河南省部分学校2023-2024学年高二下学期阶段性测试（四）物理试题（含解析）

2023-2024学年高二年级阶段性测试（四）
物理
考生注意：
1.答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2.回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3.考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.陈向阳同学在显微镜下观察水中悬浮的花粉颗粒的运动时，每隔30s把花粉颗粒的位置记录下来，然后用线段把这些位置按时间顺序依次连接起来，得到如图所示的运动位置连线图。下列说法正确的是（ ）
A.当温度降低到0℃而水刚好未结冰时，花粉颗粒的布朗运动就会停止
B.花粉颗粒做无规则运动，由此证明水分子的运动是无规则的
C.若增大花粉颗粒的体积，同一时间受到水分子的撞击次数就增多，其布朗运动就越剧烈
D.布朗运动是花粉内部分子的无规则运动
2.塑料的发明是人类的一大杰作，也是“人类最糟糕的发明”。塑料是一种非晶体，关于非晶体和晶体，下列判断正确的是（ ）
A.非晶体和多晶体都有规则的几何外形
B.晶体不可能转化为非晶体
C.非晶体分子在空间排列上没有周期性，单晶体分子在空间排列上具有周期性
D.液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向同性的特点制成的
3.如图所示，某一时刻一列简谐横波沿轴正方向恰好传播至处，M、N为介质中的两个质点，从该时刻开始计时，时刻质点M的位移为，经过第一次回到平衡位置，下列说法正确的是（ ）
A.时刻质点M的振动方向沿轴正方向 B.简谐横波的波源振动周期为
C.波的传播速度为 D.时质点N的位移为0
4.下列说法正确的是（ ）
A.受迫振动的驱动力不一定是周期性变化的 B.光的偏振现象证明光是纵波
C.无论是机械波还是光，都可以发生衍射 D.发生多普勒效应是因为改变了波源的频率
5.农谚“锄板底下有水”“锄头自有三寸泽”，这是对我们所学知识在实际生活中应用的生动总结。对于所学物理知识应用于实际的问题，下列判断正确的是（ ）
A.农谚“旱锄田”，这是防止毛细现象的具体措施
B.在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，是因为液体内部分子间的相互吸引
C.给车胎打气，越来越吃力，是由于分子间存在斥力
D.冰箱里0℃的水凝固成0℃的冰，分子势能不变
6.如图所示，一个质量为的小物体，在细线拉力作用下，在光滑水平面上以角速度做匀速圆周运动，半径为。经过个周期的时间，下列判断正确的是（ ）
A.小物体平均动量变化率大小为
B.小物体平均动量变化率大小为
C.细线拉力的冲量为0
D.细线拉力的冲量大小为
7.如图所示，某同学将一粗细均匀、下端绕有铁丝总质量为的木棒竖直浮于水杯中，静止时木棒底端距液面的高度为；把木棒保持竖直，下按距离后释放，木棒在水中做简谐振动。已知水的密度为，木棒的横截面积为，铁丝的体积忽略不计，重力加速度为，做简谐运动的物体所受回复力与位移的关系是，周期与物体质量的关系是，两式中为同一常数。下列选项正确的是（ ）
A.若增大x，则木棒的周期增大 B.若换用密度更大的盐水，则木棒的周期变小
C.若增加铁丝的匝数，则木棒的周期变小 D.若增加铁丝的匝数，则木棒的周期不变
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8.某种透明材质做成的四棱柱的横截面如图所示。一光束从P点垂直AB射入棱镜，经两次全反射从Q点垂直BC射出。该材质的折射率可能是（ ）
A.1.33 B.1.55 C.2.10 D.2.40
9.如图所示，竖直轻弹簧下端固定在质量为5m的物体上，上端放一个质量为的小物体（未拴接），使在竖直方向做简谐运动，振幅为。已知重力加速度为，在运动过程中对地面的最大压力为，弹簧始终在弹性限度内，下列判断正确的是（ ）
A.对地面的最小压力为
B.做简谐运动的最大振幅为
C.若把固定在弹簧上端，使做简谐运动，当到达最高点时，对地面的压力恰好为0，则的振幅为10A
D.若把从弹簧正上方某高度处无初速度释放，向下运动到最低点时的加速度一定大于重力加速度
10.如图所示，和为某介质中水平线上相距的两个振动频率相同的波源，振幅均为A，为介质中连线上的中垂线，长为。某时刻和同时开始做简谐运动，经过后处质点开始起振，经过一段时间位移大小为；和连线上共有7个振动加强点，其中距离最近振幅为的质点在处（图中未画出），与相距。下列说法正确的是（ ）
A.某时刻连线上的所有质点位移可能均为2A
B.和在介质中的波速为
C.与的距离为
D.和的波长均为
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11.（5分）用如图所示装置研究光的干涉现象，单色红光从单缝S射出，一部分直接照射到光屏上，一部分入射到水平放置的平面镜MN上，通过平面镜后的反射光照射到光屏上，两部分光束的交叠区域里将出现干涉条纹。S到镜面的竖直距离为h，S到光屏的距离为d。
（1）测得光屏上第1条和第6条亮纹中心之间的距离为L，则红光的波长__________（用L、h和d表示）。
（2）若把单色红光改为单色绿光，相邻亮纹中心的间距将__________（填“变大”“不变”或“变小”）。
12.（10分）某实验小组利用单摆测量重力加速度，由于使用一根线拴接小球时，摆动过程中利不够稳定，因此可采用双摆线的测量装置进行实验，如图1所示，两等长悬线一端拴接小球，另一端固定在水平杆上。
图1 图2
（1）实验中使用的小球最好选用__________（单选，填选项序号）。
A.质量较小，体积较大的塑料球
B.质量较大，体积较小的钢球
C.质量较小，体积较小的木球
（2）将小球拴接好后，开始实验，测量单摆全振动的周期T之后，还需要测量__________（单选，填选项序号），改变L的长度并测量对应的周期T，最终绘制出如图2所示的图像。
A.拴接点到水平杆的间距L
B.一侧悬线的长度L
C.两悬线在水平杆上的间距L
（3）图2中所标注的数据已知，则测得的重力加速度__________。
（4）下列操作能一定减小实验误差的是__________（单选，填选项序号）。
A.多次测量周期T求平均值
B.多次测量小球的直径求平均值
C.尽量增大摆角使小球摆动更明显
13.（10分）如图所示，一定质量的理想气体从状态，为过原点的直线，图中和均已知。求：
（1）从状态的过程中，气体对外界做的功；
（2）从状态的过程中，气体从外界吸收的热量。
14.（13分）如图所示，光滑的圆弧槽静止在光滑水平面上，圆弧槽的最低点与光滑水平面相切，其半径为。在水平面上有一质量为的小球处于静止状态，其左边连接着轻质弹簧。现将一质量也为的小球从圆弧槽最高点由静止释放，小球和小球均可视为质点，圆弧槽质量，重力加速度为，不计一切摩擦和空气阻力，求：
（1）圆弧槽的最终速度大小；
（2）弹簧的最大弹性势能；
（3）小球的最终速度大小。
15.（16分）如图所示，一圆柱形细金属汽缸直立于地面上，两段水银柱a、b高度均为，封闭了两部分理想气体和。水银柱与汽缸接触良好（不漏气）且无摩擦，系统静止时，水银柱的上表面到汽缸口的距离也为h，、气柱的长度均为。开始气体温度均为，大气压强为。
（1）若缓慢向汽缸注入水银长度（与水银柱之间无气隙），、气体温度都不变，求最终水银柱上表面与汽缸口的高度差；
（2）若初始状态下，在水银柱的下方插入隔板，使气体体积恒定，只对气体缓慢加热，使水银柱全部流出，求气体的热力学温度至少要达到多大（保留3位有效数字）。
2023-2024学年高二年级阶段性测试（四）
物理（C卷）答案
1~7题每小题4分，共28分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。8~10小题每小题6分，共18分，在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
1.答案B
命题透析 本题以花粉颗粒的布朗运动为情境，考查布朗运动的特点及水分子的热运动等，考查考生物理观念中的“运动观念”“相互作用观念”，科学思维中的“科学推理”等核心素养。
思路点拨 当水的温度降低到0℃时，水分子的热运动不会停止，则花粉颗粒的布朗运动也不会停止，A项错误；水分子不停地做无规则运动，不断地撞击花粉颗粒，在某一瞬间，花粉颗粒在某个方向受到的撞击作用较强，在下一瞬间，微粒受到另一方向的撞击作用较强，这样就引起了花粉颗粒无规则的运动，B项正确；花粉颗粒越小，质量也越小，水分子对花粉颗粒的撞击作用越不容易平衡，布朗运动就越剧烈，花粉颗粒越大，质量也越大，来自各个方向的撞击越容易平衡，运动状态越不易改变，布朗运动就越微弱，C项错误；布朗运动是花粉颗粒的无规则运动，不是花粉内部分子的无规则运动，D项错误。
2.答案C
命题透析 本题以塑料为背景，考查晶体和非晶体，考查考生的物理观念。
思路点拨 非晶体没有规则的几何形状，多晶体是由很多单晶体杂乱无章组合而成，所以不一定有规则的几何外形，A项错误；有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体，如：天然水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶就是非晶体，B项错误；单晶体在分子空间排列上有周期性，多晶体和非晶体分子在空间排列上没有周期性，C项正确；液晶显示器是利用液晶光学性质具有各向异性的特点制成的，D项错误。
3.答案D
命题透析 本题考查波的图像和相关物理量的描述，考查分析综合能力和科学思维。
思路点拨 简谐横波沿方向，可知该时刻质点沿方向，A错误；质点经过返回平衡位置，波源的振动周期为，B错误；波速，C错误；质点经过后回到平衡位置，位移为0，D正确。
4.答案C
命题透析 本题考查受迫振动、衍射、偏振和多普勒效应，考查理解能力。
思路点拨 受迫振动的驱动力一定是周期性变化的，A错误；衍射是波特有的现象，机械波和光都可以发生衍射，C正确；光的偏振现象说明光是横波，B错误；多普勒效应的产生是波源和接收者的相对位置发生变化，不是波源的频率改变，D错误。
5.答案A
命题透析 本题以农谚“锄板底下有水”“锄头自有三寸泽”为背景，考查毛细现象、表面张力、分子引力和分子斥力、热力学第二定律，考查考生的物理观念。
思路点拨 天旱要锄田，因为锄田可以切断土壤毛细管，减少水分蒸发，A项正确；在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会呈球状，是表面张力作用的结果，B项错误；给车胎打气，越来越吃力，主要是因为打气过程中车胎内气体压强增大造成的，C项错误；凝固过程放热，根据能量守恒定律可知，冰箱里0℃的水凝固成0℃的冰内能减少，而温度不变，分子动能相同，可知分子势能减少，D项错误。
6.答案B
命题透析 本题以小物体做圆周运动为背景，考查动量定理，考查考生的物理观念。
思路点拨 经过个周期的时间，小物体的速度方向变化了，初、速度垂直，动量变化为，运动时间为，则平均动量变化率大小为，A项错误，B项正确；根据动量定理可知，细线拉力的冲量等于动量增量，C、D项错误。
7.答案B
命题透析 本题以浮子的振动为情景，考查简谐运动，考查学生的科学思维。
思路点拨 木棒静止时，分析木棒受力，设木棒离开平衡位置的距离为时，取向下为正，则木棒所受合力，则木棒做简谐运动，且周期，故B正确，A、C、D错误。
8.答案CD
命题透析 本题以光在介质中传播的光路图为背景，考查折射率的计算，意在考查学生的分析能力和物理观念。
思路点拨 设介质的折射率为，光发生全反射的临界角为，由几何知识及光路图知，即，即，选项C、D正确。
9.答案AD
命题透析 本题以固定在弹簧上的小物体为背景，考查简谐运动，考查考生的物理观念。
思路点拨 做简谐运动，在最低点时对弹簧对的压力最大，对地面的压力最大，此时弹簧的弹力大小为，做简谐运动的回复力，竖直向上，则有，根据简谐运动对称性可知，在最高点时的回复力大小为，竖直向下，对分析受力可知对地面的最小压力为，A项正确；做简谐运动、恰好不离开弹簧，此时弹簧为原长，做简谐运动的回复力大小等于，又，可得，最大振幅为，B项错误；对地面的压力恰好为0，对弹簧向下的拉力大小为，在最高点的合外力大小为，即此时做简谐运动的回复力大小为，有，，C项错误；从弹簧正上方某高度处无初速释放，刚接触弹簧时的速度竖直向下，此时有，经过关于平衡位置的对称位置时的加速度大小也为，而速度竖直向下，继续向下运动，位移增大，回复力增大，加速度增大，则加速度大于，D项正确。
10.答案CD
命题透析 本题考查机械波的干涉，考查分析综合能力和科学思维。
思路点拨 根据题意可知处质点为振动加强点，和同时起振，因此和的振动步调一致，波源到上质点的波程差均为0，因此连线上质点均为振动加强点，振幅均为，位移周期性变化，A错误；波传播至点用时，波速，B错误；如图所示，为和连线上距离最近的加强点，，，可知，C正确；若设为和连线上左侧的某个加强点，则，当时即为处的质点，时为处质点，，解得，D正确。
11.答案（1）（3分）
（2）变小（2分）
命题透析 本题以用一束红光照射平面镜研究光的干涉为背景，考查研究光的干涉实验，考查学生的科学探究。
思路点拨（1）通过红光直射和照射平面镜反射，在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹。和关于平面镜的像相当于双缝，双缝间距为2h，d为双缝到光屏的距离，则相邻亮纹中心的间距，解得。
（2）绿光的波长比红光小，根据双缝干涉条纹间距可知，相邻亮纹中心的间距变小。
12.答案（1）B（2分）（2）A（2分）
（3）（3分）（4）A（3分）
命题透析 本题考查利用单摆测量重力加速度，考查实验能力和推理能力。
思路点拨（1）实验中采用质量较大，体积较小的钢球，能够有效减小空气阻力对实验的影响，B正确，AC错误；
（2）当时，周期不为0，利用图像分析数据时可以不用测量小球球心到悬点的距离，只需要测量拴接点到水平杆的间距即可，设小球的半径为，根据单摆周期公式可知，A正确，BC错误；
（3）结合图像斜率可知，解得；
（4）多次测量周期求平均值能够减小偶然误差，A正确；实验中不需要测量小球的直径，B错误；增大摆角后该装置可能不再单摆，会增加测量误差，C错误。
13.命题透析 本题以气体状态变化过程中能量转化为背景，考查热力学第一定律，考查考生的物理观念。
思路点拨（1）的过程，体积增大，气体对外界做功
根据面积的意义表示功可知，气体对外界做功（3分）
（2）气体从的过程，初末为同一状态，温度相同，内能变化为（1分）
根据面积的意义表示功可知，整个过程气体对外界做功（2分）
由热力学第一定律有（2分）
解得（2分）
14.命题透析 本题以圆弧模型和弹簧类模型为情景，考查动量守恒和能量守恒，考查考生的物理观念和科学思维。
思路点拨（1）小球沿着圆弧槽下滑过程中，水平方向动量守恒有（1分）
根据机械能守恒有（1分）
解得，（2分）
（2）在小球压缩弹簧的过程中，当两球速度相等时，弹簧具有的弹性势能最大，
根据动量守恒定律有（1分）
根据机械能守恒定律有（1分）
解得（2分）
（3）当弹簧再次恢复原长时两球分离，根据动量守恒定律有（1分）
根据机械能守恒定律有（2分）
解得（2分）
15.命题透析 本题以缓缓向圆柱形金属汽缸注入水银为背景，考查等温变化、平衡、理想气体状态方程，考查学生的科学思维。
思路点拨（1）对气体：
初态：，（1分）
末态：，（2分）
应用玻意耳定律有：（2分）
解得（1分）
对气体：
初态：，
末态：，（1分）
应用玻意耳定律有：（2分）
解得（1分）
根据题意可知，水银柱a上表面与汽缸顶部的高度差（1分）
解得（1分）
说明：亦对。
（2）气体：
初态：，，
流出水银后（剩余长度）：，（1分）
应用理想气体状态方程有：（2分）
即
由数学知识可知，当时，存在最大值（3分）