【物理】河北省衡水市桃城区第十四中学2019-2020学年高二下学期摸底考试试题（解析版）

【物理】河北省衡水市桃城区第十四中学2019-2020学年高二下学期摸底考试试题（解析版）

衡水市桃城区第十四中学2019-2020学年高二下学期 摸底考试物理试卷 一、单项选择题（本题共6道小题，每小题3分，共18分）‎ ‎1.如图所示，一细束由黄、蓝、紫三种色光组成的复色光通过三棱镜折射后分为a、b、c三种单色光，∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，下列说法中正确的是（ ）‎ A. a种色光为紫光 B. 在三棱镜中a光的传播速度最大 C. 在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最大 D. 若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，屏上最终只有a光 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．因为紫光的折射率最大，故c为紫光，选项A错误；‎ B．因为a光为黄光，折射率最小，根据可知，在三棱镜中a光的传播速度最大，选项B正确；‎ C．c光的频率最大，故波长最小，根据可知，在相同实验条件下用a、b、c三种色光做双缝干涉实验，c光相邻亮条纹间距一定最小，选项C错误；‎ D．若复色光绕着入射点O顺时针转动至与AB面垂直时，三种光在AC面上的入射角变大，因为∠A大于c光在棱镜中的临界角而小于b光在棱镜中的临界角，故ab两种光先后在AC面发生全反射，而c光不能发生全反射，故从AC面射出的只有c光，故屏上最终只有c光，选项D错误；‎ 故选B。‎ ‎2.一交流发电机和理想变压器按如图电路连接，已知该发电机线圈匝数为N，电阻为r，当线圈以转速n匀速转动时，电压表示数为U，灯泡（额定电压为U0，电阻恒为R ‎）恰能正常发光，已知电表均为理想交流电表，则（　　）‎ A. 变压器原、副线圈匝数比为NU：U0‎ B. 电流表示数为 C. 在图示位置时，发电机线圈的磁通量为 D. 从图示位置开始计时，变压器输入电压的瞬时值u＝Usin 2πnt ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、电压与匝数成正比，所以变压器的原副线圈的匝数比，故A错误；‎ B、灯泡电流是，理想变压器的输入功率和输出功率相等，则有： ，即电流表读数，故B正确；‎ C、在图示位置，发电机线圈的磁通量最大，手摇发电机的线圈中产生的电动势最大值是，解得最大磁通量；故C错误；‎ D、线圈以较大的转速n匀速转动时，所以ω＝2πn，所以变压器输入电压的瞬时值；故D错误．‎ 故选B．‎ ‎3.如图所示，两根足够长的光滑导轨固定竖直放置，间距为L，底端接阻值为R的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良好，导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直。除电阻R 外其余电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放，则（　　）‎ A. 释放瞬间金属棒的加速度小于重力加速度g B. 金属棒的速度为v时，所受的安培力大小为 C. 金属棒向下运动时，流过电阻R的电流方向为 D. 电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．释放瞬间金属棒的速度为零，没有感应电流产生，不受安培力，金属棒只受重力，所以金属棒的加速度为g。故A错误；‎ B．金属棒速度为v时，回路中产生的感应电流为 金属棒所受的安培力大小为 ‎ 故B正确；‎ C．金属棒向下运动时切割磁感线，根据右手定则判断可知，流过电阻R电流方向为b→a，故C错误；‎ D．由于金属棒产生感应电流，受到安培力的阻碍，系统的机械能不断减少，最终金属棒停止运动，此时弹簧具有一定的弹性势能，所以导体棒的重力势能转化为内能和弹簧的弹性势能，则根据能量守恒定律得知在金属棒运动的过程中，电阻R上产生的总热量等于棒的重力势能减少量与弹簧弹性势能之差，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎4.带电粒子M经小孔垂直进入匀强磁场，运动的轨迹如图中虚线所示。在磁场中静止着不带电的粒子N。粒子M 与粒子N碰后粘在一起在磁场中继续运动，碰撞时间极短，不考虑粒子M和粒子N的重力。下列说法正确的是（　　）‎ A. 碰后粒子做圆周运动的半径减小 B. 碰后粒子做圆周运动的周期减小 C. 碰后粒子做圆周运动的动量减小 D. 碰后粒子做圆周运动的动能减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】带电粒子在磁场中做圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，由向心力公式得 解得带电粒子在磁场中做圆周运动的半径 带电粒子在磁场中做圆周运动的周期 ABC．设粒子M的电量为q，质量为，速度为。粒子N的质量为，碰撞前 碰撞前后两粒子动量守恒，则 碰撞后 即碰后新粒子做圆周运动的半径不变，周期增大，动量不变，故ABC错误；‎ D．碰撞后粘在一起，机械能有损失，动能减小，选项D正确。故选D。‎ ‎5.笔直的公路上一前一后同向行驶的两辆汽车A、B速度分别为和。当两车的间距为的时候，前车因故障以2‎ 的加速度做匀减速运动，后车司机也立即减速，则为避免两车相撞，后车刹车的加速度至少为（　　）‎ A. 1 B. 2 C. 3 D. 4‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】设前车减速的时间为t，则 减速的位移 假设在这段时间内后车恰好停止，则后车的位移为 显然，所以当后车的刹车距离恰好等于时刹车加速度最小，于是有 故选B。‎ ‎6.A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前、后的位移随时间变化的图象，a、b分别为A、B两球碰前的位移随时间变化的图 象，c为碰撞后两球共同运动的位移随时间变化的图象，若A球质量是m=‎2 kg，则由图判断下列结论不正确的是(　　) ‎ A. 碰撞前、后A球的动量变化量为‎4 kg·m/s B. 碰撞时A球对B球所施的冲量为－4 N·s C. 碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10J D. A、B两球碰撞前的总动量为‎3 kg·m/s ‎【答案】D ‎【解析】‎ 由x-t图象可知，碰撞前有：，，碰撞后有，对A、B组成的系统，A、B两球沿一直线运动并发生正碰，碰撞前后物体都是做匀速直线运动，所以系统的动量守恒，碰撞前后A的动量变化为，A正确；根据动量守恒定律，碰撞前后B的动量变化为，碰撞时A对B所施冲量为：，B正确；又，所以，所以A与B碰撞前的总动量为：，D错误；碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能，代入数据解得，C正确．‎ ‎【点睛】在位移时间图象中，斜率表示物体的速度，由图象可知碰撞前后的速度，根据动量的公式及动量守恒定律可以求解．本题主要考查了动量的表达式及动量定理的直接应用，要求同学们能根据图象读出a碰撞前后的速度，难度适中．‎ 二、多项选择题（本题共6道小题，每小题4分，共24分）‎ ‎7.我国于‎2013年12月2日成功发射嫦娥三号探月卫星，并于‎12月14日在月面的虹湾区成功实现软着陆并释放出“玉兔”号月球车，这标志着中国的探月工程再次取得阶段性的胜利．如图所示，在月球椭圆轨道上的已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下向月球靠近，并将在B处变轨进入半径为r、周期为T的环月轨道运行，已知万有引力常量为G．下列说法中正确的是 A. 图中探月卫星正减速飞向B处 B. 探月卫星在B处变轨进入环月轨道时必须点火减速 C. 由题中条件可以算出月球质量 D. 由题中条件可以算出探月卫星受到月球引力大小 ‎【答案】BC ‎【解析】A．探月卫星关闭动力后只受到月球的吸引力而逐渐靠近月球表面，此过程为加速过程，选项A错．‎ B．进入圆形轨道之前为椭圆轨道，二者相切与B点，相对于圆轨道，原来的运动在B点为离心运动，所以，而对圆形轨道则有，可得，所以进入环月轨道要减速，选项B对．‎ C．在环月轨道运行过程有，整理得月球质量，选项C对．‎ D．由题中条件找不到卫星质量，而且所以的圆周运动公式中卫星质量都消去了，所以无法计算探月卫星受到月球引力大小，选项D错．‎ ‎8.下列几幅图的有关说法中正确的是 ‎ A. 原子中电子绕原子核做圆周运动时，轨道的半径是不连续的 B. 发现少数α粒子发生了较大偏转，因为原子的全部正电荷集中在很小的空间范围 C. 光电效应实验说明了光具有粒子性 D 射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷 ‎【答案】ABC ‎【解析】根据玻尔理论，原子中的电子绕原子核做圆周运动时，轨道的半径是不连续的，选项A正确；发现少数α粒子发生了较大偏转，因为原子的全部正电荷集中在很小的空间范围，选项B正确；光电效应实验说明了光具有粒子性，选项C正确；由左手定则可知，射线甲带负电，由β粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，选项D错误；故选ABC.‎ ‎9.已知波源的平衡位置在O点，t=0时刻开始做振幅为‎50cm的简诸振动，频率为20Hz，发出一列横波沿x轴正方向传播，如图所示为P点恰好开始振动时的波形，P、Q两质点平衡位置坐标分别为P（6，0）、Q（28，0），则下列说法正确的是（　　）‎ A. 这列波的波速为‎40m/s B. 当t=0.35s时，Q点刚开始振动 C. 波源刚开始振动时的运动方向沿-y方向 D. Q点刚开始振动之前，P点经过的路程为‎14.0m ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．波的频率为20Hz，周期为T=0.05s；OP=‎6m=1.5λ，则波长λ=‎4m，则波速 故 A错误；‎ B．振动从O传到Q的时间 故B正确；‎ C．根据“上下坡法”，由波形图可知，P点开始起振的方向沿-y方向，则波源刚开始振动时的运动方向沿－y方向，故C正确；‎ D．振动从P传到Q的时间 Q点刚开始振动之前，P点已经振动5.5T，则经过的路程为 S=5.5×‎4A=‎22A=22×‎0.5m=‎‎11m 故D错误。故选BC ‎10.下列说法正确的是（　　）‎ A. 所有分子的分子势能增加，物体的内能也增加 B. 分子间距离增大，分子间的引力和斥力一定减小 C. 腌茶叶蛋时，酱油里的色素进入蛋清，是扩散现象 D. 只要两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能一定相等 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．分子内能包括分子动能和分子势能，故所有分子的分子势能增加，物体的内能也不一定增加，故A错误；‎ B．分子间距离增大时，分子间的斥力和引力都减小，分子间距离减小时，分子间的斥力和引力都增大，但斥力增大的快，故B正确；‎ C．腌茶叶蛋时，酱油里的色素进入蛋清，是扩散现象，故C正确；‎ D．物体的内能与物体的种类、状态、温度及体积等都有关系，即使两物体的质量、温度、体积相等，两物体的内能也不一定相等，故D错误。‎ 故选BC。‎ ‎11.人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法中正确的是(　　)‎ A. 原子核d和e聚变成原子核f时会有质量亏损，要放出能量 B. 原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，要放出能量 C. 已知原子核a裂变成原子核b和c时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大 D. 核反应堆中的“慢化剂”是减慢核反应速度的 ‎【答案】AB ‎【解析】A．d和e结合成f，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放，故A正确；‎ B．原子核a裂变成原子核b和c时会有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，要放出能量，故B正确；‎ C．光电电子的最大初动能是由入射光的频率决定的，与入射光的强度无关，增加入射光的强度，光电子的最大初动能不变，故C错误；‎ D．核反应堆中的“慢化剂”是减慢中子速度的，在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反应速度，故D错误;故选AB。‎ ‎12.一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F随时间t变化的图象为正弦曲线，如图所示，下列说法正确的是 A. 在t从0到2 s时间内，弹簧振子做减速运动 B. 在t1＝3 s和t2＝5 s时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反 C. 在t2＝5 s和t3＝7 s时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同 D. 在t从0到4 s时间内，t＝2 s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大 ‎【答案】C ‎【解析】在t从0到2s时间内，回复力逐渐变大，说明振子逐渐远离平衡位置，做减速运动，故A错误；在t1=3s到t2=5s过程，回复力先减小为零后反向增加，说明先靠近平衡位置后远离平衡位置，故3s时和5s时速度方向相同；由于3s和5s回复力大小相等，故位移大小也相等，速度大小也相等，故B错误；在t1=5s和t2=7s时，回复力相等，根据公式F=-kx，位移相同，故C正确；在t从0到4s时间内，t=2s时刻弹簧振子速度为零，根据P=Fv，功率为零，故D错误；故选C.‎ 点睛：本题考查简谐运动，关键是明确简谐运动具有对称性和周期性，振子靠近平衡位置过程是加速运动，远离平衡位置过程是减速运动；明确回复力与位移的关系F=-kx．‎ 三、实验题（本题共2道小题，第1题8分，第2题8分，共16分）‎ ‎13.图(a)为测量物块与水平桌面之间动摩擦因数的实验装置示意图.‎ 实验步骤如下：‎ ‎①用天平测量物块和遮光片的总质量M，重物的质量m；用游标卡尺测量遮光片的宽度d；用米尺测量两光电门之间的距离s；‎ ‎②调整轻滑轮，使细线水平；‎ ‎③让物块从光电门A的左侧由静止释放，用数字毫秒计分别测出遮光片经过光电门A和光电门B所用的时间△tA和△tB,求出加速度a；‎ ‎④多次重复步骤③，求a的平均；‎ ‎⑤根据上述实验数据求出动擦因数μ.‎ 回答下列为题：‎ ‎(1)测量d时，某次游标卡尺（主尺的最小分度为‎1mm）的示如图(b)所示;其读数为________cm.‎ ‎(2)物块的加速度a可用d、s、△tA和△tB表示为a=_______.‎ ‎(3)动摩擦因数μ可用M、m、和重力加速度g表示为μ=_______.‎ ‎(4)如果细线没有调整到水平.由此引起的误差属于______（填“偶然误差”或”系统误差”）.‎ ‎【答案】(1). 0.960 (2). (3). (4). 系统误差 ‎【解析】第一空.由图(b)所示游标卡尺可知，主尺示数为‎0.9cm，游标尺示数为12×‎0.05mm=‎0.60mm=‎0.060cm，则游标卡尺示数为‎0.9cm+‎0.060cm=‎0.960cm．‎ 第二空.物块经过A点时的速度为：，物块经过B点时的速度为：，‎ 物块做匀变速直线运动，由速度位移公式得：vB2-vA2=2as，‎ 加速度为：；‎ 第三空.以M、m组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律得：mg-μMg=(M+m)，‎ 解得：；‎ 第四空.如果细线没有调整到水平，由此引起的误差属于系统误差.‎ ‎14.为测定某电源的电动势E、内阻r以及一段电阻丝的电阻率ρ，设计了如图甲所示的电路．ab是电阻率较大的粗细均匀的电阻丝，R0是阻值为2Ω的保护电阻，滑片P与电阻丝始终接触良好．使用螺旋测微器测得电阻丝的直径d=‎0.400mm．实验时，闭合开关S，调节P的位置，记录aP长度x和对应的电压U和电流I的数据，并求得的数值，分别绘出了U-I关系图象和关系图象，如图乙、丙所示．‎ ‎（1）根据图乙可求出电源电动势E=___V，内阻r=_____Ω（均保留两位有效数字）．‎ ‎（2）图丙中关系图象纵轴截距的物理意义是_____．‎ ‎（3）根据图丙可求得电阻丝的电阻率ρ=_____Ω·m（保留三位有效数字）．‎ ‎【答案】（1）3.0； 1.0； （2）电流表的内阻为2.0Ω； （3）1.26×10-6‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)由图甲根据闭合电路欧姆定律应有：，可整理为：，由图乙根据函数斜率和截距的概念则有电源电动势：，内阻： ；‎ ‎(2)由题意及可得：；结合数学一次函数概念可知，图线的纵轴截距表示电流表的内阻为 ‎ ‎(3)根据图可知，当x=0时电阻为2Ω，结合图甲可知电流表A的内阻，所以应有，由图读出，即电阻丝电阻R=2Ω时对应的长度x=‎0.20m，，由可得，代入数据解得：；‎ 四、计算题（本题共四道小题，第15题10分，第16题8分，第3题12分，第4题12分共42分）‎ ‎15.已知氘核的质量为，中子的质量为，的质量为．‎ ‎（1）试写出两个氘核聚变生成的核反应方程．‎ ‎（2）计算上述反应中释放的核能．‎ ‎（3）若两个氘核以相等的动能 做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应中生成核和中子的动能各是多少？‎ ‎【答案】（1）（2）3.26Mev （3）0.99Mev 2.97Mev ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）‎ ‎（2）核反应中质量亏损 释放的核能：．‎ ‎（3）设核和中子的质量分别为、，速度分别为、，则由动量守恒定律及能量守恒定律得：，‎ 解方程组可得：‎ ‎16.如图所示，粗细均匀的U形玻璃管竖直放置，左管上端封闭，封口处有一段水银柱1，右管上端开口且足够长，另有两段水银柱2、3封闭了两部分理想气体。开始时，三段水银柱长均为‎10cm，A气柱长为‎20cm，B气柱长为‎10cm，气柱A和水银柱2各有一半长度在水平部分，环境温度为‎27℃‎，外界大气压强。‎ ‎(1)求水银柱1对玻璃管封口的压强；‎ ‎(2)保持环境温度不变，在右管中缓慢注入水银，使水银柱2在竖直管中的水银刚好全部压入水平管中，求注入右管中水银柱的长度。‎ ‎【答案】(1)；(2) ‎‎35cm ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据力的平衡可知，A中气体的压强 设玻璃管封U对水银柱1压强为，则根据力的平衡有 解得 ‎，‎ 根据牛顿第三定律可知，水银柱1对玻璃管封口的压强大小为。‎ ‎(2)对A部分气体进行研究，设当水银柱2刚好全部被压入水平管中时，压强为，则根据玻意耳定律有 其中，解得 设需要注入的水银柱长为，则 解得 即需要注入右管中水银柱的长度为‎35cm。‎ ‎17.如图所示，一面积为S的n匝圆形金属线圈与阻值为R的电阻连接成闭合回路，金属线圈的电阻也为R，导线的电阻不计。线圈内存在一个方向垂直纸面向里、磁感应强度随时间均匀增加且变化率为k的磁场。电阻两端并联一对水平放置的平行金属板，金属板长为L、极板间距为，极板间电场均匀分布。现有一粒子以大小为的初速度从下极板左边缘飞入板间，粒子恰好从上极板右边缘水平飞出，粒子重力不计，求：‎ ‎(1)粒子的带电性质及与水平极板间的夹角θ；‎ ‎(2)若保持大小不变但改变的方向，使得带电粒子恰能沿极板中央轴线水平飞出，则需要把磁感应强度的变化率调整为原来的多少倍。‎ ‎【答案】(1)；(2)‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)根据楞次定律可知线圈的电流为逆时针，则上极板带正电，带电粒子在竖直方向做匀减速，因此由带电粒子在电场中运动的轨迹可判断出粒子带正电，把粒子的运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀减速直线运动，则有 联立解得 ‎(2)设此时初速度方向与水平极板间的夹角为，‎ 粒子在极板间做类平抛运动的逆运动，有 联立解得 ‎，‎ 极板两端的电压 感应电动势 则 ‎，‎ 因为 联立解得 ‎。‎ ‎18.如图所示，在距地面h=‎5m的光滑水平桌面上，一轻质弹簧被a（质量为‎1kg，可视为质点）和b（质量为‎2kg ‎，可视为质点）两个小物体压缩（不拴接），弹簧和小物体均处于静止状态。今同时释放两个小物体，弹簧恢复原长后，物体a继续运动最后落在水平地面上，落点距桌子边缘距离x=‎2m，物体b则从A端滑上与桌面等高的传送带，传送带起初以v0=‎2m/s的速度顺时针运转，在b滑上的同时传送带开始以a0=‎1m/s2的加速度加速运转，物体和传送带间的动摩擦因数=0.2，传送带右侧B端处固定一竖直放置的光滑半圆轨道BCD，其半径R=‎0.8m，小物体b恰能滑上与圆心O等高的C点。取g=‎10m/s2，求：‎ ‎(1)处于静止状态时，弹簧的弹性势能Ep；‎ ‎(2)物块b由A端运动到B端所经历的时间；‎ ‎【答案】(1)3J；(2)2s ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)物体a飞出桌面后做平抛运动，水平方向 竖直方向 弹簧弹开ab的过程，对ab系统由动量守恒定律：‎ 由能量守恒定律 解得 va=‎2m/s vb=‎1m/s Ep=3J ‎(2)物体b恰能滑上C点，则b从B-C由动能定理：‎ b刚放上传送带时，vb

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