海南省海南枫叶国际学校2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

海南省海南枫叶国际学校2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析）

海南省海南枫叶国际学校2020学年高二物理下学期期末考试试题（含解析） ‎ ‎（范围：选修3-4、选修3-5）‎ 一．单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。‎ ‎1.下列说法正确的是(　　)‎ A. 电磁波必须依赖介质才能向远处传播；‎ B. 光由空气进入水中，频率不变，波长变短；‎ C. 光的干涉、衍射、偏振现象表明光的粒子性；‎ D. 介质折射率越大，光从介质射向真空时发生全反射的临界角越大。‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 电磁波传播的是振荡的电磁场，而电磁场本身就是物质，所以电磁波传播不需要依赖介质，在真空中也能传播，故A项与题意不相符；‎ B. 光由空气进入水中，频率不变，波速变小，由波速公式v=λf知波长变短，故B项与题意相符；‎ C. 偏振是横波特有现象，光的偏振现象表明光是横波，说明了光的波动性，故C项与题意不相符；‎ D. 根据临界角公式分析知，介质折射率越大，光从介质射向真空时发生全反射的临界角越小，故D项与题意不相符。‎ ‎2.如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a、b两束单色光．则(　　)‎ A. 玻璃砖对a光的折射率为；‎ B. a光的频率比b光的频率大 C. b光在玻璃中的传播速度比a在玻璃中的传播速度大 D. 若入射点O不变，逆时针旋转入射光，则a光先发生全反射 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 玻璃砖对a光的折射率为 故A项与题意相符；‎ B. 由图知两束光的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，根据折射定律可知玻璃砖对b光的折射率比对a光的大，由于折射率越大，光的频率越大，则b光的频率比a光的频率大，故B项与题意不相符；‎ C. 由于玻璃砖对a光的折射率小，根据，知在玻璃砖中a光的传播速度比b光的大，故C项与题意不相符；‎ D. 若入射点O不变，逆时针旋转入射光，b光的折射角先达到 ，则b光先发生全反射，故D项与题意不相符。‎ ‎3.氘核、氚核、中子、氦核的质量分别是m1、m2、m3和m4，如果氘核和氚核结合生成氦核，则下列说法中正确的是（　　）‎ A. 核反应方程式为 B. 这是一个裂变反应 C. 核反应过程中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m4‎ D. 核反应过程中释放的核能ΔE＝（m1＋m2－m3－m4）c2‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 核反应过程中质量数和电荷数守恒，由此可知核反应方程为 故A项与题意不相符；‎ B. 该反应为聚变反应，故B项与题意不相符；‎ C. 该反应的中质量亏损为：△m=m1+m2-m3-m4，故C项与题意不相符；‎ D. 根据质能方程得 故D项与题意相符。‎ ‎4.—个静止的放射性同位素的原子核 衰变为,另一个静止的天然放射性元素的原子核 衰变为 ,在同一磁场中,得到衰变后粒子的运动径迹1、2、3、4,如下图所示,则这四条径迹依次是( ).‎ A. 电子、 、 、正电子 B. 、电子、正电子、 、‎ C. 、正电子、电子、 ‎ D. 正电子、 、 、电子 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，由半径公式，分析α粒子和β粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．‎ 放射性元素放出正电子时，正粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度方向相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒．由半径公式，可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而正电子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则正电子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故轨迹1、2、3、4依次是：、电子、正电子、，B正确．‎ ‎5.如图所示，为氢原子能级图，A，B，C分别表示电子三种不同能级跃迁时放出的光子，其中（　　）‎ A. 频率最大的是B B. 波长最小的是C C. 频率最大的是C D. 波长最长的是B ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据玻尔理论可知：A光子的能量 B光子的能量 C光子的能量 所以B光子能量最大，频率最高，C光子能量最小，由c=λf可知，波长与频率成反比，则B光子波长最小，C光子波长最长 A. 频率最大的是B与分析相符，故A项与题意相符；‎ B. 波长最小的是C与分析不符，故B项与题意不相符；‎ C. 频率最大的是C与分析不符，故C项与题意不相符；‎ D. 波长最长的是B与分析不符，故D项与题意不相符。‎ ‎6.如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M=3kg的足够长薄板和一质量为m的物块分别以大小v=4m/s的初速度向左、向右运动，它们之间有摩擦。当薄板的速度大小为2.4m/s且方向向左时，物块的速度大小为v′=0.8m/s，方向向左，则物块的质量为 A. 1 kg B. 2 kg C. 0.8 kg D. 1.6k ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 设向左为正方向，根据动量守恒定律列式求解.‎ ‎【详解】设向左为正方向，由动量守恒定律可知： ，即，解得m=1kg，故选A.‎ 二．多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。‎ ‎7.如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)‎ A. 波速为6 m/s B. 频率为1.5 Hz C. t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰 D. t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】由图象可知，波长为λ=4m AB. 由题意知 得周期为 因为该简谐波的周期大于0.5s，则n取0‎ 频率为 波速为 故AB项与题意相符；‎ C. t=0时x=1 m处的质点位于波峰，经t=1 s，即经过1.5个周期，该质点处于波谷处，故C项与题意不相符；‎ D. t=0时x=2 m处的质点位于平衡位置正向上运动，经t=2 s，即经过3个周期，质点仍然位于平衡位置正向上运动，故D项与题意相符。‎ ‎8.某高处落下一个鸡蛋，分别落到棉絮上和水泥地上，下列结论正确的是（　　）‎ A. 落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，是因为它的动量变化小 B. 落到水泥地上鸡蛋易碎，是因为它受到的冲量大 C. 落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，是因为它的动量变化率小 D. 落到水泥地上的鸡蛋易碎，是因为它的动量变化快 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB. 鸡蛋分别落到棉絮上和水泥地上，在与棉絮和水泥地接触的过程中，鸡蛋的速度都由v变化为零，可知动量变化量相同，根据动量定理知，合力的冲量相等，故AB项与题意不相符；‎ C. 落到棉絮上的鸡蛋不易破碎，根据 落到棉絮上的作用时间长，动量的变化率小，则合力小，导致对鸡蛋的作用力较小，不容易破碎，故C项与题意相符；‎ D. 落到水泥地上，作用时间较短，动量的变化率大，动量变化快，导致对鸡蛋的作用力大，所以易碎，故D项与题意相符。‎ ‎9.下列说法中正确的是（　　）‎ A. 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构 B. 衰变成要经过6次α衰变和4次β衰变 C. β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D. 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，故A项与题意不相符；‎ B. 衰变成电荷数少8，质量数少24，设经过n次α衰变，m次β衰变，则有：‎ 解得：‎ 故B项与题意相符；‎ C. 衰变中产生的β射线实际上是原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，电子释放出来，不是来自核外电子，故C项与题意不相符；‎ D. 比结合能的大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故D项与题意相符。‎ ‎10.在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb.h为普朗克常量.下列说法正确的是(　　)‎ A. 若νa＞νb，则一定有Ua＜Ub B. 若νa＞νb，则一定有Eka＞Ekb C. 若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb D. 若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．由爱因斯坦光电效应方程得，Ekm＝hν－W0，由动能定理得，Ekm＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同.当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb ‎，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；‎ C．若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；‎ D．因逸出功相同，有W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekbv，故选项D错误.‎ 三．实验探究题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。‎ ‎11.某同学用图甲所示的实验装置做“用双缝干涉测量光的波长”实验，他用带有游标尺的测量头(如图乙所示)测量相邻两条亮条纹间的距离Δx。转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐某一条亮条纹(将这一条纹确定为第一亮条纹)的中心，此时游标尺上的示数如图丙所示，则图丙的示数x1＝________mm。再转动测量头的手轮，使分划板的中心刻线对齐第6条亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丁所示，则图丁的示数x2＝________mm。如果实验所用双缝之间的距离d＝0.20 mm，双缝到屏的距离l＝60 cm。根据以上数据可得出光的波长λ＝__________m(保留1位小数)。‎ ‎【答案】 (1). 0.10mm (2). 8.95mm (3). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1] 图丙的示数为0+0.05×2mm=0.10mm；‎ ‎[2] 图丁的示数为8mm+0.05×19=8.95mm；‎ ‎[3]则 ‎ 由公式 则 代入数据解得 ‎12.如图所示，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系：‎ 先安装好实验装置，在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸，记下重垂线所指的位置O。‎ 接下来的实验步骤如下：‎ 步骤1：不放小球2，让小球1从斜槽上A点由静止滚下，并落在地面上。重复多次，用尽可能小的圆，把小球的所有落点圈在里面，其圆心就是小球落点的平均位置；‎ 步骤2：把小球2放在斜槽前端边缘位置B，让小球1从A点由静止滚下，使它们碰撞，重复多次，并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置；‎ 步骤3：用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离O点的距离，即线段OM、OP、ON的长度。‎ ‎(1)对于上述实验操作，下列说法正确的是________。‎ A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下 B．斜槽轨道必须光滑 C．斜槽轨道末端必须水平 D．小球1的质量应大于小球2的质量 ‎(2)上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有________。‎ A．A、B两点间的高度差h1‎ B．B点离地面的高度h2‎ C．小球1和小球2的质量m1、m2‎ D．小球1和小球2的半径r ‎(3)当所测物理量满足表达式________(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。如果还满足表达式________(用所测物理量的字母表示)时，即说明两球碰撞时无机械能损失。‎ ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ 试题分析：（1）因为每一步实验都需要重复多次确定落点的位置，平抛运动的初速度必须相等，所以小球每次从斜槽上相同的位置自由滚下，A正确；只有小球1的质量大于小球2的质量，碰撞以后小球1的运动方向才不改变，所以小球1的质量应大于小球2的质量，C正确。故选AC。‎ ‎（2）本实验需要验证的表达式是：,所以除需测量线段OM、OP、ON的长度外，还需要测量的物理量有小球1和小球2的质量m1、m2；‎ ‎（3）发生弹性碰撞时，碰撞前后动能相等，即：，‎ 根据平抛运动的规律：，，‎ 联立得：‎ 考点：验证动量守恒定律 ‎【名师点睛】解决本题的关键掌握实验的原理，以及实验的步骤，因为运动时间相等，在验证动量守恒定律实验中，无需测出速度的大小，可以用位移代表速度。根据动量守恒定律的表达式，确定需要测量的物理量。如果发生的是弹性碰撞，碰撞前后动能相等。‎ 四．计算题：本题共3小题，共38分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。‎ ‎13.冰球运动是一项对抗性极强的冰雪体育竞技项目。如图所示，甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理水平冲撞，冲撞过程中运动员手中的冰球杆未与地面接触。已知甲运动员的总质量为m1=50kg，乙运动员的总质量为m2=60kg，冲撞前两运动员速度大小均为v0=4m/s，冲撞结束，甲被撞回，速度大小为v1=1.4m/s，如果冲撞接触时间为0.2s，忽略冰球鞋与冰面间的摩擦。问：‎ ‎（1）撞后乙的速度v2大小是多少?方向又如何?‎ ‎（2）冲撞时两运动员相互间的平均作用力多大?‎ ‎【答案】（1）0.5m/s；方向与甲碰前速度方向相同（2）1350N ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)取甲碰前的速度方向为正方向，对两甲、乙组成的系统，由动量守恒定律得：‎ 代入数据得：；方向与甲碰前速度方向相同 ‎(2)取甲碰前的速度方向为正方向，以甲为研究对象，设冲撞时平均作用力大小为，由动量定理得，有：‎ 代入数据得：‎ ‎14.如图所示，将一个折射率为 的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为θ。 ，求：‎ ‎（1）若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值；‎ ‎（2）若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围。‎ ‎【答案】（1） 30°；（2）30°60°‎ ‎【解析】‎ ‎①要使光束进入长方体后能射至AD面上，设最小折射角α，如图甲所示，根据几何关系有：，‎ 根据折射定律有，解得角θ最小值为θ=30°；‎ ‎②如图乙，要使光速在AD面发生全反射，则要使射至AD面上的入射角β满足关系式：；‎ 又，；‎ 解得，因此角θ的范围为．‎ ‎【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题．‎ ‎15.静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn．已知镭核226质量为226.0254u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子质量为4.0026u．‎ ‎（1）写出核反应方程；‎ ‎（2）求镭核衰变放出的能量；‎ ‎（3）若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能．‎ ‎【答案】（1）（2）6.05MeV（3）5.94 MeV ‎【解析】‎ 试题分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；（2）根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能；（3）根据动量守恒定律与能量守恒定律写出相应的方程，即可求出放出粒子的动能．‎ ‎（1）由质量数与核电荷数守恒可知，该反应方程中放射出一个粒子；‎ 核衰变反应方程：‎ ‎（2）该核衰变反应中质量亏损为：，‎ 根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能；‎ ‎（3）衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，选择 粒子运动的方向为正方向，则：‎ 联立方程，代入数据得