解析：河南省焦作市第四中学2022-2023学年高二下学期期中考试物理试题（解析版）

学而优教有方-2023学年河南省焦作市第四中学级高二下学期期中考试物理试题第I卷（选择题）一、选择题（每题4分，共60分。1—10为单选，11—15为多选，其中少选得2分）1.如图所示，质量为m的足球在离地高h处时速度刚好水平向左，大小为v1，守门员此时用手握拳击球，使球以大小为v2的速度水平向右飞出，手和球作用的时间极短，重力加速度为g，则（）A.击球前后球动量改变量的方向水平向左B.击球前后球动量改变量的大小是mv2－mv1C.击球前后球动量改变量的大小是mv2＋mv1D.球离开手时的机械能不可能是mgh＋mv12【答案】C【解析】【详解】ABC.规定水平向右为正方向，击球前球的动量p1＝－mv1击球后球的动量p2＝mv2击球前后球动量改变量的大小是Δp＝p2－p1＝mv2＋mv1动量改变量的方向水平向右，故A、B错误，C正确；D.球离开手时的机械能为mgh＋mv22因v1与v2可能相等，则球离开手时的机械能可能是mgh＋mv12故D错误。故选C。2.分子力F、分子势能EP与分子间距离r的关系图线如图甲乙两条曲线所示，r0为平衡位置，取无穷远处分子势能为零。若a分子固定于坐标原点O，b分子从无穷远处以一定初速度释放，在分子力的作用下沿r正半轴靠近a。下列说法正确的是（）A.甲图线为分子势能与分子间距离的关系图线B.随着分子间距离的减小，分子力先增加后减小，再增大C.当r=r0时，分子间的引力、斥力均为零D.当r>r0时，分子力表现为引力，随分子距离减小分子力做负功，分子势能增加；当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子距离减小分子力做正功，分子势能减少【答案】B【解析】【详解】A．根据在平衡位置处分子力为零，可知甲图线为分子力与分子间距离关系图线，故A错误；B．由甲图看得出，随着分子间距离的减小，分子力先增加后减小，再增大，故B正确；C．当r=r0时，分子间的引力、斥力不为零，但二者的合力即分子力为零，故C错误；D．当r>r0时，分子力表现为引力，随分子距离减小分子力做正功，分子势能减小；当r<r0时，分子力表现为斥力，随分子距离减小分子力做负功，分子势能增加，故D错误。故选B。3.显微镜下观察到悬浮在水中的花粉微粒总在不停地做无规则运动。下列说法中不正确的是（）A.温度越高，微粒运动越剧烈B.花粉微粒运动属于布朗运动C.花粉颗粒越大，无规则运动越不明显D.花粉微粒在水中的运动就是分子的热运动【答案】D【解析】【详解】布朗运动是悬浮在液体中小颗粒所做的无规则运动，是由于液体分子对小颗粒的碰撞时冲力不平衡导致的，布朗运动不是液体分子的无规则运动，而是液体分子做无规则热运动的间接反映。当温度一定时，颗粒越小，布朗运动越明显；当颗粒大小一定时，温度越高，布朗运动越明显，故ABC正确，不符合题意，D不正确，符合题意。故选D。4.下列选项图所示为在粒子散射实验中，一束粒子在穿越金箔内一个金原子的轨迹示意图中正确的是（）A. B.C. D.【答案】D【解析】【详解】A．A选项中2应该比1有较大偏转，3应该比4有较大偏转，故A错误；B．B选项中2、3的偏转方向错误，故B错误；C．C选项中3的偏转方向错误，故C错误；D．D选项中，2、4发生了明显偏转，3离核最近，发生大角度偏转，故D正确。故选D。5.如图，三个质量分别为2m、m、m的物块A、B、C静止在光滑水平直轨道上，A、B间用一根细线相连，然后在A、B间夹一压缩状态的轻质弹簧，此时轻弹簧的弹性势能为。现在剪短细线，A和B向两边滑出，当轻质弹簧恢复原长时，B与C发生碰撞黏合在一起，下列说法正确的是（）A.弹簧恢复原长时，B.弹簧恢复原长时，C.B与C发生碰撞黏合在一起后的速度大小为D.B与C发生碰撞黏合在一起后的速度大小为【答案】C【解析】【详解】AB．弹簧恢复原长过程，AB和弹簧系统，根据动量守恒和机械能守恒有解得，故AB错误；CD．B与C发生碰撞黏合在一起过程，根据动量守恒，有解得故C正确，D错误。故选C。6.概率统计的方法是科学研究中的重要方法之一，以下是某一定质量的氧气（可看成理想气体）在和时统计出的速率分布图像，结合图像分析以下说法正确的是（）A.其中某个分子，时的速率一定比时要大B.时图线下对应的面积比时要小C.如果两种情况气体的压强相同，则时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比时少D.如果两种情况气体的体积相同，则时单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数与时相同【答案】C【解析】【详解】A．由图可知，时的分子速率有时比时要小，故A错误；B．速率分布曲线的面积的意义，就是将每个单位速率的分子数占总分子数的百分比进行累加，累加的结果都是1，面积相等，故B错误；CD．如果两种情况气体的压强相同，由于时分子的平均动能比较大，所以单位时间内与容器壁单位面积碰撞的分子数比时少，故C正确，D错误。故选C。7.不同原子核的比结合能是不一样的，图示是按照实际测量结果画的图线。则下列说法正确的是（）A.核的结合能约为64MeVB.核的结合能小于核的C.分裂成两个中等质量的核时吸收能量D.3个核聚变生成核放出的核能约为7MeV【答案】D【解析】【详解】A．由图知核的比结合能约为8MeV，所以核的结合能约为128MeV，A错误；B．由题图可知核的结合能约为33MeV，核的结合能约为28MeV，B错误；C．分裂成两个中等质量的核，产物的比结合能增大，分裂时放出能量，C错误；D．3个核的结合能之和约为84MeV，核的结合能约为91.2MeV，则3个核聚变生成核放出的核能约为7.2MeV，D正确。故选D。8.自然界存在的放射性元素的原子核并非只发生一次衰变就达到稳定状态，而是要发生一系列连续的衰变，最终达到稳定状态。某些原子核的衰变情况如图所示表示中子数，表示质子数，则下列说法正确的是（）A.由到的衰变是衰变B.若的半衰期是，则个原子核经过后还剩个C.从到共发生次衰变和次衰变D.图中发生和衰变时，往往伴随着射线产生【答案】D【解析】【详解】A．由题图可知，衰变后的新原子核为，新原子核的质子数比的多个，所以是衰变，故A错误；B．原子核的半衰期是对大量原子核的行为做出的统计预测，对于少数的微观事件是不可预测的，故B错误；C．由质量数和电荷数守恒知，从到满足解得，共发生次衰变和次衰变，故C错误；D．射线经常是伴随射线和射线产生的，故D正确。故选9.脉冲燃料激光器以的脉冲形式发射波长为585nm的光，这个波长的光可以被血液中的血红蛋白强烈吸收，从而有效清除由血液造成的瘢痕。每个脉冲向瘢痕传送约为的能量，普朗克常量为。（）A.每个光子的能量约为B.每个光子的动量约为C.激光器的输出功率不能小于1.24WD.每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为个【答案】D【解析】【详解】A．每个光子的能量约为选项A错误；B．每个光子的动量约为选项B错误。C．激光器的输出功率不能小于选项C错误；D．每个脉冲传送给瘢痕的光子数约为选项D正确。故选D。10.如图甲所示，在光滑水平面上有一个质量为、内外壁均光滑的汽缸，汽缸内活塞的质量也为，活塞的横截面积为S，汽缸内密封一定质量的理想气体，理想气体的温度为，体积为，整体静止在水平面上，大气压强为p0。如图乙所示，对活塞施加一方向水平向左、大小为的推力，整体向左做匀加速直线运动，若此时气体的体积仍然为，重力加速度为，则下列说法正确的是（）A.此时气体的温度为 B.此时气体的温度为C.此种情况下，气体的压强为 D.此种情况下，气体的压强为【答案】A【解析】【详解】对题图甲，设气体的压强为，以活塞为研究对象，由二力平衡可得对题图乙，对汽缸与活塞组成的整体，由牛顿第二定律可得，设气体的压强为，温度为，对汽缸受力分析，由牛顿第二定律可得比较甲、乙两种气体的状态，由等容变化规律可得解得，故A正确，BCD错误。故选A。11.图示描述了一定质量的理想气体状态变化过程中的四个状态，图中ab的延长线过原点，则下列说法正确的是（）A.气体从的过程，气体体积不变B.气体从的过程，气体体积先增大后减小C.气体从的过程，气体分子的数密度减小D.气体从的过程，气体分子数密度和分子的平均速率都减小【答案】AC【解析】【详解】A．的延长线过原点，由可知，发生得是等容变化，气体体积不变，故A正确；BC．气体从的过程，发生得是等压变化，温度升高，所以气体体积增大；是等温变化，压强减小，体积增大，分子数不变，所以气体分子的数密度减小，故B错误，C正确；D．气体从的过程，温度降低，所以气体分子的平均速率减小；各点与原点连线的斜率变大，体积变小，所以气体分子数密度增大，故D错误。故选AC。12.钻石是首饰和高强度钻头、刻刀等工具中的主要材料，设钻石的密度为ρ（单位为kg/m3），摩尔质量为M（单位为g/mol），阿伏加德罗常数为NA。已知1克拉＝0.2克，则以下选项正确的是（）A.a克拉钻石物质量为B.a克拉钻石所含有的分子数为C.a克拉钻石所含有的分子数为D.每个钻石分子直径的表达式为（单位为m）【答案】ACD【解析】【详解】ABC．a克拉钻石的质量为0.2a克，得物质的量为，所含分子数为，B错误，AC正确；D．每个钻石分子的体积为固体分子看作球体，则有联立解得分子直径为D正确。故选ACD。13.质量为的人在质量为的小车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（）A.人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大B.不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同C.人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大D.人在车上行走，若人相对车突然停止，则车也突然停止【答案】BD【解析】【详解】ABC．人与车组成的系统动量守恒，设人和小车的速度为、，人的速度方向为正方向，则有因此则平均动量也守恒而可得小车在地面上的移动距离可以看出x与人的平均速度大小无关，故AC错误，B正确；D.人和小车的速度方向相反，速度大小与它们的质量成反比，因此当人相对于车停止时，车也突然停止，故D正确。故选BD。14.如图所示，质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6m/s，B球的速度是-2m/s，之后A、B两球发生了对心碰撞。碰撞后A、B两球的速度可能值为（）A.vA'=3m/s，vB'=1m/sB.vA'=2m/s，vB'=2m/sC.vA'=1m/s，vB'=3m/sD.vA'=-1m/s，vB'=7m/s【答案】BC【解析】【详解】A．碰撞后都向右运动，A球的速度大于B球的速度，不符合实际，A错误；B．设每个球的质量均为m，碰撞前系统总动量碰撞前的总动能碰撞后的总动量为碰撞后的总动能为碰撞过程动量守恒且动能不增加，符合实际，B正确；C．碰撞后的总动量为碰撞后的总动能为碰撞过程动量守恒且动能不增加，符合实际，C正确；D．碰撞后的总动能为碰撞过程动能增加，不符合实际，D错误。故选BC。15.氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围介于。普朗克常量为，电子的电荷量为，真空中光速为。下列说法正确的是（）A.氢原子从能级向能级跃迁时，辐射出的光的波长约为B.氢原子从能级向能级跃迁时，辐射出的光为可见光C.处于能级的氢原子受到动能为的电子撞击后，一定能辐射出可见光D.大量氢原子从能级向低能级跃迁时，向外辐射的光子的最大频率约【答案】BD【解析】【详解】A．根据氢原子从能级向能级跃迁时，辐射出的光的波长为A错误；B．根据氢原子从能级向能级跃迁时，辐射出的光子能量为属于可见光范围，B正确；C．处于能级的氢原子受到动能为的电子撞击后，氢原子可能被电离，此时不会发出可见光，C错误；D．大量氢原子从能级向低能级跃迁时，氢原子直接跃迁到基态时，向外辐射的光子的频率最大，根据可得放出的最大频率为D正确。故选BD。第II卷（非选择题）二、实验题（共12分）16.如图甲所示是研究光电效应的实验装置，当频率为的紫外线照射到K上，电流表中有电流流过，试回答下列问题：（1）如果将滑动变阻器的滑动端从左向右移动，通过电流表的电流将会________（选填“增大”、“减小”、“不变”）（2）美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据。如图乙所示是根据某次实验作出的Uc-图象，电子的电荷量，根据图象可知，这种金属的截止频率=___________，普朗克常量h=_________。【答案】①.增大②.4.27×1014Hz③.6.30×10-34J·s【解析】【分析】【详解】(1)[1]由甲图可知，在光电管中，场强向右，电子所受电场力向左，将滑动变阻器的滑动端从左向右移动，光电管两端电压变大，场强变大，到达阳极的电子数增多，通过电流表的电流将会增大。(2)[2][3]由动能定理及光电效应方程可得其中整理得结合乙图可知，当时，即图线与横轴的交点为金属的截止频率，即图线的斜率为解得17.某同学在气垫导轨上设计了一个“验证动量守恒定律”的实验：小车A拖着一条纸带且其前端粘有橡皮泥，打点计时器使用的电源频率为50Hz，推动小车A使之与原来静止的滑块B发生碰撞，并粘合成一体，继续运动。他设计的具体装置如图所示。(1)若已得到打点纸带如图，并测得各计数点间距，则应该选择________填“AB”“BC”“CD”“DE”或“EF”段来计算小车A碰前的速度。已测得小车A的质量，滑块B的质量，由以上测量结果可得系统碰前________；系统碰后________。结果均保留三位有效数字【答案】①.②.③.【解析】【详解】（1）[1]小车A与滑块B碰撞后速度减小，在相等时间内做匀速运动的位移变小，由图所示纸带可知，BC、DE间点迹均匀，物体做匀速运动，且BC间点迹间的距离大于DE间点迹间的距离，因此应选择BC段计算小车A碰撞前的速度，选择DE段计算小车与滑块碰撞后AB的共同速度。（2）[2]电源频率，由图所示纸带可知，计数点间的时间间隔碰撞前小车A的速度系统碰前。[3]碰撞后A、B共同运动的速度系统碰后。三、解答题（共38分）18.如图所示，质量为1.5kg的木块m以8m/s的速度水平地滑上静止在光滑水平地面上的平板小车M，车的质量为4.5kg，木块与小车之间的摩擦系数为0.2（g取10m/s2）。设小车足够长，求：（1）木块和小车相对静止时小车速度；（2）从木块滑上小车到它们处于相对静止所经历的时间；（3）从木块滑上小车到它们处于相对静止时木块相对小车滑行的距离。【答案】（1）2m/s；（2）3s；（3）12m【解析】【详解】（1）以木块和小车为研究对象，由动量守恒定律可得解得木块和小车相对静止时小车的速度为（2）根据牛顿第二定律可得，m加速度大小为由运动学公式可得（3）根据能量守恒可得解得相对静止时木块相对小车滑行的距离为19.在光滑的水平面上，一质量为mA=0.1kg的小球A，以8m/s的初速度向右运动，与质量为mB=0.2kg的静止小球B发生正碰．碰后小球B滑向与水平面相切、半径为R=0.5m的竖直放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N后水平抛出．g=10m/s2．求：(1)碰撞后小球B的速度大小；(2)小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中所受合外力的冲量；(3)碰撞过程中系统的机械能损失．【答案】（1）5m/s；（2）（）N•s，方向向左；（3）0.5J【解析】【详解】(1)小球B恰好能通过圆形轨道最高点，则有:解得：m/s小球B从轨道最低点M运动到最高点N的过程中机械能守恒则有：联立①②解得：m/s(2)设向右为正方向，合外力对小球B的冲量为N•s，方向向左(3)碰撞过程中动量守恒，有水平面光滑所以式中解得m/s，碰撞过程中损失的机械能为J2