2022-2023学年河南郑州励德双语学校高二（下）期末物理试卷（含解析）

2022-2023学年郑州励德双语学校高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28分）
1. 年月日消息，北斗三号氢原子钟性能碾压系统的原子钟，是世界上最先进的原子钟。如图所示为氢原子能级图，让一束单色光照射到大量处于基态量子数的氢原子上，被激发的氢原子只辐射出三种不同波长的光、、，波长，下列说法正确的是( )
A. 照射氢原子的光子能量为
B. 从能级跃迁到能级辐射出的光波长为
C. 从能级跃迁到能级辐射出的光波长为
D. 光能使逸出功为的某金属发生光电效应
2. 如图甲，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移随时间变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是( )
A. 单摆振动的频率是
B. 单摆的摆长约为
C. 若仅将摆球质量变大，单摆周期变大
D. 时摆球位于平衡位置，加速度为零
3. 利用图示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，下列说法中正确的是( )
A. 将屏向左移动，其它不动，则干涉条纹间距变大
B. 测量过程中误将个条纹间距数成个，波长测量值偏小
C. 将双缝换为间距更小的双缝后，干涉条纹间距变窄
D. 将滤光片由紫色换成红色，干涉条纹间距变窄
4. 如图所示，从点光源发出的一细束白光以一定的角度入射到玻璃三棱镜的表面，经过玻璃三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是( )
A. 侧是红色光，侧是紫色光
B. 玻璃三棱镜对侧光的折射率小于对侧光的折射率
C. 在玻璃三棱镜中，侧光的传播速率大于侧光的传播速率
D. 在玻璃三棱镜中，侧光的波长小于侧光的波长
5. 课间几个同学做游戏，如图所示，将一物块放在课桌上的点，在另一与物块完全相同的物块上粘一小块橡皮泥质量不计，并置于点，在课桌上的点有一标记，、、三点在同一直线上，且，游戏时给物块一瞬时冲量使其沿直线运动，经过一段时间物块与物块发生碰撞并粘合为一体，粘合体距离点最近者获得胜利。某同学对物块施加的瞬时冲量为未知时，粘合体刚好停在点。已知两物块的质量均为，与桌面间的动摩擦因数均为，重力加速度为。下列说法正确的是( )
A. 该同学对施加的瞬时冲量为
B. 整个过程因摩擦产生的热量为
C. 碰后瞬间物块的速度为
D. 两物块因碰撞损失的机械能为
6. 两个相邻的分子之间同时存在着引力和斥力，它们随分子之间距离的变化关系如图所示。图中虚线是分子斥力和分子引力曲线，实线是分子合力曲线。当分子间距为时，分子之间合力为零。设分子在点固定不动，相邻的分子仅在二者之间分子力的作用下从相距较远的位置由静止开始运动，直至不能再靠近。在此过程中，下列说法正确的是( )
A. 二者之间分子合力的大小先减小，后一直增大
B. 二者之间的分子合力对分子先做正功，后做负功
C. 分子的动能先减小，后增大
D. 当时，分子、系统的分子势能最小
7. 如图为氢原子的能级示意图。已知红光光子的能量范围为，蓝光光子的能量范围为，紫光光子的能量范围为。若氢原子处于的能级，当其向低能级跃迁时，可辐射某种能量范围的光，则下列说法正确的是( )
A. 可以辐射能量范围为的红光
B. 可以辐射能量范围为的蓝光
C. 可以辐射能量范围为的紫光
D. 不能够辐射红光、蓝光和紫光
二、多选题（本大题共3小题，共12分）
8. 在时刻，位于点的波源从平衡位置开始沿轴方向做简谐运动，经形成如图所示的一列沿轴正方向传播的简谐横波，此时振动恰好传播至点，则下列说法正确的是( )
A. 波源的起振方向向上 B. 该简谐横波的周期是
C. 该简谐横波的波速为 D. 再经过质点恰好处于波谷位置
9. 如图所示，质量均为的木块，并排放在光滑水平面上，上固定一根轻质细杆，轻杆上端的小钉质量不计上系一长度为的细线，细线的另一端系一质量为的小球，现将球的细线拉至水平，由静止释放，下列说法正确的是( )
A. 小球摆动过程中，木块和小球组成的系统动量守恒
B. 小球摆到左侧最高点时，两木块刚好开始分离
C. 球由静止释放到第一次经过最低点的过程中，木块的位移大小为
D. 两木块刚分离时木块的速度大小为，方向向右
10. 在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人的头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线如图所示，已知。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人的头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，下列说法正确的是( )
A. 在时刻，假人的头部所受安全气囊的作用力最大
B. 在时刻，假人的头部的动量最大
C. 在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量方向与“在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量方向”相同
D. 在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量大小等于“在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量大小”
三、填空题（本大题共1小题，共4分）
11. 某探究小组做了这样一个实验：把一个力传感器固定在竖直墙上的位置，把质量不计的弹簧左端固定在力传感器上，弹簧的右端连接一金属小球，弹簧呈水平状态，如图甲所示。用手缓慢水平向左压金属小球，然后由静止释放小球此时为时刻，小球便沿光滑水平面左右往复运动。测出这一过程中，力传感器的示数大小随时间变化的图像如图乙所示。则在的时间内，小球速度最小的时刻为________，小球加速度最大的时刻为________。
四、实验题（本大题共1小题，共9分）
12. 某实验小组组装了如图甲所示的实验装置来完成验证动量守恒定律的实验。在小车的前端粘有橡皮泥，推动小车使之做匀速运动。然后与原来静止在前方的小车相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，在小车后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为。
下列操作正确的是______；
A.本实验无需平衡摩擦力
B.先释放拖动纸带的小车，再接通打点计时器的电源
C.先接通打点计时器的电源，再释放拖动纸带的小车
若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距已标在图上。为运动起始的第一点，则应选______段来计算和碰后的共同速度选填“”、“”、“”或“”；
已测得小车的质量，小车的质量，由以上测量结果可得两小车碰后总动量为______。计算结果保留三位有效数字
五、计算题（本大题共4小题，共47分）
13. 如图所示，质量的长木板静止在光滑水平地面上，木板左侧的水平地面上固定一个竖直挡板。现有一质量的小滑块可视为质点以的初速度从木板的右端滑上木板，与之间的动摩擦因数，木板与挡板碰撞后立即以碰撞前的速度大小反向弹回，木板与只发生了一次碰撞，小滑块未与发生碰撞，最终小滑块未滑离木板且二者都静止在水平地面上，已知重力加速度为。求木板的运动时间。
14. 某同学探究一定质量的理想气体的状态变化特性，得到压强随温度的变化如图所示。已知图线描述的是体积为时的等容过程图线，当温度为时气体的压强为；图线描述的是压强为时的等压过程图线。取为，求：当该一定质量理想气体处于两条图线交点的状态时，气体的温度用热力学温度表示。
15. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示。
处的质点开始振动时刻作为计时起点，请写出其振动方程；
处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程。
16. 现要检测一块工业半球形玻璃砖的折射率。半球形玻璃砖的截面如图所示，是半球形玻璃砖的球心，是其中心轴，已知玻璃砖的半径，两束与中心轴平行的相同检测光、射入半球形玻璃砖，当光与中心轴的距离时，光从玻璃砖上点射出，出射光线与中心轴交于点，当光与中心轴距离时，光在玻璃砖右侧恰好发生全反射，求
玻璃砖对检测光的折射率；
点与点间的距离。取
答案和解析
1.【答案】
【解析】A. 三种不同波长的光、、，波长大小关系为，故频率大小关系为，根据公式，可知，因此受到激发后的氢原子处于第能级；根据氢原子由跃迁到产生的光子能量与从跃迁到所吸收的光子能量相等可知，照射氢原子的光子能量为，故A错误；
B.从跃迁到辐射出的能量最小，则波长最大，故其对应的波长为，故B错误；
C.氢原子由跃迁到产生的光的能量最大，则波长最小，故辐射出的波长为，故C错误；
D.光是氢原子由跃迁到产生的光，其能量是，依据光电效应方程，所以能使逸出功为的金属发生光电效应，故D正确。
故选D。
2.【答案】 由题图乙可知单摆的周期，所以频率是，故A错误；
B.由单摆的周期公式，代入数据可得，故B正确；
C.单摆周期与摆球质量无关，故C错误；
D.时摆球位于平衡位置，加速度为向心加速度，不是零，故D错误。故选B。
3.【答案】
【解析】A.将屏向左移动，双缝到屏的距离减小，其它不动，根据相邻条纹间距公式，可知干涉条纹间距变小，故A错误；
B.测量过程中误将个条纹间距数成个，根据，可知相邻条纹间距减小，根据，可知波长测量值偏小，故B正确；
C.根据上述公式可知将双缝换为间距更小的双缝后，根据相邻条纹间距公式，干涉条纹间距变宽，故C错误；
D.将滤光片由紫色换成红色，波长变大，根据，可知干涉条纹间距变宽，故D错误。
4.【答案】
5.【答案】
【解析】
【分析】
解答本题时，要理清物块的运动过程，把握各个过程的物理规律，特别是物块与物块发生碰撞并粘合为一体，结合动量守恒定律和动能定理分析，再由功能关系可知整个过程因摩擦产生的热量。
【解答】
C.设游戏时物块的初速度大小为，碰前瞬间物块的速度大小为，碰后瞬间粘合体的速度大小为，对物块由到的过程，由动能定理有
两物块碰撞过程动量守恒，则有
碰后粘合体由到的过程由动能定理有
整理得，，。故C正确
A.该同学对物块施加的瞬时冲量为故A错误
B.整个过程，两物块克服摩擦力做的功为
由功能关系可知整个过程因摩擦产生的热量为，故B错误
D.两物块因碰撞损失的机械能为，解得故D错误。

6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
【解析】A.根据上下坡法则可知，点处于上坡过程，则点的起振方向是向下，而点的起振方向与波源的起振方向相同，A错误；
C.该简谐横波的波速为，C正确；
B.由图像可知该波的波长为，根据，B正确；
D.再经过，则质点恰好振动了，质点处于波峰位置，D错误。
故选BC。

9.【答案】
【解析】
【分析】
解答本题要抓住系统在水平方向上动量是守恒的，但总动量并不守恒，整个过程中机械能是守恒的，分段研究这类问题。
根据动量守恒的特点可直接判断；分析小球的运动情况即可判断；根据水平方向动量守恒，且机械能守恒列方程求出两木块分离时小球的速度即可判断；利用假设法结合机械能守恒定律即可判断。
【解答】
A.根据题意可知，小球摆动过程中，木块和小球组成的系统所受外力之和不为零，则木块和小球组成的系统动量不守恒，故A错误；
根据题意可知，木块、和小球组成的系统，在小球摆动过程中，机械能守恒、由于水平方向上不受外力，则水平方向上，系统的动量守恒，设球第一次到达最低点时的速度大小为 ，木块、共速的大小为 ，取水平向左为正方向，由动量守恒定律有，由机械能守恒定律有，解得，，此后，木块与细杆整体到绳子向左的拉力，木块、分离，故B错误，D正确；
C.由于水平方向上不受外力，则水平方向上，系统的动量守恒，设球第一次到达最低点时的速度大小为 ，木块、共速的大小为 ，木块的位移大小为 ，取水平向左为正方向，由动量守恒定律有，则有可得，解得故C正确。
故选CD。
10.【答案】
11.【答案】；
12.【答案】； ；
【解析】本实验要推动小车使之做匀速运动，因此要平衡摩擦力，故A错误；
为充分利用纸带，应该先开电源后推动小车运动，故C正确，B错误。
故选C。
由纸带可知，段小车才匀速运动，而碰撞后段才开始匀速运动，故应选段来计算的碰前速度，应选段来计算和碰后的共同速度；
碰后一起运动的速度，碰后的动量
13.【答案】解：在上做匀减速运动，做匀加速运动，运动过程中二者的动量守恒，则有，
木板与只发生了一次碰撞，最终二者都静止在水平地面上，需满足碰前与的动量大小相等，则有，
联立并代入数据解得，
对，根据牛顿第二定律有，
的运动时间，
解得。
14.【答案】解：由压强随温度的变化图线可知：时，气体的压强为，体积为；设气体在状态时的温度为，其压强为，体积为。
由理想气体状态方程得：
解得：
15.【答案】 处是振动加强点，该处质点的振幅为
两列波的周期为
所以振动方程为
在内 处的质点不振动；内甲波引起质点振动半个周期，通过的路程为
内，甲、乙两列波共同使质点振动，甲波使质点从平衡位置振动到波谷，乙波使质点从平衡位置振动到波峰位置，所以内通过的路程为
所以从图示时刻开始经过 的过程中通过的路程为
16.【答案】由题意知，当光与中心轴距离时，发生全反射，
根据几何关系有
解得
由题意，光光路图如图所示
光从点射出，其入射角，由
解得折射角
在中，，，根据正弦定理有
解得
【解析】光在玻璃砖右侧恰好发生全反射，可求出玻璃砖对检测光的折射率。
根据折射定律和几何关系可求出距离。
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