北京市海淀区2022-2023学年高二下学期期末考试物理试题（含答案）

北京市海淀区2022-2023学年高二下学期期末考试
物理
2023.07
学校_________ 班级_________ 姓名_________
考生须知
1．本试卷共8页，共四道大题，20道小题。满分100分。考试时间90分钟。
2．在试卷和答题纸上准确填写学校名称、班级名称、姓名。
3．试题答案一律填涂或书写在答题纸上，在试卷上作答无效。
4．在答题纸上，选择题用2B铅笔作答，其余题用黑色字迹签字笔作答。
5．考试结束，请将本试卷和答题纸一并交回。
一、单项选择题。本题共10道小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共30分）
1．下列说法正确的是（ ）
A．小孔成像是光的衍射现象
B．水中的气泡看起来特别明亮是光的偏振现象
C．观看立体电影戴的眼镜是利用了光的全反射
D．光学镜头上的增透膜是利用了光的干涉
2．一束复色光沿一半圆形玻璃砖的半径方向射向其圆心，发生折射而分为a、b两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．若逐渐增大入射角，b光先发生全反射
B．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
C．在真空中a光的传播速度大于b光的传播速度
D．如果b光是绿光，那么a光可能是红光
3．如图所示为粒子散射实验的装置示意图，图中虚线表示被散射的粒子的径迹。对该实验结果，下列解释合理的是（ ）
A．原子内部存在质子
B．原子核是由质子和中子组成的
C．原子的正电荷在原子内部是均匀分布的
D．原子的全部正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上
4．关于热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A．气体吸热后温度一定升高
B．热量不可能从低温物体传到高温物体
C．若系统A和系统B之间达到热平衡，则它们的温度一定相同
D．电冰箱的制冷系统能够不断地把热量从冰箱内传到外界，违背了热力学第二定律
5．一质点做简谐运动的振动图像如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．质点做简谐运动的振幅为 B．在时间内，质点向轴正向运动
C．在时间内，质点的动能在减小 D．在时间内，质点的加速度在增大
6．关于天然放射现象，下列说法正确的是（ ）
A．天然放射现象说明原子具有核式结构
B．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减小
C．衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的
D．在、、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强
7．随着通信技术的更新换代，无线通信使用的电磁波频率更高，频率资源更丰富，在相同时间内能够传输的信息量更大。第5代移动通信技术（简称5G）意味着更快的网速和更大的网络容载能力，“4G改变生活，5G改变社会”。与4G相比，对于5G使用的频率更高的电磁波，下列说法正确的是（ ）
A．不能发生干涉现象 B．光子能量更大
C．波长更大，更容易发生衍射现象 D．传播速度更大，相同时间传递的信息量更大
8．一定质量的理想气体从状态开始，经历三个过程回到原状态，状态变化过程中气体的压强与热力学温度的关系如图所示。、和三个状态气体的体积分别为和。下列说法正确的是（ ）
A．
B．气体从状态到状态的过程中一定吸热
C．气体从状态到状态的过程中分子的数密度增加
D．气体在和三个状态中，状态时分子的平均动能最大
9．原子核的比结合能（平均结合能）曲线如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．核的结合能约为 B．核比的结合能更大
C．核比核更稳定 D．两个核结合成核时吸收能量
10．在产品生产的流水线上，常需要对产品计数。如图甲是利用光敏电阻自动计数的示意图，其中A是发光仪器，B是接收光信号的仪器，B中的主要元件是由光敏电阻组成的光电传感器。当传送带上没有产品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值较小；有产品挡住由A射向B的光信号时，光敏电阻的阻值变大。
实现自动计数功能的电路如图乙所示，a、b之间接示波器。水平传送带匀速前进，产品通过时会挡住光信号。示波器显示的电压随时间变化的图像如图丙所示。若计数电路中的电源两端的电压恒为，光敏电阻与阻值为的定值电阻串联。已知时光信号被产品挡住。下列说法正确的是（ ）
A．为光敏电阻
B．光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为
C．光信号被产品挡住时，光敏电阻的阻值为
D．每分钟通过计数装置的产品数量为300个
二、多项选择题。本题共4道小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共12分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该题不得分）
11．在“利用双缝干涉测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验装置按如图所示安装在光具座上，单缝保持竖直方向，调节实验装置使光屏上出现清晰的干涉条纹。下列说法正确的是（ ）
A．单缝和双缝应相互垂直放置
B．若取下滤光片，光屏上会出现彩色的干涉条纹
C．若测得5个连续亮条纹的中心间距为a，则相邻两条亮条纹中心间距
D．若稍微增大单缝和双缝之间的距离，光屏上相邻两条亮纹中心的距离将增大
12．如图所示为两分子间的作用力与它们之间距离的关系曲线。下列说法正确的是（ ）
A．当等于时，分子势能最小
B．当小于时，分子间的作用力表现为斥力
C．在由增加到的过程中，分子力做负功
D．在由增加到的过程中，分子势能增大
13．如图所示为氢原子能级的示意图。按玻尔理论，下列说法正确的是（ ）
A．处于基态的氢原子要发生电离只能吸收的能量
B．处于基态的氢原子可以吸收能量为的光子
C．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出2种不同频率的光
D．氢原子由基态跃迁到激发态后，核外电子动能减小，原子的电势能增大
14．麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中，板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生的磁场。若某时刻连接电容器和电阻R的导线中电流i的方向，及电容器板板间电场强度E的方向如图中所示，则下列说法正确的是（ ）
A．两平行板间的电场正在增强 B．该变化电场产生逆时针方向（俯视）的磁场
C．该变化电场产生的磁场越来越弱 D．电路中的电流正比于板间的电场强度的大小
三、实验题。本题共2道小题。（共20分。15题10分，16题10分）
15．（1）某同学用如图所示装置探究气体等温变化的规律。
①关于该实验的操作，下列叙述正确的是_________．
A．实验过程应该用手握注射器
B．应该以较快的速度推拉活塞来改变气体体积
C．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证气体的质量一定
②为得出气体压强和体积的定量关系，该同学利用所采集的数据在坐标纸上描点，绘制出了如图所示的图线。从图线上看类似于双曲线，那么，空气柱的压强跟体积是否成反比呢？请写出进行判断的一种方法。
_____________________________________________
（2）在“油膜法估测分子直径”的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。
（1）实验时，将1滴配置好的浓度（即每油酸酒精溶液中有纯油酸）的油酸酒精溶液滴入盛水的浅盘中，让油膜在水面上尽可能散开，待液面稳定后，把带有方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描绘出油膜的边界轮廓，形状如图所示，图中正方形小方格边长为，则油膜的面积约为_________。
（2）胶头滴管能将体积的油酸酒精溶液分为大小相等的个液滴，由①中的数据估测油酸分子直径的计算式为_________（用表示）；则所测得的油酸分子直径约为_________（保留一位有效数字）。
16．某实验小组的同学用如图的装置做“用单摆测重力加速度”的实验。
（1）本实验中，以下器材不需要的有_________．
A．秒表 B．天平 C．刻度尺 D．打点计时器
（2）在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：
①测量摆线长度，作为单摆的摆长；
②在偏角较小的位置将小球由静止释放；
③小球运动到最高点时开始计时；
④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆振动周期；
⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。
在前四个操作步骤中不妥当的是_________。（填写操作步骤前面的序号）
（3）该组同学通过改变摆线长进行了多次测量，正确操作后，利用实验数据作出了摆球做简谐运动周期的平方与摆线长关系的图像，如图所示。测得图像中的横截距和纵截距分别为和，根据图像可得重力加速度_________．
（4）完成实验任务后，该组同学发现他们所测的重力加速度的数值偏大，他们认为是因为实验过程中小球做了类似如图所示的圆锥摆运动，使得周期的测量值偏小造成的。假如摆长相等的单摆做简谐运动的周期为T，做绳和竖直方向夹角为的圆锥摆运动的周期为，请通过计算分析T与的大小关系，说明该组同学想法的合理性。
四、论述、计算题。本题共4道小题。（共38分。17至19题每题10分，20题8分）
要求：写出必要的文字说明、方程式、演算步骤和答案。有数值计算的小题，答案必须明确写出数值和单位。解题中要用到、但题目未给出的物理量和数据，要在解题时做必要的说明。
17．一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为。
（1）由如图确定这列波的波长与振幅。
（2）求这列波的波速。
（3）试判定这列波的传播方向。
18．如图所示，一个储水用的圆柱形的水桶的底面直径为，高为。当桶内没有水时，从某点恰能看到桶底边缘的某点，当桶内注满水时，仍沿方向看去，恰好看到桶底上的点两点相距。已知光在真空中的传播速度。求：
（1）水的折射率。
（2）光在水中传播的速度v．
19．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，沿图示路径先后到达状态B和C。气体在状态和时的温度均为。
（1）求气体在状态时的温度；
（2）求气体在状态时的压强；
（3）某同学经查阅资料得到如下信息：
Ⅰ．理想气体模型中气体分子可视为质点，分子间除了相互碰撞外，分子间无相互作用力。
Ⅱ．气体压强源自气体分子与容器壁的碰撞，它与分子平均动能的关系为，其中为容器中单位体积内气体的分子数。
Ⅲ．温度是分子热运动平均动能的标志，即，其中为常量，为分子热运动的平均动能。
请根据上述信息，从宏观与微观联系的角度，分析回答下列问题：
a．气体从状态变化到状态过程中的温度变化；
b．论证“一定质量的理想气体，为定值”。
20．利用如图所示的电路研究光电效应，以确定光电管中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子。K与A之间的电压大小可以调整。移动滑片P，可以获得灵敏电流计示数I与电压表示数U之间的关系。
（1）为了测量遏止电压，滑动变阻器的滑片P应该往a端还是b端移动？
（2）密立根通过该实验研究光电效应，从而验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。他在实验中测量出某种金属的遏止电压和与之对应的入射光的频率的多组数据，并利用这些数据作出图线，如图所示。已知元电荷。求普朗克常量。（结果保留2位有效数字）
（3）某同学设计了一种利用光电效应的电池，如图所示。K电极加工成球形，A电极加工成透明导电的球壳形状，K与A的球心重合。假设K电极发射光电子的最小动能为，最大动能为，电子电荷量为e。若照射到K电极表面的光照条件不变，单位时间内有个电子逸出，且所有电子都是沿着球形结构半径方向向外运动，忽略电子的重力及在球壳间的电子之间的相互作用。
a．求之间的最大电势差，以及将短接时回路中的电流。
b．在间接上不同负载时，电路中的电流可能会变化，求在什么范围内变化，电流可保持不变。
北京市海淀区2022-2023学年高二下学期期末考试
参考答案
物理
2023.07
一、单项选择题。本题共10道小题，在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。（每小题3分，共30分）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
D B D C D C B B C B
二、多项选择题。本题共4道小题，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题意的。（每小题3分，共12分。每小题全选对的得3分，选对但不全的得2分，不选或有选错的该小题不得分）
11 12 13 14
BC ACD BD CD
三、实验题。本题共2道小题。（共20分。15题10分，16题10分）
15．（1）①C
②作出压强与体积的倒数图像，若图像为一条过原点的直线，可认为压强和体积成反比。（其他正确的方法也可得分）
（2）①
②
16．（1）BD （2）①③ （3）
（4）对图中的圆雉摆，根据牛顿运动定律和向心力公式，有，由此可得。依据，可知重力加速度的测量值会偏大，即该组同学的想法是合理的。
四、论述、计算题。本题共4题。（共38分。17至19题每题10分，20题8分）
17．（1）由图可知，这列波的波长，振幅。
（2）由振动表达式可知振动的圆频率。依据，可得周期，波速。
（3）由质点的振动方程可知，时质点的振动方向沿轴的正方向，因此可判断出这列波沿轴负方向传播。
18．（1）如图1，，
可知
，可知
则油的折射率
（2）依据，可得光在水中的传播速度
19．（1）气体由状态到的过程为等压变化，依据盖-吕萨克定律，有
代入数据，解得
（2）气体由状态到的过程为等容变化，依据查理定律，有，代入数据，解得
（3）a．气体由状态到的过程中，气体体积不变，即单位体积内的分子数不变，由图可知压强减小，依据，可知分子平均动能减小。由可知，温度降低。
b．根据气体压强，可得，当理想气体质量一定时，理想气体的分子数也一定，且为常量，则为定值。
20．（1）向端移动。
（2）设入射光的频率为，金属的逸出功为，由爱因斯坦光电效应方程，可知光电子最大初动能
由动能定理，得。
由关系式及图像可知
解得（均可）
（3）a．电子聚集在极后，使极带负电，因此在球壳内部建立一个由极指向极的电场，阻碍电子继续往极聚集。当之间达到最大电势差时，最大动能为的电子亦无法到达极。
根据动能定理，有
可得
当短接时，所有电子都能到达极，此时短路电流就等于饱和电流
b．若所有电子都能到达极，电流就能保持不变，故之间的电压
要满足，其中，则