2023-2024学年北京市丰台区高二（下）期末物理试卷（含答案）

第=page11页，共=sectionpages11页2023-2024学年北京市丰台区高二（下）期末物理试卷一、单选题：本大题共14小题，共42分。1.下列说法正确的是(

)A.光是一种电磁波 B.光需要介质才能传播

C.声波只能在空气中传播 D.在空气中传播的声波是横波2.圆形铁丝圈蘸一些肥皂液后会形成肥皂膜，将铁丝圈竖直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈现出彩色条纹。下列说法正确的是(

)A.这是光的偏振现象 B.这是光的衍射现象C.彩色条纹为横纹 D.彩色条纹为竖纹3.关于卢瑟福α粒子散射实验现象及分析，下列说法正确的是(

)A.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，主要原因是原子内部十分“空旷”

B.绝大多数α粒子在实验中几乎不偏转，是因为原子核质量很大

C.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是电子对α粒子的库仑力

D.使α粒子产生大角度偏转的作用力，是原子核对α粒子的万有引力4.夏天由于气温升高，汽车轮胎内的气体压强变大，更容易造成爆胎。假设轮胎不漏气且气体可视为理想气体，与冬天相比，夏天轮胎内的气体(

)A.分子间斥力更大 B.分子的平均动能更大

C.所有分子的运动速率都更大 D.气体内能更小5.下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是(

)A.甲图是分子势能与分子间距离的关系图象，B点对应的距离分子间相互作用表现为引力

B.乙图是模拟气体压强产生机理的实验，实验中要保证每颗豆粒与台秤碰撞时的速率相等

C.丙图是显微镜下某微粒运动每隔30s的位置连线，这就是微粒的运动轨迹

D.丁图是氧气分子分别在0℃和100℃时的速率分布情况，实线对应的是100℃6.在如图所示的电路中，L是自感系数很大、电阻很小的线圈，P、Q是两个相同的小灯泡。下列说法正确的是(

)A.闭合开关S后，两灯始终一样亮

B.闭合开关S后，灯泡P中电流从右向左

C.当断开开关S时，两灯同时熄灭

D.当断开开关S时，灯泡P中电流从右向左7.如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历三个过程，沿直线先后到达状态B和C，最终回到状态A。下列说法正确的是(

)A.从A到B，气体内能减小 B.从B到C，气体从外界吸热

C.A、C两状态，气体温度相同 D.B、C两状态，气体温度相同8.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时波源开始振动，经过一个周期T时的波形图如图所示，则波源振动的位移y随时间t变化的关系式为(

)A.y=Asin(2πTB.y=−Asin(2πC.y=Acos(2πD.y=−Acos(9.手机防窥屏的原理图如图所示，防窥屏可视为某种透明介质，在屏中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于手机屏幕。手机上发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。防窥屏可实现对发光像素单元可视角度θ的控制。下列说法正确的是(

)A.防窥屏的厚度H越大，可视角度θ越小 B.透明介质的折射率越小，可视角度θ越小

C.屏障的宽度L越大，可视角θ越小 D.屏障的高度d越大，可视角度θ越大10.如图所示，一个理想变压器的原、副线圈的匝数比为10：1，原线圈两端a、b接正弦式交流电源。在原线圈前串联一个规格为“熔断电流0.2A、电阻5Q”的保险丝，与原线圈并联的电压表的示数稳定为220V，电压表为理想电表，若电路可以长时间正常工作，下列说法正确的是(

)A.通过电阻R的最大瞬时电流为2A B.电阻R增大时，流经保险丝的电流也增大

C.保证保险丝不断的电阻R的最小值为11Ω D.变压器的输出功率最大值为4411.如图所示，光电倍增管是提高光电管灵敏度的光电转换器件。管内除光电阴极和阳极外，两极间还放置四个倍增电极1、2、3、4。使用时相邻两倍增电极间均加有电压，以此来加速电子。光电阴极受光照后释放出光电子，在电场作用下射向第一倍增电极，引起电子的二次发射，激发出更多的电子，然后在电场作用下射向下一个倍增电极，又激发出更多的电子，如此电子数不断倍增，使得光电倍增管的灵敏度比普通光电管要高得多，可用来检测微弱光信号。下列说法正确的是(

)A.光电倍增管正常工作时，每个倍增电极上都发生了光电效应

B.光电倍增管内阳极接收电子的能量全部来源于照射光

C.图中标号为偶数的倍增电极电势要高于标号为奇数的电极电势

D.适当增大倍增电极间的电压有利于探测更微弱的光信号12.北京时间2024年5月5日19时54分，太阳爆发了一次X射线耀斑，X射线耀斑的级别划定通常以地球同步轨道卫星观测到的X射线流量来表征。射线流量指在单位时间、单位面积上接收到的射线能量。若太阳均匀地向各个方向辐射X射线，设波长为λ，太阳辐射X射线的总功率为P。同步卫星探测仪正对太阳的面积为S，卫星离太阳中心的距离为R，普朗克常量为ℎ，光速为c，则同步卫星探测仪探测到的X射线流量中的光子数为(

)A.pλ4πℎcR2 B.PλπℎcR213.如图所示，弹性小球A和B叠放在一起，从距地面高度为ℎ处自由落下，落地瞬间，B先与地面碰撞，后与A碰撞，ℎ远大于两小球直径，小球B的质量远大于小球A质量。假设所有的碰撞均为竖直方向内弹性碰撞，且碰撞时间均可忽略不计，不考虑空气阻力，则下列判断中正确的是(

)A.下落过程中A与B之间存在相互作用

B.小球B与地面碰撞后，小球B的速度为零

C.A与B第一次碰后小球A弹起的最大高度约为4ℎ

D.A与B第一次碰后小球A弹起的最大高度约为9ℎ

14.如图甲所示，通过电流加热，热阴极中的电子克服逸出功离开阴极，之后被加速电场加速撞击阳极，在撞击阳极原子的过程中，电子以极大的加速度减速，损失的能量则以X射线的形式辐射出去。大部分电子经历多次碰撞而减速，因此辐射的能谱是连续谱，图乙为不同加速电压下测量到的X射线能谱，横轴为X射线波长，纵轴为相应波长的X射线强度。电子从阴极逸出时的速度忽略不计，下列推断不正确的是(

)

A.随加速电压增大，X射线强度的极大值向频率更高的方向移动

B.当电子撞击阳极被瞬间减速到0时，辐射的X射线波长最短

C.只改变阳极材料，X射线的最短波长也会随之变化

D.若用60kV加速电压加速电子，产生的X射线的最短波长约为20pm二、实验题：本大题共2小题，共18分。15.某小组做“用双缝干涉测量光的波长”实验。

(1)将实验仪器按要求安装在光具座上，如图甲所示，则在甲图中1、2、3处分别应该安装的器材是______。

A.单缝、滤光片、双缝

B.单缝、双缝、滤光片

C.滤光片、单缝、双缝

D.双缝、滤光片、单缝

(2)如图乙所示，测量头中分划板上的刻度线先后处于x1、x2位置，x1位置的读数为1.690mm，x2位置的示数如图丙所示，读数为______mm；根据x1、x2位置读数，得到相邻亮条纹的间距Δx=______mm(结果保留三位小数)；已知双缝间距为d，双缝到毛玻璃屏的距离为L，此单色光波长的表达式λ=______(用L、d、x1、16.两个实验小组做“探究气体等温变化规律”实验。

(1)一组同学利用如图甲所示的装置进行实验，注射器中密封了一定质量的空气。通过刻度尺读取空气柱的长度1，从与注射器内空气柱相连的压力表读出空气柱的压强p。

a.实验过程中，下列操作正确的是______。(填选项前字母)

A.在柱塞上涂抹润滑油可以提高装置的气密性

B.应快速推拉柱塞并迅速读数，以避免气体与外界发生热交换

C.推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器

b.一组同学在不同温度下用同一空气柱进行实验，测出两条等温线，如图1所示，则T1______T2(填写“>”或“<”)。

c.一组同学在某次实验中，以压强p为纵轴，以体积的倒数为横轴，把采集的各组数据在坐标纸上描点。(如图2)发现图线的上端出现了一小段弯曲，产生这一现象的可能原因是______。(答一种情况即可)

(2)二组同学用气体压强传感器做实验。实验装置如图乙所示，研究对象是注射器中的密闭气体。气体压强传感器通过塑料管与注射器相连。由注射器壁上的刻度可以读出气体的体积V；由压强传感器测得的压强值p在计算机屏幕上可以实时显示。

a.二组同学正确操作实验后，获得不同体积时气体压强的数值。利用计算机作出气体的图像，发现图线不过坐标原点，如图3所示，图中V的物理含义是______。

b.二组同学在同一环境温度下进行了两次实验。根据他们测得的数据，分别作出的图像如图4所示，图线a与b分别对应两次实验数据，图线a斜率大于图线b斜率的可能原因是______。(答一种情况即可)三、计算题：本大题共4小题，共40分。17.如图所示，一束激光AO沿半径方向射入空气中截面为半圆形的玻璃砖，O点是玻璃砖的圆心。已知光线AO的入射角i=30°，它的反射光线与折射光线的夹角为90°。

(1)画出反射和折射光路图，并标出折射角r；

(2)求这种玻璃的折射率n；

(3)分析说明当入射角i=60°时，是否会发生全反射现象。18.如图所示，坐标原点处有一质点做振幅A=10cm的简谐运动，形成一列自左向右传播的简谐横波，在t=0时刻x=4cm处质点刚开始振动。质点P、Q平衡位置的坐标分别是(2,0)、(9,0)，已知在t1=0.2s时，P质点第一次位于波峰。求：

(1)这列波的周期T和传播速度v；

(2)画出t2=0.6s时的波形图；

(3)从t=0时刻起，质点Q第一次位于波峰所经历的时间t及通过的路程19.康普顿效应揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外还具有动量。根据狭义相对论，光子的能量E与其动量p的关系为E=pc，其中c为真空中光速。

(1)推导波长为λ的单色光光子的动量表达式p=ℎλ(ℎ为普朗克常量)；

(2)在康普顿效应中，当入射的光子与晶体中的电子碰撞时，电子会带走一部分能量和动量。假设入射光子与静止的自由电子发生弹性碰撞，碰撞后光子的方向恰好与原入射方向垂直。已知入射光波长为λ0，散射后波长为λ1。

a.画出碰撞前后光子动量以及碰后电子动量三者的矢量关系图(在图中标出光子碰前、碰后的动量大小)；

b.分析比较入射光波长λ0与散射后波长λ1的大小关系。

(3)如同大量气体分子与器壁频繁碰撞产生压力一样，当光照射到物体表面时，也将产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”。有科学家设想利用太空中阻力很小的特点，可以在宇宙飞船上安装太阳帆，利用光压推动飞船前进，实现星际旅行。若将一个材质很轻、面积足够大的太阳帆完全展开，调整帆面方向，使其与太阳光照方向垂直。已知帆面处单位面积接收的太阳光辐射功率为P20.利用如图所示的装置来研究光电效应。真空中一对半径均为R1的圆形金属板P、Q，圆心正对平行放置，两板距离为d，Q板中心镀有一层半径为R2(R2<R1)的圆形锌金属薄膜。两金属板P、Q之间电压的大小可以调整，电源的正负极也可以对调。当Q板受到频率为ν的单色光持续照射后，只有锌金属薄膜发生光电效应，光电子向各方向逸出。假设保持光照条件不变，单位时间内从锌薄膜中逸出的光电子数为n，调节金属板P、Q两端电压，当微安表示数恰好为零时，测得遏止电压为Uc；进一步实验发现，当金属板P、Q两端电压大于或等于某一电压值Um时，微安表示数始终为最大值Im。(两板带电时板间的电场可视为匀强电场，不考虑平行板的边缘效应；忽略光电子的重力以及光电子之间的相互作用。已知普朗克常量为ℎ，电子的电荷量为e，电子质量为m)求：

(1)锌薄膜的逸出功W0；

(2)微安表示数最大值Im和电压值Um；

(3)某同学进一步查阅资料，获得了以下信息：

①原子半径r大小的数量级为10−10m，普朗克常量ℎ=6.6×10−34J⋅s；

②某普通光源，发光的频率V0参考答案1.A

2.C

3.A

4.B

5.D

6.D

7.C

8.B

9.B

10.C

11.D

12.C

13.D

14.C

15.(1)C；(2)7.870；1.236；(x2−x1)5Ld。

16.AC

17.解：(1)根据题意作图如图

(2)反射角为30°，根据题意可知折射角r=60°

根据折射定律有n=sinrsini=sin60°sin30∘=3

(3)根据全反射临界角公式有sinC=118.解：(1)简谐波向右传播，则点P向上运动，在t1=0.2s时，P质点第一次位于波峰，则

14T=t1

解得

T=0.8s

由图可知波长为4cm，则波速为

v=λT

解得

v=0.05m/s

(2)t2=0.6s时的波形图如图

(3)当x=1cm的振动传递到Q点时，Q点位于波峰，则有

t′=Δxv=9−10.05×0.01s=1.6s

t=0时刻x=4cm的质点向下振动，则Q点的起振方向向下，路程为

s=3A=3×10cm=30cm(3)从t=0时刻起，质点Q第一次位于波峰所经历的时间1.6s，通过的路程30cm。

19.解：(1)根据

E=pc

E=ℎν

c=λν

解得

p=ℎλ

(2)a.根据p=ℎλ，碰前光子的动量为

p0=ℎλ0

碰后光子的动量为

p1=ℎλ1

根据动量守恒定律，碰撞后，光子的动量与碰后电子的动量的矢量和等于碰前入射光子的动量，矢量图如图所示；

b.根据能量守恒定律，碰后光子的能量变小

ℎλ0c>ℎλ1c

解得

λ1>λ0

散射后波长λ1大于入射光波长λ0；

(3)一小段时间Δt内，太阳帆接收的光子数为

n=P0⋅Δt⋅Sℎcλ

取光子初速度方向为正方向，根据动量定理得

F⋅Δt