2017-2018学年湖南省双峰县第一中学高二下学期期中考试物理（理）试题 解析版

2017-2018学年湖南省双峰县第一中学高二下学期期中考试物理（理）试题 解析版

双峰一中2018年上学期高二年级期中考试 物理试卷（理科）‎ 一、单选题 ‎ ‎1. 下列说法正确的是(　　)‎ A. 铁块熔化成铁水的过程中，温度不变，内能也不变 B. 物体运动的速度增大，则物体中分子热运动的平均动能增大，物体的内能增大 C. A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，这说明物体A的内能大于物体B的内能 D. A、B两物体的温度相同时，A、B两物体的内能可能不同，分子的平均速率也可能不同 ‎【答案】D ‎【解析】A、温度是分子热运动的平均动能的标志，内能是所有分子动能和分子势能的总和，故温度不变时，内能可能变化，故A错误；‎ B、机械运动速度增大与分子热运动的动能无关，故B错误；‎ C、A、B两物体接触时有热量从物体A传到物体B，只能说明物体A的温度高于物体B的温度，不能说明物体A的内能大于物体B的内能，故C错误；‎ D、两物体温度相同，内能可能不同，分子的平均动能相同，但由Ek= 知，平均速率可能不同，故D正确。‎ 故选：D。‎ ‎2. 在油膜实验中，体积为V( m3)的某种油，形成直径为d(m)的油膜，则油分子的直径近似为 (　　)‎ A. (m) B. (m) C. (m) D. (m)‎ ‎【答案】D ‎【解析】油膜面积为S=π( )2 (m2)，所以油分子的直径为D= (m).故ABC错误，D正确。‎ 故选：D ‎3. 甲、乙两个分子相距较远，它们间的分子力为零，当它们逐渐接近到不能再接近的全过程中，分子力大小的变化和分子势能大小的变化情况是 (　　)‎ A. 分子力先增大，后减小；分子势能一直减小 B. 分子力先增大，后减小；分子势能先减小，后增大 C. 分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，再增大，后又减小 D. 分子力先增大，再减小，后又增大；分子势能先减小，后增大 ‎【答案】D ‎【解析】分子间距大于r0，分子力为引力，随距离的减小，引力先增大后逐渐减小；分子间距小于r0，分子力为斥力，随距离的减小，分子斥力增大；分子间距大于r0，分子力为引力，因此引力做正功使分子动能逐渐增大，分子势能逐渐减小；分子间距小于r0，分子力为斥力，因此斥力做负功使分子动能逐渐减小，分子势能逐渐增大，故分子势能先减小后增大．故D正确．故选D.‎ 点睛：该题考查分子力与分子势能随分子距离变化的关系，分子力做功对应着分子势能的变化，要正确分析分子之间距离与分子力、分子势能的关系．‎ ‎4. 下列说法正确的(　　)‎ A. 原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和 B. 在所有核反应中，都遵从“质量数守恒，核电荷数守恒”的规律 C. 在天然放射现象中放出的β射线是电子流，该电子是原子的内层电子受激后辐射出来的 D. 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说，100个镭226核经过1620年后一定还剩下50个镭226核没有发生衰变 ‎【答案】B ‎【点睛】解决本题的关键知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，知道核子数、质子数、中子数的关系．‎ ‎5. 用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是(　　)‎ A. a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度 B. a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度 C. 如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小 D. 另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：由图像可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，光子的能量大．由图像可知，a光的饱和光电流大于b光，故a的光强大于b光，故AB错误；如果使b光的强度减半，则只是b光的饱和光电流减半，在特定的电压下，b光产生的光电流强度不一定比a光产生的光电流强度小，选项C错误；因b光的频率大于a光，故另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流，选项D正确；故选D．‎ 考点：光电管 ‎【名师点睛】要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．如本题中折射率、临界角、光子能量、最大初动能等都有光的频率有关；对于本题解题的关键是通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高，故b光频率高于a光的．逸出功由金属本身决定。‎ ‎6. 用能量为E的单色光照射处于基态的氢原子后，发现氢原子能释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1，ν2，ν3由此可知单色光的能量E为(　　)‎ A. hν1 B. hν2 C. hν3 D. h(ν1＋ν2＋ν3)‎ ‎【答案】C ‎【解析】由题意可知,氢原子吸收能量后跃迁到第三能级,则吸收的能量等于n=1和n=3能级间的能级差,即单色光的能量E=hv3.故C正确，A.B.D错误。‎ 故选：C.‎ ‎7. 如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z 的关系曲线，由图可知下列说法正确的是(　　)‎ A. 将原子核A分解为原子核B、C可能吸收能量 B. 将原子核D、E结合成原子核F可能吸收能量 C. 将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量 D. 将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量 ‎【答案】C ‎【解析】若A分裂成B、C，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故A错误； D、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，B错误．若A分裂成B、F，也有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，有能量释放．故C正确；F、C结合成B，反应后的质量大于反应前的质量，则需吸收能量，D错误．故选C.‎ ‎8. 如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是(　　)‎ A. 波长最大的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的 B. 频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的 C. 这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D. 从n＝2能级跃迁到n＝1能级电子动能增加 ‎【答案】D A、由n = 4能级跃迁到n = 1能级产生的光子频率最高，波长最短，A错误；‎ B、频率最小的即能量最低的光是由n = 4能级跃迁到n = 3能级产生的，B错误；‎ 越易发生明显的干涉和衍射现象。‎ C、当电子从n=4向低能级跃迁时，跃迁的种类有4→3，4→2，4→1，3→2，3→1，2→1.即可以辐射光的种类为种，故C错误；‎ D、从n = 2能级跃迁到n = 1能级，库仑力做正功，电子动能增加，D正确。‎ 故选D。‎ ‎9. 如图所示，一辆小车静止在光滑水平面上，A，B两人分别站在车的两端．当两人同时相向运动时(　　)‎ A. 若小车不动，两人速率一定相等 B. 若小车向左运动，A的动量一定比B的小 C. 若小车向左运动，A的动量一定比B的大 D. 若小车向右运动，A的动量一定比B的大 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：AB两人及小车组成的系统受合外力为零，系统动量守恒，根据动量守恒定律得，若小车不动，则，由于不知道AB质量的关系，所以两人速率不一定相等，故A错误；若小车向左运动，则AB的动量和必须向右，而A向右运动，B向左运动，所以A的动量一定比B的大，故B错误C正确；若小车向右运动，则AB的动量和必须向左，而A向右运动，B向左运动，所以A的动量一定比B的小，故D错误．‎ 考点：考查了动量守恒定律的应用 ‎【名师点睛】AB两人及小车组成的系统受合外力为零，系统动量守恒，根据动量守恒定律分析即可求解．注意速度的矢量性，难度适中．‎ ‎10. 如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为3m和m的A、B两滑块，它们中间夹着(不相连)一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着而处于静止状态．下述说法正确的是(　　)‎ A. 剪断细绳，在两滑块脱离弹簧后，A、B两滑块的动量大小之比pA∶pB＝3∶1‎ B. 剪断细绳，在两滑块脱离弹簧后，A、B两滑块的速度大小之比vA∶vB＝3∶1‎ C. 剪断细绳，在两滑块脱离弹簧后，A、B两滑块的动能之比EkA∶EkB＝1∶3‎ D. 剪断细绳到两滑块脱离弹簧过程中，弹簧对A、B两滑块做功之比WA∶WB＝1∶1‎ ‎【答案】C ‎【解析】解：A、系统动量守恒，以向左为正方向，在两滑块刚好脱离弹簧时，由动量守恒定律得：pA﹣pB=0，则：pA：pB=1：1，故A错误；‎ B、系统动量守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得：3mvA﹣mvB=0，解得：vA：vB=1：3，故B错误；‎ C、两滑块的动能之比：EkA：EkB=：=1：3，故C正确；‎ D、弹簧对两滑块做功之比等于两滑块动能之比，弹簧对A、B两滑块做功之比：WA：WB=EkA：EkB=1：3，故D错误．‎ 故选：C ‎【点评】本题是动量守恒定律的直接应用，要比较物理量之间的比例关系，就要把这个量用已知量表示出来再进行比较．‎ 二、多选题 ‎ ‎11. 有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是(　　)‎ A. 一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变 B. 物体的温度越高，分子热运动越剧烈 C. 物体的内能是物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和 D. 布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、温度是分子平均动能的标志，所以温度不变，分子的平均动能不变，故A正确；‎ B、物体的温度越高，分子热运动越剧烈，故B正确；‎ C、物体的内能就是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，故C正确；‎ D、布朗运动是由液体分子之间的不规则运动，对悬浮在液体中的微粒撞击引起的，故D错误；‎ 故选：ABC ‎12. 汽车拉着拖车在平直的公路上匀速行驶，突然拖车与汽车脱钩，而汽车的牵引力不变，各自受的阻力不变，则在拖车停止运动前(　　)‎ A. 汽车和拖车的总动量不变 B. 汽车和拖车的总动能不变 C. 汽车和拖车的总动量增加 D. 汽车和拖车的总动能增加 ‎【答案】AD ‎【解析】A. 分析汽车和拖车的受力可以知道，对于整体而言，牵引力和阻力的大小都没变，整体的合力还是为零，所以整体的动量守恒，所以A正确，C错误；‎ B. 当拖车与汽车脱钩后，汽车的牵引力不变，但是车头受到的阻力减小，所以车头要做加速运动，拖车做减速运动，车头的位移大于拖车的位移，根据动能定理可知，此时牵引力的位移比阻力的位移大，牵引力的功比阻力的功大，所以汽车和拖车的总动能要增加，所以D正确，B错误。‎ 故选：AD.‎ 点睛：由于汽车的牵引力和受到的阻力都不变，汽车和拖车整体的受力不变，合力的大小为零，所以整体的动量守恒，牵引力和阻力的大小虽然不变，但是汽车和拖车运动的位移的大小不同，根据动能定理可以分析汽车和拖车的总动能的变化．‎ ‎13. 一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，速度大小与碰撞前相同，作用时间为0.1 s．则碰撞过程中墙壁对小球的平均作用力F和墙壁对小球做功的平均功率大小P为(　　)‎ A. F＝18 N B. F＝36 N C. P＝0 D. P＝108 W ‎【答案】BC ‎【解析】试题分析：规定初速度方向为正方向，初速度v1=6m/s，碰撞后速度v2=-6m/s；△v=v2-v1=-12m/s，负号表示速度变化量的方向与初速度方向相反；根据动量定理：Ft=m•△v=0．3kg×（-12m/s）=-3．6kg•m/s，墙壁对小球的平均作用力F=36N，故A错误，B正确．碰撞前后小球速度大小不变，小球动能不变，对碰撞过程，对小球由动能定理得：W=△Ek=0，碰撞过程中墙对小球做功的大小W为0，墙壁对小球做功的平均功率大小P为0，故C正确，D错误．故选BC．‎ 考点：动量定理；功率 ‎【名师点睛】对于矢量的加减，我们要考虑方向，动能定理是一个标量等式，对于动能定理的研究，则无需考虑方向。‎ ‎14. A、B为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一α粒子，另一个放出一β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．下图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 磁场方向一定为垂直纸面向里 B. 尚缺乏判断磁场方向的条件 C. A放出的是α粒子，B放出的是β粒子 D. b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹 ‎【答案】BCD ‎【解析】AB．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向。故A错误，B正确；‎ C. 放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，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。故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子。故C正确；‎ D. 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α粒子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹，故D正确。‎ 故选：BCD 三、实验题 ‎ ‎15. 用如图所示装置验证动量守恒定律．实验中 ‎ (1)为了尽量减小实验误差，在安装斜槽轨道时，应让斜槽末端保持水平，这样做的目的是________．‎ A．使入射球与被碰小球碰后均能从同一高度飞出 ‎ B．使入射球与被碰小球碰后能同时飞出 C．使入射球与被碰小球离开斜槽末端时的速度为水平方向 D．使入射球与被碰小球碰撞时的动能不损失 ‎(2)若A球质量为m1＝50 g，两小球发生正碰前后的位移—时间(x－t)图象如图所示，则小球B的质量为m2＝________.‎ ‎(3)调节A球自由下落高度，让A球以一定速度v与静止的B球发生正碰，碰后两球动量正好相等，则A、B两球的质量之比应满足________．‎ ‎【答案】 (1). (1)C； (2). (2)20 g； (3). (3)1＜≤3；‎ ‎【解析】（1）研究平抛运动的实验很关键的地方是要保证小球能够水平飞出,只有水平飞出时小球才做平抛运动,故ABD错误,C正确; （2）由图2所示图象可以知道碰撞前： , 由图求出碰后 和 的速度分别为: ‎ ‎, 两物体碰撞过程系统动量守恒,以的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得: , 代入计算得出:; (3)设碰撞后两者的动量都为P,因为题意可以知道,碰撞前后总动量为2P,根据动量和动能的关系有:, 碰撞过程动能不增加,有： :, 计算得出: ‎ 为了入射小球碰撞时反弹，引起实验误差，所以要保证入射小球的质量大于被碰小球的质量，即 ‎ 综上所述本题答案是：（1）C （2） （3） ‎ ‎16. ‎ 某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察两物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量．‎ ‎(1)该同学还必须有的器材是____________________________________________________；(写两种)‎ ‎(2)需要直接测量的数据是________________________________________________________；‎ ‎(3)根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_____________________．‎ ‎【答案】 (1). (1)刻度尺、天平； (2). (2)两物体的质量m1、m2和两物体落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x1、x2； (3). (3)m1x1＝m2x2‎ ‎【解析】取物体1的初速度方向为正方向，两物体质量和平抛初速度分别为m1、m2，v1、v2，平抛运动的水平位移分别为x1、x2，平抛运动的时间为t.‎ 需要验证的方程：0=m1v1−m2v2‎ 根据平抛运动知识可知两物体平抛运动的时间t相等．等式两侧都乘以时间t，有m1v1t＝m2v2t，即m1x1＝m2x2.‎ 故需要测量两物体的质量m1和m2，两木块落地点到桌面边缘的水平距离x1、x2，所以需要的器材为刻度尺、天平；‎ 需要认证的表达式为：m1x1＝m2x2.‎ 四、计算题 ‎17. 铍核在俘获一个α粒子后放出一个中子并生成一个新核，已知铍核Be质量为9.012 190 u，α粒子质量为4.002 600 u，中子质量为1.008 665 u. ‎ ‎(1)写出核反应方程；‎ ‎(2)算出释放的能量． 1u相当于931.5Mev的能量，1u等于一个碳12原子核的质量的十二分之一 ‎【答案】(1) Be＋He→C＋n；　(2)5.71 MeV； ‎ ‎【解析】(1)核反应方程式： Be＋He→C＋n.‎ ‎(2)由题意得质量亏损Δm＝(9.012 190 u＋4.002 600 u)－(12.000 00 u＋1.008 665 u)＝0.006‎ ‎ 125 u．由ΔE＝Δm×931.5 MeV得：释放的能量：ΔE＝0.006 125×931.5 MeV≈5.7 MeV.‎ ‎18. 波长为λ的单色光照射某金属M表面发生光电效应，发射的光电子(电荷量绝对值为e，质量为m)经狭缝S后垂直进入磁感应强度为B的均匀磁场，如图所示，今已测出电子在该磁场中做圆周运动的最大半径为R，求：‎ ‎(1)金属材料的逸出功；‎ ‎(2)反向遏止电压．‎ ‎【答案】(1) ；(2) ；‎ ‎【解析】(1)电子在磁场中半径最大时对应的初动能最大，由洛伦兹力提供向心力，则有：Bevm＝‎ 再由爱因斯坦的光电效应方程可得：Ek＝hν－W0＝ ‎ 且ν＝‎ 解得：W0＝－Ek＝－；‎ ‎(2)依据＝eUc，则有：Uc＝； ‎ 点睛：电子在磁场中半径最大时对应的初动能最大，洛伦兹力提供向心力，求出光电子的最大初动能，由爱因斯坦光电效应方程，求出金属的逸出功；依据＝eUc，即可求解遏止电压．‎ ‎19. 如图甲所示，一质量为m＝1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，从t＝0时刻开始，物块在受按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动，第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5 s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数μ＝0.2(g取10 m/s2)，求：‎ ‎(1)A、B间的距离；‎ ‎(2)水平力F在5 s时间内对物块的冲量．‎ ‎【答案】(1)4 m； (2)2 N·s，方向水平向左；‎ ‎【解析】试题分析：（1）因为物体在后2s内在大小为F=4N的力的作用下由A运动到B点，故这段时间的加速度为a==2m/s2，故A、B间的距离为sAB=at2=×2×22m=4m。‎ ‎（2）5s末物体的速度大小为v=at=2×2m/s=4m/s，方向水平向左；将t=5s看成一个整体，设水平方向向右为正方向，根据动量定理得：I－mgμ×t1+ mgμ×t2=－mv，即水平力F在5s时间内对物块的冲量I=－2Ns，所以这段时间内冲量的大小为2Ns，方向水平向左。‎ 考点：‎ ‎20. 如图所示，水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝4 kg，上表面光滑，小车与地面间的摩擦力极小，可以忽略不计．可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝2 kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10 N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.6 s，二者的速度达到vt＝2 m/s.求：‎ ‎(1)A开始运动时加速度a的大小；‎ ‎(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；‎ ‎(3)A的上表面长度l.‎ ‎【答案】(1)2.5 m/s2　；(2)1 m/s；　(3)0.45 m；‎ ‎【解析】(1)以A为研究对象，由牛顿第二定律有 F＝mAa①‎ 代入数据解得a＝2.5 m/s2② ‎ ‎(2)对A、B碰撞后共同运动t＝0.6 s的过程，由动量定理得Ft＝（mA+mB)vt－（mA+mB)v③‎ 代入数据解得v＝1 m/s④‎ ‎(3)设A、B发生碰撞前，A的速度为vA，对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有 mAvA＝（mA+mB)v⑤‎ A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有 Fl＝⑥‎ 由④⑤⑥得l＝0.45 m.‎ 点睛：由牛顿第二定律可以求出A的加速度；对碰后粘在一起的A、B整体，碰撞后经时间t＝0.6 s，由动量定理求出碰撞后的速度；由动量守恒定律与动能定理可以求出A上表面的长度．‎