2022-2023学年河南省许昌市第三中学高二（下）期末试卷
物理试题
一、单项选择题（本大题共7小题，每小题4分，共28分）
1. 原子核可以实现人工转变，例如一个核俘获个粒子后变成个新核，并释放某个粒子，其核反应方程为。则粒子为( )
A. B. C. D. 光子
2. 如图所示，一细光束从空气经界面折射入平行玻璃砖，由界面出射至空气时分为了、两束。下列说法正确的是( )
A. 出射的、光必平行
B. 在玻璃中，光的传播速度大于光的传播速度
C. 若增大入射角，在下侧，出射光、将先后消失
D. 若用、光分别照射同一双缝干涉装置，形成的条纹间距光大于光
3. 某同学设计了一个用拉力传感器研究单摆在竖直平面内的振动实验。一根轻绳一端连接固定的拉力传感器，另一端连接小钢球，如图甲所示。拉起小钢球至某一位置由静止释放，使小钢球在竖直平面内摆动，记录小钢球摆动过程中拉力传感器示数大小随时间变化曲线，如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 充当单摆回复力的是轻绳的拉力
B. 充当单摆回复力的是小钢球的重力
C. 单摆的振动周期为
D. 小钢球摆动到最低点时，轻绳的拉力大小为
4. 增殖反应堆将不能用作裂变核燃料的铀和钍转换成裂变核燃料钚和铀，其中，钍通过与慢中子反应生成钍，钍经过两次衰变后生成铀，从而得到裂变核燃料铀，达到增殖的目的。下列说法正确的是( )
A. 钍核转化成铀核的过程是化学反应过程
B. 钍核比钍核多一个电子
C. 铀核比铀核多个质子
D. 铀核比钍核多两个质子
5. 如图所示，从点光源发出的一细束白光以一定的角度入射到玻璃三棱镜的表面，经过玻璃三棱镜折射后发生色散现象，在光屏的间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是( )
A. 侧是红色光，侧是紫色光
B. 玻璃三棱镜对侧光的折射率小于对侧光的折射率
C. 在玻璃三棱镜中，侧光的传播速率大于侧光的传播速率
D. 在玻璃三棱镜中，侧光的波长小于侧光的波长
6. 年月日消息，北斗三号氢原子钟性能碾压系统的原子钟，是世界上最先进的原子钟。如图所示为氢原子能级图，让一束单色光照射到大量处于基态量子数的氢原子上，被激发的氢原子只辐射出三种不同波长的光、、，波长，下列说法正确的是( )
A. 照射氢原子的光子能量为
B. 从能级跃迁到能级辐射出的光波长为
C. 从能级跃迁到能级辐射出的光波长为
D. 光能使逸出功为的某金属发生光电效应
7. 物理学中有一种碰撞被称为“超弹性连续碰撞”，通过能量的转移可以使最上面的小球弹起的高度比释放时的高度更大。如图所示，、、三个弹性极好的小球，，相邻小球间有极小间隙，三球球心连线竖直，从离地一定高度处由静止同时释放其中球下部离地，所有碰撞均为弹性碰撞，不计空气阻力，则( )
A. 球落地前瞬间球的速度为 B. 球碰撞后速度为
C. 球弹起的最大高度为 D. 球碰撞完成后的速度为
二、多选题（本大题共3小题，每小题5分，共15分）
8. 如图甲所示，在内壁光滑、导热性能良好的气缸内，用具有一定质量的活塞封闭一定质量的理想气体。初始时，气缸开口竖直向上放置，活塞处于静止状态。设气缸外部环境温度始终不变，大气压恒定不变，活塞不漏气。现将气缸缓慢转动到开口水平向右，如图乙所示。在此过程中，下列说法正确的是( )
A. 外界对缸内气体做功 B. 缸内气体从外界吸收热量
C. 缸内气体对外界做功 D. 缸内气体向外界放出热量
9. 质量分别为和的，两本书分别在水平恒力和的作用下沿水平桌面运动，撤去、后受摩擦力的作用减速到停止，它们的图像如图所示，下列说法正确的是( )
A. 和大小相等
B. A、所受摩擦力大小相等
C. 和对、做功之比为：
D. 全过程中摩擦力对、冲量之比为：
10. 在测试汽车的安全气囊对驾乘人员头部防护作用的实验中，某小组得到了假人的头部所受安全气囊的作用力随时间变化的曲线如图所示，已知。从碰撞开始到碰撞结束过程中，若假人的头部只受到安全气囊的作用，则由曲线可知，下列说法正确的是( )
A. 在时刻，假人的头部所受安全气囊的作用力最大
B. 在时刻，假人的头部的动量最大
C. 在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量方向与“在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量方向”相同
D. 在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量大小等于“在时间内，假人的头部所受安全气囊的冲量大小”
三、实验题（本大题共2小题，共16分）
11. 用如图所示的装置可以“验证动量守恒定律”，在滑块和相碰的端面上装有弹性碰撞架，它们的上端装有等宽的挡光片。
实验前需要调节气垫导轨水平：在轨道上只放滑块，轻推一下滑块，其通过光电门和光电门的时间分别为、，当___________填“”、“”或“”，则说明气垫导轨水平。
实验开始前滑块置于光电门的左侧，滑块静置于两光电门间的某一适当位置。给一个向右的初速度，通过光电门的时间为，与碰撞后通过光电门的时间为，通过光电门的时间为。为完成该实验，还必需测量的物理量有___________。
A.遮光片的宽度 滑块的总质量
C.滑块的总质量D.光电门到光电门的间距
若在误差允许的范围内满足表达式___________，则表明两滑块碰撞过程中动量守恒。
若还满足表达式___________，则表明两滑块的碰撞为弹性碰撞。
12. 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示，回答下列小题。
组装单摆时，应在下列器材中选用( )
A.长度为左右的细线
B.长度为左右的细线
C.直径为的塑料球
D.直径为的铁球
测出悬点到小球球心的距离摆长及单摆完成次全振动所用的时间，则重力加速度__________用、、表示。
下表是某同学记录的组实验数据，并做了部分计算处理。
组次
摆长
次全振动时间
振动周期
重力加速度
请计算出第组实验中的________，________。
用多组实验数据作出图象，也可以求出重力加速度。已知三位同学作出的图线的示意图如图中的、、所示，其中和平行，和都过原点，图线对应的值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线，下列分析正确的是( )
A.出现图线的原因可能是测量相同的周期时，误将悬点到小球下端的距离记为摆长
B.出现图线的原因可能是测量相同的周期时，测量摆长偏小
C.出现图线的原因可能是误将次全振动记为次
D.图线对应的值小于图线对应的值
四、计算题（本大题共4小题，共41分）
13. 如图所示，质量的长木板静止在光滑水平地面上，木板左侧的水平地面上固定一个竖直挡板。现有一质量的小滑块可视为质点以的初速度从木板的右端滑上木板，与之间的动摩擦因数，木板与挡板碰撞后立即以碰撞前的速度大小反向弹回，木板与只发生了一次碰撞，小滑块未与发生碰撞，最终小滑块未滑离木板且二者都静止在水平地面上，已知重力加速度为。求木板的运动时间。
14. 如图所示，一竖直圆筒形汽缸高为，上端封闭，下端开口，由活塞封闭一定质量的理想气体，轻弹簧的上端与活塞连接，下端固定于水平地面，活塞与汽缸壁无摩擦且气密性良好，整个装置处于静止状态时，活塞距汽缸上底高为。已知活塞横截面积为，汽缸自重为，汽缸壁及活塞厚度可不计，大气的压强始终为。
求密闭气体的压强；
若对汽缸施一竖直向上的拉力使其缓慢上升，至汽缸下端口刚好与活塞平齐时密闭气体无泄漏且气体温度始终不变，求拉力的大小。
15. 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿轴相向传播，波速，某时刻的波形如图所示。
处的质点开始振动时刻作为计时起点，请写出其振动方程；
处的质点从图示时刻开始经过的过程中通过的路程。
16. 如图所示，竖直墙壁墙壁厚度不计圆孔中紧密镶嵌一半径为的透明均质玻璃半球，玻璃半球刚好都在室内。在玻璃半球内，过球心的水平中心轴上有一个单色点光源。已知从光源发出的光射到墙壁与玻璃半球的交界、处时，都刚好发生全反射。设均质玻璃半球对该单色光的折射率为。试求：单色点光源到玻璃半球中心的距离。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】核反应方程中质量数与电荷数守恒，据此求解。
【解答】粒子的质量数为，电荷数，所以为，核反应方程为，故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
本题也可用假设法，由折射率不同，从而假设是紫光，是红光，可根据红光与紫光的特性来确定出正确答案。
一束复色光从空气斜射到厚平板玻璃的上表面，穿过玻璃后从下表面射出，变为、两束平行单色光，根据偏折程度可确定折射率大小．由可分析出光线在玻璃中传播速度的关系．根据光路可逆性分析知道光线在界面上不可能发生全反射．根据折射率关系分析波长关系，再判断干涉条纹间距的关系。
【解答】
A、光从空气斜射到玻璃上，因为玻璃上下表面平行，当第二次折射时折射光线与第一次折射入射光线平行，故A正确；
B、由于折射率不同，光偏折较大，光偏折较小，所以此玻璃对光的折射率大于对光的折射率，根据可知在此玻璃砖中光的传播速度小于光的传播速度，故B错误；
C、由于光线射到玻璃砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆性可知，、两种单色光在界面上不可能发生全反射，故C错误；
D、此玻璃对光的折射率大于对光的折射率，则光的波长小于光，根据双缝干涉条纹间距与波长成正比，知光的干涉条纹间距比光的小，故D错误。
故选A。
3.【答案】
4.【答案】
【解析】
【分析】
衰变不是化学反应；根据原子核的组成，判断出铀和钍的质子数与中子数，然后比较判断。
本题考查了核衰变，反应过程核电荷数和质量数守恒。钍核与钍核电荷数相同，轴核与轴核电荷数相同，每次衰变中一个中子转化为一个质子，放出一个负电子。
【解答】
A.钍核转化成铀核的过程是核反应过程，不是化学反应过程，故A错误；
B.钍核与钍核电荷数相同，则电子数相同，故B错误；
C.铀核与铀核电荷数相同，则质子数相同，故C错误；
D.钍经过两次衰变后生成铀，每次衰变中一个中子转化为一个质子，放出一个负电子，铀核比钍核多两个质子，故D正确。
故选D。
5.【答案】
6.【答案】
【解析】A. 三种不同波长的光、、，波长大小关系为，故频率大小关系为，根据公式，可知，因此受到激发后的氢原子处于第能级；根据氢原子由跃迁到产生的光子能量与从跃迁到所吸收的光子能量相等可知，照射氢原子的光子能量为，故A错误；
B.从跃迁到辐射出的能量最小，则波长最大，故其对应的波长为，故B错误；
C.氢原子由跃迁到产生的光的能量最大，则波长最小，故辐射出的波长为，故C错误；
D.光是氢原子由跃迁到产生的光，其能量是，依据光电效应方程，所以能使逸出功为的金属发生光电效应，故D正确。
故选D。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题主要考查了动量守恒定律和能量守恒定律的直接应用，要求同学们能正确分析物体的运动情况，注意使用动量守恒定律时要规定正方向，难度适中。
球下落过程做自由落体运动，应用运动学公式求出球落地瞬间的速度大小；球碰地，反向碰，在反向碰，因都是弹性碰撞，碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律求出碰撞后球的速度；碰撞后小球做竖直上抛运动，应用运动学公式求解小球上升的高度。
【解答】
A.因为、、球由静止同时释放，所以落地瞬间的速度相等，由自由落体运动公式有，解得，选项A错误；
球碰地，反向碰，在反向碰，因都是弹性碰撞，设向上为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律，
对碰有，，
碰有，，
又，
由以上几式可得，，，，
可见、球碰撞完成后的速度均为，选项BD错误；
C.设球弹起的最大高度为，有，解得，选项C正确。故选C。
8.【答案】
9.【答案】
【解析】由图可知，撤除外力后，，根据牛顿第二定律，，，所以两摩擦力，全程两物体运动时间相同，所以两摩擦力的冲量之比为，选项错误，选项正确。根据动量定理，，，可得：，选项错误。根据动能定理，，，可得：，选项正确。
10.【答案】
【解析】略
11.【答案】；
；
；

【解析】
当气垫导轨水平时，滑块在导轨上做匀速直线运动，此时通过光电门和光电门的时间相等，即
实验验证动量守恒，所以实验中需要测量两滑块各自的质量和碰撞前后的速度，速度可以通过挡光片的宽度和滑块通过光电门的时间求出，两滑块挡光片宽度相同，所以宽度可在数据处理时消去，所以不需要测量挡光片的宽度。
故选BC。
设挡光片的宽度为，碰前的速度大小为，碰后的速度大小为，碰后的速度大小为，取向右为正方向，根据动量守恒定律有，整理可得。
若碰撞为弹性碰撞，碰撞前后动能总和不变，有
即。

12.【答案】；
；
；；
。
【解析】组装单摆时，应选用 左右的细线，摆球应选择体积小、密度大的球，故AD正确，BC错误；
单摆的振动周期根据单摆的周期公式，
解得：；
，
根据单摆的周期公式，
解得：；
、根据，得，即当时，，出现图线的原因是计算摆长时过短，误将悬点到小球上端的距离记为摆长，导致摆长偏小，故A错误，B正确；
C、实验中误将次全振动记为次，则周期的测量值偏小，导致重力加速度的测量值偏大，图线的斜率偏小，故C正确；
D、由得：，则变小，重力加速度变大，故D错误。
故答案为：；
；
；；
。
13.【答案】在上做匀减速运动，做匀加速运动，运动过程中二者的动量守恒，则有，
木板与只发生了一次碰撞，最终二者都静止在水平地面上，需满足碰前与的动量大小相等，则有，
联立并代入数据解得，
对，根据牛顿第二定律有，
的运动时间，
解得。
14.【答案】设密闭气体的压强为，对气缸：由力的平衡可知：
解得：；
气缸下端口刚与活塞齐平时，设密闭气体的压强为，有：
解得：
此时，对气缸由平衡条件可得：
解得：。
15.【答案】 处是振动加强点，该处质点的振幅为
两列波的周期为
所以振动方程为
在内 处的质点不振动；内甲波引起质点振动半个周期，通过的路程为
内，甲、乙两列波共同使质点振动，甲波使质点从平衡位置振动到波谷，乙波使质点从平衡位置振动到波峰位置，所以内通过的路程为
所以从图示时刻开始经过 的过程中通过的路程为
16.【答案】设单色点光源到玻璃半球中心的距离为，根据题意，光路图如图所示。设临界角为。
有：
因为：
联合求解得：