山东省潍坊诸城市2021-2022高二物理下学期期中试题(含解析).doc

山东省潍坊诸城市2021-2022高二物理下学期期中试题（含解析）
一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。

在每小题给出的四个选项中，只有一一项是符合题目要求的。

1.光在大型文艺表演、日常生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ） A. 测温枪测体温是利用了红外线衍射能力强
B. 摄像机镜头采用镀膜技术增加了透射光，这是利用了光的衍射
C. 拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用了光的干涉
D. 望远镜、显微镜、近视眼镜、远视眼镜等是利用光的折射制成的 【答案】D 【解析】
【详解】A ．测温枪测体温是利用了红外线热作用，故A 错误；
B ．摄像机镜头采用镀膜技术增加了透射光，这是利用了光的干涉，故B 错误；
C ．拍摄玻璃橱窗中的物品时，在镜头前加偏振片是利用了光的偏振，故C 错误；
D ．望远镜、显微镜、近视眼镜、远视眼镜等是利用光的折射制成的，故D 正确。

故选D
2.一质量为0.2kg 的小钢球由距地面5m 高处自由下落，与地面碰撞后又以等大的动量被反弹，碰撞作用时间为0.1s 。

若取向上为正方向，g 取10m ·s -2，下列说法中正确的是（ ） A. 小钢球碰地前后
动量变化是2kg ·m/s B. 小钢球碰地过程中受到的合冲量是4N ·s C. 地面受到小钢球的平均压力为40N
D. 引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力的冲量 【答案】B 【解析】
【详解】小钢球由距地面5m 高处自由下落，碰地前的速度大小
10m/s v =
若取向上为正方向，碰地前的动量
2kg m/s p mv =-=-⋅
反弹后的动量
2kg m/s p p '=-=⋅
A ．小钢球碰地前后的动量变化是
4kg m/s p p p '∆=-=⋅
故A 错误；
B ．根据动量定理，小钢球碰地过程中受到的合冲量是
4N s I p =∆=⋅
故B 正确；
C ．地面受到小钢球的平均压力为
42N I
F mg t
=
+= 故C 错误；
D ．引起小钢球动量变化的是地面对小钢球弹力和小钢球重力的合力的冲量，故D 错误。

故选B 。

3.质量为m 、半径为R 的小球，放在半径为3R 、质量为3m 的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上。

当小球从如图所示的位置（两球心在同一水平面上）无初速度沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离是（ ）
A.
2
R B.
125
R
C.
4
R D.
34
R 【答案】A 【解析】
【详解】由于水平面光滑，系统水平方向上动量守恒，则任意时刻小球的水平速度大小为v 1，大球的水平速度大小为v 2，由水平方向动量守恒有
mv 1＝3mv 2
若小球达到最低点时，小球的水平位移为x 1，大球的水平位移为x 2，则
112233x v m x v m
=== ① 由题意
x 1＋x 2＝3R －R =2R ②
由①②式解得大球移动的距离是
22
R
x =
故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

4.光线以45°入射角从玻璃中射到玻璃与空气的界面上，恰好没有光线射到空气中，则光线在该玻璃中的传播速度为（ ） A. 81.73210m /s ⨯ B. 83.00010m /s ⨯ C. 82.12110m /s ⨯ D. 83.46410m /s ⨯
【答案】C 【解析】
【详解】由题意可知玻璃全反射的临界角
C =45°
根据光的折射定律可知，玻璃的折射率
1
sin 45n ︒
=
=光线在该玻璃中的传播速度
882.12110m/s c v n ===⨯
故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

5.K -介子方程为0ππK --→+，其中K -介子和π-介子是带负电的基元电荷，0π介子不带电。

一个K -介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧AP ，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧PB ，两轨迹在P 点相切，它们的半径K R -与πR -之比为2∶1，如图所示，0π介子的轨迹未画出，由此可知π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为 （ ）
A. 1∶1
B. 1∶2
C. 1∶3
D. 1∶6
【答案】C 【解析】 【详解】因为1K 1R m v Be -
=，2π2
R m v Be
-=，它们的半径K R -与πR -之比为2:1，所以
K π21P P --=，K -介子在P 点发生衰变，衰变后π-介子的运动方向与K -介子相反，衰变过程根据动量守恒
定律有：
0ππK P P P --=-+
解得
0πππ3K P P P P ---=+=
所以有
ππ1
3
P P -=
A.π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为1∶1，与分析不一致，故A 错误；
B.π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为1∶2，与分析不一致，故B 错误；
C.π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为1∶3，与分析相一致，故C 正确；
D.π-介子的动量大小与0π介子的动量大小之比为1∶6，与分析不一致，故D 错误。

故选C.
6.我国自主研发大科学工程“人造太阳”在国际上率先通过权威机构认证，如图所示，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献。

则下列说法正确的是（ ）
A. “人造太阳”的反应方程是
235114489192056360U+n Ba+Kr+3n
B. 任何两个原子核都可以发生聚变
C. 两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加
D. 两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 【答案】D 【解析】
【详解】A ．“人造太阳”的反应是热核聚变，而不是核裂变，故A 错误； B ．只有两个轻原子核才可以发生聚变，故B 错误；
C ．两个轻核结合成质量较大的核，会释放核能，所以总质量较聚变前减小，故C 错误；
D ．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加，故D 正确。

故选D 。

7.如图所示表示LC 振荡电路某时刻的情况，以下说法正确的是（ ）
A. 电容器正在充电
B. 电感线圈中的电流正在增加
C. 若在电感线圈中插入铁芯会减小充电时间
D. 电容器两端电压正在增大 【答案】B 【解析】
【详解】ABD ．图示时刻，电容器上极板带正电；由右手螺旋定则可知，此时电流正在增大；
故可知电容器放电时，电流在增大，电容器上的电荷量减小，电容器两极板间的电压正在减小，故B 正确，AD 错误；
C ．若在电感线圈中插入铁芯，会增大线圈的自感系数，LC 振荡电路周期增大，会增大充电时间，故C 错误。

故选B 。

8.如图为玻尔理论的氢原子能级图，一群氢原子处于3n =的激发态，在向低能级跃迁时会辐射光子，用发出的光子照射逸出功为2.49eV 的金属钠。

以下说法中正确的是（ ）
A. 能使金属发生光电效应的光有三种
B. 在辐射光子过程中电子绕核运动的动能减小
C. 由3n =能级跃迁到1n =能级时产生的光波长最长
D. 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能9.6eV 【答案】D 【解析】
【详解】A ．由n =3能级的激发态向低能级跃迁时，辐射出三种频率光子的能量分别为12.09eV 、10.2eV 、1.89eV ， 其中1.89eV<2.49eV ，根据光电效方程可知，能使金属发生光电效应的光有二种，故A 错误；
B ．在辐射光子过程中向外界辐射能量，库仑力提供向心力，由向心力公式得
22
2q mv k r r
=
电子绕核运动的动能
2
2k 122ke E mv r
==
可知电子轨道半径变小，动能变大，故B 错误；
C ．由3n =能级跃迁到1n =能级时产生的光波能量最大，频率最大，波长最小，故C 错误；
D ．由3n =能级跃迁到1n =能级时产生的光波照射金属钠表面所发出的光电子的最大初动能最大，所以金属钠表面所发出的光电子的最大初动能
km 12.09eV 2.49eV=9.6eV E =-
故D 正确。

故选D 。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。

在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。

全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。

9.下列说法正确的是（ ） A. 变化的电场一定能产生变化的磁场 B. 紫外线比无线电波的衍射能力强 C. 真空中的光速与惯性参考系的选取无关 D. 适当的紫外线照射对人体有好处 【答案】CD 【解析】
【详解】A ．均匀变化的电场一定能产生恒定的磁场，故A 错误； B ．紫外线比无线电波的波长短，衍射能力弱，故B 错误；
C ．根据狭义相对论，真空中的光速与惯性参考系的选取无关 ，故C 正确
D ．紫外线有杀菌消毒作用，适当的
紫外线照射对人体有好处，故D 正确。

故选CD 。

10.如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用黄光照射时，电流表指针发生偏转。

则以下说法正确的是（ ）
A. 将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数可能不变
B. 如果改用红光照射该金属时，电流表无示数
C. 若增加黄光的照射强度，电流表的示数一定增大
D. 将电源的正负极调换，仍用相同的黄光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数一定为零
【答案】AC
【解析】
【详解】A．滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但已达到饱和电流，则电流表的示数可能不变，故A正确；
B．如果改用红光照射该金属时，也可能产生光电效应，这时电流表有示数，故B错误；C．只增加光照强度，从而增加了光子的个数，则产生的光电子数目增多，光电流增大，使通过电流表的电流增大，故C正确；
D．电源的正负极调换，仍用相同的黄光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，此时的电压若小于反向截止电压，则电流表仍可能有示数，故D错误。

故选AC。

11.如图，两束单色光A、B分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光P，下列说法正确的是（）
A. A光频率大于B光的频率
B. A光穿过玻璃砖的时间短
C. 用同一装置做双缝干涉实验，A光条纹间距小
D. 两种单色光由玻璃射向空气时，A光的临界角较大
【答案】BD
【解析】
【详解】A．从图中我们可以看出，A光的入射角要比B光的入射角要大，它们的折射角相同。

根据
1
2
sin sin
n θθ=
（此处θ1指的是折射角，θ2指的是入射角）可知B 的折射率大，所以B 的频率大，故A 错误； B ．由c
v n
=
知，在玻璃砖中，v B ＜v A ，两种光在玻璃通过的路程都是半径，所以A 光穿过玻璃砖的时间短，故B 正确；
C ．因为B 的频率大于A 的频率，所以B 的波长小，根据条纹间距公式可知，
l x d
λ∆=
B 光比A 光条纹间距小，故
C 错误；
D ．两种单色光由玻璃射向空气时，临界角的正弦
1sin C n
=
B 的折射率大，所以，
C B ＜C A ，故
D 正确。

故选BD 。

12.带有
1
4
光滑圆弧轨道、质量为M 的小车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量为m 的小球以速度0v 水平冲上小车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则（ ）
A. 小球一定向左做平抛运动
B. 小球可能做自由落体运动
C. 若m M =，则此过程小球对小车做的功为
201
2
Mv D. 若m M <，则小球在弧形槽上升的最大高度将大于2
04v g
【答案】BCD 【解析】
【详解】ABC ．小球滑上滑车，又返回，到离开滑车的整个过程中，系统水平方向动量守恒．选取向右为正方向，由动量守恒定律得
012mv mv Mv =+
由机械能守恒定律得
222012111222
mv mv Mv =+ 若m =M ，可解得
1200,v v v ==
即小球在水平方向上速度为零，离开后做自由落体运动； 对小车，运用动能定理得：小球对小车做的功
22
0011022
W Mv Mv =
-= 故BC 正确，A 错误；
D ．当小球与小车的速度相同时，小球上升到最大高度，设共同速度为v ．规定向右为正方向，运用动量守恒定律得
0()mv m M v =+
根据能量守恒定律得，有
22011
()22
mv m M v mgh -+= 代入数据得
22
00
2()2(1)Mv v h m m M g g M
==
++
若m M <，则小球在弧形槽上升的最大高度将大于2
04v g
，故D 正确。

故选BCD 。

三、非选择题：本题共6小题，共60分。

13.某学习小组利用带光电门的气垫导轨以及滑块A 和B 来探究动量守恒定律，光电计时器如图甲所示，可以显示遮光片经过光电门时的挡光时间，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦。

实验装置简化如图乙所示。

采用的实验步骤如下
①将遮光片固定在滑块上，并用天平分别测出滑块A 、B 的质量A m 、B m ；
②调整气垫导轨，使导轨处于水平；
③在A 和B 间放入一个被压缩的轻弹簧且两端与A 、B 链接，用电动遥控卡销锁定，A 紧靠在左侧挡板处静止放置在气垫导轨上，光点门1位于O 处，光电门2位于E 处
④按下遥控电钮放开卡销，当B 运动到O 时，弹簧第一次恢复原长；当弹簀再次压缩到最短时（B 尚未达到E 点），遥控装置自动锁定弹簧，使弹簧不再伸长。

光电门1记录B 第一次到达O 时的挡光时间为1t ，光电门2记录B 第一次达到E 的挡光时间2t ；
⑤利用上述测量的实验数据，探究动量守恒定律
(1)关于本实验，以下说法正确的是（ ）
A ．在
B 滑动到O 之前，A 、B 和弹簧组成的系统动量守恒，能量守恒
B ．在B 从O 运动到E 的过程中，A 、B 和弹簧组成的系统动量守恒，能量守恒
C ．刚开始弹簧压缩时的总长度与A 、B 运动中弹簧被压缩到最短时的总长度相同
D ．在B 从O 运动到
E 的过程中，滑块A 、B 有两次速度相同
(2)探究动量守恒定律的表达式为_____；
(3)在B 经过O 点之后运动到E 的过程中，当弹簧再次恢复到原长时，滑块A 的速率_____（填“大于”、“小于”“等于”）滑块B 的速率。

【答案】 (1). BD (2). ()12
11B
A B m m m t t =+ (3). 大于 【解析】
【详解】（1）[1]A ．在B 滑动到O 之前，对于A 、B 和弹簧组成系统受到左侧的挡板的力，系统合外力不为零，系统的动量不守恒，能量守恒，A 错误；
B ．在B 从O 运动到E 的过程中，对于A 、B 和弹簧组成的系统受到合外力为零，系统的动量守恒，只有系统的弹力做功，能量守恒，B 正确；
C ．从开始到达当A 的速度等于B 的速度时，弹簧压缩到最短过程，根据能量守恒，
'KB P P =KA E E E E ++弹弹
即开始的弹性势能大于压缩量最短的弹性势能，所以刚开始弹簧压缩时的总长度与A 、B 运动中弹簧被压缩到最短时的总长度不同，C 错误；
D ．弹簧开始时具有弹性势能，当B 运动到O 时，弹簧第一次恢复原长，然后A 、B 和弹簧继续运动，B 受到弹簧的拉力为阻力B 做减速运动，A 受到弹簧的拉力为动力A 做加速运动，因为B 的速度大于A 的速度，弹簧将伸长，当A 和B 的速度相同时，弹簧的伸长量最大，由于弹簧仍是伸长的，B 继续受到弹簧的拉力为阻力B 做减速运动，A 继续受到弹簧的拉力为动力A 做加速运动，即此过程中A 的速度大于B 的速度，弹簧伸长量将继续减少，一直到弹簧伸长量为零达到弹簧再次恢复原长，此时A 的速度仍然大于B 的速度，弹簧将从原长受到压缩，一直到A 的速度等于B 的速度，弹簧压缩到最短，做后到达
E 点，所以，在B 从O 运动到E 的过程中，滑块A 、B 有两次速度相同，D 正确。

故选BD 。

（2）[2]根据极短时间内的平均速度表示瞬时速度，滑块通过光电门的速度分别为
运动到O 时速度
11
d v t =
第一次达到E 的速度 22
d v t =
B 经过O 点之后运动到E 的过程中，动量守恒 122B A B m v m v m v =+
即由以上各式解得
()12
11B A B m m m t t =+。

（3）[3] 弹簧开始时具有弹性势能，当B 运动到O 时，弹簧第一次恢复原长，然后A 、B 和弹簧继续运动，B 受到弹簧的拉力为阻力B 做减速运动，A 受到弹簧的拉力为动力A 做加速运动，因为B 的速度大于A 的速度，弹簧将伸长，当A 和B 的速度相同时，弹簧的伸长量最大，由于弹簧仍是伸长的，B 继续受到弹簧的拉力为阻力B 做减速运动，A 继续受到弹簧的拉力为
动力A做加速运动，即此过程中A的速度大于B的速度，弹簧伸长量将继续减少，一直到弹簧伸长量为零达到弹簧再次恢复原长，此时A的速度仍然大于B的速度。

14.某兴趣小组到实验室利用相关器材进行实验，研究光的折射现象。

如图所示，O是圆心，MN是界面，EF是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和半圆形玻璃砖中的传播路径。

该M同学测得多组入射角α和折射角β，换算出数值，如下表所示：
序号 1 2 3 4 5 6
sinα0.24 0.36 0.39 0.55 0.61 0.67
sinβ0.34 0.50 0.64 0.77 0.87 0.94
（1）请根据图表数据，利用图像进行数据处理，做出sinα− sinβ图像________；
（2）由原题给出条件可知，入射光线为_________（填“AO”或者“BO”）；
（3）根据画出的图线，可求得玻璃砖的折射率n =_________（保留三位有效数字）；
（4）当光线从玻璃砖进入空气时，可能没有出射光线。

若恰好入射角为C时，没有光线从玻璃砖射出，则入射角C与折射率n的关系是_____（用三角函数表示）。

【答案】 (1). (2). BO (3). 1.43（1.10-1.50） (4). 1
sin C n
=
（或者1sin n C =） 【解析】 【详解】（1）[1]图像如图所示
（2）[2]根据题意，入射角α正弦值和折射角β正弦值的关系 sin sin αβ<
则α < β，入射光线是BO 。

（3）[3]图像的斜率k 的倒数即是玻璃折射率
11 1.430.610.24
0.870.34
n k ==≈-- （4）[4]入射角为C 时，没有光线从玻璃砖射出，即折射角为90°，根据折射定律 sin sin 90sin sin i n r C ︒=
= 即
1sin C n
= 15.在粗糙的水平面上静止一个质量为1.5kg 的物体，从0t =时刻受到水平向右拉力F 的作用，从静止开始做直线运动，拉力F 随时间变化如图所示，物体与地面的动摩擦因数为0.4，重力加速度210m/s g =，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。

求：
(1)在06s 时间内拉力F 的冲量；
(2)物体在6s t =时的速度大小。

【答案】(1)39N·s，方向向右；(2)2m/s v =
【解析】
【详解】（1）力和时间的图像的面积为F 的冲量，06s 内 11(39)4N s (69)2N s 39N s 22
F I =⨯+⨯⋅+⨯+⨯⋅=⋅ 方向向右
（2）在06s 内摩擦力的冲量
36N s f F f I F t mgt μ=-=-=-⋅
设6s t =时的速度为v ，由动量定理可知
0F f I I I mv =+=-合
解得
2m/s v =
16.如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖，90B ∠=︒，30C ∠=︒，
玻璃砖的折射率2n =，
一束平行于底边BC 的单色光从AB 边上的中点M 射入此玻璃砖。

求：
(1)请计算判断光束第一次到达AC 时能否从AC 边射出；
(2)第一次从BC 边射出时的折射角。

【答案】(1)不能；(2)45r =︒
【解析】
【详解】(1)光路图如图所示
光线进入玻璃砖后，达到AC 边时，入射角为60︒，由临界角公式得
1sin C n
=
得 45C =︒
由于入射角60︒大于临界角45︒，发生全反射，故第一次到达AC 时不从AC 边射出。

(2)当光线第一次到达BC 边时，入射角为30，由折射定律
sin sin 30r n =
︒
得 45r =︒
17.某些建筑材料可产生放射性气体一一氡，氡可以发生α或β衰变，如果人长期生活在氢浓度过高的环境中，氢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（33386Rn ）发生一次α衰变生成新核钋（O P ），并放出一个能量为
00.05MeV E =的γ光子。

已知放出的α粒子动能为0.05MeV E α=；忽略放出光子的动量，但考虑其能量2lu=931.5MeV/c 。

(1)写出衰变的核反应方程；
(2)求新核钋（0P ）的动能；
(3)衰变过程中总的质量亏损为多少？（保留三位有效数字）
【答案】(1)22221848684O 2Rn P +He+γ→；(2)00.0835MeV P E =；(3)0.00011 m u ∆=
【解析】
【详解】（1）衰变的核反应方程
222
21848684O 2Rn P +He+γ→
（2）忽略放出光子动量，根据动量守恒定律得：
0P αP P =
即新核动量大小与α粒子动量大小相等，又根据
2
k 2p E m
= 可求出新核0P 动能为
0P α4218
E E =
得 0P 0.00092MeV E =
（3）由题意
0P 0a E E E E ∆=++
根据
2E mc ∆=∆
得
0.00011 m u ∆=
18.如图所示，小木块A 、B 放在光滑平台M 上，A 的质量为1kg ，B 的质量为3kg ，D 为侧放的半圆凹型槽且固定在地面上，内侧面光滑，半径为1.2m 。

C 是质量为1kg 的长木板，C 足够长，开始时左端靠在凹型槽的最低端，C 上表面与凹型槽内侧最低点相切并静止在光滑地面上，上表面与小木块B 之间的动摩擦因数为0.2.某时刻，给木块A 一个8N ·s 的瞬时冲量，之后A 、B 发生弹性碰撞，B 能够与D 内侧最高点相切进入凹型槽。

求：
(1)B 刚进入半圆形内侧面最高点时对接触面的压力；
(2)B 、C 最终的共同速度；
(3)C 至少多长，才能保证B 不从C 上掉下来。

【答案】(1)10N ，方向竖直向上；(2)6m/s v =；(3)4m
【解析】
【详解】（1）木块A 获得一个冲量，A 获得一个初速度，有
0A A I m v =-
A 、
B 发生弹性碰撞，可得
12A A A B m v m v m v =+
22
2
121
11222A A A B m v m v m v =+
B 进入凹型槽，在最高点处
2
2
N B B m v F m g R +=
可得
N 10N F =
由牛顿第三定律知，压力为10N ，方向竖直向上
（2）B 从半圆凹型槽滑到最低点，有
22
211222B B B B m gR m v m v =-
B 滑上
C 后，带动C 一起向右运动，最后达到共同速度v
()B B B C m v m m v =+
得
6m/s v =
（3）B 在C 上滑动，最后达到同速，系统产生热量，设相对位移为x ∆，有
()2
2
1
122B B C B B m g x m m v m v μ-∆=+-
得
4m x ∆=
即木板至少要4m。