2024北京豐臺(tái)區(qū)高二（下）期末物理試題

2024北京豐臺(tái)高二（下）期末物理第I部分(選擇題共42分)一、單項(xiàng)選擇題(共14小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一個(gè)正確選項(xiàng)，請(qǐng)選出符合題目要求的一項(xiàng))1.下列說(shuō)法正確的是A.光是一種電磁波B.光需要介質(zhì)才能傳播C.聲波只能在空氣中傳播D.在空氣中傳播的聲波是橫波2.圓形鐵絲圈蘸一些肥皂液后會(huì)形成肥皂膜，將鐵絲圈豎直放置，在自然光照射下，肥皂膜呈現(xiàn)出彩色條紋。下列說(shuō)法正確的是A.這是光的偏振現(xiàn)象C.彩色條紋為橫紋B.這是光的衍射現(xiàn)象D.彩色條紋為豎紋3.關(guān)于盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析，下列說(shuō)法正確的是A.絕大多數(shù)α粒子在實(shí)驗(yàn)中幾乎不偏轉(zhuǎn)，主要原因是原子內(nèi)部十分“空曠”B.絕大多數(shù)α粒子在實(shí)驗(yàn)中幾乎不偏轉(zhuǎn)，是因?yàn)樵雍速|(zhì)量很大C.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是電子對(duì)α粒子的庫(kù)侖力D.使α粒子產(chǎn)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力，是原子核對(duì)α粒子的萬(wàn)有引力4.夏天由于氣溫升高，汽車輪胎內(nèi)的氣體壓強(qiáng)變大，更容易造成爆胎。假設(shè)輪胎不漏氣且氣體可視為理想氣體，與冬天相比，夏天輪胎內(nèi)的氣體A.分子間斥力更大B.分子的平均動(dòng)能更大D.氣體內(nèi)能更小C.所有分子的運(yùn)動(dòng)速率都更大5.下列四幅圖分別對(duì)應(yīng)四種說(shuō)法，其中正確的是甲乙丙丁A.甲圖是分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系圖象，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的距離分子間相互作用表現(xiàn)為引力B.乙圖是模擬氣體壓強(qiáng)產(chǎn)生機(jī)理的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中要保證每顆豆粒與臺(tái)秤碰撞時(shí)的速率相等第1頁(yè)/共10頁(yè)C.丙圖是顯微鏡下某微粒運(yùn)動(dòng)每隔30s的位置連線，這就是微粒的運(yùn)動(dòng)軌跡D.丁圖是氧氣分子分別在0℃和100℃時(shí)的速率分布情況，實(shí)線對(duì)應(yīng)的是100℃6.在如圖所示的電路中，L是自感系數(shù)很大、電阻很小的線圈，P、Q是兩個(gè)相同的小燈泡。下列說(shuō)法正確的是A.閉合開關(guān)S后，兩燈始終一樣亮B.閉合開關(guān)S后，燈泡P中電流從右向左C.當(dāng)斷開開關(guān)S時(shí)，兩燈同時(shí)熄滅D.當(dāng)斷開開關(guān)S時(shí)，燈泡P中電流從右向左7.如圖所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開始，經(jīng)歷三個(gè)過(guò)程，沿直線先后到達(dá)狀態(tài)B和C,最終回到狀態(tài)。下列說(shuō)法正確的是A.從A到B,氣體內(nèi)能減小B.從B到C,氣體從外界吸熱C.A、C兩狀態(tài)，氣體溫度相同D.B、C兩狀態(tài)，氣體溫度相同8.位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的波源發(fā)出一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。t=0時(shí)波源開始振動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T時(shí)的波形圖如圖所示，則波源振動(dòng)的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為第2頁(yè)/共10頁(yè)9.手機(jī)防窺屏的原理圖如圖所示，防窺屏可視為某種透明介質(zhì)，在屏中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于手機(jī)屏幕。手機(jī)上發(fā)光像素單元緊貼防窺屏的下表面，可視為點(diǎn)光源，位于相鄰兩屏障的正中間。防窺屏可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)光像素單元可視角度θ的控制。下列說(shuō)法正確的是A.防窺屏的厚度H越大，可視角度θ越小B.透明介質(zhì)的折射率越小，可視角度θ越小C.屏障的寬度L越大，可視角θ越小D.屏障的高度d越大，可視角度θ越大10.如圖所示，一個(gè)理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為10:1,原線圈兩端a、b接正弦式交流電源。在原線圈前串聯(lián)一個(gè)規(guī)格為“熔斷電流0.2A、電阻5Q”的保險(xiǎn)絲，與原線圈并聯(lián)的電壓表的示數(shù)穩(wěn)定為電壓表為理想電表，若電路可以長(zhǎng)時(shí)間正常工作，下列說(shuō)法正確的是A.通過(guò)電阻R的最大瞬時(shí)電流為2AB.電阻R增大時(shí)，流經(jīng)保險(xiǎn)絲的電流也增大C.保證保險(xiǎn)絲不斷的電阻R的最小值為ΩD.變壓器的輸出功率最大值為2w如圖所示，光電倍增管是提高光電管靈敏度的光電轉(zhuǎn)換器件。管內(nèi)除光電陰極和陽(yáng)極外，兩極間還放置四個(gè)倍增電極1、2、3、4。使用時(shí)相鄰兩倍增電極間均加有電壓，以此來(lái)加速電子。光電陰極受光照后釋放出光電子，在電場(chǎng)作用下射向第一倍增電極，引起電子的二次第3頁(yè)/共10頁(yè)發(fā)射，激發(fā)出更多的電子，然后在電場(chǎng)作用下射向下一個(gè)倍增電極，又激發(fā)出更多的電子，如此電子數(shù)不斷倍增，使得光電倍增管的靈敏度比普通光電管要高得多，可用來(lái)檢測(cè)微弱光信號(hào)。下列說(shuō)法正確的是A.光電倍增管正常工作時(shí)，每個(gè)倍增電極上都發(fā)生了光電效應(yīng)B.光電倍增管內(nèi)陽(yáng)極接收電子的能量全部來(lái)源于照射光C.圖中標(biāo)號(hào)為偶數(shù)的倍增電極電勢(shì)要高于標(biāo)號(hào)為奇數(shù)的電極電勢(shì)D.適當(dāng)增大倍增電極間的電壓有利于探測(cè)更微弱的光信號(hào)A.光電倍增管正常工作時(shí)，每個(gè)倍增電極上都發(fā)生了光電效應(yīng)B.光電倍增管內(nèi)陽(yáng)極接收電子的能量全部來(lái)源于照射光C.圖中標(biāo)號(hào)為偶數(shù)的倍增電極電勢(shì)要高于標(biāo)號(hào)為奇數(shù)的電極電勢(shì)D.適當(dāng)增大倍增電極間的電壓有利于探測(cè)更微弱的光信號(hào)l2、北京時(shí)間2024年5月5日19時(shí)54分，太陽(yáng)爆發(fā)了一次X射線耀斑，X射線耀斑的級(jí)別劃定通常以地球同步軌道衛(wèi)星觀測(cè)到的X射線流量來(lái)表征。射線流量指在單位時(shí)間、單位面積上接收到的射線能量。若太陽(yáng)均勻地向各個(gè)方向輻射X射線，設(shè)波長(zhǎng)為λ,太陽(yáng)輻射X射線的總功率為P。同步衛(wèi)星探測(cè)儀正對(duì)太陽(yáng)的面積為S,衛(wèi)星離太陽(yáng)中心的距離為R,普朗克常量為h,光速為c,則同步衛(wèi)星探測(cè)儀探測(cè)到的X射線流量中的光子數(shù)為13.如圖所示，彈性小球A和B疊放在一起，從距地面高度為h處自由落下，落地瞬間，B先與地面碰撞，后與A碰撞，h遠(yuǎn)大于兩小球直徑，小球B的質(zhì)量遠(yuǎn)大于小球A質(zhì)量。假設(shè)所有的碰撞均為豎直方向內(nèi)彈性碰撞，且碰撞時(shí)間均可忽略不計(jì)，不考慮空氣阻力，則下列判斷中正確的是第4頁(yè)/共10頁(yè)A.下落過(guò)程中A與B之間存在相互作用B.小球B與地面碰撞后，小球B的速度為零C.A與B第一次碰后小球A彈起的最大高度約為4hD.A與B第一次碰后小球A彈起的最大高度約為9h14.如圖甲所示，通過(guò)電流加熱，熱陰極中的電子克服逸出功離開陰極，之后被加速電場(chǎng)加速撞擊陽(yáng)極，在撞擊陽(yáng)極原子的過(guò)程中，電子以極大的加速度減速，損失的能量則以X射線的形式輻射出去。大部分電子經(jīng)歷多次碰撞而減速，因此輻射的能譜是連續(xù)譜，圖乙為不同加速電壓下測(cè)量到的X射線能譜，橫軸為X射線波長(zhǎng)，縱軸為相應(yīng)波長(zhǎng)的X射線強(qiáng)度。電子從陰極逸出時(shí)的速度忽略不計(jì)，下列推斷不正確的是A.隨加速電壓增大，X射線強(qiáng)度的極大值向頻率更高的方向移動(dòng)B.當(dāng)電子撞擊陽(yáng)極被瞬間減速到0時(shí)，輻射的X射線波長(zhǎng)最短C.只改變陽(yáng)極材料，X射線的最短波長(zhǎng)也會(huì)隨之變化D.若用60kV加速電壓加速電子，產(chǎn)生的X射線的最短波長(zhǎng)約為20pm第Ⅱ部分(非選擇題共58分)二、填空題(本題共2小題，每空2分，共18分)15.某小組做“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)。(1)將實(shí)驗(yàn)儀器按要求安裝在光具座上，如圖甲所示，則在甲圖中1、2、3處分別應(yīng)該安裝的第5頁(yè)/共10頁(yè)器材是A.單縫、濾光片、雙縫C.濾光片、單縫、雙縫B.單縫、雙縫、濾光片D.雙縫、濾光片、單縫(2)如圖乙所示，測(cè)量頭中分劃板上的刻度線先后處于x、x?位置，x位置的讀數(shù)為1.690mm,x,位置的示數(shù)如圖丙所示，讀數(shù)為mm;根據(jù)x?、x?位置讀數(shù)，得到相鄰亮條紋的間距△x=mm(結(jié)果保留三位小數(shù));已知雙縫間距為d,雙縫到毛玻璃屏的距離為L(zhǎng),此單色光波長(zhǎng)的表達(dá)式λ=___________(用L、d、x?、x?表示)。16.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究氣體等溫變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)。(1)一組同學(xué)利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，注射器中密封了一定質(zhì)量的空氣。通過(guò)刻度尺讀取空氣柱的長(zhǎng)度1,從與注射器內(nèi)空氣柱相連的壓力表讀出空氣柱的壓強(qiáng)p。a.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，下列操作正確的是。(填選項(xiàng)前字母)A.在柱塞上涂抹潤(rùn)滑油可以提高裝置的氣密性B.應(yīng)快速推拉柱塞并迅速讀數(shù)，以避免氣體與外界發(fā)生熱交換C.推拉柱塞時(shí)，手不可以握住整個(gè)注射器b,一組同學(xué)在不同溫度下用同一空氣柱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測(cè)出兩條等溫線，如圖所示，則T?(填寫“>”或“<”)T?第6頁(yè)/共10頁(yè)c.一組同學(xué)在某次實(shí)驗(yàn)中，以壓強(qiáng)p為縱軸，以體積的倒數(shù)為橫軸，把采集的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)圖線的上端出現(xiàn)了一小段彎曲，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是。(答一種情況即可)(2)二組同學(xué)用氣體壓強(qiáng)傳感器做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置如圖乙所示，研究對(duì)象是注射器中的密閉氣體。氣體壓強(qiáng)傳感器通過(guò)塑料管與注射器相連。由注射器壁上的刻度可以讀出氣體的體積V;由壓強(qiáng)傳感器測(cè)得的壓強(qiáng)值p在計(jì)算機(jī)屏幕上可以實(shí)時(shí)顯示。a.二組同學(xué)正確操作實(shí)驗(yàn)后，獲得不同體積時(shí)氣體壓強(qiáng)的數(shù)值。利用計(jì)算機(jī)作出氣體的圖像，發(fā)現(xiàn)圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，如圖所示，圖中V。的物理含義是。b.二組同學(xué)在同一環(huán)境溫度下進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)。根據(jù)他們測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別作出的圖像如圖所示，圖線a與b分別對(duì)應(yīng)兩次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，圖線a斜率大于圖線b斜率的可能原因是。(答一種情況即可)三、計(jì)算論證題(本題共4小題，共40分。解答應(yīng)寫出必要的文字說(shuō)明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)17.如圖所示，一束激光AO沿半徑方向射入空氣中截面為半圓形的玻璃磚，0點(diǎn)是玻璃磚的圓心。已知光線AO的入射角i=30°,它的反射光線與折射光線的夾角為90°。(1)畫出反射和折射光路圖，并標(biāo)出折射角r;(2)求這種玻璃的折射率n;第7頁(yè)/共10頁(yè)(3)分析說(shuō)明當(dāng)入射角i=60°時(shí)，是否會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。18.如圖所示，坐標(biāo)原點(diǎn)處有一質(zhì)點(diǎn)做振幅A=10cm的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，形成一列自左向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在t=0時(shí)刻x=4cm處質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)P、Q平衡位置的坐標(biāo)分別是(2,0)、(9,0),已知在t?=0.2s時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)第一次位于波峰。求：(1)這列波的周期T和傳播速度v;(2)畫出t?=0.6s時(shí)的波形圖；(3)從t=0時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)Q第一次位于波峰所經(jīng)歷的時(shí)間t及通過(guò)的路程s。19.康普頓效應(yīng)揭示了光的粒子性，表明光子除了具有能量之外還具有動(dòng)量。根據(jù)狹義相對(duì)論，光子的能量E與其動(dòng)量p的關(guān)系為E=pc,其中c為真空中光速。h(1)推導(dǎo)波長(zhǎng)為λ的單色光光子的動(dòng)量表達(dá)式p=(h為普朗克常量);(2)在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，電子會(huì)帶走一部分能量和動(dòng)量。假設(shè)入射光子與靜止的自由電子發(fā)生彈性碰撞，碰撞后光子的方向恰好與原入射方向垂直。已知入射光波長(zhǎng)為0,散射后波長(zhǎng)為1。a.畫出碰撞前后光子動(dòng)量以及碰后電子動(dòng)量三者的矢量關(guān)系圖(在圖中標(biāo)出光子碰前、碰后的動(dòng)量大小);b.分析比較入射光波長(zhǎng)與散射后波長(zhǎng)的大小關(guān)系。01(3)如同大量氣體分子與器壁頻繁碰撞產(chǎn)生壓力一樣，當(dāng)光照射到物體表面時(shí)，也將產(chǎn)生持續(xù)家設(shè)想利用太空中阻力很小的特點(diǎn)，可以在宇宙飛船上安裝太陽(yáng)帆，利用光壓推動(dòng)飛船前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)星際旅行。若將一個(gè)材質(zhì)很輕、面積足夠大的太陽(yáng)帆完全展開，調(diào)整帆面方向，使其與太陽(yáng)光照方向垂直。已知帆面處單位面積接收的太陽(yáng)光輻射功率為P,其中被太陽(yáng)帆表面反射的光占入射光比第8頁(yè)/共10頁(yè)例為K,其余的入射光均被太陽(yáng)帆面吸收，不考慮光子被反射前后的能量變化。推導(dǎo)太陽(yáng)帆受到的光壓P光的表達(dá)式。20.利用如圖所示的裝置來(lái)研究光電效應(yīng)。真空中一對(duì)半徑均為R?的圓形金屬板P、Q,圓心正對(duì)平行放置，兩板距離為d,Q板中心鍍有一層半徑為R?(R?<R?)的圓形鋅金屬薄膜。兩金屬板P、Q之間電壓的大小可以調(diào)整，電源的正負(fù)極也可以對(duì)調(diào)。當(dāng)Q板受到頻率為v的單色光持續(xù)照射后，只有鋅金屬薄膜發(fā)生光電效應(yīng)，光電子向各方向逸出。假設(shè)保持光照條件不變，單位時(shí)間內(nèi)從鋅薄膜中逸出的光電子數(shù)為n,調(diào)節(jié)金屬板P、Q兩端電壓，當(dāng)微安表示數(shù)恰好為零時(shí)，測(cè)得遏止電壓為Uc;進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)金屬板P、Q兩端電壓大于或等于某一電壓值U時(shí)，微安表示數(shù)始終為最大值I。(兩板帶電時(shí)板間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)，不考慮平mm行板的邊緣效應(yīng)；忽略光電子的重力以及光電子之間的相互作用。已知普朗克常量為h,電子的電荷量為e,電子質(zhì)量為m)求