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北京101中学2014-2015学年下学期高二年级期末考试物理试卷

北京101中学2014-2015学年下学期高二年级期末考试物理试卷

本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

第Ⅰ卷(选择题共51分)

一、本题共12小题,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项

......是符合题意的。(每小题3分,共36分)

1. 下列说法中正确的是()

A. 布朗运动证明组成固体小颗粒的分子在做无规则运动

B. 内能不同的物体,它们分子热运动的平均动能可能相同

C. 当分子间距离增加时,分子引力增加,分子斥力减小

D. 分子势能随着分子间距离的增大而减小

2. 下列说法正确的是()

A. 物体吸收热量,其温度一定升高

B. 外界对气体做功,气体的内能一定增大

C. 要使气体的分子平均动能增大,外界必须向气体传热

D. 同种气体温度越高分子平均动能越大

3. 下列说法中正确的是()

A. 麦克斯韦预言了电磁波的存在,认为变化的磁场产生变化的电场,变化的电场产生变化的磁场

B. 电磁波和机械波都只能在介质中传播

C. 光电效应现象和康普顿效应说明光具有波动性

D. 电子束通过铝箔发生的衍射现象,说明电子具有波动性

4. 在人类认识原子与原子核结构的过程中,符合物理学史的是()

A. 查德威克通过研究阴极射线发现了电子

B. 汤姆生首先提出了原子的核式结构学说

C. 居里夫人首先发现了天然放射现象

D. 卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子

5. 如图所示,MN是介质Ⅰ和介质Ⅱ的交界面,介质Ⅰ中的光源S发出的一束光照射在交界面的O点后分成两束光OA和OB,若保持入射点O不动,将入射光SO顺时针旋转至S1O的位置,则在旋转过程中下列说法正确的是()

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A. 光线OA逆时针旋转且逐渐减弱

B. 光线OB逆时针旋转且逐渐减弱

C. 光线OB逐渐减弱且可能消失

D. 介质Ⅰ可能是光疏介质

6. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用,下列说法正确的是()

A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

B. 日落时分,拍摄水面下的景物,在照相机镜头前装上偏振滤光片可以使影像更清晰是利用了光的偏振现象

C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象

D. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样和光学镜头上的增透膜都是光的干涉现象

7. a、b两束单色光分别用同一双缝干涉装置进行实验,在距双缝恒定距离的屏上得到如图所示的干涉图样,图甲是a光照射时形成的干涉图样,图乙是b光照射时形成的干涉图样。下列关于a、b两束单色光的说法正确的是()

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A. a光光子的能量较大

B. 在水中a光传播的速度较小

C. 若用b光照射某金属没有光电子逸出,则a光照射该金属时也没有光电子逸出

D. 若a光是氢原子的核外电子从第三能级向第二能级跃迁时产生的,则b光可能是氢原子的核外电子从第四能级向第三能级跃迁时产生的

8. 下列说法中正确的是()

A. α射线与γ射线都是电磁波

B. β射线是原子的核外电子电离后形成的电子流

C. 用加温、加压或改变其化学状态的方法都不能改变原子核衰变的半衰期

D. 原子核经过一次衰变生成的新核,其质量数一定小于原核的质量数

9. 如图所示氢原子能级图,如果有大量处在n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,则能辐射出几种频率不同的光及发出波长最短的光的能级跃迁是( )

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A. 3种,从n=3到n=2

B. 3种,从n=3到n=1

C. 2种,从n=3到n=2

D. 2种,从n=3到n=1

10. 匀强磁场中,原来静止的某原子核,由于放射性衰变,形成两个内切圆形轨迹,经测定两圆半径之比为1:44,如果元电荷用e 表示,则原子核原来所带的电量为( )

A. e 43

B. e 45

C. e 88

D. e 90

11. 如图所示,一个质量不计的活塞,将一定量的理想气体封闭在上端开口的直立圆筒形汽缸内,汽缸导热性能良好,活塞上堆放着细砂,外界温度认为恒定不变。最初活塞静止,现在不断地取走细砂,使活塞缓慢上升,直到细砂全部被取走。则在此过程中( )

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A. 气体的压强不变,气体对外做功

B. 气体的压强不变,不断的从外界吸热

C. 气体的压强减小,不断的从外界吸热

D. 气体对外做功,不断的对外界放热

12. 对磁现象的研究中有一种“磁荷观点”。人们假定,在N 极上聚集着正磁荷,在S 极上聚集着负磁荷。由此可以将磁现象与电现象类比,引入相似的概念,得出一系列相似的定律。例如磁的库仑定律、磁场强度、磁偶极矩等。

在磁荷观点中磁场强度定义为:磁场强度的大小等于点磁荷在该处所受磁场力与点磁荷所带磁荷量的比值,其方向与正磁荷在该处所受磁场力方向相同。若用H 表示磁场强度,F 表示点磁荷所受磁场力,q m 表示磁荷量,则下列关系式正确的是( )

A. m H F q =

B. m F H q =

C. m H Fq =

D. m q HF =

二、本题共5小题,在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项是符合题意的。(每小题3分,共15分。每小题全选对的得3分,选对但不全的得2分,只要有选错的该小题不得分)

13. 某气体的摩尔质量为M ,摩尔体积为V ,密度为ρ,每个分子的质量和体积分别为m 和V 0,则阿伏加德罗常数N A 可表示为( ) A. 0A V N V = B. A V N m ρ= C. A M N m = D. 0

A M N V ρ= 14. 一单色光照到某金属表面时,有光电子从金属表面逸出,下列说法中正确的是( )

A. 增大入射光的频率,金属的逸出功将增大

B. 增大入射光的频率,光电子的最大初动能将增大

C. 增大入射光的强度,光电子的最大初动能将增大

D. 延长入射光照射时间,光电子的最大初动能不变

15. 下列说法中正确的是( )

A. 我们观察到的太阳光谱是明线光谱

B. 明线光谱和吸收光谱都可用于鉴别物质

C. 黑体的热辐射实际上是电磁辐射,普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量量子假说

D. 利用红外线波长比较长,容易发生衍射的特点,常用于红外遥感技术

16.下列说法正确的是( )

A. 光波是一种概率波

B. 光波是一种电磁波

C. 任何物质都具有波粒二象性

D. 运动粒子的位置和动量能同时准确确定

17. 如图表示洛伦兹力演示仪,用于观察运动电子在磁场中的运动,在实验过程中下列选项正确的是( )

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A. 不加磁场时电子束的径迹是直线

B. 加磁场并调整磁感应强度电子束径迹可形成一个圆周

C. 保持磁感应强度不变,增大出射电子的速度,电子束圆周的半径减小

D. 保持出射电子的速度不变,增大磁感应强度,电子束圆周的半径减小

第Ⅱ卷(非选择题共49分)

三、实验题(共10分)

18. (1)用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。

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①这块玻璃砖的折射率n=_________(用图中字母表示)。

②如果有几块宽度d不同的玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度d较_____(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。

(2)在观察光的双缝干涉现象的实验中:

①将激光束照在如图乙所示的双缝上,在光屏上观察到的现象是图甲中的________。

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②换用两缝间距离更小的双缝,保持双缝到光屏的距离不变,在光屏上观察到的条纹宽度将________;保持双缝间距离不变,减小光屏到双缝的距离,在光屏上观察到的条纹宽度将________。(以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”)

四、论述、计算题。(本题共4小题,共39分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位)

19. (9分)如图所示,MN、PQ为竖直放置的两根足够长平行光滑导轨,相距为d=0.5m,M、P之间连一个R=1.5Ω的电阻,导轨间有一根质量为m=0.2kg,电阻为r=0.5Ω的导体棒EF,导体棒EF可以沿着导轨自由滑动,滑动过程中始终保持水平且跟两根导轨接触良

好。整个装置的下半部分处于水平方向且与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B=2T 。取重力加速度g=10m/s 2,导轨电阻不计。

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(1)若导体棒EF 从磁场上方某处沿导轨下滑,进入匀强磁场时速度为v=2m/s , a . 求此时通过电阻R 的电流大小和方向;

b . 求此时导体棒EF 的加速度大小。

(2) 若导体棒EF 从磁场上方某处由静止沿导轨自由下滑,进入匀强磁场后恰好做匀速直线运动,求导体棒EF 开始下滑时离磁场的距离。

20. (10分)在可控核反应堆中需要给快中子减速,轻水、重水和石墨等常用作减速剂。

中子(10n )在重水中可与氘核(H 21)碰撞减速,在石墨中与碳核(C

12

6)碰撞减速,上述碰撞可简化为弹性碰撞模型(即碰撞过程中不存在机械能损失)。

若设反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰,氘核(H 21)与中子(10

n )的质量之比为2:1, 碳核(C

126)与中子(10n )的质量之比为12:1。求: (1)设中子质量为m ,与靶核碰撞前的初速度为v 0,靶核的质量为M,仅从一次碰撞考虑,则中子减速后的速度多大?

(2)通过理论、数据的分析,试判断用重水和石墨作减速剂,哪种减速效果更好。

21.(10分)光子具有能量,也具有动量。光照射到物体表面时,会对物体产生压强,这就是“光压”。光压的产生机理如同气体压强:大量气体分子与器壁的频繁碰撞产生了持续均匀的压力,器壁在单位面积上受到的压力就是气体的压强。设太阳辐射的总功率为P ,太阳光中每个光子的平均能量为E ,太阳光垂直照射地球表面时,在单位面积上的辐射功

率为o P 。已知光速为c ,则光子的动量为

/E c 。求: (1)假如太阳光穿过太空及地球表面大气层到达地面时,沿途的能量损耗忽略不计,则太阳到地球的距离是多少;

(2)太阳辐射的能量实质上是由质子参与的一系列反应产生的,而这一系列反应的总

效果相当于下述核反应:41

1H→42He +201+e ,若质子11H 、氦核42He 、正电子01+e 的质量分别

为m p 、m α、m e ,则在1s 内参与上述热核反应的质子数是多少?

(3)若太阳光垂直照射到地球表面,在半径为r的某圆形区域内被完全反射(即所有光子均被反射,且被反射前后的能量变化可忽略不计),则太阳光在该区域表面产生的光压(用L表示)是多大。

22. (10分)科学研究中经常利用电场、磁场来改变带电微粒的运动状态。如图甲所示,M处有一个带电微粒源可以水平向右发射质量m=3.2×10-9kg,电荷量q=1.6×10-9C,速度v0=0.4m/s的带正电的微粒。N处有一个竖直放置的荧光屏,微粒源正对着荧光屏的正中央O点,二者间距离L=12cm。在荧光屏上以O点为原点,以垂直于纸面向里为x轴正方向,以竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系,每个方格的边长均为1cm,图乙所示为荧光屏的一部分(逆着微粒运动方向看)。在微粒源与荧光屏之间可以施加范围足够大的匀强电场、匀强磁场。忽略空气阻力的影响及微粒间的相互作用,g取10m/s2。

(1)若微粒源与荧光屏之间只存在纸面内水平向右的匀强电场,电场强度E=32V/m,求带电微粒打在荧光屏上的位置坐标;

(2)若微粒源与荧光屏之间同时存在匀强电场与匀强磁场,

a. 当电场与磁场方向均竖直向上,电场强度E=20V/m,带电微粒打在荧光屏上的P点,其坐标为(-4cm,0),求磁感应强度B的大小;

b. 当电场与磁场的大小和方向均可以调整,为使带电微粒打在荧光屏的正中央,请你提出两种方法并说明微粒的运动情况。

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【试题答案】

一、本题共12小题,在每小题给出的四个选项中,只有一个选项......

是符合题意的。(每小题3分,共36分)

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二、本题共5小题,在每小题给出的四个选项中,至少有一个选项.......

是符合题意的。(每小题3分,共15分。每小题全选对的得3分,选对但不全的得2分,只要有选错的该小题不得分)

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三、实验题(共10分)

18. (1)① 12

s i n s i n θθ ② 大 (2)① A ② 变宽 变窄

四、论述、计算题。(本题共4小题,共39分。要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。有数值计算的题,答案必须明确写出数值和单位)

19.(1)a.(大小2分,方向2分,共4分)电动势:E=Bdv

由闭合电路欧姆定律:I=E/(R+r ) I= Bdv/(R+r ) I=1A

方向:由P 指向M

b . 导体棒所受安培力:F=BId

由牛顿第二定律:mg-F=ma

a=(mg-BId )/m a=5m/s 2

(2)由于匀速:mg=BId

I=E/(R+r )

E=Bdv

v=mg (R+r )/B 2d 2 v=4m/s

由自由落体公式:v 2=2gh

h=v 2/2g=0.8m

20. (1)设中子质量为M n ,靶核质量为M ,由动量守恒有:M n v 0= M n v 1+ Mv 2

由能量守恒有:21M n v 02=21M n v 12=2

1Mv 22,解得v 1=(M n -M )v 0/(M n +M ) (2)在重水中靶核质量M H =2M n ,v 1H =-v 0/3。

在石墨中靶核质量M C =12M n ,v 1C =-11v 0/13。

与重水中靶核碰撞后中子速度较小,故重水减速效果更好。

21.(1)设太阳到地球的距离为r,则

:204P r P r π=?=

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有: (2)一个核反应方程释放能量:242)p e E m m m c α?=--(

2

41442)p e P s E m m m c α??--N 内参与反应的质子数为N,有:P 1=,即:N=(

(3)设t (s )照在半径为r 的某圆形区域的光子数为n ,每个光子的动量p=/E c , 000

22/(

)222P t t s n S E Ft n p n E c

P t s E P F n E E L s cts cts c ?=

?=?=?????====时间内垂直照射面积为的圆平面内的光子数:由动量定理:所以光压:

22. (1)若只存在水平向右的匀强电场,带电微粒受到重力、电场力作用,在竖直平面内做匀变速曲线运动。 带电微粒沿水平方向的分运动为匀加速直线运动,其加速度2m/s 16==

m Eq a x 设带电微粒运动到荧光屏处所需时间为t , 根据运动学公式有:202

1t a t v L x +=,解得s 1.0=t 带电微粒沿竖直方向的分运动为自由落体运动,位移m 05.0212==

gt y 所以带电微粒打在荧光屏上的位置坐标为(0,-0.05m )或(0,-5cm )

(2)a. 当电场与磁场的方向均竖直向上,带电微粒受到重力、电场力、洛伦兹力作用, 带电微粒所受重力大小 N mg 8102.3-?=,方向竖直向下

带电微粒所受电场力大小 N Eq 8102.3-?=,方向竖直向上

洛伦兹力垂直于纸面向外,带电微粒在水平面内做匀速圆周运动,打在荧光屏上的P 点,如图所示。

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根据几何知识有 22212)4(+-=r r 解得轨道半径 0.2m 20c m ==r

由牛顿第二定律有 r

v m q v B 2

0= 解得磁感应强度T 4=B b. 若使带电微粒打在荧光屏的正中央,

方法一:可使电场强度E =20V/m ,方向竖直向上;磁场方向水平向右(或水平向左)。带电微粒不受洛伦兹力,所受重力与电场力平衡,带电微粒水平向右做匀速直线运动到达荧光屏。

方法二:可以使电场方向竖直向下,磁场方向垂直于纸面向里,电场强度与磁感应强度的大小满足204.0+=E B 关系,带电微粒所受洛仑兹力与重力、电场力的合力平衡,带电微粒水平向右匀速直线运动到荧光屏。

方法三:可以使电场方向竖直向上,磁场方向垂直于纸面向外,电场强度与磁感应强度的大小满足关系204.0+=B E ,使带电微粒所受电场力与重力、洛伦兹力的合力平衡,带电微粒水平向右做匀速直线运动到达荧光屏。

其他方法正确同样给分。