【物理】河北省邢台市2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

【物理】河北省邢台市2019-2020学年高二下学期期中考试试题（解析版）

‎2019～2020学年高二年级（下）期中考试 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100分。考试时间90分钟。‎ ‎2．本试卷主要考试内容：人教版选修3—3、3—4、3—5。‎ 第I卷（选择题共48分）‎ 一、选择题：本题共12小题，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确；全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。‎ ‎1.关于光电效应，下列说法正确的是（　　）‎ A. 光电效应说明光具有粒子性 B. 光电效应说明光具有波动性 C. 金属的逸出功和入射光的频率有关 D. 入射光越强，单位时间内产生的光电子数越少 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．光电效应现象揭示了光具有粒子性，故A正确，B错误； C．金属的逸出功由金属本身决定，增大或减小入射光的频率，金属逸出功不变，故C错误；‎ D．当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内照射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎2.关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）‎ A. 扩散现象是物质分子永不停息地做无规则运动的证明 B. 布朗运动是花粉分子的无规则运动 C. 两个分子在相互靠近的过程中，其分子力逐渐增大，而分子势能一定先减小后增大 D. 一定质量的理想气体，当温度升高时，内能和压强都一定增大 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象，扩散现象是分子运动的结果，是物质分子永不停息地做无规则运动的证明，故A正确；‎ B．布朗运动是悬浮在液体中花粉颗粒的无规则运动，不是花粉分子的无规则运动，布朗运动反映了液体分子的无规则运动，故B错误；‎ C．两个分子在相互靠近的过程中，开始两分子间的距离大于平衡间距，在两分子相互靠近过程中，分子引力先增大后减小，到平衡位置时，分子力变为0，距离再小，分子力就变成斥力，并随距离的减小而增大；而分子势能是先减小后增大，在平衡位置处，分子势能最小，故C错误；‎ D．对于一定质量的理想气体，温度升高，气体的内能一定增大；由理想气体状态方程（常数）知，一定质量的理想气体，当温度升高时，压强不一定增大，还与体积有关，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎3.短道速滑接力赛中，质量为‎60kg的甲以大小为‎10m/s的速度在前面滑行，质量为‎50kg的乙以大小为‎12m/s的速度从后面追上，并迅速将甲向前推出，之后乙的速度大小变为‎4m/s，乙的方向与原速度方向相反（整个过程均在同一条直线上），则推后瞬间甲的速度大小为（　　）‎ A. B. C. ‎30m/s D. ‎33m/s ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】由题知m甲=‎60kg，m乙=‎50kg，以甲、乙组成的系统为研究对象，以甲的初速度方向为正方向，推前甲的速度v甲=‎10m/s，乙的速度v乙=‎12m/s，推后乙的速度v乙′=‎-4m/s，由动量守恒定律，有 m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲′+m乙v乙′‎ 代入数据解得推后瞬间甲的速度大小为 v甲′=‎ 故ACD错误，B正确。‎ 故选B。‎ ‎4.关于光的全反射及其应用，下列说法正确的是（　　）‎ A. 入射角大于临界角，光一定发生全反射 B. 光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射 C. 光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象 D. 水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．入射角大于临界角，不一定发生全反射，还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射，故A错误；‎ B．当光线从从光密介质进入光疏介质时才有可能发生全反射，由n=可知，光在介质中的传播速度越大，介质折射率越小，光在介质中传播速度越小，介质的折射率越大，即光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时不可能发生全反射，故B错误；‎ C．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，全息照相是利用了激光相干性好的特性，运用了光的干涉现象，故C错误；‎ D．当光线由水或玻璃射向气泡时，由于水和玻璃的折射率均大于空气的折射率，部分光线在界面处发生全反射，所以气泡看起来特别亮，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎5.根据热学中的有关知识，下列说法正确的是（　　）‎ A. 尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机却可以使温度降到‎-293℃‎ B. 第二类永动机是可以制造出来的，因为它不违反热力学第一定律 C. 把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，温度高的气体会向温度低的一方传递热量，压强大的气体会向压强小的一方流动 D. 改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，最终可能实现内能完全转化为机械能 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．尽管技术不断进步，热机的效率仍不能达到100%，制冷机不可以使温度降到-293，只能接近-273.15，却不可能达到，故A错误；‎ B．第二类永动机不违背能量守恒定律，而是违背了热力学第二定律，第二类永动机不可能被制造出来，故B错误；‎ C．把装有不同压强、不同温度的气体的两容器连通，只要时间足够长，温度高的气体会向温度低的一方传递热量，压强大的气体会向压强小的一方流动，只要时间足够长，系统内各部分的状态参量均能达到稳定，故C正确；‎ D．即使改进内燃机结构，提高内燃机内能转化率，根据热力学第二定律，内燃机也不可能实现内能完全转化为机械能，故D错误。‎ 故选C。‎ ‎6.下列说法正确的是（　　）‎ A. 玻尔通过对氢原子光谱的研究提出了原子的核式结构模型 B. 核反应完成后产生的核废料是绿色无污染的 C. 天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转 D. 是重核的裂变 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，故A错误；‎ B．核反应堆用过的核废料具有很强的放射性，对环境危害很大，不能随意处置，需要装入特制的容器，深埋地下，故B错误；‎ C．天然放射现象中的γ射线是电磁波，在电场和磁场中不发生偏转，故C错误；‎ D．是铀核俘获中子的裂变方程，属于重核的裂变，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎7.关于电磁波和相对论，下列说法正确的是（　　）‎ A. 电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均平行 B. 电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 C. 真空中的光速在不同的惯性参考系中不同 D. 狭义相对论中的假设在不同惯性参考系中均成立 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．电磁波是横波，电磁波在真空中传播时，它的电场与磁场方向相互垂直，且其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，故A错误；‎ B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故B错误；‎ C．根据光速不变原理，真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的，故C错误；‎ D．狭义相对性的基本假设是：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎8.图甲为一沿x轴方向传播的简谐横波在某一时刻的波形图，P、Q、M、N是平衡位置分别在m、m、m、m处的质点，图乙为质点N以此时刻为计时起点的振动图象，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 在0.15s时间内，质点P沿x轴负方向移动了‎3m B. 这列波的传播速度为‎20m/s C. 这列波沿x轴正方向传播 D. 从此时刻开始，质点M比质点Q早0.1s到达正最大位移处 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】ABC．由乙图中知波传播的周期T=0.2s，由甲图中知波的波长=‎4m，则波的传播速度 由乙图中知t=0时刻质点N经平衡位置向上运动，则波沿x轴负方向传播；在0.15s时间内，质点P仅在平衡位置附近振动了，通过的路程为‎0.3m，质点P并不随波迁移，故AC错误，B正确；‎ D．从此时刻开始，质点M到达正最大位移处用时，即0.1s，质点Q在此时刻振动方向向下，到达正最大位移处用时，即0.15s，所以质点M比质点Q 早0.05s到达正最大位移处，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎9.如图所示，斜面体Q静止在光滑水平地面上，物块P从斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，在下滑过程中，物块P的速度不变，下列说法正确的是（　　）‎ A. 物块P和斜面体Q组成的系统机械能守恒 B. 物块P和斜面体Q组成的系统水平方向动量守恒 C. 斜面体Q始终静止在水平面上 D. 物块P和斜面体Q以一定的速度共同向左运动 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．物块P在下滑过程中速度不变，则物块P受斜面体Q的支持力和摩擦力的合力与重力相平衡，物块P和斜面体Q组成的系统机械能不守恒，故A错误；‎ B．物块P和斜面体Q组成的系统水平方向合力为零，系统水平方向动量守恒，故B正确；‎ CD．斜面体Q受物块P的压力和摩擦力的合力竖直向下，大小等于物块P的重力，所以斜面体Q始终静止在水平面上，系统在水平方向动量守恒，故C正确，D错误。‎ 故选BC ‎10.如图所示，将甲分子固定于坐标原点O处，乙分子放置于r轴上距离O点很远的r4处，r1、r2、r3为r轴上的三个特殊的位置，甲、乙两分子间的分子力F和分子势能Ep随两分子间距离r的变化关系分别如图中实线和虚线所示，设两分子间距离很远时，下列说法正确的是（　　）‎ A. 当分子力表现为引力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的增大而增大 B. 当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大 C. 当分子间距离时，甲、乙两分子间只有分子斥力，且分子斥力随r减小而增大 D. 乙分子从r4到r2的过程中做加速度先增大后减小的加速运动，从r2到r1的过程中做加速度增大的减速运动 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．当分子力表现为引力时，说明分子间距离大于平衡距离，随着分子间距离的增大分子力先增大后减小，但分子力一直做负功，分子势能增大，故A错误；‎ B．当分子力表现为斥力时，说明分子间距离小于平衡距离，随着分子间距离的减小分子力增大，且分子力一直做负功，分子势能增大，故B正确；‎ C．分子间同时存在着斥力和引力，当分子距离减小时，分子间的引力和斥力都要增大，只是斥力增大的更快些；当分子间距离时，甲、乙两分子间斥力大于引力，分子力表现为斥力，故C错误；‎ D．乙分子从r4到r2过程中所受的分子力（表现为引力）先增大后减小，根据牛顿第二定律，乙分子的加速度先增大后减小；从r2到r1的过程中乙分子所受的分子力（表现为斥力）一直增大，乙分子做加速度增大的减速运动，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎11.如图所示，两束可见单色细光束沿球心所在平面的直线MN射入球形的水滴中，经过一次全反射和两次折射，射出水滴形成P、Q两束光，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 若光束从水滴中射向空气，则光束Q容易发生全反射 B. 在水滴中，P光的传播速度小于Q光的传播速度 C. 在水滴中，P光传播时间小于Q光的传播时间 D. 用P、Q照射同一狭缝，Q光衍射现象更明显 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．画出细光束在水滴中的光路图如图所示 由图可知，P光在水滴中的折射率较大，由 sinC=‎ 知P光的临界角较小，若光束从水滴中射向空气，则光束P容易发生全反射，故A错误；‎ B．P光在水滴中折射率较大，由 n=‎ 可知在水滴中，P光的传播速度小于Q光的传播速度，故B正确；‎ C．由图知，根据光路对称，P光在水滴中通过的路程较大，而P光的传播速度小于Q光的传播速度，则在水滴中，P光的传播时间大于Q光的传播时间，故C错误；‎ D．P光在水滴中的折射率较大，则P光的频率较大，波长较小，用P、Q照射同一狭缝，Q光衍射现象更明显，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎12.我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示，下列说法正确的是（　　）‎ A. 10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁 B. 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子 C.‎ ‎ 现用光子能量介于10eV～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 D. E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的能量之比为97：255‎ ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．1能级与2能级能量之差为 ‎-3.4eV -（-13.6）eV =10.2eV 而10eV <10.2eV，根据能级跃迁理论，10eV的光子照射处于基态的氢原子不可以使处于基态的氢原子发生跃迁，故A错误；‎ B．处于量子数为n激发态的氢原子能发出种频率不同的光子，则大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射种不同频率的光子，故B正确；‎ C．处于基态的氢原子，在照射光中吸收10.2eV的光子能量可以跃迁到2能级，吸收 ‎-1.51eV -（-13.6）eV =12.09eV 的光子能量可以跃迁到3能级，吸收 ‎-0.85eV -（-13.6）eV =12.75eV 的光子能量可以跃迁到4能级，可知照射光中有三种频率的光子被吸收，故C正确；‎ D．E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97eV，光子a与光子b的能量之比为255：97，故D错误。故选BC。‎ 第II卷（非选择题共52分）‎ 二、非选择题：本题共5小题，共52分。把答案填在答题卡中的横线上或按题目要求作答。解答题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给分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。‎ ‎13.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：‎ ‎①往边长约为‎40cm的浅盘里倒入约‎2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上 ‎②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，等待油膜形状稳定 ‎③将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上 ‎④在量筒中滴入一滴已配制好的油酸酒精溶液，测出其体积 ‎⑤将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小 ‎(1)其中有操作错误的步骤是___（填写步骤前面的序号），错误的原因是__________；‎ ‎(2)已知油酸酒精溶液中油酸体积所占比例为k，N滴油酸酒精溶液体积为V，—滴油酸酒精溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为____。‎ ‎【答案】 (1). ④ 用量筒测一滴溶液的体积，无法操作，即使能测量，误差也会很大 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]其中有操作错误的步骤是④；‎ ‎[2]错误的原因是用量筒测一滴油酸酒精溶液的体积，无法操作，即使能测量，误差也会很大。‎ ‎(2)[3]N滴油酸酒精溶液体积为V，则一滴油酸酒精溶液的体积为，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为，—滴油酸酒精溶液形成油膜的面积为S，则油酸分子的直径为 ‎14.图示是验证动量守恒的实验示意图，已知小球a的质量为ma，小球b的质量为mb，且，A、B、C均为某小球的着地点，OA、OB、OC的长度分别为x1、x2、x3，不计空气阻力。‎ ‎(1)下列说法正确的是____；‎ A．小球a每次应从同一位置由静止释放 B．斜槽末端应保持水平 C．必须测量斜槽末端到水平地面的高度H ‎(2)___点是小球a单独以水平速度平抛落地的着地点，___点是碰撞后小球a落地的着地点。（均选填图中的“A”、“B”或“C”）‎ ‎(3)验证a、b两小球在碰撞前后总动量守恒的关系式为______。‎ ‎【答案】 (1). AB (2). B A (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]A．为保证入射球每次与被碰球相碰时速度相等，入射球a每次应从同一位置由静止释放，故A正确；‎ B．为保证小球离开轨道后做平抛运动，斜槽末端应保持切线水平；‎ C．由于抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间t相等，着地点离O点的距离就表示了速度的大小，所以不需要测量斜槽末端到水平地面的高度H，故C错误。‎ 故选AB。‎ ‎(2)[2][3]为防止碰撞后入射球a反弹，入射球a的质量应大于被碰球b的质量，两球从轨道的同一位置离开轨道做平抛运动，B点是小球a单独以水平速度平抛落地的着地点，A点是碰撞后小球a落地的着地点。‎ ‎(3)[4]如果碰撞过程动量守恒，由动量守恒定律得 mava=mava′+mbvb′‎ 两边同时乘以时间t mavat=mava′t+mbvb′t 则如果动量守恒，则满足 ‎15.一竖直放置的U形试管，左侧封闭、横截面积为S，右侧开口、横截面积为2S。开始时左、右两侧的水银柱等高，左侧用水银封闭一定质量的理想气体，热力学温度为T1（未知）。现缓慢将左侧气体的温度降低到K，稳定时两管水银柱高度差h=‎6cm，左侧水银距离管顶cm，已知大气压强cmHg。求左侧理想气体的初始热力学温度T1？‎ ‎【答案】368K ‎【解析】‎ ‎【详解】理想气体在初始状态时，左、右两侧的水银柱等高，设此时左管气体与管顶的距离为，则 解得初始状态时左管气体与管顶的距离 cm 左侧气体的温度降低到K时，设此时左侧理想气体的压强为p2‎ 解得 cmHg 由理想气体状态方程有 代入数据，左侧理想气体的初始热力学温度 K ‎16.如图所示，直角三角形ABC为棱镜的横截面，∠A=60°、∠B=90°，一细束单色光线的方向垂直于AC边，从AB边射入棱镜，入射点与A点的距离为d，之后光线从AC边射出，且方向平行于BC边，已知光在真空中的传播速度为c。求：‎ ‎(1)棱镜对该光的折射率；‎ ‎(2)光线在棱镜中传播的时间。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)画出光路图如图所示 由几何关系可知，光线在AB边入射角和折射角分别为60°和30°，由折射定律，棱镜对该光的折射率 ‎(2)光线在棱镜中传播的时间 其中，光线在棱镜中传播的时间 ‎17.如图所示，质量kg的滑道静止在光滑的水平面上，滑道的AB部分是半径R=‎1m的四分之一圆弧，圆弧底部与滑道水平部分相切，滑道水平部分右端固定一个轻弹簧。滑道CD部分粗糙，长L=‎0.5m，动摩擦因数，其他部分均光滑。现将质量kg可视为质点的物块自A点（圆弧最高点）由静止释放，取g=‎10m/s2，求：‎ ‎(1)物块第一次滑到圆弧最低点B时的速度大小v1；‎ ‎(2)物块第二次滑到C点时的速度大小v3；‎ ‎(3)物块最终停止时与D点的距离x。‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎‎0.5m ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物块从A点释放至运动到圆弧最低点B的过程中，水平方向动量守恒，且机械能守恒，有 代入数据，物块第一次滑到圆弧最低点B时的速度大小 ‎(2)物块第二次滑到C点时，设此时滑道的速度大小为，由能量守恒、水平方向动量守恒，有 代入数据，物块第二次滑到C点时的速度大小 ‎(3)弹簧将物块弹出之后，物块再次经过CD段，由于摩擦力做功损失能量，然后冲上圆弧轨道，但由于能量损失不会到达轨道的最高点A，物块到达某点后接着下滑重复上述类似的过程。设物块在BC段通过的总路程为l，由能量守恒，有 解得 l=‎‎10m 即物块最终停在C处，与D点的距离 x=‎‎0.5m