【物理】河北省保定市博野中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

【物理】河北省保定市博野中学2019-2020学年高二下学期开学考试试题（解析版）

博野中学高二6月考试物理试题 一．选择题（共10小题，每题4分，共40分）‎ ‎1.一列简谐横波沿轴负方向传播，时刻的波形图像如图所示，此时刻开始介质中的质点经第一次回到平衡位置。则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 时刻质点向y轴负方向运动 B. 简谐横波的周期为 C. 简谐横波传播的速度为‎20m/s D. 质点经过平衡位置向下运动时开始计时的振动方程为 ‎【答案】C ‎【解析】A．波沿轴负方向传播，根据同侧法可知质点在时刻沿轴正方向运动，A错误；‎ BC．根据波的传播方向可知处的波形传至点，距离为 则波速为 周期 B错误，C正确；‎ D．振动的“圆频率”‎ 质点经过平衡位置向下运动时开始计时的振动方程为 D错误。故选C。‎ ‎2.雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是（ ）‎ A. a光线是红光，b光线是紫光 B. 用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距大于b光条纹间距 C. a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长 D. 遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射 ‎【答案】C ‎【解析】ABD．a、b两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a光的折射角小于b光，根据折射定律可知，a光的折射率大于b光，所以a是紫光，b是红光，a光的波长小于b光，根据可知用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距小于b光条纹间距；遇到同样的障碍物， b光比a光更容易发生明显衍射，故ABD错误； C．令太阳光在水滴表面发生折射现象时，a光的折射角为α，b光的折射角为β，则球形水滴的半径为R，所以a光在水滴中的传播路径长为xa=4R•cosα，b光在水滴中传播的路径长为xb=4Rcosβ，因为α＜β，所以xa＞xb，又因为光在介质中的传播速度为，因为na＞nb，所以va＜vb，光在水滴中的传播时间为，所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长，故C正确。故选C。‎ ‎3.如图为 LC 振荡电路中电流随时间变化的图象，则（　　）‎ A. 0﹣t1时间内，磁场能在增加 B. t1﹣t2时间内，电容器处于放电状态 C. t2﹣t3时间内，电容器两板间电压减小 D. t3﹣t4时间内，线圈中电流变化率在增大 ‎【答案】B ‎【解析】‎ A. 0−t1时间内电路中的电流不断减小，说明电容器在不断充电，则磁场能向电场能转化，磁场能在减小，故A错误；‎ B. 在t1到t2时间内电路中的电流不断增大，说明电容器在不断放电，故B正确；‎ C. 在t2到t3时间内，电路中的电流不断减小，说明电容器在不断充电，则电容器两板间电压在增大，故C错误；‎ D. 电流变化率就是i−t图象的斜率，由图可知,在t3−t4时间内，图象的斜率在变小，因此线圈中电流变化率在减小，故D错误；‎ 故选B.‎ ‎4.如图所示，物体B被钉牢在放于光滑水平地面的平板小车上，物体A以速率v沿水平粗糙车板向着B运动并发生碰撞。则（　　）‎ A. 对于A与B组成的系统动量守恒 B. 对于A、B与小车组成的系统动量守恒 C. 对于A与小车组成的系统动量守恒 D. 以上说法都不正确 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．对于A与B组成系统，由于受到小车给A的摩擦力和小车通过钉子施加给B的作用力，因此系统合外力不为零，故系统动量不守恒，故A错误； B．对于A、B与小车组成的系统，摩擦力和小车与B之间的作用力都属于内力，系统合外力为零，因此系统动量守恒，故B正确； C．对于A与小车组成的系统，受到B通过钉子施加给小车的作用力，系统的合外力不为零，因此系统动量不守恒，故C错误； D．由于B正确，因此D错误。故选B。‎ ‎5.如图a为氢原子的能级图，大量处于n=2激发态的氢原子吸收一定频率的光子后跃迁到较高的能级，之后再向低能级跃迁时辐射出10种不同频率的光子。当用这些辐射出的光子去照射如图b所示光电管阴极K时，光电管发生了光电效应，改变电源的正负极并调节滑动变阻器滑片，发现遏止电压最大值为8V。则（　　）‎ A. 该光电管阴极K的逸出功为7.06eV B. 吸收的光子能量为2.86eV C. 跃迁过程中辐射出的光子能量是连续的 D. 辐射出来10种光子中只有3种能使该光电管发生光电效应 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．跃迁过程中所放出的光子最大能量为 由光电效应方程 可得该光电管的逸出功 故A错误；‎ B．从跃迁到较高能级后能辐射出10种不同频率的光子，由 故吸收的光子能量 故B正确；‎ C．根据玻尔理论可知跃迁过程中辐射出的光子能量是不连续的，故C错误；‎ D．由该光电管的逸出功 可知，辐射出的光子能使其发生光电效应的有能级5到基态，能级4到基态，能级3到基态，能级2到基态4种，故D错误。故选B。‎ ‎6.密立根实验的目的是：测量金属的遏止电压与入射光频率，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射得出的h相比较，以检验爱因斯坦方程式的正确性。其根据实验数据得到图像，则从图中可以得到物理量描述正确的是（　　）‎ A. 普朗克常量为： B. 普朗克常量为：‎ C. 该金属的逸出功为： D. 该金属的逸出功为：‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据光电子最大初动能与遏止电压的关系式 利用光电方程化简得到 则知图像斜率为 解得 A正确B错误；‎ CD．该金属的逸出功为 CD错误。故选A。‎ ‎7.根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景，图中实线表示α粒子运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中，α粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确的是（　　）‎ A. α粒子从a到c的运动过程中加速度先变大后变小 B. 卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子 C. α粒子从a到c的运动过程中电势能先减小后变大 D. α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑引力较大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．α粒子运动过程中受到库仑力作用，根据牛顿第二定律 可知从a到c的运动过程中加速度先变大后变小，A正确；‎ B．汤姆孙通过研究阴极射线发现电子，B错误；‎ C．α粒子从a到c的运动过程中电场力先做负功，后做正功，所以电势能先增大后减小，C错误；‎ D．α粒子和原子核均带正电，所以α粒子出现较大角度偏转的原因是α粒子运动到b时受到的库仑斥力较大，D错误。‎ 故选A。‎ ‎8.电荷之间的引力会产生势能。取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原子核带电荷为+q，核外电子带电量大小为e，其引力势能，式中k为静电力常量，r为电子绕原子核圆周运动的半径（此处我们认为核外只有一个电子做圆周运动）。根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道半径从减小到，普朗克常量为h，那么，该原子释放的光子的频率为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】电子在r轨道上圆周运动时，静电引力提供向心力 所以电子的动能为 所以原子和电子的总能为 再由能量关系得 ‎ ‎ 即 故选B。‎ ‎9.如图所示，一定质量的理想气体从状态A经过状态B、C又回到状态A。下列说法正确的是（　　）‎ A. A→B过程中气体分子的平均动能增加，单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加 B. C→A过程中单位体积内分子数增加，单位时间内撞击单位面积器壁分子数减少 C. A→B过程中气体吸收的热量大于B→C过程中气体放出的热量 D. A→B过程中气体对外做的功小于C→A过程中外界对气体做的功 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A． A→B过程中，温度升高，气体分子的平均动能增加，过原点直线表示等压变化，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小，故A错误；‎ B． C→A过程中体积减小，单位体积内分子数增加，温度不变，故单位时间内撞击单位面积器壁的分子数增加，故B错误；‎ C． 气体从A→B过程中，温度升高且体积增大，故气体吸收热量且对外做功，设吸热大小为Q1，做功大小为W1，根据热力学第一定律有：△U1=Q1-W1，气体从B→C过程中，温度降低且体积不变，故气体不做功且对外放热，设放热大小为Q2，根据热力学第一定律：△U2=-Q2，气体从C→A过程中，温度不变，内能增量为零，有：‎ ‎△U=△U1+△U2=Q1-W1-Q2=0‎ 即 Q1=W1+Q2＞Q2‎ 所以A→B过程中气体吸收的热量Q1大于B→C过程中气体放出的热量Q2，故C正确；‎ D． 气体做功 ，A→B过程中体积变化等于C→A过程中体积变化，但图像与原点连接的斜率越大，压强越小，故A→B过程中气体对外做的功大于C→A过程中外界对气体做的功，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎10.某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率。方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间（之前为空气），如图所示，特制容器未画出，通过比对填充后的干涉条纹间距x2和填充前的干涉条纹间距x1就可以计算出该矿泉水的折射率。则下列说法正确的是（设空气的折射率为1）（　　）‎ A. x2=x1 B. x2>x1 C. 该矿泉水的折射率为 D. 该矿泉水的折射率为 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据双缝干涉条纹的间距公式 可以知道光在水中波长小于空气中的波长，所以在水中的干涉条纹间距小于填充前的干涉条纹间距，所以AB错误；‎ CD．根据双缝干涉条纹的间距公式 可得 所以 故C正确，D错误。故选C。‎ 二．计算题（共6小题，每题10分，共60分）‎ ‎11.如图所示，质量为m的物体放在与弹簧固定的木板上，弹簧在竖直方向做简谐运动，当振幅为A时，物体对弹簧的压力最大值是物重的1.5倍，求 ‎（1）物体对弹簧的最小压力 ‎（2）欲使物体在弹簧的振动中不离开弹簧，其振幅最大值．‎ ‎【答案】(1) 0.5 mg．(2) ‎‎2A ‎【解析】（1）由题意可知，最大压力为1.5mg；‎ 此时加速度最大，则最大加速度为：1.5mg-mg=ma；‎ 解得：a=‎0.5g；‎ 因为木块在竖直方向上做简谐运动，依题意木块在最低点时对弹簧的压力最大，在最高点对弹簧的压力最小．‎ 在最低点根据牛顿第二定律有FN-mg=ma，代入数据解得a=‎0.5 g．‎ 由最高点和最低点相对平衡位置对称，加速度等大反向，所以最高点的加速度大小为a′=‎0.5g，在最高点根据牛顿第二定律有mg-FN′=ma′，‎ 故FN′=mg-ma′=0.5 mg．‎ ‎（2）当物体在平衡位置静止时，弹簧的弹力等于物体的重力，即：mg=kx0 ‎ 当振幅为A时，在最高点物体对弹簧的压力等于0.5mg，由胡克定律得：‎ FN′=kx1 ‎ 而：x1=x0-A ‎ 联立得：x0=‎2A ‎ 欲使物体在弹簧的振动中不离开弹簧，在最高点物体对弹簧的压力恰好为0，则在最高点弹簧的长度等于弹簧的原长，所以此时物体的振幅等于x0，即等于‎2A ‎12.坐标原点O处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时，波源开始振动，t=3s时，波刚好传到x=‎6m处，波形图如图所示，其中P为介质中的一个质点。‎ ‎(1)通过计算画出波源的振动图像；‎ ‎(2)再经过多长时间P点的动能最大。‎ ‎【答案】（1）；（2），n=1、2、3......‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）简谐横波传播的速度 由图像得 所以简谐波的周期 得波源的振动图像：‎ ‎（2）简谐波的表达式为 根据P点的纵坐标及得到达P点的时间为 根据简谐运动的对称性及周期性可得P点运动到动能最大的时间为 ‎ n=1、2、3……‎ ‎13.如图所示为一透明薄壁容器，其截面为等腰直角三角形ABC，AB=AC=‎2a，∠A=90°，该容器内装有某种液体，从容器内部AC边上的P点（图中未画出）发出一束极细的白光，以30°的入射角照射到BC边的中点O。右侧紧靠B点有一与AC边平行的光屏BG，从O点折射出的光线在光屏BG上形成一条彩带，E、F点（图中均未画出）处分别显现红色和紫色。已知该液体对红光的折射率n1=1.2，对紫光的折射率n2=1.6，sin37°=0.6，cos37°=0.8。sin98°=sin82°=1，求光屏BG上E、F两点之间的距离。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】红光 解得：‎ 紫光 解得 又正弦定理 解得：‎ 且 解得：‎ E、F两点之间的距离 ‎14.一个静止在磁场中的（镭核），发生衰变后转变为氡核（元素符号为）。已知衰变中释放出的粒子的速度方向跟匀强磁场的磁感线方向垂直。设镭核、氡核和粒子的质量依次是、、，衰变的核能都转化为氡核和粒子的动能。求 ‎(1)写出衰变方程；‎ ‎(2)氡核和粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的轨道半径之比；‎ ‎(3)氡核的动能。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由质量数和电荷数守恒得衰变方程为 ‎(2)根据 得 两个粒子动量等大，由半径公式 知，得 ‎(3)由质能方程得，因为 可知两粒子动量跟质量成反比，因此氡核分配到的动能为 ‎15.如图所示，水平地面上有两个静止的小物块A和B（可视为质点），A的质量为m=‎1.0kg，B的质量为M=‎2.0kg，A、B之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与物块接触而不连接。水平面的左侧连有一竖直墙壁，右侧与半径为R=‎0.32m的半圆形轨道相切。现压缩弹簧使A、B由静止释放（A、B分离后立即撤去弹簧），A与墙壁发生弹性碰撞后，在水平面上追上B相碰后粘合在一起。已知A、B粘合体刚好能通过半圆形轨道的最高点，重力加速度取g=‎10m/s²，不计一切摩擦。‎ ‎(1)求A、B相碰后粘合在一起的速度大小；‎ ‎(2)求弹簧压缩后弹簧具有的弹性势能。‎ ‎【答案】(1)；(2)27J ‎【解析】 (1)设粘合体在圆轨道的最高点的速度大小为，粘合体刚好能通过圆轨道的最高点，则对粘合体由牛顿第二定律得 设A、B相碰后粘合在一起的速度大小为，则由机械能守恒定律得 联立代入数据解得 ‎(2)压缩弹簧释放后，设A的速度大小为，B的速度大小为，取向左为正方向。由动量守恒定律得 A与墙壁发生弹性碰撞反弹，速度大小不变，追上B相碰后粘合在一起，由动量守恒定律得 设弹簧被压缩后具有的弹性势能为，由机械能守恒定律得 联立代入数据解得 ‎16.如图所示，竖直放置的导热U形管，右侧管比左侧管长‎15cm，右管横截面积是左管横截面积的2倍，左侧管上端封闭一定长度的空气柱（可视为理想气体），右侧管上端开口开始时与大气相通，当环境温度为t0=‎27℃‎时，左侧管中空气柱高h0=‎30cm，左侧管中水银面比右侧管中水银面高H=‎15cm，外界大气压强P0=‎75cm Hg。‎ ‎(1)求环境温度升高到多少摄氏度时，左侧空气柱长hl=‎40cm；‎ ‎(2)若环境温度保持t0=‎27℃‎不变，而在右侧管中用活塞封住管口，并慢慢向下推压，最终使左侧空气柱长度变为‎20 cm，右侧水银柱未全部进入水平管，求活塞下推的距离。‎ ‎【答案】(1)‎227℃‎；(2)‎‎27.5cm ‎【解析】 (1)左、右两管水银高度差为‎15cm，左管气体压强为 cmHg 设左侧管横截面积为，体积为 温度为 当左管液柱下降‎10cm时，判断可知左、右两管液面相平 cmHg 根据理想气体状态方程 解得 K，℃‎ ‎(2)先选左侧空气柱为研究对象，，根据玻意耳定律得 可得 cmHg 当左侧空气柱长度变为‎20cm时，右侧水银面下降了 cm 再选右侧空气柱为研究对象，刚加上活塞时空气柱的高度 设活塞下推了时，左侧空气柱长度变为‎20cm，右侧空气柱压强 cmHg 空气柱高度 根据玻意耳定律 解得 cm