【物理】广东省广州中学2019-2020学年高二下学期期末考试（选考）试题（解析版）

【物理】广东省广州中学2019-2020学年高二下学期期末考试（选考）试题（解析版）

广州中学2019学年第二学期期末考试 高二物理（选考）‎ ‎（时间：75分钟满分：100分）‎ 第I卷选择题（共48分）‎ 一、单项选择题(在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求,每题4分,计24分)‎ ‎1．目前核电站利用的核反应是（ ）‎ A．裂变，核燃料为铀 B．聚变，核燃料为铀 C．裂变，核燃料为氘 D．聚变，核燃料为氘 ‎2．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子 A．吸收光子，能量增加 B．吸收光子，能量减少 C．放出光子，能量增加 D．放出光子，能量减少 ‎3．气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的 A．温度和压强 B．体积和压强 C．温度和体积 D．压强和温度 ‎4．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对的原子来说(　　)‎ A．x＝90，y＝90，z＝234 B．x＝90，y＝90，z＝144‎ C．x＝144，y＝144，z＝90 D．x＝234，y＝234，z＝324‎ ‎5．一个小型电热器若接在输出电压为10V的直流电源上，消耗电功率为P；若把它接在某个正弦交流电源上，其消耗的电功率为．如果电热器电阻不变，则此交流电源输出电压的最大值为（）‎ A．5V B．5V C．10V D．10V ‎6．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少．太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近 A．1036kg B．1018kg C．1013kg D．109kg 二、不定项选择题（每小题至少有2个选项正确,满分4分,选对但不全的得2分,计24分）‎ ‎7．关于布朗运动，下列说法正确的是(　　)‎ A．布朗运动就是分子的运动 B．颗粒越小，布朗运动越剧烈 C．温度越高，布朗运动越剧烈，因此布朗运动也叫热运动 D．布朗运动是液体分子做无规则运动的反映 ‎8．下列关于热现象的说法，正确的是( )‎ A．外界对气体做功,气体的内能一定增加 B．气体的温度升高，气体一定从外界吸热 C．热量不能自发地由低温物体传递到高温物体 D．任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能 ‎9．下列说法正确的是( )‎ A．当r>r0 (平衡距离)时,分子力随分子间距的增大而减小 B．晶体有规则的几何外形，非晶体没有固定熔点 C．液体的表面张力有使液体表面面积收缩到最小的趋势 D．绝对湿度相同的情况下，夜晚的相对湿度比白天大 ‎10．图中A、B两点表示一定质量的某种理想气体的两个状态，当气体自状态A沿直线变化到状态B时(　　)‎ A．有可能经过体积减小的过程 B．气体分子的平均动能逐渐增大 ‎ C．气体从外界吸收的热量等于气体内能的增加 D．A状态时器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数大于B状态 ‎11．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为,( )‎ A．当用频率为的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B．当用频率为的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为 ‎ C．当照射光的频率大于时，若增大，则逸出功增大 D．当照射光的频率大于时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍 ‎12．如图所示，在光滑的水平面上放着质量分别为m和2m的A、B两个物块，现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩，此过程中推力做功为W，然后撤去外力，则(　　)‎ A．从开始到A离开墙面的过程中，墙对A的冲量为零 B．当A离开墙面时，B的动量大小为 C．A离开墙面后，A的最大速度为 D．A离开墙面后，弹簧的最大弹性势能为 第Ⅱ卷非选择题（共52分）‎ 三、填空题（计21分）‎ ‎13.（3分）完成下列核反应方程式 ‎（1）____（2）____ （3）____‎ ‎14.（3分）若元素A的半衰期为2天，元素B的半衰期为3天，则相同质量的A和B，经过12天后，剩下的质量之比mA∶mB = ______‎ ‎15.（6分）一矩形线圈匝数为N，在匀强磁场中以与磁场方向垂直的对称轴匀速转动，产生的正弦式电流的表达式为。已知线圈电阻为R，则线圈的转速为______；穿过线圈的磁通量的最大值为______‎ ‎16．（9分）如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。‎ ‎（1）实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是可以通过仅测量________（填选项前的符号），间接地解决这个问题。‎ A．小球开始释放高度 B．小球抛出点距地面的高度 C．小球做平抛运动的射程 ‎（2）图中点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射球多次从斜轨上位置静止释放，找到其平均落地点的位置，测量平抛射程。然后把被碰小球静置于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨上位置静止释放，与小球相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是________。（填选项前的符号）‎ A．用天平测量两个小球的质量 B．测量小球开始释放高度 C．测量抛出点距地面的高度 D．分别找到、相碰后平均落地点的位置、‎ E．测量平抛射程、‎ ‎(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为________[用(2)中测量的量表示]‎ ‎17．（15分）如图所示，足够长的圆柱形气缸竖直放置，其横截面积为S＝1.0×10－3 m2，气缸内有质量m＝2.0 kg的活塞，活塞与气缸壁封闭良好，不计摩擦．开始时活塞被销子K固定于如图位置，离缸底L1＝12 cm，此时气缸内被封闭气体的压强为p1＝1.5×105 Pa，温度为T1＝300 K．外界大气压为p0＝1.0×105 Pa，g＝10 m/s2．‎ ‎(1)现对密闭气体加热，当温度升到T2＝400 K，其压强p2多大？‎ ‎(2)若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，气缸内气体的温度降为T3＝360 K，则这时活塞离缸底的距离L3为多少？‎ ‎(3)保持气体温度为360 K不变，让气缸和活塞一起在竖直方向做匀加速直线运动，为使活塞能停留在离缸底L4＝16 cm处，求气缸和活塞应做匀加速直线运动的加速度a大小及方向．‎ ‎18．（16分）如图，木板A静止在光滑水平面上，其左端与固定台阶相距x．与滑块B（可视为质点）相连的细线一端固定在O点．水平拉直细线并给B一个竖直向下的初速度，当B到达最低点时，细线恰好被拉断，B从A右端的上表面水平滑入．A与台阶碰撞无机械能损失，不计空气阻力．已知A的质量为2m，B的质量为m，A、B之间动摩擦因数为μ；细线长为L、受到的拉力为T=5mg时刚好被拉断；A足够长，B不会从A表面滑出；重力加速度为g．‎ ‎（1）求B的初速度大小v0和细线被拉断瞬间B的速度大小v1‎ ‎（2）A与台阶只发生一次碰撞，求x满足的条件 ‎（3）x在满足（2）条件下，求系统因摩擦产生的热量的最大值 ‎【参考答案】‎ ‎1．A ‎【解析】核电站中的铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2-3个中子．裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变．如此持续进行从而产生大量热能．用循环水导出的热量可以使水变成水蒸气，推动气轮机发电．这就是目前核电站的工作原理．故目前的核电站为的核裂变反应．故A正确，故选A．‎ ‎2．D ‎【解析】根据波尔理论可知，一个氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级，该氢原子释放光子，能量减少，D正确．‎ ‎3．C ‎【解析】由于温度是分子平均动能的标志，所以气体分子的动能宏观上取决于温度；分子势能是由于分子间引力和分子间距离共同决定，宏观上取决于气体的体积。故C正确，ABD错误。故选C．‎ ‎4．B ‎【解析】原子中，左上角数值为质量数，为234，左下角数值为质子数，为90，原子中质子数=核外电子数，即x=y=90；根据质量数=质子数+中子数，可知中子数为234-90=144，即z=144，故B正确，ACD错误。‎ ‎5．B ‎【解析】试题分析：根据焦耳定律求解电流的有效值，其中I是有效值．再根据有效值与最大值的关系求出最大值．‎ 设电热器的电阻为R，t时间内产生的热量为Q，则，此热量是接交流电源上产生的热功率的4倍，所以t，所以，解得，所以交流电的最大值为： ，B正确．‎ ‎6．D ‎【解析】‎ 根据△E=△mc2得： ，故D正确，ABC错误．‎ ‎7．BD ‎【解析】‎ A．悬浮在液体或气体中的小颗粒的运动是布朗运动，但不是分子的运动，选项A错误；‎ B．颗粒越小，受到的冲力越不平衡，布朗运动越剧烈，选项B正确；‎ C．温度越高，液体分子运动越激烈，布朗运动也越剧烈，分子无规则运动才称为热运动，布朗运动不能称为热运动，选项C错误，‎ D．布朗运动是悬浮在液体或气体中的小颗粒的无规则运动，是液体或气体分子无规则运动的反映，D正确；‎ 故选BD.‎ ‎8．CD ‎【解析】‎ A.内能的变化由做功和热传递共同决定，外界对气体做功的同时，如果气体放出热量，则内能可能不变，可能增加，可能减小，A错误；‎ B.气体温度升高，内能增加, 内能的变化由做功和热传递共同决定，也可能是外界对气体做功，导致内能增加，温度升高，B错误；‎ C. 根据热力学第二定律不可能自发把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，但是热量能自发地从高温物体传递给低温物体，故C正确；‎ D. 根据热力学第二定律可知：任何热机都不可能使燃料释放的热量完全转化为机械能，故D正确．‎ 故选CD。‎ ‎9．CD ‎【解析】‎ A、当r>r0 (平衡距离)时,分子力表现为引力，此时分子力随分子间距增大先增大后减小；故A错误.‎ B、单晶体一定具有规则的几何外形，多晶体不一定具有规则的几何外形，故B错误.‎ C、液体表面分子间距较大，故有张力，使其表面积有收缩到最小的趋势，故C正确.‎ D、在空气的绝对湿度相同的情况下，白天一般比夜晚的相对湿度小；故D正确.‎ 故选CD.‎ ‎10．BD ‎【解析】A、根据A、B与O点的连线表示等容变化，直线AO的斜率大， 大，由理想气体状态方程 (常数)，A状态的体积小，可知从A到B，气体的体积增大，故A错误；‎ B、从图像可知，由于从A到B，气体的温度升高，所以其分子平均动能逐渐增大，故B正确；‎ C、由于气体的体积变大，气体对外界做正功，根据热力学第一定律，气体体积增大，气体对外界做功，W为负值，从图中看出气体温度升高，即为正值，所以Q必须为正值，且大于的值，故C错误，‎ D、A状态与B状态相比，压强较大，体积小，分子数密度较大，则A状态中容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数较多，D正确．‎ ‎11．AB ‎【解析】‎ 只要照射光的频率大于该金属的极限频率，则可产生光电效应现象，故A正确；金属的逸出功与照射光的频率无关，只和金属本身的性质有关，C错误；根据可知光电子的最大初动能和照射光的频率不成正比，频率增大一倍，最大初动能不一定增加一倍，当频率为时，恰好发生光电效应，即，当频率变为2倍时，，B正确D错误 ‎12．BCD ‎【解析】‎ 试题分析：在撤去推力时，A受墙壁的作用力，故墙对A的冲量不为零，A错误，‎ 撤去力后，B向右运动，弹簧弹力逐渐减小，当弹簧恢复原长时，A开始脱离墙面，这一过程机械能守恒，即满足：,所以B的动量为,B正确 A脱离墙面后速度逐渐增加，B速度逐渐减小，此过程中弹簧逐渐伸长，当A、B速度相同时，弹簧弹性势能最大，这一过程系统动量和机械能均守恒，有：动量守恒：‎ 机械能守恒：，解得，，CD正确，‎ ‎13． ‎ ‎14．1:4‎ ‎【解析】根据衰变公式： 知， .‎ ‎15． ‎ ‎【解析】根据电流表达式，周期T=，转速为 n==‎ ‎ ‎ ‎16． C ADE ‎ ‎【解析】（1）验证动量守恒定律实验中，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，根据平抛运动规律，若落地高度不变，则运动时间不变，因此可以用水平射程大小来体现速度速度大小，故需要测量水平射程，故AB错误，C正确。‎ ‎（2）要验证动量守恒定律定律，即验证：m1v1=m1v2+m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t，得：m1OP=m1OM+m2ON，因此实验中需要测量两小球的质量、先确定落点的位置再测量出平抛的水平距离。‎ ‎（3）若两球相碰前后的动量守恒，则，又OP=v0t，OM=v1t，ON=v2t，代入得：；‎ ‎17．（1）2.0×105Pa；（2）18cm；（3）7.5m/s2 竖直向上 ‎【解析】①气体发生等容变化L2=L1，由查理定律得，‎ 解得 ‎②‎ 由理想气体状态方程得 解得（1分）‎ ‎（或先由等温变化 再由等压变化求得）‎ ‎③由等温变化 得 ‎∴应向上作匀加速直线运动，P0‎ 解得方向竖直向上 ‎18．（1） ， （2）（3） ‎ ‎【解析】（1）滑块B从释放到最低点，其机械能守恒，有 ，在最低点，由牛顿第二定律有： ，又：，联立解得： ， ．‎ ‎（2）设A与台阶碰撞前瞬间，A、B的速度分别为vA和vB，取向左为正方向，由动量守恒定律有 ，若A与台阶只碰撞一次，碰撞后必须满足： ，对A应用动能定理有： ，解得： ．‎ 即A与台阶只能碰撞一次的条件是：‎ ‎（3）设x=x0时，A左端到台阶板前瞬间，A、B恰好达到共同速度vAB，由动量守恒有 ，对A应用动能定理有： ，解得：‎ ‎ ，（i）当x≥x0即 时，AB共速后A与挡板碰撞，可得A与台阶碰撞前瞬间的速度：，碰后由动量守恒得： 解得：‎ 故发热量为 ‎（ii）当 ，即 时，AB共速前A就与台阶碰撞，对A应用动能定理有： ，A与台阶碰撞前瞬间的速度： ．‎ B的速度 碰后由动量守恒得： ‎ ‎ 的最小值为0‎ 故发热量 ‎ ‎ 故最大发热量为 ‎