河南省郑州市巩义、中牟、登封等六县2021-2022学年高二物理下学期期末试题（Word版附解析）

2021—2022学年下学期期末测评试卷高二物理一、选择题（本题共10小题，共44分．在每小题给出的四个选项中，第1~6小题只有一个选项正确，每小题4分；第7~10小题有多个选项正确，全部选对的得5分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分）1.1897年英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时首次发现了电子，下列关于电子的说法，正确的是（　　）A.电子的发现说明原子核是有内部结构的B.光电效应中，入射光频率一定时，逸出光电子的最大初动能与入射光强度无关C.卢瑟福的原子核式结构模型认为核外电子的轨道半径是量子化的D.射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透力【答案】B【解析】【详解】A.电子的发现说明原子是有内部结构的，而不是原子核，故A项错误；B.根据爱因斯坦对光电效应的解释可知，逸出光电子的最大初动能由入射光的频率和逸出功决定，当频率一定时，最大初动能与入射光强度无关，故B项正确；C.玻尔理论认为电子轨道半径是量子化的，而卢瑟福认为原子是由原子核和核外电子组成，电子在核外空间里绕着核旋转，故C项错误；D.射线是原子核内中子转变为质子时放出电子形成的，故D项错误。故选B。2.有关黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系，此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献。如图所示，图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系，从中可以看出（　　）\nA.温度越高，辐射电磁波的波长越短B.温度越低，辐射电磁波的波长越短C.同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强D.不同温度时辐射强度的极大值变化无规律可循【答案】C【解析】【详解】AB．无论温度高低，黑体都会辐射各种波长的电磁波，故AB错误；C．由图可知，同一波长的辐射强度随着温度的升高而增强，故C正确；D．温度升高，辐射强度的最大值向波长短、频率高的方向移动，故D错误。故选C。3.打篮球是广大青少年比较喜爱的运动，如图是某同学用手持式打气筒对一只篮球打气的情景。打气前篮球内气压等于，人每次打的气体的压强为、体积为篮球容积的，假设整个过程中篮球没有变形，不计气体的温度变化，气体可视为理想气体，则（　　）A.打气后，球内每个气体分子对球内壁的作用力都增大B.打气后，球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力不变\nC.打气6次后，球内气体的压强为D.打气6次后，球内气体的压强为【答案】C【解析】【详解】A.打气后，不是每一个分子的速率都增大，所以一定不是每个气体分子对球内壁的作用力都增大，A错误；B.打气后，球内气体的压强变大，即球内气体分子对球内壁单位面积的平均作用力增大，B错误；CD.打气6次后，由玻意耳定律知解得即球内气体的压强为，C正确，D错误。故选C。4.电路，也称为谐振电路，可以储存电路共振时振荡的能量；它既用于产生特定频率的信号，也可从复杂的信号中分离出特定频率的信号，是许多电子设备中的关键部件，如图所示，一振荡回路中振荡电流的周期为，若自振荡电流沿逆时针方向达到最大值时开始计时，则时（　　）A.电容器正处于充电状态，这时电容器的下极板带正电B.电容器正处于放电状态，这时电容器的下极板带正电C.电容器正处于充电状态，这时电容器的下极板带负电D.电容器正处于放电状态，这时电容器的下极板带负电【答案】C【解析】\n【详解】振荡电路中电流变化一个周期的过程（据题意知时刻，电流逆时针方向达到最大，电容器极板不带电，以顺时针方向为正方向）：①，电流逆时针方向逐渐减小，电容器下极板带正电，且电荷量逐渐增大，时刻反向充电完毕，电流减小为零；②，电流顺时针方向逐渐增大，电容器开始放电，且电荷量逐渐减小，时刻放电完毕，电流最大；③，电流顺时针方向逐渐减小，电容器上极板带正电，且电荷量逐渐增大，时刻正向充电完毕，电流减小为零；④，电流逆时针方向逐渐增大，电容器开始放电，且电荷量逐渐减小，T时刻放电完毕，电流最大．根据题意位于中间某时刻，放电流沿顺时针方向且逐渐减小；电容器正在正向充电，电容器的上极板带正电，下极板带负电。故选C。5.嫦娥五号是中国首个实施无人月面取样返回的月球探测器，2020年12月17日凌晨，嫦娥五号返回器携带月球样品着陆地球，实现了中国航天历史上的新突破．嫦娥五号中有一块“核电池”，在月夜期间提供电能的同时还能提供一定能量用于舱内温度控制，“核电池”利用了的衰变，衰变方程为，下列说法正确的是（　　）A.发生的是衰变，射线具有极强的穿透能力，可用于金属探伤B.衰变后产生新核的中子数比的中子数少2C.在月球上衰变得比地球上快些D.的核经过三个半衰期后，还剩余没有衰变【答案】B【解析】【详解】A．发生的是衰变，但射线具有极强的电离本领而不是穿透能力，A错误；\nB．衰变后产生新核的中子数为142，比的中子数少2，B正确；C．元素半衰期不会随着地理位置的变化而发生变化，其半衰期由原子核内部自身的因素决定，C错误；D．根据半衰期的定义可知，的核经过三个半衰期后，还剩余没有发生衰变，D错误。故选B。6.如图所示，一定质量的理想气体从状态a开始，经历过程①、②、③到达状态d，对此气体，下列说法正确的是（　　）A.状态a的体积小于状态d的体积B.过程①中，气体体积不断减小C.过程②中，气体不断向外界放热D.过程③中，气体分子在单位时间内撞击容器器壁上单位面积的平均次数减小【答案】C【解析】【详解】A．根据可知在a、d两个状态有可知状态a的体积\n故A错误；B．过程①中，气体温度不变，根据可知，压强减小，则气体体积不断增大，故B错误；C．过程②中，气体体积不变，温度降低，内能减小，气体不断向外界放热，故C正确；D．过程③中，温度降低，分子平均动能减小，气体压强不变，气体分子在单位时间内撞击容器器壁上单位面积的平均次数增加，故D错误。故选C。7.如图表示时刻两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播的波形图。已知两列波的振幅均为，波速均为；在此时刻，处于和的P、Q两质点刚开始振动；质点M处于处，则下列说法正确的是（　　）A.时刻，质点P、Q的振动方向都是向下B.时刻，质点P运动到质点M处C.时刻，质点M的位移为0D.在时间内，质点Q运动了【答案】C【解析】【详解】A．由“上下坡”法可判断，时，质点P向下振动、Q向上振动，故A错误；B．质点P只能上下振动，故不会运动到质点M处，故B错误；C．由题意知质点P、Q的振动形式同时传播到M，所以质点M位于振动减弱点，两波叠加后，质点M的位移总是为0，故C正确；D．质点的振动周期所以在时间内，质点Q振动了，则四分之三周期的路程为\n故D错误。故选C。8.如图所示为表示一定质量的气体的状态变化的图像，其中的延长线通过坐标原点，和分别与T轴和V轴平行，下列说法正确的是（　　）A.过程气体压强减小B.过程气体压强不变C.过程气体单位体积内的分子数减少D.过程气体分子平均动能增大【答案】D【解析】【详解】A．状态A与状态B在同一条过原点的倾斜直线上，所以过程气体压强不变，A错误；B．从状态B到状态C，图像斜率变大，则气体压强变小，B错误；C．从状态C到状态A，体积减小，则单位体积内的分子数增多，C错误；D．从状态A到状态B，温度升高，则气体分子平均动能增大，D正确。故选D。9.如图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面间形成劈形空气薄膜，当蓝光从上方人射后，从上往下看到明暗相间的等距条纹，下列说法中正确的是（　　）A.该条纹是光的衍射形成的，此现象可以说明光是一种波B.若把蓝光改为黄光，条纹间距将变窄C.若下方平板玻璃某处出现凸起，则会看到该处条纹向左侧弯曲\nD若抽去一张纸片，条纹间距将变宽【答案】D【解析】【详解】A．明暗相间的等距条纹是光的干涉形成的，故A错误：B．根据可见光波长从大到小的顺序：红橙黄绿蓝靛紫，可知蓝光的波长小于黄光，波长变大，条纹间距将变宽，故B错误；C．若下方平板玻璃某处出现凸起，则会看到该处条纹向右侧弯曲，故C错误；D．若抽去一张纸片，条纹间距将变宽，故D正确。故选D。10.关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是（　　）A.物体举得越高，分子势能越大B.物体的内能改变时，其温度一定改变C.扩散现象在固体、液体和气体中都能发生D.温度相同时，氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率【答案】CD【解析】【详解】A．物体举得越高，物体的重力势能越大，但与分子势能没有关系；分子势能变化与分子间的距离有关，故A项错误；B．物体的内能与物体的温度、体积等因素有关，所以物体的内能改变时，物体的温度可能不变，B项错误；C．扩散现象在固体、液体和气体中都能发生，只是短时间内气态物质的扩散现象最显著，固态物质的扩散现象非常不明显，故C项正确；D．温度相同时，分子的平均动能相同，分子的平均动能与分子的平均速率和分子质量有关，氢气分子的质量小于氧气分子的质量，故氢气分子的平均速率大于氧气分子的平均速率，D项正确。故选CD。11.频率相同的两列水波相遇，能够形成“稳定”的干涉图样。如图所示为两个频率相同、振幅均为A的相干波源产生的水波在水面上传播产生的干涉现象，其中实线和虚线分别表示两列波的波峰和波谷，时刻P是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是（　　）\nA.质点P和质点M在图示时刻的高度差为B.质点P、M是振动加强点，再过半个周期，质点Q、N也成为振动加强点C.质点M振动一个周期，其路程为D.若质点M振动的频率为，则从图示时刻起经后质点M的运动方向竖直向下【答案】CD【解析】【详解】A．在题图所示时刻，质点P是波峰与波峰相遇的点，是振动加强点，质点M是波谷与波谷相遇的点，也是振动加强点，故质点P和质点M在题图所示时刻的高度差为，A错误；B．两列波发生干涉时，两列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，振动始终加强，波峰与波谷相遇处振动始终减弱，质点P、M是振动加强点，质点Q、N是振动减弱点，再过半个周期，质点Q、N还是振动减弱点，故B错误；C．质点M是振动加强点，振幅为，所以质点M振动一个周期，其路程为，故C正确；D．若质点M振动的频率为，则周期为，由于则从题图所示时刻起经后质点M由平衡位置向下振动，即运动方向竖直向下，故D正确；故选CD。12.已知人体温度越低辐射红外线的波长越长，人的体温正常时能辐射波长为的红外线，如图甲所示，用该红外线照射光电管的阴极K时，电路中有光电流产生；图乙所示分别为a、b两人发出的红外线产生的光电流随电压变化的图像。已知，，则下列说法正确的是（　　）\nA.由图乙可以判断出a光的频率小于b光的频率B.将图甲中电源的正负极反接，回路中的电流表示数一定为零C.人体温正常时能辐射红外线的光子能量约为D.由图乙可知，a体温高于b的体温【答案】AC【解析】【详解】A．对同种金属材料而言，根据光电效应方程和可知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，对应的遏止电压越大；由图乙可以得出，a光的频率小于b光的频率，故A正确；B．将图甲中的电源正负极反接，若电源电压小于遏止电压，回路中还会有电流通过，故B错误；C．人体温正常时能辐射红外线的光子能量为故C正确；D．体温低的人辐射的红外线波长较长，频率较低，由题意可知，a的体温低于b的体温，故D错误。故选AC。13.下列核反应方程正确的是（　　）\nA.B.C.D.【答案】AD【解析】【详解】AD．由电荷数守恒和质量数守恒可知核反应方程正确，故AD正确；B．观察发现，方程的质量数不守恒，故B错误；C．书写形式不正确，故C错误。故选AD。14.下列关于物体内能的说法正确的是（　　）A.同一个物体，运动时比静止时的内能大B.一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大C.静止物体的分子平均动能不为零D.一定质量的理想气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大【答案】BC【解析】【详解】A．物体的内能与宏观状态的机械能无关，A错误；B．的冰熔化成同温度的水要吸收热量，一定质量的的水的内能比相同质量的的冰的内能大，B正确；C．分子做永不停息的无规则运动，所以静止的物体其分子的平均动能不为零，C正确；D．若一定质量的理想气体从外界吸收热量的同时对外界做功，由热力学第一定律则气体的内能不一定增大，D错误。故选BC。15.下列说法中正确的是（　　）\nA.爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中是不同的B.机械波的频率等于波源的振动频率，与介质无关C.根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波D.多普勒红移现象表示宇宙正在膨胀，是因为我们接收到的遥远恒星发出的光比恒星实际发光的频率偏大【答案】BC【解析】【详解】A．爱因斯坦狭义相对论指出，真空中的光速在不同的惯性参考系中是相同的，A项错误；B．机械波的频率等于波源的振动频率，与介质无关，B项正确；C．根据麦克斯韦电磁场理论，电磁波中的电场和磁场互相垂直，电磁波是横波，C项正确；D．红移现象是一种多普勒效应，即波源和观察者有相对运动时，观察者接收到波的频率与波源发出的频率并不相同的现象，多普勒红移现象表示宇宙正在膨胀，是因为恒星都在远离我们而导致它们的光谱谱线向红端移动，频率变小，D项错误。故选BC。二、实验题（本题共2小题，第11题6分，第12题10分，共16分）16.在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中：（1）关于油膜面积的测量方法，下列做法正确的是________A．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量油膜的面积B．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再用刻度尺去量没有油膜的部分的面积C．油酸酒精溶液滴入水中后，应立即将油膜的轮廓画在玻璃板上，再利用坐标纸去计算油膜的面积D．油酸酒精溶液滴入水中后，应让油膜尽可能地散开，再把油膜的轮廓画在玻璃板上，然后用坐标纸去计算油膜的面积（2）实验中，将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液，又测得的油酸酒精溶液有50滴，现将1滴溶液滴到水面上，在水面上形成面积为的单分子层油膜，由此可估算油酸分子的直径_________m。【答案】①.D②.\n【解析】【详解】（1）[1]在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中计算油膜的面积时，应将油酸酒精溶液滴在水面上，待油膜散开稳定后，在玻璃板上画下油膜的轮廓，用坐标纸计算油膜的面积，故选D。（2）[2]油酸的体积为油酸分子的直径为17.测量图中单摆的振动周期，选取图中________（选填“A”“B”或“C”）点开始计时最为合适；从单摆第一次经过计时点时数1，记录单摆第次经过计时点的时间，则该单摆振动的周期为___________。【答案】①.B②.【解析】【详解】[1]为了减小误差，应选取图中最低点即B点开始计时；[2]单摆第一次经过计时点时数1，记录单摆第次经过计时点的时间，则有解得单摆的周期18.“探究气体等温变化的规律”的实验中，某研究小组采用图示装置进行探究，用一个带两根细管的橡皮塞塞紧烧瓶的瓶口，压强传感器通过其中一根不带阀门的细管连通烧瓶中的空气，另一根带阀门的细管连通注射器，开始时阀门处于关闭状态，注射器针筒的最大刻度线到阀门之间充满了水；依图示连接好实验器材，运行软件进入实验界面，点击“开始记录”后：\n①打开阀门，推注射器活塞向烧瓶内注入适量的水，关闭阀门；②待温度与外界相等时，记录气体的压强p，并在表格中记录注人的水的体积V；③保持烧瓶中气体的温度不变，重复实验得到多组实验数据，点击“停止记录”。（1）实验中通过_________测得注入烧瓶中的水的体积。（2）为探究气体等温变化的规律，若采用图像法处理实验数据时，应选择_______；A．图像　　B．图像　　C．图像　　D．图像（3）根据上述实验数据的图像可以测得________________；上述实验中可能影响实验精确度的因素有___________（写出一条即可）。【答案】①.注射器针筒上的刻度②.C③.烧瓶的容积④.烧瓶密封不严有漏气【解析】【详解】（1）[1]因为注射器上有刻度，所以可通过注射器上刻度测得注入烧瓶中的水的体积；（2）[2]设烧瓶的体积为，由玻意耳定律可得可得由此可以看出应该作图像；（3）[3]由\n可知，此图像的延长线与V轴的交点就是烧瓶的容积，所以由图像可以求出烧瓶的容积；[4]影响实验精确度的因素有：烧瓶密封不严有漏气，或烧瓶中气体温度有变化，或压强传感器测量不准确等。19.在“用双缝干涉测量光波波长”的实验中，某实验研究小组先将毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝和透红光的滤光片等光学元件，放在如图甲所示的光具座上组装成双缝干涉装置。（1）在组装完毕后，经检查，其中一个同学指出图里由一些光学器件安装位置不正确，请你对照图甲，找出出错的地方是______________。更换后，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清晰的干涉条纹。（2）某同学将测量头的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图乙所示；然后同方向移动测量头，使分划板中心刻线与第8条亮条纹中心对齐，记下此时图丙中手轮上的示数为_________，求得相邻亮条纹的间距为_______。（小数点后保留三位数字）（3）已知双缝间距d为，测得双缝到屏的距离l为，由计算式_________，求得所测光波长为_______。（保留三位有效数字）（4）若改用频率较低单色光照射，得到的干涉条纹间距将_______（填“变大”“不变”或“变小”）。【答案】①.单缝与滤光片的位置刚好装反了②.13.820③.1.779④.⑤.667⑥.变大【解析】【详解】（1）[1]通过滤光片获得单色光，通过单缝获得线光源，通过双缝获得相干光，故单缝与滤光片的顺序不能装反；（2）[2]手轮上固定刻度读数为，可动刻度读数为，二者相加为；\n[3]图乙中的读数为，所以（3）[4][5]根据得代入数据得（4）[6]根据可知单色光的频率降低，波长增大，则得到的干涉条纹间距将变大。三、计算题（本题共4小题，第13题8分，第14题12分，第15题12分，第16题8分，共40分）20.如图所示，一根两端开口、横截面积为的足够长的玻璃管竖直插入水银槽中并固定（插入水银槽中的部分足够深）。管中有一个质量不计的光滑活塞，活塞下封闭着长的气柱，气柱内理想气体的温度为，外界大气压取。（1）若在活塞上放一个质量为的砝码，保持气体的温度不变，则平衡后气柱为多长？（g取）（2）若保持砝码的质量不变，对气体加热，使其温度升高到，此时气柱为多长？\n【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）被封闭气体的初状态为末状态压强根据玻意耳定律，有即得（2）对气体加热后，气体的压强不变根据盖—吕萨克定律，有即得21.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻波形如图所示，图线上质点M的位移为振幅\n的倍，经过时间0.1s，质点M第一次到达正的最大位移处。求：①该简谐横波的传播速度；②从计时后的0.5s内，质点M通过的路程。【答案】①1.25m/s；②cm。【解析】【详解】①根据波形图可知波长m，质点振幅cm由图象可知，波动方程为（m）将质点M的纵坐标值代入波动方程，结合图象解得质点M的坐标为（m，m）由于经过时间0.1s，质点M第一次运动到正的最大位移处，即质点M左侧相邻的波峰传播到质点M，距离等于m=m波的速度代入数据得m/s②波的传播方向上任意质点的振动周期代入数据可得T=0.8s假设质点M在此过程中振动了n个周期，则t=nT\n代入数据可得t=0时刻质点M向上振动，t=0.5s时刻质点M第一次运动负的最大位移处，所以质点M通过的路程为cm+2A=cm22.用人工方法产生高速带电粒子与原子核发生碰撞以得到新的原子核的方法，是探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要手段，在现今工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面也都有重要而广泛的实际应用。用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（），发生核反应后生成氚核和粒子．生成的氚核速度方向与中子的速度方向相反，氚核与粒子的速度之比为，中子的质量为m，质子的质量可近似看成m，光速为c。（1）写出核反应方程；（2）求氚核和粒子的速度大小；（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为粒子和氚核的动能，求出质量亏损。【答案】（1）；（2）；（3）【解析】【详解】（1）根据质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程为（2）由动量守恒定律得由题可知解得（3）氚核和粒子的动能之和为\n释放的核能为由质能方程可得质量亏损为23.如图所示，一粗细均匀的直角导热细玻璃管右端封闭，上端开口，水平部分长为2L，竖直部分长为3L，玻璃管内的横截面积为S，管内用一段水银柱封闭了一定质量的理想气体，外界的大气压强为p0，当环境温度为T0时，水平和竖直管中的水银柱长均为L。设高度为L的水银柱产生的压强为nP0，理想气体的内能U与温度T的关系为U＝kT，n、k均为已知常数，现缓慢加热管内封闭气体，求：（1）水银柱刚好全部进入竖直管中时封闭气体的温度；（2）从水银柱刚好全部进入竖直管中到水银柱上表面刚好与管的开口处平齐的过程中，封闭气体从外界吸收的热量。【答案】（1）；（2）【解析】【详解】（1）温度为T0时，封闭气体的压强为①体积为②设水银刚好全部进入竖直管中时封闭气体的温度为T1，此时封闭气体的压强为③\n体积为④对封闭气体温度从T0变至T1的过程，根据理想气体状态方程有⑤联立①~⑤式解得⑥（2）设管内水银柱与管的开口处平齐时，封闭气体的温度为T2，此时封闭气体的体积为⑦封闭气体温度从T1变至T2的过程压强不变，根据盖—吕萨克定律有⑧联立④⑦⑧式解得⑨在封闭气体温度从T1变至T2的过程中，水银柱上移的距离为L，则该过程中气体对外做功为⑩由题意可知此过程气体内能的增加量为⑪根据热力学第一定律有⑫联立③⑥⑨⑩⑪⑫可得封闭气体从外界吸收的热量为⑬24.一列简谐横波在均匀介质中传播，如图所示。已知A、B两点皆在x轴上，两者相距；图甲表示质点A的振动图像，图乙表示时刻的波的图像，此刻A点刚开始振动，求：（1）该简谐横波的传播速度及传播方向；（2）时质点B运动的路程。\n【答案】（1）10m/s，沿x轴正方向传播；（2）【解析】【详解】（1）由题图甲可知，此波的周期由题图乙可知，此波的波长为所以根据时刻质点A的振动方向可知，此波沿x轴正方向传播；（2）此波从图示位置传播到B点所需的时间故质点B运动时间为由题图可知此波的振幅，质点B每个周期运动的路程为。所以时质点B运动的路程为25.通过测量金属的遏止电压与入射光频率可以算出普朗克常量h，科学家密立根根据实验算出h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，验证了爱因斯坦方程式的正确性。下表是某次实验中得到的某金属的和的一些数据。（已知）0.5410.6370.7140.8090.878\n5.6445.8886.0986.3036.501（1）请分析表格数据，作出的图像；（2）求出普朗克常量h；（3）求出该金属的截止频率。【答案】（1）答案见解析；（2）；（3）【解析】【详解】（1）对照表格，以遏止电压为纵轴，以入射光频率为横轴，作出的图像如图所示（2）根据爱因斯坦的光电效应方程可得由此可知，根据上图图像的斜率将代入可求出普朗克常量（3）根据图像的横截距可直接求出该金层的截止频率为