【物理】河南省新乡市2019-2020学年高二下学期期末考试试卷

【物理】河南省新乡市2019-2020学年高二下学期期末考试试卷

新乡市高二下学期期末考试 物 理 考生注意：‎ ‎1．本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分，共110分。考试时间90分钟。‎ 第Ⅰ卷（选择题共 50分）‎ 一、选择题：本题共10小题，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1~6小题只有一个选项正确，第7~10小题有多个选项正确；全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1．黄光、蓝光、紫光、紫外线、γ射线的频率依次增大。已知氢原子从n=4能级直接跃迁到n=2能级时发出蓝光，则当氢原子从n=3能级直接跃迁到n=2能级时，可能发出的是 A．黄光 B．紫光 C．紫外线 D．γ射线 ‎2．经过专业训练的特工从高处自由落到水泥地面上时，与同质量的普通人相比不容易受伤，其原因是 A．特工与地面作用减速过程所受合力的冲量较小 B．特工落到地面上时的动量较大 C．特工与地面作用过程的动量变化较大 D．特工与地面作用减速过程所用的时间较长 ‎3．若地球和水星绕太阳运行的轨道均可视为圆形，已知水星与地球轨道半径的比值约为0.4，则水星与地球绕太阳运行的线速度大小的比值约为 A．0.4 B．0.16 C．1.6 D．2.5‎ ‎4．用一根长为2L的轻绳将重为12N的画框通过光滑小环对称悬挂在墙壁上，两个挂钉间的距离为L。轻绳的拉力大小为 A．3N B．N C．N D．N ‎5．在图示电路中，A、B为两块正对的水平金属板，G为静电计。开关S闭合后，静电计指针张开一个角度，板间的带电油滴悬浮在两板之间静止不动。下列说法正确的是 A．若仅将A板竖直向下缓慢平移一些，则静电计指针的张角将减小 B．若仅将A板竖直向下缓慢平移一些，则油滴将向下运动 C．若断开S，且仅将A板竖直向下缓慢平移一些，则油滴将向上运动 D．若断开S，且仅将A板水平向右缓慢平移一些，则油滴将向上运动 ‎6．如图所示，匀强磁场区域Ⅰ和Ⅱ中磁场的磁感应强度大小均为0.5T、方向均垂直纸面向里，磁场区域Ⅰ的右边界与磁场区域Ⅱ的左边界相距0.1m。一边长为0.2m的正方形导线框abcd由粗细均匀的电阻丝围成，总电阻为0.4Ω。现使线框以大小为2m/s的速度在纸面内从实线所示位置（cd边与磁场区域Ⅰ的右边界重合）垂直磁场区域边界匀速运动到虚线所示位置（ab边与磁场区域Ⅱ的左边界重合），则下列四幅图像中，能正确反映上述过程中线框上d、c两点间的电势差U随时间t变化规律的是 A． B．‎ C． D．‎ ‎7．以竖直向上为正方向，某物体沿竖直方向运动的v-t图像如图所示。下列说法正确的是 A．物体在0~1s内的加速度大小为1m/s2‎ B．物体在1s~2s内处于失重状态 C．物体在2s~4s内和4s~6s内的运动方向相反 D．物体在0~6s内的位移大小为4m ‎8．A、B两个小球在同一竖直线上，距水平地面的高度分别为4h和h，将两球水平抛出后，两球落地的水平位移大小之比为1：2。重力加速度大小为g，不计空气阻力。下列说法正确的是 A．A、B两球在空中运动的时间之比为2：1‎ B．A、B两球抛出的初速度大小之比为1：2‎ C．若两球同时抛出，则两球落地的时间差为 D．若两球同时落地，则两球抛出的时间差为 ‎9．在图示电路中，交流电源电动势的瞬时值表达式为，T为理想变压器，五只灯泡上均标有“2V 1W”的字样，五只灯泡均正常发光。下列说法正确的是 A．灯泡正常发光时，灯泡的电阻为4Ω B．变压器原副线圈的匝数之比为4：1‎ C．副线圈通过的电流的频率为20Hz D．交流电源的内阻为2Ω ‎10．如图所示，在竖直面内固定有半径为R的四分之一光滑圆弧轨道ABC，半径OB与竖直半径OA的夹角为53°，质量为m的小球（视为质点）静止在A处。若对小球施加方向水平向右、大小为F（F未知）的恒定推力则小球沿轨道恰好能上滑到最高点B。现使该小球在方向水平向右、大小为3F的恒定推力作用下，仍从A处由静止沿轨道上滑。重力加速度大小为g，不计空气阻力，取sin53°=0.8，cos53°=0.6。下列说法正确的是 A．‎ B．小球到达B处时的速度大小为 C．小球轨迹的最高点到C点的高度为R D．小球从A处开始到其轨迹的最高点，机械能的增量为 第Ⅱ卷（非选择题 共60分）‎ 二、非选择题：包括必考题和选考题两部分。第11~14题为必考题，每道试题考生都必须作答。第15、16题为选考题，考生根据要求作答。‎ ‎（一）必考题：共45分。‎ ‎11．（5分）某同学利用图甲所示实验装置及数字化信息系统，获得了小车加速度a与砂桶（含砂）质量m的关系图像如图乙所示。实验中小车（含遮光板）的质量为M，实验时选择了不可伸长的轻质细绳和轻质定滑轮。用砂桶（含砂）受到的重力作为小车所受的拉力，其他实验操作均无误。‎ ‎（1）根据该同学的结果，小车的加速度与砂桶（含砂）的质量成________（选填“线性”或“非线性”）关系。‎ ‎（2）若利用本实验装置来验证“在小车质量不变的情况下，小车的加速度与作用力成正比”的结论，则砂桶（含砂）的质量应满足的条件是________________________________。‎ ‎12．（10分）某同学有个超霸（GP）9V电池如图甲所示，他欲测量该电池的电动势和内阻（内阻约为25Ω）。提供的器材如下：电流表（量程为200μA，内阻为500Ω），开关S，电阻箱R1（最大阻值为9999.9Ω），电阻箱R2（最大阻值为9999.9Ω）和若干导线。‎ ‎（1）由于电流表的量程太小，需将电流表改装成量程为9V的电压表，则电流表应与电阻箱______（选填“R1并联”“R1串联”“R2并联”或“R2串联”），并将该电阻箱的阻值调为________Ω。‎ ‎（2）设计的测量电路如图乙所示，调节电阻箱R的阻值读出相应的电压表示数U，获得多组数据，画出是图线如图丙所示。若不考虑电表对电路的影响，则根据图线可得该电池的电动势E=______V、内阻r=______Ω。（结果均保留三位有效数字）‎ ‎（3）若考虑电表对电路的影响，则该电池的电动势测量值_______真实值，内阻的测量值______真实值。（均选填“大于”“等于”或“小于”）‎ ‎13．（12分）如图所示，质量均为M=1kg的甲、乙两辆小车靠在一起并静置在光滑水平面上，质量m=1kg的滑块P（视为质点）以速度滑上甲车，最终恰好停在乙车的右端。甲车的长度L=0.8m，两车上表面与滑块P之间的动摩擦因数均为，取g=10m/s2。求：‎ ‎（1）滑上乙车前的瞬间滑块P的速度大小v1；‎ ‎（2）乙车的长度x。‎ ‎14．（18分）正电子发射型计算机断层显像（PET）是进行分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供了全新的手段。PET所用回旋加速器的示意简图如图所示，其中置于高真空中的金属D形盒的半径为R，两盒间距为d，在左侧D形盒的圆心处放有粒子源S，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向如图所示。初速度不计的正电子从粒子源S进入加速电场，正电子在加速器中运动的总时间为t，正电子在电场中的加速次数与回旋半周的次数相同，加速正电子时的电压大小可视为不变。已知正电子的质量为m、电荷量为e，正电子在电场中运动时不考虑磁场的影响，正电子在加速电场中的运动时间忽略不计，不考虑正电子在高速运动时的相对论效应。当正电子在磁场中运动的半径为R时，正电子从D形盒中射出。‎ ‎（1）求此加速器加速正电子时D形盒之间的加速电压U；‎ ‎（2）试推证正电子在磁场中做圆周运动时，越靠近D形盒的边缘，相邻两轨道的间距越小。‎ ‎（二）选考题：共15分。请考生从15、16两题中任选一题作答。如果多答，则按所答的第一题计分。‎ ‎15．[选修3-3]（15分）‎ ‎（1）（5分）下列说法正确的是______。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．温度降低，物体内所有分子运动的速率都变小 B．物体的温度越高，其分子热运动的平均动能越大 C．物理性质表现为各向同性的物体可能是晶体 D．凡是不违背能量守恒定律的实验构想，都是能够实现的 E．在有分子力的情况下，分子间的引力和斥力都随分子间距离的减小而增大 ‎（2）（10分）如图所示，开口向上竖直放置、内壁光滑且足够长的绝热汽缸下部有温度控制装置（体积不计），质量为、横截面积为S的绝热活塞处于平衡状态，缸内理想气体的热力学温度为T0。外界大气压强恒为p0，重力加速度大小为g。现对缸内气体缓慢加热，当气体的高度变为原来高度的两倍时停止加热。‎ ‎（i）求当缸内气体的高度变为原来高度的两倍时，气体的热力学温度T；‎ ‎（ii）若停止加热后，在活塞上逐渐添加砂子（认为缸内气体的温度保持不变），直到活塞回到初始位置，求添加砂子的质量m。‎ ‎16．[选修3-4]（15分）‎ ‎（1）（5分）一束复色光经过三棱镜后分成两束不同的单色细光束a、b，光路如图所示。下列说法正确的是______。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A．a光的频率比b光的频率高 B．a光的波长比b光的波长长 C．在该三棱镜中，a光的速度比b光的速度小 D．在该三棱镜中，a光的临界角大于b光的临界角 E．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距 ‎（2）（10分）如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波波速大小v=5m/s，介质中质点P的平衡位置坐标m，此时该波刚好传播到距O点4m的位置。求：‎ ‎（i）从图示时刻到质点P第一次到达波峰的时间t；‎ ‎（ii）从图示时刻到质点P第二次到达波峰的过程中，质点P通过的路程s。‎ ‎【参考答案】‎ ‎1.A 2.D 3.C 4.C 5.D 6.B 7.BC 8. AC 9. ABD 10.BD ‎11. （1）非线性（2分） （2）mM（3分）‎ ‎12.（1）R2串联（2分） 44500（2分）‎ ‎（2）8.62（8.55~8.70均可给分）（2分） 19.1（18.6~19.3均可给分）（2分）‎ ‎（3）小于（1分） 小于（1分）‎ ‎13.解：（1）设滑块P刚滑上乙车时，两车的速度均为v2，由动量守恒定律有：‎ ‎（2分）‎ 由功能关系有：（2分）‎ 解得：，。（2分）‎ ‎（2）设最终滑块P和乙车的共同速度大小为v，由动量守恒定律有：‎ ‎（2分）‎ 由功能关系有：（2分）‎ 解得：x=0.2m。（2分）‎ ‎14.解：（1）设正电子在回旋加速器中加速后获得的最大速度为vm，则有：‎ ‎（2分）‎ 最大动能为：（1分）‎ 设正电子在电场中加速的次数为n，则有：（2分）‎ 因忽略正电子在电场中加速运动的时间，又正电子在电场中的加速次数与在磁场中回旋半周的次数相同，‎ 故：‎ ‎，其中周期 （2分）‎ 解得：。（2分）‎ ‎（2）设质子经电场第k次加速后获得的速度为vk，在磁场中做圆周运动的半经为rk，则有：‎ ‎（1分）‎ 又： （1分）‎ 由以上两式可推得：（2分）‎ 故D形盒内任意两个相邻的圆轨道半径之差为：‎ ‎（3分）‎ 显然，随着k的增大，半径之差越小，即越靠近D形盒的边缘，相邻两轨道的间距越小。（2分）‎ ‎15.[选修3-3]‎ ‎（1）BCE（5分）‎ ‎（2）解：（i）对气体加热时，因气体的压强不变，故气体做等压变化，设加热前缸内气体的高度为L0，有：‎ ‎（3分）‎ 解得：。（1分）‎ ‎（ⅱ）在添加砂子前，缸内气体的压强为：‎ ‎（2分）‎ 在添加砂子后，缸内气体的压强为：‎ ‎（1分）‎ 由玻意耳定律有：‎ ‎（2分）‎ 解得：。（1分）‎ ‎16.[选修3-4]‎ ‎（1）ACE（5分）‎ ‎（2）解：（i）介质中质点振动的周期为：‎ ‎ （1分）‎ 从图示时刻到质点P开始振动的时间为：‎ ‎（2分）‎ 从质点P开始振动到质点P第一次到达波峰的时间为：‎ ‎ （2分）‎ 故：。（1分）‎ ‎（ⅱ）从质点P开始振动到质点P第二次到达波峰的时间为：‎ ‎（2分）‎ 质点P通过的路程为：‎ ‎。（2分）‎