河南省郑州市2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析） 13页

河南省郑州市2020学年高二下期期末考试 ‎ 物理试题 一、选择题(本大题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。)‎ ‎1. 关于振动和波的关系，下列说法正确的是 A. 如果振源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止 B. 物体做机械振动，一定产生机械波 C. 波的速度即振源的振动速度 D. 介质中各个质点的振动频率与介质性质无关，仅由振源的振动频率决定 ‎【答案】D ‎【解析】如果振源停止振动，在介质中传播的波动不会立即停止，选项A错误；物体做机械振动，必须有传播波的介质才能产生机械波，选项B错误；波的速度与振源的振动速度是两个不同的概念，是不相同的两个量，选项C错误；介质中各个质点的振动频率与介质性质无关，仅由振源的振动频率决定，选项D正确；故选D.‎ ‎2. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是 A. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象 B. 白光通过三棱镜后得到彩色图样是利用光的衍射现象 C. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象 D. 光学镜头上的增透膜是利用光的偏振现象 ‎【答案】C ‎【解析】在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故A错误。用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，故B错误。用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C正确；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D错误。故选C。‎ ‎3.‎ ‎ 氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62~3.11eV。下列说法正确的是 A. 处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离 B. 大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，可能发出可见光 C. 氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子动能减小，原子的电势能减小 D. 一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出3种不同频率的光 ‎【答案】A ‎【解析】紫外线的频率大于3.11eV，n=3能级的氢原子可以吸收紫外线后，能量大于0，所以氢原子发生电离。故A正确。氢原子从高能级向n=3能级跃迁时发出的光子能量小于1.51eV，小于可见光的频率，不可能发出可见光，故B错误；氢原子的核外电子由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子轨道半径减小，动能增加，原子的电势能减小，总能量减小，选项C错误；一个处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出2种不同频率的光，即从3→2，2→1两种，选项D错误；故选A.‎ ‎4. 甲、乙两物体分别在恒力F1、F2的作用下沿同一直线运动，它们的动量随时间变化的关系如图所示，设甲在t1时间内所受的冲量为I1，乙在t2时间内所受的冲量为I2，则F、I的大小关系是 A. F1>F2，I1= I2 B. F1F2，I1> I2 D. F1=F2，I1= I2‎ ‎【答案】A ‎【解析】冲量I＝Δp，从题图上看，甲、乙两物体动量变化的大小I1＝I2，又因为I1＝F1t1，I2＝F2t2，t2>t1，所以F1>F2．‎ ‎5. 下列关于原子核的说法中正确的是 A. 结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 B. 人类关于原子核内部的信息，最早来自天然放射性现象 C. 康普顿效应说明了光具有动量和能量，证明了光的波动性 D. 核力存在于原子核内的所有核子之间 ‎【答案】B ‎【解析】比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，选项A错误；人类关于原子核内部的信息，最早来自天然放射性现象，选项B正确；康普顿效应说明了光具有动量和能量，证明了光的粒子性，选项C错误；核力是强相互作用的一种表现，只有相近核子之间才存在核力作用，故D错误；故选B。‎ ‎6. 下列说法正确的 A. 我们能通过光谱分析来鉴别月球的物质成分 B. 当敌机靠近时，战机携带的雷达接收反射波的频率小于其发射频率 C. B衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D. Rn的半衰期为3.8天，若有20gRn，经过7.6天后还剩下5gRn ‎【答案】D ‎【解析】光谱分析要使用明线谱或吸收光谱，而月亮的光是反射的太阳光。故A错误；根据多普勒效应，波源和观察者相互靠近时，观察者接受的频率要高于发射频率，所以B错误；β衰变中产生的β射线不是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成，实际上是原子核中的中子转化成质子而发射出来的．故C错误；根据m=m0，则20g，经过7.6天后还剩下m=20g=5g，选项D正确；故选D.‎ ‎7.‎ ‎ 一束含两种频率的单色光，照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示。下列说法正确的是 A. b光光子的频率大于a光光子的频率 B. 在玻璃砖中b光的速度比a光的速度大 C. 若a光能使某金属发生光电效应，b光也一定能使该金属发生光电效应 D. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大 ‎【答案】B ‎【解析】光路图如图所示，‎ ‎............‎ 点睛：解决本题的突破口在于通过光线的偏折程度比较出光的折射率大小，知道折射率、频率、波长、临界角以及在介质中的速度等大小关系．‎ ‎8. 如图所示，质量分别为m1、m2的两个小球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上。突然加一水平向右的匀强电场后，两球A、B将由静止开始运动。对两小球A、B和弹簧组成的系统，在以后的运动过程中，以下说法正确的是(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用且弹簧不超过弹性限度)‎ A. 系统机械能不断增加 B. 系统机械能守恒 C. 系统动量不断增加 D. 系统动量守恒 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：、加电场后，A小球受到向左的电场力，B小球受到向右的电场力，两小球远离过程中，电场力做正功，电势能减小，系统机械能不守恒，并且机械能和电势能相互转化，AB错误，A小球受到向左的电场力，B小球受到向右的电场力，电场力大小相等，故系统外力做功为零，动量守恒，C错误，D正确，‎ 故选D 考点：考查了机械能和动量守恒的判断 点评：关键是对两种守恒条件的正确掌握 ‎9. 下列说法中正确的是 A. 受迫振动的频率与振动系统的固有频率有关 B. 光在真空中传播的速度在任何参考系中都是相同的 C. 泊松亮斑是光的衍射现象 D. 双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大 ‎【答案】BCD ‎【解析】受迫振动的频率与振动系统的固有频率无关，选项A错误；根据光速不变原理，光在真空中传播的速度在任何参考系中都是相同的，选项B正确；泊松亮斑是光的衍射现象，选项C正确；双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，根据，因红光的波长大于紫光，则条纹间距一定变大，选项D正确；故选BCD.‎ ‎10. 一个质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是 A. 质点振动频率为4Hz B. 在10s内质点经过的路程是20cm C. 在5s末，质点速度为零，加速度最大 D. 在t=1.5s和t=4.5s两时刻质点位移大小相等 ‎【答案】BCD ‎【解析】试题分析：由图读出周期为T=4s，则频率为．故A错误．质点在一个周期内通过的路程是4个振幅，t=10s=2．5T，则在10s内质点经过的路程是S=2．5×4A=10×2cm=20cm．故B正确．在5s末，质点位于最大位移处，速度为零，加速度最大．故C错误．由图看出，在t=1．5s和t=4．5s两时刻质点位移大小相等．故D正确．故选BD。‎ 考点：振动图像 ‎11. 如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=－2×10-1m和x=12×10-1m处，两列波的波速均为v=0.4m/s，两波源的振幅均为A=2cm。图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x=0.2m和0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处，关于各质点运动情况判断正确的是 A. 质点P、Q都首先沿y轴负向运动 B. t=0.75s时刻，质点P、Q都运动到M点 C. t=1s时刻，质点M的位移为+4cm D. t=1s时刻，质点M的位移为-4cm ‎【答案】AD ‎【解析】根据波动与振动方向间的关系可知,此时P､Q两质点均向y轴负方向运动,选项A错误.再经过t="0.75" s,两列波都传播Δx="vt=0.3" m,恰好都传播到M点,但P､Q两质点并未随波迁移,选项B错误.t="1" s时,两列波都传播Δx="vt=0.4" m,两列波的波谷同时传播到M点,根据波的叠加原理,质点M的位移为-4 cm,选项C错误,选项D正确.‎ ‎12. 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化线，普朗克常量h=6.63×10-3J·s，由图可知 A. 该金属的极限频率为4.3×1014Hz B. 该金属的极限频率为5.5×1014Hz C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为0.5eV ‎【答案】AC ‎【解析】由光电效应方程Ekm＝hν－W知图线与横轴交点为金属的极限频率，即ν0＝4．3×1014Hz，A对，B错；该图线的斜率为普朗克常量，C对；金属的逸出功W＝hν0＝eV≈1．8eV，D错。‎ 二、实验题(本题2小题，共12分。请按题目要求作答。)‎ ‎13. 某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图(a)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图(b)中的黑点代表亮点的中心位置。‎ ‎(1)这个现象说明激光具有_________性(填“粒子性”或“波动性”)；‎ ‎(2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍，如果双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则激光的波长。‎ 该同学测得L=1.0000m、缝间距a=0.220mm，用十分度的游标卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中心位置如图(b)所示。‎ 图(b)图中第1到第4个光点的距离是_________mm。实验中激光的波长入=_________m。(保留两位有效数字)‎ ‎(3)如果实验时将红激光换成蓝激光屏上相邻两光点间的距离将_________。(填“变大”或“变小”)‎ ‎【答案】 (1). （1）波动 (2). （2）8.5， (3). 6.2×10-7 (4). （3）变小 ‎【解析】（1）光的干涉现象说明光具有波动性．‎ ‎（2）游标卡尺的主尺读数为8mm+0.1×5mm=8.5mm，即图中第1到第4个光点的距离是8.5mm；则相邻条纹的间距△x＝mm＝2.83mm，‎ 根据△x＝λ得，波长．‎ ‎（3）如果实验时将红激光换成蓝激光，因红激光的波长大于蓝激光的波长，根据△x＝λ则屏上相邻两光点间的距离将变小。‎ 点睛：解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法，以及掌握双缝干涉条纹的间距公式△x＝λ，并能灵活运用．‎ ‎14. 某同学用如图所示的装置，通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证动量守恒定律，图中PQ是斜槽，QR为水平槽。‎ ‎(1)实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，然后用圆规画一个尽可能小的圆，把所有的落点圈在里面，圆心即平均位置，其目的是减小实验中的_________(填“系统误差”或“偶然误差”)。‎ ‎(2)再把B球放在水平槽上靠近水平槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，用(1)中同样的方法找出它们的平均落点位置。图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，A、B球落点痕迹如图所示，但未明确对应位置。(用实验中测量的量表示)。‎ ‎(3)碰撞后B球的水平射程应为_________。‎ ‎(4)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：_________(填选项号)‎ A.水平槽上不放B球时，测量A球落点位置到O点的距离 B.A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离 C.测量A球或B球的直径 D.测量A球和B球的质量m1、m2‎ E.测量G点相对于水平槽面的高度 F.测量水平槽末端P点离O点的高度 ‎(5)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_________(用实验中测量的量表示)。‎ ‎【答案】偶然误差，x2，ABD，m1x2=m1x2+m2x3‎ ‎【解析】（1）实验中的做法是为了减小实验的偶然误差；‎ ‎（2）由图可知，碰撞后B球的水平射程应为x2； ‎ ‎（3）水平槽上未放B球时，测量a球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞前a球的速度，故A正确；A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离，即测量出碰撞后A球的速度，故B正确；不需要测量A球或B球的直径，故C错误；测量A球和B球的质量（或两球质量之比），用来表示出球的质量，故D正确；不需要测量G点相对于水平槽面的高度，也不需要测量水平槽末端P点离O点的高度，选项EF错误．故选ABD．‎ ‎（3）碰撞后两球都做平抛运动，它们抛出点的高度相同，在空中的运动时间t相同，由动量守恒定律得：m1v0=m1v1+m2v2，两边同时乘以时间t得：m1v0t=m1v1t+m2v2t，则m1x2=m1x2+m2x3，即实验需要验证的表达式为：m1x2=m1x2+m2x3．‎ 点睛：此题关键是知道实验的原理；即用水平射程代替水平速度的方法，所以要掌握两球平抛的水平射程和水平速度之间的关系，注意理解实验的过程及步骤．‎ 三、计算题(本题共4小题，共40分。解答时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，答案中必须写出数值和单位。)‎ ‎15. 如图所示，一个半径为R的透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点。已知OA=2R，该球体对蓝光的折射率为。求：‎ ‎(1)它从球面射出时的出射角β为多少?‎ ‎(2)若光在真空中的传播速度为c，那么，请推导出光从A点传播到C点所需时间t的表达式(用c，R表示)‎ ‎【答案】（1）60° （2）‎ ‎【解析】试题分析：①设入射角为α，由几何关系可知：（1）‎ 由可得：sinβ＝nsinα＝‎ 所以：β＝60°‎ ‎②由公式 ‎ ‎ ‎ 考点：光的折射.‎ ‎16. 云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原子核在云室中发生一次α衰变，α粒子的质量为m，电荷量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内。现测得α粒子运动的轨道半径为R，已知光速c。试求在衰变过程中的质量亏损。(注意：涉及动量问题时，亏损的质量可以不计)‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】试题分析：衰变放出的a粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动 衰变过程中动量守恒，设新核速度为vt,则有 衰变过程中a粒子和新核的动能来自亏损的质量，所以 由上述三式得 ‎17. 一列简谐横波在x轴上传播，在t1=0和t2=0.5s两时刻的波形分别如图中的实线和虚线所示，求：‎ ‎(1)若周期大于t2－t1，波速多大?‎ ‎(2)若周期小于t2－t1，则波速又是多少?‎ ‎(3)若波速为92m/s，求波的传播方向。‎ ‎【答案】（1）12m/s （2）（4+16n）（n=1,2,3…） （3）‎ ‎【解析】(1)若波向右传播，Δx1＝2 m，Δt＝t2－t1＝0.5 s，则v1＝＝4 m/s；‎ 若波向左传播，Δx2＝6 m，Δt＝t2－t1＝0.5 s，则v2＝＝12 m/s.‎ ‎(2)若波向右传播，Δx3＝(2＋8n)m(n＝1,2,3，…)，Δt＝t2－t1＝0.5 s，则v3＝＝(4＋16n) m/s(n＝1,2,3，…)；‎ 若波向左传播，Δx4＝(6＋8n) m(n＝1,2,3，…)，Δt＝t2－t1＝0.5 s则v4＝＝(12＋16n) m/s(n＝1,2,3，…)．‎ ‎(3)当波速为92 m/s时，波向前传播的距离为Δx＝vt＝46 m＝λ，由(2)题答案可知波向左传播．‎ ‎18. 将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。如图甲中O点为单摆的固定悬点，现将摆球(可视为质点)拉至A点，此时细线处于紧张状态，释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置，∠AOB=∠COB=α，α小于10°且是未知量。图乙是由计算机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，且图中t=0时刻为摆球从A点开始运动的时刻。试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息求：(g取10m/s2)‎ ‎(1)单摆的振动周期和摆长；‎ ‎(2)摆球的质量；‎ ‎(3)摆球运动过程中的最大速度。‎ ‎【答案】 向左传播 ‎【解析】(1)由图1可知周期 T=0.4π s 由 ‎ 有 ‎ 解得：L=0.4 m ‎(2)在 B 点拉力最大，Fmax=0.510N，有：      ①‎ 在 A 和 C 点拉力最小：‎ Fmin=0.495N 有：Fmin=mgcosθ           ②‎ 从 A 到 B 的过程中摆球的机械能守恒，有：   ③‎ 由①②③式消去cosθ 和 v2，代入数据得：m=0.05 kg ‎(3)由①式解得：‎ v=0.283 m/s 视频