广东省广州市第二中学2024-2025学年高二下学期期末考试 物理试题（含解析）

广州市第二中学2024学年第二学期期末考试
高二物理
本试卷共6页，15小题，满分为100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1．答卷前，考生务必用2B铅笔在“考生号”处填涂考生号。用黑色字迹的钢笔或签字笔将自己的姓名和考生号、座位号填写在答题卡上。
2. 答选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目选项的答案信息点涂黑；如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案，答案不能答在试卷上。
3．非选择题必须用黑色字迹的钢笔或签字笔作答，答案必须写在答题卡各题目指定区域内的相应位置上；如需改动，先划掉原来的答案，然后再写上新的答案；不准使用铅笔和涂改液。不按以上要求作答的，答案无效。
4．考生必须保持答题卡的整洁。考试结束后，只需将答题卡交回。
一、单选题(7小题，每题4分，共28分)
1．雾霾天气的主要污染物是大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物即PM2.5(该颗粒肉眼不可见，仅能在显微镜下观察到)，也称为可入肺颗粒物。该颗粒在空中做无规则的运动。在无风的时候，下列说法中不正确的是(　　)
A．颗粒悬浮在空中做无规则运动属于分子热运动
B．颗粒越小，无规则运动越剧烈
C．颗粒的无规则运动是由空气分子从各个方向对颗粒撞击作用的不平衡引起的
D．该颗粒的无规则运动剧烈程度和温度有关
2．关于固液气三态相关现象，下列说法正确的是(　　)
A．液体很难被压缩，这是因为液体分子间不存在空隙
B．气体能够发生扩散现象是因为气体分子间存在斥力
C．用强力胶可以将两物体粘在一起说明分子间存在着引力
D．水黾在北冥湖水面欢快爬行是因为水的表面层分子排列更致密
3．生活中相关现象，以下说法正确的是（ ）
A．士兵通过大桥需要使用便步是改变大桥固有频率以免共振
B．俄乌战争大量使用光纤无人机，光纤内芯的折射率比包络层折射率大
C．警察使用的移动测速仪其原理是借助多普勒效应检测反射波的波速变化
D．β衰变时，有电子束从原子核射出来，说明电子是原子核组成成分
4．如图所示的是两个单摆的振动图像，纵轴表示摆球偏离平衡位置的位移。下列说法正确的是（　　）
A．甲、乙两个摆的摆长之比为1∶4
B．乙摆球在第1s末和第3s末速度相同
C．t=4s时，两单摆的回复力最大
D．甲摆球位移随时间变化的关系式为x=2sin(t+)cm
5．一种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，图乙中A到B是某次喷液过程的储气室内气体压强p随体积V变化的图像，则从状态A到状态B（ ）
A．室内气体向外界释放热量
B．图中△OAC的面积大于△OBD的面积
C．气体吸收的热量大于气体对外做的功
D．气体分子撞击气室壁单位面积的平均作用力变小
6．图甲为研究光电效应的实验装置，用不同频率的单色光照射阴极K，正确操作下，记录相应电表示数并绘制如图乙所示的Uc-ν图像，当频率为ν1时绘制了如图丙所示的I-U图像，图中所标数据均为已知量，则下列说法正确的是（　　）
A．丙图饱和电流与K、A之间的电压大小有关
B．该金属阴极K的逸出W0=
C．测量反向遏止电压Uc时，滑片P应向b移动
D．普朗克常量h=
7．如图所示，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源，t=0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3cm，周期为0.2s。在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05s开始振动。t=0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，下列说法不正确的是（　　）
A．该机械波在弹性介质中的传播速度为10m/s
B．图中相邻质点间距离为0.5m
C．当a点经过的路程为9cm时，h点经过的路程为12cm
D．当b点在平衡位置向下振动时，c点位于平衡位置的上方
二、多选题(3小题，每题6分，共18分，部分正确得3分。)
8．核电池也叫放射性同位素电池，它将核能转化为电能。2024年9月我国苏州大学科研团队发布的微型核电池，总能量转换效率和单位活度功率均居于世界领先地位，该核电池将放射性元素衰变过程中产生的核能转化为电能进行输出使用，衰变方程为。下列说法正确的是（　　）
A．原子核中的中子数为146
B．高速运动的粒子形成的射线穿透能力很强
C．核电池在一些极端环境下，如在极寒环境下应用时会导致衰变减慢
D．的比结合能比的小
9．《史记》中对日晕有“日有晕，谓之日轮”的描述．如图（a）所示，日晕是日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射而形成的。图（b）为太阳光射到六边形冰晶上发生两次折射的光路图，对于图（b）中出射的单色光a，b。下列说法正确的是
A．单色光a的折射率比单色光b的折射率大
B．在冰晶中，单色光a的传播速度比单色光b的传播速度大
C．单色光a、b分别照射某种金属发生光电效应，前者的遏止电压更小
D．单色光a的粒子性比单色光b的粒子性更明显
10．如图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的p-V图像，虚线T1、T2为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（ ）
A．a→b过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的
B．一个循环过程完成后，气体对外放出热量，其数值等于abcd所围面积
C．d→a过程向低温热源释放的热量等于b→c过程从高温热源吸收的热量
D．a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功
三、实验题（共16分）
11．（8分）在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示：
(1)M、N、P三个光学元件依次为______（填标号）；
A．滤光片、单缝、双缝 B．单缝、滤光片、双缝
C．单缝、双缝、滤光片 D．滤光片、双缝、单缝
(2)关于该实验，下列说法中正确的是（　　）
A．单缝和双缝应当相互平行
B．测量过程中，把5个条纹间距数成6个，会导致波长测量值偏大
C．把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离变宽
D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，该点处一定是暗条纹
(3)某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为d=0.3mm，以某种单色光照射双缝时，在离双缝L=1.2m远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数为x1=2.325mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，其读数为x6= mm。
(4)利用测量数据，此光波波长的计算表达式为λ= （用题中符号表示）。
12．（8分）某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。
(1)关于该实验，下列说法正确的是（　　）
A．实验中为找到体积与压强的关系，一定要测量空气柱的横截面积
B．空气柱体积变化应尽可能的快些
C．为保证气密性，实验前应在柱塞上涂润滑油
(2)如橡胶套内的气体不可忽略，移动柱塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压力表读数p，关于压强p与体积V的图像，正确的是（　　）
A． B． C．D．
(3)另一实验小组想研究体积不变时，气体压强与温度的关系。小组在烧瓶封闭一定质量的理想气体。如图，通过橡胶塞连接一细玻璃管，左右两侧的细玻璃管通过橡皮管连接，并在玻璃管内注入一定的水银，右侧玻璃管开口。上下移动右侧玻璃管，使左右两侧的水银面等高，开始烧瓶内的气压为p0=76cmHg，温度为T0=300K。接着缓慢加热烧瓶并同时上下移动右侧玻璃管，使左侧玻璃管的液面始终与初始液面等高，记录不同温度T与左右两管液面的高度差h。然后作h-T图如图所示，则该图应为 （填图中序号）；当瓶内气体加热至87℃时，左右两管液面高度差应为 cm。
四、计算题（共38分。要有解题过程，只有结果不给分。）
13．（10分）如图所示为某汽车大灯结构的简化图，由左侧旋转抛物面和右侧半径为的半球透镜组成，对称轴OO'以下装有挡光片，光源位于抛物面的焦点处。从光源直达抛物面的光，经抛物面反射后，均与OO'平行，其中某一束光，从竖直直径AB上的C点射入半球透镜，折射后出射光线与水平面成β=15°。已知AC=，不考虑光的多次反射，求：
（1）半球透镜的折射率；
（2）平行于OO'且能从半球透镜出射的所有入射光线中，距离OO'的最大距离dm。
14．（13分）如图a，均匀介质中有一波源S1上下做简谐运动，其振动图像如图b所示。同一水平面上有一质点P且S1P=6m。当波源S1处于平衡位置且向下运动时，P处于波谷。求：
（1）该机械波传播的速度v；
（2）若波速v>2m/s，则从波源开始振动到t=4s时，质点P的路程和位移；
（3）在（2）的情况下，t=4s时，同一水平面的另一波源S2（S1S2⊥PS1）开始振动，如图c所示，两波源相距S1S2=8m。从S2传到P点开始计时，求质点P的振动方程。
15．（15分）某种型号的氮气弹簧如图甲所示，将氮气弹簧竖直放置在水平面上，活塞连着活塞杆可以在汽缸内上下移动，活塞杆与汽缸交接处不漏气，汽缸的高度为L，缸内部充满氮气（可视为理想气体），活塞与活塞杆的总质量为m，活塞杆的直径为气缸内直径一半。如图乙，氮气弹簧活塞紧贴着汽缸最顶端，此时活塞和气缸顶端间没有气体，汽缸内气体压强为p1=2p0，p0为大气压强。现对活塞杆施加一个竖直向下的压缩力（含活塞杆上表面大气压力），使活塞缓慢移动压缩氮气，活塞下方气体通过小孔联通到活塞上方，最终活塞到达气缸正中间（图丁）。气缸底部有个泄压阀，阀门打开可泄气。活塞上小孔的体积、活塞厚度，活塞与气缸间摩擦均不计，系统导热良好，重力加速度为g。求：
（1）若堵住小孔，活塞压到图丁状态时，固定活塞杆保持不动，打开泄压阀，压强降为3p0时关闭阀门。求此时缸内剩余气体质量与原有质量的比值；
（2）若小孔连通，已知初始位置的压缩力F1=7mg时活塞恰好能离开气缸顶部。求活塞压到图丁状态时，内部气体压强p2和此时的压缩力大小F2；
（3）在（2）的情况下，活塞压到图丁的过程中，压缩力做功W压=mgL。则此过程气体是放热还是吸热？并求出放出或吸收的热量Q。
2024学年高二物理期末考试参考答案
1A 2C 3B 4A 5D 6B 7D 8AD 9BC 10BD
5【详解】AC．根据热力学第一定律
从状态A到状态B室内气体温度不变，即内能不变，其体积增大，对外界做功，可知外界吸收热量等于对外界做功。故AC错误；B．根据可知，为一定值，所以图中△OAC的面积等于△OBD的面积。故B错误；D．由图可知从状态A变化到状态B的过程中气体的压强减小，则气体分子撞击气室壁单位面积的平均作用力变小。故D正确。
6 A．饱和电流只与入射光的光强有关，与外加电压无关，故A错误；
B．根据 解得阴极K的逸出功故B正确。
C．测量遏止电压时，光电管应接反向电压，滑片P应向a移动，故B错误；
D．根据光电效应方程 根据动能定理整理得
图像的斜率为解得普朗克常量故D错误；故选B。
10 A．由理想气体状态方程可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知由图示图像可知，a→b过程，气体体积增大温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此a→b过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误；B．根据p-V图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律，可知所以气体对外放出热量，故B正确；C． d→a过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即|Qda|=|Wda|b→c过程气体气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即|Qbc|=|Wbc|，p-V图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，d→a过程p-V图像的面积大于b→c过程p-V图像的面积，即|Wda|＞|Wbc|，则|Qda|＞|Qbc|即d→a过程向低温热源释放的热量大于b→c过程从高温热源吸收的热量，故C错误；D．a→b过程气体与c→d过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，a→b过程气体与c→d过程都是绝热过程，则Q=0。由热力学第一定律：可知。由于两过程气体内能的变化量相等，则，即a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故D正确。 故选BD。
11．(1)A (2)AC (3)13.699/13.700/13.701 (4) （每空2分）
（2）A．为了获得清晰的干涉条纹，单缝和双缝应当相互平行，故A正确；B．根据双缝干涉条纹公式，测量过程中，把5个条纹间距数成6个，导致相邻亮条纹间距变小，会导致波长测量值偏小，故B错误；C．根据双缝干涉条纹公式可知，把毛玻璃屏向远离双缝的方向移动，L变大，相邻两亮条纹中心的距离变宽，故C正确；D．若通过双缝的两列光波到屏上某点的路程差为波长的奇数倍，由于狭缝作用光源、频率和相位差完全相同，该点处一定是明条纹，故D错误。故选AC。
（3）螺旋测微器的精确值为，由图乙其读数为
【12】 (1)C (2)B (3) ② 15.2cm （每空2分）
13．解：（1）光路图如图所示，设入射角为α，则有 sinα== 2分） 得 α=30°
由折射定律得 n= （2分） 得 n= （1分）
（2）设全反射临界角为θ，则有 sinθ= （2分）
易知恰好全反射的光线离OO'最远。
由几何关系，得 sinθ= （2分）
联立解得 dm=R （1分）
14．解：（1）设波长为λ，波速为ν。由图可知周期T=2s。 1分
根据题意，易得 d =6m=λ+nλ (n=0,1,2…) 2分
又 ν= 2分
解得 ν=(m/s) (n=0,1,2…) 1分
（2）因v>2m/s，故v=4m/s。波传到P点用时为t1==1.5s 1分
此后质点振动t2=t-t1=2.5s=T 1分
故t=4s时，质点振动的路程为s=5A=5cm 1分
此时P位于波峰，位移为y=1cm。 1分
（3）在（2）的情况下，波长为λ=8m。
由几何关系易知S2P=10m，故质点P到两波源的波程差为△x=S2P-S1P=4m= 1分
因t=4s时两波源振动方向相反，故P点为振动加强点，振幅为A=4cm。1分
S2传到P点时，P点向下运动。
故稳定后其振动方程为y=Asin(t±π)=4sin(πt±π)（cm） 1分
15．解：（1）打开泄压阀泄气，当气缸压强降为3p0时关闭，设泄出去的体积为ΔV，则有
p1V1=3p0（V+ΔV） (2分) 其中 V1=2V
解得 ΔV=
故剩余气体质量与原有质量得比值为== (3分 式子2分 结果1分)
或：克拉伯龙方程 初态 p1V1=n原RT (1分) 末态 3p0V=n剩RT (1分)得 == (3分)
（2）设活塞杆横截面积为S，则活塞横截面积为4S。
压缩过程中，活塞刚好离开气缸顶部时，有F1+mg=p1·4S (1分)
可得 p0S=mg
活塞达到图丁状态时，设此时气压为p2，有 F2+mg=p2S (2分)
初始体积为V1=4SL 图丁时体积V2=4SL -S=SL
根据玻意耳定律，得 p1V1=p2V2 (1分)
解得 p2=p0 (1分)
联立可解得 F2=mg (1分)
（3）因气体被压缩，外界对气体做功，又温度不变，即ΔU=0。
根据热力学第一定律可知气体放热。 (1分)
对活塞，由动能定理得 W压+mg+W气=0 (2分)
代入数据得 W气=-mgL 气体对活塞做负功，活塞对气体做正功。
故放出的热量为Q=-W气=mgL (1分)