重庆市第一中学2019-2020学年高二物理下学期期中试题.doc

重庆市第一中学2019-2020学年高二物理下学期期中试题

重庆市第一中学2019-2020学年高二物理下学期期中试题

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重庆市第一中学2019-2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）
注意事项
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号码填写在答题卡上。
2.作答时,务必将答案写在答题卡上。写在本试卷及草稿纸上无效。
3.考试结束后,将答题卡交回。
一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求，选对得3分，选错得0分
1.关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法不正确的是（　　）
A. 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进
B. 该实验证实了汤姆孙的“西瓜模型”是错误的
C. α粒子发生大角度散射并不是α粒子撞到金原子核后发生反弹造成的
D. 卢瑟福的“核式结构模型”很好的解释了氢原子光谱的分立特征
【答案】D
【解析】
【详解】A．α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过，有的甚至几乎达到，被反弹回来），故A正确；
B．正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中是汤姆孙的认为，卢瑟福设计了α粒子散射证明带正电的那部分物质占原子质量的绝大部分集中在很小的空间范围，从而证明汤姆孙的“西瓜模型”是错误的，故B正确；
C．α粒子发生大角度散射是由于靠近原子核的α粒子受到原子核较大的斥力，故C正确；
D．卢瑟福的核式结构能够解释α粒子散射实验，玻尔能级跃迁能够解释氢原子光谱的分立特征，故D错误。
本题选不正确的，故选D。
2.下列说法符合历史事实的是（　　）
A. 普朗克指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短
B. 爱因斯坦最早发现光电效应现象，并提出了光电效应方程
C. 汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，但并没有准确测出其电量
D. 查德威克用α粒子轰击Be，发现了质子
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】A．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，A错误；
B．赫兹最早发现光电效应现象，B错误；
C．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，由密立根准确测出其电量，C正确；
D．查德威克用α粒子轰击Be，发现了中子，D错误。
故选C。

3.放射性原子核经过n次衰变和m次衰变，最终变为稳定的原子核
A. n=7，m=5 B. n=5，m=7 C. n=9，m=7 D. n=7，m=9
【答案】A
【解析】
【详解】衰变方程为：，则：234=206+4n，解得：n=7，又：91=82+7×2+m（-1），解得：m=5，故A正确，BCD错误．
4.抗击新冠肺炎疫情的战斗中，某手机运营商通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况，全方位展现镜头之下的武汉风光，共期武汉“复苏”。5G是“第五代移动通信技术”的简称，其最显著的特征之一为具有超高速的数据传输速率。5G信号一般采用3.3×109~6×109Hz频段的无线电波，而现行第四代移动通信技术4G的频段范围是1.88×109~2.64×109Hz，则（　　）
A. 5G信号比4G信号所用的无线电波在真空中传播得更快
B. 5G信号比4G信号波动性更显著
C. 5G信号比4G信号更不容易绕过障碍物，所以5G通信需要搭建更密集的基站
D. 无线电波是波长较短的电磁波
【答案】C
【解析】
【分析】
本题考察电磁波频率对电磁波性质的影响，以及对电磁波谱的了解。
【详解】A．真空中电磁波传递速度均为光速，故A错误；
B．频率越高粒子性越强，波动性越弱，故B错误；
C．频率高波长短，不易发生衍射，故C正确；
D．根据电磁波谱，无线电波是波长较长的电磁波，故D错误。
故选C。
5.如图所示为氢原子的能级图，用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子，受到激发后的氢原子只能辐射出三种不同频率的光a、b、c，频率νa＞νb＞νc，下列说法正确的是（　　）

A. 照射氢原子的光子能量为12.75eV
B. 从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光频率为νa
C. 从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光频率为νc
D. 光a能使逸出功为10.2eV的某金属发生光电效应
【答案】D
【解析】
【详解】A．受到激发后的氢原子只能辐射出三种不同频率的光，即激发后达到n=3能级，吸收能量为

故A错误；
BC．频率越大光子能量越大，根据能级差，从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光频率最小，为νc；从n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光频率中等，为νb；从n=3能级跃迁到n=1能级辐射出的光频率最大，为νa；故BC错误；
D．光a光子能量为12.09eV，能使逸出功为10.2eV的某金属发生光电效应，故D正确。
故选D。
6.某同学在做如图所示的自感实验中，灯泡两端并联了自感系数L很大的自感线圈，其直流电阻大于灯泡电阻。关于该实验，下列说法正确的是（　　）

A. S接通瞬间，灯泡会逐渐变亮 B. S接通稳定时，灯泡会熄灭
C. S断开后的瞬间，灯泡的电流从右向左 D. S断开后，灯泡会闪亮一下再熄灭
【答案】C
【解析】
【详解】AB．闭合开关的瞬间，电压直接加到灯泡两端，所以灯泡立即亮；由于线圈中自感电动势的阻碍，流过线圈的电流逐渐增大，闭合开关稳定后，自感作用消失，通过灯泡的电流比开始时略小，但灯泡不会熄灭，故A错误，B错误；
CD．闭合开关，待电路稳定后断开开关，线圈产生的自感电动势维持自身的电流且逐渐减小，线圈与灯泡构成自感回路，电流的方向从右向左流过灯泡，灯泡逐渐熄灭；由于线圈的直流电阻大于灯泡电阻，则电路中的电流稳定时灯泡中的电流大于线圈中的电流，线圈产生的自感电动势维持自身的电流且逐渐减小，所以灯泡逐渐熄灭，不会闪亮一下，故C正确，D错误。
故选C。
7.原子核的比结合能与原子序数的关系图所示，大多数恒星内部温度非常高，可进行轻核聚变，核反应方程为A+B→C。但对于金、铂等重金属产生，目前科学界有一种理论认为，两颗中子星合成过程中会释放巨大的能量，在能量的作用下能够合成金、铂等重金属，其核反应为D+E→F，下列说法正确的是（　　）

A. 重核F裂变成D和E的过程中，会产生质量亏损
B. 较轻的核A和B聚合成C的过程中核子平均质量变大
C. 较重的核D和E聚合成F的过程中，会释放较大能量
D. A和B聚合成C的过程中，C的结合能小于A和B的结合能之和
【答案】A
【解析】
【详解】AC．重核F裂变成D和E的过程中要释放处能量，会产生质量亏损；相反，较重的核D和E聚合成F的过程中，会吸收较大能量，选项A正确，C错误；
BD．较轻的核A和B聚合成C的过程也要释放能量，有质量亏损，则核子平均质量变小，C的结合能大于A和B的结合能之和，选项BD错误；
故选A。
8.若以M表示水的摩尔质量，Vm表示标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示标准状态下水蒸气的密度，NA表示阿伏伽德罗常数，m和V分别表示每个水分子的质量和体积，下列关系正确的是（　　）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A．Vmρ等于水蒸气的摩尔质量，而m为每个分子的质量，故即为阿伏加德罗常数，故A错误；
B．由于水蒸气分子间距离较大，NAV并不等于水蒸气的摩尔体积，故B错误；
C．由于水蒸气分子间距离较大，NAV小于Vm，所以

故C正确；
D．单个分子的质量等于摩尔质量除以阿伏伽德罗常数，故D错误。
故选C。
9.为了行驶安全，汽车轮胎在冬季和夏季的胎压应有差异。按照行业标准，冬夏两季的胎压分别为2.4atm和2.2atm。某地冬季路面的平均温度为7℃，夏季路面的平均温度为57℃。为了使胎压与标准一致，夏季来临时要给车胎放气。假设车胎密闭性良好，放气过程缓慢，且忽略放气前后车胎容积的变化。则放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为（　　）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查理想气体方程。
【详解】根据理想气体方程

气体体积不变，R为常数，放气前后气体总量之比

物质的量之比即为分子数之比，故放出的气体与胎内剩余气体分子数目的比值为。
10.用电脑软件模拟两个相同分子在仅受相互间分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的－x0和x0处由静止释放，如图甲所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图乙所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（　　）

A. A、B间距离为x1时分子力为零
B. A、B间距离为2(x1－x0)时分子力为零
C. 释放时A、B系统的分子势能为
D. A、B间分子势能最小值为
【答案】D
【解析】
【详解】AB．由图乙可知，B分子在过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为，故AB错误；
C．由图乙可知，两分子运动到无穷远处的速度为，在无穷远处的总动能为

由题意可知，无穷远处的分子势能为0，则能量守恒可知，释放时A、B系统的分子势能为，故C错误；
D．由能量守恒可知，当两分子速度最大即动能最大时，分子势能最小，则最小分子势能为

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，全部选对得4分，选对但不全的得2分，有错选的得0分。
11.下列说法中正确的有（　　）
A. 扩散现象和布朗运动剧烈程度都与温度有关，它们都是分子的运动
B. 理想气体的分子间作用力为零，分子势能为零（取无限远处势能为零）
C. 温度相同的不同气体，分子的平均动能不同
D. 物体的内能与物体的机械运动状态无关，内能与机械能可以相互转化
【答案】BD
【解析】
分析】
本题考查分子动理论，从微观层面理解温度和内能的概念。
【详解】A．布朗运动不是分子的运动，是通过微小物体运动反映分子运动，故A错误；
B．理想气体忽略分子间作用力，分子势能为零，故B正确；
C．温度的微观意义就是表示分子平均动能，温度相同平均动能相同，故C错误；
D．内能是物体所有分子动能和势能的总和，和机械运动无关，可以和机械能相互转化，故D正确。
故选BD。
12.由铅块包裹的放射源可以从右侧小孔向外发射α、β和γ三种射线，射线出射的速度方向均平行于纸面水平向右，速度大小分别为0.1c，0.99c和c（c为光速），且离开铅块后立刻进入匀强电场和匀强磁场并存的区域，其中电场方向竖直向上，磁场方向垂直纸面向外，区域面积足够大。现调整匀强电场和匀强磁场的强度，使在该区域中仅能观察到两条轨迹a和b，则下列说法正确的是（　　）

A. γ射线一定在a轨迹中
B. β射线一定在b轨迹中
C. a轨迹中可能同时包含α射线和γ射线
D. b轨迹中可能同时包含α射线和β射线
【答案】AC
【解析】
【分析】
本题考查对衰变现象的理解和带电粒子在点磁场中的运动。
【详解】根据衰变的特点，γ射线不带电，一定在a轨迹中；
α粒子带正电，电场力向上，洛伦兹力向下，电子带负电，电场力向下，洛伦兹力向上。
若α粒子电场力等于洛伦兹力，即

由于电子速度大于α粒子，故电子洛伦兹力大于电场力，向上偏转；
同理若电子电场力等于洛伦兹力，α粒子也向上偏转，故b轨迹中不可能同时包含α射线和β射线AC正确，BD错误。
故选AC。
13.一定质量的理想气体被封闭在容器中，其p－V图如图所示，气体状态从A→B→C→D→A完成一次循环，A→B和C→D为等温过程，温度分别为T1和T2。D→A为等压过程，B→C为等容过程。下列判断正确的是（　　）

A. T1>T2
B. 气体分子的平均速率vA = vB < vC = vD
C. 从微观角度讲B→C过程压强降低是由于分子的密集程度减少引起的
D. 气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞的次数ND>NA>NB>NC
【答案】AD
【解析】
【详解】A．由图示图像可知，D→A过程为等压过程，气体体积变大，由盖吕萨克定律可知，气体温度升高，即A点的温度高于D点的温度，则

故A正确；
B．B→C为等容过程且压强减小，由可知，温度降低，即C的温度比B的温度低，根据温度越高分子平均动能越大即平均速率也越大，则有

故B错误；
C．从B→C过程，气体体积不变，压强减小，由查理定律可知，气体的温度T降低，分子的平均动能减小，由于气体体积不变，分子数密度不变，单位时间内撞击器壁的分子数不变，分子平均动能减小，分子撞击器壁的作用力变小，气体压强减小，故C错误；
D．由图可知
，
则每个分子与器壁的撞击力

由公式可知

故D正确。
故选AD。
14.某单位应急供电系统配有一小型发电机，该发电机内阻为r = 5.0 Ω，产生的电动势随时间的变化规律如图甲所示。配电原理示意图如图乙所示，理想变压器原副线圈的匝数比为5︰2，R1 = 5.0 Ω，R2 = 5.2 Ω，电压表电流表均为理想电表，系统正常运作时电流表的示数为I = 10 A。则系统正常运作时下列说法正确的是（　　）

A. 交流电压表的示数为720 V
B. 灯泡的工作电压为272 V
C. 变压器输出的总功率为2720 W
D. 若负载电路的灯泡增多，发电机的输出功率会增大
【答案】CD
【解析】
【详解】A．由图甲知，发电机产生的感应电动势最大值，其有效值为

根据变压器原理可得，原线圈的电流

则电压表的示数

故A错误；
B．原线圈两端电压

则副线圈两端电压

灯泡正常工作的电压

故B错误；
C．变压器输出的总功率为

故C正确；
D．若负载电路的灯泡增多，总电阻减小，总功率增大，则发电机的输出功率会增大，故D正确。
故选CD。
三、实验题（本题共2小题，共14分，请在答题卷上相应位置作答）
15.某同学用DIS研究一定质量理想气体在温度不变时，压强与体积关系的实验装置如图所示。实验步骤如下：①把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接；②移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压强值p；③用图象处理实验数据。

（1）在实验操作过程中，要采取以下做法：______是为了保证实验的恒温条件，_____是为了保证气体的质量不变。（填入相应的字母代号）
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔 B．移动活塞要缓慢
C．实验时，不要用手握注射器 D．在注射器光滑活塞一周涂润滑油
（2）实验时，缓慢推动活塞，注射器内空气体积逐渐减小。过程中该同学发现，环境温度逐渐升高，则实验得到的图象应是_______。

【答案】 (1). BC (2). AD (3). B
【解析】
【详解】(1)[1]移动活塞要缓慢；实验时，不要用手握住注射器，都是为了保证实验的恒温条件，故BC正确
[2]用橡皮帽堵住注射器的小孔；在注射器活塞上涂润滑油是为了保证气体的质量不变，故选AD
(2)[3]由等温变化则

则图像为过原点的倾斜直线，环境温度逐渐升高，由可知，变大，即图线与坐标轴所围面积变大，故B正确，ACD错误。
故选B。
16.如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。

(1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的______极（填“正”或“负”）。
(2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是_____。
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变
D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大
(3)已知用光照强度为Ja的a光和光照强度为Jb的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按(1)问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率______b光的频率（填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。实验发现，用光照强度为Ja的a光照射该光电管时，电压须大于+0.2V，继电器才能将衔铁吸附。若用光照强度为Jb的b光照射该光电管，调整电源电压，当继电器刚好不能将衔铁吸附时，电源电压为_____V（需指出正负）；若将电源电压调整为+1.6V，用a光照射该光电管，能使继电器将衔铁吸附的最小光强为______Ja（结果保留两位有效数字）。

【答案】 (1). 正 (2). BD (3). 小于 (4). -0.4 (5). 0.78
【解析】
【详解】(1)[1]电路中要产生电流，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。
(2)[2]AB．根据光电效应规律可知，增大光照强度时，光电子的最大初动能不变，但光电流增大，故A错误，B正确；
CD．根据光电效应方程

可知，因为紫光的频率大于绿光的频率，光电子的最大初动能增加，故C错误，D正确。
故选BD。
(3)[3][4][5]根据光电效应方程

由于b光的图象与横轴交点在a光的图象与横轴交点的左侧，可知a光的反向遏止电压小于b光的反向遏止电压，根据方程得出a光的频率小于b光的频率；
由题干图像可知，用a光照射该光电管，且电源电压为+0.2V时，得到此时的光电流，如果使用b光照射该光电管，要得到相同的光电流，此时电源电压为；
根据光电效应规律，当入射光频率一定时，光电流强度与光强成正比。根据题意得，若用光照强度为Ja的a光照射该光电管时，电压等于+0.2V，继电器刚好不能将衔铁吸附时，此时的光电流占11个小格，当电源电压调整为+1.6V，此时的光电流占14个小格，要使继电器刚好不能将衔铁吸附时，就要降低光强使光电流恢复到11个小格，故

根据光电流与光强成正比，故

解得

四、计算题（本题共4小题，依次为8分，8分，12分，12分，共40分，解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。）
17.如图所示为一台小型发电机的示意图，该发电机内的矩形线圈面积为S = 0.2m2、匝数为N =100匝、电阻为r = 2.0Ω，线圈所处的空间是磁感应强度为B =T的匀强磁场，发电机正常供电时线圈的转速为n =r/min。已知外接灯泡的电阻R = 18Ω，其余电阻不计。线圈逆时针转动，发电机正常工作。若从图示位置开始计时，求：
(1)0～内流过灯泡的电量q；
(2)线圈匀速转动一周的过程中，外力所做的功W。

【答案】(1)；(2)
【解析】
【分析】
本题考查交变电流发电机的发电原理和电磁感应定律的相关计算。
【详解】(1)由

可得

(2)线圈转动过程产生的交变电流电动势瞬时值为

回路电流的有效值为

外力做功等于回路产生的焦耳热，故

18.α粒子以初速度v0轰击静止的氮14原子核打出一种新的粒子，同时产生原子核氧17，新的粒子速度为3v0，且方向与α粒子初速度相同，反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能。已知中子质量为m，质子质量和中子质量相等，质量数为A的原子核的质量为m的A倍，光速为c，求：
(1)写出该反应的核反应方程式；
(2)计算此反应过程中的质量亏损。
【答案】(1)；(2)
【解析】
【分析】
本题考察核反应方程的书写和动量守恒定律的应用。
详解】(1)
(2)反应过程遵循动量守恒
4mv0 = 3mv0 + 17mv
反应过程能量守恒

解得

19.如图所示，一粗细均匀的细玻璃管竖直置于水平地面上，内部灌有水银，左端封闭了一部分气体，右侧与大气相通。玻璃管底部长10 cm。起初两侧液面相差19 cm，气柱长19 cm。外界环境温度恒为27℃，大气压强为76cmHg，重力加速度为g = 10 m/s2。现通过几种方法，使玻璃管两侧液面相平，则：
(1)若通过继续注入水银的方法使玻璃管两侧液面相平，求注入的水银柱的长度；
(2)若通过加热管内气体的方法使玻璃管两侧液面相平，求需将温度升高到多少；
(3)若玻璃管在纸面内沿水平地面匀加速运动，求使玻璃管两侧液面相平的加速度大小和方向。

【答案】(1)28.5cm；(2)600K；(3)38 m/s2，方向水平向左。
【解析】
【分析】
本题考查理想气体方程的应用及牛顿第二定律。
【详解】(1)未注入水银前，封闭气体压强
p1 = p0－ph = 57 cmHg
注入后
p2 = p0
该过程T不变
p1l1 = p2l2
解得
l2 = 14.25cm
由几何关系得需注入的水银柱长度
Δh = 28.5cm
(2)两侧液面相平时，由几何关系得气柱长度l3 = 28.5cm，T1 = 300K

解得
T2 = 600K
(3)该过程T不变，故
p1l1 = p3l3
解得
p3 = = 38cmHg
对玻璃管底部水银柱，
p0S－p3S = ma
m = ρSl
可得a = 38 m/s2，方向水平向左
20.如图所示，平行、光滑、间距为L=1m的金属导轨倾斜放置，与水平面的夹角为θ = 37°，导轨底部有一与导轨垂直的绝缘固定挡板P。质量均为m = 0.1 kg的金属直杆a和b间系一轻质弹簧，a杆紧靠挡板P，b杆静止在导轨上。在b上方某处，沿导轨宽为d = 0.75m的矩形范围内有垂直导轨向下的匀强磁场。质量也为m的金属直杆c从沿导轨方向距磁场上边界d的位置由静止释放。c杆恰好能匀速地穿过整个磁场，与b杆碰撞后立即与b杆结为一体，之后a杆恰好不能离开挡板P，c杆恰好没有再次进入磁场。已知c杆在导轨间的电阻为R = 4 Ω，其余所有电阻不计，弹簧始终没有超出弹性限度，g = 10m/s2，sin37° = 0.6。
（1）求磁感应强度B的大小；
（2）求b杆初始位置到磁场下边界在沿导轨方向的距离x和轻弹簧的劲度系数k；
（3）若将c杆换成相同材料相同长度但截面积为c杆3倍的e杆，其余条件均不变，求a杆第一次刚要离开挡板P时be杆整体的速度大小。

【答案】（1）；（2）；；（3）
【解析】
【详解】（1）设c杆刚进入磁场前速度为v，由动能定理有
①
代入数据得
②
恰好能匀速进入磁场，则
③
④
⑤
代入数据得
⑥
（2）c与b碰前速度为v1，碰后为v2，则碰前由动能定理得
⑦
碰撞前后瞬间，由动量守恒定律得
⑧
b杆最初静止时，弹簧压缩量记为x1
⑨
a杆恰好离开P时，弹簧伸长量记为x2
⑩
两状态弹簧形变量相同，故弹性势能相等，bc杆从碰后到恰好不能进入磁场，则由能量守恒定律得
⑪
联立⑦~⑪，代入数据求得

又
⑫
代入数据，可求得
⑬
（3）对于e杆，由条件及电阻定律
⑭
可得
，
由（1）问可知，e杆仍以速度v匀速通过磁场并以v1与b杆相碰，碰时
⑮
由（2）问可知，碰时和a杆刚要离开P时，弹性势能相等，从碰后瞬间至末态
⑯
代入已知数据，联立可求得