山东省济钢高级中学2024-2025学年高二下学期期中学情检测物理试卷（含解析）

山东省济钢高级中学2024-2025学年高二下学期期中学情检测物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图甲所示是一个单摆，摆球在竖直面做小角度摆动，摆球经过平衡位置时的速度大小为，设摆球向右运动为正方向，图乙是这个单摆的振动图像，由此可知（　　）
A．该单摆振动的频率为
B．振动方程为
C．时，摆球速度大小为
D．时，摆球加速度为零
2．水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手的规律振动会传导至袖子上，给人一种“行云流水”的美感。如图（a）所示，一列简谐横波沿轴方向传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，且，、分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．时刻的振动方向沿轴正方向
B．时刻的加速度最小
C．
D．到内，、运动的路程相等
3．生活中很多情景都属于振动和波的现象，下列四种情景的说法正确的是（　　）
A．如图甲，人造地球卫星经过地面跟踪站上空，跟踪站接收到的信号频率先减小后增大
B．如图乙，如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象
C．如图丙，手掌摩擦盆耳使得水花飞溅，是因为摩擦力较大
D．如图丁为干涉型消声器的结构示意图，波长为λ的同一声波通过上下两通道后相遇的路程差应该为的奇数倍
4．物理学中，常用图像或示意图描述现象及其规律， 甲图是对一定质量的气体进行的等温实验中压强随体积的变化图像，乙图是氧气分子的速率分布规律图像，丙图是分子间作用力随分子间距的变化图像，丁图是每隔一定时间悬浮在水中的粉笔末位置示意图，关于下列四幅图像的所描述的热现象，说法正确的是（　　）
A．由图甲可知，图线①对应的温度较低
B．由乙图可知，图线②对应的温度较低
C．由图丙可知，分子间距离从r 增大的过程中，分子力先减小后增大
D．图丁说明分子在短时间内沿直线运动
5．2022年8月30日，国家航天局正式发布了“羲和号”太阳探测科学技术试验卫星在国际上首次在轨获取的太阳谱线精细结构，是如图甲所示氢原子巴耳末系中从跃迁到发出的光。将光束照射如图乙所示装置的金属板，验电器指针没有张开。则下列说法正确的是（　　）
A．光是氢原子巴耳末系中波长最短的谱线
B．换用逸出功更大的金属板材料，验电器指针可能张开
C．增大照射金属板的光束的强度，验电器指针可能张开
D．换用从跃迁到发出的光照射金属板，验电器指针可能张开
6．为研究氢原子发光特点，现用某种激光照射大量基态氢原子使其跃迁，处于激发态的氢原子不稳定，跃迁时只能产生三种单色光，用这三种光分别照射同一个光电管，移动滑动变阻器调节光电管两端电压，分别得到三种光照射时光电流Ⅰ与光电管两端电压U的关系，如图所示，已知氢原子基态能量为，，下列说法正确的是（　　）
A．激光能量为12.09eV，光电管逸出功为1.80eV
B．a光遏止电压为0.49V，c光遏止电压为10.69V
C．a、b、c光子动量大小关系为
D．a、b、c三种光用同一个单缝装置进行衍射实验，中央亮条纹宽度c光最宽
7．核电站利用核反应堆工作时释放出的能使水汽化以推动汽轮发电机发电。核反应堆中的“燃料”是，某次的核反应方程为，铀核的质量为，中子的质量为，锶（Sr）核的质量为，氙（Xe）核的质量为。则下列说法正确的是（　　）
A．
B．
C．铀的结合能比产物锶（Sr）的结合能大
D．该核反应中放出的核能量为
8．2024年9月19日，我国成功发射了第五十九颗和第六十颗北斗导航卫星，使得北斗卫星导航系统的卫星总数达到了60颗。这些卫星采用星载氢原子钟，如图所示为氢原子的能级图，下列判断正确的是（ ）
A．一个氢原子从能级向低能级跃迁时，能产生3种频率的光子
B．氢原子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，其能量减少
C．氢原子吸收的光子的能量，可使氢原子的能级发生跃迁
D．从氢原子的能级图可知，氢原子发射光子的频率是连续的
9．为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径，一束由光和光组成的复色光，沿方向从上表面射入玻璃砖，入射角为。光和光折射后分别射到、点，如图所示，光在点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为，下列说法正确的是（ ）
A．对玻璃的折射率光小于光
B．光由到所需时间为
C．通过同一单缝装置光的衍射现象更加明显
D．通过同一双缝干涉装置光的相邻亮条纹间距大于光
10．如图所示，半径为、质量为的光滑半圆槽置于光滑水平面上，、为半圆槽直径的两个端点，现将一质量为的小球（可看成质点）从点的正上方处静止释放，小球从点沿切线方向进入半圆槽，已知重力加速度为，不计空气和一切摩擦力。则（　　）
A．小球和半圆槽组成的系统动量守恒
B．小球将离开半圆槽做斜抛运动
C．小球运动过程中的最大速率为
D．半圆槽向左运动的最大位移为
二、多选题
11．质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是，B球的动量是，当A球追上B球发生碰撞，碰撞后A、B两球的动量可能值是（　　）
A．， B．，
C．， D．，
12．如图所示，等腰棱镜ABC放在水平桌面上，棱镜的底角，一束光线垂直于AB边从D点入射，经过棱镜后，刚好垂直射到水平桌面上，已知光在真空中的传播速度为c，AD的长度为L，则（　　）
A．该棱镜的折射率为
B．第一次从AC面射出的光线在棱镜中的传播时间为
C．经AC面反射的光线可以直接从AB面射出
D．棱镜中光线第一次射到AB面的时间为
13．一定质量的理想气体从A状态开始，经过A→B→C→D→A，最后回到初始状态A，各状态参量如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．A状态到C状态气体吸收热量
B．B状态到C状态气体分子的平均动能减小
C．B→C过程气体对外做功大于C→D过程外界对气体做功
D．气体在整个过程中从外界吸收的总热量可以用ABCD的面积来表示
14．一个干瘪且不漏气的篮球，球内气体与室温同为、体积为、压强与大气压强同为。球内、外气体均可看作理想气体，现将篮球恢复到原状，球内体积为，下列操作可能的是（　　）
A．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为
B．将篮球放入恒温热水中，水温约为，球内气体压强为
C．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为
D．温度不变，给篮球充入体积的外界气体，球内气体压强为
15．如图所示，半圆形透明介质的折射率n=2，半径为R，O为圆心，AB为直径，P为AO的中点。介质内部点光源可以紧贴直径AB自左向右移动，只考虑从光源发出直接射到半圆弧上的光线，下列说法正确的是（　　）
A．当光源位于A位置时，整个半圆弧均有光线射出
B．当光源位于P位置时，半圆弧的部分有光线射出
C．当光源位于A位置时，半圆弧的部分有光线射出
D．当光源位于P位置时，整个半圆弧均有光线射出
三、实验题
16．用“油膜法估测油酸分子的大小”的实验步骤如下：
A．向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀的撒入爽身粉
B．将1mL纯油酸加入酒精中，得到2×103mL的油酸酒精溶液
C．把玻璃板放在方格纸上，计算出油膜的面积S(坐标纸中正方形小方格的边长为20mm)
D．将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下50滴溶液的体积
E．把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油膜的轮廓
F．按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
(1)上述步骤中，正确的顺序是 (填步骤前的字母)。
(2)如图所示为描出的油膜轮廓，油膜的面积约为 m2。
(3)已知50滴溶液的体积为1mL，估算油酸分子的直径约为 m(保留两位有效数字)。
17．用金属铷制成的光电管观测光电效应的装置如图甲所示。
(1)要观察遏止电压，电源正、负极的接线为 ；要观察饱和电流，电源正、负极的接线为 。（均选填“左负右正”或“左正右负”）
(2)用不同频率的光照射该光电管，测得铷的遏止电压与入射光频率v的关系图像如图乙所示，则该金属的逸出功 J，截止频率 Hz，已知普朗克常量。（结果均保留两位有效数字）
四、解答题
18．图示阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆弧面圆心，构成正方形，在处有一点光源。若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，从点光源射入圆弧的光中，有一部分不能从、面直接射出。已知这部分光照射圆弧的弧长为，光在真空中传播速度为。求：
(1)该材料的折射率；
(2)直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间。
19．如图所示，小淑同学将内径粗细均匀的导热U形管竖直放置在温度恒定不变的环境中，底部水平管道长为，左侧管足够长且上端开口，并用的水银柱A封闭有长为的理想气体，气体下端到管底长度，右侧管上端封闭，并用水银柱封闭一段长为的理想气体，左右两管内水银面高度差，大气压强恒为，不计一切摩擦，U形管内径远小于L。
(1)求初始状态右端封闭气体的压强大小（用cmHg表示）；
(2)若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，待稳定后，求水银柱A移动的距离。
20．如图所示，开口向右的绝热汽缸水平放置，由厚度均不计的绝热活塞A和导热活塞B封闭相同质量的理想气体Ⅰ、Ⅱ，气体的体积均为V0，压强均为1.2p0，热力学温度与外界相同，均为T0，活塞A可以在汽缸内无摩擦地自由移动，活塞B与汽缸间的最大静摩擦力大小为。已知两部分气体均密封良好，活塞的横截面积为S，大气压强为p0，外界的温度保持不变。现通过电加热丝对区域Ⅰ内的气体缓慢加热。
(1)求当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离；
(2)当活塞B恰好要滑动时，电加热丝停止加热，同时将活塞B固定，然后打开区域Ⅱ内的阀门K，气体缓慢漏出。经过足够长的时间，区域Ⅱ内剩余气体的质量是原来质量的，求区域Ⅰ内气体最终的热力学温度。
21．如图所示，质量为3m的长木板C静置在光滑水平地面上，板长为1.5L，上表面光滑，右端通过挡板固定一个轻弹簧，质量为m的小物块B静置在板上的最左端。用长为L、不可伸长的轻绳将质量为m的小球A悬挂在O点，初始时轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下摆至最低点刚好与物块B发生碰撞，碰撞时间极短且无能量损失。弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力、小球大小及挡板质量，重力加速度为g。求：
(1)弹簧被压缩后具有的最大弹性势能；
(2)小物块B与弹簧分离时，小物块B的速度；
(3)若小物块B与长木板上表面间的动摩擦因数为0.5，最终停在长木板中点（已脱离弹簧），则此过程中弹簧的最大弹性势能为多少？
山东省济钢高级中学2024-2025学年高二下学期期中学情检测物理试题参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B A D A D B C C B D
题号 11 12 13 14 15
答案 AC AD ABD AC CD
16．(1)BDAECF
(2)0.022
(3)4.5×10-10
17．(1) 左负右正 左正右负
(2)
18．(1)
(2)
【详解】（1）设弧长为的圆弧所对的圆心角为，则有
根据几何知识，全反射的临界角为，则有
解得
（2）要使直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间，此时光在介质中的光程应最长，故入射角等于临界角时光程最大，即,如图所示
由几何知识可得
故可知
光在介质中的传播速度为
所以直接从、面射出的光线中，在此光学元件中传播的最大时间
19．(1)
(2)1.3cm
【详解】（1）初始状态右端封闭气体的压强大小
（2）若将整个装置静止释放，使其保持竖直做自由落体运动，则两部分气体的压强均为，对右边气体
解得
对左边气体
解得
水银柱移动的距离
20．(1)
(2)
【详解】（1）当活塞B恰好要滑动时，对其受力分析，根据平衡条件
又
解得
区域Ⅱ内气体发生等温变化，根据玻意耳定律有
当活塞B恰好要滑动时，活塞A移动的距离为
联立可得
（2）打开区域Ⅱ内的阀门K后，经过足够长的时间，气体Ⅱ的压强为，根据玻意耳定律有
由题意可知
解得
对气体Ⅰ，根据理想气体状态方程
解得
21．(1)
(2)，方向向左
(3)
【详解】（1）碰撞前，对小球有
解得
规定向右为正方向，AB过程，由动量守恒和能量守恒有
解得碰后AB速度分别为
BC共速时，弹簧弹性势能最大，由动量守恒和能量守恒有
联立解得最大弹性势能
（2）设小物块B与弹簧分离时，BC速度分别为，由动量守恒和能量守恒有
联立解得
负号表示方向向左；
（3）弹簧最短时，B停在长木板中点时，它们均达到共速，速度均为。从A、B碰后到弹簧最短，对木板及木块，有从A、B碰后到弹簧最短，对木板及木块，有
根据几何关系，弹簧被压缩后的最短长度
从弹簧最短到B停在长木板中点，有
联立解得最大弹性势能