【物理】北京市交大附中2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版） 15页

‎2020北京交大附中高二（下）期末 物理 一、单项选择题（在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的。每小题3分，共30分）‎ ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 物体吸收热量，其内能一定增加 B. 物体对外做功，其内能一定减少 C. 物体吸收热量同时对外做功，其内能一定增加 D. 物体放出热量同时对外做功，其内能一定减少 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据热力学第一定律 可知，仅仅吸收热量或对外做功，其内能变化不能确定，故AB错误；‎ C．根据热力学第一定律 可知，吸收热量，同时对外做功，当吸收的热量小于对外做功的能量，内能则会减小，故C错误；‎ D．根据热力学第一定律 可知，物体放出热量，同时对外做功，其内能一定减小，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎2.在下列各组的两个现象中都表现出光具有波动性的是（ ）‎ A. 光的折射现象.色散现象 B. 光的反射现象.干涉现象 C. 光的衍射现象.偏振现象 D. 光的直线传播现象.光电效应现象 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】光的衍射现象、偏振现象、干涉现象都能说明光具有波动性，光电效应说明光的粒子性，光的直线传播，折射和反射现象以及色散不能说明波动性和粒子性。故选C。‎ ‎3.α粒子散射实验说明了（ ）‎ A. 原子具有核式结构 B. 原子内存在着带负电的电子 C. 原子核由质子和中子组成 D. 正电荷均匀分布整个原子内 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.粒子散射实验，说明了原子具有核式结构，故选项A正确；‎ BD.汤姆孙在研究阴极射线时提出的原子枣糕模型里面提到了原子内存在着带负电的电子和正电荷均匀分布在整个原子内，故选项B、D错误；‎ C.卢瑟福用粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子，并且预言原子核内还有另一种粒子（即中子），后来被其学生查德威克用粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成，故选项C错误．‎ ‎4.以下关于物质的微观解释正确的是（ ）‎ A. 分子间的距离增大时，分子间的引力先增大后减小 B. 当两分子间距离大于平衡位置的距离r0时，随着分子间的距离增大，分子势能增大 C. 气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体的重力有关 D. 用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，主要是因为气体分子之间斥力变大 ‎【答案】B ‎【解析】分子间的距离增大时，分子间的引力逐渐减小，选项A错误；当两分子间距离大于平衡位置的距离r0时，分子力表现为引力，随着分子间的距离增大，分子力做负功，则分子势能增大，选项B正确；气体对容器的压强是大量气体分子对容器的碰撞引起的，它跟气体的重力无关，选项C错误；用气筒给自行车打气，越压缩越费劲，主要是因为气体压强作用的缘故，与分子之间斥力无关，选项D错误.‎ ‎5.如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是（ ）‎ A. 验电器带正电，锌板带负电 B. 验电器带负电，锌板也带负电 C. 若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转 D. 若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.锌板在紫外线的照射下发生光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷就会多于负电荷，所以锌板带正电；验电器通过导线和锌板连在一起，所以验电器自然也就带上了正电荷，故选项A、B错误；‎ CD.光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属板的极限频率，照射光的频率越高，金属板越容易发生光电效应，红光的频率低于紫外线的频率，所以改用红光照射锌板时，不一定发生光电效应，验电器的指针不一定会偏转；若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转，故选项D正确，C错误．‎ ‎6.下列说法正确的是 A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 B. 物体温度升高，其中每个分子热运动的动能均增大 C. 气体对容器的压强是大量气体分子对器壁的碰撞引起的 D. 气体对外做功，内能一定减少 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.布朗运动是悬浮在液体当中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则热运动的反映，故A错误；‎ B.温度是分子的平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，物体温度升高，不是每个分子热运动的动能均增大．故B错误；‎ C.气体压强产生的原因是大量气体分子对器壁的持续频繁的撞击，故C正确 D.由公式知做功和热传递都能改变物体内能，物体从外界吸收热量若同时对外界做功，则内能不一定减少，故D错误；‎ 故选C ‎7.研究光电效应的实验规律的电路如图所示，加正向电压时，图中光电管的A极接电源正极，K极接电源负极时，加反向电压时，反之．当有光照射K极时，下列说法正确的是 A. K极中有无光电子射出与入射光频率无关 B. 光电子的最大初动能与入射光频率有关 C. 只有光电管加正向电压时，才会有光电流 D. 光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】K极中有无光电子射出与入射光频率有关，只有当入射光的频率大于K极金属的极限频率时才有光电子射出，选项A错误；根据光电效应的规律，光电子的最大初动能与入射光频率有关，选项B正确；光电管加反向电压时，只要反向电压小于截止电压，就会有光电流产生，选项C错误；在未达到饱和光电流之前，光电管加正向电压越大，光电流强度一定越大，达到饱和光电流后，光电流的大小与正向电压无关，选项D错误.‎ ‎8.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，先配制好浓度（单位体积溶液中含有纯油酸的体积）为η的油酸酒精溶液，并得到1滴油酸酒精溶液的体积为V用注射器在撒有均匀痱子粉的水面上滴l滴油酸酒精溶液，在水面上形成油酸薄膜，待薄膜形状稳定后测量出它的面积为S.关于本实验，下列说法正确的是 A. 水面形成的油酸薄膜的体积为V B. 撒痱子粉是为了便于确定出油酸薄膜的轮廓 C. 根据可以估测油酸分子的直径 D. 根据可以估测油酸分子的直径 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、油酸酒精溶液的体积为V，油酸的体积为ηV，故水面上水面形成的油酸薄膜的体积为ηV；故A错误；‎ B、撒痱子粉是为了便于确定出油酸薄膜的轮廓，便于测量油膜的面积，故B正确；‎ CD、油酸薄膜的体积为ηV，根据可以估测油酸分子的直径，故CD错误．‎ ‎9.如图所示，一理想变压器的原线圈接正弦交流电源，副线圈接有电阻R和小灯泡．电流表和电压表均可视为理想电表．闭合开关S，下列说法正确的是 A. 电流表A1的示数减小 B. 电流表A2示数减小 C. 电压表V1示数减小 D. 电压表V2的示数减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 闭合开关S，负载增加，副线圈的电流增加，即A2示数增加，由变压器的知识可知，原线圈的电流也增加，即A1也增加．故AB都错误．‎ C. 电压表V1测量的是原线圈两端的电压，所以电压表V1的示数不变．故C错误．‎ D. 闭合开关S，负载增加，副线圈的电流增加，定值电阻两端的电压增加，所以灯泡两端的电压减小，故电压表V2的示数减小．故D正确．‎ ‎10.如图所示，只含黄光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿如图所示方向射出. 则以下说法中正确的是（ ）‎ A. OA为黄光，OB为紫光 B. OA为紫光，OB为黄光 C. OA为黄光，OB为复色光 D. OA为紫光，OB为复色光 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在同一种介质中，对紫光的折射率大于对黄光的折射率，故在黄光能够发生全反射时，两种光都能够发生全反射，所以正确的情况是黄光的入射角恰好等于临界角，而紫光的入射角已经大于临界角，则C正确，ABD错误．‎ 故选C．‎ 二、不定项选择题（每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是符合题意的。每小题3分，共12分）‎ ‎11.在电子技术中，从某一装置输出的交流信号常常既含有高频成份，又含有低频成份．为了在后面一级装置中得到高频成份或低频成份，我们可以在前面一级装置和后面一级装置之间设计如图所示的电路．关于这种电路，下列说法中正确的是 A. 要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号，应该选择图甲所示电路 B. 要使“向后级输出”端得到的主要是高频信号，应该选择图乙所示电路 C. 要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号，应该选择图甲所示电路 D. 要使“向后级输出”端得到的主要是低频信号，应该选择图乙所示电路 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】甲电路中是一个电容器，它具有通高频，阻低频的作用，所以前一级电路中大部分的高频交流信号会通过电容器，“向后级输出”得到的主要是低频信号，选项A错误，C正确；乙电路中是一个电感，它具有通低频，阻高频的作用，故前一级电路中大部分的低频信号会通过电感，“向后级输出”得到的主要是高频信号，选项D错误，B正确．‎ ‎12.如图所示，LC振荡电路中，某一时刻穿过线圈L的磁感应强度方向向上，且正在逐渐增强，那么两极板带电的情况是（　　）‎ A. 上极板带正电 B. 上极板带负电 C. 极板带电量增加 D. 极板带电量减少 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】磁感应强度正在逐渐增强，说明此时电流正在增强，表明电容器正在放电，则极板带电量减少，根据安培定则，电流从下向上经过线圈，所以下板带正电，上板带负电，故BD正确，AC错误。‎ 故选BD。‎ ‎13.2019年央视春晚深圳分会场首次成功实现4K超高清内容的‎5G网络传输。2020年我国将全面进入‎5G万物互联的商用网络新时代。所谓‎5G是指第五代通信技术，采用3300~5000MHZ频段的无线电波。现行的第四代移动通信技术‎4G，其频段范围是1880~2635MHZ。‎5G相比‎4G技术而言，其数据传输速度提升了数十倍，容量更大，时延大幅度缩短到1毫秒以内，为产业革命提供技术支撑。根据以上内容结合所学知识，判断下列说法正确的是（　　）‎ A. ‎4G和‎5G信号都能发生偏振现象 B. ‎4G信号和‎5G信号相遇能产生干涉现象 C. ‎4G信号比‎5G信号更容易发生衍射现象 D. ‎4G信号比‎5G信号在真空中的传播速度更小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于‎4G和‎5G信号都属于电磁波，均为横波，因此都能发生偏振现象，故A正确；‎ B．两种不同频率的波不能发生干涉，故B错误；‎ C．由于‎5G信号的频率更高，波长更短，因此‎4G信号更容易发生明显的衍射现象，故C正确；‎ D．任何电磁波在真空中的传播速度均为光速，因此‎4G信号与‎5G信号在真空中传播速度相同，故D错误。‎ 故选AC。‎ ‎14.“通过观测结果，间接构建微观世界图景”是现代物理学研究的重要手段，如通过光电效应实验确定了光具有粒子性．弗兰克-赫兹实验是研究汞原子能量是否具有量子化特点的重要实验．实验原理如图1所示，灯丝K发射出初速度不计的电子，K与栅极G间的电场使电子加速，GA间加有0.5V电压的反向电场使电子减速，电流表的示数大小间接反映了单位时间内能到达A极电子的多少．在原来真空的容器中充入汞蒸汽后，发现KG间电压U每升高4.9V时，电流表的示数I就会显著下降，如图2所示．科学家猜测电流的变化与电子和汞原子的碰撞有关，玻尔进一步指出该现象应从汞原子能量量子化的角度去解释．仅依据本实验结果构建的微观图景合理的是 A. 汞原子的能量是连续变化的 B. 存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能 C. 相对于G极，在K极附近时电子更容易使汞原子跃迁 D. 电流上升，是因为单位时间内使汞原子发生跃迁的电子个数减少 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.从图可知，电流、电压是起伏变化的，即汞原子吸收电子能量是跃迁的，不是连续的，故选项A错误；‎ B.间电压每升高4.9V时，电流表的示数就会显著下降，这说明4.9eV的能量可能对应汞原子低能级之间的一次跃迁，当电子的动能较大时，存在同一个电子使多个汞原子发生跃迁的可能，故选项B正确；‎ C.汞原子发生跃迁吸收的能量来自于与电子碰撞时电子的动能，电子的动能越大，越容易使汞原子获得足够的能量发生跃迁；间加的电压使电子加速，因此相对于极，在极附近时电子动能较小，不容易使汞原子发生跃迁，故选项C错误；‎ D.电流上升，是因为电子通过电场加速，与汞原子碰撞后，剩余动能较多，以至于在间运动时，有足够的能量克服其间的反向电场力做功，到达处的电子数较多，故选项D错误．‎ 三、实验题（每空2分，共14分）‎ ‎15.在如图所示的电路中，电容器的电容为C=4×10‎-6F，线圈的电阻可以忽略，电感H。闭合电键S，稳定后断开，图中LC回路开始电磁振荡，振荡开始后，电容器C的上极板正在_____电（选填“充”或“放”），带_____电（选填“正”或“负”），线圈中电流的方向向_______（选填“上”或“下”），磁场能正在__________（选填“增大”或“减小”）。‎ ‎【答案】 (1). 充电 (2). 正 (3). 下 (4). 增大 ‎【解析】 [1][2][3][4]先由题意得周期 经过，此时处于时刻，因此作出图像为以上极板带正电为正的余弦函数图像，如图所示 在时刻，从图可看出，电容器正在充电，因此上极板带正电。‎ 因此图像为以LC回路中由逆时针方向电流为正的余弦函数，在时刻，线圈中电流方向向下，逐渐增加，因此磁场能也逐渐增大。‎ ‎16.在“用双缝干涉测光的波长”实验中，为了测量红光的波长，将实验器材按要求安装在光具座上，如图1所示．在实验前已获知的数据有：双缝间的间距为d，双缝到屏的距离为L．‎ ‎（1）为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是______．‎ ‎（2）经测量，红光干涉相邻两条亮条纹间的距离为，请据此写出能够反映红光波长大小的表达式=___．‎ ‎（3）该实验中L=‎700mm，已知d的数量级为10‎-4m、相邻两条亮条纹间距的数量级为10‎-3m，由此可推断红光的波长数量级约为______m．‎ A．10-3 B．10‎-5 C．10-7 D．10-9‎ ‎【答案】 (1). 单缝 (2). (3). C ‎【解析】（1）为了获取单色线光源，需要在滤光片后面添加单缝；‎ ‎（2）由两条亮条纹的间距可得；‎ ‎（3）由代入数据得，故C正确．‎ 四、计算题 ‎17.如图所示为一交流发电机的原理示意图，装置中两磁极之间产生的磁场可近似为匀强磁场，发电机的矩形线圈abcd在磁场中，图中abcd分别为矩形线圈的四个顶点，其中的c点被磁铁遮挡而未画出。线圈可绕过bc边和ad边中点且垂直于磁场方向的水平轴OO′匀速转动。为了便于观察，图中发电机的线圈只画出了其中的1匝，用以说明线圈两端的连接情况。线圈的ab边连在金属滑环K上，cd边连在金属滑环L上；用导体做的两个电刷E、F分别压在两个滑环上，线圈在转动过程中可以通过滑环和电刷保持其两端与外电路的定值电阻R连接。已知矩形线圈ab边和cd边的长度边和ad边的长度，匝数n=100匝，线圈的总电阻r=5.0Ω，线圈转动的角速度ω=282rad/s，外电路的定值电阻R=45Ω，匀强磁场的磁感应强度B=0.05T。电流表和电压表均为理想电表，滑环与电刷之间的摩擦及空气阻力均可忽略不计，计算中取，。‎ ‎(1)求电压表的示数U；‎ ‎(2)线圈转动1圈的过程中电阻R上产生的焦耳热（结果保留3位有效数字）；‎ ‎(3)从线圈经过图示位置开始计时，求线圈转过90°的过程中通过线圈导线某截面的电荷量q（结果保留1位有效数字）。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据法拉第电磁感应定律可得：当线框的线速度与磁感线垂直时，即如题干中的图示位置，此时线框的线速度最大，即此时的电动势最大。又因为线圈ab边和cd边均做切割磁感线的运动，且线框匝数匝，根据 可得 根据闭合电路欧姆定律可得 代入数据解得 ‎(2)由欧姆定律可得 因此有 代入数据解得 ‎(3)线圈转过所需时间为个周期，因此可得 由欧姆定律可得 因此有 代入数据解得 ‎18.可利用如图l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、A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A之间的电压大小可以调整，电源的正负极也可以对调.‎ ‎(1)a.电源按图1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．试判断：光电管中从K发射出的电子由K向A的运动是加速运动还是减速运动?‎ b.现有一电子从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A极板.求电子到达A极板时的动能Ek.‎ ‎(2)在图l装置中，通过改变电源的正、负极，以及移动变阻器的滑片，可以获得电流表示数，与电压表示数U之间的关系，如图2所示，图中UC叫遏止电压.实验表明，对于一定频率的光，无论光的强弱如何， 遏止电压都是一样的．请写出光电效应方程，并对“一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的”做出解释.‎ ‎(3)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UC与入射光的频率.根据他的方法获得的实验数据绘制成如图 3所示的图线．已知电子的电量e=1.6×l0‎-19C,求普朗克常量h.（将运算结果保留l位有效数字.）‎ ‎【答案】（1）a.加速运动；b. ；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)a.根据电源的正负极和电路可知A极板的电势高于K极板，则光电子可加速运动；‎ b.电子由初速度为零加速，由动能定理得：‎ ‎(2)爱因斯坦光电效应方程 遏止电压对应为具有最大初动能的光电子由K极板运动到A极板动能减为0，‎ 根据动能定理有：‎ 联立以上各式得: ‎ 可见，对于确定的金属来说，一定频率的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的.‎ ‎(3)斜率为普朗克常量与元电荷常量之比，由图像求得斜率：‎ 得普朗克常量：‎ 代入数据得：‎ ‎19.如图1所示，a、b为某种物质的两个分子，以a为原点，沿两分子连线建立r轴。如果选取两个分子相距无穷远时的势能为零，则作出的两个分子之间的势能与它们之间距离r的关系图线如图2所示。假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动（在x轴上）。当两分子间距离为时，b分子的动能为（）。‎ ‎(1)求a、b分子间的最大势能；‎ ‎(2)并利用图2，结合画图说明分子b在x轴上的运动范围；‎ ‎(3)若某固体由大量这种分子组成，当温度升高时，物体体积膨胀。试结合图2所示的关系图线，分析说明这种物体受热后体积膨胀的原因。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)见解析 ‎【解析】 (1)当b分子速度为零时，此时两分子间势能最大，根据能量守恒定律可有 ‎(2)由图像可知，当两分子间势能为时，b分子对应和两个位置坐标，b分子的活动范围为 ‎(3)当物体温度升高时，分子在时的平均动能增大，分子的活动范围将增大，由可以看出，曲线两边不对称，当时曲线较陡，当时曲线较缓，导致分子的活动范围主要向方向偏移，从宏观来看物体的体积膨胀。‎ ‎20.光子除了有能量，还有动量．若光子能量为E，动量为P，则光子动量，式中c为真空中的光速．当光照射到物体表面上时，不论光被物体吸收还是被物体表面反射，光子的动量都会发生改变，因而对物体表面产生一种压力．‎ 如图是1901年俄国物理科学家列别捷夫测量光压的实验装置．T型架通过悬丝竖直悬挂，横臂水平，悬丝一端固定在横臂中点．在横臂的两侧有圆片P和Q，两圆片与T型架在同一竖直平面内．圆片P是涂黑的，当光线照射到P上时，可以认为光子全部被吸收：圆片Q是光亮的，当光线照射到Q上时，可以认为光子被反射．分别用光线照射在P或Q上，都可以引起悬丝的旋转．在悬丝上固定的一小镜M，用一细光束照射M，就可以获知悬丝扭转的角度．已知光速为c，两个圆片P、Q的半径都为r．悬丝转过的角度与光对圆片的压力成正比．‎ a.用光强（单位时间内通过与传播方向垂直的单位面积的光能）为的激光束垂直照射整个圆片P，求激光束对圆片P的压力F的大小；‎ b.实验中，第一次用光强为的激光束单独照射整个圆片P，平衡时，光束与圆片垂直，且悬丝有一扭转角；第二次仍用该光束单独照射整个圆片Q，平衡时，光束与圆片不垂直，悬丝的扭转角与第一次相同．求激光束与圆片Q所在平面的夹角．‎ ‎【答案】a.,b.45o ‎【解析】a.由动量定理可得，‎ 根据题意有，‎ 其中，‎ 综上可得，F b.由a可知，，反射过程中，设作用力为，由动量定理可得：‎ 根据题意有，因扭转角相同，所以，相同．若光打在Q上，有 综上可得，‎ 即