2017-2018学年福建省长乐高级中学高二下学期期末考试（理）物理试题 解析版

2017-2018学年福建省长乐高级中学高二下学期期末考试（理）物理试题 解析版

长乐高级中学2017-2018学年第二学期期末考 高二物理（理科）试卷 一、选择题（本题共13小题，每小题4分，共52分。在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求；第9-13题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分。）‎ ‎1. 关于下列四幅图说法不正确的是(　　)‎ A. 原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的 B. 光电效应实验说明了光具有粒子性 C. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性 D. 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围 ‎【答案】A ‎【解析】试题分析：根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误．光电效应实验说明了光具有粒子性的，故B错误．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，故C错误．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，故D正确．‎ 考点：考查了光电效应；粒子散射实验．‎ ‎2. 木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩。如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（　　）‎ ‎①a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒 ‎②a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量不守恒 ‎③a离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒 ‎④a离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒 A. ①③ B. ②④ C. ②③ D. ①④‎ ‎【答案】C ‎【解析】动量守恒定律的运用条件是不受外力或所受合外力为零，a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统受到墙壁对它们的作用力，系统的合外力不为零，不满足动量守恒条件；a离开墙壁后，系统所受合外力为零，动量守恒。故②③正确。所以C正确，ABD错误。‎ ‎3. 已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量为En，其中n＝2,3….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎4. 已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014 Hz和5.44×1014 Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的(　　)‎ A. 动量 B. 波长 C. 能量 D. 频率 ‎【答案】B ‎【解析】根据爱因斯坦光电效应方程得：Ek=hγ-W0，又 W0=hγc，联立得：Ek=hγ-hγc，根据题意：钙的截止频率比钾的截止频率大，由上式可知：从钙表面逸出的光电子最大初动能较小，由，可知该光电子的动量较小，根据，可知波长较大，则频率较小，能量较小，故B正确，ACD错误。‎ ‎5. 碳14的衰变周期如图所示，其中2个半衰期的时间为11460年。1g碳14经22920年的衰变，衰变的碳14质量约为( )‎ A. 0.0625 g B. 0.25 g C. 0.5 g D. 0.9375 g ‎【答案】D ‎【解析】由题意，2个半衰期的时间为11460年，则半衰期为5730年。1g碳14经22920年的衰变剩余质量，则衰变的碳14质量约为。故D项正确。‎ ‎6. 能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设规模，核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险，已知钚的一种同位素 的半衰期为24100年，其衰变方程为 ，下列说法正确的是（ ）‎ A. X原子核中含有92个中子 B. 由于衰变时释放巨大的能量，根据，衰变过程总质量减少 C. 100个经过24100年后一定还剩余50个 D. 衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的电离能力 ‎【答案】B ‎【解析】根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143，故A错误；由于衰变时释放巨大能量，根据E=mc2，衰变过程总质量减小，故B正确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故C错误；衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，故D错误。所以B正确，ACD错误。‎ ‎7. 如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法不正确的是( )‎ A. 根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子动能增大 B. 用能量为11.0eV的电子轰击基态氢原子能使其跃迁到更高能级 C. n=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为12.75eV D. 一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子 ‎【答案】C ‎【解析】氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据，可得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小，故A正确；用能量为11.0eV的电子轰击，氢原子吸收的能量可能等于基态与其它能级间的能级差，可使处于基态的氢原子跃迁到更高能级，故B正确；根据玻尔理论得知，n=4能级直接跃迁到基态放出的光子能量最大，最大能量为Emax=E4-E1=-0.85eV-（-13.6）eV=12.75eV，故C正确；一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出两种不同频率的光子，故D错误。所以C正确，ABD错误。‎ ‎8. 如图所示，质量为0.5kg的小球在距离小车底部20m高处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5m/s的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4kg。设小球在落到车底前瞬间速度是25m/s，重力加速度取10m/s2。则当小球与小车相对静止时，小车的速度是（ 　 ）‎ A. 4m/s B. 5m/s C. 8.5m/s D. 9.5m/s ‎【答案】B ‎【解析】小球做平抛运动，下落时间为 ，竖直方向速度大小为，小球在落到车底前瞬时速度是 ，根据速度合成原则， ，小球与车在水平方向上动量守恒，以向右为正方向，得： ‎ 解得： 故B正确；‎ 故选B 点睛：小车和球相互作用的过程中是水平方向上动量守恒，整体看不守恒。‎ ‎9. 关于动量和冲量下列说法中正确的是（ ）‎ A. 动量是状态量，动量的大小跟所选参考系无关 B. 冲量描述力对时间的积累效应，是过程量 C. 动量变化时动能一定变化，且动能改变时，动量也一定变化 D. 动量变化量的方向一定与物体所受合外力的冲量方向保持一致 ‎【答案】BD ‎【解析】动量是状态量，动量的大小跟所选参考系有关，选项A错误；冲量描述力对时间的积累效应，是过程量，选项B正确；动量变化时动能不一定变化（例如匀速圆周运动的物体），且动能改变时，速度的大小一定变化，则动量一定变化，选项C错误；根据动量定理，动量变化量的方向一定与物体所受合外力的冲量方向保持一致，选项D错误；故选BD.‎ ‎10. 用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块，木块静止，如图所示．现有一质量为m的子弹自左向右水平射入木块，并瞬间停留在木块中，子弹初速度为v0，下列判断正确的是（　 ）‎ A. 从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能不守恒 B. 子弹射入木块瞬间动量守恒，故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为 C. 忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能等于子弹射入木块前的动能 D. 子弹和木块一起上升的最大高度为 ‎【答案】AB ‎【解析】A：子弹射向木块，并瞬间停留在木块中，是完全非弹性碰撞，机械能减小；一起上升到最高点的过程中，只受重力和细线的拉力，拉力不做功，机械能守恒。则从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能不守恒。故A项正确。‎ B：子弹射入木块瞬间动量守恒，则，解得子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度。故B项正确。‎ C：子弹射向木块，并瞬间停留在木块中，是完全非弹性碰撞，机械能减小；忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能小于子弹射入木块前的动能。故C项错误。‎ D：子弹射入木块瞬间动量守恒，则，解得子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度；子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，则 ‎，解得：子弹和木块一起上升的最大高度。故D项错误。 ‎ ‎11. 以下说法正确的是(　 )‎ A. 卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为：‎ B. 铀核裂变的核反应是：‎ C. 质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3。两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是：(m1＋m2－m3)c2‎ D. 原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长λ2的光子，已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子 ‎【答案】AD ‎【解析】卢瑟福通过α粒子轰击氮核得到质子，该核反应方程式电荷数、质量数都守恒，A正确．铀核裂变的核反应是，两边中子不能约，B错误；质子、中子、α粒子的质量分别为．质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损，根据质能方程，释放的能量为，C错误；已知，所以，知从a能级状态跃迁到b能级状态时发射光子的能量小于从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收光子的能量，所以a能级的能量小于c能级的能量，有，即，解得，D正确．‎ ‎12. 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5．由图可知(   ) ‎ A. 该金属的截止频率为4.27×1014Hz B. 该金属的截止频率为5.5×1014Hz C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为0.5eV ‎【答案】AC ‎【解析】当最大初动能为零时，入射光的光子能量与逸出功相等，即入射光的频率等于金属的截止频率，可知金属的截止频率为4.27×1014Hz，故A正确B错误；根据知，图线的斜率表示普朗克常量，故C正确；金属的逸出功为，故D错误．‎ ‎13. 如图甲，长木板A静止在光滑水平面上，质量为mB＝2 kg的另一物体B（可看作质点）以水平速度v0＝2 m/s滑上长木板A的表面。由于A、B间存在摩擦，之后运动过程中A、B的速度随时间变化情况如图乙所示。g取10 m/s2，下列说法正确的是（ ）‎ A. 木板A的最小长度为2m B. A、B间的动摩擦因数为0.1‎ C. 长木板的质量M＝2kg D. A、B组成的系统损失的机械能为2J ‎【答案】BCD ‎【解析】从图可以看出，B先做匀减速运动，A做匀加速运动，最后一起做匀速运动，共同速度为：v=1m/s。取向右为正方向，根据动量守恒定律得：mv0=（m+M）v，解得：M=m=2kg，故C正确；由图象可知，木板A匀加速运动的加速度为，对A，根据牛顿第二定律得：μmg=MaA，得出动摩擦因数为：μ=0.1，故B正确；由图象可知前1s内物体B的位移为：，木板A的位移为：，所以木板最小长度为：L=xB-xA=1m，故A错误；系统损失的机械能：，故D正确。所以BCD正确，A错误。‎ 二、实验题（本大题2小题，每空2分，共12分。）‎ ‎14. 如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角。‎ ‎（1）验电器带____________（“负电荷”或“正电荷”）；‎ ‎（2）现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将______（填“增大”、“减小”或“不变”）；‎ ‎（3）使验电器指针回到零，再用相同强度的黄光灯照射锌版，验电器指针无偏转。那么，若改用强度更大的红光照射锌板，可观察到验电器指针________（填“有”或“无”）偏转。‎ ‎【答案】 (1). 正电荷 (2). 减小 (3). 无 ‎【解析】（1）在A处用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，则验电器带正电荷；‎ ‎（2）因锌板带正电，则用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小．‎ ‎（3）用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红外线的频率比黄光低，红外线也不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转．‎ ‎15. 如图所示的装置可以验证动量守恒定律．‎ ‎（1）实验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1_______ m2 （选填“大于”、“等于”、“小于”）‎ ‎（2）图中O点是小球抛出点在地面上的投影实验时，先让入射小球m1多次从斜轨上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程OP，然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射小球m1从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复本操作．接下来要完成的必要步骤是______．（填选项前的字母）‎ A．用天平测量两个小球的质量m1、m2‎ B．测量小球m1开始释放的高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别通过画最小的圆找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N E．测量平抛射程OM、ON ‎（3）若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为_____________（用（2）中测量的量表示）. ‎ ‎【答案】 (1). 大于 (2). ADE (3). m1﹒OP= m1﹒OM+ m2﹒ON ‎【解析】（1）为防止碰撞后入射球反弹，验中质量为m1的入射小球和质量为m2的被碰小球的质量关系是m1大于m2。‎ ‎（2）如果碰撞过程系统动量守恒，以水平向右为正方向，由动量守恒定律定律得：m1v1=m1v2+m2v3，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：m1v1t=m1v2t+m2v3t，得：m1OP=m1OM+m2ON，实验需要测量：两球的质量、两球落点和水平位移，故选：ADE。‎ ‎（3）由（2）可知，实验需要验证的表达式为：m1OP=m1OM+m2ON。‎ 三、计算题（本题共4小题，共36分。解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎16. 花样滑冰赛场上，男女运动员一起以速度v0=2m/s沿直线匀速滑行，不计冰面的摩擦，某时刻男运动员将女运动员以v1=6m/s的速度向前推出，已知男运动员的质量为M=60kg，女运动员的质量为m=40kg，求：‎ ‎（1）将女运动员推出后，男运动员的速度；‎ ‎（2）在此过程中，男运动员推力的冲量大小。‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ 解得，“﹣”表示男运动员受到方向与其初速度方向相反。‎ ‎②在此过程中，对运动员有：，解得I=160N·s ‎17. 氢原子处于基态时，原子的能级为E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，当氢原子在n＝4的激发态时，问：‎ ‎(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？‎ ‎(2)能放出的光子的最大能量是多少？‎ ‎【答案】(1)0.85 eV　(2)12.75 eV ‎【解析】(1)由氢原子的能级图得E3＝-1.51eV 故要使处在n＝3能级的氢原子电离，入射光子的最小能量为1.51eV.‎ ‎(2)由hν＝Em-En可知 hν＝E3-E1＝12.09 eV 即处于n＝3的氢原子跃迁到n＝1时放出光子的能量最大为12.09eV.‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即Em-En=hv．‎ ‎18. 用中子轰击锂核(Li)发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8 MeV的能量．‎ ‎(1)写出核反应方程式；‎ ‎(2)求上述反应中的质量亏损为多少(保留两位有效数字)；‎ ‎(3)若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚的动能之比是多少？‎ ‎【答案】(1) (2)8.5×10－30 kg　(3)3：4‎ ‎【解析】试题分析：（1）根据质量数和电荷数守恒可正确书写出该核反应方程（2）依据，算出亏损质量（3）根据动量守恒方程可正确求解α粒子和氚的动能之比．‎ ‎（1）根据质量数和电荷数守恒可得 ‎（2）质量亏损为 ‎（3）设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，‎ 由动量守恒定律得.‎ 氦核、氚核的动能之比 ‎19. 如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块B上，另一端与滑块C接触但未连接，该整体静止放在离地面高为H＝5 m的光滑水平桌面上．现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h＝1.8 m高处由静止开始滑下，与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动，经一段时间，滑块C脱离弹簧，继续在水平桌面上匀速运动一段后从桌面边缘飞出．已知mA＝1 kg，mB＝2 kg，mC＝3 kg，g＝10 m/s2，求：‎ ‎(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度；‎ ‎(2)被压缩弹簧的最大弹性势能；‎ ‎(3)滑块C落地点与桌面边缘的水平距离．‎ ‎【答案】(1)2 m/s　(2)3 J　(3)2 m ‎【解析】（1）滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程，机械能守恒，设其滑到底面的速度为v1，由机械能守恒定律有： ‎ 解得：v1=6m/s 滑块A与B碰撞的过程，A、B系统的动量守恒，碰撞结束瞬间具有共同速度设为v2，‎ 由动量守恒定律有：mAv1=（mA+mB）v2‎ 解得：v2＝v1＝2m/s ‎（2）滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧，压缩的过程机械能守恒，被压缩弹簧的弹性势能最大时，滑块A、B、C速度相等，设为速度v3，v3＝v1＝1m/s 由动量守恒定律有：mAv1=（mA+mB+mC）v3‎ 由机械能守恒定律有：Ep=（mA+mB）v22-（mA+mB+mC）v32‎ Ep=3J ‎（3）被压缩弹簧再次恢复自然长度时，滑块C脱离弹簧，设滑块A、B的速度为v4，滑块C的速度为v5，‎ 分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有：‎ ‎（mA+mB）v2=（mA+mB）v4+mCv5‎ ‎ ‎ 解得：v4=0，v5=2m/s 滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动：gt2S=v5t H=gt2‎ 解得：S=2m 点睛：利用动量守恒定律解题，一定注意状态的变化和状态的分析．把动量守恒和能量守恒结合起来列出等式求解是常见的解决方法.‎ ‎ ‎ ‎ ‎