2024北京朝陽區(qū)高二（下）期末物理試題和答案

試題PAGE1試題2024北京朝陽高二（下）期末物理2024.7（考試時(shí)間90分鐘滿分100分）第一部分（選擇題共42分）一、單項(xiàng)選擇題（共10個(gè)小題，每小題3分。在每小題列出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意）1．關(guān)于分子動理論，下列說法正確的是A．布朗運(yùn)動就是液體分子的無規(guī)則運(yùn)動B．溫度是物體分子熱運(yùn)動的平均動能的標(biāo)志C．分子間的作用力總是隨著分子間距增大而增大D．當(dāng)分子力表現(xiàn)為斥力時(shí)，分子勢能隨分子間距離的減小而減小2．以下現(xiàn)象能顯著說明光具有波動性的是A．肥皂泡在陽光下出現(xiàn)彩色條紋B．水中的氣泡看上去特別明亮C．白光經(jīng)過三棱鏡后得到彩色圖樣D．用紫外線照射鋅板，使電子從鋅板表面逸出3．如圖所示為氫原子能級示意圖。現(xiàn)有大量氫原子處于n＝4能級上，已知可見光的光子能量范圍是1.64eV～3.11eV，下列說法正確的是A．這些原子躍遷過程中最多可輻射4種頻率的光子B．從n＝4能級躍遷到n＝1能級，氫原子的能量增加C．D．n＝4能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量4．在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，小明用同一光電管在不同實(shí)驗(yàn)條件下得到了三條光電流與電壓之間的關(guān)系曲線（甲、乙、丙），如圖所示。下列說法正確的是A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．甲光的強(qiáng)度大于丙光的強(qiáng)度C．乙光所對應(yīng)的截止頻率大于丙光的截止頻率D．甲光對應(yīng)的光電子最大初動能大于乙光的光電子最大初動能5．如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a開始，先后經(jīng)歷等容、等溫、等壓三個(gè)過程，經(jīng)過狀態(tài)b和c，再回到狀態(tài)a。下列說法正確的是A．狀態(tài)a的溫度比狀態(tài)b的溫度高B．狀態(tài)a到狀態(tài)b的過程中氣體的分子數(shù)密度增加C．狀態(tài)b到狀態(tài)c的過程中外界對氣體做功D．狀態(tài)c到狀態(tài)a的過程中氣體向外界放熱6．如圖所示是主動降噪耳機(jī)的工作原理圖。在耳機(jī)內(nèi)設(shè)有麥克風(fēng)，用來收集環(huán)境中的噪聲信號，在此基礎(chǔ)上，耳機(jī)的處理器產(chǎn)生與環(huán)境噪聲相位相反的反噪聲波來抵消噪聲。下列說法正確的是A．主動降噪利用了聲波的衍射B．反噪聲波頻率和噪聲波頻率可以不同C．理想情況下，反噪聲波和噪聲波振幅相同D．主動降噪耳機(jī)可以使進(jìn)入耳膜的聲波頻率變小7．如圖所示，由甲、乙兩種單色光組成的一束光，從一根長直的光纖端面以45°射入，兩種單色光均在側(cè)面發(fā)生全反射，則可以準(zhǔn)確判斷出A．光纖對甲光的折射率大于對乙光的折射率B．在光纖中甲光的速度大于乙光的速度C．甲光和乙光同時(shí)從光纖的另一端面射出D．用同一雙縫干涉裝置看到甲光的條紋間距比乙光的小8．如圖甲所示，一單擺做小角度擺動。從某次擺球由左向右通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，畫出它的振動圖像如圖乙所示。忽略空氣阻力，g取10m/s2。下列說法正確的是A．此單擺的擺長約為2mB．此單擺的振幅為4cmC．從0.5s到1.0s的過程中，擺球的動能逐漸減小D．從0.5s到1.0s的過程中，擺球所受合力的沖量方向水平向右9．在運(yùn)用動量定理處理二維運(yùn)動時(shí)，可以在相互垂直的兩個(gè)方向上分別研究。某同學(xué)某次練習(xí)乒乓球削球時(shí)，乒乓球與豎直方向成37°落下，在與球拍接觸時(shí)，球拍保持水平且向右運(yùn)動，如圖所示。已知球與球拍接觸時(shí)間極短，接觸前后球豎直方向速度大小不變，球與球拍之間的動摩擦因數(shù)為0.25，sin37°＝0.6。球可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力及球的重力。則球離開球拍時(shí)速度與豎直方向夾角θ的正切值為A．0.25B．0.5C．0.75D．110．可變差動變壓器(LVDT)是一種常用的直線位移傳感器，簡化模型如圖所示。它內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)包括一個(gè)初級線圈和一對匝數(shù)相等的次級線圈，初級線圈位于中間，次級線圈則沿相反方向串聯(lián)，對稱纏繞在初級線圈的兩側(cè)；導(dǎo)磁鐵芯可以在空心管（圖中未畫出）中移動，連接到要測量位移的物體上，初始時(shí)鐵芯恰好位于空心管的中央，運(yùn)動中鐵芯始終有一端在副線圈中。在ab端輸入有效值為U1的正弦式交變電壓，cd端輸出電壓的有效值記為U2，則A．鐵芯從中央位置開始向上移動時(shí)，U2增加B．鐵芯從中央位置開始的移動量越大，U2越小C．鐵芯向上移動一定距離后，若增大U1，U2會減小D．可變差動變壓器無法反映物體的運(yùn)動方向多項(xiàng)選擇題（共3個(gè)小題，每小題4分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有多個(gè)選項(xiàng)是符合題意的，全部選對得4分，選對但不全得3分，錯(cuò)選不得分）11．蹦極是一項(xiàng)深受年輕人喜愛的極限運(yùn)動，某游客身系彈性繩從高空P點(diǎn)自由下落，將蹦極過程簡化為人沿豎直方向的運(yùn)動，如圖所示。從彈性繩恰好伸直，到人第一次下降至最低點(diǎn)的過程中，若忽略空氣阻力影響，下列說法正確的是A．彈性繩對人的沖量始終豎直向上B．彈性繩恰好伸直時(shí)，人的動量最大C．彈性繩對人的沖量大于重力對人的沖量D．在最低點(diǎn)時(shí)，彈性繩對人的拉力等于人的重力12．如圖所示，理想變壓器的原線圈接在220eq\r(2)sin100πt（V）的交流電源上，副線圈與滑動變阻器R相連，原、副線圈匝數(shù)之比為4:1，此時(shí)滑動變阻器滑片處于中間位置且接入電路的阻值為55Ω。若交流電壓表、電流表均為理想電表。下列說法正確的是A．電壓表的示數(shù)為55VB．電流表的示數(shù)為4AC．通過R的交變電流的頻率是100HzD．滑動變阻器的滑片向上滑動，變壓器的輸入功率減小如圖甲所示，某同學(xué)手持細(xì)棒抖動彩帶的端點(diǎn)O使其在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，在彩帶上形成的波可以看做沿x軸正方向傳播的簡諧波。在xO＝0和xP＝0.9m處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)O、P的振動圖像如圖乙所示，則A．該波的傳播速度大小可能為3m/sB．波由質(zhì)點(diǎn)O傳到質(zhì)點(diǎn)P的時(shí)間可能為0.1sC．在0~0.6s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)O通過的路程為24cmD．質(zhì)點(diǎn)P振動的位移—時(shí)間關(guān)系為y＝4sin5πt(cm)第二部分本部分共6題，共58分。14．（8分）（1）①在“測量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，在白紙上放好玻璃磚，aa′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面且相互平行，如圖1所示。在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，用“＋”表示大頭針的位置，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P4。下列說法正確的是___________。A．P4需擋住P3及P1、P2的像B．為減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)大一些C．為減小實(shí)驗(yàn)誤差，玻璃磚的寬度應(yīng)適當(dāng)大一些D．光可能在bb′發(fā)生全發(fā)射，導(dǎo)致觀察不到P1、P2的像②在該實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)界面aa′測得的入射角θ1和折射角θ2的正弦值畫出了圖2所示圖像，從圖像可知該玻璃磚的折射率為___________。（2）甲同學(xué)用學(xué)過的“插針法”測量透明半圓柱玻璃磚折射率。他每次使入射光線跟玻璃磚的直徑平面垂直，O為玻璃磚截面的圓心，P1P2表示入射光線，P3P4表示經(jīng)過玻璃磚后的出射光線。下列四幅圖中，插針合理且能準(zhǔn)確測出折射率的是________。（3）乙同學(xué)將透明半圓柱玻璃磚放在水平面上,如圖3所示。用一束激光垂直于玻璃磚直徑平面射入圓心O，以O(shè)為轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動玻璃磚，當(dāng)轉(zhuǎn)過角度θ時(shí)，在玻璃磚平面一側(cè)恰看不到出射光線。則該玻璃的折射率n=_______。15.（10分）某研究小組用圖1所示的裝置進(jìn)行“用單擺測量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。（1）用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，如圖2所示，則擺球的直徑d＝mm。甲同學(xué)測得擺長為l，記錄下擺球n次全振動的時(shí)間為t，可以測得重力加速度g＝________（用l、n、t、π表示）。為提高測量準(zhǔn)確度，乙同學(xué)多次改變單擺的擺長l并測得相應(yīng)的周期T，他根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出如圖3所示的T2-l圖像，根據(jù)圖線上任意兩點(diǎn)A、B的坐標(biāo)（l1，T12）、（l2，T22），可求得重力加速度g＝________（用l1、T1、l2、T2、π表示）；該圖像不過原點(diǎn)的原因可能是________。A．測周期時(shí)，將49次全振動記為50次B．測周期時(shí)，將50次全振動記為49次C．測擺長時(shí)，直接將懸點(diǎn)到小球上端的距離記為擺長D．測擺長時(shí)，直接將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長（4）丙同學(xué)為了研究“單擺做簡諧運(yùn)動的周期與重力加速度的定量關(guān)系”，在伽利略用斜面“沖淡”重力思想的啟發(fā)下，創(chuàng)設(shè)了“重力加速度”可以人為調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境：如圖4所示，在水平地面上固定一傾角θ可調(diào)的光滑斜面，把擺線固定于斜面上的O點(diǎn)，使擺線平行于斜面。拉開擺球至A點(diǎn)，靜止釋放后，擺球在ABC之間做簡諧運(yùn)動，測得擺角為α、擺球的擺動周期為T。多次改變斜面的傾角θ，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄θ、α和T，為了能方便準(zhǔn)確地利用圖像處理數(shù)據(jù)進(jìn)而獲得結(jié)論，應(yīng)繪制________圖像（寫出圖像的縱坐標(biāo)-橫坐標(biāo)）。16．（9分）如圖所示，某小型交流發(fā)電機(jī)內(nèi)的矩形金屬線圈ABCD的面積S=0.1m2，匝數(shù)n=100，線圈的總電阻r=10Ω，線圈所處磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=0.1T。線圈通過滑環(huán)和電刷與阻值R=90Ω的定值電阻連接。現(xiàn)使線圈繞軸OO?勻速轉(zhuǎn)動，角速度為ω=300rad/s。（1）從中性面開始計(jì)時(shí)，寫出線圈中電流瞬時(shí)值的表達(dá)式；（2）求線圈轉(zhuǎn)動1min過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量Q；（3）求線圈從中性面位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，通過電阻R的電荷量q。17．（9分）在同一豎直平面內(nèi)，兩個(gè)大小相同的小球A、B懸掛于同一高度；靜止時(shí)小球恰能接觸且懸線平行，如圖所示?，F(xiàn)將A球從最低點(diǎn)拉起高度h并由靜止釋放，在最低點(diǎn)與B球發(fā)生正碰。已知A球的質(zhì)量為m，重力加速度為g，不計(jì)小球半徑和空氣阻力。（1）若B球的質(zhì)量也為m且將左側(cè)涂膠，A、B兩球碰后粘在一起。求：a.碰后瞬間兩球的速度大小v；b.碰撞過程中損失的機(jī)械能?E。（2）若將B球換成質(zhì)量不同的小鋼球，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，兩球發(fā)生彈性碰撞且碰后兩球上升的最大高度相同，求B球的質(zhì)量mB。

18.（10分）簡諧運(yùn)動是最簡單、最基本的振動，復(fù)雜的振動往往可以看作多個(gè)簡諧運(yùn)動的疊加。（1）如圖1所示，固定在豎直圓盤上的小球A隨著圓盤以角速度ω沿順時(shí)針方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動。用豎直向下的平行光照射小球A，在圓盤下方的屏上可以觀察到小球A在x方向上的“影子”的運(yùn)動，開始計(jì)時(shí)時(shí)小球A在圓盤最上端。請根據(jù)簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特征（即做簡諧運(yùn)動的物體的位移x與運(yùn)動時(shí)間t滿足正弦函數(shù)規(guī)律），證明：小球A的“影子”以圓盤圓心在屏上的投影點(diǎn)O為平衡位置做簡諧運(yùn)動。（2）科幻小說《地心游記》中假想鑿?fù)ㄒ粭l貫穿地心的極窄且光滑的隧道，人可以通過該隧道直通地球彼岸。為簡化研究，質(zhì)量為M、半徑為R的地球視為質(zhì)量分布均勻的球體，已知質(zhì)量均勻分布的球殼內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)所受萬有引力的合力為零，萬有引力常量為G。不計(jì)空氣阻力。a.如圖2所示，以地心O為原點(diǎn)，沿隧道方向建立x軸，請根據(jù)簡諧運(yùn)動的動力學(xué)特征（即做簡諧運(yùn)動的物體所受的力與它偏離平衡位置的位移的大小成正比，并總是指向平衡位置）證明：質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)從靜止開始落入隧道后在隧道內(nèi)做簡諧運(yùn)動；b.根據(jù)（1）中關(guān)于勻速圓周運(yùn)動與簡諧運(yùn)動的關(guān)系，計(jì)算a問中質(zhì)點(diǎn)通過隧道所用的時(shí)間t0。19．（12分）碰撞、反沖是十分普遍的現(xiàn)象，通過對這些現(xiàn)象的研究能了解微觀粒子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。在物理學(xué)史上，用α粒子散射實(shí)驗(yàn)估測了原子核的半徑。如圖1所示，一個(gè)從很遠(yuǎn)處以速度v0運(yùn)動的α粒子與金原子核發(fā)生正碰，可認(rèn)為金原子核始終靜止，α粒子離金原子核最近的距離等于金原子核的半徑。已知α粒子的質(zhì)量為m，電荷量為2e，金原子核的質(zhì)量為M，電荷量為79e，取無窮遠(yuǎn)電勢為零，兩點(diǎn)電荷q1、q2相距為r時(shí)的電勢能表達(dá)式為。估算金原子核的半徑r0。從微觀角度看，氣體對容器的壓強(qiáng)是大量氣體分子對器壁的碰撞引起的。如圖2所示，正方體容器內(nèi)密封著一定質(zhì)量的理想氣體。每個(gè)氣體分子的質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)分子數(shù)量n為恒量，已知該理想氣體分子平均動能(T為熱力學(xué)溫度)。為簡化問題，我們假定：分子大小可以忽略，速率均為v且與器壁各面碰撞的機(jī)會均等，氣體分子與器壁垂直碰撞且無能量損失。證明：該理想氣體的壓強(qiáng)。根據(jù)玻爾原子理論，一個(gè)靜止氫原子從n=2能級(E2=－3.4eV)向基態(tài)(E1=－13.6eV)躍遷的過程中會輻射出一個(gè)光子，它的頻率ν0滿足：hν0=E2－E1。某同學(xué)提出質(zhì)疑：向外輻射的光子具有動量p=eq\f(h,λ)，根據(jù)動量守恒定律，氫原子會發(fā)生反沖而具有動能，因此需對求解的頻率ν0進(jìn)行修正。已知?dú)湓淤|(zhì)量為m且mc2≈9.3×108eV，請結(jié)合數(shù)據(jù)推導(dǎo)說明“在氫原子輻射問題中忽略原子反沖動能”的合理性。（考生務(wù)必將答案答在答題卡上，在試卷上作答無效）

參考答案第一部分（選擇題共42分）一、單項(xiàng)選擇題（每小題3分）12345678910BACBDCBBAA二、多項(xiàng)選擇題（每小題4分）111213ACADAC第二部分（非選擇題共58分）14．（8分每問2分）（1）①ABC②1.5（2）C（3）eq\f(1,sinθ)15．（10分每問2分）（1）10.6（2）eq\f(4π2n2l,t2)（3）eq\f(4π2(l2－l1),T22－T12)；C（4）T2-或T-16．（9分）（1）線圈中電動勢最大值Em＝nBSω＝300V，電流最大值Im＝eq\f(Em,R＋r)＝3A，電流瞬時(shí)值的表達(dá)式i＝Imsinωt＝3sin300t(A)（3分）（2）該交流電的有效值I＝eq\f(Im,eq\r(2))，1min內(nèi)電阻產(chǎn)生焦耳熱Q＝I2Rt＝2.43×104J（3分）（3）該過程中，電量。（3分）17．（9分）（1）a.根據(jù)機(jī)械能守恒，有mgh＝eq\F(1,2)mv02兩球發(fā)生完全非彈性碰撞，有mv0＝(m＋m)v解得v＝eq\F(eq\r(2gh),2)（3分）b.損失的機(jī)械能?E＝eq\F(1,2)mv02－eq\F(1,2)(m＋m)v2解得?E＝eq\F(1,2)mgh（2分）（2）設(shè)碰前A速度為v0，根據(jù)碰撞前后動量守恒和機(jī)械能守恒，有mAv0＝mAvA＋mBvBeq\F(1,2)mAv02＝eq\F(1,2)mAvA2＋eq\F(1,2)mBvB2碰后兩個(gè)小球上升的最大高度相同，說明碰后兩球速度大小相等且方向相反，即滿足vA=﹣vB，解得mB＝3m。（4分）18．（10分）（1）以小球A在圓盤最上端的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則小球A在x軸上的投影點(diǎn)偏離O點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為：x=Rsinωt所以小球在屏上投影的運(yùn)動為簡諧運(yùn)動。（2分）a.與地心O相距x處，質(zhì)點(diǎn)所受的萬有引力大小F＝Geq\F(Mxm,x2)，其中Mx＝(eq\F(x3,R3))M，整理得到：F＝Geq\F(Mm,R3)x＝kx，方向指向地心O，與質(zhì)點(diǎn)振動位移方向相反，即質(zhì)點(diǎn)在隧道內(nèi)做簡諧振動。（4分）b.假設(shè)有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P繞地心O做周期為T的勻速圓周運(yùn)動，它的投影與a問中質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動一致。P在投影方向的回復(fù)力大小為：F回=meq\F(4π2,T2)Rcosωt①又因?yàn)閤=Rcosωt②，聯(lián)立①②可得F回=meq\F(4π2,T2)x③由于a問中F回=Geq\F(Mm,R3)x④，聯(lián)立③④可得T=2πeq\r(eq\f(R3,GM))