甘肃省武威市第十八中学2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

甘肃省武威市第十八中学2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

‎2020年第二学期期末考试 ‎ 高二物理 一、选择题：本题共12小题，每题四分，共48分。1—9小题为单项选择题，在每小题给出的4个选项中，只有一项是符合题意的，选对的得4分，选错或不答的得0分；10—12小题为不定项选择题，在每小题给出的4个选项中，至少有一个选项正确，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1.首次成功解释光电效应和首次提出物质波的科学家分别是( )‎ A. 爱因斯坦、康普顿 B. 普朗克、爱因斯坦 C. 普朗克、德布罗意 D. 爱因斯坦、德布罗意 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】普朗克提出量子假说，此后爱因斯坦提出光量子假说，成功解释了光电效应，首次提出物质波假说的科学家是德布罗意。‎ A.A项与上述分析结论不相符，故 A不符合题意；‎ B.B项与上述分析结论不相符，故 B不符合题意；‎ C.C项与上述分析结论不相符，故 C不符合题意；‎ D.D项与上述分析结论相符，故 D符合题意。‎ ‎2.下列说法正确的是 A. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 B. α射线是高速运动的带电粒子流，穿透能力很强 C. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子 D. 发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光的频率成正比 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．‎ 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量数守恒的规律，若释放核能，质量有亏损，故A错误；‎ B．α射线是高速运动的氦原子核,穿透能力较小，故B错误；‎ C．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时只能辐射特定频率的光子，故C正确 D．光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系。故D错误；‎ ‎3.在弹簧振子做简谐运动的过程中，当振子从最大位移处向平衡位置运动时，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 加速度逐渐减小，速度也逐渐减小 B. 是匀加速运动 C. 加速度与速度的方向都与位移的方向相反 D. 回复力逐渐增加，速度也逐渐增加 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】做简谐运动的物体，在由最大位移处向平衡位置运动过程中，位移减小，回复力F=-kx也减小（负号表示方向与位移方向相反），故加速度也减小（负号表示方向与位移方向相反），速度增大。振子做加速度减小的加速运动。故C正确，ABD错误.‎ ‎4.两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动，则 （ ）‎ A. 甲的振幅较大，振动频率是100Hz B. 乙的振幅较大，振动频率是300Hz C. 甲的振幅较大，振动频率是300Hz D. 乙的振幅较大，振动频率是400Hz ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，所以甲乙的振动频率都是300Hz，做受迫振动的物体固有频率与驱动力的频率相差较小时，振幅较大，所以乙的振幅较大。‎ A.A项与上述分析结论不相符，故 A不符合题意；‎ B.B项与上述分析结论相符，故 B符合题意；‎ C.C项与上述分析结论不相符，故 C不符合题意；‎ D.D项与上述分析结论不相符，故 D不符合题意。‎ ‎5.一列横波在某一时刻的波形图如图所示，已知波向左传播，则下列叙述正确的是（　　）‎ A. 经过一定时间，E点将运动到C点处 B. M点和P点的振动情况相同 C. P点比M点先到达最低位置 D. B、D两点的加速度相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、波传播质点不会随着迁移，故A错误；‎ B、M点和P点只是目前偏离平衡位置的距离一致，他们间距不是波长的整数倍，振动情况不一样，故B错误；‎ C、波向左传播，因此P点运动方向为y轴负方向，M点运动方向为y轴正方向，故P点比M点先到最低位置，故C正确；‎ D、回复力始终指向平衡位置，B、D两点的加速度大小相等方向相反，故D错误；‎ ‎6.火车的鸣笛声由空气传到铁轨中，则关于其频率和波长的变化情况，描述正确的是 A. 频率不变，波长变短 B. 频率不变，波长变长 C. 频率变小，波长变长 D. 频率变大，波长变短 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】波的频率是由波源决定的，所以波从一种介质进入另一种介质时，频率不变。则声波由空气进入铁轨中，波速变大，频率不变，由波速公式v=λf得知，声波的波长变长。故B正确，ACD错误。故选：B ‎7.如图所示，、是两个相干波源，它们的相位及振幅均相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，关于图中所标的a、b、c三点，下列说法中正确的是（ ）‎ A. a质点一直在平衡位置 B. b质点一直波峰 C. c质点一直在波谷 D. 再过后的时刻，b、c两质点都将处于各自的平衡位置，振动将减弱 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A.a质点位置是波峰和波谷相遇，振动减弱，且两列波的振幅相同，所以a质点一直在平衡位置，A正确。‎ BC. b质点所处位置为波峰与波峰相遇，振动加强，但仍在做周期性运动，并非一直在波峰；而c质点是波谷与波谷相遇，仍为振动加强点，所以并非一直在波谷，BC 错误。‎ D.b、c两点为振动加强点，振动始终加强，D错误。‎ ‎8.一颗手榴弹被投出后到达最高点时的速度为v0＝‎10 m/s，设它炸成两块后，质量为‎0.4 kg的大块速度大小为‎250 m/s, 方向与原来方向相反，若取v0方向为正方向，则质量为‎0.2 kg的小块速度为(　　)‎ A. －‎470 m/s B. ‎530 m/s C. ‎470 m/s D. ‎800 m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】手榴弹爆炸过程系统水平方向动量守恒，以手榴弹的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律得Mv0＝m1v1＋m2v2。即0.6×‎10 kg·m/s＝0.4×(－250) kg·m/s＋‎0.2 kg ×v2，解得：v2＝‎530 m/s。‎ ‎9.如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )‎ A. t3 和t5具有相同的动能和动量 B. t3 和t4具有相同的动能和不同的动量 C. t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为 2:1‎ D. t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. t3 和t5振子位置关于平衡位置对称，速度大小相同，根据图像可知，运动方向不同，所以动能相同，但动量大小相同，方向不同，故A错误；‎ B.t3 和t4振子位置关于平衡位置对称，且速度方向相同，均为y轴负向，所以动能和动量均相同，故B错误；‎ C.根据回复力方程可知，回复力与位移大小成正比，t2 和t5时刻位移比2：1，所以回复力大小之比2：1，故C正确；‎ D.t1 和t4振子位置关于平衡位置对称，回复力始终指向平衡位置，所以两位置加速度方向相反，通过图像也可得出运动方向相反，所以加速度与速度均不同，故D错误。‎ ‎10.如图所示是一做简谐运动的物体的振动图象，下列说法正确的是(　 　)‎ A. 振动周期是4×10-2s B. 0—2×10-2s内物体的位移是‎0 cm C. 物体的振动频率为4 Hz D. 物体的振幅是‎20 cm ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据图像可知完成一个完整振动的时间即振动周期为4×10-2s，故A正确；‎ B.0时刻和第2×10-2s末物体都在平衡位置，所以0-2×10-2s内物体的位移是‎0 cm，故B正确；‎ C.物体的频率：，故C错误；‎ D.根据图像可知振幅为‎10cm，故D错误；‎ ‎11.图（a）为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝‎1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝‎4.0m处的质点；图（b）为质点Q的振动图象。下列说法正确的是（　　）‎ A. 在 t＝0.10 s 时，质点 Q 向 y 轴正方向运动 B. 从 t＝0.10 s 到 t＝0.25 s，该波沿 x 轴负方向传播了‎6 m C. 从 t＝0.10 s 到 t＝0.25 s，质点 P 通过的路程为 ‎‎30 cm D. 质点 Q 简谐运动的表达式为 y＝0.10sin10πt（国际单位）‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、图（b）为质点Q的振动图象，在t＝0.10s时，质点Q正从平衡位置向波谷运动，所以t＝0.10s时，质点Q向y轴负方向运动，故A错误；‎ B、在t＝0.10s时，质点Q沿x轴负方向运动，根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播。由图a知波长λ＝‎8m，图b知周期 T＝0.2s，则波速为： ，从t＝0.10s到t＝0.25s经过的时间为△t＝0.15s，该波沿x轴负方向传播的距离为△x＝v△t＝40×‎0.15m＝‎6m，故B正确；‎ C、t＝0.10 s质点P正向上运动。从t＝0.10s到t＝0.25s经过的时间为△t＝0.15s＝，由于t＝0.10s时刻质点P不在平衡位置或波峰、波谷处，所以质点P通过的路程不是‎3A＝‎30cm，故C错误；‎ D、质点Q简谐运动的表达式为 =0.10sin10πt（m），故D正确。‎ ‎12.如图所示，实线是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0‎ 时刻的波形图，虚线是这列波在t=0.2s时刻的波形图，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 这列波的波长为‎12cm B. 在t=0.2s时，x=‎6cm处的质点速度沿y轴正方向 C. 这列波的波速可能为‎0.4m/s D. 这列波遇到‎5m宽的物体，能发生明显的衍射现象 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据图中虚线可以看出波长为‎12cm，A正确 B.因为波沿x轴正方向传播，根据平移法，可以得到在t=0.2s时，x=‎6cm处的质点速度沿y轴负方向，B错误 C.根据图像可知，波传播距离，波的速度，C正确 D.因为波长远小于‎5m，所以不会发生明显的衍射现象，D错误 二、实验题（每空2分，共18分）‎ ‎13.实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。‎ ‎①测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g =_________（用L、n、t表示）。‎ ‎②实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的_____(‎ 选填选项前的字母)。‎ A．长约‎1 m的细线 B．长约‎1 m的橡皮绳 C．直径约‎1 cm的均匀铁球 D．直径约‎10 cm的均匀木球 ‎③选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图______中所示的固定方式。‎ ‎④某实验小组组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是___________(填字母代号)。‎ A．保证摆动过程中摆长不变 B．可使周期测量得更加准确 C．需要改变摆长时便于调节 D．保证摆球在同一竖直平面内摆动 ‎⑤他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L=‎0.9990m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为______mm。‎ ‎⑥将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是_________(选填选项前的字母)。‎ A．测出摆线长作为单摆的摆长 B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动 C．在摆球经过平衡位置时开始计时 D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 ‎⑦甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图象，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量。你认为横坐标所代表的物理量是_____(选填“l‎2”‎“l”或“”)，若图线斜率为k，则重力加速度g=_________(用k表示)。‎ ‎⑧乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是___________(选填选项前的序号)。‎ A．开始摆动时振幅较小 B．开始计时时，过早按下停表 C．测量周期时，误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间 D．测量摆长时从悬点到小球下端边缘的距离为摆长 ‎【答案】 (1). (2). AC (3). 图3 (4). AC (5). 12.0 (6). BC (7). (8). (9). CD ‎【解析】‎ ‎【详解】①[1] 单摆的周期：‎ 由单摆周期公式：‎ 可知，重力加速度：‎ ‎②[2] 摆线选择较细且结实的线为便于测量周期和减小空气阻力，则选取‎1米左右的细线，故选择A线；为了减小空气阻力的影响，摆球选择质量大体积小的，故选择C球；故选AC；‎ ‎③[3] 为了避免运动过程中摆长发生变化，悬点要固定，不能松动，则为图3；‎ ‎④[4] 那样做的目的就是为了便于调节摆长，把摆线夹得更紧一些，使摆动过程中摆长不变。因此A、C正确。‎ ‎⑤[5] 游标卡尺示数为d=‎12.0mm=‎0.0120m=‎12.0mm；‎ ‎⑥[6] 摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，则A错误；把单摆从平衡位髓拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动，B正确；在摆球经过平衡位置时开始计时，C正确；把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期，误差较大，应采用累积法测量周期，D错误；‎ ‎⑦[7] [8] 据单摆周期公式 所以应该作用图像，故 横坐标所代表的物理量是，知斜率 解得；‎ ‎⑧[9] 由周期公式，得 振幅大小与g无关，故A错误；开始计时时，过早按下秒表，周期偏大，则g偏小，故B错误；测量周期时，误将摆球（n-1）次全振动的时间记为n次全振动的时间，则周期偏小，则g偏大，C正确；摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，若测量摆长时从悬点到小球下端边缘的距离为摆长，摆长偏大，由，所以g偏大，故D正确 三、计算题（本题共4小题，共34分。解答要写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，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。）‎ ‎14.如图所示为水平放置的两个弹簧振子a和b的振动图象．已知两个振子质量比ma∶mb=2∶3，弹簧的劲度系数ka∶kb=3∶2．求：‎ ‎（1）它们的振幅之比Aa∶Ab；‎ ‎（2）它们的振动周期比Ta∶Tb；‎ ‎（3）它们的最大加速度之比aa∶ab．‎ ‎【答案】(1)2∶1，(2) 2∶3，(3) 9∶2‎ ‎【解析】‎ 试题分析：根据图像直接得到振幅的关系，利用弹簧振子的周期公式T=2π求两弹簧振子的周期之比．根据简谐运动的特征：F=-kx分析振子加速度达到最大的条件，根据牛顿第二定律求出最大加速度之比．‎ ‎（1）由图像直接得到：，所以Aa∶Ab=2：1；‎ ‎（2）已知两个振子质量之比为mA：mB=2：3，‎ 弹簧的劲度系数之比为kA：kB=3：2，‎ 根据弹簧振子的周期公式T=2π得，‎ 周期之比TA：TB=：=2：3．‎ ‎（3）根据简谐运动的特征：F=-kx，‎ 分析得知，当振子的位移最大时，加速度最大．振子的最大位移大小等于振幅．‎ 由图读出，振幅之比AA：AB=2：1．‎ 根据牛顿第二定律得最大加速度之比为 aA：aB=：=9：2‎ 故答案为：2：1，2：3，9：2．‎ 考点：牛顿第二定律 简谐运动图像问题 点评：牛顿第二定律与简谐运动特征的结合．简谐运动质点的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移相反 ‎15.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，质点P在波峰，质点Q在平衡位置。再过0.2s，质点Q第1次到达波峰。求：‎ ‎(1)求这列波的传播速度；‎ ‎(2)写出质点P的位移随时间变化的振动方程 ‎(3求出t=.2s时P点的位移和经过的路程。‎ ‎【答案】(1)‎30m/s；(2)m；(3)‎-0.2m,‎1.2m；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）波沿x轴正方向传播，根据再过0.2s，质点Q第一次到达波峰，可知=0.2s，解得T=0.8s，即波速30m/s。‎ ‎（2）初始时刻，质点P处于波峰位置，设质点P振动位移随时间变化的关系为 其中的 则质点P的振动位移随时间变化的关系为m。‎ ‎（3）当t=1.2s时，经过，到达波谷位置，所以位移x=‎-0.2m，通过路程s=‎6A=‎‎1.2m ‎16.一列波沿+x轴方向传播，当x1=‎10m的A点位于波峰时，x2=‎140m的B点位于波谷，在A、B之间有6个波峰，振源的振动周期为0.2s，求：‎ ‎（1）波的速度；‎ ‎（2）B点从波谷开始经多少时间位于波峰？‎ ‎【答案】（1）‎100m/s ；（2）0.1s+0.2ns（n=0，1……）‎ ‎【解析】‎ ‎(1)由题知：x2−x1=6.5λ 则得 波速v=λ/T=‎100m/s ‎(2)B点从波谷运动到波峰最短时间为T/2,根据波的周期性可知,B点从波谷开始经，n=0，1，2…时位于波峰。‎ ‎17.如图所示，实线为t1 = 0时刻的图象，虚线为t2 = 0.1s时刻的波形。‎ 试求：‎ ‎（1）若波的传播方向为+x方向，波速多大？‎ ‎（2）若波的传播方向为-x方向，波速多大？‎ ‎（3）若波速为‎450m／s，波沿什么方向传播？‎ ‎【答案】（1）V右=50（4n+1） (n=0、1、2、……)‎ ‎（2）V左=50（4n+3） (n=0、1、2、…….)‎ ‎（3）右 ‎【解析】‎ 试题分析：由图可知波长λ=‎‎20m ‎（1）若波的传播方向为+x方向，则有：‎ ‎（2）若波传播方向为-x方向，则有：‎ ‎（3）若波速为‎450m／s，则波在Δt=t2-t1时间内传播的距离 由此可知波向+x方向传播 考点：考查了横波图像 点评：本题知道两个时刻的波形，往往要根据空间的周期性或时间的周期性列出波传播距离或周期的通项式