北京市昌平区2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

北京市昌平区2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

昌平区2020学年第二学期高二年级期末质量抽测 ‎ 物 理 试 卷 第一部分（选择题 共42分）‎ 本部分共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。‎ ‎1.以下宏观概念中，属于“量子化”的是 A. 物体的长度 B. 物体所受的重力 C. 物体的动能 D. 人的个数 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 人数的数值只能取正整数，不能取分数或小数，因而是不连续的，是量子化的。其它三个物理量的数值都可以取小数或分数，甚至取无理数也可以，因而是连续的，非量子化的。故只有D正确；‎ 故选：D.‎ ‎2.弹簧振子在振动中通过平衡位置时 A. 速度最大 B. 回复力最大 C. 位移最大 D. 加速度最大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 弹簧振子在振动中通过平衡位置时，速度达到最大，A正确。‎ BC. 弹簧振子在振动中通过平衡位置时，位移为零，根据 ，回复力为零，BC错误。‎ D. 因为回复力为零，所以加速度为零，D错误。‎ ‎3.真空中，下列可见光中光子能量最小是 A. 红光 B. 黄光 C. 绿光 D. 蓝光 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】可见光中红光的频率最小，由光子的能量为可知，红光的能量最小，故A正确。‎ ‎4.关于分子动理论，下列说法正确的是 A. 液体分子的无规则运动称为布朗运动 B. 扩散现象说明物质分子在永不停息地做无规则运动 C. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力 D. 两个分子距离减小时，分子间的引力减小，斥力增大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 布朗运动是悬浮微粒的运动，A错误。‎ B. 扩散现象说明物质分子在永不停息地做无规则运动，B正确。‎ C. 气体分子间距很大，分子间斥力与引力都可以忽略，气体可以被压缩说明气体分子之间存在间隙，C错误。‎ D. 当分子间距减小时，分子间引力与斥力均增大，D错误。‎ ‎5.下列说法正确的是 A. 物体温度升高，分子的平均动能增加 B. 物体温度升高，每个分子的动能都增加 C. 物体从外界吸收热量，物体的内能一定增加 D. 外界对物体做功，物体的内能一定增加 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 温度是分子平均动能的标志，所以温度升高，分子平均动能变大，但并非每个分子动能都增大，A正确B错误。‎ CD.根据热力学第一定律可知 ，所以物体从外界吸收热量或外界对物体做功，物体的内能均不一定增加，CD错误。‎ ‎6.下图为某质点做简谐运动的位移－时间图像。由此可知 A. 该质点振动的振幅为‎20cm B. 该质点振动的周期为2s C. 0.5s 和1.5s两个时刻，质点具有相同的位移 D. 0.5s 和1.5s两个时刻，质点具有相同的速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 从图像可以看出振幅为‎10cm，A错误。‎ B. 从图像看出振动周期为4s，B错误。‎ CD. 从图像可以看出0.5s 和1.5s两个时刻，质点位移相同，但速度方向相反，C正确D错误。‎ ‎7.下图为某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2，3，4，… 各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。已知t＝0时，质点1开始向上运动；t＝时，质点1到达最上方，质点5开始运动。下列说法正确的是 A. t＝时，质点5开始向下运动 B. t＝时，质点5的加速度方向向上 C. t＝时，质点5的位移方向向上 D. t＝时，质点9的速度最大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 由于每个质点均做受迫振动，所以开始振动方向相同，均为向上运动，A错误。‎ BC. t＝T/2时，质点5振动了T/4，此时质点5达到波峰，位移最大且方向向上，加速度最大，但方向向下，B错误C正确。‎ D. 通过图像可知 ，波长为16，质点9与质点1之间的距离为8即 ，所以波传到质点9的时间为T/2，经过3T/4时，质点9刚好到达正向最大位移处，速度为零，D错误。‎ ‎8.下列有关光学现象的说法中正确的是 A. 沙漠中会出现“蜃景”现象，这是光的全反射现象 B. 太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉现象 C. 肥皂泡在阳光照耀下会呈现彩色，这是光的衍射现象 D. 光经过大头针尖儿时，大头针尖儿边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 沙漠中会出现“蜃景”现象，这是光的折射现象，A错误。‎ B. 太阳光通过三棱镜，由于各种色光的折射率不同，而发生色散形成彩色光谱，B错误。‎ C. 肥皂泡在阳光照耀下呈现出彩色条纹这是光的薄膜干涉现象，C错误。‎ D. 光都会有衍射现象，当光经过大头针尖时，大头针尖边缘轮廓会模糊不清，这是光的衍射现象，D正确。‎ ‎9.关于电磁波和机械波，下列说法正确的是 A. 电磁波是纵波，而机械波既有横波又有纵波 B. 机械波和电磁波在传播时都需要介质 C. 机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定 D. 当机械波或电磁波从空气中进入水中时，频率不变，波长和波速都变小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 电磁波是横波，而机械波既有横波又纵波，A错误。‎ B. 电磁波的传播不需要需要介质，可以再真空中传播，B错误。‎ C. 机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定，C正确。‎ D. 当电磁波从空气中进入水中时，频率不变，而介质的折射率变大，所以波速变小，则波长也变小，对于机械波从空气中进入水中时，频率不变，但波速变大，所以波长也变大，D错误；‎ ‎10.如图所示，a是由两种单色光组成的一束复色光，射向半圆玻璃砖的圆心O，折射后分成b、c两种单色光。由此可知 A. 玻璃对c光的折射率较大 B. c光在玻璃中的传播速度较大 C. b光的频率较小 D. b光的光子能量较小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AC. 由图知，两束光的入射角相等，b光的折射角大于c光的折射角，由折射定律可知，玻璃砖对b光的折射率大于c光的折射率，所以b光的频率大于c光的频率，AC错误。‎ B. 根据 可知，折射率大的b光，在玻璃中传播速度小，B正确。‎ D. 光子能量 ，所以频率大的b光光子能量大，D错误。‎ ‎11.一束红色激光射向一块有双缝的不透光的薄板。在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现在将其中一条窄缝挡住，让这束红色激光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到 A. 与原来相同的明暗相间的条纹，只是亮条纹比原来暗一些 B. 与原来不相同明暗相间的条纹，且中央亮条纹变宽些 C. 只有一条与缝宽对应的亮条纹 D. 无条纹，只存在一片红光 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的衍射条纹。衍射条纹是宽度不相等的条纹。A错误B正确。‎ CD. 如果将双缝中一条缝挡住，其他不改变，光屏上出现的图案是光的衍射条纹，CD错误。‎ ‎12.如图所示，在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上用锤子连续敲打小车。初始时，人、车、锤都静止。下列说法正确的是 A. 连续敲打可使小车持续向右运动 B. 人、车和锤组成的系统机械能守恒 C. 人、车和锤组成的系统动量守恒 D. 人、车和锤组成的系统水平方向动量时刻为零 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 把人、锤子和平板车看成一个系统，系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，用锤子连续敲打车的左端，根据水平方向动量守恒可知，系统的总动量为零，锤子向左运动，平板车向右运动。锤子向右运动，平板车向左运动，所以车左右往复运动，不会持续地向右运动，A错误。‎ B. 由于人消耗体能，体内储存的化学能转化为系统的机械能，因此系统机械能不守恒，B错误。‎ CD. 在锤子连续敲打下，系统竖直方向的合力不等于零，该方向系统的动量不守恒，所以系统的动量不守恒；但系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，初态水平动量为零，所以水平方向动量时刻为零，C错误D正确。‎ ‎13.图甲是光电效应实验装置图，图乙是光电流与加在阳极A和阴极K上的电压的关系图像。下列说法正确的是 A. 饱和电流的大小，由入射光的颜色决定 B. 只要增大电压，光电流就会一直增大 C. 对某种确定的金属，其遏止电压只由入射光的频率决定 D. 不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 通过图像分析得出，饱和电流的大小，由入射光的强度决定，A错误。‎ B. 通过图像分析得出，当达到饱和电流后，继续增加电压，电流不再增大，B错误。‎ C. 根据图像分析得出，光电流为零时， ，所以其遏止电压只由入射光的频率决定，C正确。‎ D. 只有当光的频率高于截止频率才能发生光电效应，与光强无关，D错误。‎ ‎14.北京时间2020年4月10日21时，在全球七大城市同时发布由“事件视界望远镜” 观测到位于室女A星系（M87）中央的超大质量黑洞照片，如图甲所示。宇宙中的天体在不断向外辐射电磁波，人们利用射电望远镜收集来自天体的电磁波进行观测，如图乙所示。天体甲距地球1万光年，M87的黑洞距离地球5500万光年，假设天体甲和M87的黑洞辐射功率相同，忽略电磁波在传播过程中的损耗，用一架射电望远镜接收到甲发出的电磁波功率为P1，则该望远镜接收到的来自M87‎ 的黑洞发出的电磁波功率为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据图乙可知，电磁波向空间发射，设接受面积为S，接收到的电磁波功率与发射功率关系： ，天体甲和M87的黑洞辐射功率相同，所以接受频率与半径平方成反比，所以来自M87的黑洞发出的电磁波功率为。‎ A. 与计算结果不符；A错误。‎ B. 与计算结果相符；B正确。‎ C. 与计算结果不符；C错误。‎ D. 与计算结果不符；D错误。‎ 第二部分（非选择题 共58分）‎ 本部分共5小题，共58分，解答时写出必要的文字说明、公式或表达式。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎15.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。‎ ‎（1）组装单摆时，应在下列器材中选用_______（选填选项前的字母）。‎ A．长度为‎1m左右的细线 B．长度为‎30cm左右的细线 C．直径为‎1.5cm左右的塑料球 D．直径为‎1.5cm左右的小钢球 ‎（2）在实验中，有人提出以下几点建议，其中合理的是________（选填选项前的字母）。‎ A．测摆线长时，应让小球静止在平衡位置，测量悬点到小球顶点的距离 B．单摆偏离平衡位置的角度不能太大，摆角θ＜5°‎ C．在摆球经过最低点时启动秒表计时 D．用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期 ‎（3）某次实验时，测得摆线长为l，小球的直径为d，单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度g =________（用已知物理量表示表示）。‎ ‎（4）下表是甲同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。‎ 组次 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 摆线长l/mm ‎793.0‎ ‎893.0‎ ‎993.0‎ 小球直径d/mm ‎14.0‎ ‎14.0‎ ‎14.0‎ ‎50次全振动时间t/s ‎90.0‎ ‎95.5‎ ‎100.5‎ 振动周期T/s ‎1.80‎ ‎1.91‎ 重力加速度g/()‎ ‎9.74‎ ‎9.73‎ 请计算出第3组实验中的T =________s，g =________m/s2。‎ ‎（5）乙同学用多组实验数据做出周期的平方（T2）与摆长（L）关系的图像，如图所示，图像是一条过原点的直线，斜率为k。由此可知重力加速度g=________。‎ ‎（6）丙同学在家里测重力加速度。他用细线和小铁锁制成一个单摆，如图甲所示。由于他无法确定铁锁的重心位置，所以他只测得摆线的长度l。然后将铁锁拉离平衡位置一个小角度由静止释放，测出振动周期T。多次改变摆线的长度，重复上面操作，得到多组l、T的数据，作出T2－l图像如图乙所示，图像是一条不过原点的直线。他借鉴乙同学的思路，结合直线的斜率求得重力加速度。丙同学得到的重力加速度是否正确？并说明理由________.（可忽略空气阻力对该实验的影响）‎ ‎【答案】 (1). AD (2). ABC (3). (4). 2.01 (5). 9.77 (6). (7). 正确 ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空. AB. 为减小实验误差，摆线长度应适当长些，因此A正确B错误；‎ CD. 为减小空气阻力对实验的影响，摆球质量应大而体积较小，C错误D正确；‎ 第二空. A. 测摆线长时，应让小球静止在平衡位置，测量悬点到小球顶点的距离，A正确。‎ B. 单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，则单摆偏离平衡位置的角度不能太大，一般不超过，B正确。‎ CD. 当摆球经过最低点（平衡位置）开始计时误差较小，以及用秒表测量大约30次全振动所需的时间，再求出周期，单单测一次全振动所需的时间表示周期误差较大．C正确D错误。‎ 第三空. 摆长为 ，单摆周期 ，根据单摆周期公式 ，联立解得： 。‎ 第四空. 通过以上分析可知，，所以 。‎ 第五空. ，代入解得：。‎ 第六空. 根据得： ，所以斜率为k，则重力加速度 。‎ 第七空. 设据线下端至铁锁重心位置的长度为a，则铁锁振动周期，得，图像斜率，得，所以计算正确。‎ ‎16.如图所示，一束单色光以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射，光束从上表面进入玻璃砖的折射角γ=30°。已知真空中的光速c=3.0×‎108m/s。求：‎ ‎（1）玻璃砖的折射率n；‎ ‎（2）光在玻璃砖中的传播速度v；‎ ‎（3）若增大入射角i，光在玻璃砖下表面是否会发生全反射？并说明理由。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）不可以发生全反射 ‎【解析】‎ ‎【详解】（l）由，得 ‎（2）由，得 ‎（3）不可以发生全反射。假设刚好可以发生全反射，入射角为，折射角为。由，，得，则当入射角时可以发生全反射，与事实不符。‎ ‎17.如图甲示，将一轻质弹簧一端固定，另一端悬挂一质量m=‎0.3kg的小球并使之静止。现把小球向下拉‎3cm，然后由静止释放并开始计时，小球在竖直方向上做简谐振动。已知弹簧的劲度系数k＝300N/m，小球运动过程中弹簧始终在弹性限度内；重力加速度g取‎10m/s2；不计空气阻力。求：‎ ‎（1）简谐振动的振幅A；‎ ‎（2）小球在平衡位置下方‎2cm处时的回复力大小F回；‎ ‎（3）取平衡位置为坐标原点，向下为x轴正方向，在图乙中的坐标系中定性画出小球的位移－时间图像。‎ ‎【答案】（1）A=3×10‎-2m （2）=6N （3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）将小球拉倒最低点，释放，小球向上加速，振子偏离平衡位置的最远距离为振幅，所以振幅：A=‎3cm=3×10‎‎-2m ‎（2）小球处于平衡位置时，弹簧弹力用表示，弹簧伸长量用表示。小球处于平衡位置下方‎2cm处时，弹簧弹力用F2表示，弹簧伸长量为+0.02。由得=6N ‎（3）取向下为正方向，所以初态在正向最大位移处，所以振动图像如图：‎ ‎18.一定长度的细线下吊着一个质量为M的沙袋，一颗质量为m的子弹以水平速度v0‎ 射入沙袋并留在沙袋中（子弹与沙袋作用时间极短），随沙袋一起摆动。重力加速度为g，整个过程不计空气阻力。求：‎ ‎（1）子弹射入沙袋后瞬间子弹与沙袋共同的速度v；‎ ‎（2）子弹与沙袋作用过程中，系统产生的内能ΔE；‎ ‎（3）沙袋摆动过程中距最低点的最大高度h。‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在作用瞬间，内力远大于外力，水平方向动量守恒：，得。‎ ‎（2）根据能量守恒可知，产生内能：，得。‎ ‎（3）对整体根据机械能守恒得：，得。‎ ‎19.对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。‎ ‎（1）光电效应和康普顿效应深入地揭示了光的粒子性的一面。前者表明光子具有能量，后者表明光子除了具有能量之外还具有动量。我们知道光子的能量，动量，其中v为光的频率，h为普朗克常量，λ为光的波长。由于光子具有动量，当光照射到物体表面时，会对物体表面产生持续均匀的压力，这种压力会对物体表面产生压强，这就是“光压”，用I表示。一台发光功率为P0的激光器发出一束频率为的激光，光束的横截面积为S。当该激光束垂直照射到某物体表面时，假设光全部被吸收（即光子的末动量变为0）。求：‎ a．该激光器在单位时间内发出的光子数N；‎ b．该激光作用在物体表面时产生的光压I。‎ ‎（2）从微观角度看，气体对容器的压强是大量气体分子对容器壁的频繁撞击引起的。正方体密闭容器中有大量运动的粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量为n。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；速率均为v，且与容器壁各面碰撞的机会均等；与容器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与容器壁垂直，且速率不变。‎ a．利用所学力学知识，推导容器壁受到的压强P与m、n和v的关系；‎ b．我们知道，理想气体热力学温度T与分子的平均动能成正比，即，式中α为比例常数。请从微观角度解释说明：一定质量的理想气体，体积一定时，其压强与温度成正比。‎ ‎【答案】（1）a. b. （2）a. b.见解析 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）a.单位时间的能量为：，光子能量：，得单位时间内发出的光子数。‎ b.该激光作用在物体表面产生的压力用F0表示，根据牛顿第三定律物体表面对光子的力大小也为F0，时间为，由动量定理可知：，解得 ‎（2）a.在容器壁附近，取面积为S，高度为的体积内的粒子为研究对象。该体积中粒子个数，可以撞击该容器壁的粒子数，一个撞击容器壁的气体分子对其产生的压力用F来表示，根据牛顿第三定律容器壁对气体分子的力大小也为F，由，得，容器壁受到的压强 b.由，解得，一定质量的理想气体，体积一定时，其压强与温度成正比。‎