河北省2019-2020高二物理下学期期中试题（附解析Word版）

1 2019-2020 学年高二年级第二学期期中考试 物 理 试 卷 试卷满分：100 分 考试时间：90 分钟 一、选择题（本题共 20 小题，共 70 分。1 题至 10 题只有一个选项符合题意，每小题 3 分，共 30 分；11 题至 20 题有多个选项符合题意，每小题 4 分，共 40 分;全部选对的得 4 分，选不全的得 2 分，有选 错或不答的得 0 分。） 1．如图所示是原子物理史上几个著名的实验，关于这些实验，下列说法错误的是(　　) A．图 1：卢瑟福通过 α 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 B．图 2：放射线在垂直纸面向外的磁场中偏转，可知射线甲带负电 C．图 3：电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 D．图 4：链式反应属于核裂变，铀核的一种裂变方式为 23592 U＋10n→14456 Ba＋8936Kr＋310n 2．一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t＋0.6 s 时 刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q 是介质中的质点，则下列说法错误的是(　　) A．这列波的波速可能是 50 m/s B．质点 a 在这段时间内通过的路程一定小于 30 cm C．质点 c 在这段时间内通过的路程可能为 60 cm D．若周期 T＝0.8 s，则在 t＋0.8 s 时刻，质点 Q 速度为零 3．在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀 速增大，则光源正(　　) A．加速上长　　　　　　　B．加速下降 C．匀速上升 D．匀速下降 4．静止在匀强电场中的碳 14 原子核，某时刻放射的某种粒子与反冲核的初速度方向均与电场方向垂直， 且经过相等的时间后形成的轨迹如图所示(a、b 表示长度)。那么碳 14 的核反 应方程可能是(　　) A．146 C→42He＋104 Be　　　　　 B．146 C→01e＋145 B C．146 C→ 0－1e＋147 N D．146 C→21H＋125 B 5．一个德布罗意波长为 λ1 的中子和另一个德布罗意波长为 λ2 的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核 的德布罗意波长为(　　) A． λ1λ2 λ1＋λ2　　　 B． λ1λ2 λ1－λ2　　　 C．λ1＋λ2 2 　　　 D．λ1－λ2 2 6．我国科学家为解决“玉兔号”月球车长时间处于黑夜工作的需要，研制了一种小型核能电池，将核反 应释放的核能转变为电能，需要的功率并不大，但要便于防护其产生的核辐射。请据此猜测“玉兔号”2 所用核能电池有可能采纳的核反应方程是(　　) A．31H＋21H→42He＋10n B．23592 U＋10n→14156 Ba＋9236kr＋310n C．23894 Pu→23895 Am＋ 0－1e D．2713Al＋42He→3015P＋10n 7．氢原子能级示意图如图所示，光子能量在 1.63 eV～3.10 eV 的光为可见光。 要使处于基态（n＝1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢 原子提供的能量为(　　) A．12.09 eV B．10.20 eV C．1.89 eV D．1.5l eV 8．如图所示，N 为铝板，M 为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出， 铝的逸出功为 4.2 eV。现分别用能量不同的光子照射铝板(各光子的能量在图上标出)，那么，下列图中 有光电子到达金属网的是(　　 ) A．①②③ B．②③ C．③④ D．①② 9． 14C 发生放射性衰变变为 14N，半衰期约为 5 700 年。已知植物存活期间，其体内 14C 与 12C 的比例不 变；生命活动结束后，14C 的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中 14C 的比例正好是现代 植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是(　　) A．该古木的年代距今约为 5700 年 B．12C、13C、14C 具有相同的中子数 C．14C 衰变为 14N 的过程中放出α射线 D．增加样品测量环境的压强将加速 14C 的衰变 10．如图甲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象（直线与横轴 的交点的横坐标为 4.29，与纵轴的交点的纵坐标为 0.5），如图乙所示是氢原子的能级图，下列说法不 正确的是(　　) A．该金属的极限频率为 4.29×1014 Hz B．根据该图象能求出普朗克常量 C．该金属的逸出功为 0.5 eV D．用 n=3 能级的氢原子跃迁到 n=2 能级时所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应 11．下列说法中正确的是（ ） A．在受迫振动中，物体振动的频率不一定等于驱动力的频率 B．做简谐运动的质点，经过四分之一周期，所通过的路程不一定等于振幅 C．麦克斯韦提出光是一种电磁波并通过实验证实了电磁波的存在 D．双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离，两相邻亮条纹间距将变小 12．下列说法正确的是（ ） A．肥皂泡呈现彩色条纹是光的折射现象造成的 B．在双缝干涉实验中条纹变宽，可能是将入射光由绿光变为红光造成的 C．光导纤维传送图像信息利用了光的衍射原理 D．光从真空中以相同的入射角斜射入水中，红光的折射角大于紫光的折射角3 13．如图所示，S1、S2 是两个周期为 T 的相干波源，它们振动同步且振幅相同，实线和虚线分别表示波的 波峰和波谷，关于图中所标的 a、b、c、d 四点，下列说法中正确的是(　　) A．图示时刻质点 a 的位移为零 B．质点 b 和 c 振动都最强 C．质点 d 振动最弱 D．再过T 2后 b 点振动减弱 14．研究光电效应规律的实验装置如图所示，以频率为 ν 的光照射光电管阴极 K 时， 有光电子产生。由于光电管 K、A 间加的是反向电压，光电子从阴极 K 发射后将向 阳极 A 做减速运动。光电流 i 由图中电流计 G 测出，反向电压 U 由电压表 V 测 出。当电流计的示数恰好为零时，电压表的示数称为反向遏止电压 Uc，在下图所 表示光电效应实验规律的图象中，正确的是(　　) 15．图示为一列在均匀介质中传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为 2m/s，此时 P 点振动方向沿 y 轴负方向，则(　　) A．该波传播的方向沿 x 轴正方向 B．P 点的振幅比 Q 点的小 C．经过 Δt＝4s，质点 P 将向右移动 8m D．经过 Δt＝4s，质点 Q 通过的路程是 0.4m 16．下列说法正确的是(　　) A．变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场 B．电磁波和机械波都能传递能量和信息 C．红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度大于紫光的传播速度 D．若在地球上接收到来自某遥远星球的光波的频率变低，则可判断该星球正在离我们远去 17． 沙尘暴是由于土地沙化引起的一种恶劣的气象现象，对人类的生存造成极大的危害，发生沙尘暴时 能见度只有几十米甚至几米，天空变黄变暗。这是由于在这种情况下（ ） A．只有波长较短的一部分光才能到达地面 B．只有波长较长的一部分光才能到达地面 C．只有频率较高的一部分光才能到达地面 D．只有频率较低的一部分光才能到达地面 18．如图所示，图甲为一列简谐横波在 t＝0.50 s 时的波形图象，P 点是距平衡位置 2.5 cm 的质点，图乙 是 Q 点的振动图象．以下说法正确的是( ) A．0.05 s 时质点 Q 具有最大的加速度和位移 B．0.05 s 时质点 P 的速度正在减小，加速度正在增大 C．这列简谐横波的波速为 15 m/s D．这列波的传播方向为＋x 方向4 19．如图所示，空间同一平面内有 A、B、C 三点，AB＝5 m，BC＝4 m，AC＝3 m．A、 C 两点处有完 全相同的波源做简谐运动，振动频率为 1 360 Hz，波速为 340 m/s．下列说法正确的是( ) A．B 点的位移总是最大 B．A、B 间(不包括 A、Ｂ点）有 15 个振动加强的点 C．两列波的波长均为 0.25 m D．B、C 间（不包括 B、C 点）有 12 个振动减弱的点 20．关于核能，下列说法中正确的有（     ）  A．核子结合成原子核时，需吸收的能量  B．核子结合成原子核时，能放出的能量  C．不同的核子结合成原子核时，所需吸收的能量相同  D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，需吸收一定的能量  二、填空、实验题（本题共 3 小题，共 12 分。21 题 2 分，22 题 4 分，23 题 6 分） 21． 蜘蛛虽有 8 只眼睛，但视力很差，完全靠感觉来捕食和生活，它的腿能敏捷地感觉到丝网的振动。 当丝网的振动频率为 f=200Hz 左右时，网的振幅最大，对于落在网上的昆虫，当翅膀振动的频率为 ______Hz 左右时，蜘蛛便能立即捕到它。 22．小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是： A．用刻度尺测玻璃砖的直径 AB 的大小 d； B．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻 璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心 O、直径 AB、AB 的法线 OC； C．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺 MN 紧靠 A 点并与直径 AB 垂直放 置； D．调节激光器，使 PO 光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心 O，并使长直尺 MN 的左右两侧均 出现亮点，记下左侧亮点到 A 点的距离 x1，右侧亮点到 A 点的距离 x2。 （1）小明利用实验数据计算此玻璃砖折射率的表达式为 n＝ 。 （2）关于上述实验，以下说法正确的是 。 A．在∠BOC 的范围内，改变入射光线 PO 的入射角，直尺 MN 上可能只出现一个亮点 B．左侧亮点到 A 点的距离 x1 一定小于右侧亮点到 A 点的距离 x2 C．左侧亮点到 A 点的距离 x1 一定大于右侧亮点到 A 点的距离 x2 D．要使左侧亮点到 A 点的距离 x1 增大，应减小入射角 23．某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。 （1）他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再 用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是　　　　。 A．保证摆动过程中摆长不变 B．可使周期测量得更加准确 C．需要改变摆长时便于调节 D．保证摆球在同一竖直平面内摆动 （2 ）他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺测量 从悬点到摆球的最低端的长度 l0=0.999 0 m，再用游标卡尺测量 摆球直径，结果如图乙所示，则该摆球的直径为　　　　　mm， 单摆摆长为　　　　m。 5 三、计算题（本题共 2 小题，共 18 分。24 题 8 分，25 题 10 分。） 24．由某种材料制成的直角三角形棱镜，折射率 n1＝2，AC 边长为 L，∠C＝90°，∠B＝30°，AB 面水平 放置。另有一半径为L 2，圆心角 90°的扇形玻璃砖紧贴 AC 边放置，圆心 O 在 AC 中点处，折射率 n2＝ 2，如图所示。有一束宽为 d 的平行光垂直 AB 面射入棱镜，并能全部从 AC 面垂直射出。求： (1) 从 AB 面入射的平行光束宽度 d 的最大值； (2) 光从 OC 面垂直射入扇形玻璃砖后，从圆弧面直接射出的区域所对应的圆心角。 25．在磁感应强度为 B 的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次 α 衰变。放射出的 α 粒子(42He) 在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为 R。以 m、q 分别表示 α 粒子的质量和电荷量。 (1) 放射性原子核用 AZX 表示，新核的元素符号用 Y 表示，写出该 α 衰变的核反应方程。 (2) α 粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小。 (3) 设该衰变过程释放的核能都转化为 α 粒子和新核的动能，新核的质量为 M，求衰变过程的质量亏 损 Δm。6 1．【答案】C 【解析】图 1 为 α 粒子散射实验示意图，卢瑟福根据此实验提出了原子的核式结构模型，故 A 正确； 图 2 为放射源放出的三种射线在磁场中运动的轨迹，根据左手定则可知，射线甲带负电，为 β 射线，故 B 正确；根据光电效应方程知：eU＝Ekm＝hν－W0，遏止电压与入射光的频率，及金属的材料有关，与入射 光的强弱无关，故 C 错误；图 4 为核反应堆示意图即为核裂变，铀核的一种裂变方式为 23592 U＋10n→14456 Ba＋ 8936Kr＋310n，故 D 正确。 2．【答案】B 【解析】由题图波形图可知波长 λ＝40 m，且 0.6 s＝nT＋3 4T(n＝0,1,2，…)，解得周期 T＝ 2.4 4n＋3 s(n＝ 0,1,2，…)，当 n＝0 时，T＝0.8 s，波速 v＝λ T＝50 m/s，选项 A 正确；由传播方向沿 x 轴正方向可知质点 a 在 t 时刻向上运动，当 n＝0 时，T＝0.8 s，则质点 a 在 0.6 s 内通过的路程小于 30 cm，当 n＝1,2,3…时， 质点 a 在 0.6 s 内通过的路程大于 30 cm，选项 B 错误；若 n＝1，则 T＝12 35 s，波传播到 c 点所用时间为 1 4 T,0.6 s＝7T 4 ，则 0.6 s 内质点 c 振动的时间为 7 4T－1 4T＝3 2T，故在这段时间内质点 c 通过的路程为 6A＝60 cm， 选项 C 正确；若 T＝0.8 s，在 t＋0.8 s 时刻，质点 Q 位于正向最大位移处，速度为零，选项 D 正确。 3．[答案]　D [解析]　所形成的透光圆面是由于全反射造成的，如图所示，圆面的边缘 处是光发生全反射的位置，即 i＝C. 若光源向上移动，只能导致透光圆面越来越小．所以光源只能向下移 动．如图所示，取时间 t，则透光圆面半径的扩大量为 s＝vt. 由几何知识可得：h＝scosC＝vtcosC 设这段时间内，光源下移的距离为 L， 由几何关系可知：L＝ h sinC＝vtcotC 由上面的表达式可知：vcotC 为定值，L 与 t 成正比例关系，满足匀速运动条件，所以，光源向下匀 速运动． 4.【答案】A　 【解析】设时间为 t，则 1 2a1t2 v1t ＝2　①， 1 2a2t2 v2t ＝4　②，而加速度 a＝qE m ，则 ① ②得 q1 m1v1∶ q2 m2v2＝1∶2，又因 为动量守恒 m1v1＝m2v2，故 q1∶q2＝1∶2，故只有 A 正确。 5．【答案】A 【解析】中子的动量 p1＝h λ1，氘核的动量 p2＝h λ2，同向正碰后形成的氚核的动量 p3＝p2＋p1，所以氚核的 德布罗意波长 λ3＝ h p3＝ λ1λ2 λ1＋λ2，A 正确。 6．【答案】C 【解析】A 是聚变反应，反应剧烈，至今可控聚变反应还处于实验研究阶段；B 是裂变反应，虽然实 现了人工控制，但因反应剧烈，防护要求高，还不能小型化；C 是人工放射性同位素的衰变反应，是小型 核能电池主要采用的反应方式；D 是人工核反应，需要高能 α 粒子。 7．【答案】A 【解析】由题意可知，基态（n＝1）氢原子被激发后，至少被激发到 n＝3 能级后，跃迁才可能产生7 能量在 1.63 eV～3.10 eV 的可见光。故 ΔE＝－1.51 eV －(－13.60)eV＝12.09 eV。 8．【答案】B 【解析】入射光的光子能量小于逸出功，则不能发生光电效应，故①错误；入射光的光子能量大于逸 出功，能发生光电效应；电场对光电子加速，故有光电子到达金属网，故②正确；入射光的光子能量大 于逸出功，能发生光电效应，根据光电效应方程 Ekm＝hν－W0＝3.8 eV，因为所加的电压为反向电压，反 向电压为 2 V，光电子能到达金属网，故③正确；入射光的光子能量大于逸出功，能发生光电效应，根据 光电效应方程 Ekm＝hν－W0＝3.8 eV，所加的反向电压为 4 V，根据动能定理知，光电子不能到达金属网， 故④错误 9.【答案】A 10．【答案】C 【解析】根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0＝hν－hν0，可知 Ek－ν 图象的横轴的截距大小等于 截止频率，由图知该金属的截止频率为 4.29×1014 Hz，故选项 A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν －W0 得知该图线的斜率表示普朗克常量 h，故选项 B 正确；当 Ek＝hν－W0＝0 时，逸出功为 W0＝hν0＝ 6.63×10-34×4.29×1014 J=2.84×10-19 J≈1.78 eV，故选项 C 错误；用 n＝3 能级的氢原子跃迁到 n＝2 能级时所 辐射的光子能量为 ΔE＝E3－E2＝1.89 eV >1.78 eV，所辐射的光照射该金属能使该金属发生光电效应，故 D 正确。 11.【答案】BD 【解析】物体做受迫振动时，物体振动的频率等于驱动力的频率，故 A 错误；根据简谐运动质点的位 移时间图象可知，若质点从平衡位置或最大位移处开始运动，经过四分之一周期，做简谐运动的质点所通 过的路程等于振幅；若质点不是从平衡位置或最大位移处开始，经过四分之一周期，做简谐运动的质点所 通过的路程不等于振幅，故 B 正确；麦克斯韦提出光是一种电磁波，赫兹通过实验证实了电磁波 的存在，故 C 错误；据公式 Δx＝L dλ 可得，双缝干涉实验中，若只减小双缝到光屏间的距离 L，两相邻 亮条纹间距将变小，故 D 正确。 12、【答案】BD 　　【解析】肥皂泡呈现彩色条纹是光的干涉现象,A 错误;由条纹间距 Δx=푙 푑λ 和红光的波长大于绿光的波 长可知,B 正确;光导纤维传送图像信息利用了光的全反射原理,C 错误;因为红光的折射率小于紫光的折射 率,光从真空中以相同的入射角斜射入水中,所以红光的折射角大于紫光的折射角,D 正确 13、[答案]　AB [解析]　图示时质点 a 处是波峰与波谷相遇，两列波引起的位移正负叠加的结果是总位移为零，A 正 确，质点 b 是波峰与波峰相遇，c 点是波谷与波谷相遇，振动都增强，振幅最大，振幅是一列波振幅的两8 倍，振动最强 ，B 正确．振动增强点意味着振幅最大，与位移变化无关，且总是振动增强的，再过T 2后 b 点振动位移变化，振幅不变，D 不正确．质点 d 处于振动加强区域，振幅最大，C 不正确． 14．【答案】ACD 【解析】当反向电压 U 与入射光频率 ν 一定时，光电流 i 与光强成正比，所以 A 图正确；频率为 ν 的 入射光照射阴极所发射出的光电子的最大初动能为 1 2mevmax2＝hν－W0，而截止电压 Uc 与最大初动能的关 系为 eUc＝1 2mvmax2，所以截止电压 Uc 与入射光频率 ν 的关系是 eUc＝hν－W0，其函数图象不过原点，所以 B 图错误；当光强与入射光频率一定时，单位时间内单位面积 上逸出的光电子数及其最大初动能是一定的，所形成的光电流强度会随反向电压的增大而减少，所以 C 图正确；根据光电效应的瞬时性规律，不难确定 D 图是正确的。 15.[答案]　AD [解析]　由 P 点振动方向沿 y 轴负方向可判断该波传播的方向沿 x 轴正方向，选项 A 正确；均匀介质 中传播的简谐横波各质点振幅相同，因此选项 B 错误；各质点只在自己的平衡位置附近振动，并没有随 波移动，而且 Δt＝4s＝2T，路程 s＝8A＝0.4m，选项 C 错，D 对． 16．【答案】ABD 【解析】根据麦克斯韦电磁理论，变化的磁场激发电场，变化的电场激发磁场，故 A 正确；电磁波 和机械波都能传递能量和信息，故 B 正确；红光的频率低于紫光的频率，在真空中红光的传播速度等于 紫光的传播速度，都等于光速，故 C 错误；根据多普勒效应，若在地球上接收到来自某遥远星球的光波 的频率变低，则可判断该星球正在离我们远去，故 D 正确 17.[答案]BD 18．[答案]选 AC [解析].由图乙可知 0.05 s 时，Q 质点在正向最大位移处，具有最大的加速度，A 正确．由题给条件可 画出 0.05 s 时波动图象如图所示： 再由甲、乙两图分析可知波向 x 轴负方向传播，则可知此时质点 P 的 速度在增大，加速度在减小，B、D 错．由图甲知波长 λ＝3 m，由图乙知周 期 T＝0.20 s，则波速 v＝λ T＝15 m/s，C 正确． 19．[答案] BC [解析]波长 λ＝v f＝ 340 1 360 m＝0.25 m，B 点到两波源的路程差 Δx＝1 m＝4λ，该点为振动加强点，但不是位 移总是最大，故 A 错误、C 正确．AB 上的点与 A 的距离和与 C 的距离之差一定小于 AC，即小于 3 m=12λ，则Ａ、B 之间路程差可能为 11λ、10λ、9λ、8λ、7λ、6λ、5λ、4λ、3λ、2λ、1λ、0λ、λ、2λ、3λ， 可知有 15 个振动加强点，故 B 正确．BC 上的点与 A 的距离和与 C 的距离之差一定小于 AC，即小于 3 m=12λ，则 BC 间路程差可能为 11.5λ、10.5λ、9.5λ、8.5λ、7.5λ、6.5λ、5.5λ、4.5λ，有 8 个振动减弱点， 故 D 错误． 20.[答案]BD 21. 200（2 分） 22．【答案】(1) d2＋4x22 d2＋4x21 (2 分) (2)ABD (2 分)9 (2)当入射角大于或等于发生全反射的临界角时，直尺 MN 上只出现一个亮点，故 A 正确；光从玻璃射入 空气，折射角大于入射角，通过几何关系知，x1