河北省衡水市多校2024-2025学年高二下学期5月期末物理试卷（解析版）

这是一份河北省衡水市多校2024-2025学年高二下学期5月期末物理试卷（解析版），共15页。试卷主要包含了答题前，先将自己的姓名，选择题的作答，非选择题的作答等内容，欢迎下载使用。
本试卷共8页，15题。全卷满分100分。考试用时75分钟。
注意事项：
1、答题前，先将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上，并将准考证号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2、选择题的作答：每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
3、非选择题的作答：用签字笔直接答在答题卡上对应的答题区域内。写在试题卷、草稿纸和答题卡上的非答题区域均无效。
4、考试结束后，请将本试题卷和答题卡一并上交。
一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 我国科学家把金属铋块熔化成液态铋，再经挤压后得到单原子层金属铋片，与铋块相比，铋片的导电性能和机械强度显著增强则（ ）
A. 铋块熔化过程中温度不断升高
B. 液态铋表面分子间作用力表现为引力
C. 铋片中的分子呈无规则排列
D. 铋片中的分子在做布朗运动
【答案】B
【解析】A．金属熔化属于晶体熔化过程，熔化时虽然吸热，但温度保持在熔点不变，直到全部熔化，故A错误；
B．液体表面分子间作用力表现为引力，这是液体表面张力形成的原因。液态铋表面分子间作用力为引力符合物理规律，故B正确；
C．金属固态通常为晶体结构，原子排列有序，题目中铋片导电性和机械强度增强，说明其结构更有序（如单层晶体结构），而非无规则排列，故C错误；
D．布朗运动是悬浮微粒在流体中的无规则运动，而固体分子仅在平衡位置附近振动，不会发生布朗运动，故D错误。
故选B。
2. 如图所示，导热良好的汽缸内封闭一定质量的理想气体，汽缸与活塞间的摩擦忽略不计。现缓慢向沙桶倒入细沙，下列关于密封气体的状态图像一定正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题意知汽缸导热性能良好，由于热交换，汽缸内的气体温度不变，缓缓向活塞上倒上细沙，气体体积减小，压强增大，由玻意耳定律得知，气体压强与体积成反比，与体积倒数成正比。
3. 下列说法正确的是（ ）
A. 由图甲可知，状态①的温度比状态②的温度低
B. 图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹
C. 由图丙可知，当分子间的距离时，分子间的作用力先减小后增大
D. 由图丁可知，在r由变到的过程中分子力做正功
【答案】D
【解析】A．温度升高，速率大的分子占比增大，速率小的分子占比减小，可知状态①的温度比状态②的温度高，A错误；
B．由于图乙中位置是每隔一定时间记录的，所以位置的连线不能表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹，只能说明花粉颗粒运动的无规则性，B错误；
C．由图丙可知当分子间的距离时，分子间的作用力先增大后减小，C错误；
D．由图丁可知，在r由变到的过程中，分子势能减小，分子力做正功，D正确。
故选D。
4. 如图所示，和是两个相干波源，其振幅均为A，周期均为。实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，此时刻，是波谷与波谷的相遇点，下列说法正确的是（ ）
A. 处的质点始终处于离平衡位置处
B. 随着时间推移，处的质点将向右移动
C. 从该时刻起，经过，处的质点将通过平衡位置
D. 停止振动之后，处质点将始终处于平衡位置向上运动
【答案】C
【解析】A．处是波峰与波峰叠加，为振动加强点，振幅为，但处的质点并不始终处于离平衡位置处，故A错误；
B．质点只在平衡位置附近振动，并不随波的传播方向移动，故B错误；
C．此时处是波谷与波谷叠加，为振动加强点，从该时刻起，经过，c处的质点将通过平衡位置向上振动，故C正确；
D．停止振动之后，只剩下振动，则处质点不会始终处于平衡位置，故D错误。
5. 我国太阳探测科学技术试验卫星羲和号在国际上首次成功实现空间太阳Hα波段光谱扫描成像。Hα和Hβ分别为氢原子由和能级向能级跃迁产生的谱线，如图所示，用Hβ对应的光照射某种金属表面，恰好能使该金属发生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A. Hα对应的光子能量为1.89eV
B. 用Hα对应的光照射该金属表面也能发生光电效应
C. 若照射光的频率大于Hβ对应的光的频率，则该金属的逸出功增大
D. 若用频率大于Hβ的光照射该金属，则逸出的光电子的最大初动能不变
【答案】A
【解析】A．对应的光子能量，A正确；
B．根据玻尔理论可知，
故对应的光的频率小于对应的光的频率，B错误；
C．金属的逸出功是金属自身的固有属性，仅与金属自身有关，与照射光的频率无关，故该金属的逸出功不变，C错误；
D．根据爱因斯坦光电效应方程，可知逸出的光电子的最大初动能增大，D错误。
6. 上古先民认为龟具有预知凶吉的神秘能力，因此以龟甲来祭祀或占卜，占卜的结果可以直接影响帝王的决策。正是这种特性，使得汉代王朝正式将龟的形象为钮式纳入官印体制，成为中国权力系统中一种强有力的象征物。龟纽，即雕成或铸成龟形的印钮，大多用绳子穿起来佩于腰间或系于臂上，随身携带，作为官方权利的象征。2024年11月3日，张昭墓已经考古发掘完毕，如图所示为墓中出土的龟纽金印。考古学家们常用放射性元素的半衰期确定文物的年代，的衰变方程为，的半衰期是5730年，下列说法正确的是（ ）
A. 经过11460年后，4个一定还剩下1个
B. 该衰变的实质是核内的一个质子转变为一个中子和一个电子
C. X具有很强的电离能力
D. 衰变过程发生了质量亏损
【答案】D
【解析】A．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量的原子核衰变不适用，故A错误；
B．该衰变为衰变，其实质是核内的一个中子转变为一个质子和一个电子，故B错误；
C．根据质量数和电荷数守恒可知X是，具有较强的电离能力，故C错误；
D．衰变过程放出能量，发生了质量亏损，故D正确。
7. 尼尔斯·玻尔，出生于丹麦哥本哈根，理论物理学家，哥本哈根学派创始人，丹麦皇家科学院院士，1922年诺贝尔物理学奖获得者。1913年，玻尔在巴尔末公式的启发下，推导出氢原子能级公式，该公式是量子力学发展的重要里程碑之一。如图所示为氢原子的能级图，对于一群处于量子数的氢原子，下列说法不正确的是（ ）
A. 这群氢原子能够吸收能量为0.64eV的光子发生电离
B. 这群氢原子向低能级跃迁，最多能够辐射出10种不同频率的光，若增加同状态氢原子的数量，发光频率种类的数量并不会增多
C. 这群氢原子向低能级跃迁时，从能级跃迁到基态时辐射出的光的波长最长
D. 若用这群氢原子向低能级跃迁时辐射出的各种频率的光依次照射同一种金属，现检测到只有4种频率的光能使该金属表面有光电子逸出，则这些光一定是氢原子跃迁到基态时辐射出的
【答案】C
【解析】A．处于能级的氢原子的电离能为，故A项正确；
B．根据可知，一群处于能级的氢原子向低能级跃迁，最多可辐射出种不同频率的光，且发光频率种类的数量只与氢原子所处的能级有关，与氢原子的数量无关，故B项正确；
C．氢原子从高能级向低能级跃迁时，能级差越大，辐射出光子的能量越大，频率越高，波长越短，从能级跃迁到基态，能级差最大，辐射出的光的波长最短，故C项错误；
D．光子的能量足够大才能发生光电效应，大量氢原子从能级向低能级跃迁时，最多能辐射出10种不同频率的光，若只有4种频率的光能使金属发生光电效应，光子能量最大的四种光分别是氢原子从能级跃迁到基态、从能级跃迁到基态、从能级跃迁到基态和从能级跃迁到基态时辐射出的，所以能使金属发生光电效应的光一定是氢原子跃迁到基态时辐射出的，D项正确。
本题选错误的，故选C。
二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求，全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
8. 在光电效应实验中，用不同频率的光分别照射金属材料甲、乙，得到遏止电压随频率变化的图像如图所示。已知金属甲、乙的逸出功分别为、；用同一种光分别照射金属甲、乙时，金属甲、乙逸出的光电子的最大初动能分别为、，下列说法正确的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】AB．根据爱因斯坦光电效应方程，因为，则
可知图像纵截距的绝对值
结合图像可知金属乙对应的纵截距绝对值大，则，故A正确，B错误；
CD．如果用同一种光照射金属甲、乙，根据爱因斯坦光电效应方程，可知逸出功越大，其逸出光电子的最大初动能越小，因此，故C错误，D正确。
故选AD。
9. 彩虹在中国古代有神秘色彩，传说女娲炼五色石补天，彩虹即五色石发出的彩光。在台湾太鲁阁族、赛德克族、泰雅族中，彩虹的尽头是祖灵的所在地。如图甲所示，倒挂的彩虹被叫做“天空的微笑”，是光由卷云里随机旋转的大量六角片状冰晶（直六棱柱）折射形成的。如图乙所示，光线从冰晶的上顶面进入后，经折射从侧面射出，发生色散。下列说法正确的是（ ）
A. 光线从空气进入冰晶后波长不变
B. 在冰晶中红光和紫光的传播速度相同
C. 光线从空气射入冰晶时不可能发生全反射
D. 当入射角逐渐减小，在侧面紫光比红光先发生全反射
【答案】CD
【解析】A．光线从空气进入冰晶后，频率不变，速度减小，根据可知，波长变短，故A错误；
B．红光的频率小于紫光的频率，则冰晶对红光的折射率小于对紫光的折射率，根据可知，红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故B错误；
C．全反射只能发生在从光密介质射入光疏介质时，而光线从空气射入冰晶是从光疏介质射入光密介质，所以不可能发生全反射，故C正确；
D．全反射的条件为入射角度达到临界角，根据可知，冰晶对红光的折射率小于对紫光的折射率，紫光的临界角更小，更容易发生全反射，即当入射角逐渐减小，在侧面紫光比红光先发生全反射，故D正确。
故选CD。
10. 某种原子核X经过一系列的衰变达到稳定状态变成原子核Y，质量数与中子数的关系图像如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. X的质子数与Y的质子数之比为73∶62
B. Y的比结合能大于X的比结合能
C. X经过1次衰变后新元素的质子数与中子数之比为5∶8
D. X变成Y的衰变方程式为
【答案】BC
【解析】A．由图分析可知，X的质量数为238，中子数为，Y的质量数为206，中子数为124，故X的质子数与Y的质子数之比为，故A错误；
D．设经过次衰变，次衰变达到稳定状态，核反应方程可写
由电荷数与质量数守恒可得，
解得，
核反应方程为，故D错误；
B．衰变是放热反应，生成物的比结合能更大，故Y的比结合能大于X的比结合能，故B正确；
C．X经过1次衰变的核反应方程为
新元素Z的质子数与中子数之比为，故C正确。
三、非选择题：本题共5小题，共54分。
11. 某同学用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。
（1）先用游标卡尺测量摆球的直径，其示数如图乙所示，则______mm。
（2）实验中，下列操作正确的是______（填正确答案标号）。
A. 要选择质量和体积都小些的摆球
B. 摆线尽量选择细些、长些、有弹性的丝线
C. 摆长一定的情况下，摆角应适当大一些（不超过5），以便于观察
D. 如果释放小球时不小心，致使摆球做圆锥摆运动，求出的重力加速度与实际值相比偏大
（3）如果该同学选择器材合理、实验操作规范，根据测出的不同摆长对应的周期，作出图线，如图丙所示，利用图线上任意两点A、的坐标，，可求得______。（用已知量的字母表示）
【答案】（1）14.50 （2）CD （3）
【解析】（1）图乙可知游标卡尺精度为0.05mm，则直径
（2）A．为减小空气阻力对实验的影响，应选择质量大些、体积小些的摆球，故A错误；
B．为保证摆长不变且减小周期测量的误差，摆线应选择尽量细些、长些、伸缩性小些的丝线，故B错误；
D．摆角在不超过的情况下，越大观察越方便，故C正确；
D．设摆球做圆锥摆运动时细线与竖直方向的夹角为，由向心力公式可得
因为
解得重力加速度的实际值
根据
可得重力加速度的测量值
故求出的重力加速度与实际值相比偏大，故D正确。
（3）根据
可得
由图像可知斜率
解得
12. 某物理实验小组用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”的实验，实验装置如图甲所示。图中注射器针头一端用细胶管与压强传感器连接。
（1）关于该实验，下列操作中有必要且正确的是______（填正确答案的标号）。
A. 实验前，需要先拔出注射器的活塞，用游标卡尺测量活塞的半径，计算出活塞的横截面积
B. 为方便推拉柱塞，应用手握住注射器
C. 在柱塞上涂润滑油，可以减小摩擦，使气体压强的测量更准确
D. 处理数据时采用图像，是因为图像比图像能更直观的反映出和之间的关系
（2）如果实验过程中环境温度稳定，实验操作规范，根据实验测得的多组和，作出图像如图乙所示，图像向下弯曲的可能原因是______。
（3）如果小组里的两位同学先后各自独立做了实验，环境温度一样且实验均操作无误，根据他们测得的数据作出的图像如图丙所示，图中代表的物理含义是______，图线、斜率不同的可能原因为______。
【答案】（1）D （2）见解析 （3）胶管内气体的体积 封闭气体的质量不同
【解析】（1）A．实验时压强由传感器读出，封闭气体的体积由注射器的刻度读出，不需要测量活塞的半径，故A错误；
B．实验中需要保持气体的温度不变，则实验中在推拉柱塞时，不能够用手握住注射器，避免人体温度引起封闭气体温度的变化，故B错误；
C．涂润滑油的主要目的是防止漏气，使被封闭气体的质量不发生变化，活塞与管壁的摩擦不影响压强的测量，故C错误；
D．当与成反比时，图像是一条过原点的直线，而图像是双曲线，则图像比图像能更直观地反映出与之间的关系，故D正确。
故选D。
（2）根据克拉伯龙方程有
解得
根据图乙可知，图像向下弯曲斜率变小，由于温度不变，则n减小，有可能是发生了漏气现象或者忽略了胶管内气体的体积。
（3）[1]根据克拉伯龙方程有
整理得
可知图中的物理含义是胶管内的气体体积。
[2]结合上述可知，图像的斜率为
环境温度相同，图线的斜率大于图线斜率的可能原因是两组实验封闭气体的质量不同。
13. 2022年10月19日下午，中国新一代“人造太阳”装置(HL-2M等离子体电流突破100万安培（1兆安)，创造了中国可控核聚变装置运行新纪录，标志着我国核聚变研发距离聚变点火迈进重要一步，跻身国际第一方阵,技术水平居国际前列。“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电。已知氘()核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，已知质量亏损为lu时，释放的能量为931.5MeV，除了计算质量亏损外，核的质量可以认为是中子的3倍。
（1）写出该核反应方程。
（2）该核反应释放的核能为多少?（结果保留三位有效数字）
（3）若两个氘核以相同的动能Ek=0.35MeV正碰而发生核聚变，同时释放出一对向相反方向运动的光子，每个光子的能量为0.5MeV，求生成的核的动能。(结果保留两位有效数字)
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）核反应过程满足质量数和电荷数守恒，该核反应的反应方程式为
（2）该核反应的质量亏损
该核反应释放的核能
（3）两个氘核正碰而发生核聚变过程，满足动量守恒，设中子的质量为m，中子的速度大小为v1，核的质量为3m，核的速度大小为v2，一个光子能量
E0=0.5MeV
由于碰撞前的总动量为零，则有
根据能量守恒可得
联立解得生成的核的动能为
14. 如图所示，某实验小组为研究火箭单级推进与多级推进的区别，设计了如下简单模型：以轻质压缩弹簧代替推进剂的作用，研究单级推进与二级推进上升高度的不同。
方案一：将两根相同的轻弹簧并排连接在火箭下方，模拟火箭的单级推进，将两根弹簧进行同样的压缩，释放后火箭上升的最大高度为H。
方案二：将火箭整体分为质量相等的两级，将方案一中的两根轻弹簧分别连接在两级火箭的底部，将两级火箭上下叠放，并使两根轻弹簧发生与方案一中同样的形变，以此模拟火箭的二级推进过程。实验时，先释放一级火箭底部的弹簧进行一级推进，一级推进完成瞬间立即自动释放两级之间的压缩弹簧进行二级推进。假设火箭的总质量为m，弹簧的劲度系数很大，可瞬间弹开，弹簧和火箭的高度不计，忽略空气阻力的影响，火箭始终在同一竖直线上运动，重力加速度为g。求：
（1）方案一中单根压缩弹簧储存的弹性势能；
（2）方案二中二级推进完成瞬间，一级火箭和二级火箭的速度大小，；
（3）方案二中二级推进完成后，二级火箭继续上升的最大高度h。
【答案】（1） （2）， （3）
【解析】（1）根据机械能守恒定律可得
解得
（2）设一级推进完成瞬间，火箭的速度大小为，根据机械能守恒定律可得
解得
二级推进过程，根据动量守恒定律和机械能守恒定律可得
联立解得
，
（3）二级推进完成后，对二级火箭，则有
解得
15. 如图所示，内壁光滑、开口向上的绝热汽缸竖直放置，横截面积均为的两活塞和将缸内理想气体分成A、B两部分，开始时两活塞用销钉锁定，活塞到、到缸底的距离均为，B内气体温度为。已知导热活塞的质量，绝热活塞的质量，外界大气压强，环境温度保持不变，重力加速度，热力学温度与摄氏温度间的关系为。先将上方的销钉K1拔去，活塞下降了4cm达到平衡；再将下方销钉K2也拔去，发现活塞没有移动；最后对B内气体缓慢加热，使活塞回到初始位置并达到平衡，求：
（1）拔去销钉K1前A内气体的压强及拔去销钉K2前B内气体的压强；
（2）活塞回到初始位置时B内气体的温度；
（3）若加热过程B内气体吸收的热量，则其内能的增加量为多少？
【答案】（1） （2） （3）
【解析】（1）设拔去销钉前A内气体的压强为，拔去销钉稳定后A内气体的压强为，对A内气体，将上方的销钉拔去稳定后，对活塞有
解得
根据玻意耳定律得
解得
设拔去销钉K2前B内气体的压强为，对活塞有
解得
（2）对B内气体加热使活塞回到初始位置的过程中，A内气体和B内气体的压强均不变，活塞导热，A内气体的温度不变，故A内气体的体积不变活塞距缸底的距离为
对B内气体根据盖—吕萨克定律可得
联立解得
（3）加热过程B内气体吸热，对B内气体加热过程，体积增加
气体对外做功
解得
根据热力学第一定律可得，B内气体内能的增量