河南省郑州市2023-2024学年高二下学期6月期末考试物理

郑州市2023—2024学年下期期末考试高二物理试题卷注意事项：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。）1.关于原子核和核反应，下列说法中正确的是（）A.同位素的中子数相同而质子数不同B.若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损C.原子核发生裂变时会发生质量亏损，而聚变不会发生质量亏损D.衰变不会改变原子核的电荷数，而衰变会改变原子核的电荷数2.如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知（）A.在时，振子的速度最小B.在时，系统的势能最大C.在时，振子加速度方向沿x轴正方向D.在时，振子位移为零，所以振动能量为零3.如图所示，用手握住较长轻质细绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（）A.a、b两质点此时速度最大B.a质点会向右运动到b质点所在位置C.a、b两质点之间的距离为一个波长D.从a质点传播到b质点需要半个周期4.如图所示，甲分子固定在x轴原点O处，乙分子位于平衡位置处。现使乙分子在外力作用下从处沿x轴负方向运动，下列说法正确的是（）A.乙分子受到的斥力先增大后减小B.乙分子受到的引力先增大后减小C.乙分子受到的分子力先减小后增大D.乙分子受到的分子力一直增大5.如图所示，半径为R的半圆柱透明体置于水平桌面上，上表面水平，其横截面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入透明体内，光线与CO夹角为30°，出射光线射在桌面上B点处，测得A、B之间的距离为，则该透明体的折射率为（）A. B. C. D.6.如图（a），一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。则上述压缩过程中气体内能的变化量为（）A. B. C. D.7.如果质量为经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（）A. B. C. D.8.由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在到之间，则（）A.处于高能级的氢原子向低能级跃迁时有可能辐射出γ射线B.氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线C.处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D.大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率可见光9.如图所示，实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。若波是沿x轴正方向传播的（周期大于），则（）A.该波的速度大小为B.该波的速度大小为C.该波的周期为D.该波的周期为10.如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（）A.图乙是光的衍射图样，图丙是光的双缝干涉图样B.遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将增加C.照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大D.照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹11.高空坠物是危害极大的社会安全问题。如图所示为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小明同学用下面的实例来检验广告词的科学性；设一个50g的鸡蛋从25楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差为3m，与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为5cm，认为鸡蛋下沿落地后，鸡蛋上沿的运动是匀减速运动，并且上沿运动到地面时恰好静止，以鸡蛋的上、下沿落地的时间间隔作为鸡蛋与地面的撞击时间，不计空气阻力。估算从25楼下落的鸡蛋与地面的撞击时间t和鸡蛋对地面的平均冲击力F为（）A. B.C D.12.质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，由图像可判断以下说法正确的是（）A.碰后两物体的运动方向相同B.碰后的速度大小为C.两物体的质量之比D.两物体的碰撞是弹性碰撞第Ⅱ卷（非选择题共52分）二、实验题（本题2小题，共16分。请按题目要求作答。）13.用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：A．按照得到数据，估算出油酸分子的直径B．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉C．将纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积E．把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积S（坐标纸中正方形小方格的边长为20mm）F．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓（1）上述步骤中，正确的顺序是____________（填步骤前的字母）。（2）如图所示为描出的油酸膜轮廓，油酸膜的面积约为____________。（3）已知50滴溶液的体积为，估算油酸分子的直径约为________m（保留两位有效数字）。（4）某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于________A.油酸未完全散开B.将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间C.求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴D.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格14.一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。（1）用实验室提供螺旋测微器测量摆球直径时示数如图所示，则摆球的直径为________mm。（2）某次实验所用单摆的摆线长度为，则摆长为________cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为，则此单摆周期为________s，该小组测得的重力加速度大小为________．（结果保留3位有效数字）。三、计算题（本题共4小题，共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）15.如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角进入液体，经平面镜反射后恰好不能从液面射出。已知该液体的折射率为，求光线在平面镜上的入射角为多少？16.可利用如图（a）所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子，K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调。（1）电源按图（a）所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板，求电子到达A极板时的动能；（2）美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压与入射光的频率。根据测得的实验数据绘制出图（b）所示的图线。已知电子的电量，求普朗克常量h和该金属的逸出功。（结果保留2位有效数字）17.2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫步”的女性。舱外航天服有一定伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压。王亚平先在节点舱（出舱前的气闸舱）穿上舱外航天服，航天服内密闭气体的体积约为V1=2L，压强p1=5.0×104Pa，温度t1=27℃。她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。（1）若节点舱气压降低到能打开舱门时，航天服内气体体积膨胀到V2=2.5L，温度变为t2=3℃，求此时航天服内气体压强p2；（2）为便于舱外活动，宇航员出舱前将一部分气体缓慢放出，使航天服内气压降到p3=3.0×104Pa。假设释放气体过程中温度不变，航天服内气体体积变为V3=2L，求航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量比。18.如图所示，一倾角为的固定斜面的底端安装一弹性挡板，P、Q两物块的质量分别为m和，Q静止于斜面上A处。某时刻，P以沿斜面向上的速度与Q发生弹性正碰。已知Q与斜面间的动摩擦因数等于，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。P与斜面间无摩擦，与挡板之间的碰撞无动能损失。两物块均可以看作质点，斜面足够长，Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞。重力加速度大小为g。（1）求P与Q第一次碰撞后瞬间各自的速度大小；（2）求第次碰撞前，物块Q的总位移。郑州市2023—2024学年下期期末考试高二物理试题卷注意事项：本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟，满分100分。考生应首先阅读答题卡上的文字信息，然后在答题卡上作答，在试题卷上作答无效。交卷时只交答题卡。第Ⅰ卷（选择题共48分）一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~～8题只有一项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。）1.关于原子核和核反应，下列说法中正确的是（）A.同位素中子数相同而质子数不同B若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损C.原子核发生裂变时会发生质量亏损，而聚变不会发生质量亏损D.衰变不会改变原子核的电荷数，而衰变会改变原子核的电荷数【答案】B【解析】【详解】A．同位素的质子数相同而中子数不同，故A错误；B．根据爱因斯坦质量方程可知，若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损，故B正确；C．原子核发生裂变时会发生质量亏损，而聚变也会发生质量亏损，故C错误；D．衰变会改变原子核的电荷数，衰变也会改变原子核的电荷数，故D错误。故选B。2.如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知（）A.在时，振子的速度最小B.在时，系统的势能最大C.在时，振子加速度方向沿x轴正方向D.在时，振子位移为零，所以振动能量为零【答案】B【解析】【详解】A．在0.1s时，振子位于平衡位置，速度最大，故A错误；B．在0.2s时，振子位于负向最大位移处，具有最大势能，故B正确；C．在0.35s时，振子位移方向为x轴正方向，根据F=kx，可知振子加速度方向沿x轴负方向，故C错误；D．在0.4s时，振子位于正向最大位移处，振动能量不为零，故D错误。故选B。3.如图所示，用手握住较长轻质细绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（）A.a、b两质点此时速度最大B.a质点会向右运动到b质点所在位置C.a、b两质点之间的距离为一个波长D.从a质点传播到b质点需要半个周期【答案】C【解析】【详解】A．绳上a、b两质点均处于波峰位置，此时速度均为0，故A错误；B．a质点只会上下振动，不会向右运动到b质点所在位置，故B错误；CD．由图可知，a、b两质点之间的距离为一个波长，从a质点传播到b质点需要1个周期，故C正确，D错误。故选C。4.如图所示，甲分子固定在x轴原点O处，乙分子位于平衡位置处。现使乙分子在外力作用下从处沿x轴负方向运动，下列说法正确的是（）A.乙分子受到斥力先增大后减小B.乙分子受到的引力先增大后减小C.乙分子受到的分子力先减小后增大D.乙分子受到的分子力一直增大【答案】D【解析】【详解】使乙分子在外力作用下从平衡位置处沿x轴负方向运动，则分子间的距离减小，乙分子受到的斥力和引力都增大，分子力表现为斥力，且乙分子受到的分子力一直增大。故选D。5.如图所示，半径为R的半圆柱透明体置于水平桌面上，上表面水平，其横截面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入透明体内，光线与CO夹角为30°，出射光线射在桌面上B点处，测得A、B之间的距离为，则该透明体的折射率为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】根据题意，光线图如图所示由几何关系可得该透明体的折射率为故选C。6.如图（a），一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b）。内燃机工作时汽缸温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25J。则上述压缩过程中气体内能的变化量为（）A. B. C. D.【答案】D【解析】【详解】压缩过程活塞对气体做的功J=200J气体内能的变化量J25J=175J故选D。7.如果质量为的经过时间t后剩余的质量为m，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为（）A. B. C. D.【答案】C【解析】【详解】由题图可知，从衰变剩下刚好经过一个半衰期，则有故选C。8.由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在到之间，则（）A.处于高能级的氢原子向低能级跃迁时有可能辐射出γ射线B.氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线C.处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离D.大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的可见光【答案】C【解析】【分析】【详解】A．γ射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射γ射线，故A错误；B．氢原子从n=2的能级向n=1的能级辐射光子的能为红外线的能量小于可见光光子的能量，因此不会辐射红外线，故B错误；C．氢原子在n=3能级吸收超过1.51eV的光子能量就可以电离，紫外线的最小频率光子的能量大于1.5eV，可以使处于n=3能级的氢原子电离，故C正确；D．计算可知，氢原子从n=4能级跃迁至n=2能级时，辐射光子的能量为在可见光范围之内，氢原子从n=3能级向n=2跃迁时辐射光子的能量为在可见光范围之内，除此之外氢原子跃迁时都不能辐射可见光，所以大量氢原子从n=4能级向低能级跃迁时可辐射出2种频率的可见光，故D错误。故选C。9.如图所示，实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。若波是沿x轴正方向传播的（周期大于），则（）A.该波的速度大小为B.该波的速度大小为C.该波的周期为D.该波的周期为【答案】AD【解析】【详解】由图可得波长为20cm，因为波沿x轴正方向传播，则s即s又因为周期大于0.3s，所以s所以波速为m/s故选AD。10.如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L。同一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。下列说法正确的是（）A.图乙是光的衍射图样，图丙是光的双缝干涉图样B.遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将增加C.照射双缝时，仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大D.照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹【答案】BC【解析】【详解】A．双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故乙为双缝干涉图样，而衍射图样为中间宽两侧窄的特点，故图丙为光的衍射图样，故A错误；B．狭缝越小，衍射的范围越大，衍射条纹越宽；遮住一条狭缝，另一狭缝宽度减小，则图丙中亮条纹宽度将增加，故B正确；C．根据双缝干涉条纹间距公式可知仅增加L，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大，故C正确；D．照射双缝时，若S1、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即P点处为暗条纹，故D错误。故选BC。11.高空坠物是危害极大的社会安全问题。如图所示为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人伤害的严重性。小明同学用下面的实例来检验广告词的科学性；设一个50g的鸡蛋从25楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差为3m，与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为5cm，认为鸡蛋下沿落地后，鸡蛋上沿的运动是匀减速运动，并且上沿运动到地面时恰好静止，以鸡蛋的上、下沿落地的时间间隔作为鸡蛋与地面的撞击时间，不计空气阻力。估算从25楼下落的鸡蛋与地面的撞击时间t和鸡蛋对地面的平均冲击力F为（）A. B.C. D.【答案】BD【解析】【详解】设鸡蛋落地瞬间的速度为v，25楼的高度约为72m，由动能定理得鸡蛋落地过程的平均速度为鸡蛋与地面撞击的时间为解得取向上为正方向，在鸡蛋落地过程中，由动量定理有可得N故选BD。12.质量为和的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移—时间图像如图所示，由图像可判断以下说法正确的是（）A.碰后两物体的运动方向相同B.碰后的速度大小为C.两物体的质量之比D.两物体的碰撞是弹性碰撞【答案】BC【解析】【详解】A．根据图像斜率表示速度可知碰后两物体的运动方向相反，故A错误；B．碰后的速度大小为故B正确；C．碰撞后的速度为碰撞前的速度为碰撞前的速度为0，根据动量守恒定律得可得两物体的质量之比为故C正确；D．碰撞前系统的总动能为碰撞后系统的总动能为则有可知两物体的碰撞不是弹性碰撞，故D错误。故选BC。第Ⅱ卷（非选择题共52分）二、实验题（本题2小题，共16分。请按题目要求作答。）13.用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：A．按照得到的数据，估算出油酸分子的直径B．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉C．将纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积E．把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积S（坐标纸中正方形小方格的边长为20mm）F．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓（1）上述步骤中，正确的顺序是____________（填步骤前的字母）。（2）如图所示为描出的油酸膜轮廓，油酸膜的面积约为____________。（3）已知50滴溶液的体积为，估算油酸分子的直径约为________m（保留两位有效数字）。（4）某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于________A.油酸未完全散开B.将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间C.求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴D.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格【答案】（1）CDBFEA（2）（3）（4）AD【解析】【小问1详解】“用油膜法估测油酸分子大小”的实验步骤为：将纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液，将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积；向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓；把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积S，按照得到的数据，估算出油酸分子的直径。故正确的步骤顺序是CDBFEA。【小问2详解】图中油膜中大约有55个小方格，则油酸膜的面积为【小问3详解】一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积为则油酸分子的直径为【小问4详解】根据A．油酸未完全散开，则油膜面积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏大，故A正确；B．将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间，使得浓度变大，则代入计算的浓度偏小，一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏小，故B错误；C．求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏小，故C错误；D．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则油膜面积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏大，故D正确。故选AD。14.一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。（1）用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径时示数如图所示，则摆球的直径为________mm。（2）某次实验所用单摆的摆线长度为，则摆长为________cm。实验中观测到从摆球第1次经过最低点到第61次经过最低点的时间间隔为，则此单摆周期为________s，该小组测得的重力加速度大小为________．（结果保留3位有效数字）。【答案】（1）20.033（2）①.82.50②.1.82③.9.82【解析】【小问1详解】螺旋测微器的精确度为0.01mm，由图可知摆球的直径为20mm+mm=20.033mm【小问2详解】[1]摆长等于摆线长度与小球半径之和，则摆长为+cm=82.50cm[2]根据单摆运动的周期性可知，相邻两次通过最低点的时间间隔为周期的一半，则周期为s[3]根据单摆的周期公式代入数据可解得三、计算题（本题共4小题，共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位。）15.如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角进入液体，经平面镜反射后恰好不能从液面射出。已知该液体的折射率为，求光线在平面镜上的入射角为多少？【答案】37.5°【解析】【详解】光线经平面镜反射后，恰好不能从液面射出，光路图如图根据解得光线在射入液面时的折射角为r=30°有解得∠C=45°由几何关系可得2β+（90°r）+（90°C）=180°解得β=37.5°16.可利用如图（a）所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子，K与A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调。（1）电源按图（a）所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，一电子从K极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为e，电子经电压U加速后到达A极板，求电子到达A极板时的动能；（2）美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压与入射光的频率。根据测得的实验数据绘制出图（b）所示的图线。已知电子的电量，求普朗克常量h和该金属的逸出功。（结果保留2位有效数字）【答案】（1）；（2），【解析】【详解】（1）电子从K极板逸出，初动能忽略不计，由动能定理得可得电子到达A极板时的动能为（2）根据爱因斯坦光电效应方程根据动能定理可得联立可得可得图像的斜率为可得普朗克常量为当时，可得该金属的逸出功为17.2021年11月8日，王亚平身穿我国