2023-2024学年天津市河西区高二(下)期末物理试卷

2023-2024学年天津市河西区高二（下）期末物理试卷一、单选题1．关于热现象，下列说法正确的是（）A．两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同 B．气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈 C．气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D．布朗运动是液体分子的无规则运动2．分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）A．r1处分子间表现为引力 B．r2处分子间表现为斥力 C．r1＜r＜r2时，r越小分子势能越大 D．分子间距离足够大时分子势能最小3．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（）A．压强变大 B．内能减少 C．对外做功 D．对外放热4．一定质量的理想气体从状态a开始，经历abcda过程回到原状态，其P﹣T图象如图所示，其中ab、cd与T轴平行，bd的延长线过原点O。下列判断正确的是（）A．在a、c两状态，气体的体积相等 B．在b、d两状态，气体的体积相等 C．由c状态到d状态，气体内能增大 D．由d状态到a状态，气体对外做功5．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭了一段长为6cm的气柱．保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为75cmHg）（）A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm6．如图甲所示，三个不同光源a、b、c照射光电管阴极K发生光电效应，测得电流随电压变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．a、c光源频率相同 B．a、c发光强度相同 C．b照射时K的逸出功减小 D．增大正向电压电流一直增大7．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（）A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转8．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（）A．查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了质子 B．德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性 C．居里夫妇发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型9．氢原子的能级示意图如图所示。下列说法中正确的是（）A．处于基态的氢原子吸收能量为13.7eV的光子后可以发生电离 B．处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为3.0eV的光子跃迁到n＝3能级 C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光照射在金属表面上一定能发生光电效应 D．一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子10．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（）A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强 B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强 D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱11．宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：产生的C能自发进行β衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是（）A．发生β衰变的产物是N B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 C．近年来由于地球的温室效应，引起C的半衰期发生微小变化 D．若测得一古木样品的C含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年12．2023年8月25日，中核集团发布消息：“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行。这标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。下列属于核聚变反应的是（）A．ThPae B．NHeOH C．UnBaKrn D．HHHen13．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，下列说法正确的是（）A．He核的结合能约为14MeV B．Kr核比Ba核更稳定 C．两个H核结合成He核时吸收能量 D．在核反应U+n→Kr+Ba+3n中，要吸收热量14．如图所示，测试汽车安全气囊的实验中，汽车载着模型人以80km/h的速度撞向刚性壁障，汽车速度瞬间减为0，同时，安全气囊弹出，保护模型人．则关于安全气囊的作用，下列说法正确的是（）A．安全气囊减少了碰撞过程中模型人的受力时间 B．安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲击力 C．安全气囊减小了碰撞过程中模型人的动能变化量 D．安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲量15．用如图装置可以验证动量守恒定律，也可以研究碰撞过程中的能量问题。在验证动量守恒定律时，下列器材选取或实验操作符合实验要求的是（）A．两小球的质量和尺寸可以不同 B．选用两球的质量应满足m1＞m2 C．需要直接或间接测量小球在平抛运动过程中的时间和射程 D．斜槽轨道越光滑误差越小二、解答题16．如图所示，质量为M＝3kg的木板静置于光滑水平地面上，质量为m＝2kg的小滑块（可视为质点）以v0＝5m/s的速度从木板左端滑上木板，小滑块最终未滑下木板，取重力加速度g＝10m/s2。（1）求小滑块在木板上滑动过程中，它们总的机械能损失量ΔE；（2）若小滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.5，求小滑块相对木板滑动的时间t。17．如图所示，小物块A的质量mA＝1kg，与A相距s＝1m，质量mB＝2kg的小物块B静止在水平桌面边缘，桌面离水平地面的高度h＝1.25m，小物块A与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，在水平向右的推力F＝4N的作用下，由静止开始沿桌面做匀加速直线运动，并与物块B发生弹性正碰，设碰撞时间极短且在即将碰撞的瞬间撤去推力，g＝10m/s2，求：（1）碰前小物块A的速度大小；（2）碰后小物块B的速度大小；（3）碰后物块小B落地的水平位移大小。

2023-2024学年天津市河西区高二（下）期末物理试卷参考答案与试题解析一、单选题1．关于热现象，下列说法正确的是（）A．两热力学系统达到热平衡的标志是内能相同 B．气体温度上升时，每个分子的热运动都变得更剧烈 C．气体从外界吸收热量，其内能可能不变 D．布朗运动是液体分子的无规则运动【考点】温度与分子动能的关系；布朗运动实例、本质及解释．【答案】C【分析】两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，气体温度上升时，分子的平均动能增大，根据热力学第一定律分析C，根据布朗运动特点分析D。【解答】解：A.两热力学系统达到热平衡的标志是温度相同，故A错误；B.气体温度上升时，分子的平均动能增大，但并不是每个分子的热运动都变，故B错误；C.气体从外界吸收热量，若同时对外做功，则其内能可能不变，故C正确；D.布朗运动是固体颗粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动的反映，故D错误。故选：C。2．分子势能Ep随分子间距离r变化的图像如图所示。下列说法正确的是（）A．r1处分子间表现为引力 B．r2处分子间表现为斥力 C．r1＜r＜r2时，r越小分子势能越大 D．分子间距离足够大时分子势能最小【考点】分子势能与分子间距的关系；分子间的作用力与分子间距的关系．【答案】C【分析】两个分子在r＝r2处的分子势能最小，此处为分子间的平衡位置；分子在r1～r2之间分子作用力表现为斥力，从r1～r2之间分子力做正功，分子的速度增大，当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力为引力，随距离的增大分子力做负功，分子的速度减小，故当r＝r2时，分子的速度最大。【解答】解：AB、由图可知，两个分子在r＝r2处的分子势能最小，此处为分子间的平衡位置，可知分子在r1处分子作用力表现为斥力，故A错误；B、当分子间距离等于平衡距离时，分子作用力为零，分子势能最小，假设将两个分子从r＝r2处释放，它们静止不动，故B错误；C、分子在r1～r2之间分子作用力表现为斥力，在r1～r2之间当分子之间的距离增大时分子力做正功，分子势能减小，可知r1＜r＜r2时，r越小分子势能越大，故C正确；D、由图可知，两个分子在r＝r2处的分子势能最小，当分子之间的距离大于r2时，分子之间的作用力表现为引力，随距离的增大分子势能增大，所以分子间距离足够大时分子势能不是最小，故D错误。故选：C。3．常见的气压式水枪玩具内部原理如图所示。从储水罐充气口充入气体，达到一定压强后，关闭充气口。扣动扳机将阀门M打开，水立即从枪口喷出。若在水不断喷出的过程中，罐内温度始终保持不变，则罐内气体（）A．压强变大 B．内能减少 C．对外做功 D．对外放热【考点】热力学第一定律的表达和应用；气体的等温变化与玻意耳定律的应用．【答案】C【分析】气体膨胀对外做功，温度不变，则内能不变，根据玻意耳定律结合热力学第一定律分析。根据温度是分子平均动能的标志分析分子平均动能的大小是否变化。【解答】解：A、在水不断喷出的过程中气体的体积增加，罐内气体温度始终保持不变，根据pV＝C可知压强减小，故A错误；B、温度是分子平均动能的标志，温度不变，则分子的平均动能不变，气体内能不变，故B错误；CD、气体膨胀，体积增大，则气体对外界做功，则W＜0；气体温度不变则内能不变，则ΔU＝0，根据热力学第一定律ΔU＝W+Q，知Q＞0，气体吸收热量，故C正确，D错误。故选：C。4．一定质量的理想气体从状态a开始，经历abcda过程回到原状态，其P﹣T图象如图所示，其中ab、cd与T轴平行，bd的延长线过原点O。下列判断正确的是（）A．在a、c两状态，气体的体积相等 B．在b、d两状态，气体的体积相等 C．由c状态到d状态，气体内能增大 D．由d状态到a状态，气体对外做功【考点】热力学第一定律的表达和应用；理想气体及理想气体的状态方程．【答案】B【分析】根据一定质量理想气体状态方程，结合p﹣T图象上点与原点连线的斜率，分析体积的变化，判断做功情况；温度越高内能越大。【解答】解：ABD、根据可得：，即p﹣T图像图线的斜率k＝在a、c两状态分别与O点连线的斜率不同，其气体的体积不相等；气体在b、d两状态在同一条过原点的直线上，即在同一条等容线上，其体积相等；d与O点连线的斜率小于a点与O点连线的斜率，则d状态时的气体体积小于a状态时的气体体积，即由d状态到a状态，气体的体积减小，外界对气体做功，故AD错误，B正确；C、理想气体的内能只与温度有关，温度越高，内能越大，由c状态到d状态，气体温度降低，气体内能减小，故C错误；故选：B。5．如图，开口向上且足够长的玻璃管竖直放置，管内长为5cm的水银柱封闭了一段长为6cm的气柱．保持温度不变，将管缓慢转动至水平位置，气柱长度变为（大气压强为75cmHg）（）A．5.6cm B．6.0cm C．6.4cm D．7.1cm【考点】理想气体及理想气体的状态方程；气体压强的计算．【答案】C【分析】被水银柱封闭作等温变化，根据玻意耳定律求将管缓慢转动至水平位置时气柱长度．【解答】解：初始状态时，管内封闭气体的压强为：p1＝p0+ph＝75cmHg+5cm＝80cmHg，长度为L1＝6cm将管缓慢转动至水平位置时，管内封闭气体的压强为：p2＝p0＝75cmHg，长度为L2＝？由玻意耳定律得p1L1S＝p2L2S得：L2＝＝cm＝6.4cm故选：C。6．如图甲所示，三个不同光源a、b、c照射光电管阴极K发生光电效应，测得电流随电压变化的图像如图乙所示。下列说法正确的是（）A．a、c光源频率相同 B．a、c发光强度相同 C．b照射时K的逸出功减小 D．增大正向电压电流一直增大【考点】光电效应方程的图像问题；爱因斯坦光电效应方程．【答案】A【分析】根据爱因斯坦光电效应方程，且遏制电压eUc＝Ekm，以及饱和光电流与光强的关系分析求解。【解答】解：AB．根据光电效应方程结合动能定理可得：eUc＝Ek＝hν﹣W0可知：入射光的频率越高，对应的遏止电压Uc越大，由图可知：a光、c光的遏止电压相等，所以a、c发出的光频率相同；同种频率的光，光强越大，饱和电流越大，a光和c光的频率相同，a光对应的饱和电流大于c光对应的饱和电流，所以a光的光强大于c光的光强，故A正确，B错误；C．K的逸出功仅与K的材料有关，与照射光的频率无关，故C错误；D．随着电压的增大，电流达到饱和电流值后不再增大，故D错误。故选：A。7．如图所示是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是（）A．该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B．该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C．α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D．绝大多数的α粒子发生大角度偏转【考点】卢瑟福α粒子散射实验．【答案】A【分析】明确α粒子散射实验现象的内容以及造成这种现象的原因，正确利用物体受力和运动的关系判断。【解答】解：A、α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），故A正确，D错误；B、依据α粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型的正确性，故B错误。C、发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核发生碰撞的结果，故C错误；故选：A。8．物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（）A．查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了质子 B．德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性 C．居里夫妇发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．汤姆孙通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型【考点】力学物理学史；原子的核式结构模型．【答案】B【分析】本题是物理学史问题，根据卢瑟福、德布罗意、贝克勒尔、汤姆孙等人的物理学成就进行解答。【解答】解：A、卢瑟福用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了质子，故A错误；B、德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，故B正确；C、贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，故C错误；D、汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，提出了原子枣糕式结构模型。卢瑟福通过对α粒子射线散射的研究，提出了原子核式结构模型，故D错误。故选：B。9．氢原子的能级示意图如图所示。下列说法中正确的是（）A．处于基态的氢原子吸收能量为13.7eV的光子后可以发生电离 B．处于n＝2能级的氢原子可以吸收能量为3.0eV的光子跃迁到n＝3能级 C．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光照射在金属表面上一定能发生光电效应 D．一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出3种不同频率的光子【考点】分析能量跃迁过程中的能量变化（吸收或释放光子）；分析能级跃迁过程中释放的光子种类；光电效应现象及其物理物理意义．【答案】A【分析】根据计算辐射不同频率的光子数；从低能级向高能级跃迁，吸收光子的能量等于两个能级之差；光子能量大于基态能量是能够发生电离；根据光子能量的大小判断能否产生光电效应。【解答】解：A、处于基态的氢原子吸收能量为13.7eV的光子可以发生电离，剩余的能量变为光电子的最大初动能，故A正确；B、处于n＝2能级的氢原子若吸收能量为3.0eV的光子后的能量为：E＝﹣3.4eV+3.0eV＝﹣0.4eV，所以不能跃迁到n＝3能级，故B错误；C、不知道金属的逸出功，所以不能根据光电效应发生的条件判断出是否能发生光电效应，故C错误；D、大量处在n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出＝6种不同频率的光子，故D错误。故选：A。10．关于α、β、γ三种射线，下列说法中正确的是（）A．α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强 B．β射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力 C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强 D．γ射线是电磁波，它的穿透能力最弱【考点】α、β、γ射线的本质及特点．【答案】C【分析】α、β、γ射线都来自原子核，穿透能力依次增强，电离能力依次减弱。【解答】解：A、α射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最弱。故A错误。B、β射线是原子核中一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来。故B错误。C、γ射线一般伴随着α或β射线产生，它的穿透能力最强。故C正确。D、γ射线是电磁波，它的穿透能力最强。故D错误。故选：C。11．宇宙射线进入地球大气层与大气作用会产生中子，中子与大气中的氮14会产生以下核反应：产生的C能自发进行β衰变，其半衰期为5730年，利用碳14的衰变规律可推断古木的年代。下列说法正确的是（）A．发生β衰变的产物是N B．β衰变辐射出的电子来自于碳原子的核外电子 C．近年来由于地球的温室效应，引起C的半衰期发生微小变化 D．若测得一古木样品的C含量为活体植物的，则该古木距今约为11460年【考点】半衰期的相关计算；β衰变的特点、本质及方程．【答案】D【分析】根据质量数守恒和电荷数守恒写出C的衰变方程；根据核反应辐射出的电子产生机理分析；半衰期是由原子核本身性质决定的；根据半衰期的公式计算。【解答】A．根据中子与大气中的氮14产生的核反应，根据质量数守恒和电荷数守恒，可知C14的衰变方程为可知发生β衰变的产物是。故A错误；B．根据核反应辐射出的电子产生机理可知，β衰变辐射出的电子来自于原子核内的中子转化为质子和电子，电子释放出来就是β射线。故B错误；C．半衰期是放射性元素的本质特性，与放射性元素所处的物理、化学状态无关，即与外界环境无关。故C错误；D．若测得一古木样品的含量为活体植物的，可知经过了2个半衰期，则该古木距今约为5730×2年＝11460年，故D正确。故选：D。12．2023年8月25日，中核集团发布消息：“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下的高约束模式运行。这标志着中国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。下列属于核聚变反应的是（）A．ThPae B．NHeOH C．UnBaKrn D．HHHen【考点】核聚变的反应方程；β衰变的特点、本质及方程；原子核的人工转变；重核的裂变及反应条件．【答案】D【分析】根据原子核的衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变的核反应特点解答。【解答】解：A．该方程为β衰变的核反应方程，故A错误；B．该方程为原子核的人工转变的核反应方程，故B错误；C．该方程为重核裂变的核反应方程，故C错误；D．该方程为轻核聚变的核反应方程，故D正确。故选：D。13．原子核的平均结合能与质量数之间的关系图线如图所示，下列说法正确的是（）A．He核的结合能约为14MeV B．Kr核比Ba核更稳定 C．两个H核结合成He核时吸收能量 D．在核反应U+n→Kr+Ba+3n中，要吸收热量【考点】结合能与比结合能的概念及简单计算；用爱因斯坦质能方程计算核反应的核能．【答案】B【分析】分析图象，确定相关原子核的平均结合能的关系，原子核的结合能等于平均结合能与核子数的乘积；平均结合能越大的原子核越稳定；核子结合成原子核，质量亏损，释放能量；重核裂变，质量亏损，释放能量。【解答】解：A、分析图象可知，核的平均结合能为7MeV，根据平均结合能的定义可知，核的结合能为7×4MeV＝28MeV，故A错误；B、平均结合能越大的原子核越稳定，分析图象可知，核比核的平均结合能大，所以核比核更稳定，故B正确；C、核子结合成原子核时，质量亏损，释放核能，故两个H核结合成He核时放出能量，故C错误；D、重核裂变时，质量亏损，根据公式ΔE＝Δmc2，释放能量，故D错误。故选：B。14．如图所示，测试汽车安全气囊的实验中，汽车载着模型人以80km/h的速度撞向刚性壁障，汽车速度瞬间减为0，同时，安全气囊弹出，保护模型人．则关于安全气囊的作用，下列说法正确的是（）A．安全气囊减少了碰撞过程中模型人的受力时间 B．安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲击力 C．安全气囊减小了碰撞过程中模型人的动能变化量 D．安全气囊减小了碰撞过程中模型人受到的冲量【考点】动量定理的内容和应用；动能定理的简单应用．【答案】B【分析】在碰撞过程中，司机动量的变化量是一定的，都等于Δp＝mv，但安全气囊会延长作用时间，再根据动量定理分析即可；同时明确动能定理的应用。【解答】解：A、安全气囊起缓冲作用，因此可以延长作用时间，故A错误；B、在碰撞过程中，司机的动量的变化量是一定的，但安全气囊会增加作用的时间，根据动量定理Ft＝Δp可知，可以减小司机受到的冲击力F，故B正确；C、由于碰撞过程中的初末动能不变，故气囊不会减小了碰撞过程中模型人的动能变化量，故C错误；D、在碰撞过程中，司机的动量的变化量是一定的，由动量定理可知，模型人受到的冲量不变，故D错误。故选：B。15．用如图装置可以验证动量守恒定律，也可以研究碰撞过程中的能量问题。在验证动量守恒定律时，下列器材选取或实验操作符合实验要求的是（）A．两小球的质量和尺寸可以不同 B．选用两球的质量应满足m1＞m2 C．需要直接或间接测量小球在平抛运动过程中的时间和射程 D．斜槽轨道越光滑误差越小【考点】验证动量守恒定律．【答案】B【分析】根据实验原理与实验注意事项分析答题，知道实验中应保证两小球半径相等，入射球的质量大于被碰球的质量。【解答】解：A.为保证碰撞在同一条水平线上，所以两个小球的半径要相等，故A错误；B.为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应比被碰小球质量大，即m1＞m2，故B正确；C.小球在空中做平抛运动的时间是相等的，所以不需要测量时间，故C错误；D.小球m1每次必须从斜轨同一位置静止释放，斜槽不光滑也没关系，每次到达斜槽末端速度相同，因为克服阻力做功相同，故D错误；故选：B。二、解答题16．如图所示，质量为M＝3kg的木板静置于光滑水平地面上，质量为m＝2kg的小滑块（可视为质点）以v0＝5m/s的速度从木板左端滑上木板，小滑块最终未滑下木板，取重力加速度g＝10m/s2。（1）求小滑块在木板上滑动过程中，它们总的机械能损失量ΔE；（2）若小滑块与木板间的动摩擦因数μ＝0.5，求小滑块相对木板滑动的时间t。【考点