【物理】湖北省华中师大一附中2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版） 13页

华中师大一附中2020-2021学年度下学期高二期中考试 物理试题 一、选择题（本题共50分，在给出的四个选项中，第1-5小题只有一项是正确的，第6-10小题有多个选项是正确的，全部选对得5分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分）‎ ‎1.分别用波长为λ和l 的单色光照射同一金属板，发出的光电子的最大初动能之比为2:3，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】光子能量为 根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为 根据题意有，，‎ 联立可得逸出功 故A正确，BCD错误。故选A。‎ ‎2.如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速的匀速飞行器上测得该正方形的图像是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】正方形从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上运动，根据相对论效应可知，沿x轴方向正方形边长缩短，而沿y轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形．‎ A．其形状与结论不相符，选项A错误；B．其形状与结论不相符，选项B错误；‎ C．其形状与结论相符，选项C正确；D．其形状与结论不相符，选项D错误；‎ ‎3.如图所示，理想变压器原线圈接在输出电压不变的交流电源上，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　）‎ A. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，通过电阻R1的电流变大 B. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变小 C. 当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变小 D. 若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大 ‎【答案】C ‎【解析】AB．由题可知，原线圈两端的电压不变，故副线圈两端的电压也不变，当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的有效阻值增大，副线圈中的总电阻增大，所以副线圈中的干路电流减小，即通过电阻R1的电流变小，所以电阻R1两端的电压变小，而副线圈两端总的电压是不变的，所以副线圈中并联部分的电压增大，故电压表的示数增大，故AB错误；‎ C．由上分析可知，副线圈的干路电流减小，因匝数比不变，故原线圈的电流也减小，即电流表A1示数变小，故C正确；‎ D．若闭合开关S，则R3并联在副线圈的电路中，所以副线圈的总电阻减小，副线圈两端的电压不变，所以副线圈的干路电流增大，因匝数比不变，故原线圈的电流也增大，即电流表A1示数变大；副线圈干路电流流过R1，因副线圈的干路电流增大，所以R1两端的电压增大，而副线圈两端总的电压是不变的，所以副线圈中并联部分的电压减小，即R2两端的电压减小，所以流过R2电流减小，即A2示数变小，故D错误。故选C。‎ ‎4.已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En＝，其中n＝2,3,4…，h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．有一氢原子处于n＝3的激发态，在它向低能级跃迁时，可能辐射的光子的最大波长为(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】一群氢原子处于n=3激发态，可释放出的光子频率种类为3种，据玻尔理论在这3种频率光子中，当氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时辐射的光子频率最小，波长最长，E2=，E3=，=E3-E2，，故D正确，ABC错误；故选D．‎ ‎5.如图所示，竖直面上有一半径较大的圆弧轨道，最低点为M点，有三个小球A、B、C ‎（可视为质点），A球位于圆心处，B球位于弦轨道MN的顶端N点，C球位于圆弧轨道上极其靠近M的地方。现将三个小球同时由静止释放，不计一切摩擦阻力和空气阻力，则（　　）‎ A. C球最先到达M点 B. B球最后到达M点 C. ABC三球同时到达M点 D. 条件不足，无法判断哪个小球最先、最后到达M点 ‎【答案】B ‎【解析】设圆弧的半径为R，对于A球，做自由落体运动，则有 解得 对于B球，沿弦轨道MN做初速度为零的匀加速度直线运动，设弦轨道MN与水平切线的夹角为，根据几何关系有 根据牛顿第二定律可得加速度为 根据位移时间公式有 解得 对于C球做单摆运动，根据单摆的运动规律，则有 综上分析可得 故B球最后达到M点，A球最先到达M点，故B正确，ACD错误。故选B。‎ ‎6.声波与光波有许多可比之处,某同学对此做了一番比较,得到如下结论,你认为正确的是（　）‎ A. 声波是纵波，而光波是横波 B. 声波的传播依赖于介质，而光可以在真空中传播 C. 声波和光波都能产生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象 D. 当声波和光波从空气进入水中时，频率保持不变，波长和波速都变小 ‎【答案】ABC ‎【解析】A．声波的传播方向与介质质点振动方向在同一直线上，是纵波；而光波的传播方向与电磁振荡的方向垂直，是横波，故A正确；‎ B．声音的传播需要介质；光的传播不需要介质，光可以在真空中传播，故B正确；‎ C．声波和光波都有波共性，所以都能产生反射、折射、干涉、衍射、偏振、多普勒效应等现象，故C正确；‎ D．波频率由波源决定，与介质无关，所以当声波和光波从空气进入水中时，它们的频率都保持不变，声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式 得知声波的波长变长；光波由空气进入水中，波速变小，频率不变，由波速公式 得知光波波长变短，故D错误。故选ABC。‎ ‎7.假如平静的水面下相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面正上方同等条件下观测发现：b在水下的像离水面距离最大，c照亮水面（透光面）的面积比a的大。关于这三种光的性质，下列说法正确的是（　　）‎ A. c光的频率最大 B. 真空中b光的波长最长 C. a光在水中的传播速度最小 D. 通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距最大 ‎【答案】BC ‎【解析】B．根据视深公式 知折射率最小的光，在水下的像最深，所以b的折射率最小，频率最小，波长最长，故B正确；‎ AC．照亮水面的圆面积的半径R与临界角C满足 又 c照亮水面的面积比a的大，则c的临界角大，水对c的折射率小，所以a的折射率最大，a的频率最大，a的传播速度最小，故A错误，C正确；‎ D．因a的频率最大，则a的波长最小，当发生双缝干涉时，根据 可知a的的相邻条纹间距最小，故D错误。故选BC ‎8.有甲、乙、丙、丁四列简谐波同时沿x轴正方向传播，波速分别是v、2v、3v、4v，a、b是x轴上所给定的两点，且ab=l。在t时刻，a、b两点间四列波的波形分别如图所示，则由该时刻起（　　）‎ A. 波长最长的是丙，波长最短的是乙 B. 频率最高的是乙，频率最低的是丙 C. 关于a点第一次到达波峰，最先是乙，最后是甲 D. 关于b点第一次到达波谷，最先是丁，最后是甲 ‎【答案】AC ‎【解析】A．由图象可知，四列波的波长分别为、、、，故波长最长的是丙，波长最短的是乙，故A正确；‎ B．根据 可得频率分别为，，，‎ 故频率最高的是丁，频率最低的是甲，故B错误；‎ C．根据 得四列波的周期为，，，‎ 由该时刻起a点第一次出现波峰的时间分别为 ‎，，，‎ 故关于a点第一次到达波峰，最先是乙，最后是甲，故C正确；‎ D．由该时刻起a点第一次出现波谷的时间分别为 ‎，，，‎ 故关于a点第一次到达波谷，最先是乙，最后是丙，故D错误。故选AC ‎9.为了保证行车安全和乘客身体健康，动车上装有烟雾报警装置，其工作原理如图所示。M为烟雾传感器，它可视为一可变电阻，且阻值RM随着烟雾浓度的改变而变化，S为警报装置，R为可变电阻。当车厢内有人抽烟时，烟雾的浓度增大，导致警报装置S两端的电压增大，发出警报。下列说法正确的是（　　）‎ A. RM随烟雾浓度增大而增大 B. RM随烟雾浓度的增大而减小 C. 减小R，则烟雾浓度变化时，S两端电压变化更明显 D. 增大R，则烟雾浓度变化时，S两端电压变化更明显 ‎【答案】BD ‎【解析】AB．S两端电压U增大，故传感器两端电压一定减小；当有烟雾，使传感器电阻变化，即RM变小，则有RM随着烟雾浓度的增大而减小，故A错误，B正确；‎ CD．R越大，M与R并联的电阻R并越接近RM，U增大越明显，导致“S”上电压变化最明显，故C错误，D正确。故选BD。‎ ‎10.如图所示的电路中，L是电阻不计的电感线圈，C是电容器（原来不带电），闭合电键S，待电路达到稳定状态后再断开电键S，LC回路中将产生电磁振荡。如果规定电感L中的电流方向从a到b为正，断开电键时刻为t=0，那么断开电键后（　　）‎ A. 图甲可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律 B. 图乙可以表示电感线圈中的电流i随时间t的变化规律 C. 图甲可以表示电容器左极板的电荷量q随时间t的变化规律 D. 图乙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律 ‎【答案】AD ‎【解析】AB．S接通达到稳定时，线圈内有电流而电容器上没有电流，流过线圈的电流是从a流向b，当断开开关瞬间时，电流要减小，而线圈的感应电动势，阻碍电流减少，则电流方向不变，大小在慢慢减小，同时对电容器充电；当电容器充电完毕时，电流为零。接着电容器放电，电流方向与之前相反，大小在不断增大，直到电容器放电完毕后，电流反向最大；之后电容器与线圈组成的LC回路重复以上的过程中，在LC回路中形成电磁振荡，回路中出现余弦式电流，故图甲可以表示电感线圈中的电流i随时间t 的变化规律，故A正确，B错误；CD．S闭合时，电流稳定时，线圈L两端的电压为零，故电容器两端的电势差为零，根据Q=CU。可知所带的电荷量为零；当断开S，由于线圈L阻碍电流的变化，则线圈L中有从a到b的电流，此时电容器反向充电，则右极板带正电，电量逐渐增大，磁场能转化为电池能，充电完毕后，又开始放电，将电场能转化为磁场能，形成LC振荡电路，电量随时间周期性变化，故图乙可以表示电容器右极板的电荷量q随时间t的变化规律，故C错误，D正确。故选AD。‎ 二、实验题（14分）‎ ‎11.（1）甲乙两同学用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验中，分别得到如图所示甲乙两种实验记录。在甲中，已画好玻璃砖两界面直线aa′和bb′后，不小心将玻璃砖稍稍向上平移了，如甲图中虚线所示。若之后的其他操作无误，则测得的折射率n_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。在乙中，玻璃砖上界面直线aa′正确，而画的表示下界面的bb′稍稍向上平移了，如乙图中虚线所示。若之后的其他操作无误，则测得的折射率n将_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；‎ ‎（2）某同学做测定玻璃折射率的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2图象，如图所示，下列判断正确的是_______。‎ A．他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B．玻璃的折射率为0.67‎ C．玻璃的折射率约为1.5 D．玻璃临界角的正弦值为0.67‎ ‎【答案】 (1). 不变 偏大 (2). ACD ‎【解析】（1）[1]如图所示 实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律可得 可知测得的折射率将不变；‎ ‎[2]如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，即将移到图中虚线位置，而在做光路图时不变，作出光路图，如图所示 红线表示作图时所用的光路，黑线表示实际的光路，由图可知测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，则由折射定律可得 可知所测得的折射率将偏大；‎ ‎（2）[3]A．由图象可知：，则入射角大于折射角，所以光线从空气射入玻璃，故A正确；‎ BC．图象的斜率k即是玻璃折射率，由图可得 故B错误，C正确；‎ D．玻璃临界角的正弦值 故D正确。故选ACD。‎ ‎12.某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使光源正常发光：调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题：‎ ‎（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可__________；‎ A．使用间距更小的双缝 B．将屏向远离双缝的方向移动 C．将屏向靠近双缝的方向移动 D．将单缝向双缝靠近 ‎（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹中央到第n条暗条纹中央的距离为Δx，则单色光的波长λ=__________；‎ ‎（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹中央到第4条暗条纹中央的距离为7.44mm。则所测单色光的波长为__________nm（结果保留3位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). C (2). (3). 620‎ ‎【解析】（1）[1]增加从目镜中观察到的条纹个数，则条纹的宽度减小，根据相邻亮条纹间的距离为 为减小相邻亮条纹（暗条纹）间的宽度，则可以减小双缝到屏的距离，增大双缝间的距离，或换用波长短的光，故C正确，ABD错误 故选C；‎ ‎（2）[2]第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为 根据 可得单色光的波长为 ‎（3）[3]由题知条纹间距为 根据 解得 代入数据解得 三、计算题（本题共4小题，共36分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位）‎ ‎13.匝数为N的矩形线框abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO1匀速转动，t=0时刻，线框位置如图。测得定值电阻R两端电压随时间变化的函数表达式为U= 200sin100pt（V），该电阻实际消耗的电功率为200W，求：‎ ‎（1）通过该电阻的交变电流的瞬时值的表达式及有效值；‎ ‎（2）定值电阻R的大小；‎ ‎（3）求0~0.005s内通过R的电量。‎ ‎【答案】（1）sin100pt（A），1A；（2）200Ω；（3）‎ ‎【解析】（1）根据U= 200sin100pt（V），得R两端电压的最大值为Um=200V 则电压有效值为 根据 解得感应电流的有效值为I=1A 所以电流的电大值为 则电流瞬时值的表达式为sin100pt（A）‎ ‎（2）根据 代入UR和I可得R=200Ω ‎（3）根据U=200sin100pt（V），可得角速度为，则周期为 所以，即0~0.005s内线圈转过圈，磁通量的变化量为 电压的最大值为 联立解得 根据法拉第电磁感应定律得 感应电流 根据 可得 代入，R解得 ‎14.如图所示，实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形，虚线是这列波在t2=1.5s时刻的波形，这列波的周期T符合：，求：‎ ‎（1）若波沿x轴正方向传播，波速为多大；‎ ‎（2）若波沿x轴负方向传播，波速为多大。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】据波形图可知，λ=8m ‎（1）若波沿x轴正方向传播，因，则波向右传播的距离为 x=（3λ+3）m=27m 所以波速为 ‎（2）若波沿x轴负方向传播，因，则波向左传播的距离为 x=（2λ+5）m=21m 以波速为 ‎15.如图所示为某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，圆弧CD是半径为R的四分之一圆周，圆心为O．光线从AB面上的M点入射，入射角i＝45°，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出，已知OB段的长度，真空中的光速为c，求：‎ ‎（1）透明材料的折射率n；‎ ‎（2）光从M点射入到从CD面射出所用的时间t．‎ ‎【答案】（1）透明材料的折射率n是．（2）光从M点射入到从CD面射出所用的时间t是．‎ ‎【解析】（1）设光线在AB面的折射角为r，根据折射定律可得：‎ 设棱镜的临界角为C，根据题意，光线在BC面恰好发生全反射，‎ 得到：sinC＝1/n 由几何关系可知 r+C＝90° 联立解得：n＝ ‎ ‎（2）光在棱镜中传播速度为：v＝c/n 由几何关系可知： ‎ 故光从M点到从CD面射出所用时间为：‎ ‎16.如图所示，质量为M=40kg、倾角为α=37°的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k=2000N/m、自然长度为L=0.4m的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m=10kg的物块。压缩弹簧使其长度为0.3m时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态。重力加速度为g=10m/s2。‎ ‎（1）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；‎ ‎（2）求弹簧的最大伸长量；‎ ‎（3）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数μ应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？‎ ‎【答案】（1）见解析；（2）0.16m；（3）‎ ‎【解析】（1）设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为，则有 解得 当物块位移为x时，弹簧伸长量为，物块所受合力为 联立以上各式解得 可知物块做简谐运动。‎ ‎（2）物块做简谐振动的振幅为 由对称性可知，最大伸长量为 ‎（3）设物块位移x为正，则斜面体受力情况如图所示 ‎ 由于斜面体平衡，所以水平方向有 竖直方向有 又，‎ 联立解得，‎ 为使斜面体保持静止，则有 解得 当x=-A时，上式右端达到最大值，代入数据解得