2017-2018学年江西省临川实验学校高二下学期期中考试物理试题 Word版

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2017-2018学年江西省临川实验学校高二下学期期中考试物理试题 Word版

临川实验学校2017-2018学年下学期期中考试 高二物理 试卷总分:110分 考试时间:90分钟 一、 选择题(本大题共10小题,每小题4分,共40分。在每小题给出的四个选项中,1~6小题只有一个选项正确,7~10小题有多个选项正确,全选对的得4分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分。)‎ ‎1.光滑水平桌面上有P、Q两个物块,Q的质量是P的n倍.将一轻弹簧置于P、Q之间,用外力缓慢压P、Q.撤去外力后,P、Q开始运动,P和Q的动量大小的比值为(  )‎ A.n2 B.n C. D.1‎ ‎2.在光电效应的实验结果中,与光的波动理论不矛盾的是(  )‎ A.光电效应是瞬时发生的 B.所有金属都存在极限频率 C.光电流随着入射光增强而变大 D.入射光频率越大,光电子最大初动能越大 ‎3.处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有(  )‎ A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 ‎4.放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成一新元素B,则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了(  )‎ A.1位 B.2位 C.3位 D.4位 ‎5.如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动.以平衡位置O为原点,建立Ox轴.向右为x的轴的正方向.若振子位于N点时开始计时,则其振动图象为(  )‎ A. B. C. D.‎ ‎6.一束单色光由空气进入水中,则该光在空气和水中传播时(  )‎ A.速度相同,波长相同 B.速度不同,波长相同 C.速度相同,频率相同 D.速度不同,频率相同 ‎7.质量为M的物块以速度V运动,与质量为m的静止物块发生正撞,碰撞后两者的动量正好相等,两者质量之比可能为(  )‎ A.2 B.‎3 ‎C.4 D.5‎ ‎8.一质量为‎2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动.F随时间t变化的图线如图所示,则(  )‎ A.t=1s时物块的速率为‎1m/s B.t=2s时物块的动量大小为‎4kg•m/s C.t=3s时物块的动量大小为‎5kg•m/s D.t=4s时物块的速度为零 ‎9.三束单色光1、2和3的波长分别为λ1、λ2和λ3(λ1>λ2>λ3).分别用这三束光照射同一种金属.已知用光束2照射时,恰能产生光电子.下列说法正确的是(  )‎ A.用光束1照射时,不能产生光电子 B.用光束3照射时,不能产生光电子 C.用光束2照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多 D.用光束2照射时,光越强,产生的光电子的最大初动能越大 ‎10.氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm,以下判断正确的是(  )‎ A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nm B.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级 C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D.用波长633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级 ‎ ‎ 二、填空题(本大题共2小题,共12分。)‎ ‎11.(6分)氢原子基态的能量为E1=﹣13.6eV.大量氢原子处于某一激发态.由这些氢原子可能发出的所有光子中,频率最大的光子能量为﹣0.96E1,频率最小的光子的能量为   eV(保留2位有效数字),这些光子可具有   种不同的频率.‎ ‎12. (6分)某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图象如图所示.在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为‎45m和‎55m.测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s.由此可知 ‎①波长λ=   m;‎ ‎②当B点离开平衡位置的位移为+‎6cm时,A点离开平衡位置的位移是   cm.‎ 三、计算题(本大题共5小题,共58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。)‎ ‎13.(10分)某个质点的简谱运动图象如图所示,求振动的振幅和周期.‎ ‎14.(12分)在光滑水平面上有一凹槽A,中央放一小物块B,物块与左右两边槽壁的距离如图所示,L为‎1.0m,凹槽与物块的质量均为m,两者之间的动摩擦因数μ为0.05,开始时物块静止,凹槽以v0=‎5m/s初速度向右运动,设物块与凹槽槽壁碰撞过程中没有能量损失,且碰撞时间不计,g取‎10m/s2,求:‎ ‎(1)物块与凹槽相对静止时的共同速度;‎ ‎(2)从凹槽开始运动到两者相对静止物块与右侧槽壁碰撞的次数。‎ ‎15.(12分)A、B两种光子的能量之比为2:l,它们都能使某种金属发生光电效应,且所产生的光电子最大初动能分别为 EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功.‎ ‎16.(14分)如图,在足够长的光滑水平面上,物体A、B、C位于同一直线上,A点位于B、C之间,A的质量为m,B、C的质量都为M,三者均处于静止状态,现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,才能使A只与B、C各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的.‎ ‎17.(附加题10分)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为M的卡通玩具稳定地悬停在空中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为S的喷口持续以速度v0竖直向上喷出;玩具底部为平板(面积略大于S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散开。忽略空气阻力。已知水的密度为ρ,重力加速度大小为g.求:‎ ‎(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量;‎ ‎(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。‎ ‎ ‎ 临川实验学校2017-2018学年下学期期中考试答案 一.选择题(共10小题)‎ ‎1.【解答】解:撤去外力后,系统不受外力,所以总动量守恒,设P的动量方向为正方向,则根据动量守恒定律有:‎ PP﹣PQ=0故PP=PQ;故动量之比为1;故D正确,ABC错误。故选:D。 ‎ ‎2.【解答】解:ABD、根据波动理论,认为只要光照射的时间足够长、足够强就能发生光电效应,且光电子的初动能就大,但实验中金属表面没有溢出电子的实验结果;光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率,发生是瞬时的,且入射光频率越大,光电子最大初动能越大,这与光的波动理论相矛盾,故ABD错误;‎ C、波动理论认为光强度越大,光电流越大;光电效应中认为光强度越大,光子越多,金属表面溢出的光电子越多,即光电流越大,所以该实验结果与波动理论不矛盾,故C正确。‎ 故选:C。 ‎ ‎3.【解答】解:现有大量的氢原子处于n=3的激发态,当这些氢原子向低能级跃迁时,辐射光子的频率为n==3种。选项C正确,ABD错误。‎ 故选:C。‎ ‎4.【解答】解:原子核经过一次α衰变,电荷数减小2,所以经过2次α衰变后电荷数减小4;同时,经过一次β衰变,电荷数增加1;所以元素A经过2次α衰变和1次β衰变后电荷数减小3,则生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位,故C正确,ABD错误;‎ 故选:C。 ‎ ‎5.【解答】解:由题意:设向右为x正方向,振子运动到N点时,振子具有正方向最大位移,所以振子运动到N点时开始计时振动图象应是余弦曲线,故A正确,BCD错误。‎ 故选:A。‎ ‎6.【解答】解:传播速度由介质决定,光在真空中传播速度最大,进入水中,速度减小;光波属于电磁波,其频率由波源决定,所以一束单色光由空气进入水中,频率不变;由λ=可知,频率不变,速度减小,则波长减小,故ABC错误,D正确。‎ 故选:D。‎ ‎7.【解答】解:根据动量守恒和能量守恒得,设碰撞后两者的动量都为P,则总动量为2P,‎ 根据动量和动能的关系有:P2=2mEK,‎ 根据能量的关系得,由于动能不增加,则有:,‎ 得1≤,故A、B正确,C、D错误。‎ 故选:AB。‎ ‎ ‎ ‎8.【解答】解:A、前两秒,根据牛顿第二定律,a==‎1m/s2,则0﹣2s的速度规律为:v=at;t=1s时,速率为‎1m/s,A正确;‎ B、t=2s时,速率为‎2m/s,则动量为P=mv=‎4kg•m/s,B正确;‎ CD、2﹣4s,力开始反向,物体减速,根据牛顿第二定律,a=﹣‎0.5m/s2,所以3s时的速度为‎1.5m/s,动量为‎3kg•m/s,4s时速度为‎1m/s,CD错误;‎ 故选:AB ‎ ‎9.【解答】解:AB、依据波长与频率的关系:,因λ1>λ2>λ3,那么γ1<γ2<γ3;由于用光束2照射时,恰能产生光电子,因此用光束1照射时,不能产生光电子,而光束3照射时,一定能产生光电子,故A正确,B错误;‎ CD、用光束2照射时,光越强,单位时间内产生的光电子数目越多,而由光电效应方程:Ekm=hγ﹣W,可知,光电子的最大初动能与光的强弱无关,故C正确,D错误;‎ 故选:AC。‎ ‎ ‎ ‎10.【解答】解:A、从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm,即有:‎ h,而当从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射能量更多,则频率更高,则波长小于656nm。故A错误。‎ B、当从n=1跃迁到n=2的能级,需要吸收的能量为△E=(﹣3.4﹣(﹣13.6))×1.6×10﹣19J,根据A选项分析,则有:,解得:λ=122nm;故B错误;‎ C、根据数学组合=3,可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线。故C正确。‎ D、同理,氢原子的电子从n=2跃迁到n=3的能级,必须吸收的能量为△E′,与从n=3跃迁到n=2的能级,放出能量相等,因此只能用波长656nm的光照射,才能使得电子从n=2‎ 跃迁到n=3的能级。故D正确。‎ 故选:CD。‎ 二.填空题(共2小题)‎ ‎11.【解答】解:氢原子基态的能量为E1=﹣13.6eV.大量氢原子处于某一激发态.‎ 由这些氢原子可能发出的所有光子中,频率最大的光子能量为﹣0.96E1,即跃迁到最高能级能量E=0.04E1=﹣0.544eV,即处在n=5能级;‎ 频率最小的光子的能量为△E′=﹣0.544eV﹣(﹣0.85eV)=0.31eV,‎ 根据=10,所以这些光子可具有10种不同的频率.‎ 故答案为:0.31;10‎ ‎ ‎ ‎12.【解答】解:①由振动图象可知,T=2s,A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s,所以AB间的距离为半个波长,所以λ=2×(55﹣45)m=‎‎20m ‎②AB两个点之间始终相差半个周期,所以当B点离开平衡位置的位移为+‎6cm时,A点离开平衡位置的位移是﹣‎‎6cm 故答案为:20,﹣6.‎ ‎ ‎ 四.解答题(共5小题)‎ ‎13.【解答】解:由图读出振幅A=10cm (2分)‎ 简谐振动方程x=Asin (3分)‎ 代入数据﹣10=10sin (3分)‎ 得T=8s 答:振动的振幅为10cm和周期为8s (2分)‎ ‎ ‎ ‎14.【解答】解:(1)设两者间相对静止时的速度为v,由动量守恒定律得:‎ mv0=2mv (3分) ‎ 解得:v= (1分)‎ ‎(2)物块与凹槽间的滑动摩擦力f=μN=μmg (1分)‎ ‎ 设两者间相对静止前,相对运动的路程为s1,由动能定理得:‎ ‎ (3分)‎ 解得:s1=‎12.5m (2分)‎ ‎ 已知L=‎1m,可推知物块与右侧槽壁共发生6次碰撞。 (2分)‎ ‎15.【解答】解:由光子能量公式和动量公式知,A、B两种光子的动量之比等于A、B两种光子的能量之比为2:l; (6分)‎ 由EA=E1﹣W和EB=E2﹣W联立得W=EA﹣2EB. (6分)‎ 答:A、B两种光子的动量之比为2:l;金属的逸出功为W=EA﹣2EB.‎ ‎16.【解答】解:A向右运动与C发生碰撞的过程中系统的动量守恒、机械能守恒,选取向右为正方向,设开始时A的速度为v0,第一次与C碰撞后C的速度为vC1,A的速度为vA1.由动量守恒定律、机械能守恒定律得:‎ mv0=mvA1+MvC1① (2分)‎ ‎② (2分)‎ 联立①②得:vA1=③ ‎ vC1=④ (2分)‎ 可知,只有m<M时,A才能被反向弹回,才可能与B发生碰撞. (1分)‎ A与B碰撞后B的速度为vB1,A的速度为vA2.由动量守恒定律、机械能守恒定律,同理可得:‎ vA2==⑤ (3分)‎ 根据题意要求A只与B、C各发生一次碰撞,应有:vA2≤vC1⑥ (2分)‎ 联立④⑤⑥得:m2+‎4mM﹣M2≥0‎ 解得:,(另一解:舍去)所以m与M之间的关系应满足:‎ ‎ (2分)‎ 答:m和M之间应满足,才能使A只与B、C各发生一次碰撞.‎ ‎ ‎ ‎17.附加题【解答】解:(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量m=ρV=ρSv0, (3分)‎ ‎(2)设水到达卡通玩具处的速度为v,玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度为h,‎ 根据运动学基本公式得:, (2分)‎ 水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,以向上为正,‎ 根据动量定理得:‎ ‎﹣Mgt=ρSv0t(0﹣v) (3分)‎ 联立解得:h= (2分)‎ 答:(1)喷泉单位时间内喷出的水的质量为ρSv0;‎ ‎(2)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度为。‎
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