【物理】甘肃省庆阳市镇原中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版） 13页

‎2019-2020学年度第二学期期末考试题高二物理 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，1—8小题只有一个选项正确，9—12小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。）‎ ‎1. 某单色光照射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h，则该光波的频率为（ ）‎ A. B. ‎ C. - D. +‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：根据光电效应方程得，EKm=hν-W0．根据洛伦兹力提供向心力，有：evB＝，最大初动能EKm＝mv2 该光波的频率：v＝+,D正确．‎ ‎2. 下面关于冲量的说法中正确的是（　　）‎ A. 物体受到很大的冲力时，其冲量一定很大 B. 只要力的大小恒定，其相同时间内的冲量就恒定 C. 不管物体做什么运动，在相同时间内重力的冲量相同 D. 当力与位移垂直时，该力冲量为零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物体受到很大的力，由于力的作用时间未知，所以冲量不一定大，故A错误；‎ B．如果力的大小恒定，由于其方向不一定相同，则相同时间内力的冲量不一定相同，故B错误；‎ C．重力的冲量等于重力与作用时间的乘积，故不管物体做什么运动，在相同时间内重力的冲量一定相同，故C正确；‎ D．冲量是力在一段时间内的积累，当力与位移垂直时，不能判断该力的冲量是否等于零，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎3. 关于光的本质下列说法正确的是（　　）‎ A. 在光电效应现象中，光不具有波动性 B. 在光的干涉、衍射现象中，光不具有粒子性 C. 在任何情况下，光都既具有波动性、同时又具有粒子性 D. 光的波动性和粒子性是相互矛盾的 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在光电效应现象中，光体现粒子性，同时也具有波动性，故A错误；‎ B．在光的干涉、衍射现象中，光体现波动性，同时也具有粒子性，故B错误；‎ C．由于光具有波粒二象性，则在任何情况下，光都既具有波动性、同时又具有粒子性，故C正确；‎ D．光的波粒二象性是指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性，二者是统一的，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎4. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）‎ A. 甲图中，卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B. 乙图中，在光颜色保持不变情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C. 丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由α粒子组成 D. 丁图中，链式反应属于轻核裂变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，提出原子的核式结构，A错误；‎ B．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，光子数目越多，逸出的光电子数越多，饱和光电流越大，B正确；‎ C．带电粒子在磁场中受到洛伦兹力偏转，所以射线甲由α粒子（正电）组成，射线乙为电磁波，射线丙由电子（负电）组成，C错误；‎ D．链式反应属于重核裂变，D错误。‎ 故选B。‎ ‎5. 在列车编组站里，一辆质量 的货车甲在平直的公路上以速度运动，碰上一辆 的静止货车乙，它们碰撞后结合在以的速度一起继续运动。甲货车碰前的速度 的大小是（　　）‎ A. ‎‎3.2‎m/s B. ‎2.8m/s C. ‎2.4m/s D. ‎3.6m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】碰撞过程动量守恒，以甲车开始的速度方向为正方向，则 解得 v1=‎2.8m/s 故选B。‎ ‎6. 从同一高度自由下落的玻璃杯，掉在水泥地面上易碎，掉在软泥地面上不易碎，这是因为（　　）‎ A. 掉在水泥地面上，玻璃杯的动量大 B. 掉在水泥地面上，玻璃杯的动量变化大 C. 掉在水泥地面上，玻璃杯受到的冲量大 D. 掉在水泥地面上，玻璃杯受到的冲量和掉在软泥地面上一样大，但与水泥地面作用时间短，因而受到的水泥地的作用力大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】杯子从同一高度滑下，故到达地面时的速度一定相等，故着地时动量相等；与地面接触后速度减小为零，故动量的变化相同，由动量定理可知I=△p可知，冲量也相等；但由于在水泥地上，接触时间较短，故动量的变化率较大，作用力较大；而在软泥上时，由于软泥的缓冲使时间变长，动量的变化率较小，作用力较小，故选D。‎ ‎7. 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m 的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始下滑，则（　　）‎ A. 在以后的运动过程中，小球和槽的动量始终守恒 B. 在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功 C. 小球被弹簧反弹后，小球和槽的机械能不守恒，小球能回到槽高h处 D. 被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球在槽上运动时，由于小球受重力，故两物体组成的系统外力之和不为零，故动量不守恒；当小球与弹簧接触后，小球受外力，故小球和槽组成的系统动量不守恒，故A错误；‎ B．下滑过程中两物体都有水平方向的位移，而力是垂直于球面的，故力的方向和位移的方向不垂直，故两力均做功，故B错误；‎ CD．小球在光滑弧形槽槽上下滑过程中，小球与槽组成的系统水平方向动量守恒，球与槽的质量相等，球与槽分离后，小球与槽的速度大小相等，小球被反弹后球与槽的速度相等，小球和槽都做速率不变的直线运动，小球不能滑到槽上，不能回到槽高处，故C错误，D正确；‎ 故选D。‎ ‎8. “朝核危机”引起全球瞩目，其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆．重水堆核电站在发电同时还可以生产出可供研制核武器的钚239（），这种钚239可由铀239（）经过n次β衰变而产生，则n为 ( )‎ A. 2 B. ‎239 ‎C. 145 D. 92‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 由衰变方程可知：发生一次衰变质子数就增加一个，所以这种钚239可由铀239衰变两次得到，即n=2，故A正确．‎ ‎9. 质量为m、速度为v的A球与质量为‎3m的静止B 球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度可能有不同的值。碰撞后B球的速度大小不可能是（　　）‎ A. 0.6‎v B. 0.2v C. 0.4v D. v ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】设碰撞后A球速度是，B球的速度是，假如碰撞无能量损失，发生完全弹性碰撞，那么根据能量守恒定律有 根据动量守恒有 解得 若两物体发生完全非弹性碰撞，则 解得 由此得 由上可知，碰撞后B球的速度大小不可能是ABD，符合题意；可能的是C，不符合题意。‎ 故选ABD。‎ ‎10. 氢原子的能级示意图如图所示，现有大量处在n=4激发态的氢原子。下列说法正确的是（　　）‎ A. 这些氢原子能辐射4种频率的光子 B. 辐射的最大波长的光子能量是10.2eV C. 辐射的最小波长的光子能量是12.75eV D. 这些氢原子能吸收2eV的光子而电离 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．这些氢原子能辐射种频率不同的光子，A错误；‎ B．辐射的最大波长的光子对应着能级差最小的跃迁，即从4→3的跃迁，其能量是(-0.85eV)-(-1.51eV)=0.66eV，B错误；‎ C．辐射的最小波长的光子对应着能级差最大的跃迁，即从4→1的跃迁，其能量是(-0.85eV)-(-13.6eV)=12.75eV，C正确；‎ D．因为2eV>0.85eV，则这些氢原子能吸收2eV的光子而电离，D正确。‎ 故选CD。‎ ‎11. 在光滑水平面上，原来静止的物体在水平力F的作用下，经过时间t、通过位移l后，动量变为p、动能变为Ek。以下说法正确的是（　　）‎ A. 在F作用下，这个物体若经过时间3t，其动能将等于3Ek B. F作用下，这个物体若经过位移‎3l，其动能将等于3Ek C. 在F作用下，这个物体若经过时间3t，其动量将等于3p D. 在F作用下，这个物体若经过位移‎3l，其动量将等于3p ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】在光滑水平面上，合力等于F的大小，根据动能定理知 位移变为原来的3倍，动能变为原来的3倍，根据 知动量变为原来的倍；‎ 根据动量定理知 时间变为原来的3倍，则动量变为原来的3倍；根据 可得动能变为原来的9倍，故选BC。‎ ‎12. 如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=‎4kg的小物体B以水平速度v0=‎2m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，取g=‎10m/s2，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 木板A获得的动能为2J B. 系统损失的机械能为2J C. 木板A的最小长度为‎2m D. A、B间的动摩擦因数为0.1‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图示图象可知，木板获得的速度为v=‎1m/s，A、B组成的系统动量守恒，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 解得 木板获得的动能为 故A正确；‎ B．系统损失的机械能 代入数据解得 故B错误；‎ C．由图得到0－1s内B的位移为 A的位移为 木板A的最小长度为 故C错误；‎ D．由图示图象可知，B的加速度 负号表示加速度的方向，由牛顿第二定律得 代入解得 故D正确。‎ 故选AD。‎ 二、填空题（本大题共3小题，6+6+6=18分）‎ ‎13. 某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，其操作步骤如下：‎ A．将操作台调为水平，并在两侧挂上重垂线；‎ B．用天平测出滑块A、B的质量mA、mB；‎ C．用细线将滑块A、B连接，滑块A、B 紧靠在操作台边缘，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态；‎ D．剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录A、B滑块落地点M、N；‎ E．用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2；‎ F．用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。‎ ‎①上述步骤中，多余的步骤是____________；‎ ‎②如果系统动量守恒，须满足的关系是______________________。‎ ‎【答案】 (1). F (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 剪断细线后，两球离开桌面做平抛运动，由于高度相等，则平抛时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度。验证系统动量守恒，就只需要验证质量和水平位移满足一定的关系就可以。‎ ‎【详解】①②[1][2]在该实验中，需要验证的方程 由于两物体作平抛运动的高度相同，可知两球作平抛运动的时间相同，又因为 代入，故只需要验证 在上述步骤中，不需要用刻度尺测出操作台面距地面的高度h，故多余的步骤是F。‎ ‎【点睛】本题运用等效思维方法，因为两物体平抛时间相等，可以用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证的方程。‎ ‎14. 如图所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．‎ ‎（1）当变阻器的滑动端P向_____滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大．‎ ‎（2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________（已知电子电荷量为e）．‎ ‎（3）如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将_______（填“增加”、“减小”或“不变”）．‎ ‎【答案】 (1). 左 (2). eU (3). 不变 ‎【解析】‎ ‎①当变阻器的滑动端P向左移动，反向电压减小，光电子到达右端的速度变大，则通过电流表的电流变大；‎ ‎②当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，根据动能定理得，则光电子的最大初动能为eU；‎ ‎③光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光照强度增大，光子数目增多，光电流增大．‎ ‎15. 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是______。若在如图所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向外的磁场，阴极射线将_______ （填“向上”、“向下”、“向里”或“向外”）偏转。‎ ‎【答案】 (1). 电子 (2). 向上 ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2]由阴极射线管射出的为高速电子流；电子在阳极的作用下高速向阳极运动；因磁场向外，则由左手定则可得带电粒子向上运动。‎ 三、解答题（本题共3小题，满分34分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎16. 原子核的结合能与核子数之比称作比结合能。已知中子（） 的质量是 ，质子（）的质量是 ，氘核（）的质量是，求：‎ ‎(1)质子和中子结合成氘核过程中释放的能量。‎ ‎(2)氘核的比结合能。‎ ‎【答案】(1)2.19MeV；(2)1.10MeV ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)氘核是由1个质子、1个中子构成，其核子与原子核的质量差为 ‎△m=mH+mn-mD=(1.6726+1.6749-3.3436)×10‎-27kg=0.0039×10‎‎-27kg 氘核的结合能为 ‎△E=△mc2‎ 代入数据解得 ‎(2)氘核的比结合能为 ‎17. 如右图所示，长L＝‎0.2 m的细线上端固定在O点，下端连接一个质量为m＝‎0.5kg的小球，悬点O距地面的高度H＝‎0.35m，开始时将小球提到O点而静止，然后让它自由下落，当小球到达使细线被拉直的位置时，刚好把细线拉断，再经过t＝0.1 s落到地面．如果不考虑细线的形变，g＝‎10 m/s2，试求：‎ ‎(1)细线拉断前后小球的速度大小和方向；‎ ‎(2)假设细线由拉直到断裂所经历的时间为，试确定细线的平均张力大小．‎ ‎【答案】(1)线断前小球速度大小为，方向竖直向下；细线断后球速，方向竖直向下；(2)10 N ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)细线拉断前，小球下落过程机械能守恒：‎ mgl＝‎ 得 v1＝＝‎2 m/s 方向竖直向下． ‎ 设细线断后球速为v2，方向竖直向下，由 H-l＝v2t＋gt2‎ 可得 v2＝‎1 m/s 方向竖直向下；‎ ‎（2）设细线的平均张力为F，方向竖直向上．取竖直向上为正方向，‎ 由动量定理可得：‎ ‎(F－mg)Δt＝－mv2－(－mv1) ‎ 解得 F＝＋mg＝10 N ‎18. 两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v0/2向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图所示．现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为m/4，速度为v0，子弹射入木块A并留在其中．求：‎ ‎(1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小．‎ ‎(2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能．‎ ‎【答案】vB＝v0/2 ， vA＝v0/5 ，mv02‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：(1)在子弹打入木块A的瞬间，由于相互作用时间极短，弹簧来不及发生形变，A、B都不受弹力的作用，故vB＝v0/2 ； ‎ 由于此时A不受弹力，木块A和子弹构成的系统在这极短过程中不受外力作用，系统动量守恒：‎ mv0/2 — mv0/4 ＝ (m/4＋m) vA， ‎ 解得vA＝v0/5 ‎ ‎（2）由于木块A、木块B运动方向相同且vA＜vB，故弹簧开始被压缩，分别给A、B木块施以弹力，使得木块A加速、B变减速运动，弹簧不断被压缩，弹性势能增大，直到二者速度相等时弹簧弹性势能最大，在弹簧压缩过程木块A(包括子弹)、B与弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒．‎ 设弹簧压缩量最大时共同速度为v，弹簧的最大弹性势能为Epm，有 mvA+ mvB ＝ (‎5m/4＋m)v ‎·mvA2 +mvB2 ＝(‎5m/4＋m)v2 ＋ Epm ‎ 联立解得： v＝v0， Epm＝mv02‎