2023-2024学年河南省郑州市高二（下）期末物理试卷+答案解析

2023-2024学年河南省郑州市高二（下）期末物理试卷

一、单选题：本大题共8小题，共32分。

1.关于原子核和核反应，下列说法中正确的是（）

A.同位素的中子数相同而质子数不同

B.若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损

C.原子核发生裂变时会发生质量亏损，而聚变不会发生质量亏损

D.0衰变不会改变原子核的电荷数，而a衰变会改变原子核的电荷数

2.如图所示为某个弹簧振子做简谐运动的振动图像，由图像可知（）

A.在0.1s时，振子的动能最小

B.在0.2s时，系统的势能最大

C.在0.35s时，振子加速度方向沿x轴正方向

D.在0.4s时，振子位移为零，所以振动能量为零

3.如图所示，用手握住较长轻质细绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所

示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（）

h

A.a、6两质点此时速度最大B.a质点会向右运动到b质点所在位置

C.a、6两质点之间的距离为一个波长D.从。质点传播到b质点需要半个周期

4.如图所示，甲分子固定在x轴原点。处，乙分子位于平衡位置,0处。现使乙分子在外力作用下从『0处沿

x轴负方向运动，下列说法正确的是（）

甲乙

•-------------------------------------

OX

A.乙分子受到的斥力先增大后减小B.乙分子受到的引力先增大后减小

C.乙分子受到的分子力先减小后增大D.乙分子受到的分子力一直增大

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5.如图所示，半径为尺的半圆柱透明体置于水平桌面上，上表面水平，其横截面与桌面相切于/点。一细

束单色光经球心O从空气中射入透明体内，光线与C。夹角为30°，出射光线射在桌面上2点处，测得/、

AV6Ryior715nV7

2222

6.如图（Q）,一台四冲程内燃机，活塞在压缩冲程某段时间内移动的距离为O.hn，这段过程活塞对气体的

压力逐渐增大，其做的功相当于2XUPN的恒力使活塞移动相同距离所做的功（图b）。内燃机工作时汽缸

温度高于环境温度，该过程中压缩气体传递给汽缸的热量为25人则上述压缩过程中气体内能的变化量为（）

A.200JB.25JC.225JD.175J

m

7.如果质量为频的113s几经过时间，后剩余的113s"质量为加，其——力图线如图所示。从图中可以得到113s九

A.67.3dB.182.4dC.115.lt/D.249.7(7

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8.由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间，则

E/&V

4-0.85

3-1.51

2-3.40

1------------------13.60

A.处于高能级的氢原子向低能级跃迁时有可能辐射出7射线

B.氢原子从几=2的能级向几=1的能级跃迁时会辐射出红外线

C.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离

D.大量氢原子从九=4能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的可见光

二、多选题：本大题共4小题，共16分。

9.如图所示，实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形曲线如图中虚线所示。若

波是沿x轴正方向传播的（周期大于0.3s）,贝）

B.该波的速度大小为5n/s

A.该波的速度大小为0.5m/s

0

C.该波的周期为1.2sD.该波的周期为0.4s

10.如图甲所示为研究光的干涉与衍射现象的实验装置，狭缝&、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为心同

一单色光垂直照射在狭缝上，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样（图中阴影部分表示暗条纹）。

下列说法正确的是（）

limnmm

乙丙

A.图乙是光的衍射图样，图丙是光的双缝干涉图样

B.遮住一条狭缝，仅减小另一狭缝的宽度，图丙中亮条纹宽度将增加

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C.照射双缝时，仅增加L图乙中相邻亮条纹的中心间距增大

D.照射双缝时，若Si、S2到屏上尸点的距离差为半波长的奇数倍，P点处是亮条纹

11.高空坠物是危害极大的社会安全问题。如图所示为一则安全警示广告，非常形象地描述了高空坠物对人

伤害的严重性。小明同学用下面的实例来检验广告词的科学性；设一个50g的鸡蛋从25楼的窗户自由落下,

相邻楼层的高度差为3根，与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为5c%,认为鸡蛋下沿落地后，鸡蛋上沿的运动是

匀减速运动，并且上沿运动到地面时恰好静止，以鸡蛋的上、下沿落地的时间间隔作为鸡蛋与地面的撞击

时间，不计空气阻力。估算从25楼下落的鸡蛋与地面的撞击时间［和鸡蛋对地面的平均冲击力尸为（）

一个鸡蛋的威力

从4楼抛下会让人砸起肿包

从8楼抛下可以砸破人的头皮

从18楼抛下可以砸裂行人的头骨

从25楼抛下可能使人当场死亡

A.t=4sB.t=2.6x10-3sC.F=540ND.F=730N

12.质量为加1和62的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其位移-时间图像如图所示，由图

像可判断以下说法正确的是（）

A.碰后两物体的运动方向相同B.碰后加2的速度大小为2m/s

C,两物体的质量之比mi:m2=2:5D.两物体的碰撞是弹性碰撞

三、实验题：本大题共2小题，共16分。

13.用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：

4按照得到的数据，估算出油酸分子的直径

区向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉

。.将1加Z纯油酸加入酒精中，得至IJ2x103mL的油酸酒精溶液

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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把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积S(坐标纸中正方形小方格的边长为20mm)

E把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜

的轮廓

(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酸膜轮廓，油酸膜的面积约为m2o

(3)已知50滴溶液的体积为估算油酸分子的直径约为m(保留两位有效数字)。

(4)某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，计算结果偏大，可能是由于—

4油酸未完全散开

2.将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间

C求每滴体积时，的溶液的滴数多记了10滴

D计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

14.一学生小组做“用单摆测量重力加速度的大小”实验。

(1)用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径时示数如图所示，则摆球的直径为mm.

(2)某次实验所用单摆的摆线长度为81.50cm，则摆长为cm.实验中观测到从摆球第1次经过最低

点到第61次经过最低点的时间间隔为54.6s，则此单摆周期为s,该小组测得的重力加速度大小为

小/$2.(结果保留3位有效数字)。

四、计算题：本大题共2小题，共18分。

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15.如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角2=45°进入液体，经平面镜反射后恰好不能从液面

射出。已知该液体的折射率为血，求光线在平面镜上的入射角0为多少？

16.2021年11月8日，王亚平身穿我国自主研发的舱外航天服“走出”太空舱，成为我国第一位在太空“漫

步”的女性。舱外航天服有一定伸缩性，能封闭一定的气体，提供人体生存的气压。王亚平先在节点舱(出

舱前的气闸舱)穿上舱外航天服，航天服内密闭气体的体积约为％=2乙，压强0=5.0x104pa,温度

ii=27℃»她穿好航天服后，需要把节点舱的气压不断降低，以便打开舱门。

(1)若节点舱气压降低到能打开舱门时，航天服内气体体积膨胀到％=2.5乙，温度变为力2=-3℃,求此时

航天服内气体压强02;

(2)为便于舱外活动，宇航员出舱前将一部分气体缓慢放出，使航天服内气压降到p3=3.0x10'Pa。假设

释放气体过程中温度不变，航天服内气体体积变为入=2£,求航天服需要放出的气体与原来航天服内气体

的质量比。

五、综合题：本大题共2小题，共18分。

17.可利用如图(a)所示的电路研究光电效应中电子的发射情况与光照的强弱、光的频率等物理量间的关系。

K、/是密封在真空玻璃管中的两个电极，K受到光照时能够发射电子，K与/之间的电压大小可以调整，

电源的正负极也可以对调。

(1)电源按图(a)所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，一电子从K极板逸出，初

动能忽略不计，已知电子的电量为e,电子经电压U加速后到达N极板，求电子到达/极板时的动能；

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(2)美国物理学家密立根为了检验爱因斯坦光电效应方程的正确性，设计实验并测量了某金属的遏止电压及

与入射光的频率”。根据测得的实验数据绘制出图(6)所示的图线。已知电子的电量e=1.6x10-19。，求

普朗克常量〃和该金属的逸出功。(结果保留2位有效数字)

0两物块的质量分别为加和4加，。静止

于斜面上/处。某时刻，P以沿斜面向上的速度为与0发生弹性正碰。已知0与斜面间的动摩擦因数等于

tan。，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。尸与斜面间无摩擦，与挡板之间的碰撞无动能损失。两物块均可以

看作质点，斜面足够长，。的速度减为零之前尸不会与之发生碰撞。重力加速度大小为g。

(1)求尸与。第一次碰撞后瞬间各自的速度大小；

⑵求第(n+1)次碰撞前，物块。的总位移引。

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答案和解析

1.【答案】B

【解析】4同位素的质子数相同而中子数不同，故/错误；

2.根据爱因斯坦质量方程可知，若核反应中有能量释放，则一定有质量亏损，故2正确；

C原子核发生裂变时会发生质量亏损，而聚变也会发生质量亏损，故C错误；

D口衰变会改变原子核的电荷数，。衰变也会改变原子核的电荷数，故。错误。

故选Bo

2.【答案】B

【解析】解：4在0.1s时，振子位于平衡位置，动能最大，故/错误；

区在0.2s时，振子位于负向最大位移处，具有最大势能，故3正确：

C在0.35s时，振子位移方向为轴正方向，根据F=-痴，可知振子加速度方向沿x轴负方向，故C错误;

D在0.4s时，振子位于正向最大位移处，系统的势能最大，振动能量不为零，故。错误。

故选：Bo

振子处于平衡位置时，速度最大，动能最大，位移最大时，势能最大，由回复力公式分析加速度方向。

本题考查简谐运动，学生需结合回复力公式及能量守恒综合分析解答。

3.【答案】C

【解析】N、a、6两质点此时在最大位移处，速度均为零。故N错误。

2、波的传播过程中，质点本身不会随波移动，故3错误。

C、由图可知，a、6两点之间的距离为一个波长，故C正确。

。、根据简谐横波传播过程中，振动在一个周期内传播一个波长的距离，可知°、6两点振动开始时刻相差

一个周期。故。错误；

4.【答案】D

【解析】解：使乙分子在外力作用下从平衡位置『0处沿轴负方向运动，则分子间的距离减小，乙分子受到

的斥力和引力都增大，分子力表现为斥力，且乙分子受到的分子力一直增大；

故。正确，/8C错误。

5.【答案】C

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【解析】解：根据题意，作出光路图如图所示

AB

由几何关系可得入射角为60°

R

cAB>/5

折射角的正弦sm8=-=-y=—=—

OBV55

京R

可得该玻璃体的折射率为门=网竺=①，故C正确，4BD错误。

sin。2

6.【答案】D

【解析】【分析】

详细解答和解析过程见【解答】

【解答】

解：压缩过程活塞对气体做的功W=Fl=2x103x0.1J=200J

气体内能的变化量△[/=%+Q=200J-25J=175J

故。正确，/8C错误。

故选D。

7.【答案】C

91

【解析】由题图可知，从fm0衰变剩下3no刚好经过一个半衰期，则有

OO

T=182.4d—67.3d=115.1d

故选Co

8.【答案】C

【解析】【分析】

根据能级间跃迁时辐射的光子能量等于两能级间的能级差；结合辐射的光子能量与可见光的光子能量，依

据可见光的光子能量在1.62eU到3.HeV之间，从而即可比较进行分析。

本题考查氢原子的玻尔理论，解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即Em-=并能灵活

运用。

【解答】

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4氢原子跃迁时，不会辐射y射线，故/错误；

3氢原子从n=2的能级向n=1的能级跃迁时，辐射出的光子能量

△E=—3.40eV—(―13.60)eU=10.2eV,辐射出的不是红外线，故8错误；

C处于n=3能级的氢原子对应的能量是一L51eU,处于n=3能级的氢原子吸收1.51e。的光子能量就可

以电离，而可见光的光子能量在1.62eV到3.HeU之间，则紫外线的光子能量必大于1.51eu,所以可以吸

收任意频率的紫外线并发生电离，故C正确；

。.氢原子从n=4能级跃迁至n=2能级辐射光子的能量AE=-0.85eV一(―3.40)e”=2.55ev,在可见

光光子能量范围之内；同理，从n=3能级跃迁至n=2能级辐射光子的能量也在可见光光子能量范围之内，

而其他能级间跃迁时辐射光子的能量不在可见光子能量范围之内，所以大量氢原子从n=4能级向低能级跃

迁时可辐射出2种频率的可见光，故。错误。

故选Co

9.【答案】AD

【解析】解：波在一个周期内传播的距离为一个波长，该波的周期T大于0.3s,则该波在0.3s内传播的距

离小于一个波长。

因为波是沿x轴正方向传播的，则该波在0.3s内传播的距离为；入，则有0.3s=故T=0.4S,波长为

44

A02

A=20cm=0.2m，则波速为v―――-r~：,m/s—0.5m/s

T0.4

故3C错误，ND正确；

故选：AD。

10.【答案】BC

【解析】4双缝干涉图样的相邻亮或暗条纹的间距不变，故乙为双缝干涉图样，而衍射图样为中间宽两侧窄

的特点，故图丙为光的衍射图样，故/错误；

3狭缝越小，衍射的范围越大，衍射条纹越宽；遮住一条狭缝，另一狭缝宽度减小，则图丙中亮条纹宽度将

增加，故8正确；

C根据双缝干涉条纹间距公式

.L、

Ax——A

d,

可知仅增加3图乙中相邻亮条纹的中心间距增大，故C正确；

D照射双缝时，若Si、S2到屏上P点的距离差为半波长的奇数倍，则两束光波发生相互削弱，即尸点处为

暗条纹，故。错误。

故选BCo

第10页，共16页

11.【答案】BD

【解析】设鸡蛋落地瞬间的速度为v,25楼的高度约为72加，由动能定理得

八12

mgn=-mv

鸡蛋落地过程的平均速度为

v

V=-

2

鸡蛋与地面撞击的时间为

d

t=-

v

解得

t=2,6x10-3s

取向上为正方向，在鸡蛋落地过程中，由动量定理有

(N-mg)t=0—mv

可得

N=730N

故选即。

12.【答案】BC

【解析】/、，一力图象的斜率表示速度，根据图象可知，碰撞后速度方向相反，故/错误；

△78—4

B、7—t图象的斜率表示速度，根据图象可知，碰撞后机2的速度大小为：v2=-7=l—m/s=2m/s,

△t3—1

故3正确；

Ar,4—2

C、I—力图象的斜率表示速度，根据图象可知，碰撞后的速度大小为：vi=^=j-^m/s=lm/s,

△力n4

碰撞前加1的速度大小为：的=工-=jn/s=4m/s,碰撞前瓶2的速度为零；

取碰撞前加1的速度方向为正方向，根据动量守恒定律可得：加1的=-61。1+62。2，解得两物体的质量之

比61:7712=2:5,故C正确；

D、碰撞前系统的动能为：Eo=|^i^o—|mix42=8mi(J),

碰撞后系统的动能为：E=xI2+1x|mix22=5.5mi(J),系统能量有损失，发

生的是非弹性碰撞，故。错误。

13.【答案】(1)C0BFE4；

(2)0.0224；

第H页，共16页

(3)4.5x

⑷4。

【解析】(1)“用油膜法估测油酸分子大小”的实验步骤为：将1〃辽纯油酸加入酒精中，得到2x103mL的

油酸酒精溶液，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；向浅盘中倒入适量

的水，并向水面均匀地撒入爽身粉，把一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板

放在浅盘上，在玻璃板上描出油酸膜的轮廓；把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积S,按照得到的数

据，估算出油酸分子的直径。故正确的步骤顺序是CD2FE/。

(2)图中油膜中大约有55个小方格，则油酸膜的面积为

2-22

S=55x20x10-67n2=2.2x10m

(3)一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积为

-63-113

V=——-~Tx—x10m=1x10m

2x10350

则油酸分子的直径为

⑷根据

d=l

4油酸未完全散开，则油膜面积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏大，故/正确；

A将上述油酸酒精溶液置于一个敞口容器中放置一段时间，使得浓度变大，则代入计算的浓度偏小，一滴油

酸酒精溶液中含纯油酸体积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏小，故3错误；

C求每滴体积时，1"辽的溶液的滴数多记了10滴，则一滴油酸酒精溶液中含纯油酸体积测量值偏小，使得

油酸分子的直径测量值偏小，故C错误；

。.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则油膜面积测量值偏小，使得油酸分子的直径测量值偏

大，故。正确。

故选

14.【答案】(1)20.033

⑵82,501.829.82

【解析】(1)螺旋测微器的精确度为O.Olwmi,由图可知摆球的直径为

20mm+0.01x3.3mm=20.033mm

第12页，共16页

⑵国摆长等于摆线长度与小球半径之和，则摆长为

20033

81.50cm+-cm=82,50cm

[2]根据单摆运动的周期性可知，相邻两次通过最低点的时间间隔为周期的一半，则周期为

T=-=1.82s

61—1

[3]根据单摆的周期公式

代入数据可解得

g=9.82m/s2

15.【答案】光线经平面镜反射后，恰好不能从液面射出，光路图如图

根据

sinz

———n

smr

解得光线在射入液面时的折射角为

r=30°

有

sinC=-

n

解得

ZC=45°

由几何关系可得

20+(90°-r)+(90°一。)=180°

解得

0=37.5°

第13页，共16页

【解析】详细解答和解析过程见【答案】

16.【答案】解：(1)由题意可知，密闭航天服内气体初、末状态温度分别为7=300K、T2=270K,根

5

据理想气体状态方程有半=臂解得p2=0.36x10Pa

(2)设航天服需要放出的气体在压强为P3状态下的体积为△厂,根据玻意耳定律有

P2%=P3M+△/)解得=1L

则放出的气体与原来气体的质量比为广5=1

V3+Av6

【解析】(1)以密闭航天服内气体为研究对象，可以看做理想气体，根据理想气体状态方程求解。

(2)以密闭航天服内气体为研究对象，先根据等温变化求出压强变为禽的体积，再求解航天服需要放出的气

体与原来气体的质量比。

本题考查理想气体状态方程，需要创设物理情景，确定研究对象，理解理想气体方程的意义，不要生搬硬

套。

17.【答案】(1)电子从K极板逸出，初动能忽略不计，由动能定理得

eU=Ek—0

可得电子到达/极板时的动能为

Ek=eU

(2)根据爱因斯坦光电效应方程

Ek=hv—WQ

根据动能定理可得

-eUc=Q-Ek

联立可得

hWo

TTu=-V------

cee

可得Uc-u图像的斜率为

,h

k——

e

可得普朗克常量为

05

h=ke=---------------x1.6x10-19J-s«6.7x10-34J-s

(5.5-4.3)x1014

当&=0时，可得该金属的逸出功为

第14页，共16页

6.7x10-34x4.3x1014

eV仁1.8eV

M=h"o=1.6x10-19

【解析】本题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键是理解遏止电压的含义以及爱因

斯坦光电效应方程的灵活运用。（1）分析电路结构，由电场方向可知为加速电场，做加速运动，由动能定理

求得电子到达/极板时的动能。

（2）由光电效应方程得出遏止电压的表达式，据表达式可求图线的斜率与人的有关系，并求出和该金属的逸

出功。

18.【答案】（1）P与。的第一次碰撞，取P的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得

mu（）=mvpi+47TWQI

由机械能守恒定律得

1o1o1n

=-^nvp^+-x47m

解得

32

Vpi=--^0，VQI=-VQ

55

32

故第一次碰撞后P的速度大小为-Vo，。的速度大小为-vO