山东省济南市2021-2022学年高二下学期物理期末考试试卷

试卷更新日期：2022-08-09 类型：期末考试

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一、单选题

1. 根据分子动理论的相关知识判断。下列说法正确的是（）

A、分子间距离越大，分子势能越小 B、在扩散现象中，温度越高，扩散的越快 C、用显微镜观察布朗运动，观察到的是固体分子的无规则运动 D、气体如果失去了容器的约束就会敞开，这是因为气体分子之间存在斥力

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2. 对于生活中一些现象的解释。下列说法正确的是（）

A、水黾停在水面而不沉，是浮力作用的结果 B、单晶体分子的空间排列规律，具有各向异性 C、毛细管中液面高于管外液面的是毛细现象，低于管外液面的不是毛细现象 D、玻璃管的裂口在火焰上烧熔后，其尖端会变钝，这是一种浸润现象

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3. 如图所示，由导热材料制成的气缸和活塞将一定质量的理想气体封闭在气缸内，活塞与气缸壁之间无摩擦，活塞上方存有少量液体。将一细管插入液体，利用虹吸原理使活塞上方的液体逐渐流出，在此过程中，大气压强与外界的温度均保持不变。对这部分理想气体。下列说法正确的是（）

A、气体分子的平均动能减小 B、分子间的引力和斥力都增大 C、单位体积内的气体分子数减少 D、在单位时间内，气体分子对活塞的冲量保持不变

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4. 下列现象中属于光的衍射现象的是（）

A、打磨成多面体的钻石在灯光照射下璀璨夺目 B、当大雨荡涤了空中的尘埃，阳光普照大地，天边往往会出现美丽的彩虹 C、通过遮光板上的小孔观察远处明亮的电灯，看到电灯周围有一圈彩色光环 D、日光照射下，观察紧叠在一起的两块平板玻璃，若板间存在薄空气层，从平板玻璃的上表面常会看到彩色条纹

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5. 下列关于原子核与核能的说法正确的是（）

A、 $α$ 粒子散射实验表明原子核具有复杂的结构 B、平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大 C、核子结合成原子核吸收的能量或原子核分解成核子释放的能量称为结合能 D、根据玻尔理论，氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，电势能减小

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6. 如图所示，在双缝干涉实验中，用波长 $λ = 600$ nm的橙色光实验时，P为中心点 $P_{0}$ 上方第一条亮纹，现改用波长为400nm的紫光进行实验，则（）

A、 $P_{0}$ 处和P处都是亮条纹 B、 $P_{0}$ 处是亮条纹，P处是暗条纹 C、 $P_{0}$ 处是暗条纹，P处是亮条纹 D、 $P_{0}$ 处和P处都是暗条纹

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7. 如图所示，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱，玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为2，不考虑反射光的影响，则半圆柱面有光线射出的区域（）

A、是连续的一部分，面积为 $\frac{π R L}{3}$ B、是连续的一部分，面积为 $\frac{π R L}{2}$ C、是分隔的两部分，总面积为 $\frac{π R L}{3}$ D、是分隔的两部分，总面积 $\frac{π R L}{2}$

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8. 一列简谐横波沿 $x$ 轴正向传播，已知x轴上 $x_{1} = 1$ m和 $x_{2} = 7$ m处两个质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（）

A、1m/s B、 $\frac{2}{3}$ m/s C、 $\frac{1}{3}$ m/s D、 $\frac{6}{7}$ m/s

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9. 一个德布罗意波长为λ₁的中子和另一个德布罗意波长为λ₂的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为（）

A、 $\frac{λ_{1} λ_{2}}{λ_{1} + λ_{2}}$ B、 $\frac{λ_{1} λ_{2}}{λ_{1} - λ_{2}}$ C、 $\frac{λ_{1} + λ_{2}}{2}$ D、 $\frac{λ_{1} - λ_{2}}{2}$

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10. 离子式烟雾传感器内部感知烟雾粒子的器件如图所示．它是通过流过电离室（相当于电阻）的电流变化来感知烟雾粒子的装置。器件本体被金属外壳所覆盖，在器件内有一小块半衰期长达432年的放射性金属镅241（ ${}_{95}^{241}A m$ ），衰变时产生镎（ ${}_{93}^{217}N p$ ）和一种带电粒子，产生的带电粒子使空气电离，电离产生的正、负离子在恒定电压作用下形成电流。若短时间内有大量烟雾粒子进入，会导致该带电粒子被吸收，测量装置感知到电流变化后，会发出警报。则下列说法正确的是（）

A、镅241衰变产生的带电粒子为 ${}_{- 1}^{0}e$ B、衰变产生的带电粒子能穿过金属外壳 C、短时间内有大量烟雾粒子进入，会导致器件电流减小 D、器件中放射性金属镅241经过长达864年后，将完全衰变殆尽

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11. 如图所示，“核反应堆”通过可控的链式反应实现核能的释放，核燃料是铀棒，在铀棒周围放“慢化剂”，石墨是很好的慢化剂，快中子和慢化剂中的原子核碰撞后，中子速度减小变为慢中子，控制棒是用能吸收慢中子的镉制成，以控制链式反应速度，下列说法正确的是（）

A、将控制棒插入的更深一些，反应堆的链式反应速度将降低 B、裂变产生的新核的比结合能小于铀核的比结合能 C、石墨在反应堆中起到降低核反应速度的作用 D、一个 ${}_{92}^{235}U$ 裂变释放的能量是200MeV，则该核反应中质量亏损约为 $3.6 \times 1 0^{- 20}$ kg

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二、多选题

12. 如图所示，两条单色光a、b平行三棱镜底边BC射向AB面，经三棱镜折射后，汇聚于一点。下列说法正确的是（）

A、光子动量 $p_{a} > p_{b}$ B、两种单色光的频率 $f_{a} > f_{b}$ C、两种单色光在三棱镜的速度 $v_{a} > v_{b}$ D、在完全相同的条件下做双缝干涉实验， $α$ 光对应的干涉条纹间距较宽

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13. 如图所示，“奥托循环”由两条等温线和两条等容线组成，a→b和c→d为等温过程，b→c和d→a为等容过程。下列说法正确的是（）

A、c→d过程中，气体从外界吸收热量 B、d→a过程中，气体分子的平均动能变大 C、a→b与c→d过程比较，a→b过程气体对外界做功的绝对值更小 D、b→c过程中，气体分子单位时间内与器壁单位面积碰撞的次数减少

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14. 如图甲所示为一简谐横放在 $t = 0.6$ s时的波形图，P是平衡位置在 $x = 2$ m处的质点，S是平衡位置在 $x = 6$ m处的质点，Q是平衡位置在 $x = 8$ m处的质点，图乙所示为质点S的振动图像。下列说法正确的是（）

A、这列波沿x轴负方向传播 B、P与Q一定总是同时回到平衡位置 C、 $t = 0$ 时，P正沿y轴正方向加速运动 D、 $t = 0.55$ s时P偏离平衡位置的距离为10cm

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15. 照射到金属表面的光可能使金属中的电子逸出，可以用甲图的电路研究电子逸出的情况。阴极K在受到光照时能够逸出电子，阳极A吸收阴极K逸出的电子，在电路中形成光电流。在光照条件不变的情况下改变光电管两端的电压得到乙图。断开开关换用不同频率的单色光照射阴极K得到电子最大初动能与入射光波长倒数的关系图像。如丙图所示。下列说法正确的是（）

A、由丙图可知普朗克常量 $h = \frac{E λ_{0}}{c}$ B、丙图中的 $λ_{0}$ 是产生光电效应的最小波长 C、乙图中遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有最大值 D、乙图中电压由0到 $U_{1}$ ，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多

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16. 用光子能量为E的单色光照射容器中大量处于基态的氢原子，发现该容器内的氢原子能够释放出六种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为 $ν_{1}$ 、 $ν_{2}$ 、 $ν_{3}$ 、 $ν_{4}$ 、 $ν_{5}$ 、 $ν_{6}$ ，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量E可以表示为（）

A、 $h ν_{2}$ B、 $h ν_{6}$ C、 $h ν_{3} + h ν_{4}$ D、 $h ν_{1} + h ν_{2} + h ν_{4}$

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三、实验题

17. 线上学习期间，小刚在家用平底锅．温水、植物油、酒精、痱子粉、坐标纸、彩笔等估测植物油分子的大小。他将0.3mL的植物油溶于酒精，制成500mL的植物油酒精溶液，用注射器测得1.0mL上述溶液有80滴。现取一滴该溶液滴在水面上，待油膜稳定后，将其斯轮廓画在小方格的边长为1.0cm的坐标纸上，其形状如图所示。

(1)、形成的油膜可视为单分子油膜，这层油膜的可视为植物油分子的直径。

(2)、利用上述数据，求得植物油分子的直径为m。（结果保留2位有效数字）

(3)、在某次实验中小刚观察到油膜的面积先变大后变小，他使用了油膜的最大的面积进行计算，这样会导致测得的油酸分子直径。（填“偏大”或“偏小”）

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18. 在“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验中，双缝间的距离为 $d = 0.4$ mm，双缝到光屏的距离为 $L = 0.5$ m。

(1)、关于本实验，下列说法正确的是____

A、实验时应调节各器件共轴，并且单缝和双缝应相互平行 B、测量时应使测量头的分划板的中心刻线对齐条纹的中心再读数 C、看到白光的干涉条纹后，在单缝前面放上红色或紫色滤光片，即可看到红黑相间或紫黑相间的干涉条纹，且紫黑条纹的间距比红黑条纹的间距大 D、观察到的白光干涉图样是等距的白色干涉条纹

(2)、用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图乙所示，则相邻两条亮条纹中心间距 $Δ x =$ mm，该单色光的波长 $λ =$ m。

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四、解答题

19. 核聚变可以提供高效、清洁的能量。一种核聚变是一个质子 ${}_{1}^{1}H$ 和两个中子 ${}_{0}^{1}n$ 结合为一个氚核并放出一个光子。已知质子的质量是1.0073u，中子的质量是1.0087u， ${}_{1}^{3}H$ 的质量是3.0160u， ${}_{4}^{12}C$ 的质量是12.0000u， $1 u = 931.5$ MeV，普朗克常量 $6.63 \times 1 0^{- 34} J \cdot s$ 。

(1)、写出这种核聚变的核反应方程式；

(2)、求放出光子的频率；（结果保留2位有效数字）

(3)、通过计算比较 ${}_{1}^{3}H$ 和 ${}_{4}^{12}C$ 哪个更稳定。

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20. 如图甲所示，真空中的半圆形透明介质，半径为R，圆心为O，其对称轴为OA，一束单色光沿平行于对称轴的方向射到圆弧面上。光线到对称轴的距离为 $\frac{\sqrt{3}}{2} R$ ，经两次折射后由右侧直径面离开介质。已知该光线的入射角和出射角相等，真空中的光速为c。求：

(1)、透明介质的折射率n；

(2)、单色光在介质中传播的时间t；

(3)、如图乙所示，将透明介质截取下半部分OAB，用黑纸覆盖OB。用该单色光平行于横截面，与界面OA成30°角入射，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，求圆弧AB上有光射出的弧长L。（取 $s i n 35 ° = \frac{\sqrt{3}}{3}$ ）

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21. 某同学应用物理知识，设计了一个简易的多用途传感器。如图所示，该传感器的气缸由带底的透明圆筒组成，活塞A、B通过一刚性杆连接，活塞A、B的横截面积 $s_{1} = 4$ cm² ， $s_{2} = 1$ cm² ，活塞A、B和连接杆的总质量 $m = 4$ kg，两活塞将气缸分为Ⅰ、Ⅱ两部分，Ⅰ部分为真空，Ⅱ部分封闭有空气。垂直于气缸底建立x坐标轴，使零刻度与气缸底部对齐。现将气缸竖直置于水平地面，稳定后活塞A、气缸转折处、活塞B对应的刻度分别为6cm、12cm、18cm，气缸导热良好，活塞B上方开口，环境温度为27℃，大气压 $p_{0} = 1.0 \times 1 0^{5} P a$ ，不计气缸和活塞的厚度，忽略一切摩擦，取 $g = 10$ m/s²。

(1)、现用这个仪器粗略测量某款汽车水平地面直线加速时的最大加速度，将气缸水平固定于汽车内部，x坐标轴正方向与汽车前进方向一致。汽车加速过程中该同学观察到活塞A对应刻度在8.8cm到12cm之间变化，整个过程中车内温度保持27℃不变。求该款汽车最大加速度的大小；（结果保留2位有效数字）

(2)、现用这个仪器测量海水深度。将气缸竖直（x坐标轴正方向竖直向上）放置在海水中，假定海水密度为 $1.0 \times 1 0^{3}$ kg/m² ，气缸所在位置海水温度为7℃，稳定后活塞B对应的深度为90米，求此时活塞A对应的刻度；

(3)、该仪器在书房放置了一段时间（x坐标轴正方向朝上），P处出现了一条裂缝，发现时活塞已经停止了移动，这名同学没有抽气就对裂缝进行了重新密封。求Ⅰ、Ⅱ部分空气质量之比。

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22. 某兴趣小组研究弹簧振子，设计了如图所示的装置，一个轻弹簧竖直放置，一端固定于地面，另一端与质量为m的物体B固连在一起，整个装置被一个口径略大且足够长的光滑圆套约束（图中未画出）。现将质量也为m的物体A由B的正上方某一高度处自由释故，A和B发生碰撞后两者一起以相同的速度向下运动（但不粘连）。AB在以后的振动过程中恰好不会分离，弹簧的的劲度系数为k，整个振动过程弹簧处于弹性限度内。忽略A、B的体积，不计空气阻力。m、k、g为已知量。求：

(1)、AB一起振动过程中最大加速度的大小；

(2)、小组中的甲同学通过研究弹簧弹力做功，得出了弹簧的弹性势能表达式 $E_{P} = \frac{1}{2} k x^{2}$ （x为弹簧形变量）。求A释放前距B的高度；

(3)、小组中的乙同学通过课下自学了解到弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数k及振子的质量m有关，但是他记不清周期公式是 $T = 2 π \sqrt{\frac{m}{k}}$ 还是 $T = 2 π \sqrt{\frac{k}{m}}$ ，请根据所学知识直接选出正确的弹簧振子周期公式（不必写出推导过程）：

(4)、以A与B碰撞为计时起点，求AB振动到最高点的时刻。

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