【物理】山东省烟台市2019-2020学年高二下学期期末考试试题

【物理】山东省烟台市2019-2020学年高二下学期期末考试试题

‎2019—2020学年度第二学期期末学业水平诊断 高二物理 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共100分，时间90分钟。‎ 第Ⅰ卷（选择题，共42分）‎ 一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，8～14题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。‎ ‎1．下列说法中，能够发生且不违背热力学第二定律的是 A．一杯热茶自然放置，茶会自动变得更热 B．电冰箱正常工作时把箱内低温物体的热量传递到箱外高温物体 C．只要对蒸汽机不断革新，它就可以把蒸汽的内能全部转化成机械能 D．利用降低海水温度放出大量的热量来发电，从而解决能源短缺的问题 ‎2．氢原子第n能级的能量为（n=1，2，3…），大量处在n=3能级的氢原子向低能级跃迁过程中，下列说法中正确的是 A．氢原子的发射光谱为连续谱 B．会辐射出两种不同频率的光子 C．由n=2能级跃迁到n=1能级时产生的光子频率最小 D．辐射出的光子照射逸出功为4.54eV的金属钨，能使其发生光电效应的光子有两种 ‎3．某时刻LC振荡电路的状态如图所示，下列说法中正确的是 A．振荡电流i在减小 B．电容器两板间电压在减小 C．电场能正在向磁场能转化 D．电容器极板上的电荷量从零变化到最大值所需的最短时间为π ‎4．在双缝干涉实验中，用波长为5×10‎-7m的黄光照射双缝。已知两缝间的间距为‎0.3mm，双缝到光屏的距离为‎1.2m，光屏上P点到双缝S1和S2的路程差为7.5×10‎-7m，则下列说法中正确的是 A．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为‎2mm B．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为‎2mm C．P点出现的是亮条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为‎4mm　　‎ D．P点出现的是暗条纹，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为‎4mm ‎5．如图所示，置于水平地面上的斜面上有一个光滑小球被轻绳拴住悬挂在天花板上，整个装置处于静止状态。现将轻绳剪短后重新悬挂，如图中虚线所示，整个装置仍然处于静止状态，则轻绳剪短后比剪断前 A．轻绳对小球的拉力变小 B．小球对斜面的压力变大 ‎ C．斜面对地面的摩擦力变小 D．斜面对地面的压力不变 ‎6．如图所示，三个相同的灯泡与理想变压器相连接，当接上交流电源后，三个电灯均正常发光，导线电阻不计，电源的输出电压U1与副线圈两端的电压U2之比为 A．1:2 B．1:1 C．2:1 D．3:1‎ ‎7．已知中子的质量为mn=1.6749×10‎-27 kg，质子的质量为mp=1.6726 ×10‎-27 kg，氚核的质量为mT=5.0076×10‎-27 kg，1eV=1.60×10-19J，则氚核的比结合能为 A．1.10MeV B．2.19MeV C．2.78MeV D．8.33Mev ‎8．下列说法中正确的是 A．卢瑟福根据α粒子的散射实验结果提出了原子的核式结构模型 B．是核聚变反应方程 C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短 D．γ射线是能量很高的电磁波，它的电离作用和穿透能力都很强 ‎9．下列说法中正确的是 A．布朗运动证明，组成固体小颗粒的分子在做无规则运动 B．相同温度下，氢气和氧气分子热运动的平均动能相同 C．分子势能一定随着分子间距的增大而增大 D．细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后变成球形，是表面张力作用的结果 ‎10．如图所示，发电厂通过升压变压器（图中未画出）升压后向远处输电，输电电压U稳定，两条输电线的总电阻用R1表示，在用户端用降压变压器降压后通过输电线输送给用户，两条输电线的总电阻用R2表示，变阻器R代表用户用电器的总电阻，当用电器增加时，相当于R的阻值减小（滑动片向下移）。如果变压器上的能量损失可以忽略，当用户的用电器增加时，下列说法中正确的是 A．A1示数减小 B．A2示数增大 C．V1示数减小 D．V2示数增大 ‎11．如图所示为电熨斗构造的示意图，其中温度敏感元件是双金属片，其作用是控制电路的通断。下列说法中正确的是 A．当温度升高时，双金属片下层的膨胀大于上层 B．常温下，电熨斗的上下触点是分离的 C．当温度过高时，双金属片向下弯曲 D．熨烫棉麻衣物需要设定较高的温度，这时调节调温旋钮使调温旋钮下降 ‎12．如图所示，一束由a、b两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入一圆柱形玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，a、b光线经玻璃砖折射后出射到空气中，若a、b光线在玻璃砖中的折射角分别为为θ1和θ2，则a光和b光 A．若从光密介质射入光疏介质时，a光发生全发射的临界角更大 B．若分别照射同一狭缝，b光通过狭缝时的衍射现象更明显 C．在玻璃砖中的传播速度之比为sinθ1:sinθ2‎ D．从玻璃砖中出射到空气中后，两条光线之间的夹角为2(θ1－θ2)‎ ‎13．如图所示，一定质量的理想气体，由状态A开始，经过状态变化过程，先后到达状态B和状态C，已知状态A的温度TA =300 K，则下列说法中正确的是 A．状态B的温度为400K B．由A→B过程，气体一定放热 C．由B→C过程，气体放出的热量小于气体内能的减少量 D．由A→C过程，气体放出了400J的热量 ‎14．如图甲所示，一正方形线框abcd绕ab轴在匀强磁场中匀速转动，ab边和磁场垂直，在ab间接一理想电流表，穿过线框的磁通量Φ随时间t按正弦规律变化，如图乙所示。已知线框各边的电阻均为1Ω，则下列说法中正确的是 A．当线框平面与中性面夹角为60°时，线框中感应电动势的瞬时值为2V B．从图示位置转过90°角的过程中，通过电流表的电荷量为5×10‎‎-3C C．电流表的示数为‎1A ‎D．1min内线框中产生的热量为120J ‎ 第Ⅱ卷（非选择题，共58分）‎ 二、本大题共4小题，共20分。把答案填在答题纸中指定位置横线上或按要求作图。‎ ‎15．(5分)某实验小组同学在验证力的平行四边形定则时，先将橡皮条的一端固定在铺有白纸的水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两根细绳用两只弹簧秤互成角度地拉橡皮条，将橡皮条和细绳的结点拉到位置O，另一次是用一只弹簧秤通过细绳拉橡皮条，将橡皮条和细绳的结点拉到同一位置O。‎ ‎⑴实验过程中，下列做法能够减小实验误差的是_______(选填字母代号)‎ A．两细绳必须等长 B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行 C．用两弹簧秤同时拉细绳时，两弹簧秤示数之差应尽可能大 D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点相距要远些 ‎⑵在两次拉伸橡皮条的过程中，小组同学沿绳方向用笔作点迹用以记录并描绘拉力的方向，该实验小组同学在完成实验操作后将记录的数据标记在图上，如图所示，请按照图中给出的标度，做出F1、F2、F’的力的图示，然后根据力的平行四边形定则做出F1和F2的合力F。通过比较F’和F的大小和方向，该小组同学得到的实验结论是 。‎ ‎16．(5分)某同学在实验室做“用油膜法估测分子直径的大小”的实验，该同学配备的油酸酒精溶液浓度为每500mL溶液中有纯油酸1mL，用注射器抽取溶液然后缓慢滴出，测得滴出1mL溶液的滴数为100滴，将1滴该溶液滴入撒有痱子粉的水面上，在玻璃板上绘出油膜的轮廓，然后将玻璃板铺在坐标纸上。‎ ‎⑴让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜可视为 油膜，这层油膜的厚度可认为等于油酸分子的 。‎ ‎⑵若油膜的面积约为‎38500mm2，根据上述数据，估算出油酸分子的直径为 m。（结果保留一位有效数字）‎ ‎17．(5分)同学们利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时，接通电源使白炽灯正常发光，调整仪器从目镜中可以观察到干涉条纹。‎ ‎⑴若想增加从目镜中观察到的条纹个数，下列操作可行的是__________‎ A．将单缝向双缝靠近 B．使用间距更小的双缝 C．将毛玻璃屏向远离双缝的方向移动 D．将毛玻璃屏向靠近双缝的方向移动 ‎⑵若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条亮纹中央到第n 条亮纹中央间的距离为x，则单色光的波长λ= ‎ ‎⑶若只将滤光片去掉，下列说法正确的是 ‎ A.屏上出现彩色衍射条纹，中央是紫色亮纹 B.屏上出现彩色衍射条纹，中央是白色亮纹 C.屏上出现彩色干涉条纹，中央是白色亮纹 D.屏上出现彩色干涉条纹，中央是红色亮纹 ‎18．(5分)某同学在做“测定玻璃折射率”实验时，在水平桌面上铺放一张白纸，将一横截面是直角三角形的玻璃砖平放在白纸上，并用铅笔将其边缘画在白纸上，得到如图所示的直角三角形ABC，在白纸上作一条垂直于BC边的直线，在该直线上竖直插上P1、P2两颗大头针，然后从玻璃砖的另一个面透过玻璃砖观察P1、P2的像，在白纸上竖直插上P3、P4两颗大头针，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，大头针的位置如图所示。‎ ‎⑴作出该实验完整的光路图；‎ ‎⑵测得出射光线与AB边的夹角为θ（θ为锐角），测出直角三角形顶角A的角度为α，则该玻璃砖的折射率为 。‎ 三、本题共4小题，共38分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。‎ ‎19．(8分)如图所示，两个质量相等的小球A、B均可视为质点，两小球通过两根原长相等的轻质弹簧a、b连接，弹簧a的上端固定在天花板上的O点。现用一水平外力作用于小球B上，该系统处于静止状态，此时弹簧b的中心轴线与竖直方向的夹角为α=60°，两弹簧的实际长度相等。求 ‎⑴弹簧a与竖直方向夹角θ的正切值；‎ ‎⑵弹簧a、b的劲度系数之比。‎ ‎20．(10分)如图所示，高度为L、横截面积为S的圆柱形绝热气缸开口端向上竖直放置，其开口端有一个小卡环。气缸内有一质量为m且厚度不计的绝热活塞封闭了n=2mol的氦气，氦气可视为理想气体，其内能的表达式为U=，式中R为已知常量，T为某状态下的热力学温度，不计活塞与气缸内壁之间的摩擦。开始时活塞距气缸底部的距离为，氦气的热力学温度为T0，已知外界大气压强为p0，重力加速度为g。现对氦气缓慢加热，求 ‎⑴活塞刚好到达小卡环位置时，氦气的温度；‎ ‎⑵从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气吸收的热量；‎ ‎⑶当把氦气加热到热力学温度为5T0时，氦气的压强。‎ ‎21．(10分)我国的光伏产业很发达，街道上的很多电子显示屏，其核心部件是发光二极管。有一种发光二极管，它由半径为R=‎4mm的半球体介质和发光管芯组成，发光管芯区域是一个圆面，其圆心与半球体介质的球心O重合，圆弧ABC是半球体介质过球心O的纵截面， B为圆弧ABC的中点，D为圆弧BDC的中点，PQ为发光管芯圆面的直径，如图所示。由PQ上的某点发出的一条光线与半径OC的夹角为θ=75°，这条光线经D点后的出射光线平行于半径OB。为使从发光圆面射向半球面上的所有光线都能直接射出，求发光管芯区域圆面的最大面积。（结果保留两位有效数字）‎ ‎22．(10分)研究最大尺度的宇宙学理论与研究微观世界的粒子物理、量子理论有密切联系，它们相互沟通、相互支撑。‎ ⑴根据量子理论，光子既有能量也有动量，光子的动量，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。太阳光照射到地球表面时，如同大量气体分子频繁碰撞器壁一样，会产生持续均匀的“光压力”。现将问题简化，假设太阳光垂直照射到地球上且全部被地球吸收，到达地球的每一个光子的平均能量为E=4×10-19J，每秒钟照射到地球的光子数为N=4.5×1035，已知真空中光速c=3×‎108m/s。求太阳光对地球的“光压力”；（结果保留一位有效数字）‎ ⑵目前地球上消耗的能量，追根溯源，绝大部分还是来自太阳内部核聚变时释放的核能，在长期演化过程中，太阳内部的核反应过程非常复杂，我们将其简化为氢转变为氦。已知太阳的质量为M0=2×‎1030kg，其中氢约占70%，太阳辐射的总功率为P0=4×1026W，氢转变为氦的过程中质量亏损约为1%，1年=3.15×107s。求现有氢中的10%发生聚变需要多少年？（结果保留一位有效数字）‎ ‎【参考答案】‎ 一、本题共14小题，每小题3分，共42分。在每小题给出的四个选项中，1～7题只有一项符合题目要求，8～14题有多项符合题目要求。全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。‎ 题号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ ‎8‎ ‎9‎ ‎10‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎13‎ ‎14‎ 答案 B D A B C D C AB BD BC CD ACD AD BD 二、本题共4小题，共20分。‎ ‎15．(5分) ⑴BD（全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错或不选的得0分）‎ ‎⑵如图所示（2分）在实验误差允许的范围内,两个共点力合成时遵循平行四边形定则（1分）‎ ‎16．(5分)⑴单分子、直径（每空1分） ⑵5×10‎-10m（3分）‎ ‎17．(5分)⑴ D （2分） ‎ ‎⑵ （2分） ‎ ‎⑶ C （1分）‎ ‎18．(5分) ⑴光路图如图所示。（3分）‎ ‎⑵ （2分）‎ 三、本题共4小题，共38分。‎ ‎19．(8分)⑴设两小球的质量均为m ‎ 对B小球： F=mgtanα …………………………………………①（1分）‎ 对两小球A、B与弹簧b组成的整体： F=2mgtanθ ………………②（1分）‎ 解得 tanθ=tanα= ……………………………………………③（1分）‎ ‎⑵对B小球，在竖直方向： Fbcosα=mg …………………………④（1分）‎ 解得 Fb=2mg ………………………………⑤（1分）‎ 对两小球A、B与弹簧b组成的整体 ‎ Fa==mg ……………………⑥(1分)‎ 由题意可知，两弹簧的伸长量相等，由胡克定律F=kΔx …………⑦(1分)‎ 可得 = …………………………………………⑧(1分)‎ ‎20．(10分)解：⑴从开始到活塞刚好到达小卡环位置的过程中，氦气做等压变化 由盖·吕萨克定律 ，有 ………………………①(1分)‎ 解得 T2=4T0 ………………………………………………………②(1分)‎ ‎⑵由热力学第一定律有 ΔU=W＋Q ……………………………………③(1分)‎ 对活塞受力分析有 p1S =p0S＋mg ……………………………………④(1分)‎ W=－p1S(L－)=－(p0S＋mg) ………………………………………⑤(1分)‎ ΔU==9RT0 …………………………………………………⑥(1分)‎ 解得 Q=9RT0＋(p0S＋mg)　 …………………………………⑦(1分)‎ ‎⑶当加热到5T0时，氦气的压强为p3，由理想气体状态方程有 ‎ ……………………………………………………⑧(2分)‎ 解得 p3= 　………………………………………………⑨(1分)‎ ‎21．(10分)解：由几何关系得到光线射到D点的入射角 i=30° ‎ 根据折射定律n= ……………………………………………①（2分）‎ 解得 n= ……………………………………………②（1分）‎ 从P或Q点垂直于PQ发出的光线射到球面上的入射角最大，设为α，发光圆面PQ的半径为r 则sinα= …………………………③（1分）‎ 设光发生全反射的临界角为C，‎ 则sinC= …………………………④（1分）‎ 所有光能直接射出，应满足sinα≤sinC ………………………………⑤（1分）‎ 解得r≤= …………………………⑥（2分）‎ 管芯发光区域面积最大值为S== …………………………⑦（1分）‎ 解得 S=2.5×10‎-5m2‎ …………………………⑧（1分）‎ ‎22．(10分)解：⑴)每个光子能量 ………………………①(1分)‎ 每个光子动量 ………………………………②(1分)‎ 对于t时间内照射到地球表面被吸收的光子 由动量定理有 -Ft=0－NtP ‎ ‎ -Ft=0－Nt ………………………………………③(2分)‎ 代入数据可得，太阳光照射到地球表面产生的光压力F=6×108N ……④(1分)‎ ‎ ⑵由ΔE=Δmc2可知，每1s太阳因核聚变亏损的质量………⑤(2分)‎ 现有氢中的10%发生聚变反应而亏损的质量为M= M0×70%×1%×10%…⑥(2分)‎ 需要的时间 年 …………………………⑦(1分)‎