2019-2020学年高二下学期期中考试物理试题 Word版含解析

莆田一中2019-2020学年度下学期期中考试试卷
高二物理选修部分
（考试时间：100分钟满分：100分）
第Ⅰ卷
一、单项选择题（本题共8小题。

每小题4分，共32分。

每小题给出的四个选项中，只有一个正确选项，选对的得4分，有选错或不答的得0分）
1.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子．已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）
A. 40.8eV
B. 54.4eV
C. 51.0eV
D. 43.2eV
【★答案★】D
【解析】
【详解】A．根据量子理论可以知道，处于基态的离子在吸收光子能量时是成份吸收的，不能积累的．因此当其它能级和基态能量差和光子能量相等时，该光子才能被吸收．由能级示意图可知：第2能级和基态能级差为：
△E1=E2-E1=-13.6-（-54.4）=40.8eV
故A选项中光子能量能被吸收，故A错误；
B．当光子能量大于等于基态能量时，将被处于基态离子吸收并能使其电离，故选项B中的光子能量能被吸收，故B错误；
C．第4能级和基态能级差为：
△E2=E4-E1=-3.4-（-54.4）=51.0eV
故C选项中光子能量能被吸收，故C错误；
D．没有能级之间的能量差和D中光子能量相等，故D正确；
故选D．
2.2011年3月11日，日本发生9．O级大地震，导致核电站安全壳破损，使全球遭受核污染．世界绝大多数地方都从大气中检测到了的碘（I）一131，就是核原料一铀钚混合氧化物裂变的主要
产物之一．碘一131的原子核内有78个中子，具有放射性．它发生衰变时，发射出β、γ射线，生成氙（Xe ）-131，若所发射的β、γ射线的能量分别为0.6065MeV 和0.3640MeV ，下列说法中正确的是（ ）
A. 戴口罩可以防止碘一131的辐射
B. 铀钚混合氧化物中，铀与钚的半衰期都发生了变化
C. 碘一131发生衰变时，核反应方程是131131
053541
XE I e -→+
D. 碘一131发生衰变时，有30
1.74510kg -⨯ 的质量转化为能量
【★答案★】C 【解析】
【详解】A 、戴口罩不可以防止碘一131的辐射,故A 错误 B 、半衰期与外界因素无关,不会发生改变,故B 错误
C 、碘一131发生衰变时,核反应方程是131131
053541
XE I e -→+
,故C 正确
D 、由质能方程2
E mC =∆ ，代入数据解得：30
1.72510m kg -∆=⨯ ，即有301.72510m kg
-∆=⨯质量发生了亏损，故D 错。

故选C
【点睛】半衰期与外界因素无关,不会发生改变，根据质量数和电荷数守恒可写出核反应方程，再根据质能方程求出亏损的质量．
3.用如图甲所示的装置研究光电效应现象．闭合开关S ，用频率为v 的光照射光电管时发生了光电效应．图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能k E 与入射光频率v 的关系图像，图线与横轴的交点坐标为(,0)a ，与纵轴的交点坐标为(0,)b -，下列说法中正确的是（ ）
A. 普朗克常量为a h b
=
B. 断开开关S 后，电流表G 的示数不为零
C. 仅增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大
D. 保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表G 的示数保持不变 【★答案★】B 【解析】
【详解】由0k h W E ν=+，变形得k 0E h
W =-ν可知图线的斜率为普朗克常量，即b
h a
=，故选项A 错误；断开开关S 后，初动能大的光电子也可能达到阳极，所以电流表G 的示数不为零，故选项B 正确；只有增大入射光的频率，才能增大光电子的最大初动能，这与光的强度无关，故选项C 错误；保持照射光强度不变，仅提高照射光的频率，单个光子的能量将会增大，而光的强度不变，那么光子数一定会减少，发出的光电子数也会减少，电流表G 的示数就会变小，故选项D 错误． 4.已知天然放射现象放出a βγ、、三种射线。

下列说法正确是（ ） A. βγα、、三种射线分别是氦原子核、电子和中子
B. 三种射线中α射线速度最快、β射线电离作用最强、γ射线穿透能力最强
C. α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为414171
2781He+N O+H →
D. 英国物理学家J .J .汤姆孙最早用α射线完成著名的“α粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型 【★答案★】C 【解析】
【详解】A ．βγα、、三种射线分别是氦核、电子、电磁波，选项A 错误；
B ．三种射线中γ射线速度最快、α射线离作用最强、γ射线穿透能力最强，选项B 错误；
C ．α射线轰击氮原子核可以产生质子，核反应方程为
414171
2
781He+N O+H →
选项C 正确；
D ．卢瑟福最早用α射线完成著名的“α粒子散射实验”并提出核式结构的原子模型，选项D 错误。

故选C 。

5.如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为12:3:1n n =，且分别接有阻值相同的电阻1R 和2R ，12100ΩR R ==，通过电阻1R 瞬时电流如图乙所示，则此时（ ）
A. 用电压表测量交流电源电压约为424V
B. 断开开关K后，通过电阻R1的瞬时电流还是如图乙所示
C. 交流电源的功率162W
D. R1和R2消耗的功率之比为1:3
【★答案★】A
【解析】
【详解】A．变压器初级电流有效值为
10.6
A0.32A 2
I==次级电流有效值
1
21
20.92A
n
I I
n
==次级电压
222902V
U I R
==初级电压
1
12
22702V
n
U U
n
==交流电源电压
11127020.32100V3002V424V
U U I R
=+=+⨯=≈
选项A正确；
B．断开开关K后，次级电流为零，则原线圈电流也变为零，则通过电阻R1的瞬时电流为零，选项B错误；
C．交流电源的功率
10.323002W180W
P UI
==⨯=选项C错误；
D．R1和R2消耗的功率之比为
22
11
22
11
()()
39
P I
P I
===
选项D错误。

故选A。

6.机器人装有作为眼睛的“传感器”，犹如大脑的“控制器”，以及可以行走的“执行器”，在它碰到障碍物前会自动避让并及时转弯．下列有关该机器人“眼睛”的说法中正确的是( )
A. 力传感器
B. 温度传感器
C. 光传感器
D. 声音传感器
【★答案★】C
【解析】
【详解】由图可知，该传感器可以作为机器人的眼睛，则说明它采用的应是通过感光原理而确定障碍物的，故应为光传感器，ABD与分析不符，故选C。

7.如图甲所示，一矩形闭合线圈在匀强磁场B中以恒定的角速度转动（磁场足够大），转动轴12
O O 是矩形线圈的对称轴，位于线圈平面内且与匀强磁场方向垂直，线圈中的感应电流i随时间t变化规律如图乙所示，则（）
A. 该感应电流的有效值为
2
A
2
B. 该感应电流的频率为4Hz
C. t=1s时刻穿过线圈磁通量变化率最小
D. t=2s时刻线圈所在平面与磁场方向平行
【★答案★】A 【解析】
【详解】A ．由图乙可知，有效值
12A A 22
2
m I I =
＝
＝
故A 正确；
B ．周期T=4s ，故感应电流的频率
1
0.25Hz f T
=
= 故B 错误；
C ．t=1s 时刻，产生的感应电流最大，此时磁通量的变化率最大，故C 错误；
D ．t =2s 时刻，产生的感应电流为零，此时线圈平面位于中性面处，故线圈所在平面与磁场方向垂直，故D 错误； 故选A 。

【点睛】会通过瞬时感应电动势来判定在什么时刻，线圈处于什么位置；同时还能画出磁通量随着时间变化的图像及线圈中的电流随着时间变化的规律。

8.下列说法正确的是（ ）
A. 医学诊断时用“B 超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应
B. 图（a ）中如果灯泡灯丝突然烧断，会引起原线圈电流突然增大
C. 图（b ）中磁铁上下振动时，磁铁下端放一金属线圈，让磁铁振动时穿过它，它将对磁铁产生明显的阻尼
D. 图（c ）中LC 振荡电路中，如果磁场在增大，那么电容器在放电且电容器上极板带正电 【★答案★】C 【解析】
【详解】A ．“B 超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号经电子电路处理后可以合成体内脏器的像，没有使用多普勒效应，选项A 错误；
B．图(a)中如果灯泡灯丝突然烧断，副线圈中的电流减小，会引起原线圈电流突然减小，选项B错误；
C．图(b)中磁铁上下振动时，磁铁下端放一金属线圈，让磁铁振动时穿过它，线圈内产生感应电流，它产生它将对磁铁产生明显的阻尼，选项C正确；
D．图(c)中LC振荡电路中，如果磁场在增大，说明电流正在增大，那么电容器在放电，由电流的关系可知电容器上极板带负电，选项D错误。

故选C。

二、多项选择题（本题共6小题，每小题4分，共24分。

每小题给出的四个选项中，至少有两个选项正确，选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分）
9. 下列说法正确的是
A. 光的衍射现象说明光波是横波
B. 变化的电场周围不一定产生变化的磁场
C. 雷达是利用超声波来测定物体位置的设备
D. 眼镜镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理
【★答案★】BD
【解析】
试题分析：光的偏振现象说明光波是横波，选项A错误；变化的电场周围不一定产生变化的磁场，因为均匀变化的电场周围产生稳定的磁场，选项B错误；雷达是利用电磁波来测定物体位置的设备，选项C错误；眼镜镜片的表面上镀有增透膜，利用了光的干涉原理，选项D正确；故选BD.
考点：光的偏振；电磁波；雷达；光的干涉.
10.下列属于光的干涉现象的是( )
A. B. C. D.
【★答案★】BC
【解析】
【详解】A.图A属于单缝衍射，选项A错误；
B图B属于薄膜干涉，选项B正确；
C.图C 属于薄膜干涉，选项C 正确；
D.图D 属于白光折射产生的色散，选项D 错误.
11.面积为S 、阻值为R 的金属框放置在匀强磁场中，磁场方向与金属框平面垂直，磁感应强度随时间的变化规律B ＝B 0sin ωt ，则 A. 金属框中产生的电动势的最大值为B 0Sω B. 金属框中电流的有效值为
0B S R
ω
C. 在一个周期内金属框产生的焦耳热为22B S R
ω
D. 在第一个
14
周期内流过某截面的电荷量为0B S R
【★答案★】AD 【解析】
【详解】A.金属框中的磁通量变化与该框在磁感应强度恒为B 0的磁场中以ω匀速转动的情况相同．因此最大电动势为：
E m ＝B 0Sω
A 正确；
B.电流的有效值为：
I ＝
0222m E B S R
R
ω
=
B 错误；
C.在一个周期内金属框产生的焦耳热为：
Q ＝I 2
RT ＝2
2200222B S B S R R R ωπωπω⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭
C 错误； D.在第1个
4
T
内，磁通量变化量为： ΔΦ＝B 0S
则：
q ＝I ·Δt ＝
0B S t t R R
∆Φ
∆=∆ D 正确．
12.一列简谐横波沿x 轴正向传播，O 、A 、B 、C 、D 为传播方向上的五个质点，相邻质点之间相隔
1.0m ，如图所示。

t =0时刻波源O 点开始向y 轴正方向运动。

经过0.10s 它第一次达到正向最大位移，而此时刻B 质点开始从平衡位置开始向y 轴正方向运动。

由此可以确定（ ）
A. 这列波的波长为8.0m ，周期为2.0s
B. 这列波的波速为20m/s ，频率是2.5Hz
C. 在0.30s 末D 质点刚开始振动
D. 在0.30s 末D 质点第一次达到正向最大位移 【★答案★】BD 【解析】
【详解】AB ．由题意可知，波长为λ=8m ，周期为T =0.4s ，则频率为
1
2.5Hz f T
=
= 传播速度为
8
m/s 20m/s 0.4
v T
λ
=
=
= 选项A 错误，B 正确；
CD ．当再经过0.3s ，波向前传播的距离为
3200.3m 6m 4
x vt λ==⨯==
D 质点已经振动了0.1s 。

根据波形可知，D 质点第一次达到正向最大位移，选项C 错误，D 正确。

故选BD 。

13.如图是一弹簧振子的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（ ）
A. 振动的周期是0.8s
B. 0.1s 与0.3s 两时刻，振子的速度相同
C. 0.1s 与0.3s 两时刻，振子的加速度相同
D. 0.2s ～0.4s 的时间内，振子的动能不断减小 【★答案★】AC 【解析】
【详解】A ．由振动图像可知，振动的周期是0.8s ，选项A 正确； B ．0.1s 与0.3s 两时刻，振子的
速度大小相同，方向相反，选项B 错误； C ． 0.1s 与0.3s 两时刻，振子的位移相同，加速度相同，选项C 正确；
D ． 0.2s ～0.4s 的时间内，振子的速度不断变大，则动能不断增加，选项D 错误； 故选AC.
14.人们对手机的依赖性越来越强，有些人喜欢躺着玩手机，经常出现手机砸伤人脸的情况。

若手机的质量为150g ，从离人脸约20cm 的高度无初速度掉落，砸到人脸后手机未反弹，人脸受到手机的冲击时间约为0.1s ，重力加速度g =10m/s 2，下列计算正确的是（ ） A. 手机与人脸作用过程中，手机的动量变化量大小约为0.3kg·m/s B. 人脸对手机的冲量大小约为0.3N·s C. 人脸对手机的冲量大小约为1.0N·s
D. 手机对人脸的平均冲力大小约为4.5N 【★答案★】AD 【解析】
【详解】A ．20cm=0.20m ；150g=0.15kg ；根据自由落体运动的规律，得下落的速度为：
22100.22v gh ==⨯⨯=m/s
手机与眼睛作用后手机的速度变为0，所以手机与眼睛作用过程中动量变化为：
00.152p mv ∆=-=-⨯=-0.30kg•m/s
A 正确；
BC ．手机与眼接触的过程中受到重力与眼睛的作用力，选取向上为正方向，则有：
y I mgt p -=∆ 代入数据可得：I y =0.45N•s，BC 错误； D ．由冲量的定义：
y I Ft =
代入数据可得：
0.45
4.5
0.1
y
I
F
t
===N
D正确。

故选AD。

第Ⅱ卷（44分）
三、实验题（本小题两题，共16分）
15.在“用单摆测定重力加速度”实验中：
(1)除长约1m的细线、带铁夹的铁架台、有小孔的小球、游标卡尺外，下列器材中，还需要_________
（填正确★答案★的标号）
A.
秒表
B.米尺
C.天平
D.弹簧秤
(2)用游标卡尺测小球的直径，如图所示，则小球的直径是_________.
(3)下列做法正确的是_________；（填正确★答案★的标号）
A.从摆球达到最高位置时开始计时
B.记录摆球完成一次全振动的时间
C.要让摆球在竖直平面内摆动的角度不小于5°
D.选用的细线应细、质量小，且不易伸长
(4)从悬点到球心的距离是摆长L，改变摆长L的长度，测得6组L和对应的周期T，画出2
L T
-图
线，在图线上选取A、B两个点，两个点的坐标如图所示，则重力加速度的表达式是_________.
【★答案★】 (1). AB (2). 12.5mm (3). CD (4). (
)
222
4B A B A
L L T T π--
【解析】
【详解】(1)[1]在实验中，需要测量单摆的周期，所以需要秒表，需要测量摆线的长度，所以需要米尺，摆球的质量不需要测量，所以不需要天平或弹簧秤，所以AB 选项是正确的. (2)[2]游标卡尺的主尺读数为12mm ，游标读数为0.15mm 0.5mm ⨯=，所以最终读数为：
12mm+0.5mm=12.5mm .
(3)[3]A ．摆球经过平衡位置时速度最大，在该处计时测量误差较小.故A 错误. B ．通过测量n 次全振动的时间t ，通过t
T n
=
求解周期，测量一次误差较大.故B 错误. C ．摆球在同一竖直面内摆动，不能做圆锥摆. 当摆角不超过5°时其摆动可视为简谐振动，所以C 是正确的.
D ．选用的细线应细、质量小，且不易伸长.所以D 是正确的. (4)[4]根据：
2L T g
π
= 得出：
2
2
4gT L π
= 可知图线的斜率：
2
4g k π=
又由图象知：
22
B A
B A L L k T T -=
-
所以得出：
()222
4B A B A
L L g T T π-=- 16.在“用双缝干涉测单色光的波长”的实验中
（1）如图甲所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏．下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是_____ A ．增大③和④之间的距离 B ．增大④和⑤之间的距离 C ．将绿色滤光片改成红色滤光片 D ．增大双缝之间的
距离 （2）下列说法正确的是_____．
A ．如果将灯泡换成激光光源，去掉单缝，该实验照样可以完成
B ．若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，不能通过“拨杆”的拨动把干涉条纹调成与分划板中心刻线平行
C ．去掉滤光片，不可能观察到干涉图样
D ．毛玻璃屏上的干涉条纹与双缝垂直
（3）转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数如图乙所示，x 1＝0.045mm ．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮纹，读出手轮的读数如图丙所示．则相邻两亮条纹的间距是_____mm ．（取三位有效数字）
（4）如果已经量得双缝的间距是0.30mm 、双缝和光屏之间的距离是900mm ，则待测光的波长是_____m ．（取三位有效数字）
【★答案★】 (1). BC (2). AB (3). 1.61 (4). 75.3710-⨯ 【解析】
【详解】（1）双缝干涉条纹间距公式：L
x d
λ∆=
： AB.增大双缝到屏的距离L ，可以增大条纹间距，A 错误B 正确
C .
将绿色滤光片改成红色滤光片增大了波长，可以增大条纹间距，C 正确 D.增大双缝之间的距离d ，减小了条纹间距，D 错误
（2）A.将灯泡换成激光光源，激光是相干光源，单色性好，所以可以去掉单缝，A 正确 B.若测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不平行，说明双缝是倾斜的，双缝平行于干涉条纹，应当调节双缝装置，B 正确
C.去掉滤光片，能够观察到干涉图样，只不过是各色光重叠产生的彩色条纹，C 错误
D.干涉条纹与双缝是平行的，D 错误
（3）图丙的读数，主尺刻度为：14.5mm ，分尺刻度为：
0.5
3.4mm 0.034mm 50
⨯=，所以读数为：
14.534mm ，所以条纹间距：14.5340.045
mm 1.61mm 101x -∆=
=-
（4）根据L
x d λ∆=，可得：x d L
λ∆⋅=，代入数据解得：75.3710m λ-=⨯
四、计算题（本题3小题，共28分。

解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后★答案★的不能得分，有数值运算的，★答案★中必须明确写出数值和单位）。

17.一列简谐横波在x 轴上传播，在t 1=0时刻波形如图中实线所示，t 2=0.2s 时刻波形如图中虚线所示，求：
（1）该波的振幅和波长；
（2）若这列波向右传播，波速是多少。

【★答案★】（1）8m ；4cm ；（2）()1040v n =+(n =0，1，2，3，) 【解析】
【详解】(1)由图可知，该波的波长是8m ，振幅是4cm 。

(2)若波向右传播，则
2s n λ=+(m)(n =0，1，2，3，)
所以
()22810400.2
n n
v n t λ++=
==+∆(m/s)(n =0，1，2，3，) 18.如图所示，某发电机输出功率为30KW ，输出电压U 1=300V ，用原、副线圈匝数比n 1:n 2=1:5的变压器升压后向远处用户供电，输电线的总电阻R =10Ω，用户端用一降压变压器把电压降为
U 4=220V ．（变压器均为理想变压器）求：
（1）输电线上损失的电功率ΔP （2）降压变压器的匝数比n 3:n 4
【★答案★】（1）4000W （2）65
11
【解析】
【详解】(1)变压器原线圈电流
11
100A P
I U =
= 由
12
21
I n I n = 可得
1
212
20A n I I n =
= 输电线路上损失的功率
2
24000W P I R ∆==
(2)输电线路上降低的电压
2200V U I R ∆==
11
22
U n U n = 则
321300V U U U =-∆=
降压变压器匝数比
33446511
n U n U == 19.两个动能均为1MeV 的氘核发生正面碰撞，引起如下反应：2231
1111H H H H +→+试求：
（1）此核反应中放出的能量E ∆为多少？
（2）若放出的能量全部变为新生核的动能，则新生的氢核具有的动能是多少？(2
1H )的质量为2.0136u ，31H 的质量为3.0156u 。

1
1H 的质量为1.0073u 。

1u=931.5MeV ） 【★答案★】（1）4.005MeV ；（2）4.5MeV 【解析】
【详解】（1）此核反应中的质量亏损和放出的能量分别为
2 2.0136 3.0156 1.0073u 0.004()3u m ∆=⨯--=
20.004
931.5MeV 4.005MeV 3
E mc ∆=∆=
⨯= （2）因碰前两氘核动能相同，相向正碰，故碰前的总动量为零，因核反应中的动量守恒，故碰后质子和氚核的总动量也为零，设其动量分别为1p 和1p -必有
12p p =-
设碰后质子和氚核的动能分别为E k1和E k2，质量分别为m 1和m 2，则
2
12k1111222
2k222
12
3
1p E m v m m p E m v m m ==== 故新生的氢核的动能为
()1k033
(4.0052) 4.5MeV 44
k E E E MeV =
∆+=+=
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