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湖南岳阳一中2017-2018高二物理下学期期末试题(带解析)

时间:2018-08-01 17:05:00作者:佚名试题来源:网络
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湖南省岳阳市第一中学2017-2018学年高二下学期期末考试
物理试题
一、选择题
1. 如图,水平传送带轴心距离长为 ,正以 的速度做匀速转动,某物块(可视为质点)与传送带之间的动摩擦因数为0.2,现将物块轻轻放在传送带左端 ,则该物块到达传送带右端 的时间为(   )
 
A.      B.      C.      D. 
【答案】D
【解析】物块放到传送带上后,在摩擦力的作用下向右做初速度为零的匀加速直线运动,加速度 ,当物块的速度和传送带的速度相同时,经历的时间为 ,相对地面的位移为 ,之后物块和传送带相对静止,一块做匀速直线运动,剩下的路程经历的时间为 ,解得物块到达传送带右端的时间 ,D正确.
【点睛】小物块放在传送带上后做匀加速运动,根据牛顿第二定律求出小物块的加速度,结合速度时间公式求出速度达到传送带速度的时间,根据位移公式求出匀加速运动的位移,比较传送带的长度,从而得出匀速运动的位移,求出匀速运动的时间,从而得出总时间.
2. 如图所示,两个小球 质量均为m,用细线相连并悬挂于 点,现用一轻质弹簧给小球 施加一个拉力 ,使整个装置处于静止状态,且 与竖直方向夹角为 ,已知弹簧的劲度系数为 ,则弹簧形变量最小值是(   )
 
A.      B.      C.      D. 
【答案】A
  
【点睛】本题是隐含的临界问题,运用图解法确定出F的最小值,再进行选择.也可以用函数法,难度适中.
3. 电源电动势为 内阻为 的电源和一个水平放置的电容为 的平行板电容器及三个电阻阻值分别为 的电阻组成如图所示的电路.当开关 闭合后,电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态.现
将开关 断开,则以下判断正确的是(   )
 
A. 液滴带正电
B. 液滴将向下运动
C.  断开前电容器上的带电荷量为
D.  断开稳定后电容器上的带电量为
【答案】C
【解析】电容器上极板与电源正极相连,带正电,即两极板间的电场强度竖直向下,液滴受到竖直向下的重力和电场力作用,二力平衡,所以电场力方向竖直向上,液滴带负电,A错误;电路的等效电路结构为: 和电源串联在一起, 和电容器串联,并联在 两端,即电容器两端电压等于 两端电压,当S断开,电容器两端的电压等于电源电动势大小,变大,根据 可得电容器两极板间的电场强度增大,液滴受到的竖直向上的电场力变大,液滴向上运动,B错误;S断开前,根据闭合回路欧姆定律可知 两端电压,即电容器两端电压为 ,故电容器上所带电荷量为 ,C正确;S断开稳定后,电路断路,电容器两端电压等于E,故电容器所带电荷量为 ,D错误
【点睛】对于含有电容器的电路问题,关键是确定电容器的电压,当电路稳定时,电容器所在电路没有电流,相当于开关断开,电容器的电压等于所并联电路两端的电压.
4. 2008年9月25日至28日,我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱,在发射过程中飞船先沿椭圆轨道Ⅱ飞行,后在远地点 处点火加速,由椭圆轨道Ⅱ变成圆轨道Ⅰ.下列判断正确的是(   )
 
A. 在轨道Ⅱ上经过 的速度大于经过 的速度
B. 飞船变轨前后的机械能不相等
C. 在轨道Ⅱ上经过 的加速度小于在轨道I上经过 的加速度
D. 飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都不受重力,处于失重状态
【答案】B
【解析】在轨道II上运行时,从B到A过程中万有引力做负功,动能减小,即A点的速度小于B点的速度,A错误;变轨时,需要外力做功,即点火,所以机械能不守恒,B正确;万有引力充当向心力,根据 ,解得 ,从轨道II上经过A点时的半径等于从轨道I上经过A点时的半径,故在轨道Ⅱ上经过 的加速度等于在轨道I上经过 的加速度,C错误;重力完全充当向心力,所以处于完全失重状态,但不是不受重力,D错误.
5. 如图所示,一理想变压器原线圈匝数 匝,副线圈匝数 匝,原线图所接交流电源的电动势瞬时值表达式   ,副线圈所接电阻 ,电流表、电压表对电路影响可忽略不计,则(   )
 
A.  的示数约为
B.  的示数约为
C.  的示数约为
D.  的示数约为
【答案】A
【解析】由题意可知 ,根据电压与匝数成正比得 , ,根据电流与匝数成反比得 ,A正确.
6. 下列说法正确的是(   )
A.  是核裂变反应方程
B. 太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C. 一个氢原子从 能级跃迁到 能级,该氢原子放出光子,动能增加
D. 将放射性元素的温度降低,它的半衰期会发生改变
【答案】C
【解析】该反应为α衰变方程,核裂变反应需要中子,A错误;太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,B错误;一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子放出光子,原子能量减小,根据知 ,得 ,电子的动能增大,电势能减小,C正确;元素的半衰期由原子核内部因素决定,与所处的化学状态,以及物理环境无关,D错误.
7. 如图所示为氢原子的能级图。当氢原子从 的能级跃迁到 的能级时,辐射光子 ;当氢原子从 的能级跃迁到 的能级时,辐射出光子 ,则下列说法中正确的是(   )
 
A. 光子 的能量大于光子 的能量
B. 光子 的波长小于光子 的波长
C.  光比 光更容易发生衍射现象
D. 在同种介质中,  光子的传播速度大于 光子的传播速度
【答案】D
【解析】氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级的能极差小于从n=3的能级跃迁到n=l的能级时的能极差,根据 ,知光子a的能量小于光子b的能量,A错误;光子a的频率小于光子b的频率,所以b的频率大,波长小,所以a光更容易发生衍射,B错误C正确;在真空中所有光子的传播速度为等于光速,D错误.
8. 如图甲所示,弹簧振子以点 为平衡位置,在 两点之间做简谐运动,取向右为正方向,振子的位移 随时间 的变化如图乙所示,下列说法正确的是(   )
 
A.  时,振子的速度方向向左
B.  时,振子在 点右侧 处
C.  和 时,振子的加速度完全相同
D.  到 的时间内,振子的速度逐渐减小
【答案】A
【解析】从图乙可知当t=0.8s时,振子正通过平衡位置向负方向运动,即向左运动,A正确;在t=0.2s时,振子远离平衡位置运动,速度逐渐减小,应在O点右侧大于6cm处,B错误;在t=0.4s时,质点位于正向最大位移处,在t=0.2s时,质点正向最大位移处运动,两个时刻的位移不同,加速度不同,C错误;t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子向平衡位置运动,速度逐渐增大,D错误.
9. 在粗糙的水平地面上有一静止的质量为 的物体,在水平外力 的作用下运动,如图甲所示,外力 和物体克服摩擦力 做的功 与物体位移 的关系如图乙所示,重力加速度 取 .下列分析不正确的是(   )
 
A. 物体与地面之间的动摩擦因数为0.2
B. 物体运动的位移为
C. 物体在前 运动过程中的加速度为
D.  时,物体的速度为
【答案】B
【解析】由摩擦力做功的图象知 ,故 ,解得 ,A正确;摩擦力 ,则 ,B错误;前3m运动过程中 ,根据牛顿第二定律 得 ,C正确;x=9m时,根据动能定理: ,得物体速度 ,D正确.
10. 如图所示,一个质量为 的垒球,以 的水平速度飞向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为 ,设球棒与垒球的作用时间为 ,下列说法正确的是(   )
 
A. 球棒对垒球的平均作用力大小为
B. 球棒对垒球的平均作用力大小为
C. 球棒对垒球做的功为
D. 球棒对垒球做的功为
【答案】AD
【解析】根据动量定理 ,得 ,A正确B错误;根据动能定理 ,C错误D正确.
11. 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4.27,与纵轴交点坐标0.5),由图可知(   )
 
A. 该金属的截止频率为
B. 该金属的截止频率为
C. 该图线的斜率表示普朗克常量
D. 该金属的逸出功为
【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,A正确B错误;根据 知,图线的斜率表示普朗克常量,C正确;金属的逸出功为 ,D错误.
12. 在光滑的绝缘水平面上方,有磁感应强度大小为 、方向垂直纸面向里的匀强磁场,  为磁场边界。一个半径为 、质量为 、电阻为 的金属圆环垂直磁场方向放置于磁场中 处,现给金属圆环一水平向右的初速度 ,当圆环运动到直径刚好与边界线 重合时的速度为,则下列说法正确的是(   )
 
A. 此时圆环中的电功率为
B. 此时圆环的加速度为
C. 此过程中通过圆环截面的电荷量为
D. 此过程回路中产生的电能为
【答案】BC
【解析】当圆环运动到PQ时,左半圆切割磁感线产生电动势,切割的有效长度为2a,所以产生的感应电动势为: ①,此时圆环中的电功率 ②,A错误;圆环中感应电流为 ,左半圆环受到得安培力相当于直径所受安培力,大小为: ③,根据牛顿第二定律得 ④,由③④解得 ,B正确;此过程中通过圆环截面的电荷量为 ,C正确;由能量守恒得此过程回路中产生的电能为 ,D错误.
【点睛】解决本题的关键掌握瞬时感应电动势和平均感应电动势的求法,知道公式E=BLv中L是有效切割长度,安培力公式F=BIL中,L也是有效长度,不是半圆的弧长.由感应电荷量表达式 求解电荷量.
二、实验题
13. 根据“探究小车速度随时间变化的规律”实验回答下列问题
如图所示是某次实验的纸带,舍去前面比较密的点,从0点开始,每5个连续点取1个计数点,标以1、2、3……那么相邻两个计数点之间的时间为________________ ,各计数点与0计数点之间的距离依次为 、 、 ,则物体通过1计数点的速度的 _________________ ,通过2计数点的速度 _________________ .
 
【答案】    (1). 0.1;     (2). 0.4;    (3). 0.6;
【解析】从0点开始,每5个连续点取1个计数点,相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s.根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上1点时小车的瞬时速度大小: ;根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上2点时小车的瞬时速度大小 .
【点睛】做分析匀变速直线运动情况时,其两个推论能使我们更为方便解决问题,一、在相等时间内走过的位移差是一个定值,即 ,二、在选定的某一过程中,中间时刻瞬时速度等于该过程中的平均速度.
14. 某同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻.
(1)他先用多用表电压档直接接在电源两极,读效如图甲,则电源电动势约为_____________ .
(2)为了更准确的测量电源的电动势和内电阻,他用多用表的“直流 ”档设计了如图乙的测量电路,为了电表安全,请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为_____________ .
 
(3)将多用电表的选择开关从 旋转至“直流 ”档,调节电阻箱到合适的值并记录其读数 合上开关从多用表上读出相应的示数 .
(4)重复(3)获得多组数据根据数据作出了如图丙所示 图线.
 
(5)由图线得干电池的电动势 _____ (保留三位有效数字),内阻 _______ (取整数),多用表的内电阻对________(填“ ”、“ ”或“ 和 ”)的测量结果有影响.
【答案】    (1).  ;    (2).  ;    (3). 1.45 (1.40~1.50)    (4).  ;    (5).  ;
【解析】(1)用多用表电压档直接接在电源两极,量程为2.5V,则电源电动势约为1.30V;
(2)他用多用表的“直流100mA”档设计了如图乙的测量电路,根据欧姆定律得开关闭合前电阻箱的最小取值 ;
(5)由 ,变形为 ,根据函数斜率和截距的概念应有 , ,可得 .由于多用表存在内电阻,所以有闭合电路欧姆定律得 ,变形为 ,所以纵轴截距的绝对值代表电流表与电源的内阻之和,所以多用表的内电阻对r的测量结果有影响.
【点睛】遇到根据图象求解的题目,首先根据物理规律写出公式,然后整理出关于纵轴物理量与横轴物理量的函数表达式,再根据斜率和截距的概念即可求解.
三、计算题
15. 一列简谐横波在 轴上传播,在 和 时刻,其波形图分别如图中的实线和虚线所示,求:
(1)该波的振幅和波长;
(2)若这列波向右传播,波速是多少?若这列波向左传播,波速是多少?
 
【答案】(1)  ,    ;(2)  ,
【解析】(1)由图可知:  ;
(2)若波向右传播,则 ,
 ;
若波向左传播,则 ,
 。
16. 如图所示,一圆柱形桶的高为 ,底面直径 .当桶内无液体时,用一细束单色光从某点 沿桶口边缘恰好照射到桶底边缘上的某点B.当桶内液体的深度等于桶高的一半时,仍然从 点沿 方向照射,恰好照射到桶底上的 点。 两点相距 ,光在真空中的速度 ,求:
(i)液体的折射率示 ;
(ii)光在液体中传播的速度 。
 
【答案】(i)  ;(ii)1.7×108m/s;
【解析】(i)据题意,其光路如图,入射角为 ,折射角为 ,据几何关系有:
 
 ,即
  所以
故折射率
 
17. 如图,半径 的四分之一圆弧形光滑轨道竖直放置,圆弧最低点 与长为 的水平面相切于 点,质量 的小滑块 从圆弧顶点 由静止释放,到达最低点 点后,与 点 的静止小物块 相碰,碰后 的速度变为 ,仍向右运动.已知两物块与水平面间的动摩擦因数均为 , 均可视为质点,  与 处的竖直挡板相碰时没有机械能损失,取 ,求:
(1)滑块 刚到达圆弧的最低点 时对圆弧的压力;
(2)滑块 被碰后辆间的速度;
(3)要使两滑块能发生第二次碰撞,  的长度 应满足的条件.
 
【答案】(1)30N;(2)4m/s;(3)L<5m;
【解析】(1)设小滑块运动到 点的速度为 ,由机械能守恒定律有 ,
在 点,由牛顿第二定律有 ,联立得 ,
由牛顿第三定律,小滑块在 点时对圆弧的压力为 ;
(2)设 滑块被碰后的速度为 ,由动量守恒定律 ,得 ;
(3)由于 物块的速度较大,如果它们能再次相碰一定发生在 从竖直挡板弹回后,假设两物块能运动到最后停止,达到最大的路程,则对于 物块,
由动能定理 ,解得 ;
对于 物块,由于 与竖直挡板的碰撞无机械能损失,由动能定理 ;
解得 ,
两滑块刚好第二次发生接触的条件 ,要使两滑块能发生第二次碰撞
18. 如图所示,在矩形 内,对角线 以上的区域存在平行于 向下的匀强电场,对角线 以下的区域存在垂直于纸面的匀强磁场(图中未标出),其中 边长为 , 边长为 ,一个质量为 、电荷量为 的带电粒子(不计重力)以初速度 从 点沿 方向进入电场,经对角线 某处垂直 进入磁场.求:
(1)该粒子选入磁场时速度的大小;
(2)电场强度的大小;
(3)要使该粒子能从磁场返回电场,磁感应强度应满足什么条件?(结论可用根式来表示)
 
【答案】(1)2v0;(2)  ;(3) ;
【解析】(1)如图所示,由几何关系可得 ,带电粒子受电场力作用做类平抛运动,则
 ,, ,则
(2)设 的长度为x,则有 , , , ,联立解得 ;
(3)若磁场方向向外,轨迹与 相切,如图甲所示有 ,得 ,
由 ,得
 
磁场方向向外,要使粒子返回电场,则
若磁场方向向里,轨迹与 相切时,如图乙所示有

由 得
磁场方向向里,要使粒子返回电场,则 .
【点睛】带电粒子在组合场中的运动问题,首先要运用动力学方法分析清楚粒子的运动情况,再选择合适方法处理.对于匀变速曲线运动,常常运用运动的分解法,将其分解为两个直线的合成,由牛顿第二定律和运动学公式结合求解;对于磁场中圆周运动,要正确画出轨迹,由几何知识求解半径.

 


 

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