【物理】广东省天河中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】广东省天河中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

‎2019学年第二学期天河中学高二期末考试试题 物理 一、单选题（每题3分，共24分）‎ ‎1．氢原子能级示意图如图所示．光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光．要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为 A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV ‎【答案】A ‎【解析】‎ 由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光．故．故本题选A．‎ ‎2．如图所示为甲、乙两物体运动的图象，在0至时间内甲一直做匀加速直线运动，乙先做匀减速到速度为0，再做匀加速直线运动，，关于两物体在0至时间内的运动，下列说法正确的是（　　）‎ A． B． C． D．以上三种情况都可能 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 由于图线与时间轴围成的面积表示位移，我们现在将图象的范围分成6个部分如图，‎ 则甲的位移：‎ 乙的位移：‎ 其中由于，，由图可知：‎ ‎，‎ 所以：‎ 则：‎ ‎，‎ 故B正确；‎ ‎3．用两段等长的轻质细线将a、b两个小球连接并悬挂于O点，如图甲所示，球a受到水平向右的力3F的作用，小球b受到水平向左的力F的作用，平衡时细线都被拉紧，则系统平衡时两球的位置情况如图乙所示，则a、b两球质量之比为（　　）‎ A．1：1                                    B．1：2                                    ‎ C．2：1                                    D．2：3‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 以整体为研究对象，分析受力如图：‎ 据平衡条件有 以b球为研究对象，受力如图：‎ 据平衡条件有 由几何关系：‎ 联立解得：。故A项正确，BCD三项错误。‎ ‎4．一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示．其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两磁场磁感应强度相同．则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )‎ A．1∶ B．1∶2 C．1∶4 D．1∶1‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 甲图中的磁场只在轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，‎ 如图甲，电流表测得是有效值，所以 乙图中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，‎ 所以 则，即A正确．‎ 故选A。‎ ‎5．夏天，小明同学把自行车轮胎上的气门芯拔出的时候，会觉得从轮胎里喷出的气体凉，如果把轮胎里的气体视为理想气体，则关于气体喷出的过程，下列说法不正确的是 A．气体的内能减少 B．气体的内能增大 C．气体来不及与外界发生热交换，对外做功，温度降低 D．气体分子的平均动能减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 当拔掉自行车轮胎气门芯时，车胎内的压缩空气迅速膨胀对外做功，气体来不及与外界发生热交换，使其内能减小、温度降低。‎ ‎6．在平直道路上，甲汽车以速度v匀速行驶。当甲车司机发现前方距离为d处的乙汽车时，立即以大小为a1的加速度匀减速行驶，与此同时，乙车司机也发现了甲，立即从静止开始以大小为a2的加速度沿甲运动的方向匀加速运动。则（ ）‎ A．甲、乙两车之间的距离一定不断减小 B．甲、乙两车之间的距离一定不断增大 C．若，则两车一定不会相撞 D．若，则两车一定不会相撞 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：两车在速度相等前，距离越来越小，若不相撞，速度相等后，距离越来越大，所以甲、乙辆汽车之间的距离可能先不断减小、后不断增大，故AB错误；当两车速度相等时，有，解得：，两车恰好不想撞时有，解得，若，两车一定不会相撞，故C错误D正确；‎ ‎7．如图，在水平地面的平板小车上放一质量m=2kg的滑块，滑块与车上右侧挡板同连接水平的轻弹簧，小车在水平向右的力作用下以a=1m/s2的加速度做匀加速运动，运动过程中弹簧处于压缩状态，弹力为1N，滑块与小车保持相对静止，现减小外力使小车的加速度逐渐减小到零，则 A．弹簧的弹力逐渐减少 B．滑块受到的摩擦力保持不变 C．当小车加速度为零时，滑块不受摩擦力作用 D．滑块与小车仍保持相对静止 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据牛顿第二定律，计算开始摩擦力的大小，则可知最大静摩擦力的范围．加速度变化，根据牛顿第二定律得出摩擦力的变化．根据摩擦力是否大于最大静摩擦力判断滑块和小车是否相对静止．‎ AB.‎ ‎ 设滑块受到的摩擦力为f，弹簧的弹力为N．根据牛顿第二定律：f-N=ma，开始时f=3N，加速度逐渐减小到零，摩擦力逐渐减小到1N，弹力不变，故A错误，B错误；‎ C. 当小车加速度为零时，滑块受到的摩擦力减小到1N，故C错误；‎ D.开始时f=3N，最大静摩擦力大于等于3N，由于整个过程摩擦力小于3N，滑块与小车仍保持相对静止，故D正确．‎ 故选D ‎8．如图所示，质量为m的子弹水平射入质量为M、放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，则从子弹接触木块到随木块一起匀速运动的过程中木块动能增加了5 J，那么此过程中系统产生的内能不可能为(　　)‎ A．12.8J B．9.6 J C．6.4 J D．4.8J ‎【答案】D ‎【解析】‎ 设子弹的初速度为v0，与木块的共同速度为v，则由动量守恒定律有 mv0＝(M＋m)v；‎ 系统产生的内能 Q＝fd＝mv02－ (m＋M)v2，‎ 木块得到的动能为 Ek1＝fs＝Mv2，‎ 其中，f为子弹与木块间的摩擦力，d为子弹在木块内运动的位移，s为木块相对于地面运动的位移，变形可得 Q＝Ek1>Ek1=5J．‎ 所以选D；‎ 二、多选题(每题4分，共24分）‎ ‎9．如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）‎ A．P向下滑动时，灯L变亮 ‎ B．P向下滑动时，变压器的输出电压不变 C．P向上滑动时，变压器的输入电流变小 ‎ D．P向上滑动时，变压器的输出功率变大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ A. 由于理想变压器输入电压不变，则副线圈电压不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，A错误；‎ B. 滑片P下滑，电阻变大，但副线圈电压由原线圈电压决定，则副线圈电压不变，B正确；‎ C. 滑片P上滑，电阻减小，电流增大，则原线圈输入电流也增大，C错误；‎ D. 此时变压器输出功率将变大，D正确。故选BD。‎ ‎10．下列说法中正确的是（　　）‎ A．悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显 B．用气筒给自行车打气，越打越费劲，说明此时气体分子之间的分子力表现为斥力 C．当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而减小 D．一定质量的理想气体，温度升高，体积减小，则单位时间内撞击到器壁单位面积上的气体分子数增加 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 试题分析：悬浮在液体中的固体颗粒越小，布朗运动就越明显，故A错误；给自行车打气时，要克服活塞上下的压强差带来的压力来压活塞，故B错误；当分子力表现为引力时，分子力是随分子间距离的增大而先增大，后减小，故C错误；一定质量的理想气体，温度升高，体积减小，由理想气体的状态方程可知，气体的压强一定增大，故D正确；‎ ‎11．如图是金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能与入射光频率的关系图象。由图象可知（ ）‎ A．该金属的逸出功等于 B．该金属的逸出功等于 C．入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为 D．入射光的频率为，产生的光电子的最大初动能为 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ A.由题图并结合得，，故逸出功，故选项A符合题意；‎ B.当时，，故，故选项B符合题意；‎ C.时，可得出，故选项C符合题意；‎ D.当入射光的频率为时，不发生光电效应，故选项D不符合题意。‎ ‎12．科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为X+Y→，下列说法正确的是（ ）‎ A．X是中子 B．Y的质子数是3,中子数是6‎ C．两个核反应都没有质量亏损 D．氘和氚的核反应是核聚变反应 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ A．根据核反应方程：，X的质量数：m1=2+3-4=1，核电荷数：z1=1+1-2=0，所以X是中子．故A正确；‎ B．根据核反应方程：，X是中子，所以Y的质量数：m2=4+3-1=6，核电荷数：z2=2+1-0=3，所以Y的质子数是3，中子数是3．故B错误；‎ C．根据两个核反应方程可知，都有大量的能量释放出来，所以一定都有质量亏损．故C错误；‎ D．氘和氚的核反应过程中是质量比较小的核生成质量比较大的新核，所以是核聚变反应．故D正确．‎ ‎13．光滑水平面上放有质量分别为2m和m的物块A和B，用细线将它们连接起来，两物块中间加有一压缩的轻质弹簧(弹簧与物块不相连)，弹簧的压缩量为x.现将细线剪断，此刻物块A的加速度大小为a，两物块刚要离开弹簧时物块A的速度大小为v，则(　　)‎ A．物块B的加速度大小为a时弹簧的压缩量为 ‎ B．物块A从开始运动到刚要离开弹簧时位移大小为 x C．物块开始运动前弹簧的弹性势能为 mv2‎ D．物块开始运动前弹簧的弹性势能为3mv2‎ ‎【答案】AD ‎【解析】‎ A．当物块A的加速度大小为a时，根据胡克定律和牛顿第二定律可得 kx＝2ma.‎ 当物块B的加速度大小为a时，有 kx′＝ma，‎ 故 x′＝‎ 选项A正确；‎ B．取水平向左为正方向，根据系统动量守恒得 ‎2m－m＝0，‎ 又因为 xA＋xB＝x，‎ 解得物块A的位移为 xA＝，‎ 选项B错误；‎ CD．由动量守恒定律可得 ‎0＝2mv－mvB，‎ 得物块B刚离开弹簧时的速度为vB＝2v，由系统机械能守恒可得物块开始运动前弹簧的弹性势能为 Ep＝·2mv2＋mvB2＝3mv2，‎ 选项C错误，D正确．‎ ‎14．如图所示，一水平的浅色长传送带上放置一质量为m的煤块(可视为质点)，煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ.初始时，传送带与煤块都是静止的．现让传送带以恒定的加速度a开始运动，当其速度达到v后，便以此速度做匀速运动．经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动，关于上述过程，以下判断正确的是(重力加速度为g)(　　)‎ A．μ与a之间一定满足关系 B．煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的位移为 C．煤块从开始运动到相对于传送带静止经历的时间为 D．黑色痕迹的长度为 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ A.要发生相对滑动，传送带的加速度需大于煤块的加速度，即，则有：‎ 故选项A不符合题意；‎ ‎ BC.当煤块的速度达到时，经历的时间：‎ 经过的位移：‎ 故选项B不符合题意，C符合题意；‎ D.此时传送带的位移：‎ 则黑色痕迹的长度：‎ 故选项D正确。‎ 三、实验题（每空2分，共16分）‎ ‎15．一同学用电子秤、水壶、细线、墙钉和贴在墙上的白纸等物品，在家中验证力的平行四边形定则。‎ ‎①如图（a），在电子秤的下端悬挂一装满水的水壶，记下水壶______时电子秤的示数F；‎ ‎②如图（b），将三细线L1、L2、L3的一端打结，另一端分别拴在电子秤的挂钩、墙钉A和水壶杯带上。水平拉开细线L1，在白纸上记下结点O的位置、____________和电子秤的示数F1；‎ ‎③如图（c），将另一颗墙钉B钉在与O同一水平位置上，并将L1拴在其上．手握电子秤沿着②中L2的方向拉开细线L2，使____________和三根细线的方向与②中重合，记录电子秤的示数F2；‎ ‎④在白纸上按一定标度作出电子秤拉力F、F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出F1、F2的合力的图示，若_____________，则平行四边形定则得到验证．‎ ‎【答案】①静止 （或稳定、平衡、不动）；②三细线的方向 （至少记录L1、L3的方向）；③结点O的位置；④与F的图示重合（或基本重合）（大小与F相等，方向相同）‎ ‎【解析】试题分析：①要测量装满水的水壶的重力，当水壶处于平衡状态时电子秤的拉力等于水壶的重力，故需记下水壶静止时电子秤的示数F。‎ ‎②要画出平行四边形，则需要记录分力的大小和方向，所以在白纸上记下结点O的位置的同时也要记录三细线的方向以及电子秤的示数F1。‎ ‎③已经记录了一个分力的大小，还要记录另一个分力的大小，则结点O点位置不能变化，力的方向也都不能变化，所以应使结点O的位置和三根细线的方向与（2）中重合，记录电子秤的示数F2。‎ ‎④根据平行四边形定则作出F1、F2的合力的图示，若F和在误差允许范围内重合，则验证了平行四边形定则。‎ ‎16．在“探究加速度与质量的关系”的实验中。‎ ‎(1)备有器材：A．带有定滑轮的长木板；B．电磁打点计时器、低压交流电源、纸带；C．细绳、小车、砝码；D．装有细砂的砂桶；E.垫片；F.毫米刻度尺。还缺少的一件器材是___。‎ ‎(2)实验得到如图所示的一条纸带，相邻两计数点的时间间隔为T；B、C间距x2和D、E间距x4已测出，利用这两段间距计算小车加速度a的表达式为a＝_____。‎ ‎(3)同学甲根据实验数据画出如图甲所示a－图线，从图线可得砂和砂桶的总质量为____kg ‎(4)同学乙根据实验数据画出了图乙所示图线，从图线可知同学乙操作过程中可能______。‎ ‎【答案】天平 0.020(0.018～0.022均正确) 未平衡摩擦力或平衡摩擦力不足 ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）本题要测量小车的质量，则需要天平，所以还缺少的一件器材是天平；‎ ‎（2）根据逐差法得：，‎ 解得：；‎ ‎（3）根据牛顿第二定律得：，则F即为图象的斜率，所以砂和砂桶的总重力：，‎ 解得：；‎ ‎（4）由c图可知，图线不通过坐标原点，当F为某一值时，加速度为零，知平衡摩擦力不足或未平衡摩擦力。‎ 四、计算题 ‎17．（10分）如图，一个质量为m的T型活塞在气缸内封闭一定量的理想气体，活塞体积可忽略不计，距气缸底部ho处连接一U形细管（管内气体的体积忽略不计）．初始时，封闭气体温度为T0，活塞距离气缸底部为1.5h0，两边水银柱存在高度差．已知水银密度为ρ，大气压强为P0，气缸横截面积为S，活塞竖直部分高为1.2h0，重力加速度为g，求：‎ ‎（i）通过制冷装置缓慢降低气体温度，当温度为多少时两边水银面恰好相平；‎ ‎（ii）从开始至两水银面恰好相平的过程中，若气体放出的热量为Q，求气体内能的变化 ‎【答案】（i）‎ ‎（ii）0．3（）h0S-Q ‎【解析】‎ ‎（i）初态时，对活塞受力分析，可求气体压强 ① ‎ 体积V1＝1.8h0S， 温度T1=T0‎ 要使两边水银面相平，气缸内气体的压强P2=P0， ‎ 此时活塞下端一定与气缸底接触， V2=1.2h0S 设此时温度为T2，由理想气体状态方程有 ② ‎ 得： ‎ ‎（ii）从开始至活塞竖直部分恰与气缸底接触，气体压强不变，外界对气体做功 W=P1ΔV=（）×0.6h0S ③‎ 由热力学第一定律得：ΔU=0.6（）h0S-Q ‎18．（12分）如图甲所示，半径为R=0.45 m的光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，B点为轨道最低点，在光滑水平面上紧挨B点有一静止的平板车，其质量M=5 kg，长度L=0.5 m，车的上表面与B点等高，可视为质点的物块从圆弧轨道最高点A由静止释放，其质量m=1 kg，g取10 m/s2.‎ ‎(1)求物块滑到B点时对轨道压力的大小；‎ ‎(2)若平板车上表面粗糙，物块最终没有滑离平板车，求物块最终速度的大小；‎ ‎(3)若将平板车固定且在上表面铺上一种动摩擦因数逐渐增大的特殊材料，物块在平板车上向右滑动时，所受摩擦力Ff随它距B点位移L的变化关系如图乙所示，物块最终滑离了平板车，求物块滑离平板车时的速度大小．‎ ‎【答案】(1)30N(2)0.5m/s(3)m/s ‎【解析】‎ 解：(1)物块从圆弧轨道点滑到点的过程中机械能守恒：‎ 解得： ‎ 在点由牛顿第二定律得：‎ 解得： ‎ 则物块滑到点时对轨道的压力： ‎ ‎(2)物块滑上平板车后，系统的动量守恒，则有：共 解得：共 ‎ ‎(3)物块在平板车上滑行时克服摩擦力做的功为图线与横轴所围的面积，则克服摩擦力做功为：‎ 物块在平板车上滑动的过程中，由动能定理得：‎ 解得：‎ ‎19．（14分）如图所示，倾角α＝30°的足够长光滑斜面固定在水平面上，斜面上放一长L＝1．8 m、质量M ＝3 kg的薄木板，木板的最上端叠放一质量m＝1 kg的小物块，物块与木板间的动摩擦因数μ＝．对木板施加沿斜面向上的恒力F，使木板沿斜面由静止开始做匀加速直线运动．设物块与木板间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g＝10 m/s2．‎ ‎（1）为使物块不滑离木板，求力F应满足的条件；‎ ‎（2）若F＝37．5 N，物块能否滑离木板？若不能，请说明理由；若能，求出物块滑离木板所用的时间及滑离木板后沿斜面上升的最大距离．‎ ‎【答案】（1） F≤30N；（2） 物块能滑离木板，1.2s，s=0.9m．‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）对M、m，由牛顿第二定律 对m，有，，代入数据得：．‎ ‎（2），物块能滑离木板 ，对于M，有 ‎ 1‎ 对m，有，设物块滑离木板所用的时间为，‎ 由运动学公式：，代入数据得：，物块离开木板时的速度，‎ 由公式：，代入数据得．‎ 考点：牛顿运动定律的综合应用、匀变速直线运动的位移与时间的关系 ‎【名师点睛】解决本题的关键理清物块和木板的运动情况，结合牛顿第二定律和运动学公式联合求解，知道加速度是联系力学和运动学的桥梁．‎