【物理】山东省泰安市2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】山东省泰安市2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

泰安市2019-2020学年高二下学期期末考试物理试题 第Ⅰ卷（选择题共48分）‎ 一、选择题：本题共12小题，每小题4分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1. 居室装修中经常用到的花岗岩、大理石等装饰材料含有放射性元素。这些放射性元素会发生衰变，放射出、、射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病。关于放射性元素氡及三种射线，下列说法正确的是（　　）‎ A. 射线是高速电子流 B. 发生衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2‎ C. 衰变中释放的电子是核外电子 D. 三种射线中射线的穿透能力最强，电离能力最弱 ‎【答案】B ‎【解析】A．射线是高速电子流，A错误；‎ B．发生衰变时，电荷数少2，质量数少4，核子数少4，故中子数少2，所以生成核与原来的原子核相比，中子数少2，B正确；‎ C．衰变时所释放的电子来源于原子核中子转变质子而放出的，C错误；‎ D．三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，D错误。‎ 故选B。‎ ‎2. 一质点作直线运动，某时刻v>0，a>0，s>0，从某时刻把加速度均匀减小，则（　　）‎ A. 速度继续增大，直到加速度为零时，速度最大 B. 位移逐渐减小，直到加速度等于零时，质点静止 C. 位移继续增大，直到加速度等于零时，质点静止 D. 速度逐渐减小，直到加速度等于零时，速度为零 ‎【答案】A ‎【解析】AD．由、 、可知，速度方向与加速度方向相同，质点做加速运动，加速度均匀减小时，速度继续增大，直到加速度为零时，速度达到最大，所以A 正确， D错误； ‎ BC．因为质点的速度一直增大，速度方向不变，则位移一直增大；加速度等于零时，速度达到最大，质点不静止，位移继续增大；故B错误，C 错误。 ‎ 故选A。 ‎ ‎3. 如图，a、b是航天员王亚平在“天宫一号”实验舱做水球实验时水球中形成的气泡，两气泡温度相同且a的体积大，气体视为理想气体，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 水球内的水分子之间只有斥力 B. 水球表面的水分子之间只有引力 C. a内气体的分子平均动能比b的大 D.在水球表面滴一小滴红墨水,最后水球将呈红色 ‎【答案】D ‎【解析】AB．水球内的水分子之间以及水球表面的水分子之间都是引力和斥力同时存在的，故AB错误；‎ C．温度是分子平均动能的标志，因为两水球温度相同，所以两气体的分子平均动能相同，故C错误；‎ D．水球表面滴一小滴红墨水若水球未破，水球内水分子的无规则运动，最后水球将呈红色，故D正确。‎ ‎4. 如图所示为氢原子能级图，一群氢原子处于基态，现用光子能量为E的一束单色光照射这群氢原子，氢原子吸收光子后能向外辐射六种不同频率的光，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，在这六种光中（　　）‎ A. 最容易发生衍射现象的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的 B. 频率最大的光是由n=2能级跃迁到n=1能级产生的 C. 这些光在真空中的最小波长为 D. 这些光在真空中的最大波长为 ‎【答案】C ‎【解析】A．用光子能量为E的一束单色光照射处于基态的一群氢原子，发出6种不同频率的光，知氢原子从基态跃迁到n=4的激发态，由题意可知氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光子能量最小，根据可得频率最小，那么波长最长，波长越长，越容易发生衍射现象，最容易发生衍射现象的光是由从n=4能级跃迁到n=3能级产生的，A错误；‎ BCD．氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级发出的光子能量最大，所以频率最大，那么波长最小，最小波长为 BD错误C正确。‎ ‎5. 图甲为风力发电的简易模型。在风力作用下，风叶带动与杆固连的永磁铁转动，磁铁下方的线圈与电压传感器相连。在某一风速时，传感器显示的电压按图乙正弦规律变化，则（　　）‎ A. 风叶的转速为0.4r/s B. 线圈两端电压的有效值为11V C. 交变电流的电压表达式为u＝22sin5πtV D. 交变电流的电压表达式为u＝22sin10πtV ‎【答案】C ‎【解析】A．电流的周期为T=0.4s，故磁体的转速为 故A错误；‎ B．通过乙图可知电压的最大值为22V，故有效值 故B错误；‎ CD．周期T=0.4s，故 故电压的表达式为 故C正确，D错误故选C。‎ ‎6. 如图所示的四种明暗相间的条纹分别是红光、黄光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及绿光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)。在下面的四幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是（　　）‎ A. 黄绿红紫 B. 黄紫红绿 C. 红紫黄绿 D. 红绿黄紫 ‎【答案】C ‎【解析】双缝干涉的图样是明暗相间的干涉条纹，所有条纹宽度相同且等间距，故a、c两个是双缝干涉现象，根据双缝干涉条纹间距 可以知道波长λ越大，Δx越大，故a是红光，c是黄光；单缝衍射条纹是中间明亮且宽大，越向两侧宽度越小越暗，而波长越大，中央亮条纹越粗，故b、d是单缝衍射图样，b为紫光的单缝衍射图样，d为绿光单缝衍射图样；故从左向右依次是红光（双缝干涉）、紫光（单缝衍射）、黄光（双缝干涉）和绿光（单缝衍射）。‎ 故选C。‎ ‎7. 水银气压计中混入了一个气泡，上升到水银柱的上方，使水银柱上方不再是真空。当实际大气压相当于‎768mm高的水银柱产生的压强时，这个水银气压计的读数只有‎750mm，此时管中的水银面到管顶的距离为‎80mm。当这个气压计的读数为‎740mm水银柱时，实际的大气压相当于（设温度保持不变）（　　）‎ A. ‎755mm高水银柱产生的压强 B. ‎756mm高的水银柱产生的压强 C. ‎757mm高的水银柱产生的压强 D. ‎758mm高的水银柱产生的压强 ‎【答案】B ‎【解析】取水银柱上方封闭的空气作为研究对象，‎1mm水银柱产生的压强为133Pa，令133Pa = Y Pa，当实际大气压相当于‎768mm水银柱产生的压强时，气体的压强为 这时气体的（为玻璃管的横截面积），当气压计读数为‎740mm水银柱时，气体体积 由玻意耳定律可求出这时气体的压强 此时实际的大气压 即相当于‎756 mm水银柱产生的压强。‎ 故选B。‎ ‎8. 空调在制冷过程中，室内空气中的水蒸气接触蒸发器液化成水，经排水管排走，空气中的水分减少，人会感觉干燥。若某空调工作一段时间后，排出水的体积为V，已知水的密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，则排出水中水分子的总数为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】由 和得，排出水种水分子的总数为 ‎9. 如图甲是某小组的同学在探究光电效应现象时的电路，分别用频率为的单色光照射真空管的阴极，阴极发射出的光电子最大速度之比为1∶2。电路中形成的两条光电流与电压之间的关系曲线如图乙所示，普朗克常量用h表示。则以下说法正确的是（　　）‎ A. 遏止电压之比为U甲∶U乙=4∶1 B. 乙线对应的光强大于甲线对应的光强 C. 该金属的逸出功为 D. 甲线对应入射光的频率为ν1‎ ‎【答案】AC ‎【解析】AD．甲线对应的遏止电压较大，根据 可知，甲线对应光电子的最大速度较大，则频率为ν2的单色光；遏止电压之比为 A正确，D错误； ‎ B．乙线对应的饱和光电流较小，则乙线对应的光强小于甲线对应的光强，B错误；‎ C．对甲线 对乙线 该金属的逸出功为 C正确。‎ ‎10. 如图，一定质量的理想气体从状态a→b→c→a完成一个循环，已知该理想气体的内能与热力学温度的关系是U=kT（k为比例系数，T为热力学温度），气体在状态a时的温度为T0，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 气体从状态ab过程中从外界吸收的热量为5kT0‎ B. 从状态bc过程中气体放出的热量是4kT0‎ C. 完成整个循环的过程中，气体吸收的热量等于放出的热量 D. 完成整个循环的过程中，气体吸收的热量大于放出的热量 ‎【答案】BD ‎【解析】A．气体从状态ab过程，根据理想气体状态方程可得 解得 故b状态下理想气体的内能为 故气体从状态ab气体内能增加，但由于体积增大，气体对外界做功，所以从外界吸收的热量要大于，A错误；‎ B．从状态bc过程为等容变化，即，根据查理定律可得 解得 温度降低，内能减小，故从向外界释放的热量，大小为 B正确；‎ CD．从状态ab过程，气体对外界做功大小等于如图所示面积大小 从外界吸收热量 从状态bc过程为等容变化，即，从状态ca过程，体积减小，外界对气体做功大小等于如图所示面积大小 bca过程向外界释放热量为 由于，所以，C错误D正确。‎ 故选BD。‎ ‎11. 如图a所示，理想变压器原线圈通过理想电流表接在一交流电源的两端，交流电源输出的电压u随时间t变化的图线如图b所示，副线圈中接有理想电压表及阻值R＝40Ω的负载电阻。已知原、副线圈匝数之比为5∶1，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 电流表的示数为0.2A B. 电压表的示数为40V C. 电阻R消耗的电功率为40W D. 通过电阻R的交变电流的频率为2Hz ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎ 【详解】 ‎ B．原线圈两端电压为 ‎ ‎ ‎ 根据变压器的变压比可知 ‎ ‎ ‎ 解得 ‎ ‎ ‎ 电压表的示数为40V，故B错误； ‎ A．副线圈中的电流为 ‎ ‎ ‎ 根据变压器的变流比可知 ‎ ‎ ‎ 所以电流表的示数为 I1=‎0.2A ‎ 故A正确； ‎ C．由公式 ‎ 故C正确； ‎ D．由图乙可知，交变电流的频率为 ‎ 由于变压器不能改变交流电的频率，所以通过电阻R的交变电流的频率为50 Hz，故D 错误。 故选AC。 ‎ ‎12. a、b两质点在同一直线上运动，它们的位移—时间图象分别为图中直线a和曲线b ‎。已知b质点的加速度恒定，t=0时二者距离为‎9m，t=3s时直线a和曲线b刚好相切，则（　　）‎ A. a质点做匀速直线运动且其速度为m/s B. t=3s时a质点和b质点相遇，且此时速度相等 C. t=1s时b质点的速度‎10m/s D. b质点的加速度为‎-2m/s2‎ ‎【答案】BD ‎【解析】A．x-t图象的斜率等于速度，由图可知，a车的速度不变，做匀速直线运动，速度为 故A错误； B．t=3s时，直线a和曲线b刚好相切，位置坐标相同，两车相遇。斜率相等，此时两车的速度相等，故B正确；‎ CD．t=3s，b车的速度为 vb=va=‎2m/s 设b车的初速度为v0．对b车由 v0+at=vb ‎ ‎ 解得 v0=‎8m/s a=‎-2m/s2‎ 则t=ls时b车的速度为 vb′=v0+at1=（8-2×1）m/s=‎6m/s 故D正确，C错误。‎ 第Ⅱ卷（非选择题共52分）‎ 二、实验题（本题共2题，共14分）。‎ ‎13. 如图所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力和速度．‎ ‎①所需器材有打点计时器（带导线）、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需____________（填字母代号）中的器材．‎ A．直流电源、天平及砝码 B．直流电源、毫米刻度尺 C．交流电源、天平及砝码 D．交流电源、毫米刻度尺 ‎②通过作图象的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使图线的斜率等于重力加速度，除作v-t图象外，还可作____________图象，其纵轴表示的是__________，横轴表示的是___________．‎ ‎【答案】 (1). D (2). 速度平方的二分之一 重物下落的高度 ‎【解析】（1）打点计时器需接交流电源．重力加速度与物体的质量无关，所以不要天平和砝码．计算速度需要测相邻计数的距离，需要刻度尺，故选D．‎ ‎（2）由公式v2=2gh，如绘出图象，故纵轴表示，横轴表示的是h，其斜率也等于重力加速度．‎ ‎14. 如图所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，需要从标尺上读出某条亮条纹的位置。图（a）中所示的读数是______mm。若双缝相距为d，双缝到屏间的距离为l，相邻两个亮条纹中心的距离为Δx，则光的波长表示为λ＝______（字母表达式），某同学在两个亮条纹之间测量，测出以下结果，其他数据为：d＝‎0.20mm，l＝‎700mm，测量Δx的情况如图（b）所示。由此可计算出该光的波长为：λ＝______m。‎ ‎【答案】 (1). 5.24 (2). (3). 4.40×10-7‎ ‎【解析】[1]从图中可以看出，主尺示数为5 mm，游标尺第12条刻线与主尺上的刻线对齐，即游标尺示数为：12×0.02 mm=0.24 mm，图中的游标卡尺的示数为：5 mm+0.24 mm=5.24 mm.‎ ‎[2]由干涉条纹间距的计算公式 解得光的波长表达式为 ‎ ‎ ‎[3]由图中可以求出条纹间距为 代入数据解得光的波长为 三、解答题（本题共4小题，共38分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15. 如图，半径为R的半球形玻璃体置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内，入射角为60°，出射光线射在桌面上B点处，AB之间的距离为R。求：‎ ‎（1）玻璃折射率；‎ ‎（2）入射光束在纸面内向左平移，射入玻璃体的光线在球面上恰好发生全反射时，光束在上表面的入射点到O点的距离。不考虑光线在玻璃体内的多次反射。‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】（1）如图a所示 由以上两式得 ‎（2）临界角C，如图b所示，∠EDO=C，‎ 正弦定理 解得 ‎16. 一物体自O点由静止出发，沿此直线做匀加速运动，依次经过A、B、C三点，AB间的距离为l1=‎4m，BC间的距离为l2=‎8m，已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等。求O与A的距离。‎ ‎【答案】‎‎0.5m ‎【解析】设物体的加速度为a，到达A点的速度为，通过AB段和BC段所用的时间为t，则有 联立解得 ‎，‎ 设O与A的距离为l，则有 联立以上式子可得 l=‎‎0.5m ‎17. ‎ 如图，一粗细均匀的U形管竖直放置，A侧上端封闭，B 侧上端与大气相通，下端开口处开关K关闭；A侧空气柱的长度L=‎15.0cm ，B侧水银面比A侧的高h =‎3.0cm 。现将开关K打开，从U形管中放出部分水银，当两侧水银面的高度差为h 1=‎10.0cm时将开关K关闭。已知大气压强p0=75.0cmHg 。 ‎ ‎(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度； ‎ ‎(2)此后再向B侧注入水银，使A、B 两侧的水银面达到同一高度，求注入的水银在管内的长度。 ‎ ‎【答案】(1)‎18cm；(2)‎‎14.8cm ‎【解析】‎ 详解】(1)对A侧空气柱 状态1（如图1）‎ ‎，‎ 状态2（如图2）‎ ‎，‎ 由玻意耳定律得 解得 ‎(2)对A侧空气柱状态3（如图3）‎ ‎，‎ 由玻意耳定律得 解得 注入的水银在管内的长度 ‎18. 一辆值勤的警车停在公路边，当警员发现从他旁边以v0＝‎8m/s的速度匀速行驶的货车有违章行为时，决定前去追赶，经过t0＝5s后警车发动起来，并以a＝‎2m/s2的加速度做匀加速运动，但警车的行驶速度必须控制在vm＝‎72km/h以内。问：‎ ‎(1)警车在追赶货车的过程中，两车间的最大距离x是多少？‎ ‎(2)警车发动后要多长时间才能追上货车？‎ ‎【答案】（1）‎56m；（2）11.7s ‎【解析】(1)警车在追赶货车的过程中，当两车速度相等时，它们间的距离最大，设警车发动后经过t1时间两车的速度相等。则 x货＝‎ x警＝‎ 所以两车间的最大距离 Δx＝x货－x警＝‎‎56m ‎(2)vm＝‎72km/h＝‎20m/s 当警车刚达到最大速度时，运动时间 ‎＝10s，x′货＝‎ x′警＝m＝‎‎100m 因为 x′货>x′警 故此时警车尚未赶上货车 且此时两车距离 Δx′＝x′货－x′警＝‎‎20m 警车达到最大速度后做匀速运动，设再经过Δt时间追赶上货车，则 所以警车发动后追上货车要经过 t＝t2＋Δt＝s＝11.7s