山东省青岛市胶州市2019-2020高二物理下学期期中试题（Word版附解析）

2019—2020 学年度第二学期期中学业水平检测高二物理 一、单项选择题 1.如图所示是显微镜下观察水中一个小炭粒的“运动轨迹”，以小炭粒在A 点开始计时，图中 的 A、B、C、D、E、F、G…各点是每隔 20s 小炭粒所在的位置，用折线连接这些点，就得到 了图中小炭粒的“运动轨迹”，下列说法中正确的是（　　） A. 图中记录的是炭粒分子无规则运动的情况 B. 小炭粒的运动说明了水分子的无规则运动 C. 在第 30s 末，小炭粒一定位于 B、C 连线的中点 D. 由实验可知，小炭粒越大，布朗运动越显著 【答案】B 【解析】 【详解】ABC．根据题意，每隔 20s 把观察到的炭粒的位置记录下来，然后用直线把这些位置 依次连接成折线，所以布朗运动图象反映每隔 20s 固体微粒的位置，而不是运动轨迹，只是按 时间间隔依次记录位置的连线；由于微粒的运动是无规则的，所以在 30s 末时的位置小炭粒不 一定位于 C、D 连线的中点，由图线的杂乱无章得到固体小颗粒运动的杂乱无章，反映了液体 分子热运动的无规则运动，故 AC 错误；B 正确； D．悬浮小炭粒越小，同一时刻受到液体分子撞击的冲力越不平衡，布朗运动越显著。反之， 悬浮小炭粒越大，布朗运动越不明显，故 D 错误。 故选 B。 2.下列说法中正确的是（　　） A. 压缩气体也需要用力，这表明气体分子间存在着斥力 B. 若分子势能增大，则分子间距离减小 C. 分子间的距离增大时，分子间相互作用的引力和斥力都减小 D. 自然界中热现象的自发过程不一定沿分子热运动无序性增大的方向进行 【答案】C 【解析】 【详解】A．压缩气体也需要用力是为了克服气体内外的压强的差。不能表明气体分子间存在着斥力。故 A 错误； B．当分子力表现为斥力时，分子力随分子间距离的减小而增大，间距减小，斥力做负功分子 势能增大，当分子表现为引力时，分子力随距离增加先增大后减小，间距减小，引力做正功， 分子势能减小，故 B 错误； C．分子间同时存在引力和斥力，都随着距离的增加而减小，随着距离的减小而增加，故 C 正 确； D．热力学第二定律的内容可以表述为：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方 向进行，故 D 错误。 故选 C。 3.在 LC 振荡电路中，某时刻线圈中的磁场和电容器中的电场如图所示，则此时刻（　　） A. 电容器正在充电 B. 振荡电流正在增大 C. 线圈中的磁场正减弱 D. 磁场能正在向电场能转化 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A．分析线圈中的磁场方向，根据安培定则可知，电流从向上向下流过线圈，分析电容器场强 方向可知，上极板带正电，则电容器在放电，故 A 错误； B．根据电磁振荡规律可知，电容器放电，振荡电流正在增大，故 B 正确； CD．电容器放电，电场能向磁场能转化，磁场逐渐增强，故 CD 错误。 故选 B。 4.下列说法正确的是（　　） A. 在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的表面张力有关 B. 在完全失重的情况下气体对器壁不再产生压强 C. 把一枚针轻放在水面上，它会静止浮在水面，这是由于针的重力与表面张力平衡 D. 晶体的物理性质表现为各向异性，非晶体的物理性质表现为各向同性【答案】A 【解析】 【详解】A．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，浸润液体一般会上升，不 浸润的液体会下降，也就是说与液体的种类和毛细管的材质有关，浸润与不浸润现象取决于 分子力作用，即与液体的表面张力有关，故 A 正确； B．气体的压强是分子持续撞击器壁产生的，在完全失重的情况下，气体对器壁的压强不为零， 故 B 错误； C．针能静止浮在水面上，是由于水面分子间的作用力较大，形成了液体的表面张力的原因， 故针的重力与液体表面提供的支持力平衡，故 C 错误； D．根据多晶体与单晶体的特点可知，单晶体的某些物理性质表现为各向异性，多晶体和非晶 体的物理性质表现为各向同性。故 D 错误。 故选 A。 5.2017 年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在 100 nm （1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．大连光源因其光子的能量大、 密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫 外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离 一个分子的能量约为（取普朗克常量 h=6.6×10–34 J·s，真空光速 c=3×108 m/s） A. 10–21 J B. 10–18 J C. 10–15 J D. 10–12 J 【答案】B 【解析】 一个处于极紫外波段的光子的能量约为 ，由题意可知，光子的能量应比 电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选 B． 【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的 电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多． 6.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播，图 a 是 t＝1 s 时的波形图，图 b 是某振动质点的位移随时 间变化的图像，则图 b 可能是图 a 中哪个质点的振动图像（　　） 182 10 JhcE λ −= ≈ ×A. x=1m 处的质点 B. x=2m 处的质点 C. x=3m 处的质点 D. x=4m 处的质点 【答案】B 【解析】 【详解】图 b 上 t=1s 时质点经平衡位置向下。图 a 上，t=1s 时刻，只有 x=0 处质点、x=2m 处 质点、x=4m 处质点、x=6m 处质点、x=8m 处质点经过平衡位置。简谐横波沿 x 轴负方向传播， 根据波形平移法可知，x=2m 处和 x=6m 处质点经平衡位置向下，与图 b 中 t=1s 时刻质点的状 态相同，故 B 正确，ACD 错误。 故选 B。 7.1905 年爱因斯坦提出光子假设，成功地解释了光电效应，因此获得 1921 年诺贝尔物理学奖， 下列关于光电效应的说法正确的是（　　） A. 只有入射光的波长大于金属的极限波长才能发生光电效应 B. 电子脱离某种金属所做的功叫这种金属的逸出功，其与入射光的频率和强度无关 C. 用不同频率的光照射同种金属，发生光电效应时逸出的光电子的初动能都相同 D. 发生光电效应时，保持入射光的频率不变，减弱入射光的强度，单位时间内射出的光电子 数将减少 【答案】D 【解析】 【详解】A．要有光电子逸出，则光电子的最大初动能 ，即只有入射光的频率大于金 属的极限频率，即波长小于极限波长时，才会有光电子逸出，故 A 错误； B．逸出功就是使电子脱离金属所做功的最小值，金属的逸出功是金属的固有属性，与入射光 的频率和强度无关，故 B 错误； C．根据爱因斯坦光电效应方程 可知光电子的最大初动能 与入射光的频率成线性关系，不同频率的光照射发生光电效应 km 0E > kmE h Wν= − kmE时，逸出的光电子的最大初动能不同，故 C 错误； D．发生光电效应时，对于一定频率的光，减弱入射光的强度，则单位时间内入射的光子的数 目越少，所以单位时间内发出光电子的数目越少，故 D 正确。 故选 D。 8.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从 n=4 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射出可见光 a，从 n=3 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射出可见光 b，则（　　） A. 真空中，光 a 的波长大于光 b 的波长 B. 氢原子从 n=4 的能级向 n=3 的能级跃迁时可能会辐射出紫外线 C. 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 γ 射线 D. 用可见光 a 照射处于 n=2 能级的氢原子，其一定跃迁到 n=4 能级 【答案】D 【解析】 【详解】A．氢原子从 n=4 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从 n=3 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射出的光子能量，故 a 光的频率大于 b 光的频率，则有在真空中，a 光的 波长小于 b 光的波长，故 A 错误； B．氢原子从 n=4 的能级向 n=3 的能级跃迁时，光子能量小于从 n=4 的能级向 n=2 的能级跃迁 时的光子能量，知光子频率小于可见光的光子频率，不可能是紫外线，是红外线。故 B 错误； C．γ 射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，故 C 错误； D．n=4 的能级向 n=2 的能级跃迁时辐射出可见光 a，故用可见光 a 照射处于 n=2 能级的氢原 子，其一定跃迁到 n=4 能级，故 D 正确。 故选 D。 二、多项选择题 9.如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线（振幅 A 与驱动力频率 f 的关系），则 下列说法正确的是（　　）A. 此单摆的固有周期约为 2s B. 此单摆的摆长约为 2m C. 若摆长变小，共振曲线的峰将右移 D. 若摆长增大，单摆的固有频率增大 【答案】AC 【解析】 【详解】A．由图可知该单摆的周期为 故 A 正确； B．由单摆周期公式 得 代入数据解得 故 B 错误； C．由单摆周期公式可知摆长减小，则单摆周期减小，故固有频率增大，共振曲线向右移动， 故 C 正确； D．由单摆周期公式可知摆长增大，则单摆周期增大，故固有频率减小，故 D 错误。 故选 AC。 10.如图所示，水平弹簧振子沿 x 轴在 M、N 间做简谐运动，坐标原点 O 为振子的平衡位置， 其振动方程为 cm，则下列说法正确的是（　　） A. MN 间距离为 6cm B. 振子的运动周期是 0.4s 1 2sT f = = 2 LT g π= 2 24 gTL π= 1mL ≈ 6sin(5 )2x t ππ= −C. t=0 时，振子位于 N 点 D. t=4.3s 时，振子具有最大速度 【答案】BD 【解析】 【详解】A．MN 间距离为 故 A 错误； B．因 ，可知振子的运动周期是 故 B 正确； C．由 cm 可知 时， ，即振子位于 M 点，故 C 错误； D．由 cm 可知 时， ，此时振子在 点，振子加速度为零，速 度最大，故 D 正确。 故选 BD。 11.如图所示分别是 a 光、b 光各自通过同一双缝干涉仪器形成的图样（黑色部分表示亮纹）， 则下列说法正确的是（　　） A. 在同一均匀介质中，a 光的传播速度小于 b 光的传播速度 B. 两种光通过同一狭缝时，a 光产生的中央亮条纹的宽度比 b 光的大 C. 光由同一介质射入空气，发生全反射时，a 光的临界角比 b 光大 D. a 光和 b 光由玻璃棱镜进入空气后频率都变大 【答案】BC 【解析】 【详解】A．根据 得 2 2 6 12cmA = × = 5 rad/sω π= 2 2 0.4s5T s π π ω π= = = 6sin(5 )2x t ππ= − 0t = 6cmx = − 6sin(5 )2x t ππ= − 4.3st = 0x = O Lx d λ∆ =光的条纹间距较大，则 光的波长较大，折射率较小，根据 得， 光在均匀介质中的 速度较大，故 A 错误； B．波长越长 波越容易发生明显的衍射现象，故 a 光比 b 光更容易发生明显的衍射现象，则 a 光、b 光通过同一狭缝发生衍射时，a 光的中央亮纹更宽，故 B 正确； C． 光的折射率较小，根据 可得 光从某一介质射向空气全反射的临界角较大，故 C 正确； D．a 光和 b 光由玻璃棱镜进入空气后，频率都不变，故 D 错误。 故选 BC。 12.气闸舱是载人航天航天器中供航天员进入太空或由太空返回用的气密性装置；其原理图如 图所示。座舱 A 与气闸舱 B 之间装有阀门 K，座舱 A 中充满空气，气闸舱 B 内为真空。航天 员由太空返回气闸舱时，打开阀门 K，A 中的气体进入 B 中，最终达到平衡。假设此过程中 系统与外界没有热交换，舱内气体可视为理想气体，下列说法正确的是（　　） A. 气体并没有对外做功，气体内能不变 B. 气体体积膨胀，对外做功，内能减小 C. 气体体积增大，压强减小，温度减小 D. 气体分子单位时间内对座舱 A 舱壁单位面积的碰撞次数将减少 【答案】AD 【解析】 【详解】ABC．气体自由扩散，没有对外做功，又因为整个系统与外界没有热交换，根据 可知内能不变，气体的温度也不变。故 A 正确，BC 错误； D．因为内能不变，故温度不变，平均动能不变，因为气闸舱 B 内为真空，根据玻意耳定律可 的 xd L λ ∆= a a cv n = a a 1sinC n = a U W Q∆ = +知 可知扩散后压强 p 减小，体积 V 增大，所以气体 密集程度减小，根据气体压强的微观意义 可知气体分子单位时间对气缸壁单位面积碰撞的次数将变少，故 D 正确。 故选 AD。 三、非选择题 13.(1)用油膜法估测分子的大小时有如下步骤： A．将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形态用彩笔画在玻璃板上； B．将油酸和酒精按一定比例配制好；把酒精油酸溶液一滴一滴的滴入量筒中，当体积达到 1mL 时记下滴入的滴数，算出每滴液滴的体积；把一滴酒精油酸溶液滴在水面上，直至薄膜形态 稳定； C．向浅盘中倒入约 2cm 深的水，向浅盘中的水面均匀地撤入石膏粉（或痱子粉）； D．把玻璃板放在方格纸上，数出薄膜所占面积； E．计算出油膜的厚度 ； 把以上各步骤按合理顺序排列如下：____________； (2)若油酸酒精溶液的浓度为每 104ml 溶液中有纯油酸 4mL，用注射器测得 1mL 上述溶液有液 滴 50 滴。把 1 滴该溶液滴入盛水的浅盘里，最后油酸膜的形状和尺寸如图所示，坐标中正方 形小方格的边长为 1cm，按以上数据可知每一液油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是 __________m3；估算出油酸分子的直径是__________m。（本题结果均保留 1 位有效数字） 【答案】 (1). CBADE (2). (3). 【解析】 【详解】(1)[1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液例 测定一滴 酒精油酸溶液的体积（前期准备工作） 准备浅水盘 滴入酒精油酸溶液，形成油膜 描 的 pV = 定值 Vd S = 128 10−× 107 10−× → → → →绘油膜边缘 测量油膜面积 计算分子直径，故实验步骤为 CBADE。 (2)[2][3]油酸膜的面积是 每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积 油酸分子的直径约为油膜的厚度 14.某实验小组在实验室中用如图甲所示的装置完成“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)下表是该实验小组记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理。 组次 1 2 3 摆长 L/cm 80.00 90.00 100.00 50 次全振动所用的时间 t/s 90.0 95.5 100.5 振动周期 T/s 1.80 1.91 重力加速度 g/（m·s-2） 9.74 9.73 请计算出第 3 组实验中的 T=________s，g=___________ ；（保留三位有效数字） (2)若实验测出的加速度与真实值相比偏大，则可能的原因是_______________（至少写出一 条）； (3)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图乙所示。由于家里 只有一根量程为 40cm 的刻度尺，于是他在细线上的 A 点做了一个标记，使得悬点 O 到 A 点 → → 2 2 2113 1cm 1.13 10 m−× = × 6 1 32 4 1 mL 8 10 mL 84 m1050 10V − −= × = × = × 12 10 2 8 10 7 10 m1.13 10 Vd L mS − − − ×= = = = ×× 2m/s间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 O、A 间细线长度 以改变摆长。实验中，当 O、A 间细线的长度分别为 l1 和 l2 时，测得相应单摆的周期为 T1、 T2，由此可得重力加速度 g=__________（用 l1、l2、T1、T2 表示）。 【答案】 (1). 2.01 (2). 9.76 (3). 计算摆线时加入了小球直径使摆长测量值偏大或者 记录全振动次数时多记录一次使周期偏小 (4). 【解析】 【详解】(1)[1][2]由表中实验数据可知，第三组实验中，周期 代入数据有 (2)[3]根据重力加速度的表达式 可知，计算摆线时加入了小球直径使摆长测量值偏大或者记录全振动次数时多记录一次使周 期偏小，这都可能使实验测出的加速度与真实值相比偏大。 (3)[4]设 点到铁锁重心的距离为 。根据单摆的周期公式 得 ， 联立以上两式解得重力加速度 15.一列简谐横波沿 x 轴负方向传播，频率为 10Hz，某时刻的波形如图所示，介质中质点 A 的 平衡位置在 x1＝7.5cm 处，质点 B 的平衡位置在 x2＝16cm 处，从图示对应的时刻算起，求： (1)波 传播速度； (2)质点 A、B 到达平衡位置的时间差。 的 2 1 2 2 2 1 2 4 - ) - l l T T π（ 100.5 s 2.01s50T = = 2 2 2 2 2 4 4 3.14 1 9.76m/s2.01 Lg T π × ×= = = 2 2 4π Lg T = A 0l 2 LT g π= 0 1 1 2 l lT g π += 0 2 2 2 l lT g π += 2 1 2 2 2 1 2 4 ( )l lg T T π −= −【答案】(1)2m/s；(2) 【解析】 【详解】(1)由图像可知波长 λ=20cm=0.2m 可得 v=λf=2m/s (2)简谐横波沿 x 轴负方向传播，设 A、B 第一次到达平衡位置的时间为 tA，tB，则有 =1.25×10-2s =2×10-2s 得 s 16.某些建筑材料可产生放射性气体——氡，氡可以发生 α 或 β 衰变，如果人长期生活在氡浓 度过高的环境中，那么，氡经过人的呼吸道沉积在肺部，并放出大量的射线，从而危害人体 健康。原来静止的氡核（ ）发生一次 α 衰变生成新核钋（ ），并放出一个能量为 E0=0.039MeV 的光子。已知放出的 α 粒子动能为 Eα=5.45MeV；忽略放出光子的动能，但考虑 其能量；1u=931.5MeV。 (1)写出衰变的核反应方程； (2)衰变过程中总的质量亏损为多少？（结果用 u 表示） 【答案】(1) ；(2)0.006u 【解析】 【详解】(1)根据电荷数守恒和质量数守恒，衰变方程为 (2)衰变过程动量守恒，忽略放出光子的动能及动量，则 37.5 10 s−× -2 -2 1 A (10 7.5) 10 2.5 10 2 2 xt v − × ×= = = -2 -2 2 B (20 16) 10 4 10 2 2 xt v − × ×= = = -3 B A 7.5 10t t t∆ = − = × 222 86 Rn Po 222 218 4 86 84 2Rn Po He→ + 222 218 4 86 84 2R Pn o+ He→释放出新核的动能 α 粒子动能 故有 可得释放出的总能量 代入数据解得衰变过程中的质量亏损为 17.如图，某玻璃砖的截面由半圆和正三角形 ABC 组成，半圆的直径为 d，一束单色光 a 从 AB 边的中点 P 垂直于 BC 射入玻璃砖中，结果折射光线刚好通过半圆的圆心 O。另一束同种色光 b 的方向与光线 a 方向相同，从 AB 边上的 D 点（图中未画出）折射进入玻璃砖后从圆的最底 部 Q 射出，两束光线射出玻璃砖后相交于 E 点（图中未画出），光在真空中的传播速度为 c， 求： (1)光线 a 在玻璃砖中传播的时间； (2)DP 间的长度； (3)OE 间的长度。 【答案】(1) ；(2) ；(3) 【解析】 【详解】(1)如图 为 Pα oP P= 2 Po Po k 2 PE m = 2 α α α 2 PE m = k α 2 109E E= 2 α 0kE E E E mc= + + = ∆ 0.006um∆ = 3dt c = 3 6DP d= 3 2OE d=由几何关系可知，a 光在 AB 面上的入射角为 60°，折射角为 30°，根据折射率公式有 由几何关系可知，a 光在玻璃砖中传播的路程 光在玻璃砖中传播的时间 (2)由几何关系可知 求得 (3)由几何关系 Q 点入射角为 30°，根据折射率公式有 解得 Q 点出射角 可得 18.如图甲，用细管连接的两个完全相同的竖直气缸 a、b 内装有理想气体，气缸长均为 L，将 两气缸隔开的薄活塞的质量为 m、横截面积为 S，此时活塞恰好没有与气缸 a 底部接触（图甲 中所示位置）。现将气缸缓慢转动 至图乙位置，转动后重新平衡时活塞在气缸 a 中向下移 sin sin 60 3sin sin30 in γ= = =  s d= 3s ns dt v c c = = = AP AO PD OQ = 3 6DP d= sin sin 3sin sin30n i γ γ′ ′= = =′  o=60γ ′ 33 2OE OQ d= = 180°动的距离为 。重力加速度大小为 g，整个装置均由导热性能良好的材料制成，活塞可在气缸 a 内无摩擦地滑动，不计活塞的厚度以及连接两气缸的细管容积，转动过程中气体的温度恒为 T0。 (1)求转动前气缸 a 中气体的压强 pa； (2)若转动时环境温度同时改变，使得再次平衡时活塞恰好位于气缸 a 的正中间位置，则此时 温度为多少？ (3)请计算判断转动后能否通过改变环境的温度，使得再次平衡时活塞回到气缸 a 与细管连接 处且恰未接触。 【答案】(1) ；(2) ；(3)不能实现 【解析】 【分析】 【详解】 (1)图甲状态下对活塞分析 图乙状态下对活塞分析 从图甲状态到图乙状态，由玻意耳定律可得，对 a 气缸内气体 对 b 气缸内气体 联立方程解得 (2)由气体状态方程可得，对 a 气缸内气体 4 L 27 8a mgp S = 0 6 23T T= a bp S mg p S+ = 1 1a bp S p S mg= + 1 3 4a ap SL p S L= 1 5 4b bp SL p S L= 27 8a mgp S =对 b 气缸内气体 联立方程解得 (3)若从图甲状态到最终状态，两气缸体积没有变化，根据查理定律可得，对 a 气缸内气体 对 b 气缸内气体 解得 因此该过程不能实现。 2 0 2a a Lp Sp SL T T = 2 0 3 2b b Lp Sp SL T T = 2 2a bp S p S mg= + 0 6 23T T= 3 0 3 b a mgpp T T S + = 3 0 3 a b mgp pS T T + = 3 0T T= −