2023-2024学年中国人民大学附属中学高二下学期6月月考物理（图片版，含答案）

2024北京人大附中高二 6月月考
物 理
2024 年 6 月 14 日 90 分钟
第一部分
本部分共 10 题，每题 3 分，共 30 分．在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一
项．
1．一简谐波沿 x 轴正方向传播，周期为 T,波长为 ．若在 x = 0 处质点的振动图像如右图所示，则该波在
t = T / 2时刻的波形曲线为（ ）
A． B． C． D．
2．如图表示一定质量的理想气体从状态 1 出发经过状态 2 和 3，最终又回到状态 1，其中从状态 3 到状态
1 图线为双曲线．那么，在下列 P T 图像中，反映了上述循环过程的是（ ）
A． B． C． D．
3．关于热学现象，下列说法正确的是（ ）
甲 乙 丙
A．呈现各向同性的固体一定是非晶体
B．不同材料制作的细管竖直插入水中，现象如甲、乙图所示，则应用乙图材料制作防水雨衣
C．表面张力产生的原因是液体表面层的分子稀疏，具有收缩的趋势
D．热针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡熔化区域的形状如图丙，说明蜂蜡具有各向异性
4．关于电磁波的应用，下列说法正确的是（ ）
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A．雷达可以利用反射电磁波定位，是因为其工作波段的电磁波衍射效应较为明显
B．移动电话选择微波作为工作波段，是因为微波比其它波段的电磁波的波速更快
C．X 射线衍射能探测晶体内原子的排列结构，是因为 X 射线的波长与原子间距相近
D．工程上用 射线探测金属内部缺陷，是因为 射线具有频率高、波动性强的特点
14 14
5．在范围足够大的匀强磁场中，静止在 P 点的 6 C核发生一次 衰变，衰变产生的 7 N 核与电子恰好在
纸面内做匀速圆周运动．下列说法正确的是（ ）
14A．该 衰变过程反映了 6 C核中至少含有 1 个电子
B．电子在磁场中做匀速圆周运动的半径较小
14
C．电子与 7 N 核形成的等效电流可能均沿逆时针方向
14
D．电子第一次回到 P 点时 7 N 核也恰好到达 P 点
6．如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心 O,经折射后分为两束单色光 a 和 b．下列说法正确的是
（ ）
A．a 光在该玻璃中的光速比 b 光小
B．a 光的全反射临界角比 b 光大
C．用同一套双缝干涉装置进行实验，a 的干涉条纹间距比 b 光大
D．若 a 能使某金属发生光电效应，则 b 光也必然能使该金属发生光电效应
7．某实验小组使用如图甲所示的电路图研究光电效应，图乙为光电管发生光电效应时遏止电压 U 与入射
光频率 v 的关系图像，已知电子电量为 e．下列说法正确的是（ ）
图甲 图乙
A．单刀双掷开关 S 空掷时，即使能发生光电效应，电流传感器的示数仍然为零
B．为得到图乙的图像，单刀双掷开关 S 应掷于 1 处
C．光电管中金属材料的逸出功为ea
a
D．普朗克常量 h =
b
8．下列说法中正确的是（ ）
A．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，这表明原子核是可分的
B．卢瑟福通过 α 粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
4 9 12
C．在核反应方程 2 He+4 Be →6 C+X中，X 表示的是中子
238 222
D． 92 U 衰变成 86 R n 经过了 2 次 衰变和 4 次 衰变
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9．氢原子在可见光区的 4 条特征谱线是玻尔理论的实验基础．如图所示，这 4 条特征谱线（记作
H 、H 、H 和H ）分别对应着氢原子从 n = 3、4、5、6 能级向 n = 2 能级的跃迁，下面 4 幅光谱图中，合
理的是（ ）
（选项图中长度标尺的刻度均匀分布，刻度值从左至右增大）
A． B．
C． D．
10．质子和中子是由更基本的粒子即所谓“夸克”组成的．两个强作用电荷相反（类似于正负电荷）的夸
克在距离很近时几乎没有相互作用（称为“渐近自由”）；在距离较远时，它们之间就会出现很强的引力
（导致所谓“夸克禁闭”）．作为一个简单的模型，设这样的两个夸克之间的相互作用力 F 与它们之间的
距离 r 的关系为：（1）0 r r F = 01 时， ；（2） r1 r r2 时，相互作用力为恒定的引力，大小为 F0 ；
（3） r r 时， F = 02 ．用 U 表示夸克间的势能，令U0 = F0 (r2 r1 )，取无穷远为势能零点．下列U r
图示中正确的是（ ）
A． B． C． D．
本部分共 4 题，每题 3 分，共 30 分．在每题给出的四个选项中，有的题只有一个选项是正确
的，有的题有多个选项是正确的．全部选对的得 3 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得
0 分．
11．已知阿伏加德罗常数为 NA ,下列说法正确的是（ ）
N
A．若油酸的摩尔质量为 M,则一个油酸分子的质量为m = A
M
M
B．若油酸的摩尔质量为 M,密度为 ,则一个油酸分子的体积为V =
NA
M
C．若某种气体的摩尔质量为 M,密度为 ,则该气体分子间平均距离为d = 3
NA
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N
D．若某种气体的摩尔体积为 V，单位体积内含有气体分子的个数为 n = A
V
12．如图所示为某小组设计的电子秤原理图．轻质托盘与竖直放置的轻弹簧相连． R0 为定值电阻，滑动变
阻器 R 的滑片与弹簧上端连接．当盘中没有放物体时，滑片刚好位于滑动变阻器的最上端．该小组用理想
U
电压表的示数 U 反映待测物体的质量 m；用单位质量变化下，电压表示数变化量的绝对值 描述电子
m
秤的灵敏度．不计一切摩擦和电源内阻，弹簧始终处于弹性限度内，下列说法正确的是（ ）
A．仅更换阻值更大的定值电阻 R0 ,电子秤灵敏度会下降
B．仅更换电动势更大的电源，电子秤的灵敏度会提高
C．弹簧的劲度系数越小，电子秤的量程越大
D．电压表示数与待测物体质量成非线性关系
13．表 1 和表 2 分别给出了某乐律 C 调音阶中各音的频率和30℃时声波在不同介质中的传播速度．关于
波，下列说法中正确的是（ ）
表 1 某乐律 C 调音阶中各音的频率
唱名 do re mi fa sol la si do （高）
该唱名的频率与do 的频率之比 1:1 9 :8 5 : 4 4 : 3 3: 2 5 : 3 15 :8 2 :1
f / Hz（C 调） 264 297 330 352 396 440 495 528
表 2 30℃时，声波在不同介质中的传播速度
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁
波速 (m/s) 332 1490 1531 30～50 480 3800 4900
A．当声波由空气进入纯水中时，波长增大
B．当声波由空气进入纯水中时，波长减小
C．在空气中，该乐律 C 调的“ la ”音阶波长与该乐律 C 调的“mi”音阶波长之比为3: 4
D．在空气中，某乐器持续发出表 1 中乐律 C 调的“ fa ”音阶时，朝向该乐器快速远离的人可能听到该乐
律 C 调的“ sol”音阶
14．物理学家在微观领域发现了“电子偶素”这一现象．所谓“电子偶素”就是由一个负电子和一个正电
子绕它们连线的中点，做匀速圆周运动形成相对稳定的系统．类比玻尔的原子量子化模型可知：两电子做
圆周运动的可能轨道半径的取值是不连续的，所以“电子偶素”系统对应的能量状态（能级）也是不连续
的．若规定两电子相距无限远时该系统的引力势能为零，则该系统的最低能量值为 E (E 0) ,称为“电子
偶素”的基态，基态对应的电子运动的轨道半径为 r．已知正、负电子的质量均为 m,电荷量大小均为 e,静
电力常量为 k,普朗克常量为 h．则下列说法中正确的是（ ）
ke2
A．“电子偶素”系统处于基态时，一个电子运动的动能为
8r
B．“电子偶素”系统吸收特定频率的光子发生能级跃迁后，电子做圆周运动动能增大
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hc
C．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最大波长为
E
E
D．处于激发态的“电子偶素”系统向外辐射光子的最高频率为
h
第二部分
本部分共 6 题，共 58 分．
15．（10 分）
用如图所示实验装置做“单摆测重力加速度”的实验．
（1）为了减小测量误差，下列做法正确的是___________（选填字母代号）．
A．将钢球换成塑料球
B．当摆球经过平衡位置时开始计时
C．把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放
D．测量摆球完成一次全振动的时间 T,根据公式计算重力加速度 g
（2）若测得的重力加速度 g 值偏小，可能的原因是___________（填字母代号）．
A．把悬点到摆球下端的长度记为摆长
B．把摆线的长度记为摆长
C．测量摆线长度时拉得过紧
D．实验中误将摆球经过平衡位置 49 次记为 50 次
（3）某同学用单摆测量重力加速度的大小，他测量摆线的长度 l 和对应的周期 T,得到多组数据，作出了
4 2b
l T 2 图像，如图所示．他认为根据图线可求得重力加速度 g = ，则从理论上分析，他求得的重力
a2 a1
加速度 g___________真实值（选填“大于等于”或“小于”）．请分析说明理由．
（4）丙同学画出了单摆做简谐运动时的振动图像如图所示，则摆线偏离竖直方向的最大摆角的正弦值约
为___________（结果保留一位有效数字）．
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16．（8 分）光学实验包括测量介质折射率、测量可见光波长等
（1）如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃
砖的两个边MN 和 PQ ,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针 P1和 P2 ,然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大
头针 P3、P4 ,然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率．
a．关于此实验，下列说法中正确的是（ ）
A．大头针 P4 须挡住 P3 及 P1、P2 的像
B．入射角越大，折射率的测量越准确
sin i
C．利用量角器量出 i1、i2 ，可求出玻璃砖的折射率 n =
2
sin i1
D．如果误将玻璃砖的边 PQ画到 P Q ,折射率的测量值将偏大
b．如图所示，某同学按照如下方法处理数据：以 O 点为圆心 R 为半径作圆，与折射光的交点为 B,过 B 点
向两介质的交界面作垂线，垂足为 N , AO 的延长线交 BN 于 M,记OM = r ．再以 O 点为圆心、r 为半径作
圆．可知该液体的折射率的测量值n =___________．（用 r、R 表示）
（2）现用如图所示双缝干涉实验装置来测量光的波长．
已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有 50 分度．某同学调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某
亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第 1 条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为1.52mm ;接着再同方向转动
手轮，使分划板中心刻线与第 6 条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺的示数如图所示，则读数为
4
___________ mm．已知双缝间距 d = 2.00 10 m ,测得双缝到毛玻璃屏的距离 L = 0.800m ,所测光的波
长 = ___________ nm（保留 3 位有效数字）
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17．（9 分）如图所示，长方形容器体积为 V,左上方有一开口与外界相连，活塞将导热容器分成左右两部
分，外界温度为T0 时，体积比为1: 2．当外界温度缓慢变化，活塞就会缓慢移动．设大气压强为 p0 ,且保
持不变，不计活塞与容器间的摩擦．
（1）活塞刚好移动到容器的正中央时，求外界的温度 T；
（2）若右边容器中气体的内能与温度的关系为U = kT ,则活塞移动到容器正中央的过程中，右边容器内气
体与外界传递的热量为多少？
18．（9 分）
1 4
太阳现正处于主序星演化阶段．它主要是由电子和 1H、2He等原子核组成．维持太阳辐射的是它内部的核
1 4
聚变反应，核反应方程是： 2e+ 41H →2 He+释放的核能，这些核能最后转化为辐射能．根据目前关于
1
恒星演化的理论，若由于聚变反应而使太阳中的 1H 核的数目从现有数减少 10%，太阳将离开主序星阶段
1 4
而转入红巨星的演化阶段．为了简化，假定目前太阳全部由电子和 1H 核组成．己知质子质量mp ,2 He 质
量ma ,电子质量me ,光速 c,太阳的质量为 M．
（1）求每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能．
（2）已知日、地距离为 r，地球半径为 R,地球表面接收到的太阳辐射功率为 P,求太阳的辐射功率 P0
（3）根据以上信息，试估算太阳继续保持在主序星阶段还有多少年的寿命（太阳中所有电子的质量相对
质子质量可忽略）．
19．（10 分）如图所示，密封在真空中的两块等大、正对的金属板 M、N 竖直平行放置，间距为 d,将金属
板 M、N 与电源相连，两板间的电压大小恒为 U．MN 可看作平行板电容器，忽略边缘效应．用一束单色
平行光照射金属板 C 恰好发生光电效应．金属板 M 的面积为 S,逸出功为 W,普朗克常量为 h．
已知单色平行光均匀照射到整个金属板 M 上，照射到金属板 M 上的功率为 P,能引起光电效应的概率为
，光电子从金属板 M 逸出（不计初速度），经过两板间电场加速后打到金属板 N 上形成稳定的光电流，
电子打到板 N 上可视为完全非弹性碰撞．电子的质量为 m,电荷量为 e．忽略光电子之间的相互作用．求：
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（1）该单色光的频率
（2）稳定时光电流的大小 I
（3）光电子对板 N 的撞击力的大小 F
（4）光子不仅具有能量，而且具有动量，单个光子的能量 和动量 p 间存在关系 = pc（其中 c 为光
速）．照到物体表面的光子被物体吸收或被反射时都会对物体产生一定的压强，这就是“光压”．若题目
中的单色平行光是垂直照射到 M 上，且全部被板 M 反射，求 M 上的光压 I 是多少？
20．（12 分）
高二同学参观某工厂，发现某个机械振动器可以建模为在斜面上与理想轻弹簧相连的活动平板，如图所
示．弹簧的劲度系数为 k,平板的质量为 m,斜面与水平面夹角为 ．当系统正常工作时，平板在图中相距为
s 的 C 与 B 之间振动．当平板振动到 C 处时速度为 0，此时有一个小杠杆立刻将质量为 M 的物块（无初
速）装载到平板上．接下来物块与平板一起沿斜面下降到 B 处（由于弹簧弹力），速度减小为 0，此时物块
从斜面上的洞中（B 处）落下，而平板在弹簧力的作用下将重新上升，平板上升到 C 点时又接收到另一个
物块．……．如此循环．平板、物块与斜面的动摩擦因数和静摩擦因数皆相同，且为 tan 的 ( 1)
倍，重力加速度为 g．不计空气阻力．
（1）选活动平板的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用 x 表示平板相对于平衡位置
的位移，证明活动平板沿斜面向上运动阶段为简谐运动
（2）要使系统能正常周期工作（即活动平板能够分别恰好在 C 处与 B 处速度均为 0），求物块和活动平板
M
质量的比值 需要满足的条件．（结果用 a 表示）
m
m
（3）已知质量为 m、劲度系数为 k 的弹簧振子做简谐运动的周期为：T = 2 ．该装载系统正常工作
k
时，从装载一个物块到装载下一个物块的工作周期内，活动平板装载物块的时间与空载的时间之比为多
少？
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参考答案
1 2 3 4 5 6 7
A C C C C A C
8 9 10 11 12 13 14
C A B BCD AB AC AD
15．（1）B （2）B （3）等于 设单摆摆长为 l + r ,
l + r g 2 g
根据周期公式：T = 2 ，得 l = T 2 r l T 图像的斜率为 k,则 k =
g 4 2 4 2
b 4 2b
另一方面根据图像： k = 整理后得： g = （4）0.04
a a2 a1 2 a1
16．（1）A R / r
L
（2）读数为15mm +1 0.02mm =15.02mm ;根据 x = 可知，光的波长
d
xd (15.02 1.52) 10 3 2.00 10 4
= = m = 6.75 10 6 m = 675nm
L (6 1) 0.800
2V V
17．（1）右边容器中气体初始体积为 当体积为 时，气体等压变化，
3 2
2 1
V V
3
可得 3 = 2 解得外界的温度为：T = T 0
T0 T 4
2 1 1
（2）右边容器中外界对气做功为W = p0 V V = p0V
3 2 6
1
U = k (T T ) = kT 由热力学第一定律： U =W +Q 0 0
4
1 1 1 1
解得：Q = U W = kT + p V 向外界放热 0 0 kT0 + p V 0
4 6 4 6
2
18．（1）由爱因斯坦质能方程： E = (2me + 4mp m )c
（2）太阳的辐射功率平均到以 r 为半径的球面上，可得到垂直入射光方向单位面积上的辐射平均功率，再
乘以地球的横截面积，即为地球接收的总功率：
P 4r
2P
0 R2 = P 解得：P =
4 r2
0
R2
10%M
（3）太阳离开主序星阶段而转入红巨星演化阶段前经历的核反应次数为
4mp
Mc210%M (2me + 4mp m )R2
E = P0t 可解得太阳寿命： t =
4m 2p 160Pmpr
W
19．（1）因单色光恰好使金属板发生光电效应W = hv 得：v =
h
P t
（2）任意 t 时间内到达金属板 M 上的光子个数 N =
W
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q N e eP
则 t 时间内产生的光电子个数为 N = N I = = =
t t W
（3）设光电子到达 N 板时速度为 v,
1
eU = mv2 t 时间内，到达 N 板光电子与板发生完全非弹性碰撞；
2
根据动量定理，电子受到的平均作用力为F F t = N mv
P P
F = 2meU 根据牛顿第三定律F = F = 2meU
W W
W
（4）光子能量为 W,根据 = pc ,动量 p =
c
P t
任意 t 时间内到达金属板 M 上的光子个数 N = ，光子受力F 光 ：
W
2P
F 光 t = 2Np 由牛顿第三定律：F = F

光 光 =
c
F光 2P
光压： I = =
S cS
20．（1）活动平板沿斜面向上运动阶段，活动平板的平衡位置对应的弹簧压缩量设为 l，设动摩擦因数为
，则根据受力分析和平衡条件可知 kl +mg sin + mg cos = 0
以活动平板的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，则回复力满足
F回 = k(l + x)+mg sin + mg cos
化简可得 F回 = kx
（2）方法一：利用能量观点．
M +m ,活动平板在 C 处装载完物块M →活动平板再次返回 C 处装载物块 M 前，平板的动能和重力
势能、弹簧的弹性势能三种能量的变化量均为 0，物块 M 的重力势能减少了，下降和上升阶段物块与斜面
间均有摩擦生热，设动摩擦因数为 ，由能量守恒定律可知
M 2
Mg(s sin ) = [ (M +m)g cos ]s + ( mg cos )s 将 = tan 代入上式解得 =
m 1
方法二：利用简谐运动的对称性．
利用（1）b 的分析思路，可以证明，当活动平板装载物块沿斜面下滑时也做简谐运动，因此下降阶段的平
衡位置和上升阶段的平衡位置均为CB 的中点．设动摩擦因数为 ，分析下降阶段 M +m 整体的受
力，由平衡条件可得 (M +m)g sin (M +m)g cos kl = 0
M 2
将 = tan 代入上式和（1）b 的平衡方程解得 =
m 1
1+ M +m
（3） （写成 给分）
1 m
M +m 1 M +m
装载物块下降时简谐运动周期为T下 = 2 ,下降的时间为 t下 = T下 =
k 2 k
m 1 m
平板空载上升阶段简谐运动周期为T上 = 2 ，上升的时间为 t上 = T上 =
k 2 k
t
故装载与空载时间比值 下
M +m 1+
= =
t上 m 1
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