【物理】陕西省铜川市第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】陕西省铜川市第一中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

铜川市一中2019～2020学年度第二学期高二年级（2021届）期末考试物理试题 第Ⅰ卷（共60分）‎ 一、选择题（本题共15小题，每小题4分，共60分在每小题给出的四个选项中，第1～9题只有一项符合题目要求，第10～15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，有选错的得0分）‎ ‎1. 用实验证实了电磁波存在，并测定了电磁波的传播速度的物理学家是（　　）‎ A. 库仑 B. 赫兹 C. 法拉第 D. 麦克斯韦 ‎【答案】B ‎【解析】A．库仑发现两点电荷间的相互作用即库仑定律，故A错误；‎ B．赫兹(德国)用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速,故B正确；‎ C．法拉第第一个提出“场”概念且发现电磁感应现象的科学家，故C错误；‎ D．麦克斯韦提出了电磁场理论，预言了电磁波的存在，故D错误。‎ ‎2. 关于偏振现象，下列说法正确的是（　　）‎ A. 所有单色光都是偏振光 B. 一切光和波都能发生偏振现象 C. 偏振现象是横波特有的现象 D. 光的振动方向与偏振片的透振方向平行时，光完全不能通过偏振片 ‎【答案】C ‎【解析】A．自然光中的单色光不是偏振光，A错误；‎ BC．只有横波才能发生偏振现象，纵波不能发生偏振现象，因此偏振现象是横波特有的现象，B错误，C正确；‎ D．光的振动方向与偏振片的透振方向垂直时，光完全不能通过偏振片，D错误。‎ ‎3. 关于动量和动能，下列说法正确的是（　　）‎ A. 如果物体的速度改变，物体的动能和动量一定都改变 B. 如果物体的速率改变，物体的动能和动量可能都不变化 C. 惯性越大的物体，动量也越大 D. 动量大的物体它的速度不一定大 ‎【答案】D ‎【解析】AB．动能是标量没有方向，而动量是矢量，它的方向与物体速度的方向相同。速度改变可能是大小改变也可能是方向改变，如果仅仅是方向改变，则动能不变，动量改变，若速度大小改变，即速率改变，则动能和动量都改变，AB错误；‎ C．质量是惯性大小的唯一量度，惯性越大的物体，质量越大，可能速度很小，动量不一定大，C错误；‎ D．动量是质量与速度的乘积，动量大的物体它的速度不一定大，可能是质量很大，因此D正确。‎ ‎4. 各种不同频率范围的电磁波按频率由大到小的排列顺序是 A. γ射线、紫外线、可见光、红外线 B. γ射线、红外线、紫外线、可见光 C. 紫外线、可见光、红外线、γ射线 D. 红外线、可见光、紫外线、γ射线 ‎【答案】A ‎【解析】在电磁波谱中，各电磁波按照频率从小到大的排列顺序是：无线电波、红外线、可见光、紫外线、α射线、γ射线，所以选项A正确．‎ ‎5. 静止在水平地面上的平板车，当一人在车上行走时，下列说法正确的是（　　）‎ A. 只有当地面光滑时，人和小车组成的系统的动量才守恒 B. 无论地面是否光滑，人和小车组成的系统的动量都守恒 C. 只有当小车的表面光滑时，人和小车组成的系统的动量才守恒 D. 无论小车的表面是否光滑，人和小车组成的系统的动量都守恒 ‎【答案】A ‎【解析】A．只有当地面光滑时，人和车组成的系统受到的外力之和才为零，系统的动量才守恒，故A正确； B．如果地面不光滑，则人和车组成的系统受到的合外力不为零，则系统动量不守恒，故B错误； CD．小车的表面是否光滑只影响内力，不影响外力，无论小车的表面是否光滑，若地面光滑，系统的动量守恒。若地面不光滑，则系统的动量不守恒，故CD错误。‎ ‎6. 用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示，则关于这两种光的波长，下列说法正确的是（　　）‎ A. a光的波长较长 B. b光的波长较长 C. 两种光的波长一样长 D. 无法确定 ‎【答案】A ‎【解析】由图示图象可知，b光的遏止电压大，逸出功 则b光的频率大，由公式可知，a光的波长较长，故A正确，BCD错误。‎ ‎7. 电台将播音员的声音转换成如图甲所示的电信号，再加载到如图乙所示的高频载波上，使高频载波的振幅随电信号改变如图丙所示这种调制方式称为　　‎ A. 调幅 B. 调谐 C. 调频 D. 解调 ‎【答案】A ‎【解析】使电磁波随各种信号而改变的技术，叫做调制；而调制共有两种方式：一是调幅，即通过改变电磁波的振幅来实现信号加载；另一是调频，即通过改变频率来实现信号加载电磁波．由题意可知高频载波的振幅随电信号改变，故为调幅，故A正确，BCD错误。‎ ‎8. 如图所示，长度为L、质量为M的平板车静止在地面上，一个质量为m的人（可视为质点）站在平板车右端某时刻人向左跳出，恰好落到车的左端，此过程中车相对地面的位移大小为（车与水平地面间的摩擦不计）（　　）‎ A. B. C. D. L ‎【答案】B ‎【解析】选取向左为正方向，设人的速度大小为v1，小车后退的速度大小为v2，由于车与水平地面间的摩擦不计，系统的合外力为零，则系统的动量守恒，则有 设人从右端到达左端的时间为t，则人对地的位移大小为，平板车对地的位移大小为，由空间几何关系得 联立以上各式得 故B正确，ACD错误。‎ ‎9. 用频率为的紫外线分别照射甲、乙两块金属，均可发生光电效应，此时金属甲的遏止电压为U，金属乙的遏止电压为，若金属甲的截止频率，金属乙的截止频率为乙，则：为（　　）‎ A. 3：4 B. 4：‎3 ‎C. 9：8 D. 8：9‎ ‎【答案】C ‎【解析】光电子从金属中逸出，在遏止电压的作用下满足 结合光电效应方程 得 结合截止频率 得 则 解得 则 ‎10. 波粒二象性是微观粒子的基本特征，以下说法正确的有（　　）‎ A. 光电效应现象揭示了光的波动性 B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D. 动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 ‎【答案】BD ‎【解析】A．光电效应揭示了光的粒子性，A错误；‎ B．衍射是波特有的性质,热中子束射到晶体上产生衍射图样,说明中子具有波动性，B正确；‎ C．黑体辐射的实验规律用能量量子化解释，C错误；‎ D．根据可知动量相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等，D正确。‎ ‎11. 关于光的偏振现象及应用，下列说法正确的是（　　）‎ A. 全息照相利用了光的偏振现象 B. 在照相机镜头前加一个增透膜，可以增加透射光强度，这是利用了光的偏振现象 C. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减少反射光的强度 D. 观看3D电影时戴上特制的眼镜会产生立体感觉，这是利用了光的偏振现象 ‎【答案】CD ‎【解析】A．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，故A错误；‎ B．照相机镜头前加一个增透膜,可以增加透射光强度,这是利用了光的干涉现象，故B错误；‎ C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，从而减弱反射光的强度，故C正确；‎ D．戴上特制的眼镜观看3D电影产生立体视觉，是利用光的偏振现象，在两只眼睛中产生的视觉差，故D正确。‎ ‎12. 图甲所示的LC振荡电路中的电流随时间变化的图像如图乙所示，在t0时刻（对应于图线上的A点），电容器中的电场方向如图甲所示，则在该时刻（　　）‎ A. 电容器正在放电 B. 电场能正在增加 C. 线圈中的自感电动势正在增加 D. 电容器所带的电荷量正在增加 ‎【答案】BCD ‎【解析】在该时刻，电流逐渐减小，说明电容器正在充电，电流减小的越来越快，所以线圈中的自感电动势正在增加；电容器所带电荷量正在增加，磁场能转化为电场能，所以电场能正在增加，故选BCD。‎ ‎13. 质量为‎5kg的物体以‎2m/s的初速度做匀变速直线运动，经过1s，动量的大小变为14kg m/s。则该物体（　　）‎ A. 所受的合力可能大于24N B. 所受的合力可能小于5N C. 所受的冲量可能大于24N·s D. 所受的冲量可能小于10N·s ‎【答案】BD ‎【解析】取初动量方向为正方向，当末动量方向与初动量方向相同时，根据动量定理得 则冲量为 得力为 当末动量方向与初动量方向相反时，根据动量定理得 则冲量为 则力 故BD正确，AC错误。‎ ‎14. 质量为m的A球与质量为‎2m的B球，在光滑的水平面上以相同的动量运动，已知A球碰前速度为v，则发生正碰后，B球的速度大小可能是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】A．若正碰后，B球的速度大小，方向与原方向相同，由动量守恒可知 得 则碰后两小球速度相等，碰前的总动能为 碰后的总动能为 即碰撞过程中动能减小，故A正确；‎ B．若正碰后，B球的速度大小，由于碰撞前B球的速度大小为，方向与原方向相同，由动量守恒可知 则 碰前的总动能为 碰后的总动能为 则碰撞过程中动能增加，则不可能发生，故B错误；‎ C．若正碰后，B球的速度大小，方向与原方向相同，由动量守恒可知 得 碰后A球的速度小于B球的速度，碰前的总动能为 碰后的总动能为 即碰撞过程中动能不变即弹性碰撞，故C正确；‎ D．若正碰后，B球的速度大小，方向与原方向相同，由动量守恒可知 得 碰前的总动能为 碰后的总动能为 即碰撞过程动能增加，故D错误。‎ ‎15. 利用如图所示的电路研究光电效应现象，其中电极K由金属钨制成，其逸出功为4.54eV。用某一频率的紫外线照射电极K时，电极K逸出光电子的最大初动能为5.46eV，电流表的示数为I，已知普朗克常量为J·s。下列说法正确的是（ ）‎ A. 金属钨发生光电效应的极限频率约为Hz B. 若入射光频率减半，将不发生光电效应现象 C. 若入射光频率加倍，电流表的示数一定变为2I D. 若入射光频率加倍，遏止电压的大小将变为15.46V ‎【答案】AD ‎【解析】A．根据得，金属钨发生光电效应的极限频率约为 故A正确；‎ B．由光电效应方程可得 若入射光频率减半即为，仍大于金属钨发生光电效应的极限频率，则仍能发生光电效应，故B错误；‎ C．入射光频率加倍后，若强度不变，则单位时间内入射的光子数减半，即电极k表面逸出的光电子数量减半，电流表示数变为一半，若入射光的强度随之变为原来的2倍，则逸出的光电子数目不变，电流表的示数仍为I，故C错误；‎ D．频率加倍前，入射光的能量 频率加倍后，入射光能量为 最大初动能为 根据Ue=可知，遏止电压的大小为 故D正确。‎ 第Ⅱ卷（共60分）‎ 二、实验题（本题共4小题，共24分）‎ ‎16. 光能在光导纤维中传播是利用了光的全反射现象.光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，则n1_____________（填“大于”“等于”或“小于”）n2；若光纤只有内芯并置于空气中，光纤的长为L并已拉直，让光从它的一个端面入射，从另一端面射出，则光在光纤中传播的最长时间为__________.（已知光在真空中的传播速度为c，光在光纤表面只发生全反射）‎ ‎【答案】 (1). 大于 (2). ‎ ‎【解析】[1]光只有从光密介质射向光疏介质时才能发生全反射，因此n1大于n2。‎ ‎[2]从表面恰好发生全反射时，运动的路程最长，时间最长，由于 最长路程 光在介质中传播的速度 因此最长传播时间 ‎17. “测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D。‎ ‎(1)在插入第四个大头针D时，要使它__________；‎ ‎(2)在图上画出光传播的光路_____；‎ ‎(3)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是__________（在图上标出它们）。‎ ‎【答案】 (1). 挡住C及A、B的像 (2). (3). 入射角θ1，折射角θ2（其他合理答案同样得分）‎ ‎【解析】(1)[1]在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D，使C挡住A、B的像，使D挡住C和A、B的像，说明CD在AB的出射光线上，CD连线即为AB的出射光线。‎ ‎(2)[2]根据折射现象作出光图如图 ‎(3)[3]由折射定律可得,为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量入射角θ1，折射角θ2。‎ ‎18. 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之运动。使其与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续运动，他设计的具体装置如图甲所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源的频率为50Hz。‎ ‎(1)长木板右端下面应垫放一小木片，其原因是______________________；‎ ‎(2)若已得到打点纸带如图乙所示，并将测得的各计数点间距离标在图上，A点是运动起始的第一点，则应选____________段来计算小车A的碰前速度，应选__________段来计算小车A、B碰后的共同速度；（均填“AB”“BC”“CD”或“DE”）‎ ‎(3)经过多次实验，根据数据分析，他们猜想碰撞前后___________不变。‎ A.小车A的质量与速度的乘积 B.小车B的质量与速度的乘积 C.小车A、B的质量与速度的乘积之和 ‎【答案】 (1). 平衡摩擦力 (2). BC DE (3). C ‎【解析】 (1)[1]长木板右端下面垫放一小木片是为了平衡摩擦力，让重力沿斜面的分量平衡滑块与木板间的摩擦力 ‎ ‎(2)[2][3]由于碰撞之后共同匀速运动的速度小于碰撞之前A独自运动的速度，故AC应在碰撞之前， DE应在碰撞之后，推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；碰撞过程是一个变速运动的过程，而 A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度 ‎ ‎(3)[4]碰前系统的动量即A的动量，则 ‎ 碰后的总动量 ‎ 所以则需验证的表达式为 ‎ 即 ‎ 他们猜想碰撞前后，小车A、B质量与速度的乘积之和不变，故C 正确，AB错误。 ‎ ‎19. 在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉仪按要求安装在光具座上，如图甲所示。‎ ‎(1)某同学调整手轮后，第1次读数时，分划板中心刻度线与条纹对应的位置如图乙的（a）所示，游标尺上的示数如图乙中的（b）所示，已知测量头是50分度的游标卡尺，则示数x1=__________mm；转动手轮，第2次读数时，分划板中心刻度线与条纹对应的位置如图乙中的（c）所示，游标尺上的示数x2=‎15.02mm；双缝到测量头的距离L=‎700mm，双缝间距离d=‎0.20mm，则单色光的波长为__________。‎ ‎(2)如果用激光做光源，光具座上不需要的器材有__________。‎ ‎【答案】 (1). 1.16 6.60×10‎-7m（6.6×10‎-7m） (2). 凸透镜、滤光片和单缝 ‎【解析】(1)[1]游标卡尺的精度 读数为 ‎[2]条纹间距为 根据 可知 ‎(2)[3]激光具有单色性（即单一频率）、准直度高、相干性好的特点，所以不需要凸透镜、滤光片和单缝，直接照射双缝，就能形成两束频率相同的稳定单色光，进而发生稳定的干涉。‎ 三、计算题（本题共4小题，共36分.作答时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，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎20. 一辆轿车以‎30m/s的速度行驶时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，相撞后两车均停下来，已知作用时间t=0.025s。求∶‎ ‎(1)车祸中车内质量m=‎80kg的人受到的平均冲力的大小；‎ ‎(2)若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体作用时间是1s，则这种情况下人受到的平均冲力与不系安全带时人受到的平均冲力之比。‎ ‎【答案】(1)9.6×104N；(2)1∶40‎ ‎【解析】(1)设人受到的平均冲力大小为F，根据动量定理有 解得 ‎(2)若人系有安全带，同理可得 则F′∶F=1∶40‎ ‎21. 如图所示，用频率不同的光照射某种金属产生光电效应，以测量的遏止电压Uc为纵轴，入射光频率ν为横轴建立平面直角坐标系。已知电子电荷量e=1.6×10‎-19C。请结合该图像，求：‎ ‎(1)该金属的截止频率；‎ ‎(2)普朗克常量h。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】(1)根据光电效应方程和动能定理可知 ‎①‎ 结合图线可知截止频率 ‎(2)由①式整理可得 结合图线斜率可得 因此 ‎22. 电视机遥控器中有一半导体发光二极管，它发出频率的红外光，用来控制电视机的各种功能，如图甲所示，AB为半圆的直径，O为圆心，在O点左侧，用电视机遥控器从E点射入的红外光光线进入半球形介质后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角C=30°，设真空中的光速c=3×‎108m/s。‎ ‎(1)求这种红外光在该半球形介质中的波长（保留两位有效数字）；‎ ‎(2)若取用半球形介质制成直角三棱镜，入射光的方向垂直于斜边，如图乙所示，则角θ在什么范围内，入射光经过两次全反射又从斜边射出？‎ ‎【答案】(1)；(2)30°＜θ＜60°‎ ‎【解析】(1)根据全反射的条件有 即 半球形介质的折射率n=2‎ 根据 解得 ‎(2)光的传播方向如图所示 欲使入射光在左上侧直角边发生全反射，须有 解得θ＞30°‎ 又当光线行进至右上侧直角边时，入射角为，欲使入射光在该边发生全反射，则 解得θ＜60°‎ 所以θ的范围为30°＜θ＜60°。‎ ‎23. 如图所示，质量为‎2m的木板静置于光滑水平面上，其左端固定有一轻质弹簧，弹簧自然伸长时右端在b点处，木板的Ob段是光滑的，ab段长为L。现有一质量为m的滑块（可视为质点）以大小为v0的水平初速度从a点滑上木板，弹簧获得的最大能量是滑块初动能的，重力加速度为g。求：‎ ‎(1)滑块与木板ab段间的动摩擦因数μ；‎ ‎(2)滑块能否滑离木板？若能，求滑块滑离a点时的速度大小v；若不能，求最终静止时滑块与a点的距离x。‎ ‎【答案】(1)；(2)不能，‎ ‎【解析】(1)当滑块与木板速度相等时，弹簧获得的弹性势能最大，由动量守恒可得 由能量守恒与转换可得 解得 ‎(2)当滑块与木板再次速度相等时，仍然满足动量守恒，则 由能量守恒与可得 解得 滑块不能滑离木板，与点距离为。‎