2023-2024学年天津市红桥区高二下学期期末考试物理试卷（解析版）

高级中学名校试卷PAGEPAGE1高二物理一、选择题（1至5题为单选题，每题只有一个选项是符合题意的，选对得5分，错选或不答的得0分；6至8题为多项选择题，每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分。）1.在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（）A. B.C. D.〖答案〗D〖解析〗A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；B．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；D．卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；2.下图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是A.a、b为粒子的经迹 B.a、b为粒子的经迹C.c、d为粒子的经迹 D.c、d为粒子的经迹〖答案〗D〖解析〗射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误．粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确．故选D．3.宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（）A.发生衰变的产物是B.衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C.近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化D.若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年〖答案〗D〖解析〗A．根据即发生衰变的产物是，选项A错误；B．衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误；D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5730×2年=11460年，选项D正确。故选D。4.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（）A.质点a在时速度为零B.质点a经过4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿方向D.该波沿方向传播，波速为1m/s〖答案〗A〖解析〗D．由图乙可知此时质点b沿轴正方向振动，根据波形平移法可知，该波沿方向传播，根据图甲和图乙可知λ=8m，，则波速为故D错误；AC．由于该波沿方向传播，可知此时质点a沿轴负方向振动，则时质点a处于波谷位置，速度为零，故A正确，C错误；B．由于可知质点a经过4s振动的路程为故B错误。故选A。5.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C正确，ABD错误。故选C。6.一群处于激发态的氢原子跃迁向外辐射出不同频率的光子，则（）A.需要向外吸收能量B.共能放出6种不同频率的光子C.向跃迁发出的光子频率最大D.向跃迁发出的光子频率最大〖答案〗BD〖解析〗A．高能级向低能级跃迁向外放出能量，以光子形式释放出去，故A错误；B．最多能放不同频率光子的种数为故B正确；CD．从最高能级向最低能级跃迁释放的光子能量最大，对应的频率最大，波长最小，则向跃迁发出的光子频率最大，故D正确，C错误。故选BD。7.如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（）A.照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能B.射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距C.在水中的传播速度D这两束光从玻璃射向真空时，其临界角〖答案〗BD〖解析〗A．由图可知，光从左侧射入三棱镜后，单色光a的偏振程度较小，则三棱镜对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则单色光a的频率小于单色光b的频率，根据光电效应方程照射同一种金属均有光电子逸出，则光电子最大初动能，故A错误；B．由于单色光a的频率小于单色光b的频率，单色光a的波长大于单色光b的波长，根据可知射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距，故B正确；C．根据由于水对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则在水中的传播速度，故C错误；D．根据全反射临界角公式由于玻璃对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则这两束光从玻璃射向真空时，其临界角，故D正确。故选BD。8.图1为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图2为质点P的振动图像，则（）A.t=0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动B.0～0.3s内，质点Q运动路程为0.3mC.t=0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度D.t=0.7s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离〖答案〗CD〖解析〗A．由振动图像可知T=0.4s，t=0时刻质点P向上振动，可知波沿x轴负向传播，则t=0.2s=0.5T时，质点Q沿y轴正方向运动，选项A错误；B．0.3s=T，因质点Q在开始时不是从平衡位置或者最高点（或最低点）开始振动，可知0～0.3s内，质点Q运动路程不等于，选项B错误；C．t=0.5s=1T时，质点P到达最高点，而质点Q经过平衡位置向下运动还没有最低点，则质点Q的加速度小于质点P的加速度，选项C正确；D．t=0.7s=1T时，质点P到达波谷位置而质点而质点Q还没到达波峰位置，则质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，选项D正确．二、实验题（本题共12分）9.某小组做了“测定玻璃的折射率”实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．（1）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是___________．（2）该小组选取了操作正确的实验记录，在自纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=___________．（用图中线段的字母表示）〖答案〗（1）B（2）〖解析〗（1）[1]因玻璃的折射率较大，故在玻璃中的折射角一定小于入射角；实验作出的入射角一定大于折射角；并且光线从玻璃中出来后，应与入射光平行A．与分析不符，故A项不符合题意；B．与分析相符，故B项符合题意；C．与分析不符，故C项不符合题意；D．与分析不符，故D项不符合题意．（2）[2]折射率为：其中：解得：10.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：①若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___________；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝②某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为___________nm（结果保留3位有效数字）。〖答案〗①B②630〖解析〗①[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学就要减小条纹间距，由可知将单缝向双缝靠近，不能改变条纹间距；将屏向靠近双缝的方向移动，能减小条纹间距；将屏向远离双缝的方向移动和使用间距更小的双缝都增大条纹间距，故B正确，ACD错误。故选B。②[2]条纹间距由解得所测单色光的波长为三、计算题（共48分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后〖答案〗不能得分。有数值计算的题，〖答案〗中必须明确写出数值和单位）11.如图，一长木板在光滑的水平面上以速度向右做匀速直线运动，将一小滑块无初速地轻放在木板最右端。已知滑块和木板的质量分别为m和2m，它们之间的动摩擦因数为，重力加速度为g。（1）滑块相对木板静止时，求它们的共同速度大小；（2）某时刻木板速度是滑块的2倍，求此时滑块到木板最右端的距离。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）滑块与木板组成的系统满足动量守恒，则有解得滑块相对木板静止时，它们的共同速度大小为（2）某时刻木板速度是滑块的2倍，设滑块的速度为，则木板的速度为，根据动量守恒可得解得根据能量守恒可得解得滑块与木板的相对位移为可知此时滑块到木板最右端的距离为。12.某游乐园中过山车进入停车区时利用磁力进行刹车，磁力刹车原理可以简化为如图所示模型：水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，金属棒MN沿导轨向右运动的过程，对应过山车的磁力刹车过程，假设MN的运动速度代表过山车的速度，MN所受的安培力代表过山车所受的磁场作用力。已知过山车以速度进入磁场区域，过山车的质量为m，平行导轨间距离为L，整个回路中的等效电阻为R，磁感应强度大小为B；已知刹车过程中轨道对过山车的摩擦阻力大小恒为f，忽略空气阻力，求：（1）刚进入磁场区域时，过山车的加速度a；〖答案〗（1），方向与运动方向相反；（2）〖解析〗（1）刚进入磁场区域时，产生的电动势为回路的电流为过山车受到的安培力大小为根据牛顿第二定律可得联立解得过山车的加速度大小为方向与运动方向相反。（2）减速过程，对过山车，由动量定理得又解得则摩擦力对过山车做的功为13.足够长的平行金属导轨MN和PQ表面粗糙，与水平面间的夹角为θ=37°（sin37°=0.6），间距为1m。垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度的大小为4T，P、M间所接电阻的阻值为8Ω。质量为2kg的金属杆ab垂直导轨放置，不计杆与导轨的电阻，杆与导轨间的动摩擦因数为0.25。金属杆ab在沿导轨向下且与杆垂直的恒力F作用下，由静止开始运动，杆的最终速度为8m/s，取g=10m/s2，求：（1）求恒力F的大小；（2）当金属杆的速度为4m/s时，金属杆的加速度大小；（3）当金属杆沿导轨的位移为15.0m时（已达最大速度），通过电阻R的电荷量q及发热量Q。〖答案〗（1）8N；（2）4m/s2；（3）7.5C，176J〖解析〗（1）对金属杆ab应用牛顿第二定律，有F＋mgsinθ－F安－f=maf=μFNFN=mgcosθab杆所受安培力大小为F安=BILab杆切割磁感线产生的感应电动势为E=BLv由闭合电路欧姆定律可知整理得F＋mgsinθ－v－μmgcosθ=ma当a=0时，杆达到最大速度，即最终速度为8m/s，代入v=8m/s时，解得：F=8N（2）由（1）知金属杆的加速度a满足F＋mgsinθ－v－μmgcosθ=ma当v=4m/s时，把F=8N代入，解得：a=4m/s2（3）设通过回路横截面的电荷量为q，则有回路中的平均电流强度为回路中产生的平均感应电动势为回路中的磁通量变化量为ΔΦ=BLx联立代入已知数据解得：q=7.5C设金属杆沿导轨的位移为x，根据动能定理把x=15m，v=8m/s代入求得W安=-176J所以Q=-W安=176J高二物理一、选择题（1至5题为单选题，每题只有一个选项是符合题意的，选对得5分，错选或不答的得0分；6至8题为多项选择题，每题给出的四个选项中有多个选项符合题意，全部选对的得5分，选不全的得3分，有错选或不答的得0分。）1.在物理学发展的进程中，人们通过对某些重要物理实验的深入观察和研究，获得正确的理论认识。下列图示的实验中导致发现原子具有核式结构的是（）A. B.C. D.〖答案〗D〖解析〗A．双缝干涉实验说明了光具有波动性，故A错误；B．光电效应实验，说明了光具有粒子性，故B错误；C．实验是有关电磁波的发射与接收，与原子核无关，故C错误；D．卢瑟福的α粒子散射实验导致发现了原子具有核式结构，故D正确；2.下图中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物质发生衰变放出的部分粒子的经迹，气泡室中磁感应强度方向垂直纸面向里．以下判断可能正确的是A.a、b为粒子的经迹 B.a、b为粒子的经迹C.c、d为粒子的经迹 D.c、d为粒子的经迹〖答案〗D〖解析〗射线是不带电的光子流，在磁场中不偏转，故选项B错误．粒子为氦核带正电，由左手定则知受到向上的洛伦兹力向上偏转，故选项A、C错误；粒子是带负电的电子流，应向下偏转，选项D正确．故选D．3.宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：，产生的能自发进行衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代．下列说法正确的是（）A.发生衰变的产物是B.衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子C.近年来由于地球的温室效应，引起的半衰期发生微小变化D.若测得一古木样品的含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年〖答案〗D〖解析〗A．根据即发生衰变的产物是，选项A错误；B．衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子时放出的电子，选项B错误；C．半衰期是核反应，与外界环境无关，选项C错误；D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5730×2年=11460年，选项D正确。故选D。4.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为和，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像，下列说法正确的是（）A.质点a在时速度为零B.质点a经过4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿方向D.该波沿方向传播，波速为1m/s〖答案〗A〖解析〗D．由图乙可知此时质点b沿轴正方向振动，根据波形平移法可知，该波沿方向传播，根据图甲和图乙可知λ=8m，，则波速为故D错误；AC．由于该波沿方向传播，可知此时质点a沿轴负方向振动，则时质点a处于波谷位置，速度为零，故A正确，C错误；B．由于可知质点a经过4s振动的路程为故B错误。故选A。5.如图所示，分别用1、2两种材料作K极进行光电效应探究，其截止频率，保持入射光不变，则光电子到达A极时动能的最大值随电压U变化关系的图像是（）A. B. C. D.〖答案〗C〖解析〗光电管所加电压为正向电压，则根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子到达A极时动能的最大值可知图像的斜率相同，均为e；截止频率越大，则图像在纵轴上的截距越小，因，则图像C正确，ABD错误。故选C。6.一群处于激发态的氢原子跃迁向外辐射出不同频率的光子，则（）A.需要向外吸收能量B.共能放出6种不同频率的光子C.向跃迁发出的光子频率最大D.向跃迁发出的光子频率最大〖答案〗BD〖解析〗A．高能级向低能级跃迁向外放出能量，以光子形式释放出去，故A错误；B．最多能放不同频率光子的种数为故B正确；CD．从最高能级向最低能级跃迁释放的光子能量最大，对应的频率最大，波长最小，则向跃迁发出的光子频率最大，故D正确，C错误。故选BD。7.如图所示，波长为和的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（）A.照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能B.射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距C.在水中的传播速度D这两束光从玻璃射向真空时，其临界角〖答案〗BD〖解析〗A．由图可知，光从左侧射入三棱镜后，单色光a的偏振程度较小，则三棱镜对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则单色光a的频率小于单色光b的频率，根据光电效应方程照射同一种金属均有光电子逸出，则光电子最大初动能，故A错误；B．由于单色光a的频率小于单色光b的频率，单色光a的波长大于单色光b的波长，根据可知射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距，故B正确；C．根据由于水对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则在水中的传播速度，故C错误；D．根据全反射临界角公式由于玻璃对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率，则这两束光从玻璃射向真空时，其临界角，故D正确。故选BD。8.图1为一列简谐横波在t=0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图2为质点P的振动图像，则（）A.t=0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动B.0～0.3s内，质点Q运动路程为0.3mC.t=0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度D.t=0.7s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离〖答案〗CD〖解析〗A．由振动图像可知T=0.4s，t=0时刻质点P向上振动，可知波沿x轴负向传播，则t=0.2s=0.5T时，质点Q沿y轴正方向运动，选项A错误；B．0.3s=T，因质点Q在开始时不是从平衡位置或者最高点（或最低点）开始振动，可知0～0.3s内，质点Q运动路程不等于，选项B错误；C．t=0.5s=1T时，质点P到达最高点，而质点Q经过平衡位置向下运动还没有最低点，则质点Q的加速度小于质点P的加速度，选项C正确；D．t=0.7s=1T时，质点P到达波谷位置而质点而质点Q还没到达波峰位置，则质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，选项D正确．二、实验题（本题共12分）9.某小组做了“测定玻璃的折射率”实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸．（1）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是___________．（2）该小组选取了操作正确的实验记录，在自纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n=___________．（用图中线段的字母表示）〖答案〗（1）B（2）〖解析〗（1）[1]因玻璃的折射率较大，故在玻璃中的折射角一定小于入射角；实验作出的入射角一定大于折射角；并且光线从玻璃中出来后，应与入射光平行A．与分析不符，故A项不符合题意；B．与分析相符，故B项符合题意；C．与分析不符，故C项不符合题意；D．与分析不符，故D项不符合题意．（2）[2]折射率为：其中：解得：10.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：①若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可___________；A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝②某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为___________nm（结果保留3位有效数字）。〖答案〗①B②630〖解析〗①[1]若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学就要减小条纹间距，由可知将单缝向双缝靠近，不能改变条纹间距；将屏向靠近双缝的方向移动，能减小条纹间距；将屏向远离双缝的方向移动和使用间距更小的双缝都增大条纹间距，故B正确，ACD错误。故选B。②[2]条纹间距由解得所测单色光的波长为三、计算题（共48分，写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后〖答案〗不能得分。有数值计算的题，〖答案〗中必须明确写出数值和单位）11.如图，一长木板在光滑的水平面上以速度向右做匀速直线运动，将一小滑块无初速地轻放在木板最右端。已知滑块和木板的质量分别为m和2m，它们之间的动摩擦因数为，重力加速度为g。（1）滑块相对木板静止时，求它们的共同速度大小；（2）某时刻木板速度是滑块的2倍，求此时滑块到木板最右端的距离。〖答案〗（1）；（2）〖解析〗（1）滑块与木板组成的系统满足动量守恒，则有解得滑块相对木板静止时，它们的共同速度大小为（2）某时刻木板速度是滑块的2倍，设滑块的速度为，则木板的速度为，根据动量守恒可得解得根据能量守恒可得解得滑块与木板的相对位移为可知此时滑块到木板最右端的距离为。12.某游乐园中过山车进入停车区时利用磁力进行刹车，磁力刹车原理可以简化为如图所示模型：水平平行金属导轨处于竖直方向的匀强磁场中，金属棒MN沿导轨向右运动的过程，对应过山车的磁力刹车过程，假设MN的运动速度代表过山车的速度，MN所受