作用的结果5．如图所示的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是（Aα粒子与原子中的电子发生碰撞）B．正电荷在原子中均匀分布C．原子中带正电的部分和绝大部分质量集中在一个很小的核上D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中-高二年级物理第六学段考试2024年7月第1页（共10页）-6．关于天然放射现象，下列说法正确的是（A.天然放射现象表明原子内部有一定结构B.升高温度可以改变原子核衰变的半衰期C.β射线是原子核外的电子形成的电子流）D.三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离作用最小7．氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n3能级上，下列说法正确的是（A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子）B.从n3能级跃迁到率低C.从n3能级跃迁到n1能级比跃迁到n2能级辐射的光子频n4能级需吸收的能量D.n3能级的氢原子电离至少需要吸收的能量821H31H4210n）A．该核反应属于重核的裂变C．该核反应过程没有质量亏损B．该核反应属于轻核的聚变D．目前核电站利用的就是该核反应所释放的能量9．已知氡222的半衰期为3.8天。那么4g氡经过天，还剩下没有发生衰变的质量D0g的放射性物质为（）A2gB．C．0.5g10．如图所示为光电效应实验中某金属的遏止电压Uc与入射光的频率的关系图像。已知元电荷e。根据该图像不能得出的是（）A.饱和光电流C.普朗克常量B.该金属的逸出功D.该金属的截止频率．一定质量的理想气体的体积V随热力学温度T变化的情况如图所示。气体先后经历状态B和C，下列说法正确的是（）A.从状态B到状态C，气体对外做功B.B到状态C，气体向外放热C.A到状态B，气体压强保持不变D.从状态A到状态B，气体内能保持不变-高二年级物理第六学段考试2024年7月第2页（共10页）-12.x轴正方向传播的简谐横波，波速为。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（）A．这列波的振幅为4cmy/cmv20B．这列波的周期为1sC．此时x4m处质点沿y轴正方向运动D．此时x4m处质点的加速度为04812/m-213．如图所示，质量为m的手机放置在支架斜面上，斜面与水平面的夹角为θ，手机与接触面的动摩擦因数为，重力加速度为。手机始终保持静止状态。下列说法正确的是（A.手机对支架的压力大小为mg，方向垂直于斜面向下B.手机受到的摩擦力大小为μmgcos，方向沿斜面向上C.若θ增大，则支架对手机的摩擦力随之减小）D.若θ增大，则支架对手机的作用力保持不变14．一种巨型娱乐器械可以使人体验超重和失重。一个可乘十多个人的环形座舱套装在竖直柱子上，由升降机送上几十米的高处，然后让座舱自由落下。落到一定位置时，制动系统启动，座舱做减速运动，到地面时刚好停下。在上述过程中，关于座舱中的人所处的状态，下列判断正确的是（A．座舱在自由下落的过程中人处于超重状态）B．座舱在减速运动的过程中人处于超重状态C．座舱在整个运动过程中人都处于失重状态D．座舱在整个运动过程中人都处于超重状态15改变K与A之间电压的大小，闭合电键，电流表有示数。下列说法正确的是（）A.向右移动滑片，电流表示数一定会一直增大B.仅增大入射光频率，电流表示数一定增大C.仅增大入射光强度，电流表示数一定增大D.将电源正负极对调，电流表示数一定为零16．如图所示，将篮球从同一位置斜向上抛出，其中有两次篮球垂直撞在竖直墙上，不计空气阻力，则下列说法中正确的是()A.从抛出到撞墙，第二次球在空中运动的时间较短B.篮球两次撞墙的速度可能相等C.篮球两次抛出时速度的竖直分量可能相等D.抛出时的动能，第一次一定比第二次大-高二年级物理第六学段考试2024年7月第3页（共10页）-17减小第二个斜面的倾角，重复实验，直至斜面最终变为水平。右图是现代所做的伽利略斜面实验的频闪照片（组合图）。几次实验中小球都从同一位置释放，且频闪照相的频闪频率相同，有关小球在斜面ab上的运动说法正确的是（）A.小球在斜面ab上运动越来越慢，主要是摩擦作用的影响B.小球在斜面a上运动的距离较短，因此小球在斜面a上运动的ab平均速度较小C.小球在斜面b上的影像个数较多，表示小球在斜面b上运动的时间较长D.频闪照片中相邻的两个影像间的距离越大，表示这两个影像间的运动时间越长18ac两点高度相同，b点为桥面的最高点。假设整个过程中汽车所受空气阻力和摩擦阻力的大小之和保持不变。下列说法正确的是（）A段汽车对桥面的压力大小不变Bbc段汽车对桥面的压力逐渐增大Cab段汽车的输出功率逐渐增大D段汽车发动机做功比19如图所示，静止在光滑水平桌面上的物块A和B子弹沿弹簧轴线方向射入物块A并留在其中，射入时间极短。下列说法中正确的是（A．子弹射入物块A的过程中，子弹和A的机械能守恒）B物块AA的冲量大小大于v0A对子弹的冲量大小AB物块AA前子弹的动能D．两物块运动过程中，弹簧最短时的弹性势能等于弹簧最长时的弹性势能20）ABCD-高二年级物理第六学段考试2024年7月第4页（共10页）-21．通过观测的结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性。弗兰克赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验。实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少。在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现间电压U每升高时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示。科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释。仅依据本实验结果构建的微观图景合理的是汞蒸汽图1图2A.汞原子的能量是连续变化的B.存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能C.相对于G极，在K极附近时电子更容易使汞原子跃迁D.电流上升，是因为单位时间内使汞原子发生跃迁的电子个数减少二、实验题（本大题共2小题，共18分）22η的油酸酒精溶液，一滴一滴地滴入量筒，记下体积为V的油酸酒精溶液的滴数为N。之后的操作步骤如下：A．将带有方格的玻璃板放在浅盘上，待油酸薄膜形状稳定后，用笔将油酸薄膜的形状画在玻璃板上B．将痱子粉均匀地撒在浅盘内的水面上，用滴管吸取体积浓度为η的油酸酒精溶液，从低处向水面中央滴入一滴C．根据方格数目，估算出油酸薄膜的面积为S（1）以上操作步骤正确的顺序是________（填序号）。计算油酸分子直径的表达式为________。（2）该实验体现了理想化模型的思想，实验中我们的理想假设有A．油酸在水面上充分散开形成单分子油膜B．油酸分子是紧挨着的没有空隙。C．油酸不溶于水（3________。A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算B．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开C．计算油膜面积时，将不完整的方格均视为完整方格处理-高二年级物理第六学段考试2024年7月第5页（共10页）-23．某同学利用如图1所示的装置探究物体的加速度a与所受合力F的关系。图1（1）打点计时器使用的电源是______。A．交流电源B．直流电源（2______车拖着纸带做匀速运动，表明已经消除了摩擦力和其它阻力的影响。（3）实验时保持小桶和砝码的总质量远小于小车的质量，其目的是A．小车所受的拉力近似等于小车所受的合力。B．小车所受的拉力近似等于小桶和砝码的总重力C．保证小车运动的加速度不超过当地重力加速度（4）图2是实验中得到的一条纸带，ABCD、、、G为7个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。相邻的计数点之间的距离分别为：x=4.22cm、x=4.65cm、x=5.08cm、CDx=5.49cmx=5.91cmx=6.34cm50Hz=________m/s2DEEF（结果保留两位有效数字）。图2（51的质量m11为纵坐标，m为横坐标，画出m图像。从理论上分析，下列图像正确的是_______。aaABCD-高二年级物理第六学段考试2024年7月第6页（共10页）-三、计算题（本题共4小题，共40分24mFa做初速度为v0的匀加速直线运动，（1）利用图像法，推导此匀加速运动中位移x与时间的关系（2）利用（1）中结论，推导此匀加速运动中位移x与速度的关系（3）恒力F做功直接对应着什么物理量的变化？试由牛顿运动定律和运动学公式推导这种关系的表达式25.22862Rn放射出的粒子（42He）在与磁场垂直的平面内做圆周运动。（1Y（粒子在磁场中的运动轨迹，请计算粒子与新核的轨道半径之比，并在图中画出新核运动轨迹的示意图。（3）求新核与粒子的运动周期之比26．在量子力学诞生以前，玻尔提出了原子结构假说，建构了原子模型：电子在库仑引力作用下绕原子核能级，不同能级对应于电子的不同运行轨道。电荷量为Q的点电荷A固定在真空中，将一电荷量为q的点电荷从无穷远移动到距A为r的过程Qq中，库仑力做功=k。r已知电子质量为m、元电荷为、静电力常量为k、普朗克常量为，规定无穷远处电势能为零。（1rE及氢原子系统的1k1能级E1。（2）为了计算氢原子的这些轨道半径，需要引入额外的假设，即量子化条件。我们可以进一步定义氢原子中电子绕核运动的“角动量”，为电子轨道半径r和电子动量mv的乘积。轨道量子化h2条件，实质上是角动量量子化条件，即：只有满足电子绕核运动的角动量为的整数倍时，对应的轨道才是可能的。请结合上述量子化条件，求氢原子的第n个轨道半径rn。（3）在玻尔原子理论的提出历程中，氢原子光谱的实验规律具有重要的意义。1885年瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些谱线的波长满足一个简单111=（-）n45…R，，，式中的22n2请结合量子化条件和跃迁假设，推导R的表达式。-高二年级物理第六学段考试2024年7月第7页（共10页）-27．阅读下面材料，完成下面小题灾难发生时，三体行星正处于一个稳定的恒纪元中，围绕着三星中的一颗恒星运行，轨道半径约个天文单位。恒星被光粒击中后，光球层和对流层上被击出一个巨大的裂孔，孔的直径达五万千米，可以并排放下四个地球。不知是偶然还是攻击者有意为之，光粒击中恒星的位置正在行星运行的黄道面上。从三体行星上看去，那个太阳的表面出现了一个光度极强的亮斑，它像熔炉的大门，太阳深处的强辐射通过裂孔，穿透光球层、对流层和色球层，直接照射到行星上。暴露在光斑下的那个半球之上，处于室外的生命在几秒钟内就被烤焦。接着，恒星内部的物质从裂孔喷涌而出，形成了一股五万千米粗的烈焰喷泉。喷出的太阳物质温度高达千万度，一部分在引力的作用下落回太阳表面，一部分则达到了逃逸速度，直冲太空。从行星上看去，太阳表面仿佛长出了一棵灿烂的火树。约四小时后，喷出物质穿过0.6个天文单位的距离，火树的树顶与行星轨道相交。又过了两个小时，运行中的行星接触了火树的树梢，然后在喷出物质带中运行了三十分钟，这段时间，行星等于是在太阳内部运行，喷出物质经过太空的冷却后仍有几万摄氏度的高温。当行星移出喷出物质带后，它已经是一个发出暗红色光芒的天体，表面均被烧熔，岩浆的海洋覆盖了一切。行星的后面拖着一道白色的尾迹，那是被蒸发的海洋的水蒸气；而后尾迹被太阳风吹散，行星变成了一颗披散着白色长发的彗星。这时，行星表面已经没有生命，三体世界已经毁灭，但灾难的引信才刚刚点燃。喷出带对行星产生了巨大的阻力，行星在穿过后运行速度降低，轨道下降了一些。火树像太阳伸出的魔爪，一次次拉低行星，只要穿过喷出带十次左右，行星就会坠落到太阳表面，三体星系中漫长的宇宙橄榄球赛将迎来大结局，但这个太阳没有活到成为冠军的那一刻。由于喷出物质导致压力降低，恒星内部的核聚变反应暂时变弱，于是这个太阳迅速暗下去，最后只能看到一个朦胧的轮廓，这使得太阳表面的火焰巨树更加醒目耀眼，仿佛是在宇宙的底片上用尖利物划出来的。随着聚变的熄灭，内部辐射压力已不足以支撑恒星的外壳，太阳开始坍缩，最终黯淡下去的外壳接触并挤压内核，引发了最终的大爆发。这就是三天前地球上的人们看到的那一幕。恒星爆发摧毁了三体星系的一切，星系内正在逃离的大部分飞船和太空城都被毁灭，只有极少数的飞船侥幸逃脱——当时，这些飞船正处于另外两颗太阳后面，这两颗没有受到打击的恒星在大爆发中起到了掩体的作用。以后，剩下的两轮太阳将组成一个稳定的双星系统，但再也没有生命来享受有规律的日出日落了。爆发的恒星物质和破碎的行星在两轮太阳周围形成广阔的吸积盘，像两片灰色的墓场。……以三体恒星毁灭的观测数据为基础，建立了太阳遭到同样打击时的灾变数学模型。对该模型的运算表地球将保留一部分体积并维持球体形状，但其表面将被剥离，剥离深度达五百千米左右，包括全部地壳和地幔的一部分；火星表面将被剥离一百千米左右。在打击后期，所有类地行星将由于太阳爆发物质的阻力降低轨道，最终坠落到太阳的残存核心上，完全毁灭。数学模型显示，太阳爆发的破坏力，包括辐射和扩散的恒星物质的冲击，与距离的平方成反比，即与太阳距离增大时破坏力急剧降低，这就使得距太阳较远的类木行星能够在打击中幸存。土星、天王星和海王星只是在表面受到一般扰动，结构保持完好。扩散的太阳物质将会对三颗类木行星的运行轨道产生一定影响，但在打击后期，爆发后的太阳物质将形成螺旋状的残骸星云，其旋转的角速度和方向将与类木行星保持一致，不再对行星产生足以降低轨道的阻力。可以确定，太阳系的四颗巨行星：木星、土星、天王星和海王星在黑暗森林打击后将保持完好。这个重要的预测是掩体计划的基本依据。五、掩体计划。以木星、土星、天王星和海王星四大巨行星为掩体，避开黑暗森林打击引发的太阳爆发。计划在四大行星的背阳面建设供全人类移民的太空城，这些太空城紧靠各大行星，但不是它们的卫星，而是与行星一起绕太阳同步运行，这就使得太空城一直处于四大行星的背阳面，在太阳爆发时受到行星的屏蔽和保护。计划建立五十座太空城，每座可容纳一千五百万人左右。其中，木星背面二十座，土星背面二十座，海王星背面六座，天王星背面四座。建设太空城的材料取自四大行星的卫星，以及土星和海王星的星环。-高二年级物理第六学段考试2024年7月第8页（共10页）-建设太空城的材料取自四大行星的卫星，以及土星和海王星的星环。六、掩体计划的技术问题。该计划所涉及的技术基本在人类已达到的范围之内，舰队国际已具有丰富的太空城建设经验，并且已经在木星拥有相当规模的太空基地。也存在一些预计能够在计划规划的时间内克服的技术挑战，如太空城的位置维持。太空城不是四大行星的卫星，它们在行星的背阳面与行星保持相对静止的状态，且与行星的距离很近，引力会将太空城拉向行星，所以必须在太空城上安装位置维持发动机，以抵消行星引力，保持太空城与行星间的距离。最初计划太空城的位置位于巨行星的第二拉格朗日点，这是位于巨行星外侧的引力平衡点，没有位置维持问题，但发现距离掩体行星太远，难以起到防护作用。……头到脚消失在空气中，在空间泡无形球面上，他身体的断面飞快地变换着形状，那晶亮的镜面甚至在周围的舱壁上反射出水纹一样跳动的光影。褚岩很快完全消失了，正当莫沃维奇和关一帆面面相觑之际，突然从那个空间伸出两只手，那两只手和前臂都悬在空中，分别伸向两人，莫沃维奇和关一帆各抓住一只手，立刻都被拉进了四维空间。有过亲身经历的人都一致同意，置身四维空间的感觉是不可能用语言来描述的，他们甚至断言，四维感觉是人类迄今为止所遇到的唯一一种绝对不可能用语言描述的事物。人们总是喜欢用这样一个类比：想象生活在三维空间中的一张二维平面画中的扁片人，不管这幅画多么丰富多彩，其中的二维人只能看到周围世界的侧面，在他们眼中，周围的人和事物都是一些长短不一的线段而已。只有当一个二维扁片人从画中飘出来，进人三维空间，再回头看那幅画，才能看到画的全貌。这个类比，其实也只是进一步描述了四维感觉的不可描述。首次从四维空间看三维世界的人，首先领悟到一点：以前身处三维世界时，他其实根本没看见过自己的世界，如果把三维世界也比做一张画，他看到的只是那张画与他的脸平面垂宣放置时的样子，看到的只是画的侧面，一条线；只有从四维看，画才对他平放了。他会这样描述：任何东西都不可能挡住它后面的东西，任何封闭体的内部也都是能看到的。这只是一个简单的规则，但如果世界真按这个规则呈现，在视觉上是极其震撼的。当所有的遮挡和封闭都不存在，一切都暴露在外时，目击者首先面对的是相当于三维世界中亿万倍的信息量，对于涌进视觉的海量信息，大脑一时无法把握。（取材于刘慈欣《三体全集:地球往事三部曲）太阳系基本数据太阳）2×1030平均轨道水星金星地球火星木星土星天王星海王星3×10235×10246×10246×10232×10276×10269×10251×1026-0.40.711.55.29.519.130半径(A.U.)1A.U.=1.5×10m-高二年级物理第六学段考试2024年7月第9页（共10页）-（1．．．．系统中存在有多个拉格朗日点，其中一个位于行星的外侧，称为第二拉格朗日点，如下图所示：第二拉格朗日点木星太阳．对于“太阳木星”系统，下列说法正确的是；A．若要计算第二拉格朗日点与太阳间的距离，需要木星的质量B．若物体位于第二拉格朗日点，则物体处于平衡状态C．若物体位于第二拉格朗日点，则其环绕太阳运行的周期大于木星环绕太阳运行的周期D．材料中提到的木星背阳面的太空城，就位于木星的第二拉格朗日点处．可能是拉格朗日点的是．．．。B.퐵点D.퐷点A.퐴点C.퐶点（2c=3.0×8（保留一位有效数字）能量为行星不被破坏的安全能量值，对各个行星均适用。考虑这样一种情况，当太阳被光粒打击，爆发能量时，我们使用某种手段，让整个太阳系一起跃迁入四维空间。试通过计算分析：在四维空间中，地球受到的能量是否大于行星的安全能量值，即我们跃入四维空间中能否躲过光粒的打击？假设能量守恒定律总是成立。-高二年级物理第六学段考试2024年7月第10页（共10页）-一、选择1234567BABAAACBCDCDDDDACBB891017111812191