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2023-2024学年河南省郑州市高二（下）期末物理试卷
一、选择题（共48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. 衰变不会改变原子核的电荷数，而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. 在时，振子的动能最小
B. 在时，系统的势能最大
C. 在时，振子加速度方向沿轴正方向
D. 在时，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、两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是( )
A. 、两质点此时速度最大 B. 质点会向右运动到质点所在位置
C. 、两质点之间的距离为一个波长 D. 从质点传播到质点需要半个周期
4.如图所示，甲分子固定在轴原点处，乙分子位于平衡位置处。现使乙分子在外力作用下从处沿轴负方向运动，下列说法正确的是( )
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
5.如图所示，半径为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从空气中射入透明体内，光线与夹角为，出射光线射在桌面上点处，测得、之间的距离为，则该透明体的折射率为( )
A. B. C. D.
6.如图，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，这段过程活塞对气体的压力逐渐增大，其做的功相当于的恒力使活塞移动相同距离所做的功图。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。则上述压缩过程中气体内能的变化量为( )
A. B. C. D.
7.如果质量为的经过时间后剩余的质量为，其图线如图所示。从图中可以得到的半衰期为( )
A. B. C. D.
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到之间，则
A. 处于高能级的氢原子向低能级跃迁时有可能辐射出射线
B. 氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线
C. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D. 大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出种频率的可见光
9.如图所示，实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。若波是沿轴正方向传播的周期大于，则( )
A. 该波的速度大小为 B. 该波的速度大小为
C. 该波的周期为 D. 该波的周期为
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、的宽度可调，狭缝到屏的距离为。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( )
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
C. 照射双缝时，仅增加，图乙中相邻亮条纹的中心间距增大
D. 照射双缝时，若、到屏上点的距离差为半波长的奇数倍，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；设一个的鸡蛋从楼的窗户自由落下，相邻楼层的高度差为，与地面撞击时鸡蛋的竖直高度为，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为( )
A. B. C. D.
12.质量为和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. 碰后的速度大小为
C. 两物体的质量之比 D. 两物体的碰撞是弹性碰撞
二、非选择题（共52分）
13.用油膜法估测油酸分子大小的实验步骤如下：
A.按照得到的数据，估算出油酸分子的直径
B.向浅盘中倒入适量的水，并向水面均匀地撒入爽身粉
C.将纯油酸加入酒精中，得到的油酸酒精溶液
D.将配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下滴溶液的体积
E.把玻璃板放在坐标纸上，计算出薄膜的面积坐标纸中正方形小方格的边长为
F.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
上述步骤中，正确的顺序是___________填步骤前的字母。
如图所示为描出的油酸膜轮廓，油酸膜的面积约为___________。
已知滴溶液的体积为，估算油酸分子的直径约为_______保留两位有效数字。
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________
A.油酸未完全散开
B.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。
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_______。
某次实验所用单摆的摆线长度为，则摆长为_______。实验中观测到从摆球第次经过最低点到第次经过最低点的时间间隔为，则此单摆周期为_______，该小组测得的重力加速度大小为_______结果保留位有效数字。
15.如图，将一平面镜置于某透明液体中，光线以入射角进入液体，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，求光线在平面镜上的入射角为多少？
16.可利用如图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。、是密封在真空玻璃管中的两个电极，受到光照时能够发射电子，与之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调。
电源按图所示的方式连接，且将滑动变阻器中的滑片置于中央位置附近，一电子从极板逸出，初动能忽略不计，已知电子的电量为，电子经电压加速后到达极板，求电子到达极板时的动能；
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与入射光的频率。根据测得的实验数据绘制出图所示的图线。已知电子的电量，求普朗克常量和该金属的逸出功。结果保留位有效数字
17.年月日，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，压强，温度。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。
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，温度变为，求此时航天服内气体压强；
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。假设释放气体过程中温度不变，航天服内气体体积变为，求航天服需要放出的气体与原来航天服内气体的质量比。
18.如图所示，一倾角为的固定斜面的底端安装一弹性挡板，、两物块的质量分别为和，静止于斜面上处。某时刻，以沿斜面向上的速度与发生弹性正碰。已知与斜面间的动摩擦因数等于，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。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，的速度减为零之前不会与之发生碰撞。重力加速度大小为。
求与第一次碰撞后瞬间各自的速度大小；
求第次碰撞前，物块的总位移。
参考答案
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15.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
解得光线在射入液面时的折射角为
有
解得
由几何关系可得
解得
16.电子从极板逸出，初动能忽略不计，由动能定理得
可得电子到达极板时的动能为
根据爱因斯坦光电效应方程
根据动能定理可得
联立可得
可得 图像的斜率为
可得普朗克常量为
当 时，可得该金属的逸出功为
17.解：由题意可知，密闭航天服内气体初、末状态温度分别为 、 ，根据理想气体状态方程有 解得
设航天服需要放出的气体在压强为 状态下的体积为 ，根据玻意耳定律有
解得
则放出的气体与原来气体的质量比为
18.与的第一次碰撞，取的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
解得
，
故第一次碰撞后的速度大小为 ，的速度大小为 。
设第一次碰撞后上升的高度为，对由运动学公式得
解得
设运动至与刚要发生第二次碰撞前的位置时速度为 ，第一次碰后至第二次碰前，对由动能定理得
与的第二次碰撞，设碰后与的速度分别为 、 ，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
设第二次碰撞后上升的高度为，对由运动学公式得
联立解得
设运动至与刚要发生第三次碰撞前的位置时速度为 ，第二次碰后至第三次碰前，对由动能定理得
与的第三次碰撞，设碰后与的速度分别为 、 ，由动量守恒定律得
由机械能守恒定律得
设第三次碰撞后上升的高度为，对由运动学公式
联立解得
总结可知，第次碰撞前，物块上升的高度为
总位移为
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