2017-2018学年江苏省南菁高级中学高二下学期期中考试物理试题-解析版

2017-2018学年江苏省南菁高级中学高二下学期期中考试物理试题-解析版

绝密★启用前 江苏省南菁高级中学2017-2018学年高二下学期期中考试物理试题 评卷人 得分 一、单选题 ‎1．放在水平面上的物体,用水平推力F推它t秒,物体始终不动,则在这t秒内,关于合力的冲量与摩擦力冲量的大小,下列说法正确的是（ ）‎ A． 合力的冲量及摩擦力的冲量均为0‎ B． 合力的冲量及摩擦力的冲量均为Ft C． 合力的冲量为0,摩擦力的冲量为Ft D． 合力的冲量为Ft,摩擦力的冲量为0‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 放在水平面上的物体，用水平推力F推它t秒，物体始终不动，则物体所受合力为零，物体所受摩擦力大小等于F；在这t秒内，合力的冲量为0，摩擦力冲量的大小为Ft。故C项正确，ABD三项错误。‎ ‎2．解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务，假设鱼雷快艇的总质量为M，以速度v前进，现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度减为原来的（方向不变），不计水的阻力，则鱼雷的发射速度为（ ）‎ A． ‎ B． ‎ C． ‎ D． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 不计水的阻力，鱼雷快艇发射鱼雷的过程动量守恒，则，解得：鱼雷的发射速度。故A项正确，BCD三项错误。‎ ‎3．如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放α,β,γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法中正确的是（ ）‎ A． ①表示γ射线，③表示α射线 B． ②表示β射线，③表示α射线 C． ④射线的电离能力最强 D． ⑥射线的穿透能力最强 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ α射线实质是高速氦核流，带正电；β射线实质是电子流，带负电；γ射线实质是高频电磁波，不带电。‎ AB：匀强电场场强向右，①向左偏，为β射线；②不偏转，为γ射线；③向右偏，为α射线。故AB两项错误。‎ CD：匀强磁场方向垂直纸面向里，据左手定则，α射线受的洛仑兹力向左为④，α射线电离能力最强；β射线受的洛仑兹力向右为⑥；γ射线不受洛仑兹力为⑤，γ射线穿透能力最强。故C项正确，D项错误。‎ ‎【点睛】‎ β衰变所释放的电子是原子核内所形成的，原子发生一次β衰变，原子序数增加1。‎ ‎4．下列说法不正确的是（ ）‎ A． 英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子，从而认识到原子是可以分割的 B． 铀核（)衰变为铅核( )的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 C． 卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 D． 玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A：英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子，从而认识到原子是可以分割的。故A项正确。‎ B：铀核（)衰变为铅核( )的过程，，据质量数守恒和电荷数守恒可得：、，即要经过8次α衰变和6次β衰变。故B项正确。‎ C：卢瑟福通过α粒子散射提出了原子的核式结构学说，即原子中间有原子核。故C项错误。‎ D：玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。故D项正确。‎ 本题选不正确的，答案是C。‎ ‎【点睛】‎ 知道物理学史，知道物理学家在对应科学研究中的主要步骤、采用的物理方法和实验结论。‎ ‎5．氢原子发光时，能级间存在不同的跃迁方式，图中 ① ② ③ 三种跃迁方式对应的光谱线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ，下列 A、B、C、D 光谱图中，与上述三种跃迁方式对应的光谱图应当是下图中的（图中下方的数值和短线是波长的标尺） ‎ A． ‎ B． ‎ C． ‎ D． ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：由玻尔的频率条件：可知①②③种情况下向外放出的光子能量；‎ 根据ε＝hv C=λv 计算可知BCD错误，A正确．‎ 考点：本题考查玻尔的频率条件、光的能量子。‎ ‎6．一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中,由于发生衰变而形成如图所示的两个圆形径迹，则 ( )‎ A． 反冲核沿大圆做逆时针方向的运动 B． 沿大圆和小圆运动的粒子周期相同 C． 该原子核发生了α衰变 D． 该原子核发生了β衰变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ CD：由运动轨迹知，衰变时产生粒子与新核所受洛仑兹力方向相同，两者运动方向相反，则该原子核发生了β衰变。故C项错误，D项正确。‎ A：由洛仑兹力作用下的圆周运动半径公式得，反冲核的轨道半径较小，沿小圆运动，据左手定则知，反冲核做逆时针方向的运动。故A项错误。‎ B：由洛仑兹力作用下的圆周运动半径公式得，周期与比荷有关，反冲核与电子的比荷不同，则沿大圆和小圆运动的粒子周期不同。故B项错误。‎ ‎【点睛】‎ 衰变前后动量守恒，衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，若发生β衰变，两轨迹内切；若发生α衰变，两轨迹外切。‎ ‎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，小球和槽组成的系统动量始终守恒 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． 被弹簧反弹后，小球和槽的机械能守恒，小球能回到槽高h处 D． 被弹簧反弹后，小球和槽都做匀速直线运动 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A：小球在槽上运动时，两物体组成系统水平方向所受合外力为零，竖直方向所受合外力不为零，系统动量不守恒。小球与弹簧接触时，小球受弹力，小球和槽组成的系统动量不守恒。故A项错误。‎ B：下滑过程中两物体均有水平方向的位移，弹力的方向垂直于球面，力和位移夹角不垂直，小球和槽之间的相互作用力均做功。故B项错误。‎ CD：小球沿槽下滑时，系统水平方向动量守恒，球与槽质量相等，则球与槽分离时速度大小相等；小球被反弹后与槽的速度相等，小球和槽都做匀速直线运动，小球不能滑到槽上。故C项错误，D项正确。‎ ‎【点睛】‎ 系统水平方向所受合外力为零，竖直方向所受合外力不为零时，系统水平方向动量守恒。‎ 评卷人 得分 二、多选题 ‎8．在光电效应实验中，王飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图所示，则可判断出（ ）‎ A． 甲光的频率大于乙光的频率 B． 乙光的波长大于丙光的波长 C． 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D． 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据光电效应方程和比较出光子的频率大小，根据光子的频率比较出光波的波长大小，结合光电效应方程比较最大初动能。‎ ‎【详解】‎ A、由题图可知，甲、乙两光对应的反向截止电压均为，由爱因斯坦光电效应方程可知，甲、乙两光频率相同，且均小于丙光频率，又因为是同一光电管,所以截止频率相同.故A正确、C错误；‎ B、甲光频率小，则甲光对应光电子最大初动能小于丙光的光电子最大初动能，乙光频率小于丙光频率，故乙光的波长大于丙光的波长，B正确，D错误。‎ 故选：AB。‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键掌握截止电压、截止频率，以及理解光电效应方程 ‎9．下列有关黑体辐射和光电效应的说法中正确的是（ ）‎ A． 在黑体辐射中,随着温度的升高,各种频率的辐射强度都增加,辐射强度极大值向频率较低的方向移动 B． 普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 C． 用一束绿光照射某金属,能产生光电效应,现把这束绿光遮住一半,仍然可发生光电效应 D． 在光电效应现象中,入射光的强度越大,光电子的最大初动能越大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A：在黑体辐射中，随着温度的升高，各种频率的辐射强度都增加，辐射强度极大值向频率较高的方向移动。故A项错误。‎ B：普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，故B项正确。‎ C：用一束绿光照射某金属，能产生光电效应，现把这束绿光遮住一半，光的频率不变，仍然大于极限频率，可发生光电效应。故C项正确。‎ D：在光电效应现象中，光电子的最大初动能，与光强无关。故D项错误。‎ ‎【点睛】‎ 光电效应的规律：①在入射光频率一定的情况下，饱和光电流的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内被击出的光电子数与入射光的强度成正比。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，而只与入射光的频率有关。频率越高，光电子的能量就越大。③入射光的频率低于极限频率的光，无论光的强度如何，照射时间多长，都没有光电子发射。④光的照射和光电子的释放几乎是同时的，一般不超过秒。‎ ‎10．在光滑水平面上，动能为E0、动量的大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反．将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2．则必有（ ）‎ A． E1＜E0‎ B． p1＜p0‎ C． E2＞E0‎ D． p2＞p0‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ A、由题，碰撞后两球均有速度，由碰撞过程中总动能不增加可知，，，，否则，就违反了能量守恒定律，故AB正确，C错误； D、根据动量守恒定律得：，得：，可见，，故D错误。‎ 点睛：本题考查对碰撞过程基本规律的理解和应用能力．碰撞过程的两大基本规律：系统动量守恒和总动能不增加，常常用来分析碰撞过程可能的结果。‎ ‎11．关于核衰变和核反应，下列表述正确的有( )‎ A． 是α衰变 B． 是β衰变 C． 是热核反应 D． 是重核裂变 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A：是α衰变，故A项正确。‎ B：是人工转变，故B项错误。‎ C：是热核反应，故C项正确。‎ D：是β衰变，故D项错误。‎ ‎【点睛】‎ 用快速粒子（天然射线或人工加速的粒子）穿入原子核的内部使原子核转变为另一种原子核的过程，就是原子核的人工转变。‎ ‎12．如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m＝6 kg的小物体B以水平速度v0＝2 m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，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1m D． A、B间的动摩擦因数为0.1‎ ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB：由图知，木板和小物体最终的速度，据动量守恒，则木板的质量，木板获得的动能为；系统损失的机械能。故AB两项错误。‎ C：由图得：内小物体的位移，内木板的位移；则木板长度的最小值。故C项正确。‎ D：由图得，小物体加速度大小，据牛顿第二定律，则A、B间的动摩擦因数。故D项正确。‎ ‎13．下列关于近代原子物理的说法正确的是（ ）‎ A． 氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,同时电子的动能增加 B． 太阳源源不断地释放出巨大的能量,其能量的来源就是太阳本身的核裂变 C． 原子的结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固 D． 氡222的半衰期为3.8天,则质量为4 g的氡222经过7.6天还剩下1 g的氡222‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A：氢原子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子；电子绕核运动的轨道半径减小，据可得，电子动能增加。故A项正确。‎ B：太阳源源不断地释放出巨大的能量，其能量的来源就是太阳本身的核聚变。故B项错误。‎ C：原子的比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，故C项错误。‎ D：氡222的半衰期为3.8天，则质量为4 g的氡222经过7.6天（两个半衰期），还剩下1 g的氡222。故D项正确。‎ ‎【点睛】‎ 放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，叫半衰期。放射性元素的半衰期是由原子核内部自身决定的，与外界的物理和化学状态无关。‎ 第II卷（非选择题）‎ 请点击修改第II卷的文字说明 评卷人 得分 三、实验题 ‎14．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；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滑块的落地点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）如果动量守恒，须满足的关系是_____________________________(用测量量表示).‎ ‎【答案】FmAx1＝mBx2‎ ‎【解析】‎ 试题分析：烧断细线后，两球离开桌面做平抛运动，由于高度相等，则平抛的时间相等，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．将需要验证的关系速度用水平位移替代．‎ 取小球A的初速度方向为正方向，两小球质量和平抛初速度分别为，平抛运动的水平位移分别为，平抛运动的时间为t，需要验证的方程，又，代入得到，故不需要用刻度尺测出操作台面距地面的高度h．所以多余的步骤是F．‎ ‎15．如图所示是使用光电管的原理图，当频率为v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，则阴极K的逸出功为_________（已知电子电荷量为e，普朗克常量h）。‎ ‎(3)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将__________ （填“变大”、“变小”或“不变”）。‎ ‎(4)用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc－ν图象如图所示，根据图象求出该金属的截止频率νc＝__________Hz，普朗克常量h＝__________J·s.(已知电子电荷量e＝1.6×10－19C)‎ ‎【答案】左；；变大； ； ；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)当变阻器的滑动端P向左滑动时，光电管两端的反向电压减小，光电流增大，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，据爱因斯坦光电效应方程可得，逸出功。‎ ‎(3)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能变大。‎ ‎(4) 据、、，可得，则。据图象求出该金属的截止频率；据图象斜率可得，则普朗克常量。‎ ‎【点睛】‎ 在光电效应中，电子吸收能量变成光电子在没有电压的情况下会在光电管中自由扩散从而形成光电流。当加速电压U增加到一定值时，阴极K射出的光电子全部到达阳极，光电流达到饱和值；随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小，加到光电流为零时的电压就叫遏制电压，它使具有最大初速度的光电子也不能到达阳极。‎ 评卷人 得分 四、解答题 ‎16．氢原子能级图如图所示，现有一群处于n=3的激发态的氢原子，‎ ‎(1)这群氢原子跃迁时能放出几种频率的光子？‎ ‎(2)求从n=3的激发态跃迁到基态的氢原子辐射的光子能量。‎ ‎(3)用从n=3的激发态跃迁到基态辐射的光子照射逸出功为3.34eV的锌板时，求逸出光电子的最大初动能。‎ ‎【答案】（1）3 （2） （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1) 据组合规律计算一群氢原子跃迁时放出光子的种数；(2)据玻尔理论计算氢原子跃迁时辐射光子的能量；(3)据光电效应方程计算光电子的最大初动能。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)一群处于n=3的激发态的氢原子，可能放出光子的种数。‎ ‎(2)从n=3的激发态跃迁到基态的氢原子辐射的光子能量 ‎(3) 光电子的最大初动能 ‎17．质量m=1kg的小球从高h1=20m处自由下落到软垫上,反弹后上升的最大高度h2=5m,小球与软垫接触的时间t=1s,不计空气阻力,g=10m2/s ,以竖直向下为正方向,求:‎ ‎(1)小球与软垫接触前后的动量改变量。‎ ‎(2)接触过程中软垫对小球的平均作用力大小。‎ ‎【答案】（1）动量改变量的大小为，方向竖直向上。（2）40N ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)据动能定理求出小球与软垫接触前后的速度，进而求出小球与软垫接触前后的动量改变量；(2)对小球与软垫接触过程，应用动量定理求出接触过程中软垫对小球的平均作用力。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)小球从开始下落到接触软垫过程，由动能定理可得：，解得：小球与软垫接触前速度，方向竖直向下。‎ 小球反弹上升过程，由动能定理得：，解得：小球与软垫接触后速度，方向竖直向上。‎ 以竖直向下为正方向，则 小球与软垫接触前后的动量改变量 即动量改变量的大小为，方向竖直向上。‎ ‎(2) 以竖直向下为正方向，对接触过程中小球应用动量定理得：‎ 代入数据解得：软垫对小球的平均作用力大小 ‎【点睛】‎ 动量、动量的变化都是矢量；同一直线上的矢量运算可先规定正方向，将矢量运动简化成代数运算。‎ ‎18．两块质量分别为m的木块在光滑水平面上均以速度向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，此时弹簧处于原长，如图所示。现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为，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的速度vA大小。‎ ‎(2)子弹击中木块的过程中系统损失的机械能.‎ ‎(3)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】（1） （2）（3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)规定正方向，据动量守恒求出击中瞬间木块A的速度； (2) 子弹击中木块的过程是完全非弹性碰撞，据碰撞前后的速度求出系统损失的机械能； (3) 子弹击中木块后的运动过程机械能守恒，三者速度相等时弹簧的弹性势能最大。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)以向左为正，设子弹与A作用后二者速度均变为，对子弹与木块A组成系统，由动量守恒得： ‎ 解得 ‎(2)子弹击中木块的过程中系统损失的机械能 ‎(3)当三者速度相同时，弹簧弹性势能最大，设三者同速度为v，弹簧的最大弹性势能为Epm 由动量守恒定律，得：‎ 由机械能守恒定律，得： ‎ 联立解得： ‎ ‎【点睛】‎ 弹簧两端物体速度相等时，弹簧长度为极值，弹簧的弹性势能为极值。‎ ‎19．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R。用m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。‎ ‎(1)写出α衰变的实质方程，放射性原子核用表示，新核的元素符号用Y表示，写出该放射性原子核α衰变的核反应方程。‎ ‎(2)设该衰变过程释放的核能都转为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损Δm。‎ ‎【答案】（1） （2） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1) 写α衰变的实质方程；(2)应用带电粒子在匀强磁场中的半径公式、动量守恒、质能方程等知识求衰变过程的质量亏损Δm。‎ ‎【详解】‎ ‎(1) ‎ ‎(2)由，得衰变后α粒子的速度 设衰变后新核Y的速度大小为，据系统动量守恒得，则 据质能方程 解得：衰变过程的质量亏损 ‎20．如图所示，一小车上表面由粗糙的水平部分AB和光滑的半圆弧轨道BCD组成，小车紧靠台阶静止在光滑水平地面上，且左端与光滑圆弧形轨道MN末端等高，圆弧形轨道MN末端水平．一质量为m1=1kg的小物块P从距圆弧形轨道MN末端高为h=1.8m处由静止开始滑下，与静止在小车左端的质量为m2=1kg的小物块Q（可视为质点）发生弹性碰撞(碰后立即将小物块P取走，使之不影响后续物体的运动)．若物块Q在半圆弧轨道BCD上经过一次往返运动（运动过程中物块始终不脱离轨道），最终相对小车静止时处在小车水平部分AB的中点。已知AB长为L=4m，小车的质量为M=2kg．取重力加速度g=10m/s2．‎ ‎(1)求碰撞后瞬间物块Q的速度大小； ‎ ‎(2)求小车上表面的滑动摩擦因数为多少？‎ ‎(3)求半圆弧轨道BCD的半径至少多大？‎ ‎【答案】（1） （2）0.2（3）0.4‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎(1)据机械能守恒求出物块P与物块Q碰撞前的速度，再据碰撞过程是弹性碰撞求出碰撞后瞬间物块Q的速度；(2) 物块Q最终停在小车水平部分AB的中点，据动量守恒求出小车和物块的末速度，再据功能关系求出小车上表面的滑动摩擦因数；(3) 物块始终不脱离轨道，即物块上升的临界最高点为C点，据动量守恒和功能关系可求出半圆弧轨道BCD的半径的临界值。‎ ‎【详解】‎ ‎(1)对物块P的下滑过程，由机械能守恒得：‎ 解得：‎ 物块PQ发生弹性碰撞，则、‎ 解得：，即碰撞后瞬间物块Q的速度大小为6m/s ‎(2) 物块Q与小车相对静止时，共同速度为，系统水平方向动量守恒，则 ‎，解得：‎ 物块Q从开始运动到与小车相对静止过程，由功能关系得：‎ 解得：‎ ‎(3) 物块Q滑至C点与小车共速时，半径R最小，则：‎ 解得：‎