【物理】北京市地大附中2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】北京市地大附中2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

地大附中2019-2020学年第二学期高二年级物理期末测试题 ‎2020.06‎ 一、单项选择题（每个题有且只有一个选项正确，共30分）‎ ‎1.一质点做简谐运动，其相对于平衡位置的位移x与时间t的关系图线如图所示，由图可知 A. 质点振动的频率为1.6Hz B. 质点的振幅为‎4.0cm C. 在0.3s和0.5s两时刻，质点的速度方向相同 D. 在0.3s和0.5s两时刻，质点的加速度方向相同 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 由图读出周期T=1.6s，则频率 故A错误；‎ B. 质点的振幅等于振子的位移最大值，由图直接读出振幅A=‎2cm，故B错误；‎ C. 在0.3s时刻，质点正从平衡位置向最大位移处运动，速度沿正方向；在0.5s时刻，质点正从正向最大位移向平衡位置运动，速度方向沿负方向，故这两个时刻的速度方向相反．故C错误；‎ D. 由简谐运动的特征 ‎ ‎ 分析得知，在0.3s和0.5s两时刻，质点的位移相同，所以加速度方向相同，故D正确．‎ ‎2.已知铜的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为N，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 1个铜原子的质量为 B. 1个铜原子的质量为 C. 1个铜原子所占的体积为 D. 1个铜原子所占的体积为 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.铜原子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数N，即 ‎，‎ 故A正确，B错误；‎ C.铜原子所占的体积等于摩尔体积除以阿伏伽德罗常数N，即 故C错误, D错误．‎ ‎3.如图所示，导热的气缸固定在平地面上，一个可自由移动的活塞把气体封闭在气缸中，气缸的内壁光滑．现用水平外力F作用于活塞杆，使活塞缓慢地向右移动，保持气缸内气体温度不变，则对于封闭气体（ ）‎ A. 外界对气体做功 B. 气体分子平均动能不变 C. 气体压强保持不变 D. 单位体积内气体分子个数增加 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．水平外力作用在活塞上，向右移动，气体的体积增大．此过程中，气体对外界做功，故A错误；‎ B．温度是气体平均动能的标志，温度升高，气体平均动能增大，反之则降低．由题中“保持气缸内气体温度不变”可知，气体分子平均动能不变，故B正确；‎ C．由理想气体状态方程可知，当V增大，T不变时，P减小，故C错误；‎ D．因为体积增大，所以单位体积内气体分子个数减少，故D错误．‎ ‎4.下列有关光现象的说法正确的是（　　）‎ A. 在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大 B. 以相同入射角从水中射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射 C. 紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射 D. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，由于波长变小，故条纹间距变小，选项A错误；‎ B．以相同入射角从水中射向空气，因红光的折射率较小，则其临界角较大，当红光能发生全反射，根据光的全反射条件可知紫光也一定能发生全反射，选项B正确；‎ C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光的频率小于紫光，根据光电效应发生条件可知红光照射该金属时不一定有电子向外发射，选项C错误；‎ D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，选项D错误。‎ 故选B。‎ ‎5.用某种单色光照射某金属表面，发生光电效应．现将该单色光的光强减弱，则（ ）‎ A. 可能不发生光电效应 B. 光电子的最大初动能减少 C. 单位时间内产生的光电子数减少 D. 需要更长的照射时间才能发生光电效应 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据爱因斯坦光电效应方程可知能否发生光电效应与光照强度无关，故选项A错误；‎ B、发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程可知，光电子的最大初动能为，W为逸出功，由此可知光电子的最大初动能随着入射光的频率增大而增大，与光照强度强弱，故选项B错误；‎ C、光照强度减弱，单位时间内照射到金属表面的光子数目减小，因此单位时间内产生的光电子数目减小，故选项C正确；‎ D、某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项D错误；‎ 故选选项C．‎ ‎6.人类一直在追求能源的开发和有效利用，太阳能的利用非常广泛，而太阳的巨大能量来源于太阳内部所发生的核聚变反应，该核反应可能是（　　）‎ A B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．该反应是轻核聚变反应，是太阳内部的热核反应，故A正确；‎ B．该反应是衰变，故B错误；‎ C．该反应是重核裂变反应，故C错误；‎ D．该反应是衰变，故D错误。‎ 故选A。‎ ‎7.下列关于α粒子的说法正确的是 A. 卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子核有结构 B. 放射性元素的α衰变中，α粒子来自于原子核内部 C. α粒子由四个质子和两个电子组成 D. 铀238的原子核可直接通过放出α粒子成为铀235的原子核 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】卢瑟福的α粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，所以A错误；放射性元素是原子核的衰变，三种射线均来自原子核内部，所以B正确；α粒子由两个质子和两个中子组成，C错误；铀238的原子核直接通过放出α粒子成为铀235的原子核，不符合质量数与电荷数守恒，所以D错误．‎ ‎8.如图所示，有一正方形闭合线圈，在足够大的匀强磁场中运动．下列四个图中能产生感应电流的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 线框垂直于磁感线运动，虽然切割磁感线，但穿过的磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流，故A错误；线框平行于磁场感应线运动，穿过线框的磁通量没有变化，不会产生感应电流，故B错误；线框绕轴转动，但线框平行于磁场感应线穿过的磁通量没有变化，因此也不会产生感应电流，故C错误；线框绕轴转动，导致磁通量发生变化，因此线框产生感应电流，故D正确．‎ ‎9.如图所示，匀强磁场中有a、b两个闭合线圈，它们用同样的导线制成，匝数均为10‎ 匝，半径ra = 2rb．磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀减小．两线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，感应电流分别为Ia和Ib．不考虑两线圈间的相互影响．下列说法正确的是 A. Ea∶Eb = 2∶1，感应电流均沿顺时针方向 B. Ea∶Eb = 4∶1，感应电流均沿逆时针方向 C. Ia∶Ib = 2∶1，感应电流均沿顺时针方向 D. Ia∶Ib = 4∶1，感应电流均沿逆时针方向 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 由法拉第电磁感应定律得：，n、相同，则得到，根据电阻定律：线圈的电阻为，则ρ、s、n相同，两线圈电阻之比．线圈中感应电流，综合得到，根据楞次定律可得感应电流方向都沿顺时针方向，C正确．‎ ‎10.一理想变压器原、副线圈匝数比，原线圈与正弦交变电源连接，输入电压u随时间t变化的规律如图所示，副线圈接一个R=10Ω的电阻，则（ ）‎ A. 电阻R两端电压的有效值为 B. 电阻R中电流的频率为0.25Hz C. 1分钟内电阻R产生的热量 D. 变压器的输入功率为250W ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图像知，原线圈电压的最大值为，则其有效值为 ‎100V 根据 得副线圈电压有效值U2=50V，故A错误；‎ B．由图可知交变电流的周期为，变压器不会改变交变电流的频率，故副线圈和原线圈上的电流频率相同，即 故B错误；‎ CD．变压器的输入功率为 ‎1分钟内电阻R产生的热量为 故C错误，D正确。‎ 故选D。‎ 二、多项选择题（每题至少有2个选项正确，共15分）‎ ‎11.一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知（　　）‎ A. 质点的振幅为‎10cm B. 质点的振动频率是0.25Hz C. t=2s时刻质点的速度最大，方向沿x轴正方向 D. t=3s时刻质点的加速度最大，方向沿x轴正方向 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图可知质点的振幅 故A错误；‎ B．由图可知 则振动频率 故B正确；‎ C．t=2s时质点的位移为零，位于平衡位置，质点的速度最大，方向沿x轴正方向，故C正确；‎ D．t=3s时质点的位移为正向最大，由 可知质点的加速度为负向最大，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎12.关于布朗运动，下述正确的有（　　）‎ A. 布朗运动就是液体分子的热运动 B. 悬浮在液体中的颗粒越小，撞击它的分子数越多，布朗运动越激烈 C. 温度降低了，布朗运动也不会停息 D. 布朗运动说明了悬浮小颗粒内部分子是不停地无规则运动的 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．布朗运动不是液体分子的热运动，而是悬浮在液体中的颗粒做的无规则的运动，而颗粒是由成千上万个颗粒分子组成，不是单个分子在运动。选项AD错误；‎ B．悬浮微粒的无规则运动是颗粒周围液体分子对它无规则的撞击，冲力不平衡而引起颗粒无规则运动，撞击的分子越多，布朗运动不明显，选项B错误；‎ C．由于分子做永不停息的无规则运动，温度降低布朗运动也不会停息，选项C正确。‎ 故选C。‎ ‎13.a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下叙述正确的是（　　）‎ A. a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角 B. 通过同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距比b光的宽 C. 在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度 D. 在该介质中a光的波长小于b光的波长 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由光路图可知a光的折射率较小，频率较小，由 可知a光全反射临界角大于b光上的全反射临界角，故A正确；‎ BD．由 联立解得a光的波长较长，干涉条纹间距较大，故D错误，B正确；‎ C．根据 可知a光在该介质的波速较大，故C错误。‎ 故选AB。‎ ‎14.如图所示是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于在竖直放置的肥皂膜上产生的干涉现象，下列说法正确的是（　　）‎ A. 干涉条纹的产生是由于光线在膜前后表面反射形成的两列光波的叠加 B. 用蓝光照射产生的干涉条纹间距比黄光照射时产生的条纹间距窄 C. 干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加减弱产生的 D. 薄膜上干涉条纹基本上是水平的 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由于重力的作用，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加，故A正确；‎ B．条纹间距与光的波长成正比，由于蓝光波长短，故蓝光条纹间距窄，故B正确；‎ C．干涉条纹间的亮纹是由于两反射光叠加增强产生的，故C错误；‎ D．薄膜的干涉是等厚干涉，同一条纹厚度相同，故条纹是水平的，故D正确。‎ 故选ABD。‎ ‎15.如图所示的电路中，A1和A2是两个相同的灯泡，线圈L自感系数足够大，电阻可以忽略不计。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 合上开关S时，A2先亮，A1后亮，最后一样亮 B. 断开开关S时，A1和A2都要过一会儿才熄灭 C. 断开开关S时，A2闪亮一下再熄灭 D. 断开开关S时，流过A2的电流方向向右 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A．合上开关S时，灯A2立即发光。通过线圈L 的电流增大，穿过线圈的磁通量增大，根据楞次定律线圈产生的感应电动势与原来电流方向相反，阻碍电流的增大，电路的电流只能逐渐增大，灯A1逐渐亮起来。当电流逐渐稳定时，线圈不产生感应电动势，通过两灯的电流相等，亮度相同，故A正确；‎ BCD．稳定后断开开关S时，由于自感，线圈中电流只能慢慢减小，其相当于电源，线圈L、灯A2与灯A1构成闭合回路放电，两灯都过一会儿熄灭，由于两灯泡完全相同，线圈的电阻又不计，则灯A2不会出现闪亮一下，且流过灯A2的电流方向向左，故CD错误，B正确。‎ 故选AB。‎ 三、实验探究题 ‎16.简述“油膜法测油酸分子大小”的实验步骤，并写出油酸分子直径的表达式。‎ ‎【答案】步骤见解析；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】步骤如下：‎ ‎①向体积为V1的纯油酸中加入酒精，直到油酸酒精溶液总体积为V2；‎ ‎②用注射器吸取上述溶液，一滴一滴地滴入小量筒，当滴入n滴时体积为V0；‎ ‎③先往边长为30～‎40cm的浅盘里倒入‎2cm深的水，将痱子粉均匀撒在水面上 ‎④用注射器往水面上滴一滴上述溶液，等油酸薄膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描出油酸薄膜的形状；‎ ‎⑤将画有油酸薄膜轮廓形状的玻璃板，放在画有许多边长为a的小正方形的坐标纸上；‎ ‎⑥计算出轮廓范围内正方形的总数为N，其中大于半格算一格，小于半格舍去。‎ 由题意可知，油酸溶液的浓度为 一滴油酸溶液的体积为 一滴油酸溶液中含有纯油酸体积为 而一滴油酸溶液形成的油膜面积为 所以油膜的厚度，即分子直径 ‎17.某同学利用单摆测定当地的重力加速度．‎ ‎①实验室已经提供的器材有：铁架台、夹子、秒表、游标卡尺．除此之外，还需要的器材有________．‎ A．长度约为‎1m的细线 B．长度约为‎30cm的细线 C．直径约为‎2cm的钢球 D．直径约为2cm木球 E．最小刻度为‎1cm的直尺 F．最小刻度为‎1mm的直尺 ‎②该同学在测量单摆的周期时，他用秒表记下了单摆做50次全振动的时间，如图乙所示，秒表的读数为________s．‎ 乙 丙 ‎③该同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T，画出L-T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图丙所示．则当地重力加速度的表达式g=________．处理完数据后，该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径，这样________（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算．‎ ‎④该同学做完实验后，为使重力加速度的测量结果更加准确，他认为：‎ A．在摆球运动的过程中，必须保证悬点固定 B．摆线偏离平衡位置的角度不能太大 C．用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径 D．测量周期时应该从摆球运动到最高点时开始计时 其中合理的有_________．‎ ‎⑤‎ 该同学在做完实验后，继续思考测量重力加速度的其它方法．请你展开想像的翅膀，再设计一个方案测量重力加速度．（简要说明需要的器材以及测量方法）______________‎ ‎【答案】 (1). ACF (2). 95.1 (3). 不影响 (4). AB ‎ ‎(5). 【方案一】需要的器材有：质量已知的钩码、测力计．‎ 测量方法：已知钩码的质量m，再用测力计测出其重力G，则可求出重力加速度．‎ ‎【方案二】需要的器材有：铁架台、打点计时器及相应的电源、导线、纸带、刻度尺、重锤．‎ 测量方法：让重锤拖着纸带做自由落体运动，通过打点计时器在纸带上记录的信息可求得重力加速度．‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：‎ ‎①[1]．还需要的器材有：长度约为‎1m的细线；直径约为‎2cm的钢球；最小刻度为‎1mm的直尺；即ACF；‎ ‎②[2]．秒表的读数为60s+35.1s=95.1s；‎ ‎③[3][4]．根据，解得 由图像可知 解得 因为忘记把小球的半径计入摆长时，不影响T2-L图像的斜率，故不影响重力加速度的计算.‎ ‎④为使重力加速度的测量结果更加准确，在摆球运动的过程中，必须保证悬点固定，防止振动过程中摆长变化，选项A正确；摆线偏离平衡位置的角度不能太大，一般不超过10°，选项B正确；没有必要用精度更高的游标卡尺测量摆球的直径，选项C错误；测量周期时应该从摆球运动到最低点时开始计时，这样会减小误差，选项D错误；故选AB. ‎ ‎⑤[5]．【方案一】需要的器材有：质量已知的钩码、测力计．‎ 测量方法：已知钩码的质量m，再用测力计测出其重力G，则可求出重力加速度．‎ ‎【方案二】需要的器材有：铁架台、打点计时器及相应的电源、导线、纸带、刻度尺、重锤．‎ 测量方法：让重锤拖着纸带做自由落体运动，通过打点计时器在纸带上记录信息可求得重力加速度．‎ ‎18.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率．在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．‎ ‎(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量________，则玻璃砖的折射率可表示为________．‎ ‎(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．‎ ‎【答案】 (1). l1和l3 (2). 偏大 ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空第二空.根据几何知识得，入射角的正弦，折射角的正弦，根据折射定律得，玻璃砖的折射率，所以需要用刻度尺测量l1和l3． 第三空.该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，折射光线将顺时针转动，而作图时仍以MN为边界，AD 为法线，则入射角不变，折射角变小，由折射率公式律可知，测得玻璃砖的折射率将偏大．‎ ‎【点睛】本题用插针法测定半圆形玻璃砖折射率，数据处理的方法是单位圆法，分析误差关键分析入射角和折射角产生的误差，由实验原理律分析．‎ 四、解答题（写出必要的文字说明和公式，共30分）‎ ‎19.如图所示，光滑且足够长的平行金属导轨MN、PQ固定在竖直平面内，两导轨间的距离为L，导轨间连接一个定值电阻，阻值为R，导轨上放一质量为m，电阻为r=R的金属杆ab，金属杆始终与导轨连接良好，其余电阻不计，整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向里。重力加速度为g，现让金属杆从虚线水平位置处由静止释放。求金属杆的最大速度vm；‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】金属杆下落中受到重力和安培力两个力作用，其运动满足 其中 即 金属杆做加速度减小的加速运动，当加速度为零时，速度达到最大，即 解得 ‎20.如图所示，固定于水平面上的金属架CDEF处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒MN沿框架以速度v向右做匀速运动．t=0时，磁感应强度为B0，此时MN到达的位置使MDEN构成一个边长为l的正方形．为使MN棒中不产生感应电流，从t=0开始，磁感应强度B应怎样随时间t变化？请推导出这种情况下B与t的关系式．‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】要使棒不产生感应电流，穿过回路的磁通量应保持不变，则有：B‎0l2=Bl（l+vt），‎ 解之得：B=；‎ ‎21.如图，导体棒CD在均匀磁场中运动。‎ ‎(1)自由电荷会随着导体棒运动，并因此受到洛伦兹力。导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致沿什么方向？为了方便，可以认为导体棒中的自由电荷是正电荷。‎ ‎(2)导体棒一直运动下去，自由电荷是否总会沿着导体棒运动？为什么？‎ ‎(3)导体棒哪端的电势比较高？‎ ‎【答案】(1)；(2)不会。因为C、D两端聚集的电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动；(3)C ‎【解析】 (1)因导体棒中的自由电荷是正电荷，根据右手定则可知，导体棒中自由电荷相对于纸面的运动大致是沿方向。‎ ‎(2)不会，因为C、D两端聚集的电荷越来越多，在CD棒间产生的电场越来越强，当电场力等于洛伦兹力时，自由电荷不再定向运动。‎ ‎(3)电流由D指向C，CD相当于电源，在电源内部，电流从低电势点流向高电势点，则C端电势高于D端电势。‎ ‎22.矩形线圈abcd的长ab=‎20cm，宽bc=‎10cm，匝数N=100匝。线圈总电阻R=20Ω。整个线圈位于垂直于线圈平面的匀强磁场内，并保持静止。若匀强磁场的磁感应强度B随时间t的变化如图所示，求线圈的感应电动势E和t=0.60s时线圈的ab边所受的安培力大小。‎ ‎【答案】0.5V，0.1N ‎【解析】由法拉第电磁感应定律得 又因线圈中磁感应强度的变化率 则回路中感应电动势为 当t=0.6s时，磁感应强度 则安培力为 ‎23.质量是‎40kg的铁锤从‎5m高处落下，打在水泥桩上，与水泥桩撞击的时间是0.05s，求撞击时铁锤对桩的平均冲击力有多大。(g=‎10m/s2)‎ ‎【答案】8400N ‎【解析】根据自由落体运动规律，则铁锤碰前的速度为 取向下为正，对铁锤由动量定理得 代入数据解得F=8400N 由牛顿第三定律可得8400N