2017-2018学年湖北省长阳县第一高级中学高二下学期期末考试物理试题 解析版 13页

湖北省长阳县第一高级中学2017-2018学年度高二下学期期末考试 物理试题 一、选择题：本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1~7题只有一项符合题目要求，第8~12题有多个选项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1. 在能源需求剧增的现代社会，核能作为一种新能源被各国竞相开发利用。核原料中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为→X＋＋γ，下列有关说法中正确的是 A. X原子核中含有92个中子 B. 钚衰变发出的γ射线具有很强的电离能力 C. 20克的经过48200年后，还有5克未衰变 D. 钚核衰变前的质量等于衰变后X、He核的质量之和 ‎【答案】C ‎【解析】根据核反应方程可知，X原子核中电荷数为92个，质量数为235，则中子数为143个，选项A错误；钚衰变发出的γ射线具有很强的穿透能力，但是电离能力很弱，选项B错误；20克的经过48200年后，剩余的量为克，即还有5克未衰变，选项C正确；由于反应要放出能量，则钚核衰变前的质量大于衰变后X、He核的质量之和，选项D错误；故选C.‎ ‎2. 如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像，由图像可知 A. 当入射光频率小于ν0时，会逸出光电子 B. 该金属的逸出功不等于hν0‎ C. 入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎【答案】D ‎【解析】由图像可知当v=v0时，最大初动能为零，可知当入射光频率大于ν0时，会逸出光电子，逸出功W0=hv0，故ABC错误。根据光电效应方程Ek=hv-W0知，图线的斜率等于普朗克常量，故D正确。故选D。‎ 点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程以及知道逸出功与极限频率的关系，知道图线斜率和截距表示的含义．‎ ‎3. 如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是 A. t＝0.8 s时，振子的速度方向向右 B. t＝0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处 C. t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的速度逐渐增大 D. t＝0.4 s和t＝1.2 s时，振子的加速度完全相同 ‎【答案】C ‎【解析】由图乙知t=0.3s时，振子在平衡位置向正方向运动，所以速度方向向右，故A错误；振子远离平衡位置运动，速度逐渐减小，t=0.2s时，应在O点右侧大于6cm处，故B错误；t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度大小相同，方向相反，故C错误；t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子向平衡位置运动，速度逐渐增大，故D正确；故选D.‎ ‎【点睛】由图象可知振动的周期和振幅，振子向平衡位置运动的过程中，速度增大，加速度减小，同时要注意振动图象与波动图象的区别。‎ ‎4. 如图所示为氢原子的能级示意图．现用能量介于10～12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是 A. 照射光中只有一种频率的光子被吸收 B. 照射光中有两种频率的光子被吸收 C. 氢原子发射出三种不同波长的光 D. 氢原子发射出六种不同波长的光 ‎【答案】D ‎【解析】因为-13.6+10=-3.6eV，-13.6eV+12.9eV=-0.7eV，可知照射光中有三种频率的光子被吸收．氢原子跃迁的最高能级为n=4能级，根据知，氢原子发射出六种不同波长的光．故BC正确，AD错误．故选BC．‎ 点睛：解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即Em-En=hv；从高能态向基态跃迁时能辐射的光子数为种.‎ ‎5. 将两个质量均为m=2kg的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示。用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=30°，g=10 m/s2则F的最小值为 A. 5N B. 10N C. 10N D. 20N ‎【答案】D ‎【解析】以两个小球组成的整体为研究对象，分析受力，作出F在三个方向时整体的受力图，根据平衡条件得知：F与T的合力与重力mg总是大小相等、方向相反，由力的合成图可知，当F与绳子oa垂直时，F有最小值，即图中2位置，‎ 根据平衡条件得，F的最小值为：Fmin=2mgsin30°=mg=20N，故选D。‎ 点睛：本题是隐含的临界问题，关键运用图解法确定出F的范围，得到F最小的条件，再由平衡条件进行求解．‎ ‎6. 不计空气阻力，以一定的初速度竖直上抛一物体，从抛出至回到抛出点的时间为t，现在物体上升的最大高度的一半处设置一块挡板，物体撞击挡板前、后的速度大小相等、方向相反，撞击所需时间不计，则这种情况下物体上升和下降的总时间约为 A. 0.3t B. 0.4t C. 0.5t D. 0.2t ‎【答案】A ‎7. 一轻绳一端系在竖直墙M上，另一端系一质量为m的物体A，用一轻质光滑圆环O穿过轻绳，并用力F拉住轻环上一点，如图所示．现使物体A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置．则在这一过程中，力F、绳中张力FT及力F与水平方向夹角θ的变化情况是 A. F保持不变，FT逐渐增大，夹角θ逐渐减小 B. F逐渐增大，FT保持不变，夹角θ逐渐增大 C. F逐渐减小，FT保持不变，夹角θ逐渐减小 D. F保持不变，FT逐渐减小，夹角θ逐渐增大 ‎【答案】C ‎【解析】轻质光滑圆环，所以OM上的力与物块的重力一直相等，即F T保持不变，向下移动过程∠A0M变大，二力的合力减小，所以F逐渐减小，方向是∠A0M的角平分线，所以夹角θ逐渐减小，故B正确。‎ 综上所述本题答案是：B ‎8. 凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(如图甲)，这时可以看到亮暗相间的同心圆(如图乙).这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环)，则应 A将凸透镜的曲率半径变大 B将凸透镜的曲率半径变小 C改用波长更短的单色光照射 D改用波长更长的单色光照射 ‎【答案】AD 考点：考查光的干涉 点评：本题难度较小，相同的厚度构成相同的亮或暗条纹，根据这个结论即可判断 ‎9. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6 s时刻，这列波刚好传到Q点，波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则以下说法正确的是 A. 这列波的波速为16.7 m/s B. 这列波的周期为0.8 s C. 质点c在这段时间内通过的路程一定等于30 cm D. 从t时刻开始计时，质点a第一次到达平衡位置时，恰好是t＋s这个时刻 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：由题图知，PQ间的距离△x=90m-60m=30m，则波速为，故A错误；波形传播到c位置的时间，知0．2s后质点c开始振动，在0．4s内的路程s=2A=20cm．故B错误．质点a的振动方程为），当t=s，代入得：ya=0，则知，从t时刻开始计时，质点a第一次到达平衡位置时，恰好是t＋s这个时刻．故C正确；波长为 λ=40m，则这列波的周期为，经过0．5s，波形向前移动的距离x=50×0．5m=25m，此时b、P关于波峰对称，位移相同．故D正确．故选CD．．‎ 考点：机械波的传播 ‎10. 如图所示，在足够高的空间内，小球位于空心管的正上方h处，空心管长为L，小球球心与管的轴线重合，并在竖直线上。当释放小球，小球可能穿过空心管，不计空气阻力，则下列判断正确的是 A. 两者同时无初速度释放，小球在空中不能穿过管 B. 两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度V0，管无初速度，则小球一定能穿过管，且穿过管的时间与当地重力加速度无关 C. 两者同时释放，小球具有竖直向下的初速度V0，管无初速度，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度有关 D. 两者均无初速度释放，但小球提前了Δt时间释放，则小球一定能穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度有关 ‎【答案】ABD ‎【解析】若两者无初速度同时释放，则在相同时间内下降的高度相同，可知小球在空中不能穿过管，故A正确．两者同时释放，小球具有向下的初速度，管无初速度，根据△x＝v0t+gt2−gt2＝L知，经过t=，小球穿过管，但穿过管的时间与当地重力加速度无关，故C正确，B错误．两者均无初速度释放，但小球提前了△t时间释放，根据△x＝g(t+△t)2−gt2＝‎ g△t2+gt△t=h+L．可知小球能穿过管，穿过管的时间与当地的重力加速度有关．故D错误．故选AC．‎ ‎11. 甲乙两车在一平直道路上同向运动，其图像如图所示，图中和的面积分别为和 .初始时，甲车在乙车前方处，则 A. 若，两车相遇2次 B. 若，两车相遇1次 ‎【答案】CD ‎【解析】分析：此题考察了追击与相遇问题，解决此类问题的关键是分析清楚两物体的位移关系．两物体的位移之差等于初始时的距离是两物体相遇的条件．‎ 解答：解：由图线可知：在T时间内，甲车前进了S2，乙车前进了S1+S2；‎ A、若S0+S2＞S1+S2，即S0＞S1，两车不会相遇，所以选项A正确；‎ B、若S0+S2＜S1+S2，即S0＜S1，在T时刻之前，乙车会超过甲车，但甲车速度增加的快，所以甲车还会超过乙车，则两车会相遇2次，所以选项B正确；‎ C、D、若S0+S2=S1+S2，即S0=S1两车只能相遇一次，所以选项C正确，D错误；‎ 故选ABC．‎ C若，两车不会相遇 D．若，两车相遇2次 ‎12. 如图所示，用柔软轻绳将一均匀重球系在竖直放置的光滑挡板上，轻绳的延长线交于球心，轻绳与挡板的夹角为θ，重球和挡板均静止，下列判断正确的是 A. 若仅将轻绳变长，则轻绳对重球的拉力变大 B. 若仅将轻绳变长，则挡板所受的压力变小 C. 若仅将挡板绕A端在竖直面内沿逆时针缓慢转动至轻绳水平，则轻绳对重球的拉力先增大后减小 D. 若仅将挡板绕A端在竖直面内沿逆时针缓慢转动至轻绳水平，则挡板所受的压力逐渐增大 ‎【答案】BD ‎【解析】设绳子和墙面夹角为θ，对小球进行受析：把绳子的拉力T和墙对球的弹力为N合成F，由于物体是处于静止的，所以物体受力平衡，所以物体的重力等于合成F，即，根据几何关系得出．先找到其中的定值，就是小球的重力mg，mg是不变的，随着绳子加长，细线与墙壁的夹角θ减小，则增大，减小，减小，减小，所以T减小，N减小，即球对绳的拉力变小，对竖直墙的压力变小，A错误B正确；若仅将挡板绕A端在竖直面内沿逆时针缓慢转动至轻绳水平，过程中拉力与竖直方向的夹角在变大，如图所示，可知拉力减小，压力增大，故C错误D正确．‎ 二、实验题（6分+9分）‎ ‎13. 如图所示，某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm，x3＝8.33 cm，x4＝8.95 cm，x5＝9.61 cm，x6＝10.26 cm，则打A点时小车的瞬时速度大小是________ m/s，小车运动的加速度大小是________ m/s2.(计算结果均保留三位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). 0.864 (2). 0.640‎ ‎【解析】试题分析：A点的瞬时速度等于前后两点间的平均速度，即，根据，运用逐差法得：，代入数据得：‎ 故答案为：，，.‎ ‎【点睛】根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出A点的瞬时速度，结合连续相等时间内的位移之差是一恒量，运用逐差法求出小车的加速度．‎ ‎14. 利用如图所示的实验装置可以测定瞬时速度和重力加速度。实验器材有：固定在底座上带有刻度的竖直钢管，钢球吸附器（可使钢球在被吸附后由静止开始下落），两个光电门（可用于测量钢球从第一光电门到第二光电门的时间间隔），接钢球用的小网。实验步骤如下：‎ A．如图所示安装实验器材。‎ B．释放小球，记录小球从第一光电门到第二光电门的高度差h和所用时间t，并填入设计好的表格中。‎ C．保持第一个光电门的位置不变，改变第二个光电门的位置，多次重复实验步骤B。求出钢球在两光电门间运动的平均速度。‎ D．根据实验数据作出图象，并得到斜率k和截距b。‎ 根据以上内容，回答下列问题：‎ ‎（1）根据实验得到的图象，可以求出重力加速度为g=______，钢球通过第一个光电门时的速度为v1=________。‎ ‎（2）如果步骤C中改为保持第二个光电门的位置不变，改变第一个光电门的位置，其余的实验过程不变，同样可以得到相应的图象，以下四个图象中符合规律的是__________。‎ ‎【答案】 (1). （1）2k， (2). b (3). （2）C ‎【解析】（1）根据平均速度公式， 而，且v=v0+gt， 综上所述，解得：=v0+gt 则-t图象斜率k和重力加速度g满足k=g，解得g=2k；钢球通过第一个光电门时的速度为v1=v0=b；‎ ‎（2）根据平均速度公式， 而，且v=v0+gt，综上所述，解得：=v-gt 则-t图象为图像C.‎ 三．计算题（共47分）‎ ‎15. 如图所示，将半径为R的透明半球体放在水平桌面上方，O为球心，直径恰好水平，轴线OO′垂直于水平桌面。位于O点正上方某一高度处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的单色光射向半球体上的A点，光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的B点，已知O′B＝R，光在真空中传播速度为c，不考虑半球体内光的反射，求 ‎（1）透明半球体对该单色光的折射率n ‎（2）该光在半球体内传播的时间 ‎【答案】（1） （2）‎ ‎【解析】试题分析：（i）光从光源S射出经半球体到达水平桌面的光路如图。‎ 光由空气射向半球体，由折射定律，有 在△OCD中，sin∠COD=‎ 得：γ=∠COD=60° 光由半球体射向空气，由折射定律，有 故α＝β 由几何知识得α+β=60° 故α＝β=30°，‎ ‎（ii）光在半球体中传播的速度为，光在半球体中传播的时间 考点：光的折射 ‎【名师点睛】‎ ‎16. 如图所示，质量M＝2kg的木块套在水平杆上，并用轻绳与质量m＝kg的小球相连．今用跟水平方向成α＝30°角的力F＝10N拉着球带动木块一起向右匀速运动，运动中M、m的相对位置保持不变，g＝10 m/s2，求 ‎（1）木块M与水平杆间的动摩擦因数μ ‎（2）运动过程中轻绳与水平方向的夹角θ ‎【答案】（1） （2）30º ‎【解析】以M、m整体为研究对象 由平衡条件得： ‎ 水平方向：Fcos30°－μFN＝0 ①(3分)‎ 竖直方向：FN＋Fsin30°－Mg－mg＝0 ②(3分)‎ 由①②得：μ＝(1分)‎ 评分说明:其它解法只要合理均可给分 本题考查整体隔离法的应用，先以整体为研究对象分析所受外力，列平衡式求解 ‎17. 一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm。O和A是介质中平衡位置分别位于和处的两个质点。时开始观测，此时质点O的位移为y=4cm，质点A处于波峰位置；时，质点O第一次回到平衡位置，时，质点A第一次回到平衡位置，求 ‎（1）简谐波的周期、波速和波长 ‎（2）质点O的位移随时间变化的关系式 ‎【答案】（1）30cm （2）或 ‎【解析】试题分析：（i）设振动周期为T。由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是1/4个周期，由此可知T="4" s①‎ 由于质点O与A的距离5 m小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在时回到平衡位置，而A在t="1" s时回到平衡位置，时间相差。两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v=7．5 m/s②‎ 利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长 λ="30" cm③‎ ‎（ii）（国际单位制）‎ 考点：机械波的传播 视频 ‎18. 甲、乙两辆车在同一直道路上向右匀速行驶,甲车的速度为v1=16m/s,乙车的速度为v2=12m/s,乙车在甲车的前面。当两车相距L=6m时,两车同时开始刹车,从此时开始计时,甲车以大小为a1=2m/s2的加速度刹车,6 s后立即改做匀速运动,乙车刹车的加速度大小为a2=1m/s2，求 ‎（1）从两车刹车开始计时,两车速度相等的时刻 ‎（2）两车相遇的次数及各次相遇的时刻 ‎【答案】（1）4s和8s （2）3次，2s、6s、10s ‎【解析】(1)设刹车后经过t时间两车速度相等，则有：v1-a1t=v2-a2t　‎ 解得：t=4s ‎6s后甲车匀速，则速度：v= v1-a1t1=4m/s 两车速度再次相等时，则有：v=v2-a2t′　‎ 解得：t′=8s ‎(2)在甲减速时，设经时间t相遇，甲和乙的位移分别为x1、x2，则有:x1=v1t-a1t2　‎ x2=v2t-a2t2　‎ 又有：x1-x2=L　‎ 解得：t1=2s或t2=6s 甲车减速时间恰好为6s，即在甲车减速阶段，相遇两次，第一次t1=2s，第二次t2=6s 第二次相遇时甲车的速度为：v′1=v1-a1t2=4m/s 乙车的速度为：v′2=v2-a2t2=6m/s 设再经Δt甲追上乙，则有：v′1Δt=v′2Δt-a2(Δt)2　‎ 代入数据解得：Δt=4s 此时乙仍在做减速运动，此解成立，所以甲、乙两车第3次相遇，相遇时刻为：t3=t2+Δt=10s 点睛：本题中涉及运动情境较为复杂，为比较麻烦的追及相遇问题，要结合位移关系和速度关系并联系实际运动情境加以解决，难度较大．‎ ‎ ‎ ‎ ‎