【物理】宁夏石嘴山市第三中学2019-2020学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

【物理】宁夏石嘴山市第三中学2019-2020学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

‎2019-2020年第二学期高二年级期末物理试卷 一、单项选择题（每小题3分，共30分）‎ ‎1. 下列说法错误的是（　　）‎ A. 根据可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它所受的合外力 B. 动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的，但有时用起来更方便 C. 力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，它是一个标量 D. 易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了延长作用时间以减小作用力 ‎【答案】C ‎【解析】A．根据可把牛顿第二定律表述为：物体动量的变化率等于它所受的合外力，选项A正确，不符合题意；‎ B．由A的分析可知，动量定理的物理实质与牛顿第二定律是相同的，但有时用起来更方便，选项B正确，不符合题意；‎ C．力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量，冲量有大小和方向，它是一个矢量，选项C错误，符合题意；‎ D．根据动量定理，易碎品运输时要用柔软材料包装，船舷常常悬挂旧轮胎，都是为了在动量变化一定的情况下，延长作用时间以减小作用力，选项D正确，不符合题意。‎ 故选C。‎ ‎2. 下列叙述中符合物理学史的有（　　）‎ A. 汤姆生通过研究阴极射线实验发现了电子和质子的存在 B. 卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，证实了原子核是可以再分的 C. 牛顿发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把得到的彩色光带叫做光谱 D. 玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说 ‎【答案】C ‎【解析】A．汤姆生通过研究阴极射线实验发现了电子的存在，没有发现质子，选项A错误；‎ B．卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析，提出原子核式结构学说，选项B错误；‎ C．牛顿发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把得到的彩色光带叫做光谱，选项C正确；‎ D．玻尔提出的原子模型，没有否定卢瑟福的原子核式结构学说，选项D错误。故选C。‎ ‎3. 下列与α粒子相关的说法中正确的是（ ）‎ A. 天然放射现象中产生的α射线速度与光速差不多，穿透能力强 B. （铀238）核放出一个α粒子后就变为（钍234）‎ C. 高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为 D. 丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型 ‎【答案】B ‎【解析】A．天然放射性现象中产生的α射线速度为光速的十分之一，电离能力较强，穿透能力较弱．故A错误；‎ B．核放出一个α粒子，电荷数少2，质量数少4，则电荷数为90，质量数234，变为，故B正确；‎ C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出质子，核反应方程为 故C错误；‎ D．英国科学家卢瑟福进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎4. “两弹一星”可以说长了中国人的志气，助了中国人的威风。下列核反应方程中，属于研究“两弹”的基本核反应方程的是（　　）‎ ‎①　 ②　‎ ‎③　 ④‎ A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④‎ ‎【答案】C ‎【解析】研究“两弹”的基本核反应方程的是核聚变方程和核裂变方程，②是核裂变方程，④是核聚变方程，①是人工核反应方程，③是衰变方程，故C正确，ABD错误。故选C。‎ ‎5. 如下图所示，在光滑的水平面上放置有两木块A和B，A的质量较大，现同时施加大小相等的恒力F使它们相向运动，然后又同时撤去外力F，A和B迎面相碰后合在一起，则A和B合在一起后的运动情况是（　　）‎ A. 停止运动 B. 因A的质量较大而向右运动 C. 因B的速度较大而向左运动 D. 运动方向不确定 ‎【答案】A ‎【解析】设作用力F作用的时间为t，则A的末动量pA=Ft B的末动量pB=-Ft 碰撞过程中满足动量守恒定律，所以（mA+mB）v=pA+pB=0‎ 所以碰撞后它们合在一起，则停止运动。故A正确。故选A。‎ ‎6. 关于云室探测射线，下列说法中正确的是（　　）‎ A.云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示射线运动的轨迹 B.云室中径迹直而清晰的是射线 C.云室中径迹细而长的是射线 D.云室中显示粒子径迹的原因是蒸气电离,即使放入磁场中也无法判断射线所带电荷的正负 ‎【答案】A ‎【解析】A．云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹。故A正确；‎ B．α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向；由于α粒子的电离本领大，沿途产生的离子多，所以α射线在云室中的径迹直而粗，故B错误；‎ C．由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹；径迹细而弯曲的是β射线，故C错误；‎ D．把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向，就可以判断射线所带电荷的正负，故D错误。故选A。‎ ‎7. 氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为,氦离子能级的示意图如图所示.以下关于该基态的氦离子说法正确的是（　）‎ A. 该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为E4＝－3.4eV时，氦离子最稳定 B. 能量为48.4eV的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁 C. 一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，向低能级跃迁能辐射6种频率的光子 D. 该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大 ‎【答案】B ‎【解析】A．原子的能量最低状态时原子最为稳定，A错误；‎ B．吸收48.4eV的光子，则能量为-6eV，能跃迁到第3能级，B正确；‎ C．一个该基态氦离子吸收能量为51.0eV的光子后，能量为-3.4eV，从n=1跃迁到n=4，只释放一种频率的光子，C错误；‎ D．吸收一个光子后，由低能级向高能级跃迁，则轨道半径增大，根据 得 轨道半径增大，则v减小，则动能减小，故D错误。‎ ‎8. 1934年，约里奥—居里夫妇用α粒子轰击铝核，产生了第一个人工放射性核素X：α＋→n＋X，X原子序数和质量数分别为(　　)‎ A. 15和28 B. 15和‎30 ‎C. 16和30 D. 17和31‎ ‎【答案】B ‎【解析】设X的质量数为M，电荷数为A，根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知 解得M=30，A=15‎ 故其原子序数15，质量数为30，故B正确，ACD错误。故选B。‎ ‎9. 如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】从第3能级跃迁到第1能级，能级差最大，知a光的频率最大，波长最短，从第3能级跃迁到第2能级，能级差最小，知b光的光子频率最小，波长最长，所以波长依次增大的顺序为a、c、b，C正确．‎ ‎10. 在匀强磁场中有一个静止的氡原子核（），由于衰变它放出一个粒子，此粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，大圆与小圆的直径之比为42：1，如下图所示，那么氡核的衰变方程应为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】粒子的径迹与反冲核的径迹是两个相互外切的圆，则粒子和反冲核带同种电荷。‎ 静止的氡原子核衰变，衰变后粒子与反冲核的动量大小相等，方向相反。‎ 粒子在磁场中做圆周运动时，洛伦兹力提供向心力，则 解得：粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径 大圆与小圆的直径之比为42：1，所以粒子与反冲核的电荷量之比为1：42。‎ 综上，结合核反应质量数和电荷数守恒，则B项正确，ACD三项错误。故选B。‎ 二、多项选择题（每小题4分，共24分，全部选对得4分，对而不全得2分）‎ ‎11. 如图所示，小车放在光滑地面上，A、B两人站在车的两端，这两人同时开始相向行走，发现车向左运动，分析小车运动的原因可能是(　　) ‎ A. A、B质量相等，但A比B的速率大 B. A、B质量相等，但A比B的速率小 C. A、B速率相等，但A比B的质量大 D. A、B速率相等，但A比B的质量小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ A、B两人与车组成系统动量守恒，开始时系统动量为零；两人相向运动时，车向左运动，车的动量向左，由于系统总动量为零，由动量守恒定律可知，A、B两人的动量之和向右，A的动量大于B的动量；如果A、B的质量相等，则A的速度大于B的速度，故A正确，B错误；如果A、B速率相等，则A的质量大于B的质量，故C正确，D错误；故选AC．‎ ‎12. A、B两球沿一直线运动并发生正碰。如图所示为两球碰撞前后的位移一时间图象。a、b分别为A、B两球碰撞前的位移—时间图线，c为碰撞后两球共同运动的位移—时间图线，若A球质量是，则由图可知（　　）‎ A. A、B碰撞前的总动量为 B. 碰撞时A对B所施冲量为 C. 碰撞前后A的动量变化为 D. 碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为 ‎【答案】BD ‎【解析】由x－t图象可知，碰撞前有：A球的速度 B球的速度 碰撞后A、B两球的速度相等，为 对A、B组成的系统，由动量守恒定律有 解得 A．A与B碰撞前的总动量为；选项A错误；‎ B．由动量定理可知，碰撞时A对B所施冲量为 选项B正确；‎ C．碰撞前后A的动量变化 选项C错误；‎ D．碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能 代入数据解得 选项D正确。故选BD。‎ ‎13. 天然放射性元素（钍）经过一系列衰变和衰变之后，变成（铅）。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 衰变的过程共有6次衰变和4次衰变 B. 铅核比钍核少8个质子 C. 衰变所放出的电子来自原子核核外轨道 D. 钍核比铅核多24个中子 ‎【答案】AB ‎【解析】ABD．根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90-82=8个质子，少16个中子；发生α衰变是放出，发生β衰变是放出电子，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：2x-y+82=90 4x+208=232 解得x=6 y=4‎ 故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故AB正确，D错误。 C．原子核发生β衰变中放出的电子是原子核内的中子转化为质子时放出的，故C错误。 故选AB。‎ ‎14. 如图所示，质量为m的小球A静止于光滑的水平面上，在球A和墙之间用轻弹簧连接，现用完全相同的小球B以水平速度与A相碰撞，碰撞后两球粘在一起压缩弹簧。不计空气阻力，若弹簧被压缩过程中的最大弹性势能为E，从球A被碰撞到回到原静止位置的过程中弹簧对A、B整体的冲量大小为I，则下列表达式中正确的是（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AD ‎【解析】A、B碰撞过程，设向左为正方向，对A、B系统运用动量守恒定律得 可得 碰撞后A、B一起压缩弹簧，当A、B的速度减至零时弹簧的弹性势能最大，根据能量守恒定律可知最大弹性势能 从球A被碰后开始到回到原静止位置的过程中，设向右为正方向，对A、B整体运用动量定理可得弹簧对A、B的冲量为 故A、D正确，B、C错误；故选AD。‎ ‎15. 下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是( )‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】A选项是光滑的水平，子弹与木板系统受合外力等于零，动量守恒；B图剪断细线后，竖直墙壁对左边木块有弹力作用，系统合外力不为零，动量不守恒；C图两球在匀速下落系统合外力等于零，细线断裂后，系统合外力仍然等于零，所以系统动量守恒；D图木块加速下滑，动量不守恒，所以选择AC．‎ ‎16. 原子核的平均结合能曲线如下图所示。根据该曲线，下列判断正确的有（　　）‎ A. 核的结合能约为14MeV B. 核比核更稳定 C. 两个核结合成核时释放能量 D. 核中核子的平均结合能比核中的大 ‎【答案】BC ‎【解析】A．由图知核的比结合能约为7MeV，所以结合能约为4×7MeV=28MeV 选项A错误；‎ B．由图知核的比结合能比核的比结合能大，所以核比核更稳定，选项B正确；‎ C．两个核结合成核时，即由比结合能小的反应生成比结合能大的，释放能量，选项C正确；‎ D．由图知核中核子的平均结合能比核中的小，选项D错误。故选BC。‎ 三、填空题（每空2分，共10分。把正确答案填写在题中的横线上。）‎ ‎17. 如下图质量为M的气球下挂着长为L的绳梯，一质量为m的人站在绳梯的下端，人和气球静止在空中，现人从绳梯的下端往上爬到顶端时，人和气球相对于地面移动的距离_____，_____。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】[1][2]人和气球静止在空中，人和气球整体所受合力为0，当人沿绳梯运动时，人和气球的动量守恒，即人和气球的动量大小相等、方向相反，所以任意时刻人和气球的速率之比 人和气球对于地面移动的距离之比 据几何关系有 联立解得、‎ ‎18. 粒子散射实验的实验现象：_____粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有_____粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，偏转的角度甚至_____90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”（绝大多数、多数、少数、大于、小于）‎ ‎【答案】 (1). 绝大多数 (2). 少数 (3). 大于 ‎【解析】[1][2][3]粒子散射实验的实验现象：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”。‎ 四、实验题（每空3分共9分）‎ ‎19. 下图为一弹簧弹射装置，在内壁光滑、水平固定的金属管中放有轻弹簧，弹簧压缩并锁定，在金属管两端各放置一个金属小球1和2（两球直径略小于管径且与弹簧不固连）。现解除弹簧锁定，两个小球同时沿同一直线向相反方向弹射。然后按下述步骤进行实验：‎ ‎①用天平测出两球质量、；‎ ‎②用刻度尺测出两管口离地面的高度h；‎ ‎③记录两球在水平地面上的落点P、Q。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)要测定弹射装置在弹射时所具有的弹性势能，还需测量的物理量有_____。（已知重力加速度g）‎ A．弹簧的压缩量 B．两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离、‎ C．小球直径 D．两球从管口弹出到落地的时间、‎ ‎(2)根据测量结果，可得弹性势能的表达式为=_____‎ ‎(3)由上述测得物理量来表示，如果满足关系式_____，就说明弹射过程中两小球组成的系统动量守恒。‎ ‎【答案】 (1). B (2). (3). ‎ ‎【解析】(1)[1]弹射装置在将两小球弹射出金属管过程中，弹簧的弹性势能转化为两小球的动能，则 题中已测出了两球质量、，两管口离地面的高度h；再测出两球落点P、Q到对应管口M、N的水平距离、，即可算出两球离开管口的速度，从而计算出弹簧的弹性势能，故选B。‎ ‎(2)[2]小球离开管口做平抛运动时，有，‎ 则两球离开管口的速度、‎ 则弹性势能的表达式 ‎(3)[3]若弹射过程中两小球组成的系统动量守恒，则 即 五、计算题（5分+8分+10分+12分+12分，共47分。要求写出主要方程式和重要演算步骤，需要受力分析的要有明确的图示，运算结果要有准确描述和单位，只有最终结果的不得分。）‎ ‎20. 是人类首先制造出的放射性同位素，其半衰期为2.5min，能衰变为和一个未知粒子。(1)写出该衰变的方程；‎ ‎(2)已知容器中原有纯的质量为m，求5min后容器中剩余的质量。‎ ‎【答案】(1) ；(2)‎ ‎【解析】(1)衰变的方程为 ‎(2)半衰期为2.5min，则经过5min后发生2次衰变，则容器中剩余的质量为 ‎21. 如图所示，粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道，其半径为R=‎0.1m，半圆形轨道的底端放置一个质量为m=‎0.1kg的小球B，水平面上有一个质量为M=‎0.3kg的小球A以初速度v0=‎4.0m/s开始向着小球B运动，经过时间t=0.80s与B发生弹性碰撞。设两小球均可以看做质点，它们的碰撞时间极短，且已知小球A与水平面间的动摩擦因数μ=0.25，g取‎10m/s2，求：‎ ‎(1)两小球碰撞前A的速度大小；‎ ‎(2)小球B运动到最高点C时对轨道的压力。‎ ‎【答案】(1)‎2m/s；(2)4N，方向竖直向上 ‎【解析】(1)碰前对A由动量定理有 解得 ‎(2)对A、B碰撞前后动量守恒 碰撞前后动能保持不变 由以上各式解得 又因为B球在轨道上机械能守恒 解得 在最高点C对小球B有 解得 由牛顿第三定律知小球对轨道的压力的大小为4N，方向竖直向上 ‎22. 如下图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，，A、B间动摩擦因数为，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，已知重力加速度为g，求：‎ ‎(1)A、B最后的速度大小和方向；‎ ‎(2)在平板车与小木块相对滑动的过程中，B的加速度大小及A对B的冲量大小。‎ ‎【答案】(1)，方向向右；(2)，‎ ‎【解析】(1)最后A不会滑离B，表示A、B具有相同的速度，设此速度为v，根据动量守恒定律可得 解得 方向与B的方向相同，向右。‎ ‎(2)对B，由牛顿第二定律得B的加速度大小 对B，由动量定理可得A对B的冲量 ‎23. 如图甲所示，静止在匀强磁场中的核俘获一个速度为 v0＝7.7×‎104m/s 的中子而发生核反应，即，若已知的速度大小v2＝2.0×‎104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求：‎ ‎(1)的速度大小和方向；‎ ‎(2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比；‎ ‎(3)当 旋转三周时，粒子旋转几周？‎ ‎【答案】(1)；跟v0的方向相反；(2)3：40；(3)2周 ‎【解析】(1) 核俘获中子的过程，系统动量守恒，设中子质量为mn，的质量为mH，α粒子的质量为mα．则mnv0=mHv1+mαv2‎ 即： 负号表示跟v0的方向相反。‎ ‎(2) 两个粒子都做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由得：‎ 在磁场中半径之比为 ‎(3) 运动周期为： 则，‎ 设α粒子转3周的时间内，反冲核旋转n周，则有n•TH=3Ta 代入数据得：n=2周 ‎24. 如下图所示，质量为的滑道静止在光滑的水平面上，滑道的AB部分是半径为的四分之一圆弧，圆弧底部与滑道水平部分相切，滑道水平部分右端固定一个轻弹簧。滑道CD部分粗糙，长为，动摩擦因数，其他部分均光滑。现让质量为的物块（可视为质点）自A点由静止释放，取。求：‎ ‎(1)在整个运动过程中，弹簧具有的最大弹性势能；‎ ‎(2)物块最终停止的位置。‎ ‎【答案】(1)2.8J；(2)D点。‎ ‎【解析】(1)对于物块和滑道组成的系统在整个过程中，系统水平方向不受外力，则系统水平方向动量守恒。当物块和滑道速度相同时，弹簧的弹性势能最大，由于系统的初动量为零，所以根据动量守恒可知，当弹簧的弹性势能最大时，物块和滑道的速度均为零。 设弹簧具有的最大弹性势能为Epm。由能量守恒有Epm=m1gR-μm1gL 解得Epm=2.8J ‎(2)只有在滑块经过CD间时才有机械能损失，所以最终物块将停在C、D之间。对整个过程，设滑块在CD间滑行的总路程为s。 由能量守恒有m1gR=μm1gs 解得s=‎‎3m 因为 s=‎15L，所以m1最终停在D点。‎