【物理】新疆实验中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

【物理】新疆实验中学2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版）

新疆实验中学2019-2020学年第二学期 高二下学期物理期末考试试卷 第Ⅰ卷（共48分）‎ 一、选择题：48分（共12小题，每题4分，其中1—8为单项选择题，9—12为多项选择题）‎ ‎1. 第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是 A. 法拉第 B. 奥斯特 C. 赫兹 D. 麦克斯韦 ‎【答案】C ‎【解析】麦克斯韦预言了电磁波的存在,赫兹用实验验证了电磁波的存在,故C正确，ABD错误。‎ ‎2. 某线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的交变电流的图象如图所示，由图中信息可以判断(　　)‎ A. 在A、C时刻线圈处于中性面位置 B. 在B、D时刻穿过线圈磁通量为零 C. 从A～D线圈转过的角度为2π D. 若从O～D历时0.02 s，则在1 s内交变电流的方向改变了100次 ‎【答案】D ‎【解析】由图象可知，在B、D时刻，感应电流为零，此时线圈位于中性面上，穿过线圈的磁通量最大，A、C时刻感应电流最大，此时线圈与中性面垂直，磁通量为零，故AB错误；‎ 从A到D，经历个周期，线圈转过的角度为，故C错误；‎ 由图象可知，从O～D是一个周期，如果经历时间为0.02s，则1s是50个周期，电流方向改变100次，故D正确．‎ ‎3. 如图(1)所示为氢原子的能级，图(2)为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光，则谱线b是氢原子（　　）‎ A. 从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光 B. 从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光 C. 从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光 D. 从n=1的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光 ‎【答案】B ‎【解析】氢原子从高能级向低能级跃迁，能量以光子的形式向外辐射，根据可知两种谱线的频率大小关系为 所以两种光子的能量关系为 根据题意可知 因为和时邻近的谱线，所以只有从n=5的能级跃迁到n=2的能级时，辐射的光子能量大于光的光子能量且与光的光子能量最接近，ACD错误，B正确。‎ 故选B。‎ ‎4. 把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动(　　)‎ A. 变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长 B. 变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长 C. 变快了，要使它恢复准确，应增加摆长 D. 变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长 ‎【答案】B ‎【解析】把调准的摆钟，由北京移至赤道，重力加速度变小，根据周期公式 则周期变长，钟变慢，要使它准确应该使T减小，即减少摆长L。故ACD错误，B正确。‎ 故选B。‎ ‎5. 对如图所示的图片、示意图或实验装置图，下列判断正确的是（ ）‎ A. 甲图是小孔衍射的图样，也被称为“泊松亮斑”‎ B. 乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度 C. 丙图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是半波长的偶数倍，则P处是亮纹 D. 丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现竖直干涉条纹 ‎【答案】BC ‎【解析】A．甲图是小孔衍射图样，而“泊松亮斑”是圆板衍射，故不是“泊松亮斑”，故A错误；‎ B．乙图是薄膜干涉的应用，用来检测平面的平整程度。若干涉条纹是直的干涉条纹则表明平面平整，故B正确；‎ C．图是双缝干涉原理图，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的偶数倍，则P是亮纹，若P到S1、S2的路程差是光的半波长的奇数倍，则P是暗纹，故C正确；‎ D．丁图是薄膜干涉现象的实验装置图，在附有肥皂膜的铁丝圈上，出现水平干涉条纹，故D错误。故选BC。‎ ‎6. 如图所示为一质点的简谐运动图象。由图可知，下列说法正确的是（　　）‎ A. 质点的运动轨迹为正弦曲线 B. 时，质点正通过平衡位置向正方向运动 C. 时，质点的速度方向与位移的正方向相反 D. 质点运动过程中，两端点间的距离为 ‎【答案】D ‎【解析】A．质点做简谐振动时，运动轨迹是一条直线，离开平衡位置的位移与时间的图象才是正弦曲线（余弦曲线），A错误；‎ B．由图象可知，时，质点正通过正向最大位移处向负方向运动，B错误；‎ C．由图象可知，时，质点的速度方向沿x轴正方向运动，与位移的正方向相同，C错误；‎ D．质点运动过程中，两端点间的距离为 D正确。故选D。‎ ‎7. 如图所示，一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜，两种颜色不同的可见光细光束a、b，垂直于斜边从空气射向玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 B. a光和b光在玻璃中传播时a光波长大于b光的波长 C. 在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的条纹间距比b光大 D. a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则b光先发生全反射 ‎【答案】A ‎【解析】A．两条光线从玻璃射向空气的过程中，两束光的入射角相同，a光偏离原来的方向大，因此a光的折射角较大，根据光的折射定律 可知玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，A正确；‎ B．在同种介质中，光的波长越短，折射率越大，因此两束光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长，B错误；‎ C．在双缝干涉实验中，条纹间距 可知，波长越短， 纹间间距越小，因此a光的条纹间距比b光小，C错误；‎ D．根据临界角大小 由于玻璃对a光的折射率大，因此a光的临界角小，a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气，若逐渐增大入射角，则a光先发生全反射，D错误。故选A。‎ ‎8. 一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为，时的波形图如图所示。下列说法不正确的是（　　）‎ A. 该波波速为 B. 时，平衡位置在处的质点向y轴正向运动 C. 时，平衡位置在处的质点处于平衡位置向y轴负向运动 D. 时，平衡位置在处的质点加速度为零 ‎【答案】D ‎【解析】A．由图可知波长λ=‎2m，因T=0.2s，则该波的波速为 选项A正确，不符合题意；‎ B．因t=0时刻平衡位置在x=‎0.5m处的质点沿y轴负向振动，则t=0.3s=1T时，平衡位置在x=‎0.5m处的质点向y轴正向运动，选项B正确，不符合题意；‎ C．因t=0时刻平衡位置在x=‎0.5m处的质点沿y轴负向振动，则t=0.4s=2T时，平衡位置在x=‎0.5m处的质点仍在平衡位置向y轴负向运动，选项C正确，不符合题意；‎ D．因t=0时刻平衡位置在x=‎1.0m处的质点在波峰位置，则t=0.5s=2T时，平衡位置在x=‎1.0m处的质点振动到波谷位置，此时的加速度为y轴正向最大，则选项D错误，符合题意。故选D。‎ ‎9. 用粒子轰击金箔，粒子在接近金原子核时发生偏转的情况如图所示，则粒子的路径可能是（　　）‎ A. a B. b C. c D. a、b、c都是不可能的 ‎【答案】AC ‎【解析】由于粒子带正电荷，而金的原子核也带正电荷，两者之间是排斥力，受力向外，当入射的粒子偏离原子核时，将沿着类似于a路径方向被排斥远离，当入射的粒子几乎正对金原子核时，会被原子核“反弹”几乎沿原路返回，沿类似于c的轨迹运动。‎ 故选AC。‎ ‎10. 如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 光线a，b都不能发生全反射 B. 光线a，b都能发生全反射 C. 光线a，b都能发生折射 D. 光线a发生全反射，光线b不发生全反射 ‎【答案】AC ‎【解析】发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，并且入射角大于等于临界角，根据临界角定义 可得出介质II的临界角 而光线a是从光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射；光线b虽然从光密介质射向光疏介质，但入射角 因此光线b也不能发生全反射，两条光线只能发生折射。故选AC。‎ ‎11. .已知使某种金属发生光电效应的截止频率为νc，则(　 　)‎ A. 当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子 B. 当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc C. 当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大 D. 当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增加一倍 ‎【答案】AB ‎【解析】A项：由光电效规律可知，当入射光的频率大于截止频率时能发生光电效应，故A正确；‎ B项：由爱因斯坦光电效应方程得：，故B正确；‎ C项：逸出功只取决于金属的材料，与照射光的频率无关，故C错误；‎ D项：由爱因斯坦光电效应方程得：，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能并不是增加一倍，故D错误．‎ ‎12. 如图甲所示，水平放置的平行金属导轨连接一个平行板电容器C和电阻R，导体棒MN放在导轨上且接触良好，整个装置放于垂直导轨平面的磁场中，磁感应强度B的变化情况如图乙所示（图示磁感应强度方向为正），MN始终保持静止，则0-t2时间内（   ）‎ A. MN所受安培力的大小始终没变 B. 电容器C的a板先带正电后带负电 C. t1、t2时刻电容器C的带电量相等 D. MN所受安培力的方向先向右后向左 ‎【答案】CD ‎【解析】BC、由图乙可知，磁感应强度均匀变化，根据法拉第电磁感应定律可知，回路中产生恒定电动势，电路中电流恒定，电阻R两端的电压恒定，则电容器的电压恒定，故电容器C的电荷量大小始终没变，根据楞次定律判断可知，通过R的电流一直向下，电容器上板电势较高，一直带正电，故B错误，C正确；‎ AD、根据安培力公式F=BIL，I和L不变，由于磁感应强度变化，MN所受安培力的大小变化，由右手定则可知，MN中的感应电流方向一直向上，由左手定则判断可知，MN所受安培力的方向先向右后向左，故A错误，D正确；故选CD．‎ 第Ⅱ卷（共52分）‎ 二、填空、实验题：共14分（每空2分）‎ ‎13. 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是→＋ ．已知的半衰期约为3.8天，则约经过 天，‎16g的衰变后还剩‎1g．‎ ‎【答案】，15.2‎ ‎【解析】根据衰变过程中，质量数与电荷数守恒可知，该衰变过程中，所释放的粒子的质量数为A＝222－218＝4，电荷数为Z＝86－84＝2，所以该粒子为，根据半衰期公式有：m＝m0，代入数据解得：t＝4τ＝15.2天 ‎14. 如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相等；实线和虚线分别表示某一时刻两列波的波峰和波谷；在a、b、c、d四点中，振动减弱点为 ；经过四分之一周期不在平衡位置的点为 ．‎ ‎【答案】a；d ‎【解析】此时b质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，c质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的．d处在振动加强的区域,振动也是最强的．即b、c、d质点振动都最强．a处是波峰与波谷相遇处振动最弱；d点此时刻在平衡位置,故经过四分之一周期不在平衡位置；‎ ‎15. 在“插针法测定玻璃砖的折射率”的实验中，取一块半圆形玻璃砖，O为圆心，如图所示，点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，其中O、P1、P2三点在同一直线上 ‎(1)下列实验操作不正确的是_____‎ A.大头针应竖直插在纸面上 B.直线OP2与MN的夹角不宜过小 C.在插大头针P4时，只需让P4挡住P3‎ D.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 ‎(2)在某次测量中，测得∠P1OF＝，∠P4OE＝，则该玻璃砖的折射率为_____‎ ‎(3)实验时，由于大头针P1、P2离界面MN较近，导致在MN另一侧无论怎样移动视线都无法观察到大头针P1、P2的像(其他操作均正确)，其原因是______.‎ ‎【答案】 (1). C (2). (3). 在MN界面发生了全反射 ‎【解析】(1)[1]A．大头针都应垂直的插在纸面上，四根大头针相互平行，便于确定出射光线方向，故A正确；‎ B．入射角应尽量大些，可减小入射角的相对误差，故B正确；‎ C．插针时应使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像，故C错误；‎ D．为了减小实验的相对误差，大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，这样由于相同视觉距离误差，引起的角度误差小些，故D正确。‎ 故选C；‎ ‎(2)[2]测得∠P1OF=，∠P4OE=，根据光的折射定律 ‎(3)[3]由题，光线从玻璃进入空气时入射角为γ，折射角为i；根据光路可逆性，当光线从空气射向玻璃砖时，入射角为i，则折射角为γ，故玻璃的折射率为，在无论怎么调整观察位置，都不能从MN线下侧观察到P1、P2的像，说明在MN界面发生了全反射，是入射角γ大于或等于临界角C。‎ 三、计算题：共38分（请写出必要的解答过程，只写答案不得分）‎ ‎16. 用质子轰击锂核生成两个粒子，以此进行有名的验证爱因斯坦质能方程的实验。已知质子、粒子和锂核的质量分别是、和，且相当于 ‎(1)请写出核反应方程 ‎(2)请计算核反应过程中的质量亏损 ‎(3)请计算核反应过程中释放的能量 ‎【答案】(1)；(2)0.0203u；(3)18.90945MeV ‎【解析】(1)由质量数与核电荷数守恒可知，核反应方程式为 ‎(2)核反应前后的质量亏损为 ‎(3)核反应中释放的能量 ‎17. 用某种材料做成的直角三棱镜，如图所示，一束光线从面的中点P平行于底边射入棱镜，经面反射后垂直于边射出，已知长为a，真空中光速为c，则： ‎ ‎(1)请做出这束光线在三棱镜内的光路图；‎ ‎(2)请求出该材料对光的折射率；‎ ‎(3)请求出该光在三棱镜中传播时间。‎ ‎【答案】(1)光路图见解析；(2)；(3) ‎ ‎【解析】(1)画出光路如图：‎ ‎(2)由几何关系可知，光线在P点的入射角i=60°，折射角为r=30°‎ 则折射率 ‎ ‎ ‎(3)光线在玻璃中的速度 ‎ ‎ ‎ ‎ 传播距离：‎ ‎ ‎ 传播时间：‎ ‎18. 一列简谐横波在t1=0时刻的波形图如图所示，已知该波沿x轴正方向传播，在t2=0.7s末时，质点P刚好出现第二次波峰，试求：‎ ‎(1)波速v；‎ ‎(2)x坐标为‎6m的Q点第一次出现波谷的时刻t3=？‎ ‎【答案】(1)υ=5（m/s）；(2)t3=0.8（s）‎ ‎【解析】(1)波沿x轴正方向传播，在t2=0.7s末时，质点P刚好出现第二次波峰，有：‎ 解得 T=0.4s 波长为‎2m，则波速 ‎(2)x坐标为‎6m的Q点第一次出现波谷的时刻 ‎19. 如图所示，平行且足够长的两条光滑金属导轨，相距，与水平面夹角为，不计电阻，广阔的匀强磁场垂直穿过导轨平面，磁感应强度，垂直导轨放置两金属棒和，长度均为‎0.5m，电阻均为，质量分别为‎0.1kg和‎0.2kg，两金属棒与金属导轨接触良好且可沿导轨自由滑动。现棒在外力作用下，以恒定速度沿着导轨向上滑动，棒则由静止释放，试求：（取）‎ ‎(1)金属棒产生的感应电动势；‎ ‎(2)闭合回路中的最小电流；‎ ‎(3)金属棒的最终速度。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】(1)金属棒ab切割磁感线产生的感应电动势为 ‎(2)刚释放cd棒瞬间，由于ab切割使cd受到的安培力沿斜面向上，其大小为 金属棒cd重力沿斜面向下的分力为 所以有 所以金属棒cd将沿导轨下滑。‎ 据此可知，当金属棒cd刚释放瞬间，回路中电流强度最小 ‎(3) 当金属棒cd向下匀速滑动时，回路中的电流最大，根据平衡条件有 代入数据解得 由于金属棒cd与ab切割方向相反，所以回路中的感应电动势等于二者切割产生的电动势之和，即为 由欧姆定律得 所以金属棒cd运动的最终速度为