2022-2023学年湖北省黄冈黄石鄂州三市高二（下）期末物理试卷
一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）
1. 如图所示的四幅图分别对应四种说法，其中正确的是( )
A. 微粒运动即布朗运动就是物质分子的无规则热运动
B. 食盐晶体的物理性质沿各个方向都是一样的
C. 当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等
D. 该实验中要保证每颗豆粒与电子秤碰撞时的速率相等
2. 关于原子物理，下列说法正确的是( )
A. 放射性元素发生衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的
B. 普朗克提出了原子核外电子轨道量子化，并成功解释了氢原子光谱
C. 氡核发生一次衰变生成新核钋的衰变方程为
D. 中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要小
3. 年月，我国首个商用压缩空气储能电站投产发电。在用电低谷期，利用剩余的电力把洞外空气压缩到盐矿开采后留下的密闭盐穴矿洞中，储存能量在用电高峰期，将储存在矿洞内的高压空气可看作理想气体释放出来驱动汽轮机发电。矿洞可视为绝热容器，在向外释放空气的过程中，矿洞内( )
A. 气体内能一直增大 B. 气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变小
C. 气体分子的运动速率都减小 D. 气体分子数密度增大
4. 如图所示的四种明暗相间的条纹分别是黄光、紫光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及红光、蓝光各自通过同一个单缝形成的衍射图样黑色部分表示亮条纹。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是( )
A. 黄蓝紫红 B. 黄红紫蓝 C. 蓝紫红黄 D. 蓝黄红紫
5. 氢原子能级示意图如图所示，光子能量在为可见光。要使大量处于能级的氢原子被激发后可辐射出两种可见光光子，氢原子吸收的能量为( )
A. B. C. D.
6. 如图所示，波源垂直于纸面做简谐运动，激发的横波在均匀介质中向四周传播。图中两虚线是以点为圆心的同心圆弧。时刻，距点的点开始向上振动，时，距点的点也开始振动，此时点恰好第次到达波峰。关于该简谐横波，下列说法中正确的是( )
A. 周期为 B. 波长为
C. 时，点在波峰 D. 当点在波谷时，点向下振动
7. 一定质量的理想气体从状态开始，经历、、、四个过程回到原来的状态，其图象如图所示，、与横轴平行，、为双曲线的一支，下列说法正确的是( )
A. 在过程中，气体从外界吸收热量
B. 气体在状态时的温度小于它在状态时的温度
C. 在过程中，气体对外界做的功大于它从外界吸收的热量
D. 过程外界对气体做的功和过程气体对外界做的功是相等的
二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）
8. 某介质中沿轴传播的一列简谐横波，在时的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点，图乙是质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波沿轴正方向传播 B. 波速为
C. 点平衡位置的坐标为 D. 点平衡位置的坐标为
9. 如图甲所示是观测光电效应现象的实验装置，某次实验中，光电管的阴极的材料选用金属钠，通过实验测得钠的遏止电压与入射光频率之间的关系如图乙所示，图线与横轴交点的横坐标为已知普朗克常量。则下列说法中正确的是( )
A. 要测遏止电压，开关应接
B. 换用极限频率比钠大的金属做该实验，得到的图线斜率将变大
C. 开关接时，将滑动变阻器向右滑动，电流表示数一定增大
D. 如果实验中入射光的频率则产生的光电子的最大初动能约为
10. 如图所示，一粗细均匀的形管竖直放置，侧上端封闭，侧上端与大气相通，下端开口处开关关闭；侧空气柱的长度为，侧水银面比侧的高。现将开关打开，从形管中放出部分水银，当两侧水银面一样高时将开关关闭；再缓慢加热侧空气柱，最终侧水银面比侧的高。已知大气压强，环境温度为且不变。则下列说法正确的是( )
A. 初始状态，侧气体压强为
B. 放出部分水银后关闭时，侧空气柱长度为
C. 开关打开时，放出的水银在管内的长度为
D. 侧空气柱最终温度约为
三、实验题（本大题共2小题，共18.0分）
11. 某实验小组用“插针法”测定玻璃砖折射率：
如图甲所示，关于该实验的操作，下列说法中正确的是________
A.若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像
B.为减少测量误差，、的连线与法线的夹角应尽量小些
C.为了减小作图误差，和的距离应适当取大些
D.若、的连线与法线夹角较大时，有可能在面发生全反射，所以在一侧会看不到、的像
在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖的，根据测得的入射角和折射角的正弦值求出玻璃砖的折射率，由于测量角度误差较大且不方便，某同学以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线的延长线分别交于、点，再过、点分别作法线的垂线，垂足为、点，如图乙所示，测得长度为，的长度为，则玻璃的折射率_______用已知字母表示；为了进一步提高测量的精确程度，他改变入射光线与法线的夹角，进行多次实验，记录了多组和值，并画出图象，如图丙所示，则玻璃的折射率________。保留两位有效数字
实验操作过程中，某同学在纸上画出平行玻璃砖的界面、与玻璃砖位置的关系如图丁所示，其他操作均正确。该同学测得的折射率与真实值相比________选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”。
12. 如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，将注射器活塞移动到适当的位置，逐一连接注射器、压强传感器、数据采集器和计算机。推、拉活塞，改变注射器内气体体积，根据注射器针筒上的刻度读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器传送给计算机，实验完成后，实验模拟系统即可按要求显示出各种图线。
关于该实验下列说法正确的是________。
A.为方便推拉活塞，可以用手握住注射器
B.实验中气体的压强和体积都可以通过数据采集器获得
C.为保证封闭气体的气密性，应在柱塞与注射器壁间涂上润滑油
D.实验过程中要以较快的速度推拉活塞，以免操作动作慢使空气柱的质量发生改变
根据玻意耳定律，图线理论上是一条________“抛物线”、“双曲线”或“倾斜直线”，所以无法从输出的图线中直观地反映出与的关系，但是我们可以输出或图线，下面能正确反映它们之间关系的是________注射器与压强传感器连接处软管的体积不能忽略
某同学想利用该装置测量出一个不规则形状小石块的体积，在连接器材时，他将小石块放进注射器针筒内，然后按规范的操作完成实验，输出的图线如图所示，已知注射器与压强传感器连接软管的体积为，则小石块的体积为________。
四、计算题（本大题共3小题，共30.0分）
13. 某透明材料制成的半圆柱体放在水平桌面上，其截面如图所示，其圆心为，半径为。一束复色光从以入射角射入，在半圆柱体中分为两束单色光、，分别射到点、点。所有光线与半圆柱体的截面均在同一水平面。真空中光速为，则：
若光与法线夹角为，且在处恰好发生全反射，求该材料对光折射率；
若，求光从点传播到的时间不考虑反射。
14. 如图所示，一竖直放置的气缸被轻活塞封闭一定质量的理想气体，气缸内壁处安装有固定卡环，到及到底部的距离均为。现将一定质量的细沙缓慢放置在活塞上方，活塞下移的距离达到静止。已知活塞面积为、活塞与气缸间无摩擦，气体温度为，大气压强为，重力加速度为。
不考虑气体温度的变化，求放置的细沙质量；
若将气体温度降低至，活塞稳定后刚好到达卡环处而对卡环无压力，求；
若将气体温度降低至时，卡环受到活塞对它的弹力大小为，求。
15. 如图所示，光滑绝缘水平地面上有滑块、，质量均为，其中滑块带有的电荷量，滑块不带电且绝缘。一劲度系数为的轻弹簧右端固定于墙面上，另一端与滑块相连。现给空间加上水平向右的匀强电场，电场强度为。与滑块的距离为处将滑块由静止释放，与静止滑块发生碰撞后粘在一起开始做简谐运动。两滑块均可视为质点，在运动过程中，弹簧的形变在弹性限度内，已知弹簧的形变量为时，弹性势能为求：
滑块与滑块碰撞后瞬间一起向右运动的速度大小；
滑块与滑块碰后一起做简谐运动的振幅；
滑块从开始运动到第一次返回出发点所用的时间。已知为简谐运动周期，为劲度系数，为振子质量
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了布朗运动、晶体、分子间作用力、气体压强的微观意义等知识，这部分知识比较零碎，但是不难，需要在学习中多理解多记忆，做好笔记。
【解答】
A、布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，不是物质分子的无规则热运动，故A错误；
B、食盐晶体的物理性质沿各个方向不同，表现为各向异性，故B错误；
C、根据图丙，当两个相邻的分子间距离为时，它们间相互作用的引力和斥力大小相等，故 C正确；
D、丁图模拟气体压强，气体分子的速率是一种统计规律，不是完全相等的。所以也不要求每颗豆粒与电子秤碰撞时的速率相等，故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】本题考查了衰变、玻尔的氢原子理论、核反应方程、结合能与比结合能的知识，比较简单，要求同学们重视基础知识的理解与积累。
【解答】、射线是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故A正确；
B、玻尔提出了原子核外电子轨道量子化，并成功解释了氢原子光谱，故B错误；
C、核反应方程中不能用“”，要用“”，故C错误；
D、中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大，故D错误。
故选A。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查了热学部分的基础知识，关键对热力学第一定律各物理量的理解，注意积累，难度不大。
【解答】
A.根据热力学第一定律有，矿洞可视为绝热容器，即有，在放气过程中，外界对气体做负功，可知，气体内能减小，温度降低， A错误
D.矿洞体积一定，放气后，气体分子数减小，即气体分子数密度减小， D错误
C.根据上述，气体温度降低，气体分子运动的平均速率减小，但具体到某一个分子，它的运动速率变化不确定，有可能增大，有可能减小， C错误
B.根据上述，气体温度降低，体积不变，则气体压强减小，即气体分子对洞壁单位面积平均撞击力变小， B正确。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据双缝干涉条纹间距，可判定哪个图样是双缝干涉，它们的波长又有什么关系根据单缝行射条纹是中间亮条纹明亮
且宽大，越向两侧宽度越小，而波长越大，中央亮条纹越粗进行判断。
掌握单缝衍射和双缝干涉的图样的特点和图样与波长的关系是解决此题的唯一途径，故要加强对基础知识的记忆。
【解答】
双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故，是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距，可知波长越大，越大，故左边第一个是黄光，第三个是紫光。
单缝行射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故最右端为红光单缝行射图样，第个是蓝光。
故从左向右依次是黄蓝紫红。
故选A。
5.【答案】
【解析】
【分析】
氢原子由低能级向高能级跃迁时，所吸收的光子能量等于初、末能级差，并根据玻尔理论，即可解答。
本题的关键是掌握玻尔理论，知道氢原子在能级跃迁时，吸收或辐射的光子能量与各能级差间的关系，注意吸收是光子还是电子，所对应的能量值是不同的。
【解答】
大量处于基态的氢原子被激发后可产生可见光，
当从跃迁到时：，
当从跃迁到时：，
即从能级和能级被激发到能级释放的光子能量在可见光范围内；
因此要使大量处于基态的氢原子被激发到时可辐射出两种可见光光子，则需要跃迁到能级，吸收的能量为；故D正确，ABC错误。
故选：。
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】略
8.【答案】
【解析】
【分析】
依据质点的振动方向来确定波的传播方向，根据振动图像可知质点的振动周期，由波动图像可知波长，即可求解波速；
根据两点的位置关系，确定平衡位置的坐标。
考查振动图象与波动图象的应用，注意两者的区别，掌握由两个图象中获取的信息，并理解、两特殊质点的振动情况。
【解答】
A.根据题图乙知，质点在时，向上振动，由此可判断该简谐波沿轴负方向传播，A正确
B.由题图甲可知该简谐波的波长为，由题图乙可知该简谐波周期为，可得该波传播速度
，B正确
设质点、平衡位置的坐标分别是、 根据图甲可知， 处
因此
质点平衡位置的横坐标正确，D错误。
9.【答案】
【解析】略
10.【答案】
【解析】略
11.【答案】 偏小
【解析】略
12.【答案】 双曲线，
【解析】略
13.【答案】解：如图所示，根据几何关系可知，光射到处恰好发生全反射，入射角等于临界角，即
根据全反射临界角公式得
代入数据解得：
设光的折射角为 ，折射率为，有
光在玻璃砖中传播速度为
光在玻璃砖中传播距离为
光在玻璃中传播时间为
联立以上各式得
【解析】见答案
14.【答案】解：放置细沙前，封闭气体的压强为 ，放置细沙活塞静止后，设封闭气体的压强为
由玻意尔定律得
由活塞和细沙静止可得：
解得：
气体温度由降至的过程中，由盖吕萨克定律得
解得：
气体温度由降至的过程中，设气体温度为时的压强为 ，由查理定律得
由活塞和细沙静止可得：
解得
【解析】见答案
15.【答案】解：设滑块与滑块碰撞前速度为 ，由动能定理得：
设滑块与滑块碰撞后速度为，由动量守恒得：
解得：
、滑块一起做简谐运动，设在平衡位置处弹簧形变量为，有
A、滑块碰后一起向右运动，设弹簧的最大形变量为，由能量守恒得
简谐运动的振幅为
解得：
简谐运动的周期为
滑块开始运动的位置相对于平衡位置的位移为
由振动方程有：
可得
所以滑块开始运动至第一次返回出发点的时间
【解析】见答案
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