北京市交通大学附属中学2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

北京市交通大学附属中学2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

北京交大附中2020学年度第二学期期末练习 ‎ 高二物理 一、单项选择题 ‎1.下列几个现象中，能反映光具有粒子性的是 A. 光的衍射 B. 光的折射 C. 光电效应 D. 光的偏振 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】ABD、光的衍射、折射反映光具有波动性，光的偏振反映光是一种横波，故A、B、D选项错误；‎ C、光电效应反映光具有粒子性，故C选项正确。‎ ‎2. 下列现象中，与原子核内部变化有关的是 A. 粒子散射现象 B. 天然放射现象 C. 光电效应现象 D. 原子发光现象 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故A项错误；‎ B．天然放射现象是原子核内部发生变化自发放射出α粒子或电子，从而发生α衰变或β衰变，故B项正确；‎ C．光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故C项错误；‎ D．原子发光是原子跃迁形成的也没有涉及到原子核的变化，故D项错误。‎ ‎3.下列说法正确的是 A. 气体压强仅与气体分子的平均动能有关 B. 温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度 C. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和 D. 气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 气体压强由温度、体积决定，即与气体分子的平均动能和分子密集程度有关，故A项与题意不相符；‎ B. 温度是分子平均动能的标志，标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度，故B项与题意相符；‎ C. 内能是物体中所有分子热运动所具有的动能和势能总和，故C项与题意不相符；‎ D. 气体膨胀对外做功且温度降低，则分子的平均动能减小，故D项与题意不相符。‎ ‎4.如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后在光屏上形成彩色光带，a、c是光带的两端，下列说法正确的是 A. a处为红色 B. b处为白色 C. c处为红色 D. c处为蓝色 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由光路图可知，c处光的偏折程度最小，则玻璃对c处光的折射率最小，即c处光的频率最小，a处光的频率最大，所以c处为红光，由于玻璃对各种光的折射率不同，所以白光经过玻璃三棱镜折射后各种光分开，所以b处不可能为白光 A. a处为红色与分析不相符，故A项与题意不相符；‎ B. b处为白色与分析不相符，故B项与题意不相符；‎ C. c处为红色与分析相符，故C项与题意相符；‎ D. c处为蓝色与分析不相符，故D项与题意不相符。‎ ‎5.如图，将洁净的锌板用导线连接在验电器上，用紫外线灯照射锌板时，观察到验电器指针发生偏转。此时 A. 光电子从锌板表面逸出，验电器带正电 B. 光电子从锌板表面逸出，验电器带负电 C. 正离子从锌板表面逸出，验电器带正电 D. 正离子从锌板表面逸出，验电器带负电 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】用紫外线灯照射锌板时，发生光电效应，有光电子从锌板溢出，锌板失去电子带上正电，所以验电器指针发生偏转，验电器同锌板接触，属于接触带电，故验电器带正电，故BCD错误，A正确 ‎6.太阳内部持续不断地发生着4个质子(H)聚变为1个氦核(He)的热核反应，核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为。下列说法中正确的是 A. 方程中的X表示中子(n)‎ B. 方程中的X表示电子(e)‎ C. 这个核反应中质量亏损 D. 这个核反应中释放的核能 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 此题涉及核反应方程和质能关系。由质量数和电荷数守恒可知，X的质量为0，电荷数为1，所以X表示正电子。A、B选项错误。质量亏损为由质能方程可得。所以C选项错误，D选项正确。本题考查知识全面、基础。‎ ‎7. 用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示，绳上a、b两质点均处于波锋位置。下列说法正确的是( )‎ A. a、b两点之间的距离为半个波长 B. a、b两点开始时刻相差半个周期 C. b点完成全振动的次数比a点多一次 D. b点完成全振动的次数比a点少一次 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 相邻的两个波峰之间的距离为一个波长，A错误．波在一个周期内向前传播的距离为一个波长，a点比b点早振动一个周期，完成全振动的次数也比b点多一次，故B、C错误，D正确．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎8.图甲所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是 A. 在t＝0.2s时，弹簧振子运动到O位置 B. 在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同 C. 从t＝0到t＝0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续地减小 D. 在t＝0.2s与t＝0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度相同 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 由图知，若从平衡位置计时，则在t=0.2s时，弹簧振子运动到B位置，故A项与题意不相符；‎ B. 在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，故B项与题意不相符；‎ C. 从t=0到t=0.2s的时间内，弹簧振子的位移越来越大，弹簧的弹性势能越来越大，其动能越来越小，故C项与题意相符；‎ D. 在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度大小相等，方向相反，故D项与题意不相符。‎ ‎9.如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小横坐标表示两个分子的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，为两曲线的交点，则下列说法正确的是 A. 为引力曲线，为斥力曲线 B. 若两个分子间距离增大，则引力和斥力的合力一定减小 C. 若两个分子间距离增大，则分子势能也一定增大 D. 若两个分子间距离大于点横坐标表示的距离，则分子间作用力表现为斥力 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在F-r图象中，随着距离的增大斥力比引力变化的快，所以ab为引力曲线，cd为斥力曲线，选项A正确；若两个分子间距离增大，则引力和斥力的合力可能减小，也可能变大，选项B错误；若两个分子间距离增大，则分子力可能做正功，也可能做负功，则分子势能可能增大，也可能减小，选项C错误；在e点分子力表现为零，若两个分子间距离大于点的横坐标表示的距离，则分子间作用力表现为引力，选项D错误。‎ ‎10.如图所示的电路中，K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极。现用光入射到K，发现电流表有读数。调节滑动变阻器滑片的位置，可以改变K、A两极间电压。下列说法不正确的是：‎ A. 保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，电流表读数会逐渐增大继而几乎不变 B. 保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，电流表读数可能为零 C. 用频率不同的光入射，电流表读数为零时的电压表读数不同 D. 用频率相同但光强不同的光入射，电流表读数的最大值不同 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 保持入射光不变，滑片从O点向B点滑动的过程中，正向电压增大，电流表读数会逐渐增大，当达到饱和电流时，继续增大电压，电流不变，故A项与题意不相符；‎ B. 保持入射光不变，滑片从B点向O点滑动到某一位置，光电管两端电压减小，即正向电压减小，即使正向电压为0，电流表读数也不为零，故B项与题不相符；‎ C.要使电流表读数为0，在光电管两端为截止电压，由 可知电流表读数为零时的电压表读数不同，故C项与题意相符；‎ D. 光强不同，即单位时间逸出的光电子数不同，饱和光电流不同，故D项与题意相符。‎ 二、多项选择题 ‎11.下列说法正确是 A. 电磁波与机械波都可以在真空中传播 B. 一束激光照在一个很小的不透光圆盘上，在影的中心出现一个亮斑，这是光的衍射现象 C. β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的 D. 从微观上看，气体压强的大小与分子平均动能和分子的密集程度有关 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 机械波不能在真空中传播，而电磁波可在真空中传播，故A项与题意不相符；‎ B. 光屏上影的中心会出现一个亮斑，这是光的衍射现象，故B项与题意相符；‎ C. β衰变的本质是：产生的β射线是原子核内的一个中子分裂为一个质子与一个电子后形成的，故C项与题意不相符；‎ D. 根据压强的微观意义可知，从微观上看，气体压强的大小与分子平均动能和分子的密集程度有关，故D项与题意相符。‎ ‎12.如图所示，一束光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是 A. 玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 B. 在玻璃砖中，a光的波长大于b光的波长 C. 在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度 D. 逐渐增大入射角，a光将比b光先发生全反射 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 因为玻璃对b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，故A项与题意相符；‎ BC.由公式可知，在玻璃砖中，a光的传播速度大于b光的传播速度，再根据 所以 所以在玻璃砖中，a光的波长大于b光的波长，故BC项与题意相符；‎ D.由于玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率，根据可知，b光的临界角小于a光的临界角，所以逐渐增大入射角，b光将比a光先发生全反射，故D项与题意不相符。‎ ‎13.在做“用油膜法估测分子的大小”实验时，先配制好一定浓度的油酸酒精溶液，并得到1滴油酸酒精溶液的体积V。往浅盘里倒入约‎2cm深的水，然后将痱子粉均匀地撒在水面上。用注射器往水面上滴1滴油酸酒精溶液，油酸立即在水面散开形成一块薄膜，可以清晰地看出它的轮廓，如图所示。待薄膜形状稳定后量出它的面积为S。在这个实验中，下列说法正确的是 A. 实验中将油酸薄膜看成单层的油酸分子组成，且不考虑油酸分子间的空隙 B. 根据就可以粗略地测量酒精分子的直径 C. 选择油酸作为被测物质，是因为油酸分子结构有助于油酸在水面上形成单分子膜 D. 实验需配置一定浓度的油酸酒精溶液，其中的酒精可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 在“用油膜法估测分子的大小”实验中，我们的实验依据是：①油膜是呈单分子分布的；②把油酸分子看成球形；③分子之间不考虑空隙，故A项与题意相符；‎ B. 根据就可以粗略地测量油酸分子的直径，并不是酒精分子的直径，也不能精确测量的，故B项与题意不相符；‎ C. 依据实验原理，要形成单分子膜，因此油酸的物理性质有助于油酸在水面上形成单分子膜，故C项与题意相符；‎ D. 实验需配置一定浓度的油酸酒精溶液，其中的酒精可使油酸和痱子粉之间形成清晰的边界轮廓，故D项与题意相符。‎ ‎14.下图为氢原子能级图。现有两束光，a光由图中跃迁①发出的光子组成，b光由图中跃迁②发出的光子组成，已知a光照射x金属时刚好能发生光电效应，则下列说法正确的是 A. x金属的逸出功为2.86 eV B. a光的频率大于b光的频率 C. 氢原子发生跃迁①后，原子的能量将减小3.4 eV D. 用b光照射x金属，打出的光电子的最大初动能为10.2 eV ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、a光子的能量值：，a光照射x金属时刚好能发生光电效应，则金属的逸出功为2.86eV，故A正确；‎ B、b光子的能量：，a的能量值小，则a的频率小，故B错误；‎ C、氢原子辐射出a光子后，氢原子的能量减小了，故C错误；‎ D、用b光光子照射x金属，打出的光电子的最大初动能为：，故D错误。‎ 三、实验题 ‎15.①“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，aa’和bb’分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针，P1和P2，用“+”表示大头灯的位置，然后在另一侧透过玻璃窗观察，并依次插入大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使__________________。‎ 图1 图2‎ ‎②某同学实验中作出光路图如图2所示，在入射光线上任取一点A，过A点做法线的垂线，B点是垂线与法线的交点。O点是入射光线与aa’界面的焦点，C点是出射光线与bb’界面的交点，D点为法线与bb’界面的交点。则实验所用玻璃的折射率n=________（用图中线段表示）。‎ ‎【答案】 (1). ①P3挡住P1、 P2的像， P4挡住P3和P1、 P2的像； (2). ②‎ ‎【解析】‎ ‎①插入大头针的过程中，应当使得插入的大头针完全挡住前面所有的大头针，所以P3挡住P1、 P2的像， P4挡住P3和P1、 P2的像；‎ ‎②由光的折射定律可知：；‎ ‎16.在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，将实验器材按要求安装在光具座上，如下图所示。在实验前已获知的数据有：双缝的间距为d，双缝到屏的距离为L。‎ ‎(1)为了达到实验目的，根据已标明的实验器材，可判断出M处的实验器材是______。‎ ‎(2)分别选用红色和蓝色滤光片做实验，得到的干涉图样是如下四幅图中的两幅。则用红色滤光片做实验得到的干涉图样是其中的_________‎ A． B．‎ C． D．‎ ‎(3)经测量，红光干涉相邻两条亮条纹间的距离为，请据此写出能够反映红光波长大小的表达式l=__________。‎ ‎(4)该实验中L=‎700mm，已知d的数量级为10‎-4m，相邻两条亮条纹间距的数量级为10‎-3m，由此可推断红光的波长数量级约为__________m。‎ A. 10-3 B. 10‎-5 C. 10-7 D. 10-9‎ ‎【答案】 (1). 单缝 (2). A (3). (4). C ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]为获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片、单缝，然后让单色线光源通过双缝在光屏上形成干涉图样，M处的实验器材是单缝；‎ ‎(2)[2] 干涉图样应是间距相等明暗相间的条纹，由于红光的波长大于蓝光的波长，根据可知，红光的干涉图样的明暗相间的条纹更宽，故A项与题意相符，BCD项与题意不相符；‎ ‎(3)[3] 根据得，红光波长的表达式 ‎(4)[4] 根据知，‎ 故ABD项与题意不相符，C项与题意相符。‎ 四、解答题 ‎17.一定质量的某种理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图所示。若状态D的压强为104Pa，状态A的压强是多少？‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】由图示图象可知，VA=‎1m3‎，TA=200K，VD=‎3m3‎，TD=400K，由题意可知：pD=104Pa，由理想气体状态方程可得 代入数据解得：‎ ‎18.美国物理学家密立根以精湛的技术测量光电效应中的几个重要物理量。其中之一是通过测量金属的遏止电压UC与入射光频率v，由此计算普朗克常量h。他由此计算结果与普朗克根据黑体辐射得到的h相比较，以检验爱因斯坦方程式的正确性。实验结果是，在0.5%的误差范围内两者是一致的．如图是某实验小组在实验中得到的某金属的遏止电压UC与入射光频率v的关系图象。已知图线的斜率为k ‎，且当入射光频率为v0时遏止电压恰好为零。‎ ‎(1)该实验小组认为这种金属的截止频率是v0，你是否同意这种看法？请证明你的观点 ‎(2)求普朗克常量h ‎【答案】(1)同意(2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 根据光电效应方程得 又 当入射光频率为v0时遏止电压恰好为零，所以这种金属的截止频率是v0‎ ‎(2)由 可得：‎ 图像的斜率为k，即 所以 ‎。‎ ‎19.19世纪后期，对阴极射线的本质的认识有两种观点。一种观点认为阴极射线是电磁辐射，另一种观点认为阴极射线是带电粒子。1897年，汤姆孙判断出该射线的电性，并求出了这种粒子的比荷，为确定阴极射线的本质做出了重要贡献。假设你是当年“阴极射线是带电粒子”观点的支持者，请回答下列问题：‎ ‎(1)如图所示的真空玻璃管内，阴极K发出的粒子经加速后形成一细束射线，以平行于金属板CD的速度进入该区域，射在屏上O点。如何判断射线粒子的电性？‎ ‎(2)已知C、D间的距离为d，在C、D间施加电压U，使极板D的电势高于极板C，同时施加一个磁感应强度为B的匀强磁场，可以保持射线依然射到O点。求该匀强磁场的方向和此时阴极射线的速度v。‎ ‎(3)撤去磁场，射线射在屏上P点。已知极板的长度为l1，极板区的中点M到荧光屏中点O的距离为l2，磁感应强度为B，P到O的距离为y。试求该粒子的比荷。‎ ‎【答案】(1) 根据带电粒子从电场的负极向正极加速的特点判断(2)垂直纸面向外，(3)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1) 根据带电粒子从电场的负极向正极加速的特点，所形成的电场方向由正极指向负极，即可判断射线粒子带负电；‎ ‎(2) 极板D的电势高于极板C，形成的电场竖直向上，当电子受到的电场力与洛沦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回复到中心O点，由左手定则可知，磁场方向应垂直纸面向外，设电子的速度为v，则 evB=eE 所以 ‎(3) 通过长度为l1的极板区域所需的时间 当两极板之间加上电压时，设两极板间的场强为E，作用于电子的静电力的大小为qE，‎ 因电子在垂直于极板方向的初速度为0，因而在时间t1内垂直于极板方向的位移 电子离开极板区域时，沿垂直于极板方向的末速度 设电子离开极板区域后，电子到达荧光屏上P点所需时间为t2：‎ 在t2时间内，电子作匀速直线运动，在垂直于极板方向的位移 P点离开O点的距离等于电子在垂直于极板方向的总位移 由以上各式得电子的荷质比为 加上磁场B后，荧光屏上的光点重新回到O点，表示在电子通过平行板电容器的过程中电子所受电场力与磁场力相等，即：‎ 联立解得：‎ ‎20.玻尔建立的氢原子模型，仍然把电子的运动视为经典力学描述下的轨道运动。他认为，氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，元电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1。‎ ‎（1）氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。‎ ‎（2）氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能、电子与原子核系统的电势能的总和。已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷q为r处的各点的电势。求处于基态的氢原子的能量。‎ ‎（3）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，形成氢光谱。氢光谱线的波长可以用下面的巴耳末—里德伯公式来表示 n，k分别表示氢原子跃迁前后所处状态的量子数。k=1，2，3，……对于每一个k，有n=k+1，k+2，k+3，……R称为里德伯常量，是一个已知量。对于的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系。用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U1；当用巴耳末系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U2。真空中的光速为。求：普朗克常量和该种金属的逸出功。‎ ‎【答案】（1） （2） （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）电子绕原子核做匀速圆周运动：‎ 解得 电子绕原子核运动的等效电流 ‎（2）处于基态的氢原子的电子的动能 取无穷远处电势为零，距氢原子核为r处的电势 处于基态的氢原子的电势能 所以，处于基态的氢原子的能量 ‎（3）由巴耳末—里德伯公式 可知赖曼系波长最短的光是氢原子由n =∞→ k =1跃迁发出，其波长的倒数 对应的光子能量为 ，式中h为普朗克常量。‎ 巴耳末系波长最长的光是氢原子由n = 3→ k = 2跃迁发出，其波长的倒数 对应的光子能量 用W表示该金属的逸出功，则eU1和eU2‎ 分别为光电子的最大初动能。由光电效应方程 解得：‎