高中选修第三册物理统编人教版《全册综合》高二(下)期末质量调查物理试题(解析版)

高二年级物理学科期末质量调查试卷
一、单项选择题（共6小题，每题仅有一个正确选项）
1.下列关于原子和原子核的说法正确的是（）
A. 氢原子光谱的发现是原子具有核式结构的实验依据
B. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律
C. 核电站应用了核裂变原理并利用镉棒控制反应进程
D. 每个核子都会和其余的核子发生核力作用
【答案】C
【解析】
【详解】A．α粒子散射实验是原子具有核式结构的实验依据，选项A错误；
B．原子核发生衰变时要遵守电荷数守恒和质量数守恒的规律，选项B错误；
C．核电站应用了核裂变原理并利用镉棒控制反应进程，选项C正确；
D．每个核子只和它临近的核子发生核力作用，选项D错误。

故选C。

2.不同频率的电磁波产生机理不同特性不同用途也不同，红外测温枪在这次疫情防控过程中发挥了重要作用，射电望远镜通过接收天体辐射的无线电波来进行天体研究，人体透视、机场安检和CT是通过X射线来研究相关问题，γ射线在医学上有很重要的应用，下列关于红外线、无线电波、X射线和γ射线的说法正确的是（）
A. 红外线波动性最明显而γ射线粒子性最明显
B. 它们和机械波本质相同，都是横波且都可以发生多普勒现象
C. 红外线、X射线和γ射线都是原子由高能级向低能级跃迁产生的
D. 一切物体都在不停的发射红外线，而且温度越高发射红外线强度就越大
【答案】D
【解析】
【详解】A．红外线比γ射线频率大，频率越高，粒子性越明显，红外线比γ射线波长小，波长越长，波动性越明显，A错误；
B．红外线、无线电波、X射线和γ射线和机械波本质是不同的，但是他们都是横波可以发生多普勒现象，B错误；
C．放射性原子核发生α衰变、β衰变后产生的新核处于高能级，它向低能级跃迁时产生γ射线，因此γ射线经常伴随α射线和β射线产生，C错误；
D ．一切物体都在不停的发射红外线，而且发射红外线强度与温度有关，温度越高发射红外线强度就越大，D 正确。

故选D 。

3.下列说法正确的是（ ） A.
23290
Th 经过α衰变和β衰变后成为稳定的原子核20882Pb ，铅核比钍核少24个中子
B. 发现中子的核反应方程94121
4260Be He C n +→+，属于原子核的人工转变
C. 200个23892
U 的原子核经过两个半衰期后剩下50个23892U
D.
23592
U 在中子轰击下生成9438Sr 和14054Xe 的过程中，23592U 核的比结合能比94
38Sr 核的比结合能大
【答案】B 【解析】
【
详解】A ．根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少8个质子，少16个中子，A 错误；
B ．发现中子的核反应方程94121
4260Be He C n +→+，属于原子核的人工转变，B 正确；
C ．半衰期是放射性元素的大量原子衰变的统计规律，对个别的原子没有意义，C 错误；
D ．
235
92
U 在中子轰击下生成9438Sr 和14054Xe 的过程中，23592U 核的比结合能比94
38Sr 核的比结合能小，D 错误；
故选B 。

4.K －介子衰变的方程为其中K －介子和π－介子带负的基本电荷，π0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R K －与R π－之比为2：1，π0介子的轨迹未画出。

由此可知π－的动量大小与π0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】Kˉ介子与π-介子均做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得
2
v eBv m R
=
粒子动量为
P =mv =eBR
则有
P Kˉ：P π-=2：1
以K -的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
P Kˉ=P π0-P π-
解得：P π0=3P π-，则π-的动量大小与π0的动量大小之比为1：3； 故选C 。

5.图甲为一列简谐横波在t =0.10s 时刻的波形图，P 是平衡位置在x =1.0m 处的质点，Q 是平衡位置为x =4m 处的质点；图乙为质点Q 的振动图象。

下列说法正确是（ ）
A. 简谐波沿正x 方向传播
B. 在t =0.10s 时，质点P 的加速度与速度方向相反
C. 从t =0.10s 到t =0.25s ，该波沿x 轴正方向传播了6m
D. 从t =0.10s 到t =0.25s ，质点P 通过的路程30cm 【答案】B 【解析】
【详解】A ．由图乙可知，t =0.10s 时质点Q 位于平衡位置且向下振动，由图甲综合同侧法可知，简谐波沿x 负方向传播，故A 错误；
B ．由图甲可知，在t =0.10s 时，质点P 向上振动，质点P 位于平衡位置上方，加速度方向向下，故B 正确；
C ．由甲图知波长为8m ，波速为
8
m/s 40m/s 0.2
v T
λ
=
=
= 从t =0.10s 到t =0.25s ，该波沿x 轴负方向传播了
400.15m 6m x v t =∆=⨯=
故C 错误；
D ．从t =0.10s 到t =0.25s 经过的时间为
3
0.15s 4
t T ∆==
由于0.10s t =时刻质点P 不在平衡位置或波峰、波谷处，所以质点P 通过的路程不是30cm ，故D 错误。

故选B 。

6.我国月球探测活动的第一步“绕月”工程和第二步“落月”工程已按计划在2013年以前顺利完成。

假设月球半径为R ，月球表面的重力加速度为g 0，飞船沿距月球表面高度为3R 的圆形轨道I 运动，到达轨道的A 点。

点火变轨进入椭圆轨道II ，到达轨道的近月点B 再次点火进入月球近月轨道III 绕月球作圆周运动。

下列判断正确的是（ ）
A. 飞船在轨道I 上的运行速率03g R v =
B. 飞船在A 点处点火变轨时，动能增大
C. 飞船沿椭圆轨道从A 到B 运行的过程中机械能增大
D. 飞船在椭圆轨道上B 点的速度大于月球的第一宇宙速度 【答案】D 【解析】 【详解】A ．根据
()
2
2
44Mm
v G
m R
R =
解得飞船在轨道Ⅰ上的运行速率
12GM
v R
=
根据
02
Mm
G
mg R = 联立解得
0g R v =
故A 错误；
B ．飞船在A 点变轨，做近心运动，需减速，所以动能减小，故B 错误；
C ．飞船从A 到B 的过程中，只有万有引力做功，机械能守恒，故C 错误；
D ．月球的第一宇宙速度即为当飞船在月球表面绕月球做圆周运动时的速度，飞船从近月轨道点火加速后做离心运动才能进入椭圆轨道，则飞船在椭圆轨道上B 点的速度大于月球的第一宇宙速度，故D 正确。

故选D 。

二、多项选择题（共4小题，每题至少有两个正确选项）
7.2020年我国将计划发射北斗三号全球卫星导航系统中的最后一颗组网卫星，此系统中的“空间段计划”同时采用了共35颗卫星，其中5颗地球静止轨道卫星（GEO 卫星）、3颗倾斜于地球同步轨道的卫星（IGSO 卫星，轨道高度为36000千米）及27颗中高度圆轨道卫星（MEO 卫星，轨道高度为21500千米）。

IGSO 卫星具有与GEO 卫星相同的轨道高度，则下列说法中正确的是（ ） A. GEO 卫星的动能必须相等 B. MEO 卫星比GEO 卫星的线速度大 C. MEO 卫星比GEO 卫星的高度高
D. IGSO 卫星比GEO 卫星具有与地球自转相同的周期 【答案】BD 【解析】
【详解】A ．根据22Mm v G m r r
=可得
2122k GMm
E mv r
=
= 可知GEO 卫星的质量关系不确定，可知动能不一定相等，选项A 错误；
B ．根据2
2Mm v G m r r
=可得
v =
可知，MEO 卫星比GEO 卫星的轨道半径小，则线速度大，选项B 正确； C ．由题意可知，MEO 卫星比GEO 卫星的高度低，选项C 错误；
D ．IGSO 卫星和GEO 卫星都是地球同步卫星，则具有与地球自转相同的周期，选项D 正确。

故选BD 。

8.在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为()6sin m 2y t π⎛⎫
= ⎪⎝⎭
，它在介质上形成的简谐
横波沿x 轴正方向传播，从波源起振开始计时，某时刻波0至8m 之间第一次形成如图的波形图，则（ ）
A. 在此后的
1
2周期内回复力对M 做功为零 B. 在此后的1
2
周期内回复力对M 冲量为零
C. 此后M 点第一次到达y =-3m 处所需时间是2
s 3
D. 此后再经过6s 该波传播到x =20m 处 【答案】AC 【解析】
【详解】AB ．简谐运动的物体，在半个周期内，据图象可知两位置关于平衡位置对称，即两位置速度大小相同，方向相反，据动能定理得，回复力做功一定为零，恢复力的冲量不为零，故A 正确，B 错误； C ．振源从0到3m 处，用时满足
03m 6m sin 2t π⎛⎫
=⋅ ⎪⎝⎭
解得
01s 3
t =
说明波形传播至振幅3m 处用时1s 3
，则波形从3m -处传播至M 点所在振动方向的位置用时122s s 33
⨯=，C 正确； D ．由
()6sin m 2y t π⎛⎫
= ⎪⎝⎭
可得
rad/s 2π
ω=
则波的周期为
24s T π
ω
=
=
波速为
8
2m/s 4
v T
λ
=
=
= 波传播的距离为
12m x vt ==
即该波传到12m x =的位置，故D 错误。

故选AC 。

9.一群处于n =3激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光以入射角θ照射到一块玻璃三棱镜上，经三棱镜后又照射到一块金属板上，如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A. c 光的偏折程度大，c 光在玻璃中的折射率最大，增大入射角θ则c 光先消失
B. 在同一双缝干涉装置上，从n =3直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄
C. 入射光经玻璃三棱镜后会分成三束光线，从n =3直接跃迁到基态发出的光是光线c
D. 若从n =3能级跃迁到n =2能级放出的光子比从n =2能级跃迁到基态放出的光子在三棱镜中的传播速度大 【答案】BCD 【解析】
【详解】A ．根据折射率定义公式
sin sin i
n r
=
三束光线入射角相同，光线c 对应的折射角较小，因此折射率最大，偏折程度最大，即
a b c n n n <<
若增大入射角，在第二折射面上，则三束光线的入射角减小，根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时才能发生光的全反射，故A 错误； B ．根据
L x d
λ∆=
可知，频率最大的光，波长最短，因此条纹间距最小，故B 正确；
C ．一群处于3n =激发态的氢原子向基态跃迁，发出三种不同频率的光子，因此入射光经玻璃三棱镜后会分成三束光线。

从3n =直接跃迁到基态发出的光频率最大，则折射率最大，偏折最厉害，因此为光线c ，故C 正确；
D ．从3n =能级跃迁到2n =能级放出的光子频率比从2n =能级跃迁到基态放出的光子的频率小，因此从
3n =能级跃迁到2n =能级放出的光子比从2n =能级跃迁到基态放出的光子在三棱镜中的传播速度大，
故D 正确。

故选BCD 。

10.如图所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为M 的小车，其左侧有半径为R 的四分之一光滑圆弧轨道AB ，轨道最低点B 与水平轨道BC 相切，整个轨道处于同一竖直平面内。

将质量为m 的物块（可视为质点）从A 点无初速释放，物块沿轨道滑行至轨道末端C 处恰好没有滑出。

设重力加速度为g ，空气阻力可忽略不计。

关于物块从A 位置运动至C 位置的过程，下列说法中正确的是（ ）
A. 小车一直向左运动
B. 小车和物块构成的系统动量守恒
C. 2gR
D. 22
2m gR
M Mm
+
【答案】AD 【解析】
【详解】A ． 物块从A 点无初速释放后，在下滑过程中对小车有向左的压力，小车先向左做加速运动，在物块脱离光滑圆弧轨道后，小车和物块由于摩擦力都会做匀减速运动，由水平方向动量守恒知，物块沿轨道滑行至轨道末端C 处恰好没有滑出，此时共同的速度都为零，所以小车一直向左运动，故A 正确； B ． 小车和物块构成的系统在水平方向受到的合力为零，竖直方向有加速度，合力不为零，所以小车和物块构成的系统动量不守恒，在水平方向动量守恒，故B 错误；
CD ．在物块脱离圆弧轨道后，小车和物块由于摩擦力都会做匀减速运动，所以最大速度出现在物块运动到B 点时，规定向右为正方向，小车和物块构成的系统在水平方向受到的合力为零，系统在水平方向动量守恒。

设物块运动到B 点时，物块的速度大小是1v ，小车的速度大小是2v ，根据动量守恒定律，有
()120mv M v =+-
根据能量守恒定律，有
22
121122
mgR mv Mv =
+ 解得
1v =
2v =
故C 错误，D 正确。

故选AD 。

三、填空题（共5小题）
11.气球质量为160kg ，载有质量为40kg 的人，静止在空中距地面24m 高的地方，气球下悬一根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面，为了安全到达地面，这根绳长至少应为米？（不计人的高度） 【答案】30m 【解析】
【详解】人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度1v ，气球的速度2v ，设运动时间为t ，以人与气球组成的系统为研究对象，以向下为正方向，由动量定理得
11220mv m v -=
即
1
20s s
m m t t
-=人气球 气球和人运动的路程之和为绳子的长度，则绳子长度为
L s s =+气球人
联立并代入数据解得
30m L =
12.核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，23592U 是核电站常用的核燃料。

23592U 受一个中子
轰击后裂变成
144
56
Ba 和8936Kr 两部分，并产生___个中子。

要使链式反应发生，裂变物质的体积要____（选填
“大于”、“等于”或“小于”）临界体积。

【答案】 (1). 3 (2). 大于 【解析】 【详解】[1][2]
235
92
U 受一个中子轰击后裂变成14456Ba 和89
36Kr 两部分，根据电荷数和质量数守恒有
925636=+
2351144891x +=++⨯
解得
3x =
所以中子个数为3，链式反应的条件：大于临界体积，因此当物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行。

13.用波长为λ0的紫外线照射某些物质，这些物质会发出荧光，其波长分别为λ1、λ2、λ3…，用λi （i=1、2、3…）表示这些荧光的波长，普朗克常量为h ，真空中的光速为c ，则紫外线的光子能量E =_____，波长λ1与λ0的大小关系是_____（选填“>”或“<”）。

【答案】 (1). hc
λ0
(2). 10λλ>
【解析】
【详解】[]1紫外线的光子能量
hc
E λ0
=
[]2紫外线能使荧光物质发光，发光的光子能量不大于紫外线光子的能量，即
1
hc
hc
λλ0
>
所以
10λλ>
14.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。

（1）当他组装单摆时，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）该同学测得一组摆长和周期但计算的g 值比当地标准值偏小，其原因可能是________。

A ．小球质量太大 B ．摆动振幅过小 C ．将摆线长当成了摆长 D ．摆动次数少记了一次
（3）该同学依然按照②中方式代入摆长，但改变摆长测得6组L 和对应的周期T ，画出L -T 2图线，然后在图线上选取A 、B 两个点，坐标如图所示。

他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式是g =______。

请你判断该同学得到的实验结果将_______。

（填“偏大”、“偏小”或“准确”）
【答案】 (1). AC (2). CD (3). ()
222
4B A B A L L g T T π-=
- (4). 准确 【解析】
【详解】（1）[1]．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紧，这样做的目的是保证摆动过程中摆长不变，且需要改变摆长时便于调节，故选AC 。

（2）[2]．根据2L
T g
=可得 224πL g T
=
计算的g 值比当地标准值偏小，其原因可能是:
A ．小球质量不会影响重力加速度的测量值，选项A 错误；
B ．摆动的振幅不会影响重力加速度的测量值，选项B 错误；
C ．将摆线长当成了摆长，则L 偏小，则g 测量值偏小，选项C 正确；
D ．摆动次数少记了一次，则T 偏大，则g 测量值偏小，选项D 正确。

故选CD 。

（3）[3][4]．根据2L
T g
= 22
4g L T π
=
由图像可知
2
22
=
4B A
B A T k L L T g π--=
解得
()
222
4B A B A L L g T T π-=
- 该同学得到的实验结果将准确的。

15.在测定玻璃的
折射率实验中，如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。

在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a 、b 、c 的位置相同，且插在c
位置的针正好挡住插在a 、b 位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d 、e 两点，如图乙所示。

计算折射率时，用________（填d 或e ）点得到的值误差较小。

丙同学在纸上画出界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系如图所示，他的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。

则丙同学测得的折射率与真实值相比________（填偏大、偏小或不变）。

【答案】 (1). 光学面 (2). e (3). 偏小 【解析】
【详解】[1][2][3]光学实验用的长方体玻璃砖的光学面不能用手直接接触。

连接dc 、ec 并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，入射角一定，对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，ec 连线与入射光线平行，误差较小，如图所示
作出实际的光路图，如实线所示；作出作图时的光路图，如虚线所示
可知，折射角的测量值将偏大，入射角没有误差，根据
sin sin i
n r
=
可知，所得的折射率将偏小。

四、计算题（共3小题）
16.质量为100kg 的“勇气”号火星车于2004年成功登陆在火星表面。

若“勇气”号在离火星表面12m 时与降落伞自动脱离，此时速度为10m/s 。

被气囊包裹的“勇气”号下落到地面后又弹跳到18m 高处，这样上下碰撞了若干次后，才静止在火星表面上。

已知火星的半径为地球半径的0.5倍，质量为地球质量的0.1倍。

若“勇气”号第一次碰撞火星地面时，气囊和地面的接触时间为0.5s 。

（地球表面的重力加速度g =10m/s 2，不考虑火星表面空气阻力）求：
（1）火星表面的重力加速度；
（2）“勇气”号和气囊第一次与火星碰撞时所受到的平均冲力。

【答案】（1）2
4m/s g =火；（2）35.610N F =⨯ 【解析】
【详解】（1）在地球表面
2Mm
G
mg R
= 在火星表面
2M m G
mg R
=火火火
联立解得
24m/s g =火
（2）落到火星表面的速度
2
101214m/s v v g h =+=火
反弹的速度
22212m/s v g h ==火
对气囊在0.5s 内，设向上为正，由动量定理
()()2
1
F mg t mv mv -∆=-火
解得
35.610N F =⨯
17.如图所示，长为L 、质量为2m 的木板静止在光滑的水平地面上，A 、B 是木板的两个端点，点C 是中点，AC 段是光滑的，CB 段是粗糙的，木板的A 端放有一个质量为m 的物块（可视为质点），现给木板施加一个水平向右，大小为F 的恒力，当物块相对木板滑至C 点时撤去这个力，最终物块恰好滑到木板的B 端与木板一起运动，求：
（1）物块滑到木板C 点时木板的速度1v ； （2）物块滑到木板B 点时木板的速度2v ；
（3）摩擦力对木块和木板做功的总功W 及木块和木板间的动摩擦因数μ． 【答案】（12FL m 2232FL
m
3）3F mg
【解析】
【详解】（1）对木板使用动能定理有
()211
222
L F
m v = 得到
12FL
v m
=
（2）撤去外力后，由动量守恒
()1222mv m m v =+
得到
2232FL
v m
=
（3）摩擦力对木块做的功为
2
1212
W mv =
． 对木板做的功为
2
2221112222
W mv mv =⋅-⋅
总功
1216W W W FL =+=-
2
L
mg W μ=
得到
3F
mg
μ=
18.某校一学习小组为了研究路面状况与物体滑行距离之间的关系，做了模拟实验。

他们用底部贴有轮胎材料的小物块A 、B 分别在冰面上做实验，A 的质量是B 的4倍。

使B 静止，A 在距B 为L 处，以一定的速度滑向B ，A 撞到B 后又共同滑行了一段距离，测得该距离为8
25
L 。

(1)A 碰撞B 前后的速度之比；
(2)A 与B 碰撞过程中损失的机械能与碰前瞬间机械能之比； (3)要使A 与B 不发生碰撞，A 、B 间的距离至少是多大？ 【答案】(1)1254
v v =；(2)120%E
E ∆=；(3)1.5L 【解析】
【详解】(1)设B 物块的质量为m ，A 物块碰撞B 物块前后的速度分别为1v 和2v ，碰撞过程中动量守恒
()1244mv m m v =+
代入数据得
125
4
v v = (2)设A 、B 两物块碰撞前后两物块组成的系统的机械能分别为1E 和2E ，机械能的损失为E ∆，根据能的转化和守恒定律
12E E E ∆=-
()221211
4422
E mv m m v ∆=⨯-+
所以
1
20%E
E ∆= (3)设物块A 的初速度为0v ，轮胎与冰面的动摩擦因数为μ，A 物块与B 物块碰撞前，根据动能定理
22
10
11·4?4422
mg L mv mv μ-=⨯-⨯ 碰后两物块共同滑动过程中根据动能定理
2
2
1(4)0(4)2
m m gl m m v μ-+=-+ 又
1254
v v = 825
l L =
联立解得
03v gL μ=
设在冰面上A 物块距离B 物块为'L 时，A 物块与B 物块不相撞，则
20140?4?'2
mv mg L μ⨯-= 解得
' 1.5L L =。