广西南宁市第三中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

广西南宁市第三中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

广西南宁市第三中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ 一、选择题 ‎1.物理学家在对客观世界进行探索的过程中，科学实验起着非常重要的作用，推动了物理学的发展，下列说法符合历史事实的是 A. 托马斯•杨利用双缝干涉实验有力地说明光是一种机械波 B. 卢瑟福通过对粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 C. 贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 D. 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】托马斯•杨利用双缝干涉实验有力地说明光是一种波，选项A错误；卢瑟福通过对粒子散射实验的研究得出了原子的核式结构理论，选项B错误；贝克勒尔通过对天然放射现象的研究揭示了原子核具有复杂的结构，选项C错误；汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷，选项D正确.‎ ‎2.一束光线从空气射向玻璃，入射角为α.下列四幅光路图中正确的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 试题分析：一束光线从空气射向玻璃，入射角为α，可知光线一定会发生折射，根据知，折射角小于入射角，光线在分界面上还会发生反射．‎ 考点：光的折射定律．‎ ‎3.关于振动和波动，下列说法中正确的是 A. 有振动一定有波动，有波动不一定有振动 B. 在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大 C. 光从空气进入水中，光的频率不变，传播速度变大，波长变长 D. 我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离我们 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】有波动一定有振动，但是有振动不一定有波动，选项A错误；在干涉现象中，振动加强点的振幅比振动减弱点的振幅大，但是加强点的位移不一定比减弱点的位移要大，选项B错误；光从空气进入水中，光的频率不变，传播速度变小，波长变小，选项C错误；根据多普勒效应可知，我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在远离我们，选项D正确.‎ ‎4.一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：‎ A. 质点的振幅为‎10cm B. 质点的振动频率是4Hz C. t=2s时刻速度最大,方向沿x轴的正方向 D. t=3s时，质点加速度为正向最大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图像可知，质点的振幅为‎5cm，选项A错误；质点的振动周期为4s，则频率是1/4Hz=0.25Hz，选项B错误；t=2s时刻在平衡位置，此时的速度最大，方向沿x轴的正方向，选项C正确；t=3s时，质点位移为正向最大，则加速度为负向最大，选项D错误.‎ ‎5.2020年1月3日，“嫦娥四号”探测器完成了人类历史上的首次月背软着陆．“嫦娥四号”的核电池利用放射性同位素Pu衰变供电；静止的Pu衰变为铀核和X粒子，放出频率为ν的γ光子．已知：Pu、和X粒子的质量分别为mPu、mU和mX，普朗克常数为h，光速为c．则下列说法正确的是 A. X粒子是He B. 的比结合能比Pu的大 C. 释放出的γ光子能量为(mPu- mU)c2‎ D. 放射性同位素Pu的半衰期随温度降低而变大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，的衰变方程为，故A错误；衰变成核和α 粒子后，释放核能，将原子核分解为单个的核子需要的能量更大，原子变得更稳定，所以的比结合能比的大，故B正确；此核反应过程中的质量亏损等于反应前后质量的差，为△m=mpU-mU-mα，释放的γ光子的能量为hv，核反应的过程中释放的能量：E=（mpU-mU-mα）c2，由于核反应的过程中释放的核能转化为新核与α粒子的动能以及光子的能量，所以光子的能量小于（mpU-mU-mα）c2，故C错误；放射性同位素的半衰期与温度无关．故D错误.‎ ‎6.如图所示为氢原子能级示意图．现有大量的氢原子处于n=4‎ 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是 A. 最多可辐射出3种不同频率的光 B. 由n=2跃迁到n=1能级产生的光的频率最小 C. 由n=4跃迁到n=1能级产生光的波长最短 D. 由n=4跃迁到n=3能级，氢原子的电势能减小 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据=6知，这些氢原子总共可辐射6种不同频率的光子，故A错误；n=2和n=1间的能级差不是最小，辐射的光子频率也不是最小，故B错误；n=4和n=1件的能级差最大，辐射的光子频率最大，波长最短，故C正确；由n=4跃迁到n=3能级，氢原子的电势能减小，选项D正确.‎ ‎7.如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h．现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则下列方法一定能够增加饱和光电流的是 A. 照射光强度不变，增加光的频率 B. 照射光频率不变，增加照射光强度 C. 增加A、K电极间的电压 D. 减小A、K电极间的电压 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】照射光强度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目减少，导致光电流的饱和值减小，故A错误；照射光频率不变，增加光强，则入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，故B正确；增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误；减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，故D错误；‎ ‎8.如图所示，甲图为一列沿x轴传播的简谐横波在t=1s时刻的波动图象，乙图为参与波动的质点P的振动图象，则下列判断正确的是 A. 该波的传播方向沿x轴正方向 B. 该波的传播速度为‎8m/s C. 该波的传播速度为‎4m/s D. 经过1s，质点P沿波的传播方向迁移‎4m ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】在乙图上读出t=1s时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误。由甲读出该波的波长为λ=‎4m，由乙图读出周期为T=1s，则波速为，故C正确，B错误。质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不波的传播方向向前传播，故D错误。‎ ‎9.如图，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源，t＝0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为‎3 cm，周期为0.2 s．在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05 s开始振动．t＝0.25 s时，x轴上距e点‎2.0 m的某质点第一次到达最高点，则 A. 该机械波在弹性介质中的传播速度为‎8m/s B. 该机械波的波长为‎2 m C. 图中相邻质点间距离为‎0.5 m D. 当b点在平衡位置上方‎3cm处时，f点也在平衡位置上方‎3cm处 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】据题波的周期为T=0.2s，t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动，经过t=0.05se点第一到达最高点。t=0.25s时，x轴上距e点‎2.0m的某质点第一次到达最高点，则知该质点的振动比e点落后一个周期，所以波长为 λ=‎2m，波速为，故A错误，B正确。由波的周期为 T=0.2s，后一质点比前一质点迟0.05s=T/4开始振动，可知相邻质点间的距离等于1/4波长，为‎0.5m。故C正确。当b点在平衡位置上方‎3cm处时，f点在平衡位置下方‎3cm处，故D错误。‎ ‎10.两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动．在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面即它对地面最小压力为零．以下说法正确的是 A. 在振动过程中木块A的机械能守恒 B. A做简谐振动的振幅为 C. A做简谐振动的振幅为 D. 木块B对地面的最大压力是 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】振动过程中A与弹簧整体机械能守恒，单独A机械能不守恒，则A错误；当弹簧处于伸长至最长状态时，M刚好对地面压力为零，故弹簧中弹力F=Mg；此时m有最大加速度，由F+mg=ma，得：。由对称性，当m运动至最低点时，弹簧中弹力大小为F，但此时弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得：F-mg=ma；即F=m（g+a）=2mg+Mg，所以F压=F+Mg=2（m+M）g  则D正确；A在平衡位置时弹簧压缩，振幅为最大位移与平衡位置的距离，则振幅为：，则B正确，C错误.‎ ‎11.某质点在直线上做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为，t的单位为s，则质点 A. 第1s内速度不断增大 B. 第2s内加速度不断减小 C. 第1s末与第5s末的动能相等 D. 第1s初到第2s末的经过的路程为‎8cm ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】由位移随时间变化的关系式可知，第1s内位移减小，则速度不断增大，选项A正确；第2s内质点由平衡位置向下振动，则加速度不断增加，选项B错误；第1s末与第5s末质点均在平衡位置，则动能相等，选项C正确；第1s初质点的位移为x1=‎4cm；第2s末的位移：x2=‎-4cm，则此过程中质点经过的路程为‎8cm，选项D错误.‎ ‎12.甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播波速均为‎40cm/s，两列波在t=0时的部分波形如图所示．关于这两列波，下列说法不正确的是 A. 甲波的波长λ甲=‎‎40m B. 乙波的周期为T乙=1.2s C. 两列波可以形成稳定的干涉 D. t=0时刻，介质中偏离平衡位置位移为‎24cm的相邻质点平衡位置间的距离为‎480cm ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为：λ甲=‎40cm，λ乙=‎48cm。故A正确。乙波的周期为，故B正确。两波的周期不同，不能形成稳定的干涉，故C错误。t=0时，在x=‎40cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为‎24cm，甲、乙两列波的波峰的x坐标分别为：x1=（40+k1λ甲）cm=（40+40k1），k1=0，±1，±2……‎ x2=（40+k2λ乙）cm=（40+48k2），k2=0，±1，±2……由上解得，介质中偏离平衡位置位移为‎24cm的所有质点的x坐标为：x=（40+240n）cm，n=0，±1，±2……所以t=0时刻，介质中偏离平衡位置位移为‎24cm的相邻质点的距离为 S=‎240cm，故D错误。此题选择不正确的选项，故选CD.‎ 二、实验题 ‎13.某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中，已知单摆在摆动过程中的摆角小于5°；在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，到第n次经过最低点所用的时间内为t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端）为L，再用游标卡尺测得摆球的直径为d．‎ ‎（1）用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=‎ ‎ ______________________‎ ‎（2）实验结束后，某同学用公式法测得的重力加速度总是偏大，其原因可能是下述原因中的______‎ A．单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了 B．把n次摆动的时间误记为（n+1）次摆动的时间 C．以摆线长作为摆长来计算 D．以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算 ‎【答案】 (1). （1） (2). （2）BD ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）周期为一次全振动的时间，从单摆运动到最低点开始计时且记数为1，所以在t时间内完成了n-1个全振动，所以 ；根据周期公式得：，所以 ；‎ ‎（2）摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，测得的单摆周期变大，根据可知，测得的g应偏小．故A错误；实验中误将n次全振动计为n+1次，根据求出的周期变小，g偏大．故B正确；以摆线长作为摆长来计算，摆长偏小，根据可知，测得的g应偏小．故C错误；以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算，摆长偏大，根据可知，测得的g应偏大．故D正确．‎ ‎14.甲、乙两个研究小组的同学去实验室进行光学实验的研究：‎ ‎（1）甲研究小组根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示，在一个圆盘上，过圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA 上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，然后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值．则 ‎①图中P3、P4两位置中对应的折射率较大的是____（填P3或P4）‎ ‎②若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为_____‎ ‎（2）乙实验小组进行“用双缝干涉测光的波长”实验，如图甲所示将实验仪器按要求安装在光具座上，并选用缝间距d=‎0.20mm的双缝屏．从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离L=‎700mm．然后，接通电源使光源正常工作．‎ ‎①已知测量头上主尺的最小刻度是毫米，副尺（游标尺）上有20分度．某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，使分划板中心刻度线与某条纹A中心对齐，如图乙所示，此时测量头上主尺和副尺的示数情况如图丙所示，此示数为_______mm；接着再转动手轮，使分划板中心刻度线与图丙中条纹B中心对齐，测得A到B条纹间的距离为‎8.40mm．利用上述测量结果，经计算可得经滤光片射向双缝的色光的波长λ=________m（保留2位有效数字）．‎ ‎②另一同学按实验装置安装好仪器后，观察到光的干涉现象效果很好．若他对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加．以下改动可能实现这个效果的是_______‎ A．仅将滤光片移至单缝和双缝之间 B．仅将单缝远离双缝移动少许 C．仅将单缝与双缝位置互换 D．仅将红色滤光片换成绿色的滤光片 ‎【答案】 (1). （1）①P4 (2). ② (3). （2）①‎0.25mm ； (4). 4.8×10‎-7 m (5). ②D ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）①P4处对应的入射角较大，根据折射定律可知，P4处对应的折射率较大。‎ ‎②由图看出，入射角为 i=∠AOF=30°，折射角r=∠EOP3=90°-30°=60°，则P3处所对应的折射率的值为：。‎ ‎（2）①图中游标卡尺的主尺的刻度为0，游标尺的第5刻度与上边对齐，则读数为：‎0mm+0.05×5=‎0.25mm，A到B条纹间的距离为‎8.40mm，由图可知A到B条纹间的距离为5个条纹宽度，则：‎ 根据公式 得：mm≈4.8×10-7m ‎②对实验装置作了一下改动后，在像屏上仍能观察到清晰的条纹，且条纹数目有所增加，可知各条纹的宽度减小。由公式得：仅将滤光片移至单缝和双缝之间，λ、L与d都不变，则△x不变。故A错误；仅将单缝远离双缝移动少许，λ、L与d都不变，则△x不变。故B错误；仅将单缝与双缝的位置互换，将不能正常观察双缝干涉。故C错误；仅将红色滤光片换成绿色的滤光片，λ减小，L与d都不变，则△x减小。故D正确。‎ 三、计算题 ‎15.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位．已知某超声波频率为1.0×105Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示．‎ ‎(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－‎3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)．‎ ‎(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．‎ ‎【答案】解析：(1)该波的周期为T＝＝1×10－5s，由波动图象知，此时x＝7.5×10－‎3 m处的质点位于负的最大位移处，所以，从该时刻开始计时，该质点的振动图象，如图所示．‎ ‎(2)由波形图读出波长λ＝15×10－‎‎3 m 由波速公式得 v＝λf ①‎ 鱼群与渔船的距离为x＝vt ②‎ 联立①②式，代入数据得x＝‎3000 m.‎ ‎【解析】‎ ‎(1)该波的周期为T＝＝1×10－5s，由波动图像知，此时x＝7.5×10－‎‎3 m 处的质点位于负的最大位移处，所以，从该时刻开始计时，该质点的振动图像如图所示．‎ ‎(2)由波形图读出波长λ＝15×10－‎‎3 m 由波速公式得 v＝λf ①‎ 鱼群与渔船的距离为x＝vt ②‎ 联立①②式，代入数据得x＝3 ‎000 m ③‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎16.如图,平行玻璃砖厚度为d,一射向玻砖的细光束与玻砖上表面的夹角为30°,光束射入玻砖后先射到其右侧面。已知玻璃对该光的折射率为,光在真空中的传播速度为c。‎ ‎(i)光束从上表面射入玻砖时的折射角;‎ ‎(ii)光束从射入玻砖到第一次从玻砖射出所经历的时间。‎ ‎【答案】（1）30° （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)光路图如图所示，‎ 设光在上表面折射时，入射角为i，折射角为r，则 由折射定律有：‎ 解得：；‎ ‎(2)光线射到右侧面时，入射角 因 故光束在右侧面发生全反射，接着从下表面射出 由几何关系得光束在玻璃砖内传播的距离为： ‎ 光束在玻璃砖内传播的速度： ‎ 解得传播的时间为：。‎ ‎17.一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s时，其波形分别用如图的实线和虚线表示，求：‎ ‎(1)这列波可能具有的波速.‎ ‎(2)当波速为‎280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，t=0时刻x＝‎8 m处的质点P从平衡位置运动至y=‎1cm所需的最短时间是多少.‎ ‎【答案】（1）若波沿x轴正向传播，则；若波沿x轴负向传播，则：（2）波向x轴负向传播；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）若波沿x轴正向传播，则：‎ n=1，2，3，……‎ 若波沿x轴负向传播，则：‎ n=1，2，3，………‎ ‎（2）当波速‎280m/s时，有280=（120+160n）‎ 所以波向x轴负向传播．‎ t=0时刻x＝‎8 m处的质点P从平衡位置运动的振动方程为：‎ 当x=‎1cm时：‎ 则 最短时间为：‎ ‎18.（20分）如图所示，水平虚线X下方区域分布着方向水平、垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，整个空间存在匀强电场（图中未画出）。质量为m，电荷量为+q的小球P静止于虚线X上方A点，在某一瞬间受到方向竖直向下、大小为I的冲量作用而做匀速直线运动。在A点右下方的磁场中有定点O，长为l的绝缘轻绳一端固定于O点，另一端连接不带点的质量同为m的小球Q，自然下垂。保持轻绳伸直，向右拉起Q，直到绳与竖直方向有一小于5。的夹角，在P开始运动的同时自由释放Q，Q到达O点正下方W点是速率为v0。P、Q两小球在W点发生正碰，碰到电场，磁场消失，两小球黏在一起运动。P、Q两小球均视为质点，P小球的电荷量保持不变，绳不可伸长不计空气阻力，重力加速度为g。‎ ‎（1）求匀强电场场强的大小和进入磁场时的速率；‎ ‎（2）若绳能承受的最大拉力为,要使绳不断，至少为多大？‎ ‎（3）求点距虚线的距离 ‎【答案】（1） （2）‎ ‎（3）(n为大于（）的整数)‎ ‎(n为大于（）的整数)‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）设小球P所受电场力为F1，则F1=qE，以整个空间重力和电场力平衡，有F1=mg，联立相关方程得，设小球P受到冲量获得速度为v，由动量定理得I=mv，得：‎ ‎（2）设P、Q同向时候碰后在W点的最大速度为v0，由动量守恒定律得mv+mv0=（m+m)v’，此刻轻绳的张力也为最大，由牛顿运动定律得：，联立相关方程，得 ‎（3）设P在X上方做匀速直线运动的时间为h，则t=s/v，设P在X下方做匀速圆周运动的时间为t，则 设小球Q从开始运动到与P球相向碰撞的运动时间为to，由单摆周期性有：‎ 由题意，有，联立相关方程，得 考点：带电粒子在电场及在磁场中运动；牛顿第二定律；动量守恒定律.‎ ‎【名师点睛】此题考查了带电粒子在电场及在磁场中的运动，以及牛顿第二定律及动量守恒定律的应用问题；解题的关键是搞清物体运动的物理过程及物体的状态，由状态及过程选择合适的物理规律列出方程求解；注意单摆摆动的周期性.‎ 此处有视频，请去附件查看】‎