高二物理下学期期末考试试题(实验班)(新版)人教版

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2017—2018学年第二学期期末考试
高二（实验班）物理试卷
（本卷满分：100分，时间：90分钟）
一、选择题（每题4分，共48分）
1.下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是( )
2.在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法符合历史事实的是( )
A. 汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了原子的核式结构
B. 卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
C. 查德威克发现了中子，证实了中子是原子核的组成部分
D. 爱因斯坦发现的质能方程解释了光电效应产生的原因
3.一弹丸在飞行到距离地面 5 m高时仅有水平速度v＝2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1。

不计质量损失，取重力加速度g＝10 m/s 2，则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( )
A. B.
C. D.
4.A、B两球沿一直线发生正碰，如图所示的s-t图象记录了两球碰撞前后的运动情况，图中的a、b分别为碰撞前的位移图象．碰撞后两物体粘合在一起，c为碰撞后整体的位移图象．若A球的质量m A=2kg，则下列说法中正确的是( )
A. B球的质量m B=1kg
B. 相碰时，B对A所施冲量大小为3N•S
C. 碰撞过程损失的动能为10J
D. A、B碰前总动量为-3kg•m/s
5.如图所示，两相同的木块A、B静止在水平面上，它们之间的距离为L．今有一颗子弹以较大的速度依次射穿了A、B，设子弹射穿A木块的过程中所用时为t A，子弹射穿B木块的过程中所用时间为t B．A、B停止时，它们之间的距离为s，整个过程中A、B没有相碰．子弹与木块的作用力恒定，则( )
A．s=L, t A= t B B．s＞L，t A＜t B
C．s＜L，t A＞t B D．s＜L，t A＜t B
6.关于近代物理学的结论中，下面叙述中正确的是（）
A. 在核反应中，质量守恒、电荷数守恒
B. 氢原子从n=6跃迁至n=2能级时辐射出频率v1的光子，从n=5跃迁至n=2能级时辐射出频率v2的光子，频率为v1的光子的波长较大
C. 已知铀238的半衰期为4.5×109年，地球的年龄约为45亿年，则现在地球上存有的铀238原子数量约为地球形成时铀238原子数量的一半
D. β衰变能释放出电子说明了原子核中有电子
7.氢原子的部分能级如图所示，已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间．由此可推
知，氢原子( )
A. 从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B. 从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
C. 从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D. 从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
8.已知能使某金属产生光电效应的极限频率为,则有( )
A. 当用频率为2的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B. 当照射光的频率大于时，若增大，则逸出功增大
C. 当用频率为2的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为
D. 当照射光的频率大于时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍
9.在光电效应实验中，用某一频率的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是( )
A. 增大入射光的强度，光电流增大
B. 减小入射光的强度，光电效应现象将消失
C. 改用频率小的光照射，一定不发生光电效应
D. 改用频率更大的光照射，光电子的最大初动能变大
10.原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的是（）
A. 核的结合能约为14 MeV
B. 核比核更稳定
C. 两个核结合成核时释放能量
D. 核中核子的平均结合能比
核中的大 11.从水平地面上方同一高度处，使a 球竖直上抛，使b 球平抛，且两球质量相等，初速度大小相同，最后落于同一水平地面上。

空气阻力不计。

下述说法中正确的是（ ）
A ．两球着地时的动量相同
B ．两球着地时的动能相同
C ．重力对两球的冲量相同
D ．重力对两球所做的功相同
12.质量为M 和0m 的滑块用轻弹簧连接，以恒定的速度v 沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m 的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是（ ）
A 、M 、0m 、m 速度均发生变化，分别为123v v v 、、，而且满足()01023+M m v Mv m v mv =++
B 、0m 的速度不变，M 和m 的速度变为1v 和2v ，而且满足12Mv Mv mv =+
C 、0m 的速度不变，M 和m 的速度都变为'v ，且满足()+'Mv M m v =
D 、M 、0m 、m 速度均发生变化，M 、0m 速度都变为1v ，m 的速度变为2v ，且满足()()012++M m v M m v mv =+
二、实验题（共2小题，满分12分。

把正确答案填写在题中横线上）。

13.如图所示为实验室中验证动量守恒的实验装置示意图.
（1）若入射小球质量为1m ,半径为1r ；被碰小球质量为2m ，半径为2r ，则（______）
A. 12m m >， 12r r >
B. 12m m >， 12r r <
C. 12m m >， 12r r =
D. 12m m <， 12r r =
（2）为完成此实验，以下所提供的测量工具中必需的是________.（填下列对应的字母）
A.直尺
B.游标卡尺
C.天平
D.弹簧秤
E.秒表
（3）设入射小球的质量为1m ,被碰小球的质量为2m ，P 为碰前入射小球落点的平均位置,则关系式（用1m 、2m 及图中字母表示）___________________________成立,即表示碰撞中动量守恒.
14.为了解释光电效应现象，爱因斯坦提出了“光子”的概念，并给出了光电效应方程。

但这一观点一度受到质疑,密立根通过下述实验来验证其理论的正确性，实验电路如图1所示。

(1)为了测量遏止电压
与入射光频率的关系，实验中双刀双掷开关应向_____闭合。

（填“上”或“下”）
(2)如果实验所得
图象如图2所示，其中、、为已知量，元电荷带电量为。

那么：
①只需将________与普朗克常量h 进行比较，若在误差许可的范围内二者相等，则证明“光电效应方程”是正确的。

②该实验所用光电管的K 极材料的逸出功为 ___________。

三、解答题（本大题共4小题，共40分。

）
15. （本小题8分）1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父”．氡的放射性同位素有27种，其中
最常用的是22286Rn ． 22286Rn 经过m 次α衰变和n 次β衰变后变成稳定的20682Pb ． ①求m 、n 的值；
②一个静止的氡核（222
86Rn）放出一个α粒子后变成钋核（218
84
Po）．已知钋核的速率
v=1×106m/s，求α粒子的速率．
16.（本小题10分）一群氢原子处于量子数n=4能级状态，氢原子的能级的示意图如图所示，则：
（1）氢原子可能发射几种频率的光子？
（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？
（3）用（2）中的光子照射表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多大？
17.（本小题10分）一辆轿车强行超车时，与另一辆迎面驶来的轿车相撞，两车相撞后连为一体，两车车身因相互挤压，皆缩短了0.5m，车祸中车内人的质量约60kg,据测算两车相撞前的速度约为30m／s，求：
（1）人受到的平均作用力是多大?
（2）若此人系有安全带，安全带在车祸过程中与人体作用时间是1.0s，求这时人体受到的平均平均作用力为多大？
18.（本小题12分）如图所示，质量为m A=3kg的小车A以v0=4m/s的速度沿光滑水平面匀速运动，小车左端固定的支架通过不可伸长的轻绳悬挂质量为m B=1kg的小球B（可看作质点），小球距离车面h=0.8m。

某一时刻，小车与静止在光滑水平面上的质量为m C=1kg的物块C发生碰撞并粘连在一起（碰撞时间可忽略），此时轻绳突然断裂。

此后，小球刚好落入小车右端固定的砂桶中（小桶的尺寸可忽略），不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2。

求：
（1）小车系统的最终速度大小v共；
（2）绳未断前小球与砂桶的水平距离L；（3）整个过程中系统损失的机械能△E机损。

高二物理试卷
参考答案解析
1.A 【解析】黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B 、D 错误．黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射．即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C 错误A 正确．故选A ．
2.C 【解析】汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了电子，选项A 错误；卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子的核式结构理论，选项B 错误； 查德威克发现了中子，证实了中子是原子核的组成部分，选项C 正确； 爱因斯坦发现的光电效应方程解释了光电效应产生的原因，选项D 错误；故选C.
3.D 【解析】规定向右为正，设弹丸的质量为4m ，则甲的质量为3m ，乙的质量为m ，炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力（外力），遵守动量守恒定律，则有：4mv 0=3mv 1+mv 2
则8=3v 1+v 2; 两块弹片都做平抛运动，高度一样，则运动时间相等， 1t s =＝ ， 水平方向做匀速运动，x 1=v 1t=v 1，x 2=v 2t=v 2，则8=3x 1+x 2; 结合图象可知，D 的位移满足上述表达式，故D 正确．故选D ．
4.C 【解析】在位移时间图象中，斜率表示物体的速度，由图象可知碰撞前后的速度，根据动量守恒定律可以求出B 球的质量．由动量定理求B 对A 所施冲量大小．根据能量守恒求损失的动能．
由s-t 图象的斜率等于速度，可得，碰撞前有：A 球的速度4103/2A v m s -=
=-，B 球的速度为42/2B v m s ==，碰撞后有A 、B 两球的速度相等，为24''/1/2
A B v v v m s m s -====-，对A 、B 组成的系统，根据动量守恒定律得： ()A A B B A B m v m v m m v +=+，解得43B m kg =，A 错误；对A ，由动量定理得：B 对A 所施冲量为'4A A A A I m v m v N s =-=⋅，B 错误；碰撞中，
A 、
B 两球组成的系统损失的动能： ()222111222
k A A B B A B E m v m v m m v ∆=
+-+，代入数据解得10J k E ∆=，C 正确；A 、B 碰前总动量为10/3A A B B P m v m v kg m s =+=-⋅，故D 错误．
5.B【解析】子弹依次射穿了木块A、B，由于先经过木块A，故经过木块A的任意时刻的速度
大于经过木块B任意时刻的速度，即经过木块A的平均速度大，故根据
d
t
v
，经过木块A的
时间较短，故t A＜t B；
子弹射穿木块过程，木块是匀加速运动，子弹与木块的作用力F恒定，故根据动量定理，有：（F-f）t=mv
由于经过木块A的时间较短，故木块A获得的初速度较小；根据牛顿第二定律，有：F-f=ma，故木块A、B的加速度相同；根据运动学公式v2-v02=2ax，可得木块A滑动的距离较小，故s ＞L；故选B
6.C【解析】在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒，选项A错误；氢原子从n=6的能级跃迁到n=2的能级的能级差大于从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的能级差，根据E m-E n=hγ知，频率为v1的光子的能量大于频率为v2的光子的能量，频率为v1的光子的波长较小，选项B错误；
铀238的半衰期为4.5×109年，地球的年龄约为45亿年，则有铀238原子数量约为地球形成时铀238原子数量的一半．故C正确；β衰变是中子转变成质子而放出的电子．故D错误；故选C.
7.AD【解析】A、从高能级向n=1能级跃迁时，辐射的光子能量最小为10.20eV，大于可见光的光子能量，则波长小于可见光的波长．故A正确．B、从高能级向n=2能级跃迁时辐射的光子能量最大为3.40eV，大于可见光的能量．故B错误．C、从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率最大为1.51eV，小于可见光的光子能量．故C错误．D、从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光子能量为1.89eV，在可见光能量范围之内．故D正确．故选AD．
8.AC【解析】只要照射光的频率大于该金属的极限频率，则可产生光电效应现象，故A正确；金属的逸出功与照射光的频率无关，只和金属本身的性质有关，B错误；根据可知光电子的最大初动能和照射光的频率不成正比，不频率增大一倍，最大初动能不一定增加一倍，当频率为时，恰好发生光电效应，即，当频率变为2倍时，，C正确D错误
9.AD【解析】光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大．故A正确；入射光的频率大于金属的极限频率，才会发生电效应，与入射光的强度无关，故B错误；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，当改变频率小于ν，
但不一定小于极限频率，故C 错误；在光电效应中，根据光电效应方程知，E km =hv-W 0，入射光的频率越高，光电子最大初动能越大．故D 正确．故选AD 。

10.BC 【解析】由图得出氦核的比结合能，抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得出氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定，通过图示得出比结合能的大小．
由图可知，氦核的结合能大约为7MeV ，氦核的核子数为4，则氦核的结合能大约为28MeV ，故A 错误；比结合能越大，原子核越稳定，由图可知，氦核的比结合能大，则42He 核比6
3Li 核更
稳定，B 正确；两个21H 核结合成42He 核时有质量亏损，释放能量，C 正确；由图可知， 23592U 核中核子的平均结合能比89
36Kr 核中的小，故D 错误．
11.BD
12.BC 【解析】碰撞的瞬间M 和m 组成的系统动量守恒，0m 的速度在瞬间不变，以M 的初速度方向为正方向，若碰后M 和m 的速度变1v 和2v ，由动量守恒定律得：12Mv Mv mv =+；若碰后M 和m 速度相同，由动量守恒定律得：()Mv M m v =+',故BC 正确
13. C AC 112m OP m OM m ON =+
【解析】 (1)在小球碰撞过程中，水平方向动量守恒，取向右为正方向，
由动量守恒定律得： 101122m v m v m v =+
在碰撞过程中机械能守恒：
222101122111222m v m v m v =+ 联立解得： 121012
m m v v m m -=+
要碰后入射小球的速度10v >，则有120m m ->，即12m m >，为了使两球发生正碰，两小球的半径相同，即12r r =，选C.
(2)P 为碰前入射小球落点的平均位置，M 为碰后入射小球的位置，N 为碰后被碰小球的位置，
小球离开轨道后做平抛运动，运动时间t =
的速度0v =
1v =
，碰撞后被碰小球的速度2v =，若101122m v m v m v =+，则表明通过该实验验证了两球碰撞过程中动量守恒，将三个速度代入得： 112m OP m OM m ON =+，故需要测量的工具有刻度尺和天平，故选AC ；
(3)由(2)可知，实验需要验证的表达式为： 112m OP m OM m ON =+
14. 向下
【解析】（1）测遏制电压Uc ，所加电场阻碍光电子向A 极板运动，所以A 极板的电势低于K 极板的电势；由电路图可知，双刀双掷开关应该“向下”闭合；
（2）由光电效应方程
及 可得 进行数形组合可知， 所以 ，
15.①m 是4，n 是4②5.45×107m/s
【解析】核反应过程质量数与核电荷数守恒，根据质量数与核电荷数守恒求出m 、n 的值；核反应过程系统动量守恒，应用动量守恒定律求出粒子速度．
①核反应过程质量数与核电荷数守恒，由题意可得4m=222﹣206，86=82+2m ﹣n ，解得m=4，n=4；
②核反应过程系统动量守恒，以α粒子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得： 0Po m v m v αα-=，代入数据解得75.4510/v m s α=⨯；
16.（1）6种（2）E=2.55eV （3）E 只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应．最大初动能为0.65eV ．
【解析】（1）根据数学组合公式求出氢原子可能发射的光子频率种数．（2）能级间跃迁辐射
或吸收的光子能量等于两能级间的能级差．（3）根据光电效应的条件判断能否发生光电效应，通过光电效应方程求出光电子的最大初动能．
（1）因为，知氢原子可能发射6种频率的光子．
（2）氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量等于两能级间的能级差，即．
（3）E 只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属才能发生光电效应． 根据光电效应方程得，
．
17.（1）F=5.4×104N （2）F=1.8×103N
【解析】17.（1）由v 2−v 02＝2ax 得人和车减速的加速度大小为： 22
22030/900/220.5
v a m s m s x ⨯＝＝＝ 根据牛顿第二定律得人受到的平均冲力为：F=ma=60×900N=5.4×104N
（2）有动量定理得：F′t=mv -mv 0
解得： 006030'18001
mv mv F N N t --⨯-＝＝＝ 负号表示力的方向与初速度方向相反
18.（1）3.2m/s （2）0.4m （3）14.4J
【解析】根据动量守恒求出系统最终速度；小球做平抛运动，根据平抛运动公式和运动学公式求出水平距离；由功能关系即可求出系统损失的机械能。

（1）设系统最终速度为v 共，由水平方向动量守恒：
(m A ＋m B ) v 0=(m A ＋m B ＋m C ) v 共
带入数据解得：v 共=3.2m/s
（2）A 与C 的碰撞动量守恒：m A v 0=(m A ＋m C )v 1
解得：v 1=3m/s
设小球下落时间为t ，则： 212
h gt =
带入数据解得：t =0.4s
所以距离为： ()01L v v =－
带入数据解得：L =0.4m
（3）由能量守恒得： ()()2201122
B A B A B E m gh m m v m m m v ∆=++-++共损 带入数据解得： 14.4E J ∆=损。