河南省新郑市第三高级中学2021-2022学年高二下学期期末考试物理试题（Word版含答案）

新郑市第三高级中学2021-2022学年高二下学期期末考试
物理试题
一、选择题（共12题，共48分,错选不得分，漏选得2分）
1、下列说法正确的是
A. 玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念
B. 德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念
C. 爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象
D. 普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性
2、如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长。振动过程中弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则在振动过程中
A. 弹簧的最大弹性势能等于mgA
B. 弹簧的弹性势能和物体的动能总和保持不变
C. 物体在最低点时所受弹簧的弹力大小为2mg
D. 物体在最低点时的加速度大小为2g
3、如图所示，x轴上、12m处有两个振动周期均为4s、振幅均为1cm的相同的波源、，时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为4m沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上2m、5m和的三个点，下列说法正确的是
A. 时，P、M、Q三点均已振动
B. 后，M点的位移始终是2cm
C. 后，P点的位移始终是0
D. 时，Q点的振动方向竖直向上
4、下列说法不正确的是
A. 图1为检验工件平整度的装置，利用了薄膜干涉的原理
B. 图2为光照射不透明小圆板得到的衍射图样
C. 图3海市蜃楼和沙漠蜃景都是光的全反射现象，其中沙漠蜃景产生的原因是由于沙漠上层空气的折射率比下层空气折射率大
D. 图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理是一样的
5、如图所示，匀质透明球体的球心为O，半径为R，置于真空中。一条光线CD平行于直径AOB射向球体，若CD与AOB的距离H＝R，光线从D射入球体经一次反射后由E(图中未标出)再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c，则(　　)
A．球体的折射率为n＝2 B．球体的折射率为n＝2
C．光线从D点射入到从E点射出球体的总时间为6R/c
D．适当改变入射点的位置，光线进入球体后，可在球体内发生全反射现象
6、如图所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行。由光源S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上。在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带。当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失。有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是(　　)
A．左紫右红，紫光
B．左红右紫，紫光
C．左紫右红，红光
D．左红右紫，红光
7、某同学采用如图甲所示的实验装置来研究光电效应现象。当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象。电源的极性可以改变，当在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为遏止电压。现分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为和，设电子质量为m、电荷量为e。图乙为频率为的单色光的实验图象。则下列选项正确的是
A. 加正向电压时，将滑片P向右滑动，可增大光电子的最大初动能，电流表的示数增大
B. 若改用频率为的单色光照射光电管，乙图象与横轴交点在光照射时的左侧
C. 分别用频率为和的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为和，阴极K金属的极限频率
D. 若用频率更高的光照射光电管，则饱和光电流一定增大
8、原来静止在匀强磁场中的原子核A发生衰变后放出的射线粒子和新生成的反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的“8”字型轨迹，已知大小圆半径之比为n，周期之比为k，且绕大圆轨道运动的质点沿逆时针方向旋转。设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m，光速为c。下列判断正确的是
A. 该匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向外的
B. 发生的是衰变
C. 原子核A的原子序数是
D. 反冲核的动能为
9、(多选)如图所示为振幅、频率相同的两列横波在时刻相遇时发生干涉的示意图，实线与虚线分别表示波峰和波谷。已知两列波的振幅均为5cm，波速和波长均为和。下列说法中正确的是
A. R、S两点始终处于静止状态
B. P点始终处于波谷位置
C. Q点在时刻将处于平衡位置
D. 从到的时间内，Q点通过的路程为20cm
10、(多选)关于光学现象，下列说法中正确的有
A. 光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象
B. 雨后的彩虹是由于光透过空气中的小水珠发生了衍射现象
C. 已知的半衰期为24天，经过96天还剩下
D. 某人在速度为的飞船上打开一光源，则这束光相对于地面的速度应为
11、(多选)图甲所示的LC振荡电路中的电流随时间变化的图象如图乙所示，在时刻对应于图线上的A点，电容器中的电场方向如图甲所示，则在该时刻
A. 电容器正在放电
B. 电场能正在增加
C. 线圈中的自感电动势正在增加
D. 电容器所带的电荷量正在增加
12、(多选)利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钨制成，其逸出功为，用某一频率的紫外线照射电极K时，电极K逸出光电子的最大初动能为，电流表的示数为I，已知普朗克常量为，下列说法正确的是
A. 金属钨发生光电效应的极限频率约
B. 若入射光频率减半，将不发生光电效应现象
C. 若入射光频率加倍，电流表的示数一定变为2I
D. 若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为
二、实验题（共2题）
13、用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。
组装单摆时，应在下列器材中选用______ 选填选项前的字母。
A.长度为1m左右的细线 B.长度为30cm左右的细线
C.直径为2cm左右的塑料球 D.直径为2cm左右的铁球
选择好器材，将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上，应采用图2中______ 选填“甲”或者“乙”所示的固定方式。
将单摆正确组装后进行如下操作，其中正确的是：______ 选填选项前的字母。
A.测出摆线长作为单摆的摆长
B.把摆球从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动
C.在摆球经过平衡位置时开始计时
D.用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
甲同学用游标卡尺测得摆球的直径为d，用秒表测得摆球完成N次全振动所用的时间为t，用米尺测得摆线长为，根据以上数据，可得到当地的重力加速度g为______ 。
乙同学多次改变单摆的摆长l并测得相应的周期T，他根据测量数据画出了如图3所示的图象。你认为横坐标所代表的物理量应为______ 选填“”“l”或“”。
14、在用插针法测定玻璃砖折 射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图、和所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均以 、为界面画光路图．则甲同学测得的折射率与真实值相比______ ，
乙同学测得的折射率与真实值相比______ ，丙同学测得的折射率与真实值相比______ ．
上面三个空格选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“都有可能”
三、计算题（共4题，写出必要的过程和步骤，只写结果不得分）
15、一列简谐横波沿水平方向传播，a、b是波传播路径上的两个质点，a、b两质点的振动图象分别如图甲、乙所示。时刻，a、b两质点间只有一个波峰，已知a、b间的距离为，求：

这列波传播的速度大小；
若1s内质点a运动的路程为1m，写出质点b的振动方程。
16、如图所示，一束平行单色光从空气垂直入射到等腰三棱镜的AB面上，AB和AC边长相等，顶角为，底边BC长为L，三棱镜对这种单色光的折射率为。在三棱镜右侧有一足够大的竖直光屏垂直于BC，光屏到C点的距离为4L。求光屏上光斑的最高点和最低点之间的距离。不考虑光线在棱镜中的二次反射，，结果可以带根号
17、太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为 6u，氦核质量为 0u，中子质量为 7u，1u的质量相当于的能量则：
完成核反应方程：______
求核反应中释放的核能．
在两氘核以相等的动能进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．
18、如图甲，置于水平长木板上的滑块用细绳跨过定滑轮与钩码相连，拖动固定其后的纸带一起做匀加速直线运动，一盛有有色液体的小漏斗可视为质点，用较长的细线系于纸带正上方的O点，当滑块运动的同时，漏斗在垂直于滑块运动方向的竖直平面内做摆角很小小于的摆动。漏斗中漏出的有色液体在纸带上留下如图乙所示的痕迹，测得漏斗摆动时细线中拉力的大小F随时间t的变化图象如图丙所示，重力加速度为g。
试证明此漏斗做简谐运动；
根据图丙求漏斗振动的周期T及摆长l；
图乙中测得A、C两点间距离为，A、E两点间距离为，求滑块加速度的大小及液体滴在D点时滑块速度的大小。
参考答案
1、答案：C
解析：A、普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故A错误；B、玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，故B错误；
C、爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，故C正确；
D、德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，故D错误。
2、答案：C
解析：解：如图所示：
物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，回复力是弹力和重力的合力，当物体振动到最高点时，弹簧处于原长，回复力等于重力，时是振动平衡位置，根据振动对称性，最低点与最高点关于平衡位置对称，最低点时弹簧形变量2A。
A、振动最低点，弹簧的弹性势能最大，系统机械能守恒，重力势能转化为弹性势能，，故A错误；
B、系统机械能守恒，动能、重力势能、弹性势能总量不变，振动过程中重力势能一直变化，弹簧的弹性势能和物体动能总和一直变化，故B错误；
C、最低点时弹簧形变量2A，弹力，故C正确；
D、最低点时弹簧形变量2A，弹力与重力合力向上，加速度为g向上，故D错误。
3、答案：C
解析：解：A、波速为，在6s内两列波传播了6m，则此时PQ两质点已振动，但是M点还未振动，故A错误；
B、因M点到两个振源的距离相等，则M是振动加强点，振幅为2cm，但不是位移始终为2cm，故B错误；
C、P点到两振源的距离只差为6cm，为半波长的3倍，则该点为振动减弱点，振幅为零，即后P点的位移始终为零，故C正确；
D、波源的振动传到Q点的时间为，则时Q点由引起的振动为竖直向下；波源的振动传到Q点的时间为，则时Q点由引起的振动已经振动了7s，此时在最高点，速度为零，则时刻Q点的振动速度为竖直向下，故D错误。
4、答案：D
解析：解：A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A正确；
B、泊松亮斑是光线通过小圆板得到的光的衍射图样，故B正确；
C、海市蜃楼和沙漠蜃景都是光的全反射现象，而沙漠蜃景产生的原因是由于沙漠上上层空气的折射率比下层空气折射率大，光发生全反射造成的，故C正确；
D、立体电影是光的偏振，与照相机镜头表面涂上增透膜是光的干涉现象，它们的原理不相同，故D错误；
本题选择错误的，
5、答案：C
解析：连接OD并延长，作出法线，连接DB作出折射光线，
可知∠OBD＝∠ODB＝r，设入射角为θ，则有θ＝2r，sin θ＝＝，得θ＝60°，r＝30°，由折射定律有n＝＝ ，则选项A、B错误；而DB＝2Rcos r＝ R，在球体内光速v＝，因出射光线刚好与入射光线平行，由对称性可知光在球体内传播的路程为s＝2DB＝2R，故光在球体内的总时间为t＝＝，选项C正确；因光入射时的最大入射角为90°，最大折射角为临界角，故在球体内的最大入射角为临界角，光在球体内不会发生全反射，则选项D错误。
6、答案：B
解析：解析：选B　在水平面内以O为圆心沿逆时针方向缓慢转动玻璃砖，光线发生如图所示的折射，
折射程度最大的是紫光，折射程度最小的是红光，因此左红右紫，随着转动，紫光的折射角最先达到90°，因此紫光最先发生全反射，最先消失，B项正确。
7、答案：B
解析：解：A、根据爱因斯坦光电效应方程可知，，光电子的最大初动能由入射光的频率决定，与所加电压无关，加正向电压时，将滑片P向右滑动，光电管间的电压增大，如果已经达到了饱和光电流，则电流表的示数不变，故A错误；
B、根据动能定理可知，，增大入射光的频率，即用频率为的单色光照射光电管，则遏止电压增大，图象与横轴交点在光照射时的左侧，故B正确；
C、根据爱因斯坦光电效应方程可知，，，其中逸出功，联立解得，故C错误；
D、饱和光电流由入射光的强度决定，与入射光的频率无关，故D错误。
8、答案：D
解析：解：无论是哪种衰变，反应后的两个粒子运动方向一定是相反的。一个粒子是新的原子核带正电，由左手定则知衰变后产生的径迹是两个外切的圆，衰变后产生的径迹是两个内切的圆。由图可知该反应是衰变后产生的。
粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，半径，mv就是动量，由动量守恒可知新核的动量和放出的粒子的动量等大反向。对于衰变，粒子电量为2e，新核的电量都是几十个e，所以衰变后产生的两个外切圆，半径大的是粒子，小的是新核。
AB、该衰变发生的是衰变，半径大的轨迹是粒子，粒子沿逆时针方向旋转，由左手定则可知，该匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向里的，故AB错误；
C、该反应是衰变，根据半径之比为n，实验衰变后新核的电荷量为2n，衰变前原子核A的原子序数是，故C错误；
D、根据周期的计算公式可得：
已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m，则释放的能量为，根据可得动能，
由此可得反冲核和新核的动能之比为：
由于，解得反冲核的动能为，故D正确。
9、答案：ACD
解析：解：A、由图可知，R、S两点是波峰和波谷相遇的位置，所以振动减弱，两列波振幅相同，所以这两个点总是静止的。故A正确；
B、由图可知，P点是波谷和波谷相遇的位置，是振动加强点，但是P质点时刻在振动，不是总在波谷位置，故B错误；
C、两列波的波速是，波长是，周期等于波长除以波速，所以周期是。由图知此时Q点在波峰，再经历四分之一周期后，Q点应该在平衡位置，故C正确；
D、由C选项分析可知，在0到内，经历了半个周期，Q点的路程应该是两倍振幅，Q点又属于振动加强点，叠加后的波振幅应该是10cm，所以Q点的路程是20cm，故D正确；
E、由A的分析可知R质点一直静止，路程是0。故E错误。
10、答案：AC
解析：解：A、光的偏振现象能说明光是横波，则光具有波动性，但纵波并不能发生偏振现象，故A正确；
B、雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生的折射形成的，故B错误；
C、根据公式，代入数据得：，故C正确；
D、在速度为的飞船上打开一光源，根据光速不变原理，则这束光相对于地面的速度应为c，故D错误。
11、答案：BCD
解析：解：ABD、由图乙所示图象可知，在时刻电路电流正在减小，电容器正在充电，电容器所带电荷量正在增加，电场能正在增加，故A错误，BD正确；
C、由图乙所示图象可知，在时刻电流i的变化率增大，线圈中的自感电动势：正在增加，故C正确。
12、答案：AD
解析：解：A、设金属的极限频率为，由，解得：，故A正确；
B、逸出功为，逸出的光电子最大初动能为，则入射光的光子能量为10eV，若入射光的频率减半，则光子的能量为5eV，大于金属钨的逸出功，可以发生光电效应现象，故B错误；
C、电流由入射光的强度决定，若入射光的频率加倍，电流表的示数不一定是原来的2倍，故C错误；
D、由，若入射光的频率加倍，则，而，所以遏止电压，故D正确。
13、答案：AD 乙 BC
解析：解：、单摆摆长越大，单摆周期越大，单摆周期越大周期的测量误差越小，为减小周期测量的实验误差，应选择长约1m的细线作为摆线，故A正确，B错误；
CD、为减小空气阻力对实验的影响，应选择密度大而体积小的球作为摆球，应选择直径为2cm作用的铁球做摆球，故C错误，D正确。
如果选择图甲方式固定单摆，在单摆摆动过程摆长容易摆长，故不能选择图甲方式；图乙所示方式单摆的悬点是固定的，单摆在运动过程摆长不变，因此应选择图乙所示固定方式；
、摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长，故A错误；
B、单摆在摆角小于5度时的振动是简谐运动，把摆球从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，故B正确；
C、为减小周期测量误差，应在摆球经过平衡位置时开始计时，故C正确；
D、为减小周期的测量误差，应测出n个周期的总时间t，周期，用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期测量误差较大，故D错误。
单摆周期，单摆摆长，
由单摆周期公式可知，重力加速度：；
由单摆周期公式，2、、g都是常数，T与成正比，图象是一条直线，横坐标所代表的物理量应为；
14、答案：偏小；不变；都有可能
解析：解：如图甲同学测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，
实线表示实际光线，可见折射角增大，则由折射定律可知，折射率n将偏小；用图测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故乙同学测得的折射率与真实值相比不变；用图测折射率时，折射角可能偏小，可能偏大，也可能不变，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小，也可能不变．
15、答案：解：若波向右传播，则a、b间的波形如图一所示，
则，解得，则波传播的速度
若波向左传播，则a、b间的波形如图二所示，
则，解得，波传播的速度。
若1s内质点a运动的路程是1m，则，解得：。
则质点b的振动方程为。
答：若波向右传播，则传播的速度大小是，若波向左传播，则传播的速度大小是，
若1s内质点a运动的路程为1m，质点b的振动方程是。
解析：根据已知条件知道0时刻a、b质点的振动方向，画出可能的波形图，就可以找到波长，求出波速。结合数学求出振动方程。
16、答案：解：根据，光线射入三棱镜后射出时的临界角；光线射入三棱镜后，在AC边的入射角为，不会发生全反射，设射出AC边时的出射角为i，根据折射定律，则有：，解得
根据题意，射到光屏上最低点的位置在图中点，如图所示，由几何关系可知，故；
在BC边的光线入射角为，大于全反射的临界角，会发生全反射，由题意可知，从BC边全反射的光线射到光屏上最高点的位置在图中点，如图所示，由几何关系可知，，故，计算可得，所以光屏上光斑的最高点和最低点间的距离为：
代入数据可得
17、答案：解：由核电荷数守恒可知，新核的核电荷数是2，因此新核是He，
由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式是：；
反应过程中质量减少了：，
反应过程中释放的核能
设核和的动量分别为和，
由动量守恒定律得：，由此得和大小相等，
由动能和动量关系及和的质量关系得：
中子的动能是核动能的3倍，即：：1，
由能量守恒定律得：，
解得：中子的动能，的动能：
18、答案：解：如图所示，设细线长度为l，当漏斗运动到P时，设位移为x，以漏斗为研究对象，受到重力和细线拉力，
将重力沿法线方向即半径方向和切线方向分解，其中沿切线法线的分量F提供回复力，，
当角很小小于时，，回复力F方向与位移x方向相反，可得，满足，可知漏斗的振动为简谐运动。
在时间内，细线的拉力变化经历两个周期，对应漏斗振动的一个周期，所以
单摆周期公式，解得：
由，得
液体滴在D点时滑块速度