【物理】山东省德州市2019-2020学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

【物理】山东省德州市2019-2020学年高二下学期期末考试试卷（解析版）

德州市2019-2020学年高二下学期期末考试物理试题 一、单项选择题 ‎1. 物理打开了微观世界的大门，使人们对自然界有了更清晰的认知，下列说法正确的是（　　）‎ A. 液体和固体难于被压缩，是由于它们分子之间只存在斥力 B. 布朗运动实际上就是液体分子的运动 C. 分子间距离等于平衡位置距离时，分子势能一定最小 D. 只要知道阿伏伽德罗常数和物质的摩尔体积就可以估算分子的大小 ‎【答案】C ‎【解析】A．液体和固体难于被压缩，是由于压缩液体时，分子间距离小于平衡位置距离，分子之间的斥力大于引力，故A错误；‎ B．布朗运动是悬浮在液体中的固体小颗粒的无规则运动，其反映了液体分子在做永不停息的无规则运动，故B错误；‎ C．分子间距离等于平衡位置距离时，分子势能一定最小，故C正确；‎ D．对于固体和液体而言，只要知道阿伏伽德罗常数和物质的摩尔体积就可以估算分子的大小，但是对于气体只能估算出每个分子所占的空间体积，故D错误。故选C。‎ ‎2. 关于近代物理发展的成果，下列说法正确的是（　　）‎ A. 原子核发生一次衰变的过程中，不可能同时产生两种射线 B. 无法用物理和化学的方法来改变原子核的半衰期 C. 由玻尔的原子模型可以推知，氢原子所处的能级越高，其核外电子的动能越大 D. 玻尔提出的原子模型，否定了卢瑟福的原子核式结构模型 ‎【答案】B ‎【解析】A．原子核发生一次衰变的过程中，产生射线同时产生射线，故A错误；‎ B．原子核的半衰期由原子核自身决定，与外界因素无关，故B正确；‎ C．由玻尔的原子模型可以推知，氢原子所处的能级越高，其核外电子的动能越小，故C错误；‎ D．丹麦物理学家尼尔斯·波尔1913年建立了关于原子结构的波尔模型，为了解释原子吸收和发射，他力图把卢瑟福的有核原子模型和普朗克的量子论结合起来，提出了著名的波尔理论，原子的定态假设和频率法则，故D错误。故选B。‎ ‎3. 以下与液体有关自然现象中，对其物理分析正确的是（　　）‎ A. 鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿，这属于毛细现象 B. 唐诗《观荷叶露珠》中有“霏微晓露成珠颗”一句，诗中荷叶和露水表现为浸润 C. 小昆虫能在水面上自由走动与表面张力无关 D. 保存地下的水分要把地面的土壤锄松，这是为了破坏土壤中的毛细管 ‎【答案】D ‎【解析】A．鸭子从池塘中出来，羽毛并不湿不浸润现象，A错误；‎ B．露珠成球形，荷叶和露水表现为不浸润，B错误；‎ C．小昆虫能在水面上自由走动，与液体表面张力有关，C错误；‎ D．保存地下的水分就要把地面的土壤锄松，就是为了破坏土壤中的毛细管，防止毛细现象的发生，D正确。故选D。‎ ‎4. 如图所示的装置可用于研究受迫振动。匀速转动把手时，曲杆给系统（轻弹簧和砝码）以驱动力，使其做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期T，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期；若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，系统便按照本身固有周期T0自由振动。下列说法正确的是（　　）‎ A. 当T接近T0时，系统振幅会显著增大 B. 当T比T0大的越多时，系统振幅会显著增大 C. 匀速转动把手的速度越大，系统的振幅也越大 D. 匀速转动把手的速度越小，系统的振幅也越小 ‎【答案】A ‎【解析】AB．当T=T0时发生共振，振幅最大；当T接近T0时，系统振幅会显著增大；当T比T0大的越多时，系统振幅会显著减小，选项A正确，B错误；‎ CD．匀速转动把手的速度越大，驱动力的频率越大，由于不能判断驱动力的频率与固有频率的大小关系，则不能确定系统的振幅的变化；同理匀速转动把手的速度越小，系统的振幅不一定越小，选项CD错误。故选A。‎ ‎5. 如图所示，a、b、c为一定质量的理想气体变化过程中的三个不同状态，下列说法正确的是（　　）‎ A. a、b、c三个状态的压强相等 B. 从a到b气体内每一个分子的无规则热运动都变剧烈 C. 从b到c气体吸收的热量等于气体对外界做的功 D. 从a到b气体对外界做功的数值小于从b到c气体对外界做功的数值 ‎【答案】D ‎【解析】A．反向延长ac线，不过坐标原点，说明气体不是等压变化，故abc三个状态的压强不相等，故A错误；‎ B．从a到b气体温度升高，分子的平均动能增大，但不是每一个分子的无规则热运动都变剧烈，故B错误；‎ C．从b到c的过程中，任意一点与坐标原点的连线斜率越来越小，压强越来越大，温度越来越高，体积越来越大，对外做功，内能增大，根据热力学第一定律可知b到c气体吸收的热量大于气体对外界做的功，故C错误；‎ D．从a到c的过程中，任意一点与坐标原点的连线斜率越来越小，压强越来越大，从a到b平均压强小于从b到c的平均压强，根据W=p•△V 可知，从b到c气体对外界做功大于从a到b气体对外界做功，故D正确。故选D。‎ ‎6. 如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长。振动过程中弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，则在振动过程中（　　）‎ A. 弹簧的最大弹性势能等于mgA ‎ B. 弹簧的弹性势能和物体的动能总和保持不变 C. 物体在最低点时所受弹簧的弹力大小为2mg ‎ D. 物体在最低点时的加速度大小为‎2g ‎【答案】C ‎【解析】如图所示 物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，回复力是弹力和重力的合力，当物体振动到最高点时，弹簧处于原长，回复力等于重力kA=mg 时是振动平衡位置，根据振动对称性，最低点与最高点关于平衡位置对称，最低点时弹簧形变量‎2A。‎ A．振动最低点，弹簧的弹性势能最大，系统机械能守恒，重力势能转化为弹性势能Ep =2mgA 故A错误 B．系统机械能守恒，动能、重力势能、弹性势能总量不变，振动过程中重力势能一直变化，弹簧的弹性势能和物体动能总和一直变化，故B错误；‎ C．最低点时弹簧形变量‎2A，弹力k•‎2A=2mg 故C正确；‎ D．最低点时弹簧形变量‎2A，弹力与重力合力k•‎2A-mg=mg 向上，加速度为g向上，故D错误。故选C。‎ ‎7. 如图所示，在两列相干简谐横波的叠加区域中，实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的振幅均‎0.1m，波速为‎2m/s，波长为‎0.2m，E、F两点分别是AB、BC连线的中点，下列说法正确的是（　　）‎ A. A与C始终处于波峰 B. 此时图中F正经过平衡位置且向下运动 C. E经过0.2s的路程为‎1.6m ‎D. A与D的竖直高度差始终为‎0.2m ‎【答案】C ‎【解析】A．由图可知，与是振动加强区域，此时的与是波峰与波峰相遇，波是由近及远向外传播的，所以点与点随时间的推移，会有平衡位置、波谷等依次通过，A错误；‎ B．图中处于振动加强区，由于波的传播特点可知，下一波峰将从位置传播到位置，则由图示时刻点正经过平衡位置且向上运动，B错误；‎ C．波的周期为 ‎ 因波的周期和质点振动周期相同，点又在振动加强区域，两列波的振幅都是，两列波叠加后的振幅为，所以在一个周期内通过的路程是，那么在内通过的路程为，C正确；‎ D．由图知，点是波峰与波峰相遇，相对平衡位置的高度是，因两列波的振幅相同，点是波峰与波谷相遇，处于平衡位置，点与点的竖直高度差是，但下一时刻点虽然是振动加强区，不一定是波峰与波峰相遇，其相对平衡位置的竖直高度不再是，D错误。故选C。‎ ‎8. 原来静止在匀强磁场中的原子核A发生衰变后放出的射线粒子和新生成的反冲核都以垂直于磁感线的方向运动，形成如图所示的“‎8”‎字型轨迹，已知大小圆半径之比为n，周期之比为k，且绕大圆轨道运动的质点沿逆时针方向旋转。设衰变过程释放的核能全部转化成射线粒子和反冲核的动能，已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m，光速为c。下列判断正确的是（　　）‎ A. 该匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向外的 B. 发生的是β衰变 C. 原子核A的原子序数是n－1 D. 反冲核的动能为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 无论是哪种衰变，反应后的两个粒子运动方向一定是相反的。一个粒子是新的原子核带正电，由左手定则知α衰变后产生的径迹是两个外切的圆，β衰变后产生的径迹是两个内切的圆。由图可知该反应是α衰变后产生的。粒子在磁场中受洛伦兹力偏转，半径，mv就是动量，由动量守恒可知新核的动量和放出的α粒子的动量等大反向。对于α衰变，α粒子电量为2e，新核的电量都是几十个e，所以α衰变后产生的两个外切圆，半径大的是α粒子，小的新核的径迹。 AB．该衰变发生的是α衰变，半径大的轨迹是α粒子，α粒子沿逆时针方向旋转，由左手定则可知，该匀强磁场的方向一定是垂直于纸面向里的，故AB错误； C．该反应是α衰变，根据半径之比为n，实验衰变后新核的电荷量为2n，衰变前原子核A的原子序数是2n+2，故C错误； D．根据周期的计算公式可得 已知该衰变过程前后原子核的质量亏损为m，则释放的能量为E=mc2，根据p2=2MEk可得动能 由此可得反冲核和新核的动能之比为 由于E新+Eα=E 解得反冲核的动能为 故D正确。故选D。‎ 二、多项选择题 ‎9. 关于光学现象在生产和生活中的应用，下列说法正确的是（　　）‎ A. 高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象 B. 防盗门猫眼门镜可以看到更大的范围是利用了光的衍射原理 C. 拍摄玻璃橱窗内的物品时，可在镜头前加一个偏振片来减弱橱窗玻璃表面的反射光 D. 光导纤维通讯是利用了光的全反射 ‎【答案】ACD ‎【解析】A．高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色，这是光的薄膜干涉现象，故A正确。‎ B．门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故B错误； C．反射光属于偏振光，拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片能减弱橱窗玻璃表面的反射光，提高拍摄的效果，故C正确； D．光导纤维通讯传输的信息，这是利用了光的全反射原理，故D正确。故选ACD。‎ ‎10.‎ ‎ 如图所示为氢原子的能级示意图，一群处于激发态的氢原子能辐射出能量介于0.66eV～12.75eV范围内的光子，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 这群氢原子能发射出三种不同波长的光 B. 这群氢原子能发射出六种不同波长的光 C. 处于基态的氢原子能吸收其中三种频率的光子 D. 处于基态的氢原子能吸收其中六种频率的光子 ‎【答案】BC ‎【解析】AB．因为 可知氢原子最高能级为，根据 可知氢原子发射出6种不同波长的光，故A错误，B正确；‎ CD．氢原子发射出6种不同频率的光子中，只有、、这三个能级直接跃迁到释放的光子能量较大，能直接使处于基态的氢原子跃迁到较高能级，故C正确，D错误。故选BC。‎ ‎11. 研究光电效应规律的实验装置如左图所示，对于同一阴极K，用光照强度分别为E1、E2，对应的波长为λ1、λ2的单色光照射，测得电压表示数U与电流表示数I的关系如右图所示。则下列结论正确的是（　　）‎ A. 若直流电源右端为正极，电路中可以有光电流产生 B. 若直流电源左端为正极，增大电压表示数，则电流表示数一定增大 C. ，‎ D. ，‎ ‎【答案】AD ‎【解析】A．若直流电源右端为正极，但是电压小于遏止电压，则电路中可以有光电流产生，故A正确；‎ B．若直流电源左端为正极，如果电路中的电流已经达到饱和电流，增大电压表示数则电流表示数不变，故B错误；‎ CD．由图乙可知光强为E1的单色光照射时光电流的最大值(即饱和值)较大，说明单位时间内从阴极K逸出的光电子多也说明单位时间内投射到阴极K的光子数多即入射光的光强较大，又从图象可知光强为E1的光入射时反向截止电压(电流为零时光电管两端所加的反向电压)U1较小由 得 可见较大，故C错误，D正确。故选AD。‎ ‎12. 如图所示，水平光滑轨道宽和弹簧自然长度均为d，m2的左边有一固定挡板，已知，m1由图示位置静止释放，当m1与m2相距最远时，m1速度为v0，则在以后的运动过程中（　　）‎ A. m1的最小速度是0 B. m1最小速度是 C. m2的最大速度是 D. m2的最大速度是2v0‎ ‎【答案】BD ‎【解析】设m1运动到挡板时速度为，并从此刻开始m1与m2相距最远时，m1速度为v0，m2速度也为v0，根据动量守恒得 解得 从小球到达最近位置后继续前进，此后拉到前进，减速，加速，达到共同速度时两者相距最远，此后继续减速，加速，当两球再次相距最近时，达到最小速度，‎ 达最大速度，根据动量守恒得 机械能守恒得 解得 ‎ 故AC错误，BD正确。故选BD。‎ 三、非选择题 ‎13. 某同学利用图甲所示装置研究光的干涉和衍射，光电传感器可用来测量光屏上光强的分布。实验时，在电脑屏幕上得到图乙所示的光强分布，这位同学在缝屏上安装双缝时得到分布图是_________（选填“a”或“b”），若要使干涉条纹的间距变大，可使缝屏与光屏间的距离_________（选填“增大”或“减小”）。‎ ‎【答案】 (1). b (2). 增大 ‎【解析】[1]双缝干涉得到的条纹是等距条纹，故选b。‎ ‎[2]根据知，要使干涉条纹间距变大，双缝的宽度需减小，即选择宽度较窄的双缝或使双缝屏与光屏间的距离增大。‎ ‎14. 用时间传感器代替秒表做“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图丙所示。长为l的摆线一端固定在铁架台上，另一端连接一质量为m，直径为d的小球，在摆球运动轨迹最低点的左、右两侧分别正对放置一激光光源和一光敏电阻，细激光束与球心等高。光敏电阻与自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化的图线如图丁所示。由此可知该单摆的振动周期为_________，用此装置测得的重力加速度表达式为g=_________。‎ ‎【答案】 (1). 2T (2). ‎ ‎【解析】[1]由图可知该单摆的振动周期为T0=2T ‎[2]根据单摆周期公式 可得 ‎15. 某小组利用如图所示装置研究“一定质量气体温度不变时，压强与体积的关系”。‎ 如图所示，带刻度的注射器内封闭了一定质量的气体，推动活塞可以改变气体体积V。实验时所用测量压强的装置较特殊，测量的是注射器内部气体和外部大气（压强为p0）的压强差，在内部气体和外部大气压强相等时注射器内部气体的体积为V0，在多次改变体积后，得到如下数据：‎ ‎△p/×105Pa ‎0.11‎ ‎0.25‎ ‎0.43‎ ‎0.67‎ V/mL ‎9‎ ‎8‎ ‎7‎ ‎6‎ ‎(1)图中装置1为压强传感器，装置2为数据采集器。每次气体的状态调整后，都要等一会儿再记录数据，这是为了_________；‎ ‎(2)研究小组基于数据，以为y轴，作出的函数图线为直线，则x轴是_____；‎ ‎(3)该直线的函数表达式是___（用题中所给字母符号表示），图像纵轴截距的绝对值的物理含义是__。‎ ‎【答案】(1). 使封闭气体与外界进行充分的热交换，保持封闭气体的温度不变 (2). ‎ ‎(3). 大气压强 ‎【解析】(1)[1]由于推动活塞的时候对气体做功，改变气体的内能，气体的温度会发生变化。因而需要等一会儿，使封闭气体与外界进行充分的热交换，保持封闭气体的温度不变。‎ ‎(2)[2]根据 联立可得 故x轴为。‎ ‎(3)[3][4]由于 故 由数学一次函数的知识可知，图像纵轴截距的绝对值的物理含义是p0，即表示大气压强。‎ ‎16. 一透明半圆柱体，其横截面如图所示，O为圆心、半径为R。一细束单色光平行于AB照射到圆弧上的C点，折射后光线从圆弧上的D点射出。已知α=，θ=，光在真空中的传播速度为c，求：‎ ‎(1)透明体对此单色光的折射率n；‎ ‎(2)折射光线在透明体中传播的时间t0。‎ ‎【答案】(1)；(2).‎ ‎【解析】（1）根据题意作出光路图如图所示 由图中几何关系可知i=α=60° 2r=α+θ 即r=45°‎ 根据折射率公式，有 代入数据求得 ‎（2）由几何关系，折射光线在透明体中传播的路程 单色光在透明体中的传播速度 传播时间 代入数据求得 ‎17. 如图所示，横截面积均为S的两导热气缸A、B中装有同种气体，通过一段体积可忽略的细管相连接，在细管中间安装有一个阀门D，两气缸中各有一个质量为m的活塞，气缸B中的活塞与一个轻弹簧相连接。阀门D关闭时，轻弹簧处于原长，气缸B中气柱长度恰为L，气缸A中的活塞处于静止状态时，气柱长度为‎3L，已知大气压强，弹簧的劲度系数，重力加速度为g，活塞可在气缸内无摩擦滑动且不漏气。现将一个质量为m 的重物C轻轻地放到气缸A中的活塞上，并打开阀门D，保持环境温度不变，待系统稳定后，求：‎ ‎(1)弹簧的形变量；‎ ‎(2)气缸A中活塞向下移动的距离。‎ ‎【答案】(1)L；(2)‎ ‎【解析】（1）未放重物C时气缸A中气体的压强 气缸B中气体的压强 放上重物C后两部分气体混合，压强为 气缸B中活塞平衡时，由平衡条件可得 ‎ 解得弹簧的形变量x=L ‎（2）两部分气体混合后的总长度设为y，由玻意耳定律可得 解得 由几何关系知气缸A中的活塞向下移动的距离为 代入整理得 ‎18. 水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波（可看作是简谐横波）。t=2.5s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为A=‎5cm，水深为m，OM间距离为‎4.0m，ON间距离为‎3.0m，g=‎10m/s2。求：‎ ‎(1)A区域的水深hA；‎ ‎(2)N点在t=3s时的振动方向及它在t=0至t=3s时间内的位移；‎ ‎(3)t=10s时，处在B水域水面上的Q点（图中未标出）处于波峰，且OQ间只有一个波峰，则Q点在t=0至t=10s时间内振动的路程是多少？‎ ‎【答案】(1)0. ‎40m；(2)在平衡位置向上振动，‎0m；(3)‎‎0.65m ‎【解析】(1)对O点的振动分析，知 解得 对M点的振动分析，知A区域水波波长为 则有 由，代入数据求得 ‎(2)由，代入数据求得 又由，得 波传到N点的时间 所以t=3s时，N点刚好完成一个全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为‎0m。 ‎ ‎(3)t=10s时，O点在平衡位置向上振动，可画出B区域水波的波动图像如图所示， ‎ 由图可知OQ=10. ‎5m，则Q点振动的时间为 所以Q点振动的路程为 ‎19. 在光滑水平面上有一块长为L=‎1m的木板B，其上表面粗糙。在其左端有一个光滑的圆弧槽C与长木板接触但不连接，圆弧槽的底端与木板的上表面相平，B、C静止在水平面上。现有可以看做质点的滑块A以速度m/s从右端滑上木板并以v=‎‎2m ‎/s的速度滑离木板B，恰好能到达圆弧槽C的最高点。已知A、B、C的质量相同，重力加速度g=‎10m/s2，求：‎ ‎(1)滑块A与木板B上表面间的动摩擦因数；‎ ‎(2)圆弧槽C的半径R；‎ ‎(3)滑块A滑离圆弧槽C时，滑块A的速度v1。‎ ‎【答案】(1)0.5；(2)‎0.025m；(3)‎1m/s，方向水平向左 ‎【解析】（1）对A、B、C整体，设A刚离开B时，B和C的共同速度为vB，从A滑上B到刚离开B的过程中动量守恒，有 解得 由能量守恒定律有 解得 ‎（2）从A滑上C到“恰能到达C的最高点”的过程中，设A到达最高点时A和C的共同速度为vC，研究A和C组成的系统，在水平方向上由动量守恒定律有 解得 由于在此过程中A和C组成的系统机械能守恒，有 解得 ‎（3）研究A、C组成的系统，从A滑上C开始到A滑离C的过程中，系统在水平方向上动量守恒，有 式中v1和v2分别为A滑离C时A和C的速度 此过程中A和C组成的系统机械能守恒，有 解得 方向水平向左。‎