2023-2024学年吉林省三区九校高二（下）期末考试物理试卷+答案解析

2023-2024学年吉林省三区九校高二（下）期末考试物理试卷

一、单选题：本大题共7小题，共28分。

1.2023年6月20日消息，科学家最近利用六方氮化硼二维层中的硼空位，首次完成了在纳米级排列量子传

感器的精细任务，从而能够检测磁场中的极小变化，实现了高分辨率磁场成像.关于传感器，下列说法正确

的是（）

350

300

:250

B200

150

100

50

I0

A.激光传感器能将电学量按一定规律转换成非电学量

B,电熨斗通过温度传感器实现温度的自动控制

C.霍尔元件能够把电学量转换为磁学量，干簧管是一种能够感知电场的传感器

D.传感器主要是通过感知电压的变化或感知电流的变化来传递信号

2.根据海水中的盐分高低可将海水分成不同密度的区域，当潜艇从海水高密度区域驶入低密度区域，浮力

顿减.称之为“掉深”。如图甲所示，我国南海舰队某潜艇在高密度海水区域沿水平方向缓慢航行。t=0时,

该潜艇“掉深”，随后采取措施自救脱险，在0〜30s内潜艇竖直方向的。-力图像如图乙所示（设竖直向下

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为正方向）。贝lj（

A.潜艇在力=10s时下沉到最低点

B.潜艇在“掉深”和自救时的加速度大小之比为1:2

C.潜艇竖直向下的最大位移为10。加

D.潜艇在“掉深”和自救时的位移大小之比为1:2

3.燃气灶支架有很多种规格和款式。如图所示，这是a、6两款不同的燃气灶支架，它们都是在一个圆圈底

座上等间距地分布有五个支架齿，每一款支架齿的简化示意图在对应的款式下方。如果将质量相同、尺寸

不同的球面锅置于两款支架上，则锅的尺寸越大（）

PA

A.a款每个支架齿受到的压力越大B.a款每个支架齿受到的压力越小

C.b款每个支架齿受到的压力越大D.b款每个支架齿受到的压力越小

4.2023年8月24日，日本政府不顾国际反对，一意孤行向海洋排放福岛核电站的核污水，其中含有的多种

放射性元素会对人类环境造成重大破坏。核污水中的锥蛾Cs会发生。衰变，生成X核，同时释放7射线。

已知他言7cs的半衰期为30年，下列说法中正确的是（）

A.10个葩建Cs经过30年后一定衰变5个

B.X核为康8a核

C.锚凿发生。衰变放出的电子来自核外电子

D.艳撩Cs的结合能小于X核的结合能

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5.下面课本中四幅插图相关的说法中正确的是（）

碰撞前碰撞后

Q粒子散射的实验装置示意图康普顿效应

甲乙

nE/eV

8-------------------0

5---------------------0.54

4---------------------0.85

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

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

1--------------------13.6

氢原子能级图

T

A.卢瑟福否定了汤姆孙枣糕式原子模型的依据是a粒子散射实验现象中，绝大多数a粒子穿过金箔后，仍

沿原来的方向前进

B.在康普顿效应中，散射的光子波长变短，光子的能量增大

C.图丙为轧钢厂利用。射线的穿透能力来测量钢板的厚度的装置

D.一个处于n=3能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射2种频率的光子，跃迁后电子的电势能减小，动

能增大

6.如图所示为一定质量的理想气体从状态/依次经过状态2、C、。后再回到状态/的p-V图像，其中，

A和CT。图线为双曲线的一部分，。一A为绝热过程。下列说法正确的是（）

A.4一B过程中，气体可能向外界放出热量

B.过程中，气体一定向外界放出热量

C.C-。和O-4过程中，气体压强都增大的微观机制完全相同

D.整个过程中气体从外界吸收热量

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7.将甲分子固定在坐标原点。乙分子位于r轴上，两分子间引力和斥力、分子间作用力、分子势能与距离

r的关系图像如图所示（取无穷远处分子势能为零）。下列说法正确的是（）

A.甲图为分子间作用力与分子间距离的关系图像，从『0到,3分子间作用力先减小后增大

B.乙图为分子势能与分子间距离的关系图像，从到『3分子势能先减小后增大

C.丙图中实线为分子间引力，虚线为分子间斥力

D.当分子间距离足够小时，只存在分子间斥力,当分子间距离足够大时，只存在分子间引力

二、多选题：本大题共3小题，共18分。

8.某实验小组在光的传播方向上分别放置单缝、双缝、小圆孔和小圆板后，得到如下四幅图样，下列有关

说法正确的是（）

丙丁

A.甲是单缝衍射图样B,乙是双缝干涉图样

C.丙是小圆孔衍射图样D.丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样

9.光伏电池是利用太阳光产生电能的装置，在太阳光照射下，光伏内的原子会受到光照射而产生电子，将

其收集起来从而产生电能。现用如图甲所示的电路研究光伏电池的工作原理，用黄光照射光电管的阴极K,

并根据电流表和电压表测得的示数，研究电流和电压的关系，如图乙所示，已知该光电管阴极K的逸出功

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为Wo，电子电荷量大小为e,普朗克常量为人则下列说法正确的是（）

A.光伏电池的发电原理可体现光的波动性B.测量”的大小时，滑片尸应向。移动

C.要使饱和光电流增大，可改用紫光照射D.黄光的频率为旺。上

10.超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器截面如图所示。在空气

中对称放置四个相同的直角三棱镜，顶角为。，一细束脉冲激光垂直第一个棱镜左侧面入射，经过前两个棱

镜后分为平行的光束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽，

已知相邻两棱镜斜面间的距离为力脉冲激光中包含两种频率的光。、b,它们在棱镜中的折射率分别为明和

电。下列说法正确的是（）

B.三棱镜顶角。的最大正弦值为工

ni

C.若。=30°＞两束光在第二个三棱镜上的入射点间的距离为d（，彳2Q＜屋1J

D.若J=30°，两束光通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差为~j

三、实验题：本大题共2小题，共16分。

11.某同学用如图甲所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移

动到最右侧，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体,

记录多组气体的压强和体积。

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甲

(1)为使实验结果尽量准确，下列操作正确的是(填字母)。

4要尽可能保持环境温度不变

区实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油

C实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞

。实验过程中应缓慢地推动活塞

(2)分别在环境温度为7、T(T<T)时完成上述探究活动。下列各图最能正确且直观地反映实验过程中,

气体压强p随体积「变化规律的是(填字母)o

(3)该同学用此装置测量一小石子的密度。他先用天平测出其质量为小，再将其装入注射器内，重复上述实

验操作，记录注射器上的体积刻度「和压强传感器读数)，根据实验测量数据，作出如图乙所示的图

像，则石子密度为0(用题及图中相关物理量的字母符号表示)

乙

12.在“测定玻璃的折射率”的实验中，实验小组的主要实验操作如下:

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X

MNX

乙

4继续插第四个大头针4,使4恰好把1、2的像和3都挡住；

已将玻璃砖拿走，在白纸上作光路图，进行测量计算，得出折射率；

C在木板上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的边aa/、bbr,然后在玻璃砖的一侧插两个大头

针1、2,用一只眼睛透过玻璃砖看这两个大头针，调整眼睛的位置，使2把1恰好挡住；

D在眼睛这■侧再插第三个大头针3,使3恰好把1、2的像都挡住；

(1)请将上述实验操作按照正确步骤排序：

(2)实验小组内的两位学生在实验中：

①第一位学生为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的aa，和仍/都比实际的折射面向外侧平移了一些(如

图乙所示)，以后的操作都正确无误，并仍以a"和仍/为折射面画出了光路图，这样测出的折射率”的值将

(填“偏大”“偏小”或“不变”)；

②第二位学生在纸上正确画出了玻璃砖的两个折射面aa/和防/,在后面的实验中因不慎碰动了玻璃砖，使

它向aa/方向平移了一点(如图丙所示)，以后的操作都正确无误，并仍以aa'和仍'为折射面画出了光路图,

这样测出的折射率〃的值将________(填“偏大"''偏小"或“不变”)。

(3)纠正错误后，实验小组得到如图丁所示的插针结果，贝U：

①请在图中画出光路图，并标明在入射面上的入射角&和折射角&；

②该玻璃砖的折射率n=0

四、计算题：本大题共3小题，共38分。

13.如图所示，在光滑水平面上有一垂直地面的弹性挡板尸，/球初始位置离挡板的距离为£=2皿，8球离

挡板的距离为卜力(卜＞1),4球以初速度。=lm/s开始向右运动，同时8球从静止开始以大小为a=26/$2

的加速度向右运动，小球与尸发生碰撞后原速率返回，不考虑多次碰撞.求：

(1)若要保持两个小球相向相碰，人应满足的关系；

(2)已知卜=5,两小球相碰时2球的速度大小。

P

BAI

OO

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14.1801年，托马斯•杨用双缝干涉实验研究了光波的性质。1834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉

的结果(称洛埃镜实验)。洛埃镜实验的基本装置如图所示，S为单色光源。S发出的光直接照射在光屏上，

同时S发出的光还通过平面镜反射在光屏上。从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的虚像S/发出的，这

样就形成了两个一样的相干光源。设光源S到平面镜的距离和到光屏的距离分别为。和/,平面镜左端到SS/

光屏

的距离为6,平面镜的长度为c,光的波长为*

////////

平面镜

(1)用作图法标出光发生干涉的区域；

(2)求光屏上出现干涉条纹区域的竖直长度；

(3)写出相邻两条亮纹(或暗纹)间距离△立的表达式。

15.图甲为山地车的气压避震装置，主要由活塞、汽缸和弹簧组成。某研究小组将其取出进行研究。如图乙

所示，将带有活塞N的导热汽缸2放置在倾角为0=30°的光滑斜面上，活塞用另一端固定的轻弹簧拉住,

轻弹簧平行于斜面，初始状态活塞到汽缸底部的距离为〃=27cm,汽缸底部到斜面底端的挡板距离为

乙2=1cm,汽缸内气体的初始温度为乃=270K。已知汽缸质量为M=0.6kg,活塞的质量为m=0.2kg,

横截面积为S=活塞与汽缸间密封一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，重力加速度为

(1)求初始状态下汽缸内气体压强Pi；

(2)对汽缸缓慢加热，汽缸内气体的温度从为上升到乙，此时汽缸底部恰好接触到斜面底端的挡板。已知

该封闭气体的内能U与温度T之间存在关系U=fc=2x10-3J/K,求该过程中气体吸收的热量。;

(3)该避震装置水平安装在山地车的座椅下方的光滑支架上，环境温度保持Ti不变，某次骑行者骑山地车加

速下坡(坡度为。=30°)时，产生的加速度大小为a=5nz/s2,避震装置仍如图乙所示放置，发现此时活塞

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到汽缸底部的距离L'=27cwi，通过计算分析汽缸的气密性是否良好，若良好，请说明理由；若不良好，进

气或漏气部分气体占原有气体的百分比为多少？

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答案和解析

1.【答案】B

【解析】【分析】

本题考查传感器的应用。传感器的作用是将温度、力、光、声音等非电学量转换为电学量，它们的具体应

用要在平时学习中不断积累。

【解答】

传感器作为一种将其他形式的信号与电信号之间的转换装置，能将非电学量按一定规律转换成电学量，选

项/错误；

电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，该传感器是控制电路的通断，选项8正确;

霍尔元件能够把磁学量转换为电学量，干簧管是一种能够感知磁场的传感器，选项C错误；

传感器一定是通过非电学量转换成电学量来传递信号的，选项D错误.

2.【答案】D

【解析】4在30s内先向下加速后向下减速，贝此=30s潜艇向下到达最大深度，故/错误；

on

2.潜艇在“掉深”时向下加速，则由图像可知加速度大小为。=正加/§2=2巾/52,在自救时加速度大小为

on

a'=^m/s2=lm/s2,故加速度大小之比为2：1,故3错误；

C由图像可知潜艇竖直向下的最大位移为/z=|x30x20m=300m,故C错误；

D潜艇在掉深时的位移为加=；x10x20m=lOOrn,在自救时的位移为后=；x20x20?n=200/n,故

潜艇在“掉深”和自救时的位移大小之比为1:2,故。正确。

3.【答案】B

【解析】款支架对球面锅的支持力方向指向球面锅的球心，如下图

锅处于平衡状态

mg=5FNCOS0

解得支架对球面锅的支持力

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FN二小

5cos。

由图知，锅的尺寸越大，。越小，则支架对球面锅的支持力越小。又由牛顿第三定律得，锅的尺寸越大,

球面锅对支架的压力越小。

故N错误，B正确；

CD.b款支架对球面锅的支持力方向垂直于接触面，如下图

mg=5FNCOS0

解得支架对球面锅的支持力

FN二*

5cos6

由图知，不论锅的尺寸大小，。不变，则支架对球面锅的支持力大小不变。又有牛顿第三定律得，锅的尺

寸无论大小，球面锅对支架的压力不变。

故CD错误。

故选Bo

4.【答案】D

【解析】4半衰期只适合于大量原子核的衰变，10个能经过30年后不一定衰变5个，故/错误；

区根据衰变过程满足质量数和电荷数守恒可知，X核为葱核，故8错误；

C能发生衰变放出的电子来自原子核内中子转化为质子和电子，故C错误；

D他导70s发生力衰变，生成X核，可知X核的比结合能大于他嚣的比结合能，而两个核的核子个数

相差不多，则有X核的结合能大于葩线7cs的结合能，故。正确。

故选。。

5.【答案】D

【解析】4卢瑟福否定了汤姆孙枣糕式原子模型的依据是a粒子散射实验现象中，少数a粒子穿过金箔后,

发生了大角度偏转，故/错误；

2.根据在康普顿效应中，散射的光子波长变长，光子的能量减小，故3错误；

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C.图丙为轧钢厂利用7射线的穿透能力来测量钢板的厚度的装置，故C错误；

D一个处于n=3能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射2种频率的光子，跃迁过程由于库仑力做正功，则

电子的电势能减小，根据

解得

12fee2

-mv=--

22r

跃迁后，电子轨道半径减小，则电子的动能增大，故。正确。

故选

6.【答案】D

【解析】4根据题意可知，ATB过程中，气体温度不变，气体内能不变，由图像可知，气体体积变大,

外界对气体做负功，根据热力学第一定律可知，气体从外界吸热，故/错误；

2.由题意可知，。一。过程气体温度不变，则有

心=豆。-4为绝热过程，气体体积减小，外界对气体做正功，根据热力学第一定律可知，气体内能

增大，温度升高，则有

TA=TB>TC=TD

则BTC过程中，气体温度降低，气体内能减小，气体体积变大，外界对气体做负功，所以无法确定气

体向外界放出热量还是从外界吸收热量，故8错误；

C。一。过程气体温度不变，气体分子平均动能不变，气体体积减小，气体分子的数密度增大，所以气

体压强增大；0TA过程气体体积减小，气体分子的数密度增大，且气体温度升高，气体分子平均动能

增大，所以气体压强增大；可知。一。和。一4过程中，气体压强都增大的微观机制并不完全相同，

故C错误；

D根据P-V图像的面积意义可知，整个过程中，外界对气体做负功，而气体内能不变，根据热力学第一

定律可知，气体从外界吸收热量，故。正确。

故选

7.【答案】B

【解析】4甲图为分子间作用力与分子间距离的关系图像，从『0到『3分子间作用力先增大后减小，故/

错误；

2.乙图为分子势能与分子间距离的关系图像，从『1到『3分子势能先减小后增大，故2正确；

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c.分子间斥力和引力都随距离增大而减小，但斥力减小得更快，所以丙图中实线为分子间斥力，虚线为分

子间引力，故C错误；

D分子间总是同时存在斥力和引力，故。错误。

故选瓦

8.【答案】CD

【解析】48.衍射与干涉图样的区别是：前者是中间亮条纹明且宽大，越向两侧宽度越小，后者明暗条纹

宽度相等，则甲是双缝干涉图样，乙是单缝衍射图样，故错误；

单色光照射小圆孔做衍射的实验时，中央较大的区域内是亮的，周围是明暗相间的圆环，条纹间距也

不等，亮度向外逐渐变暗；而泊松亮斑的中间是一个比较小的亮点，亮度向外逐渐变亮，可知丙是小圆孔

衍射图样，丁是小圆板“泊松亮斑”衍射图样，故CD正确。

故选CD。

9.【答案】BD

【解析】4光伏电池的发电原理可体现光的粒子性，故/错误；

8&是遏止电压，测量遏止电压时，A,K两极上所加电压为减速电压，即K极电势比/极高，可知，滑片

P应向a移动，故3正确；

C饱和电流与光照强度成正比，由单位时间内逸出的光电子数目决定，若强度相同，改用紫光照射，由于

紫光光子能量大于黄光光子的能量，则紫光照射时，单位时间逸出的光电子数目少一些，饱和电流减小，

故C错误；

D根据

eUc=Ekmax=hf—WQ

解得

V~~~h~

故。正确。

故选30。

10.【答案】AC

【解析】4光线经过第一个棱镜后6光的偏折程度较大，可知棱镜对6的折射率较大，即

"I<n2

选项/正确；

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A。光折射率较小，则临界角较大，则要使的光线在斜棱上不会发生全反射，则

1

sin。＜sinG

律2

选项3错误;

C.若。=30°，则ab两束光在第一个棱镜斜棱上的折射角分别为

sincti=nisin30°=

sin«2=葭2sin30°=

两束光在第二个三棱镜上的入射点间的距离为

△力=dtan。2—dtan

带入数据可知

选项C正确;

D若。=30°，两束光通过整个展宽器的过程中在空气中的路程差为

=2(_-_________)=4d(___-_________-___

cosa2cosa/,4—鹿，4—n：

选项D错误。

故选/C。

11.【答案】⑴ABD

⑵。

⑶£

【解析】(1)4要尽可能保持环境温度不变，以保证封闭气体的温度不变，可以减小实验误差。故/正确；

3实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油，可以保证封闭气体的体积不变，从而减小实验误差。故3

正确；

C实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞，会使封闭气体的温度发生变化，不利于减小实验误差。

故C错误；

D实验过程中应缓慢地推动活塞，可以保证气体温度最大限度保持不变，减小实验误差。故。正确。

故选/瓦入

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(2)40.根据

v

P_r

T

可得

pV=CT

可知p—V图像为双曲线的一支，做出的图线不直观。故错误；

CD.同理，可得

可知图像为正比关系，图线为过原点的一条倾斜直线，图线的斜率与热力学温度成正比，当

时，表示为的图线斜率较小。能直观地反映实验过程中气体压强〃随体积忆变化规律。故C正确；。错误。

故选Co

⑶依题意，可得

v

P（~除子）c

整理，可得

k=C”+修子

P

结合乙图，可得

%子=%

石子密度为

mm

'=京"区

12.【答案】（1）0048

（2）偏小不变

sin0\

⑶sin&

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【解析】（1）“测定玻璃的折射率”的实验步骤为在木板上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的

边aa/、bbf,然后在玻璃砖的一侧插两个大头针1、2,用一只眼睛透过玻璃砖看这两个大头针，调整眼睛

的位置，使2把1恰好挡住；在眼睛这一侧再插第三个大头针3,使3恰好把1、2的像都挡住；继续插第

四个大头针4,使4恰好把1、2的像和3都挡住；将玻璃砖拿走，在白纸上作光路图，进行测量计算，得

出折射率。

故正确步骤排序为CDAB。

⑵闺若画出的aa/和物都比实际的折射面向外侧平移了一些，作出光路图，由图可知折射角。偏大，大

于实际值，根据折射定律

可知这样测出的折射率«的值将偏小

[2]若玻璃砖向aa/方向平移了一点，作出光路图，由图可知折射角力不变，等于真实值，根据折射定律可

知，这样测出的折射率〃的值将不变。

⑶闺光路图如图所示

[2]根据折射定律，该玻璃砖的折射率为

sin出

sin&

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13.【答案】（1）4球运动到挡板尸的时间为

t=—=-s=2s

v1

8球运动到挡板尸的时间满足

kL=

解得

ti=V2k

要使两个小球相向相碰，则B球运动到挡板尸的时间要大于A球运动到挡板P的时间，即

ti^t

解得

k22

（2）设从运动开始到A球与B球相碰时，A球与挡板尸之间的距离为x,则整个过程中A球运动的路程为

/球与2球相碰所用的时间为

8球的位移为

/球和2球满足

x'+x=5L

联立解得

x'=9m

对3球而言有

谓=2ax'

解得

VB=6mls

【解析】详细解答和解析过程见【答案】

14.【答案】（1）根据作图法可得下图

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光屏

其中阴影部分为发生干涉的区域；

(2)由几何关系可得

a_H

b=~T

ah

b+cI

d=H-h

联立可得d=

0(0+c)

(3)光源直接发出的光和被平面镜反射的光实际上是同一列光，故是相干光，该干涉现象可以看做双缝干涉,

所以SS'之间的距离为力则d=2a

而光源S到光屏的距离看以看做双孔屏到像屏距离乙则£=/

根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式

a

可得=—A0

2a

【解析】本题结合双缝干涉考查了洛埃镜实验，理解了该实验的原理即可顺利解决此题，难度一般。

15.【答案】解：