【物理】北京市通州区2019-2020学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

【物理】北京市通州区2019-2020学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

通州区2019-2020学年第二学期高二年级期末考试物理试卷 ‎2020年7月 本试卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共6页。总分为100分，考试时间为90分钟。‎ 第Ⅰ卷（选择题 共42分）‎ 一、选择题（共14道题，均为单选题；每题3分，共42分）‎ ‎1. 做简谐运动的质点通过平衡位置时，具有最大值的物理量是（ ）‎ A. 加速度 B. 速度 C. 位移 D. 回复力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】做简谐运动的质点，当它通过平衡位置时位移为零，简谐运动中的回复力F=-Kx，则回复力等于0，加速度与位移关系为：a=-kx/m，则加速度为0，平衡位置时速度最大．故B正确，ACD错误．故选B．‎ ‎【点睛】知道做简谐运动的特点：当它通过平衡位置时位移为零，回复力为零，加速度为零，速度最大．‎ ‎2. 下列说法中正确的是（　　）‎ A. 光波是电磁波 B. 干涉现象说明光具有粒子性 C. 光电效应现象说明光具有波动性 D. 光的偏振现象说明光是纵波 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、赫兹最早用实验验证了光波是电磁波的一种，故A正确．B、干涉和衍射说明光具有波动性；干涉和衍射也是波的共性，故B错误．C、光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性；故C错误．D、偏振现象是横波的性质，故光的偏振说明光是横波；故D错误．故选A．‎ ‎【点睛】本题考查光的波粒二象性的内容，要注意明确光既有波动性也有粒子性，要明确两个性质的对应的现象(两个实验、光子个数、波长和频率)．‎ ‎3. 如图所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B摆长相等。先让A摆振动起来，其它各摆随后也跟着振动起来，稳定后，下列说法正确的是（　　）‎ A. 其它各摆振动频率跟A摆相同 B. 其它各摆振动频率不同，D摆频率最大 C. 其它各摆振动振幅相同 D. 其它各摆振动振幅不同，D摆振幅最大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】 AB．摆振动起来，其它各摆也振动起来，它们均做受迫振动，则它们的振动频率均等于摆的振动频率， A正确，B错误； ‎ CD．由于其它各摆的摆长不同，则振幅不同，由于、摆长相同，所以这两个摆的固有频率相同，则摆出现共振现象，振幅最大， CD错误。 ‎ 故选A。 ‎ ‎4. 如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴与磁场方向垂直，产生交变电动势。下列说法正确的是（　　）‎ A. 线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势最大 B. 线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势为零 C. 线圈平面与磁场平行时，磁通量变化率为零 D. 线圈平面与磁场平行时，磁通量最大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．线圈平面与磁场垂直时，磁通量最大，但是磁通量的变化率为零，产生的感应电动势为零，选项A错误，B正确；‎ CD．线圈平面与磁场平行时，磁通量为零，但是磁通量的变化率最大，选项CD错误。‎ 故选B。‎ ‎5. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图像。根据图像的信息，下列说法正确的是（　　）‎ A. 质点在第1s末加速度为零 B. 质点在第1s末动能最大 C. 质点在第2s末的位移为0 D. 质点在前2s内的通过的路程为‎10cm ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图可知，质点在第1s末离平衡位置最远，则加速度最大，A错误；‎ B．由图可知，质点在第1s末离平衡位置最远，速度为0，B错误；‎ C．由图可知，质点在第2s末位于平衡位置，初始也在平衡位置，故位移为0，C正确；‎ D．由图可知，质点在前2s内通过的路程为‎20cm，D错误。‎ 故选C ‎6. 如图所示，一束可见光以入射角θ从玻璃砖射向空气，经折射后分为a、b两束单色光．a、b两束光相比，下列说法正确是 A. 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率 B. 在玻璃中，a光的速度较大b光的速度 C. 增大入射角θ，b光首先发生全反射 D. a光光子的能量大于b光光子的能量 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 因为玻璃对a光偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，根据可知，在玻璃中，a光的速度小于b光的速度，a光的频率大于b光的频率，则a光光子的能量大于b 光光子的能量，选项AB错误，D正确；根据sinC=1/n分析知，a光的临界角比b光的小，逐渐增大入射角，先达到a光的临界角，则a光最先发生全反射，故C错误；故选D．‎ 点睛：光线的偏折程度越大，则折射率越大，光在介质中的速度越小，光的频率越大，光子能量越大，临界角越小，这些结论要熟记.‎ ‎7. 如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=220匝，交流电源的电压u=220sin100πt（V），电阻R=44Ω，电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（　　）‎ A. 交流电的频率为100Hz B. 电流表A1的示数为‎1A C. 变压器的输入功率为88W D. 电压表的示数为44V ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．交流电的周期为 交流电的频率为 故A错误；‎ BCD．原线圈的电压有效值为220V，根据可得副线圈的电压为 即电压表的示数为44V，根据欧姆定律可得副线圈的电流为 根据可得原线圈的电流为 即电流表的示数为‎0.2A 变压器的输出功率为 所以变压器的输入功率为 故D正确，BC错误。‎ 故选D。‎ ‎8. 质量为‎0.5 kg的物体，运动速度为‎3 m/s，它在一个变力作用下速度变为‎7 m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为(　　)‎ A. ‎5 kg·m/s，方向与原运动方向相反 B. ‎5 kg·m/s，方向与原运动方向相同 C. ‎2 kg·m/s，方向与原运动方向相反 D. ‎2 kg·m/s，方向与原运动方向相同 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】以原来的方向为正方向，由定义式 Δp=mv′－mv 得 Δp=（-7×0.5－3×0.5） kg·m/s=‎-5 kg·m/s，‎ 负号表示Δp的方向与原运动方向相反．‎ ‎9. 一简谐机械横波沿x轴传播。波速为‎2.0m/s。该波在t=0时刻的波形曲线如图甲所示，在x=0处质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（　　）‎ A. 质点的振动周期为4.0s B. 这列波的振幅为‎60cm C. 该波沿x轴正方向传播 D. t=0时刻，x=‎4m处的质点沿y轴负方向振动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由甲图可知，波长λ=‎8m，则周期，A正确；‎ B．由甲图可知，这列波的振幅为‎30cm，B错误；‎ C．t=0时刻，由x=0处质点的振动图像可知，x ‎=0处的质点在往下振动，根据波的平移法，可知，该波沿x轴负方向传播，C错误；‎ D．由上分析出该波沿x轴负方向传播，t=0时刻，x=‎4m处的质点沿y轴正方向振动，D错误。‎ 故选A。‎ ‎10. 如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距‎0.15 m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是：‎ A. ‎0.60 m B. ‎0.30 m C. ‎0.20 m D. ‎‎0.15 m ‎【答案】B ‎【解析】‎ 可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示：‎ 同时由于PQ可以含有多个完整的波形，则：‎ 整理可以得到：‎ 当时，‎ 当时，，故选项B正确，ACD错误．‎ 点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值．‎ ‎11. 如图所示，质量为m的物体放在光滑的水平面上，与水平方向成θ角的恒力F作用在物体上一段时间(作用过程中物体未离开水平面)，则在此过程中 ‎ A. 力F对物体做的功大于物体动能的变化 B. 力F对物体做的功等于物体动能的变化 C. 力F对物体的冲量大小小于物体动量大小的变化 D. 力F对物体的冲量等于物体动量的变化 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】恒力F对物体做功为Fscosθ，合外力对物体做功为Fscosθ，根据动能定理得：合外力对物体做功等于物体动能的变化，则Fscosθ=△Ek，所以力F对物体做的功等于物体动能的变化，故A错误，B正确．力F对物体的冲量大小等于Ft，合外力对物体的冲量为Fcosθt，根据动量定理得：合外力对物体的冲量等于物体的动量变化，即Fcosθt=△P，所以力F对物体的冲量大于物体动量的变化．故C D错误．故选B．‎ ‎【点睛】本题关键掌握：一是功的公式W=Fscosθ，冲量I=Ft，二是动能定理反映合外力做功与动能变化的关系，动量定理反映合外力冲量与动量变化的关系．‎ ‎12. “测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上P3和P4。在插P3和P4时，下列选项正确的是（　　）‎ A. P3只挡住P1的像 B. P4只挡住P1的像 C. P4只挡住P2的像 D. P3同时挡住P1、P2的像 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。‎ A．P3只挡住P1的像，与实验不符，A错误；‎ B．P4只挡住P1的像，与实验不符，B错误；‎ C．P4只挡住P2的像，与实验不符，C错误；‎ D．P3同时挡住P1、P2的像，与实验相符，D正确。故选D。‎ ‎13. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是（　　）‎ A. 入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球 B. 每次都要使入射小球从斜槽，上不同的位置滚下 C. 要验证的表达式是m1·ON=m1·OM+m2·OP D. 要验证的表达式是m1·OP=m1·OM+m2·ON ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．为了让两个小球发生对心碰撞，两球的直径应相等，为了防止碰撞后入射球反弹，入射球的质量应大于被碰球的质量，A错误；‎ B．为保证球每次碰撞前速度相等，每次应使入射小球从斜槽上同一位置由静止滚下，B错误；‎ CD．没有放被碰球时，入射小球掉落在P位置，有被碰球时，入射球a落在M点，被碰球b落在N点，它们抛出点高度相同，它们在空中运动的时间相等，如果碰撞过程动量守恒，则 两边同时乘以时间，可得 即要验证的表达式 m1·OP=m1·OM+m2·ON C错误，D正确。‎ 故选D。‎ ‎14. 2019年被称为‎5G元年。这一年全球很多国家开通了‎5G网络，开启了一个全新的通信时代，即万物互联的物联网时代，‎5G网络使用的无线电电波通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段（如图所示），比目前‎4G及通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的的传输速率。下列说法正确的是（　　）‎ A. ‎4G信号是纵波，‎5G信号足横波 B. ‎4G信号和‎5G信号相遇能产生干涉现象 C ‎4G信号比‎5G信号更容易发生衍射现象 D. ‎5G信号比‎4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电磁波均为横波，A错误；‎ B．两种不同频率的波不能发生干涉，B错误；‎ C．因‎5G信号的频率更高，则波长小，故‎4G信号更容易发生明显的衍射现象，C正确；‎ D．‎5G信号频率更高，光子的能量越大，故相同时间传递的信息量更大，故D错误。‎ 故选C。‎ 第Ⅱ卷（非选择题 共58分）‎ 二、实验题（共2道小题，共18分）‎ ‎15. 用如图所示实验装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。‎ ‎(1)组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用米尺测出摆线长为l，用游标卡尺测量摆球直径为d。则单摆摆长为____________（用字母l、d表示）。再用秒表记录单摆n次全振动所用的时间为t，用上述测得的物理量符号写出重力加速度的表达式g=________。‎ ‎(2)为了提高实验精确度，下列说法正确的是_______（选填字母代号）。‎ A．用塑料球做摆球 B．当摆球经过平衡位置时开始计时 C．把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放 D．测量一次全振动的周期，根据公式计算重力加速度g ‎(3)若测量的重力加速度g值偏小，可能的原因是____________（选填字母代号）。‎ A．把悬点到摆球下端的长度记为摆长 B．当小球摆到最高点时开始计时 C．实验中误将摆球经过平衡位置49次数为50次 D．摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动，使摆线长度增加了 ‎(4)某同学测重力加速度，他用长细线和小铁球做了一个单摆，手头却只有一根量程为‎30cm的刻度尺和一个秒表，于是他先用此单摆进行实验，测得单摆的周期为T1，然后将摆线长度减小（小于刻度尺量程）再次实验，测得相应单摆的周期为T2。由此可得重力加速度g=_________（用字母、T1、T2表示）。‎ ‎【答案】 (1). (2). B (3). D (4). ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 本题考查用单摆测重力加速度的实验，根据实验步骤、实验原理、实验误差及数据处理进行分析。‎ ‎【详解】(1)[1]单摆摆长为摆线的长度加摆球的半径，故单摆摆长为 ‎[2]由题意知，单摆n次全振动所用的时间为t，故其单摆的周期为 由单摆周期公式，可得到重力加速度的表达式 ‎(2)[3]A．为了提高实验精确度，小球应选用密度比较大的，故A错误；‎ B．为了提高实验精确度，需要当摆球经过平衡位置时开始计时，故B正确；‎ C．用单摆测重力加速度的实验中，只有在一个比较小的角度下摆动才可以看成简谐振动，才可以用单摆的周期公式进行计算，所以实验时应当把摆球从平衡位置拉开一个较小的角度后释放，故C错误；‎ D．在测量单摆的周期时，不能用测量一次全振动的时间作为单摆的周期，应当用统计规律去测量其周期，再根据公式计算重力加速度g，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎(3)[4]A．由单摆周期公式可知 如果把悬点到摆球下端的长度记为摆长，将增大L，会得到重力加速度值偏大，故A错误；‎ B．如果以小球摆到最高点时开始计时，将会导致时间的测量误差过大，并且不能确定周期是偏大还是偏小，故无法确定重力加速度值是偏大还是偏小，故B错误；‎ C．实验中误将摆球经过平衡位置49次数为50次，会使得周期T偏小，从而得到重力加速度值偏大，故C错误；‎ D．实验中摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动，使摆线长度增加了，可知摆长的测量值偏小，但重力加速度值偏小，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎(4)[5]根据单摆的周期公式可知 可知 ‎16. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将所有器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。已知实验中选用缝间距为d的双缝，像屏与双缝之间的距离为l。‎ ‎(1)用某单色光照射双缝，在像屏上观察到的图案应该是图乙中的_________（选填“a”或“b”）图。‎ ‎(2)在分划板上观测到n个亮条纹之间的距离为a，则相邻两个亮纹之间的间距Δx=____________，由此可算出这种单色光的波长λ=___________（用题目中已知量和测量量的字母表示）。‎ ‎(3)下列现象中能够观察到的有____________。‎ A．将滤光片由蓝色换成红色的，干涉条纹间距变宽 B．将光源向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 C．换一个两缝间距较大的双缝屏，干涉条纹间距变窄 D．去掉滤光片后，干涉现象消失 ‎【答案】 (1). b (2). (3). AC ‎【解析】‎ ‎ 【详解】 ‎ ‎(1)[1]用某单色光照射双缝，干涉条纹应该是平行等距，明暗相间的，则在像屏上观察到的图案应该是图乙中的b图。 ‎ ‎(2)[2][3]测到n个亮条纹之间的距离为a，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为 ‎ ‎ ‎ 根据 ‎ ‎ ‎ 得 ‎ ‎ ‎ ‎(3)[4]A．将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式 ，知干涉条纹间距变宽，故A正确； B．将光源向双缝移动一小段距离后，根据双缝干涉条纹的间距公式，知干涉条纹间距不变，故B错误； C．换一个两缝之间距离较大的双缝，d增大，根据双缝干涉条纹的间距公式 ，知干涉条纹间距变窄，故C正确； D．去掉滤光片，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故D 错误。 故选AC。 ‎ 三、计算题（共4道题，共40分）‎ ‎17. 质量m=‎10g的子弹，以=‎300m/s的水平速度射入质量M=‎20g、静止在光滑水平桌面上的木块，并最终留在木块中与木块一起运动。求：‎ ‎(1)木块运动的速度v的大小。‎ ‎(2)子弹射入木块过程中，子弹与木块组成的系统损失的机械能△E。‎ ‎【答案】(1)‎100m/s；(2)300J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）以子弹、木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律，得 解得v=‎100m/s ‎(2)子弹射入木块过程中，由能量守恒定律，子弹与木块组成的系统损失的机械能为 ‎18. 在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能。能量E=6.0eV的光子照射某金属表面后，逸出光电子的最大初动能Ek=2.5eV，已知h=6.6×10-24J·s，元电荷电量e=1.6×10‎-19C。求：‎ ‎(1)该金属的逸出功W。‎ ‎(2)该条件下的截止电压U。‎ ‎(3)该金属发生光电效应的极限频率。（结果保留2位有效数字）‎ ‎【答案】(1) 3.5eV；(2)2.5V；(3) ‎ ‎【解析】‎ ‎ 【详解】 ‎ ‎(1)由光电效应方程 ‎ ‎ ‎ 可知金属的逸出功 ‎ ‎ ‎ ‎(2)根据 ‎ eUC=Ek ‎ 可知那么遏止电压的大小为 ‎ UC= =2.5V ‎ ‎(3)根据 ‎ ‎ ‎ 得金属发生光电效应的极限频率 ‎ ‎ ‎ ‎19. 如图甲所示，质量为m的小球悬挂在一根劲度系数为k的轻质弹簧下端，静止后小球所在的位置为O点。取O点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向建立坐标系。现将小球从O点向下拉一小段距离A，然后释放。已知重力加速度为g，小球在运动过程中弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。‎ ‎(1)请证明：小球做简谐运动。‎ ‎(2)从小球在位移A 处释放开始计时，请在图乙坐标系中定性画出小球在一个周期内的位移-时间图像。‎ ‎(3)求小球在做简谐运动过程中的加速度a与位移x的表达式，并在图丙中画出小球的a-x图像。‎ ‎【答案】(1)证明过程见解析；(2) (3) ‎ ‎【解析】 (1)取竖直向下为正方向．物体静止在O点时 ‎ kx0=mg ‎ 将物体从O点向下拉离的距离为x时，弹簧的弹力大小 k（x0+x） 物体振动的回复力大小为 ‎ ‎ F=k（x0+ x）-mg=kx ‎ 回复力方向竖直向下，与位移方向相反，则位移为x时有 ‎ F=-kx ‎ 符合简谐运动的特征，所以物体做简谐运动． ‎ ‎(2)从小球在位移A处释放开始计时，小球的位移时间图像如图所示 ‎ ‎ ‎ ‎(3)由牛顿第二定律可知 ‎ ‎ ‎ 则做出a-x图像如图 ‎ ‎ ‎ ‎20. 水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力。假设水枪喷水口的横藏面积为S，喷出水流的流速为v，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为0。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g。求：‎ ‎(1)单位时间内水枪喷出的水的质量m0；‎ ‎(2)墙壁受到的平均冲击力f。‎ ‎【答案】(1)ρSv；(2)ρSv2，方向与水流速度方向相同。‎ ‎【解析】 (1)设水流的横截面积为S，则△t时间内喷水质量为 ‎△m=ρSv△t 则单位时间内水枪喷出的水的质量m0为 ‎ ‎ ‎(2)以水运动方向为正方向，在与墙壁碰撞过程，对△t时间内的水，根据动量定理（水平分运动）得 ‎-F•△t=0-△mv 联立解得 F=ρSv2‎ 根据牛顿第三定律可得墙壁受到的平均冲击力为 f=F=ρSv2‎ 方向与水流速度方向相同。‎