【物理】河北省石家庄市2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】河北省石家庄市2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

石家庄市2019~2020学年度第二学期期末检测 高二物理 第Ⅰ卷（选择题）‎ 一、选择题（本大题共14小题，每小题4分，共56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10~14题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但选不全的得2分，有错选的得0分）‎ ‎1. 使用如图所示的体温枪可以通过非接触的方法感应人体的体温。这种体温枪利用了哪种电磁波工作的（　　）‎ A. 射线 B. X射线 C. 紫外线 D. 红外线 ‎【答案】D ‎【解析】红外测温仪的测温原理是黑体辐射定律，自然界中一切高于绝对零度的物体都在不停向外辐射能量，物体向外辐射能量的大小及其波长的分布与它的表面温度有着十分密切的联系，物体的温度越高，所发出的红外辐射能力越强，故D正确，ABC错误。故选D。‎ ‎2. 下列说法正确的是（　　）‎ A. 飞虫停在水面上，是因为液体表面张力作用 B. 布朗运动是液体分子的无规则运动 C. 给自行车打气时需用力向下压活塞，是由于气体分子间斥力造成的 D. 单晶体和多晶体的某些物理性质具有各向异性，而非晶体是各向同性的 ‎【答案】A ‎【解析】A．飞虫停在水面上是因为液体表面存在张力，故A正确；‎ B．布朗运动是悬浮微粒的运动，反映了液体分子或气体分子的无规则运动，故B错误；‎ C．给自行车打气时需用力向下压活塞，是因为气体压强的原因，不是分子斥力的作用，故C错误；‎ D．单晶体的某些物理性质是各向异性的，多晶体和非晶体的物理性质是各向同性的，故D错误；故选A。‎ ‎3. 如图所示，甲分子固定在坐标原点O，乙分子位于x轴上，甲分子对乙分子的作用力与两分子间距离的关系如图中曲线所示。为斥力为引力。a、b、c、d为x轴上的四个特定的位置。现把乙分子从a处由静止释放，下列关于乙分子的说法正确的是（　　）‎ ‎ ‎ A. 由a到b做加速运动，由b到d做减速运动 B. 由a到c做加速运动，到达c时速度最大 C. 由a到b的过程中，两分子间的分子势能一直增大 D. 由b到d的过程中，分子动能一直增大 ‎【答案】B ‎【解析】ACD．乙分子从a到b，分子间的作用力一直表现为引力(F<0)，所以该过程由于分子力的作用会使乙分子做加速运动，分子力做正功、分子势能减少；由b到d过程，分子力在bc阶段分子力表现为引力，在cd阶段分子力表现为斥力，故在b到d过程中，先做一段加速运动，再做减速运动，故分子动能先增大后减小，故ACD错误；‎ B．乙分子到达c处时分子力为零，加速度为零，速度最大，此时分子的动能最大、分子势能最小，故B正确。故选B。‎ ‎4. 下列说法不正确的是（　　）‎ A. 经过一次衰变后变为 B. 由核反应方程，可以判断X为电子 C. 核反应为轻核聚变 D. 已知铋210的半衰期为5天，则‎16g铋210经过15天时间，还剩‎2g铋210未衰变 ‎【答案】C ‎【解析】A．粒子是氦核，质量数是，电荷数是，所以经过一次衰变后变为，A正确，不符合题意； ‎ B．根据电荷数守恒，质量数守恒可知，的电荷数为，质量数为 ‎，可知为电子，B正确，不符合题意；‎ C． 核反应为人工转变核反应方程，因而发现了质子，不是轻核聚变，C错误，符合题意；‎ D．铋的半衰期是天，经过个半衰期，有半数发生衰变；铋还剩时，根据 ‎ 代入数据可得 ‎ 那么经过个半衰期。所以铋的半衰期天天 D正确，不符合题意。故选C。‎ ‎5. 氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从的能级向能级跃迁时辐射出可见光a，从的能级向的能级跃迁时辐射出可见光b，已知可见光光子能量范围约为1.62~3.11eV，下列说法正确的是（　　）‎ A. 可见光a、b光子能量分别为、‎ B. 氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出紫外线 C. 可见光a的频率大于可见光b的频率 D. 氢原子在的能级可吸收任意频率的可见光而发生电离 ‎【答案】C ‎【解析】A．由能级跃迁公式△E=Em-En得△E1=E4-E2=-0.85 eV-（-3.4  eV）=2.55 eV ‎△E2=E3-E2=-1.51 eV-（-3.4  eV）=1.89 eV 故A错误。 B．由于3、4能级的能级差为△E3=E4-E3=-0.85 eV-（-1.51  eV）=0.66 eV 所以氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时能量差对应的光子处于红外线波段，故B错误。 C．据△E=hν知，从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a的能量大，则a光的频率大于b 光的频率，故C正确。 D．氢原子在n=2的能级时能量为-3.4 eV，所以只有吸收光子能量大于等于3.4 eV时才能电离，故D错误。故选C。‎ ‎6. 如图所示，红色细光束a射到折射率为的透明球表面，入射角为，在球的内壁经过一次反射后，从球面射出的光线为b，则入射光线a与出射光线b之间的夹角为（ ）‎ A. 45° B. 30° C. 60° D. 75°‎ ‎【答案】B ‎【解析】在球内光线经过一次反射，画出入射光线与反射光线，它们一定是关于半径对称的，根据光路可逆，光线从球外射向球内，在球内反射一次，再折射出球外，整个光路如图所示 由折射定律： 有 则 由几何关系及对称性，有 有α=4r-2i=4×30°-2×45°=30°‎ 故入射光线与出射光线间的夹角为30°，故B正确，ACD错误。故选B ‎7. 如图所示，由红、紫两种单色光组成的一束复色光由空气射入玻璃，折射后分成了光束a和光束b，下列说法正确的是（　　）‎ A. a是红光，b是紫光 B. a光的频率大于b光的频率 C. 在真空中a光的传播速度小于b光的传播速度 D. 在真空中a光的波长等于b光的波长 ‎【答案】B ‎【解析】AB．由图知，入射角相同时，a光折射角更小，偏转程度更大，说明a光的折射率更大，频率更大，a光为紫光，b光为红光，故A错误，B正确；‎ C．真空中a和b的传播速度相同，C错误；D．根据 a光的频率更大，可知， a光的波长更小，D错误。故选B。‎ ‎8. 用如图甲所示的装置研究光电效应现象，闭合开关S，用入射光照射光电管时发生了光电效应，图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率v的关系图象，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，-b）。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 由乙图可求出普朗克常量 B. 仅增大入射光的频率，光电子的最大初动能保持不变 C. 仅增大入射光的光照强度，光电子的最大初动能将增大 D. 断开开关S后，检流计G的示数不为零 ‎【答案】D ‎【解析】A．根据Ekm=hv-W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于b。当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为v0=a，那么普朗克常量为，故A错误； B．根据Ekm=hv-W0得，仅增大入射光的频率，光电子的最大初动能增大，选项B错误；‎ C．根据光电效应方程可知，最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，故C错误； D．电键S断开后，光电管两端的电压变为零，但因光电效应现象中光电子存在初动能，光电子仍可到达阳极形成光电流，因此电流表G的示数不为零，故D正确。故选D。‎ ‎9. 如图所示，理想变压器的原线圈接入的交变电压，副线圈通过电阻r＝6Ω的导线对“220V,880W”的电器RL供电，该电器正常工作．由此可知(　　)‎ A. 原、副线圈的匝数比为50:1 B. 交变电压的频率为100Hz C. 副线圈中电流的有效值为‎4A ‎D. 变压器的输入功率为880W ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：根据瞬时值的表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等，再根据电压与匝数成正比即可求得结论．‎ 解：输入电压的有效值为11000 V，用电器的额定电压为220 V，所以变压器的输出电压大于220 V，原副线圈的匝数比小于50：1，故A错误；‎ B、由输入电压的表达式知，f=Hz=50 Hz，故B错误；‎ C、副线圈中的电流与用电器中的电流相同，I=‎4 A，故C正确；‎ D、变压器的输出功率为用电器的功率和导线电阻损耗的功率之和，大于880 W，所以变压器的输入功率大于880 W，故D错误．故选C ‎10. 如图甲所示的弹簧振子以O点为平衡位置在B、C间做简谐运动，取水平向右为弹簧振子位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知（　　）‎ A. 时，振子处在B位置 B. 时，振子处在C位置 C. 时，振子的振动方向水平向左 D. 时，振子相对平衡位置的位移为 ‎【答案】AC ‎【解析】A．时，振子位移为‎-10cm，则振子处在B位置，选项A正确；‎ B．时，振子位移为零，处在O位置，选项B错误；‎ C．时，振子回到平衡位置O，此时振子的振动方向水平向左，选项C正确；‎ D．时，振子相对平衡位置的位移为选项D错误。故选AC。‎ ‎11. 如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线），s1的振幅A1=‎4cm，S2的振幅A2=‎3cm，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 质点D是振动减弱点 B. 质点A、D在该时刻的高度差为‎14cm C. 再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D. 质点C的振幅为‎1cm ‎【答案】BD ‎【解析】图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则D点是波谷与波谷相遇点，A是波峰与波峰相遇点，B、C两点是波峰与波谷相遇点．则A、D两点是振动加强的，且B、C两点是振动减弱的． 质点D是振动加强点，故A错误；s1的振幅A1=‎4cm，S2的振幅A2=‎3cm，质点A是处于波峰叠加位置，相对平衡位置高度为‎7cm，而质点D处于波谷叠加位置，相对平衡位置为‎-7cm，因此质点A、D在该时刻的高度差为‎14cm，故B正确； B、C两点是振动减弱点，再过半个周期，质点B、C是振动仍是减弱点，故C错误； 质点C是波峰与波谷的叠加点，则其合振幅为‎1cm，故D正确．‎ ‎12. 下列说法正确的是（　　）‎ A. 电子衍射现象的发现为物质波理论提供了实验支持 B. 玻尔认为，原子中电子的轨道是量子化的，能量也是量子化的 C. 对粒子散射实验研究使人们认识到中子是原子核的组成部分 D. 天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有复杂的结构 ‎【答案】ABD ‎【解析】A．电子衍射现象的发现为物质波理论提供了实验支持，选项A正确；‎ B．玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，选项B正确；‎ C．对粒子散射实验的研究使人们认识到原子具有核式结构，不能说明中子是原子核的组成部分，选项C错误；‎ D．天然放射现象的发现使人们认识到原子核具有复杂的结构，选项D正确。故选ABD。‎ ‎13. 一列简谐波沿x轴传播，时刻的波形如图甲所示，质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示。下列说法正确的是（　　）‎ A. 该波沿x轴负方向传播 B. 该波沿x轴正方向传播 C. 该波波速为 D. 该波波速为 ‎【答案】AD ‎【解析】AB．根据P的速度方向可知，该波沿x轴负方向传播，故A正确，B错误；‎ CD．由图甲可知，波长λ=‎24m，由图乙可知，周期T=0.4s，根据 可得该波波速为‎60m/s，故C错误，D正确。故选AD。‎ ‎14. 在如图所示的图象中，一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b、c和d后再回到状态a，整个过程由两个等温和两个等容过程组成。下列说法正确的是（　　）‎ A. 从状态a到b，气体的温度一直升高 B. 从状态b到c，气体与外界无热量交换 C. 从状态c到d，气体从外界吸热 D. 从状态d到a，单位体积中的气体分子数目增多 ‎【答案】AD ‎【解析】A．由图线可知，从d到a，从b到c为等温变化，且从b到c对应的温度较高，即从a到b，气体得温度一直升高，选项A正确；‎ B．从b到c温度不变，内能不变，体积变大，对外做功，根据ΔE=Q+W，则气体吸热，气体与外界有热量交换，选项B错误； ‎ C．从c到d气体温度降低，内能减小，体积不变，W=0，则根据ΔE=Q+W，则气体对外放热，选项C错误；‎ D．从d到a气体体积减小，则单位体积中的气体分子数目增大，选项D正确。故选AD。‎ 第Ⅱ卷（非选择题）‎ 二、实验题（本大题共2小题，共16分，请将解答填写在答题纸相应的位置。）‎ ‎15. 在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度为每溶液中有纯油酸，用注射器测得上述溶液为75滴。把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔在玻璃板上描出油膜的轮廓，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为。‎ ‎(1)油酸薄膜的面积为_____；‎ ‎(2)每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是_____mL（计算结果保留一位有效数字）；‎ ‎(3)按以上实验数据估算油酸分子直径约为_____m（计算结果保留一位有效数字）。‎ ‎【答案】(1). 115（111~119均可） (2). (3). （）‎ ‎【解析】(1)[1]面积超过正方形一半的正方形的个数为115个，则油酸膜的面积约为 S=115×12=‎115cm2‎ ‎(2)[2]每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积V=×mL =8×10−6mL ‎(3)[3]油酸分子的直径为 ‎16. 如图甲所示为“用双缝干涉测光波长”的实验装置。‎ ‎（1）光具座上放置的光学元件依次为①光源（白炽灯）、②_____、③_____、④双缝、⑤遮光筒、⑥光屏。对于某种单色光，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可采取_____或_____的方法。‎ ‎（2）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹的中央，手轮的读数如图乙所示。继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹的中央，手轮的读数如图丙所示。则相邻两亮条纹的间距为_____mm（计算结果保留三位小数）。‎ ‎（3）如果双缝的间距为‎0.30mm、双缝和光屏之间的距离为‎900mm ‎，则待测光的波长为_____m（计算结果保留三位有效数字）。‎ ‎（4）如果将图甲中①光源（白炽灯）换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是_____（选填数字代号）。‎ ‎【答案】 (1). 滤光片 单缝 增大双缝到光屏间的距离（或选用较长的遮光筒）‎ 减小双缝之间的距离 (2). 1.610 (3). (4). ②③‎ ‎【解析】（1）[1]首先需要获取单色光，所以在光源后面需要有滤光片，故答案为滤光片 ‎[2]然后需要获取线光源，后面需要有单缝，故答案为单缝 [3][4]根据 可知，为增加相邻亮条纹（暗条纹）间的距离，可增大双缝到光屏间的距离（或选用较长的遮光筒）或减小双缝之间的距离 ‎（2）[5]图乙的固定刻度为0，可动刻度读数为4.5×‎0.01mm=‎0.045mm，所以最终读数为x1=‎0.045mm,图丙的固定刻度为‎14.5mm，可动刻度读数为4.5×‎0.01mm=‎0.045mm，所以最终读数为x2=‎14.545mm，相邻两条纹的间距为 ‎（3）[6]根据 可知 代入数据，得λ=5.37×10‎‎-7m ‎（4）[7]把光源（白炽灯）换成激光光源，激光的单色性好，准直度高，不需要滤光片和单缝，故答案为②③‎ 三、计算题（本大题共3小题，共28分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写最后答案的不得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎17. 如图所示，一个半圆形玻璃砖的截面图，AB与OC垂直，半圆的半径为R.一束平行单色光垂直于AOB所在的截面射入玻璃砖，其中距O点距离为的一条光线自玻璃砖右侧折射出来，与OC所在直线交于D点，OD＝R.求：‎ ‎（1）此玻璃砖的折射率是多少？‎ ‎（2）若在玻璃砖平面AOB某区域贴上一层不透光的黑纸，平行光照射玻璃砖后，右侧没有折射光射出，黑纸在AB方向的宽度至少是多少？‎ ‎【答案】（1）（2）R ‎【解析】（1）连接O、E并延长至H，作EF垂直OD于F，光线与AB的交点为G，‎ 由几何关系可知∠EOD＝30°，∠DEH＝60°‎ 所以此玻璃砖的折射率.‎ ‎（2）设光线IJ恰好发生全反射，则∠IJO为临界角，‎ 所以有 sin ∠IJO＝＝‎ 根据几何关系有 sin ∠IJO＝‎ 求得OI＝R，所以黑纸宽至少是R.‎ ‎18. 一简谐横波在均匀介质中传播。如图甲所示，在均匀介质中A、B两质点相距，质点A的振动图象如图乙所示，已知时刻，A、B两质点都在平衡位置，且A、B之间只有一个波谷。求：‎ ‎(1)该波的传播速度；‎ ‎(2)从时刻开始，经多长时间质点B第一次出现波峰。‎ ‎【答案】(1) 、或；(2) 005s或0.15s ‎【解析】(1)由题图乙可知该波的周期 若A、B间没有波峰，A、B间距离等于半个波长，即 波速 若A、B间有一个波峰，其间距等于一个波长，即 波速 若A、B间有两个波峰，则 即 波速 所以波速可能为、或。‎ ‎(2)时刻，质点A向下振动，经过0.05s到达波谷处，经过0.15s到波峰处；‎ 若A、B间距为一个波长，A、B同时出现在波峰处，则质点B第一次出现在波峰的时间 若A、B间距为半个波长的1倍或3倍，质点B在波峰时，质点A点在波谷，则质点B第一次出现在波峰的时间为 所以质点B第一次出现波峰的时间可能为0.05s或0.15s。‎ ‎19.‎ ‎ 如图所示是某热学研究所实验室的热学研究装置，绝热气缸A与导热气缸B均固定于桌面，由刚性杆连接的绝热活塞与两气缸间均无摩擦，两活塞之间为真空，气缸B活塞面积为气缸A活塞面积的2倍．两气缸内装有理想气体，两活塞处于平衡状态，气缸A的体积为V0，压强为p0，温度为T0，气缸B的体积为2V0，缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的2倍．设环境温度始终保持不变，气缸A中活塞不会脱离气缸A，求：‎ ‎①加热前气缸B中气体的压强；‎ ‎②加热达到稳定后气缸B中气体的体积VB；‎ ‎③加热达到稳定后气缸A中气体的温度TA．‎ ‎【答案】①②③‎ ‎【解析】①气缸A末态压强为，气缸B活塞的面积为气缸A活塞的面积有2倍，初状态选两活塞为研究对象 根据平衡条件，解得 ‎②末状态选两活塞为研究对象，根据平衡条件，解得 气缸B中气体，初末温度不变，根据玻意耳定律得：‎ 解得气缸B中气体体积 ‎③两活塞移动的距离相同，气缸B活塞面积为气缸A活塞面积的2倍，气缸B活塞体积减小了，则气缸A体积增加，则加热后气缸A体积为 根据理想气体状态方程得 解得