2023-2024学年湖北省黄冈中学高二（下）期末物理试卷（含解析）

2023-2024学年湖北省黄冈中学高二（下）期末物理试卷
一、单选题：本大题共8小题，共24分。
1.关于近代物理知识描述，下列说法正确的是( )
A. 汤姆孙发现电子，揭示了原子核内部有复杂结构
B. 发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
C. 原子核的能量是不连续的，能级越高越稳定
D. 原子核聚变过程，原子核的平均结合能变大
2.有、、、四颗地球卫星，还未发射，在赤道表面上随地球一起转动，是近地轨道卫星，是地球同步卫星，是高空探测卫星，它们均做匀速圆周运动，各卫星排列位置如图所示，则( )
A. 的向心加速度等于重力加速度 B. 在相同时间内转过的弧长最长
C. 在小时内转过的圆心角是 D. 的运动周期有可能是小时
3.如图所示，有块完全相同的长方体木板叠放在一起，每块木板的质量为，用手掌在这叠木板的两侧同时施加大小为的水平压力，使木板悬空水平静止。若手与木板之间的动摩擦因数为，木板与木板之间的动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取，则至少为( )
A. B. C. D.
4.根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置，但实际上，赤道上方处无初速下落的小球将落在正下方位置偏东约处，这一现象可解释为，除重力外，由于地球自转，下落过程小球还受到一个水平向东的“力”，该“力”与竖直方向的速度大小成正比，现将小球从赤道地面竖直上抛，考虑对称性，上升过程该“力”水平向西，则小球( )
A. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均为零
B. 到最高点时，水平方向的加速度和速度均不为零
C. 落地点在抛出点东侧
D. 落地点在抛出点西侧
5.如图所示为、两质点在同一直线上运动的位移时间图象。质点的图象为直线，质点的图象为过原点的抛物线，两图象交点、坐标如图。下列说法不正确的是( )
A. A、相遇两次
B. 时间段内质点的平均速度与质点匀速运动的速度相等
C. 两物体速度相等的时刻一定在时间段内的中间时刻
D. 在前面且离最远时，的位移为
6.固体可以分为晶体和非晶体两类，下列说法正确的是( )
A. 同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现
B. 窗户上的玻璃有规则的几何外形，因此玻璃是晶体
C. 金属没有确定的几何形状，也不显示各向异性，因此金属是非晶体
D. 用烧热的针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体
7.新冠肺炎疫情期间，某班级用于消毒的喷壶示意图如图甲所示。储气室内气体可视为理想气体，在喷液过程中储气室内温度保持不变，喷液全过程储气室内气体在图像中的变化图线如图乙所示，，是双曲线上的两点。下列说法正确的是( )
A. 气体在状态的内能一定大于在状态的内能
B. 图中和的面积一定相等
C. 气体从状态变化到状态的过程中，气体吸收的热量大于气体做的功
D. 气体从状态变化到状态的过程中，气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数不变
8.图甲是氢原子的部分能级图，图乙是光电效应演示装置，装置中金属锌的逸出功为。用大量从能级跃迁到能级时的氢原子发出的光去照射锌板，下列说法正确的的是( )
A. 光电效应本质上是衰变
B. 锌板不会发生光电效应
C. 发生光电效应时会发生质量亏损
D. 从锌板打出来的光电子获得的最大初动能为
二、多选题：本大题共4小题，共16分。
9.下列说法正确的是( )
A. 附着层的液体分子间距一定比液体内部的分子间距大
B. 液晶的光学性质随温度的变化而变化
C. 布朗运动是液体分子的运动，它说明分子永不停息地做无规则运动
D. 在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减少
10.研究光电效应实验中，某同学研究同一光电管在不同条件下的光电流与电压的关系如图所示。则下列说法中正确的是( )
A. 甲光频率大于乙光频率
B. 乙光的波长大于丙光的波长
C. 乙光对应的截止频率小于丙光对应的截止频率
D. 若将甲光换成丙光来照射锌板，其逸出功将减小
11.两个完全相同的绝热活塞、把竖直放置的绝热气缸分成体积相等的三部分，在气缸顶部和处有固定卡环，分别限制活塞、向上、向下运动，如图所示。初始状态下，甲乙两部分气体的压强均为大气压强的倍，温度均为，活塞与气缸壁间的摩擦不计，现用电热丝对甲部分气体缓慢加热，下列说法正确的是( )
A. 乙中气体的温度有可能不变
B. 甲部分气体的温度为时，活塞已经上升
C. 甲部分气体的温度为时，乙部分气体的内能大于初始状态
D. 如果甲部分气体的温度不超过，电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和
12.太阳能量的来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反应可以看作是个氢核结合成个氦核同时放出个正电子。下表中列出了部分粒子的质量
粒子名称 质子 粒子 正电子 中子
质量
以下说法正确的是( )
A. 核反应方程为
B. 个氢核结合成个氦核时的质量亏损约为
C. 个氢核结合成个氦核时的质量亏损约为
D. 聚变反应过程中释放的能量约为
三、综合题：本大题共6小题，共60分。
13.（8分）若多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是“”“”“”。用“”挡测量待测电阻的阻值时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度过小，为了较准确地进行测量，则应：
将选择开关置于______。填“”“”或“”挡；
进行欧姆调零，具体操作是将红、黑表笔______，调节欧姆调零旋钮，使指针指在______
将待测电阻接在红、黑表笔之间进行测量。若按照步骤正确操作后，表盘的示数如图所示，则该待测电阻的阻值为______。
14.（6分）在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
中微子与水中的发生核反应，产生中子和正电子，即：中微子，可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是__________。
上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子，即，已知正电子和电子的质量都为，反应中产生的每个光子的能量约为__________。正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是什么_________________？
15.（8分）某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径大小”的实验中，每油酸酒精溶液中有纯油酸。用注射器测得滴这样的溶液为。把滴这样的溶液滴入盛水的浅盘里，把玻璃板盖在浅盘上并描出油膜的轮廓，如图所示，图中小正方形方格的边长为。
在实验中，下列操作错误的是_____。
A.为了使得油膜边界更清晰，需要在油膜上轻轻撒上一些痱子粉
B.在水面上滴入油酸酒精溶液后，应该马上数方格
C.对注射器刻度读数时，视线要平视刻度
D.数方格时，不足半个的舍去，超过半个的算一个
滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是___________。
油酸分子的直径是___________。结果保留位有效数字
某同学实验中最终得到的计算结果明显偏大，对出现这种结果的原因，下列说法可能正确的是___________。
A.配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精多倒了一点，导致油酸酒精溶液浓度偏低
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
16.（10分）有若干氢原子处于的能级，已知氢原子的基态能量，普朗克常量。
这些氢原子的光谱共有几条谱线？
这些氢原子发出的光子的最大频率是多少？
17.（13分）如图甲所示是研究光电效应规律的光电管用波长为的绿光照射阴极，实验测得流过电流表的电流与、之间的电势差满足如图乙所示的规律，取结果保留两位有效数字，求：
每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大的初动能．
该阴极材料的极限波长能使该金属产生光电效应的光的最大波长．
18.（15分）如图所示，在平面直角坐标系的第四象限有垂直于纸面向里的匀强磁场，一质量为、电何量为的带电粒子，从静止开始经的电压加速后，从点沿图示方向进入磁场，已知粒子重力不计，，。
求粒子到达点时速度的大小；
若粒子恰好不能进入轴上方，求磁感应强度的大小；
若磁感应强度，粒子从轴上的点离开磁场，求的距离。
答案解析
1.
【解析】A、汤姆孙发现电子，揭示了原子内部有复杂结构，天然放射现象的发现，揭示了原子核内部有复杂结构，选项A错误；
B、由光电效应方程，可知发生光电效应时，光电子的最大初动能与入射光的频率不成正比，选项B错误；
C、原子的能量是不连续的，能级越低越稳定，选项C错误；
D、原子核聚变过程，比结合能较小的原子核聚变为更稳定的原子核，比结合能变大，即原子核的平均结合能变大，选项D正确。
2.
【解析】A.同步卫星的周期必须与地球自转周期相同，角速度相同，则知与的角速度相同，根据知，的向心加速度大．由，得，卫星的轨道半径越大，向心加速度越小，则同步卫星的向心加速度小于的向心加速度，而的向心加速度约为，故知的向心加速度小于重力加速度故A错误；
B.由，得，卫星的半径越大，线速度越小，所以的线速度最大，在相同时间内转过的弧长最长，故B正确；
C.是地球同步卫星，周期是，则在内转过的圆心角是，故C错误；
D.由开普勒第三定律知，卫星的半径越大，周期越大，所以的运动周期大于的周期，故D错误。
故选B。
3.
【解析】解：已知每块木板的质量为，手与木板之间的动摩擦因数为，木板与木板之间的动摩擦因数为
先将所有的木板当作整体，受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有：
再考虑除最外侧两木板受力分析，竖直方向受重力、静摩擦力，二力平衡，有
由，解得：，故B正确，ACD错误。
故选：。
分别对整体和中间个木板进行分析，根据平衡条件可得出摩擦力重力关系，再分析与最大静摩擦力间的关系即可明确力的大小范围。
本题考查共点力平衡条件以及摩擦力的性质，要注意一般认为最大静摩擦力等于物体受到的滑动摩擦力，从而进行列式求解。
4.
【解析】解：、由于该“力”与竖直方向的速度大小成正比，所以从小球抛出至运动到最高点的过程中，该“力”逐渐减小到零，将小球的上抛运动沿水平方向和竖直方向分解，由于上升阶段，水平分运动是向西的变加速运动水平方向加速度大小逐渐减小，故小球到最高点时速度不为零，水平向西的速度达到最大值，故选项A错误；
B、小球到最高点时竖直方向的分速度为零，由题意可知小球这时不受水平方向的力，故小球到最高点时水平方向加速度为零，选项B错误；
、下降阶段，由于受水平向东的力，小球的水平分运动是向西的变减速运动水平方向加速度大小逐渐变大，故小球的落地点在抛出点西侧，选项C错误，D正确。
5.
【解析】解：、图象的交点表示同一时刻到达同一位置而相遇，可知，、分别在和两个时刻相遇，故A正确；
B、时间段内，两质点通过的位移相等，则质点的平均速度与质点匀速运动的速度相等，故B正确。
C、位移时间图象斜率表示速度，图线的切线斜率不断增大，而且图线是抛物线，有，则知做匀加速直线运动。因为时间段内，质点的平均速度与质点匀速运动的速度相等，而匀变速直线运动的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，所以两物体速度相等的时刻一定在时间段内的中间时刻，故C正确。
D、当速度相等时，相距最远，该时刻在时间段内的中间时刻，由于做匀加速直线运动，所以此时的位移小于，故D错误。
本题选不正确的，故选：。
在位移时间图象中，倾斜的直线表示物体做匀速直线运动，斜率表示速度；图象的交点表示同一时刻到达同一位置，即相遇。当两个物体的速度相等时相距最远。
解决本题的关键要理解位移时间图象点和斜率的物理意义：知道两图线相交表示相遇，斜率表示速度。
6.
【解析】A.物质在一定条件下可以在晶体和非晶体相互转化，所以同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，故A正确；
B.窗户上的玻璃虽然有规则的几何外形，但玻璃没有固定的熔点，因此玻璃是非晶体，故B错误；
C.金属虽然没有确定的几何形状，也不显示各向异性，但其具有固定的熔点，因此金属是晶体，故C错误；
D.用烧热的针尖接触涂有蜂蜡的云母片背面，蜂蜡呈椭圆形，说明云母各向异性，是晶体，故D错误。
7.
【解析】A、从到气体做等温变化，温度不变，故气体的内能不变，故A错误；
B、三角形面积：，由题意可知，图线为等温曲线，由理想气体状态方程：，则：，由于是常数，温度保持不变，则相等，两三角形的面积相等，即和的面积一定相等，故B正确；
C、气体从到，体积增大，对外做功，由于内能不变，根据热力学第一定律可得，气体吸收的热量等于气体做的功，故C错误；
D、到的过程中，温度不变，分子平均运动速率不变，但是体积变大，分子变稀疏，由于压强减小，所以气体分子单位时间内对器壁单位面积上的碰撞次数减少，故D错误。
故选B。
8.
【解析】A.光电效应是物质内部电子吸收能量后逸出的现象，选项A错误；
B.氢原子从能级跃迁到能级时，辐射的光子能量为，故锌板会发生光电效应，故选项B错误；
C.光电效应不是核反应，故不会出现质量亏损，故选项C错误；
D.根据爱因斯坦光电效应方程，故选项D正确。
9.
【解析】解：
A.附着层的液体分子间距比液体内部的分子间距大，附着层有收缩的趋势，表现为不浸润，反之，为浸润，故A错误；
B.液晶的光学性质随所加电场、电压和温度的变化而变化，故B正确；
C.布朗运动是悬浮颗粒的运动，它间接反映分子永不停息地做无规则运动，故C错误；
D.在任何的自然过程中，一个孤立系统的总熵一定不会减少，这是熵增原理，故D正确；
故选：。
本题根据浸润不浸润、液晶特性、布朗运动、熵增原理，即可解答。
本题考查学生对浸润不浸润、液晶特性、布朗运动、熵增原理的掌握，难度不高，需要多熟记。
10.
【解析】解：、光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，对应的光的频率为截止频率，可知，乙光对应的截止频率小于丙光的截止频率，根据，入射光的频率越高，对应的遏止电压越大。甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，故A错误；
B、丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，故B正确；
C、丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以乙光对应的截止频率小于丙光对应的截止频率，故C正确；
D、同一个光电管，对应的逸出功是相等的，故D错误。
故选：。
根据光电效应方程与动能定理分析三种光的频率与波长的大小关系；同一个光电管的逸出功不变。
解决本题的关键掌握遏止电压、截止频率，以及理解光电效应方程。
11.
【解析】B.对活塞分析：设活塞质量为，故活塞质量为，设接触面积为，则
得
活塞刚想离开卡环时，对活塞受力分析可知，甲部分气体的压强
由查理定律
得
对应摄氏温度为
即甲部分气体的温度升高到时，活塞开始上升，B错误；
如果继续升温，直到活塞刚好到达上端卡环处，对甲部分气体由盖吕萨克定律
得
即甲部分气体的温度升高到 时，活塞刚好到达上端卡环处，在此之前，乙部分气体体积一直保持不变，甲部分气体的温度升高到之前，乙部分气体
故
乙部分气体的内能不变，故乙中气体的温度有可能不变，故A正确，C错误；
D.根据前面分析可知如果甲部分气体的温度不超过，此时活塞还没开始上升，故电热丝产生的热量等于甲，乙两部分气体内能增加之和，D正确；
故选AD。
12.
【解析】A.由核反应的质量数守恒及电荷数守恒得，A正确；
反应中的质量亏损为 ，C正确，B错误；
D.由质能方程得 ，D正确．
13. 短接 右端电阻零刻度处
【解析】解：表头指针偏转角度过小，说明选择档位太小，因此应换用较大的档位，即选用“”档。
换档位后，应重新进行欧姆调零，即将红、黑表笔进行短接，调节欧姆条零旋钮使指针在右端电阻零刻度处。
由图象可知，读数为
故答案为：；短接，右端电阻零刻度处；
根据题意，表头指针偏转较小可知，理应换更大的量程；
换档位后都会进行欧姆调零，了解欧姆调零的步骤为关键；
指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数。
本题考查了欧姆表的使用注意事项、欧姆表读数，用欧姆表测电阻应选择合适的挡位，使指针指在中央刻度线附近；指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数。
14. 和 产生一个光子违反动量守恒定律。
【解析】发生核反应前后，粒子的质量数和电荷数均不变，据此可知中微子的质量数和电荷数都是。
产生能量是由于质量亏损。两个电子转变为两个光子之后，质量变为零，则，故一个光子的能量为 ，代入数据得 。
正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体，故系统总动量为零，故只有产生个光子，此过程才遵循动量守恒定律，即产生一个光子违反动量守恒定律。
15. ； ； ； 。
【解析】为了使得油膜边界更清晰，需要先在浅盘里倒入左右深的水，然后将痱子粉均匀撒在水面上，而不是油膜上，故 A错误
在水面上滴入油酸酒精溶液后，待油膜的形状稳定后，再数方格数，故B错误
对注射器刻度读数时，视线要平视刻度，故C正确
数方格时，不足半个的舍去，超过半个的算一个，故D正确；
选错误的，故选AB；
滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积是；
由题图可读出超过半格的格数约为小格，则油膜面积为
油酸分子的直径为 ；
根据
A.配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精多倒了一点，导致油酸酒精溶液浓度偏低，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算结果偏大， A正确
B.计算油膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理，则计算所用的面积偏大，会导致计算结果偏小， B错误
C.计算油膜面积时，只数了完整的方格数，则计算所用的面积偏小，会导致计算结果偏大，C正确
D.水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积偏小，导致结果计算偏大， D正确。
16.根据
所以这群氢原子发光的光谱共有条。
从向跃迁，发出的光子频率最大。根据
解得

17.解：由图可知，最大光电流为，则每秒钟阴极发射的光电子数：；
由图可知，发生光电效应时的截止电压是，所以光电子的最大初动能：
根据光电效应方程得：，
代入数据得：。
【解析】理解光电效应中极限频率的意义，会应用能量守恒定律求解频率，此类题目计算量较大，要细心。
根据电流的定义式求解发射的光电子数，根据截止电压求出电子的最大初动能；
根据光电效应方程求解极限频率和波长，从而即可求解。
18.解：对带电粒子的加速过程，由
动能定理，
代入数据得：；
带电粒子不从轴射出如图，
由几何关系得：
联立解得：；
带电粒子仅在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，
有：
得
代入数据得：；
而
故圆心一定在轴上，轨迹如图所示。
由几何关系可知：
故。
答：粒子到达点时速度的大小为；
若粒子恰好不能进入轴上方，磁感应强度的大小为；
若磁感应强度，粒子从轴上的点离开磁场，的距离为。
【解析】粒子处于加速阶段，则由动能定理可求出速度大小；
由于带电粒子不从轴射出，根据几何关系可得半径的取值范围，再由半径公式可推导出磁感应强度满足的条件；
粒子仅在洛伦兹力作用下，做匀速圆周运动，由牛顿第二定律可求出运动的半径大小。再根据几何关系，建立已知长度与半径的关系，从而即可求得。
对于带电粒子在磁场中的运动情况分析，一般是确定圆心位置，根据几何关系求半径，结合洛伦兹力提供向心力求解未知量；根据周期公式结合轨迹对应的圆心角求时间。
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