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2020-2021学年河南省商开大联考高二下学期期末考试物理试题 解析版
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这是一份2020-2021学年河南省商开大联考高二下学期期末考试物理试题 解析版，共12页。试卷主要包含了本试卷分选择题和非选择题两部分，本卷命题范围，某同学采用如图所示的实验装置等内容，欢迎下载使用。
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：必修1前三章、选修3-5、选修3-3和选修3-4（二选一）。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题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）
1．以下关于核能的说法正确的是（ ）
A．氢弹是利用核裂变的链式反应，原子弹是利用核聚变反应
B．原子核在常温下就能发生轻核聚变，目前核电站是利用核聚变释放的能量来发电
C．重核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大
2．近日日本政府计划将福岛核污染水排放入海的做法引起国际社会广泛关注．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，则（ ）
A．核反应方程中的是质子B．核反应方程中的是中子
C．核反应类型为核裂变D．核反应类型为衰变
3．一质点做匀变速直线运动．若经历，它回到出发点，则它在第内的位移大小与第内的位移大小之比为（ ）
A．B．C．D．
4．某人感冒打喷嚏时气流喷出的速度大小为，假设打一次喷嚏大约喷出体积为的空气，用时约．已知空气的密度为，估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力大小为（ ）
A．B．C．D．
5．自行车、沿一条直线向一方向运动，两车的图象与图象如图甲、乙所示．时刻，两自行车处于同一位置且速度均为0，在时间内，下列说法正确的是（ ）
A．自行车做匀速直线运动，自行车做先减速后加速直线运动
B．两自行车在时刻速度相等
C．两自行车在时刻的间距大于
D．两自行车在时刻再次相遇
6．某同学采用如图所示的实验装置（电源正负极可调换）来研究光电效应现象，当分别用频率为、的单色光照射光电管的阴极时，测得遏止电压之比为，则下列说法中正确的是（ ）
A．若测遏止电压，应选择电源右端为负极
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大
C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也一定增大
D．光电管金属的截止频率为
7．如图所示为十人叠成的四层静态造型．假设每个人的质量均为，重力加速度取，最底层中间两人的每一只脚对水平地面的压力大小为（ ）
A．B．C．D．
8．如图，光滑水平面上有形状相同的、两个物体均向左运动，物体的动量是，物体的动量，当、发生对心碰撞后物体的动量变为，则、两个物体质量与间的关系可能是（ ）
A．B．C．D．
9．如图为氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）
A．用动能为的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到的能级
B．从能级向能级跃迁时发出的光子能量为
C．一群处于能级氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多6种
D．用能量为的可见光照射大量处于能级的氢原子时，氢原子不能发生电离
10．如图所示，物块位于水平粗糙桌面上，用跨过定滑轮的轻绳将它与小球相连，初始时整个系统处于静止状态．现对小球施加一个外力，该力的方向始终与轻绳垂直，物块始终静止不动．则在小球缓慢上升至与桌面等高的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．外力逐渐增大B．绳中拉力保持不变
C．桌面对物块的摩擦力逐渐减小D．定滑轮受到的压力逐渐减小
11．如图所示，某电梯的轿厢高，正以的速度匀速上升，电梯轿厢内乘客将离底面处小球竖直上抛，抛出时相对地面的速度大小为，重力加速度取，空气阻力忽略不计，小球从抛出到落回电梯轿厢底面的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球可以触碰到电梯轿厢的天花板
B．小球离电梯轿厢的天花板的最小距离为
C．小球上升到最高点时所用时间为
D．小球落回电梯轿厢底面时的速度大小为
12．一个静止的原子核发生衰变，核反应中放出的能量为，其方程为，假设释放的能量全都转化为新核和的动能，其中的速度为，以下结论正确的是（ ）
A．原子核的动能与原子核的动能之比为
B．原子核的速度大小为
C．原子核和原子核的质量之和比原子核的质量大
D．和的结合能之和一定大于的结合能
二、实验题（本题共2小题，共12分）
13．（6分）某同学在“测定弹簧的劲度系数和验证力的平行四边形定则”的实验中：
（1）如图甲所示，将一轻质弹簧悬挂在支架上，使刻度尺竖直放置调节支架、弹簧上的指针与刻度尺上的“0”刻线对齐．在弹簧下的小钩上悬挂质量均为的钩码，得到的图象如图乙所示，则该弹簧的劲度系数为______．（计算结果保留2位有效数字，当地重力加速度大小为．）
（2）用上述弹簧和钩码搭建如图丙所示的实验装置，实验中保持定滑轮、弹簧和田线共面，测得此时，，则弹簧的拉力大小为=______．
14．（6分）为了探究在碰撞中的不变量，在水平气垫导轨上放置两个质量均为的滑块，左边滑块的左端与穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器所用电源的频率为；右边滑块上固定一宽度为的挡光板，在气垫导轨某处固定一光电门，气垫导轨正常工作后，接通打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，且左边滑块的速度较大，两滑块相碰后粘在一起继续向右运动．如图所示为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度和，光电门记录挡光板向左通过的时间为．若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为______、______；碰撞后两滑块的总动量大小为______．（以上结果均用题所给字母表示）
三、计算题（本题共40分．第15~17题为必考题，每个试题考生都必须作答．第18~19题为选考题，考生根据要求作答．）
（一）必考题：共25分
15．（7分）如图所示，光滑水平面上有两个并排放置的木块和，以速度一起向右匀速运动，某时刻开始将物块（可视为质点）轻轻无初速度的放在木块的右端，已知刚滑离时，的速度为，物块始终未滑离木板，、、质量均为，求：
（1）最终、的速度为多少；
（2）刚滑离时的速度大小．
16．（8分）甲、乙两个同学在直跑道上练习接力，如图所示，接力赛直跑道上为接力区，长度为．交接棒只能在接力区间完成，否则定为犯规．甲、乙经短距离加速后都能达到并保持的速度跑完全程．设乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的，加速度大小为．乙在接力区前端处听到口令时起跑，在甲、乙相遇时完成交接棒．则：
（1）第一次训练，甲以的速度跑到离接力区前端处向乙发出起跑口令．求交接棒时离接力区前端点的距离；
（2）第二次训练，甲离接力区前端处以的速度跑向接力区，乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，则甲在距离接力区前端多远时对乙发出起跑口令并判断这次训练是否犯规．
17．（10分）如图所示，半径为的四分之一圆柱体固定在水平地面上，其表面光滑，在其圆心的正上方处有一光滑小滑轮．、两小球通过两光滑的小滑轮用细线相连，质量均为的小球与物块通过轻质弹簧连接．当间细线的长度与圆柱体的半径相等，且与竖直方向的夹角时，系统处于静止状态，此时轻质弹簧恰好处于原长，重力加速度为．
（1）求小球的质量；
（2）若缓慢增大小球的质量，当与竖直方向的夹角最大时，物块对地面的压力恰好为零，求此时小球的质量和弹簧的劲度系数．
（二）选考题：共15分．请从18~19中任选一题作答．如果多做，则按所做的第一题计分．
18．[选修3-3]（15分）
（1）（5分）关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是______．（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性增大的方向进行
B．分子间距增大时，分子间引力减小得比斥力快
C．一定质量的理想气体，若吸收热量时，内能减少了，则气体一定对外做了的功
D．物体的温度降低时，每个分子的动能都减小
E．气体吸热后温度不一定升高，对气体做功可以改变其内能
（2）（10分）已知正常情况下轮胎的容积为，轮胎内气压为，由于轮胎被压扁，漏气至大气压后容积变为．（设周围大气压，所有过程中温度不变）
①求轮胎内剩余的气体质量与原有气体质量之比；
②由于没有充气泵，只能用打气筒给汽车充气，已知打气筒的容积是，需要打气多少次才能使轮胎正常使用．
19．[选修3-4]（15分）
（1）（5分）一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻的波形如图所示，此时波恰好传到质点所在位置，当时，平衡位置位于处的质点（图中未画出）运动的总路程为，则以下说法正确的是______（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．波的波长为
B．波源的起振方向沿轴正方向
C．波的周期为
D．波的传播速度大小为
E．时质点处于波谷
（2）（10分）如图所示，有一截面为圆心角90°的扇形玻璃棱镜，球心为，半径为，轴线垂直于水平面．点正上方高度处的点光源发出一束与夹角为的单色光，射到扇形体上的点，结果光线以60°的折射角离开扇形体且垂直射到水平面上的点．不考虑扇形体内光的反射，已知光在真空中的传播速度为，求：
①此玻璃棱镜对该单色光的折射率；
②光在玻璃棱镜中传播的时间．
商开大联考2020~2021学年下学期期末考试·高二物理
参考答案、提示及评分细则
1．【答案】D
【解析】原子弹是利用核裂变的链式反应原理，氢弹利用的是核聚变，选项A错误；为了使得核聚变，必要条件是应该加热至几百万温度以上，核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，选项B错误；重核裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，故C错误；不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大，选项D正确．
2．【答案】D
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，衰变后的产物的质量数为0，电荷数为－1，是电子，所以衰变方程为，为衰变，则选项D正确．
3．【答案】B
【解析】由题意可知，质点是做可往返的匀变速直线运动，其运动时间具有对称性，即第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等．又由匀变速直线运动规律可知，第内的位移大小与第内的位移大小之比为，所以质点在第内的位移大小与第内的位移大小之比为．选项B正确．
4．【答案】A
【解析】打一次喷嚏大约喷出气体的质量，由动量定理，解得，根据牛顿第三定律可知，打一次喷嚏人受到的平均反冲力大小为．选项A正确．
5．【答案】C
【解析】自行车做匀变速直线运动，自行车做变加速直线运动，选项A错误；时刻，的速度为，的速度为，时间内，的位移为，的位移小于，所以时刻两自行车的间距大于，选项C正确、B错误；时间内的速度一直大于的速度，所以两自行车的间距一直增大，时刻两自行车的速度相等，相距最远，选项D错误．
6．【答案】D
【解析】要用图示的实验装置测量铷的遏止电压，光电管两端应接反向电压，即电源左端为负极，选项A错误；当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，单位时间内到达极的光电子数量增大，电流增大，当电流达到饱和值后，将不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，选项B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，选项C错误；由爱因斯坦光电方程：，，解得，选项D正确．
7．【答案】B
【解析】由对称性知上面第二层的人一只脚对第三层人的压力大小为；由对称性知第三层中间人一只脚对底层人的压力大小为，第三层两侧人一只脚对底层人的压力大小为；最底层中间两人的一只脚对水平地面的压力大小为，选项B正确．
8．【答案】C
【解析】、两个物体在碰撞过程中动量守恒，所以有，即．由于在碰撞过程中，不可能有其他形式的能量转化为机械能，只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能，因此系统的机械能不会增加，所以有，所以有．因为题目给出物理情景是“物体与物体发生对心碰撞”，要符合这一物理情景，就必须有，即；同时还要符合碰撞后物体的速度必须大于或等于物体的速度这一物理情景，即，所以．因此C选项正确．
9．【答案】AC
【解析】因大于和之间的能级差，则用动能为的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到的能级，选项A正确；处于能级的氢原子跃迁到基态时，辐射光子的能量为，选项B错误；根据可知，一群处于能级氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多6种，选项C正确；用光子能量为的可见光照射大量处于能级的氢原子时，，氢原子能发生电离，选项D错误．
10．【答案】ACD
【解析】以小球为研究对象，对小球进行受力分析．因为力的方向始终与轻绳（拉力）垂直，所以利用图解法可得，拉力逐渐减小，逐渐增大，选项A正确、B错误；再以物块为研究对象，根据平衡条件可得，桌面对它的摩擦力等于拉力，所以桌面对物块的摩擦力逐渐减小，C正确；对定滑轮进行分析，由于拉力逐渐减小，且定滑轮两侧的轻绳张角逐渐增大，根据平行四边形定则可知，定滑轮受到的压力逐渐减小，D正确．
11．【答案】BD
【解析】以电梯轿厢为参考系，则小球相对电梯轿厢的初速度，小球相对电梯轿厢上升到最大高度的过程中，有，解得，距离天花板，选项A错误、B正确；小球上升到最高点所用时间，选项C错误；小球从抛出到落回电梯轿厢底面的过程有，解得，则小球落到电梯轿厢底面时的速度，即速度大小为，选项D正确．
12．【答案】AD
【解析】静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设的速度大小为，根据动量守恒定律得：，解得：，根据动能和动量关系可知，动量相等动能与质量成反比，即原子核的动能与原子核的动能之比为，故A正确，B错误；由于该反应的过程中释放能量，所以原子核和原子核的质量之和比原子核的质量小，故C错误；由于该反应的过程中释放能量，所以和的结合能之和一定大于的结合能，故D正确．
13．【答案】（1）5.2（3分） （2）0.49（3分）
解析：（1）根据得，结合图线斜率得．
（2）根据平衡条件可知，弹簧的拉力等于两细线的合力，根据平行四边形定则及勾股定理可得．
l4．【答案】 （每空2分）
解析：根据电源的频率为可知，相邻两点之间的时间为，6个连续点的时间间隔为，碰撞前两个滑块的速度大小分别为、，碰撞前两个滑块的动量大小分别为、．碰撞后两滑块的共同速度为，总动量大小为．
15．解：（1）、、组成的系统动量守恒，最终、同速，设速度均为
（2分）
解得（1分）
最终、的速度均为（1分）
（2）设恰好滑离时的速度为，此时速度相同均为，由动量守恒得
（2分）
解得（1分）
16．解：（1）第一次训练，设乙加速到交接棒时运动时间为，则在甲追击乙过程中有：
（1分）
代入数据得：；（不符合实际，乙加速最长时间：舍去）（1分）
交接棒时离接力区前端点的距离为：（1分）
（2）第二次训练，乙恰好达到与甲相同速度时：（1分）
设甲在距离接力区前端为时对乙发出起跑口令，则在甲追击乙过程中有：
（1分）
代入数据得：（1分）
乙恰好达到与甲相同时速度时的位移：（1分）
已经出了接力区接棒，两名运动员的交接棒动作没有在的接力区内完成，第二次训练犯规（1分）
17．解：（1）对分析，由几何关系可知，拉力和支持力与水平方向的夹角相等，有（1分）
对分析，有（1分）
联立可得
得（1分）
（2）对分析，由平衡条件及相似三角形法有（1分）
对分析，有（1分）
由题意可得（1分）
当与竖直方向的夹角最大时，有（1分）
解得（1分）
对物块，根据平衡条件及胡克定律有（1分）
其中
得（1分）
18．（1）ACE
解析：根据熵原理，自然界自发的宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行，选项A正确；分子间距增大时，分子间引力和斥力都减小，且斥力减小得比引力快，选项B错误；由题意，，根据，得到，即气体对外做功，选项C正确；物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，所以气体吸热后温度不一定升高．做功和热传递都能改变内能，所以对气体做功可以改变其内能．选项E正确．
（2）解：①设轮胎内所有气体在压强下的体积为，轮胎漏气过程发生等温变化：
（2分）
（1分）
轮胎内剩余的气体质量与原有气体质量之比（2分）
②给轮胎充气过程有（3分）
（2分）
19．（1）ACE
解析：由波形图可知，波长，选项A正确；根据波的传播方向可知，波源的起振方向沿轴的负方向，选项B错误；设波速为、周期为．有，当时，质点运动的总路程为，即质点第一次到达波峰，于是，解得，，选项C正确、D错误；时质点第一次到达波峰，时质点处于波谷，选项E正确．
（2）解：①光从光源射出经扇形体到达水平面的光路图如图所示．
光由空气射向扇形体，由折射定律，有（1分）
又，（1分）
光由扇形体射向空气，由折射定律，有（1分）
故（1分）
由几何知识得，故（1分）
解得（1分）
②光在扇形体中传播的速度为（1分）
由几何关系知（1分）
光在扇形体中传播的时间（2分）
考生注意：
1．本试卷分选择题和非选择题两部分。满分100分，考试时间90分钟。
2．答题前，考生务必用直径0.5毫米黑色墨水签字笔将密封线内项目填写清楚。
3．考生作答时，请将答案答在答题卡上。选择题每小题选出答案后，用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑；非选择题请用直径0.5毫米黑色墨水签字笔在答题卡上各题的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效，在试题卷、草稿纸上作答无效。
4．本卷命题范围：必修1前三章、选修3-5、选修3-3和选修3-4（二选一）。
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题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）
1．以下关于核能的说法正确的是（ ）
A．氢弹是利用核裂变的链式反应，原子弹是利用核聚变反应
B．原子核在常温下就能发生轻核聚变，目前核电站是利用核聚变释放的能量来发电
C．重核裂变过程中释放核能是因为新核的比结合能小
D．不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大
2．近日日本政府计划将福岛核污染水排放入海的做法引起国际社会广泛关注．核泄漏事故污染物能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为，则（ ）
A．核反应方程中的是质子B．核反应方程中的是中子
C．核反应类型为核裂变D．核反应类型为衰变
3．一质点做匀变速直线运动．若经历，它回到出发点，则它在第内的位移大小与第内的位移大小之比为（ ）
A．B．C．D．
4．某人感冒打喷嚏时气流喷出的速度大小为，假设打一次喷嚏大约喷出体积为的空气，用时约．已知空气的密度为，估算打一次喷嚏人受到的平均反冲力大小为（ ）
A．B．C．D．
5．自行车、沿一条直线向一方向运动，两车的图象与图象如图甲、乙所示．时刻，两自行车处于同一位置且速度均为0，在时间内，下列说法正确的是（ ）
A．自行车做匀速直线运动，自行车做先减速后加速直线运动
B．两自行车在时刻速度相等
C．两自行车在时刻的间距大于
D．两自行车在时刻再次相遇
6．某同学采用如图所示的实验装置（电源正负极可调换）来研究光电效应现象，当分别用频率为、的单色光照射光电管的阴极时，测得遏止电压之比为，则下列说法中正确的是（ ）
A．若测遏止电压，应选择电源右端为负极
B．当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，电流表的示数持续增大
C．增大入射光的强度，光电子的最大初动能也一定增大
D．光电管金属的截止频率为
7．如图所示为十人叠成的四层静态造型．假设每个人的质量均为，重力加速度取，最底层中间两人的每一只脚对水平地面的压力大小为（ ）
A．B．C．D．
8．如图，光滑水平面上有形状相同的、两个物体均向左运动，物体的动量是，物体的动量，当、发生对心碰撞后物体的动量变为，则、两个物体质量与间的关系可能是（ ）
A．B．C．D．
9．如图为氢原子能级图，下列说法正确的是（ ）
A．用动能为的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到的能级
B．从能级向能级跃迁时发出的光子能量为
C．一群处于能级氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多6种
D．用能量为的可见光照射大量处于能级的氢原子时，氢原子不能发生电离
10．如图所示，物块位于水平粗糙桌面上，用跨过定滑轮的轻绳将它与小球相连，初始时整个系统处于静止状态．现对小球施加一个外力，该力的方向始终与轻绳垂直，物块始终静止不动．则在小球缓慢上升至与桌面等高的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．外力逐渐增大B．绳中拉力保持不变
C．桌面对物块的摩擦力逐渐减小D．定滑轮受到的压力逐渐减小
11．如图所示，某电梯的轿厢高，正以的速度匀速上升，电梯轿厢内乘客将离底面处小球竖直上抛，抛出时相对地面的速度大小为，重力加速度取，空气阻力忽略不计，小球从抛出到落回电梯轿厢底面的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球可以触碰到电梯轿厢的天花板
B．小球离电梯轿厢的天花板的最小距离为
C．小球上升到最高点时所用时间为
D．小球落回电梯轿厢底面时的速度大小为
12．一个静止的原子核发生衰变，核反应中放出的能量为，其方程为，假设释放的能量全都转化为新核和的动能，其中的速度为，以下结论正确的是（ ）
A．原子核的动能与原子核的动能之比为
B．原子核的速度大小为
C．原子核和原子核的质量之和比原子核的质量大
D．和的结合能之和一定大于的结合能
二、实验题（本题共2小题，共12分）
13．（6分）某同学在“测定弹簧的劲度系数和验证力的平行四边形定则”的实验中：
（1）如图甲所示，将一轻质弹簧悬挂在支架上，使刻度尺竖直放置调节支架、弹簧上的指针与刻度尺上的“0”刻线对齐．在弹簧下的小钩上悬挂质量均为的钩码，得到的图象如图乙所示，则该弹簧的劲度系数为______．（计算结果保留2位有效数字，当地重力加速度大小为．）
（2）用上述弹簧和钩码搭建如图丙所示的实验装置，实验中保持定滑轮、弹簧和田线共面，测得此时，，则弹簧的拉力大小为=______．
14．（6分）为了探究在碰撞中的不变量，在水平气垫导轨上放置两个质量均为的滑块，左边滑块的左端与穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器所用电源的频率为；右边滑块上固定一宽度为的挡光板，在气垫导轨某处固定一光电门，气垫导轨正常工作后，接通打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，且左边滑块的速度较大，两滑块相碰后粘在一起继续向右运动．如图所示为某次实验打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的6个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出其长度和，光电门记录挡光板向左通过的时间为．若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞前两滑块的动量大小分别为______、______；碰撞后两滑块的总动量大小为______．（以上结果均用题所给字母表示）
三、计算题（本题共40分．第15~17题为必考题，每个试题考生都必须作答．第18~19题为选考题，考生根据要求作答．）
（一）必考题：共25分
15．（7分）如图所示，光滑水平面上有两个并排放置的木块和，以速度一起向右匀速运动，某时刻开始将物块（可视为质点）轻轻无初速度的放在木块的右端，已知刚滑离时，的速度为，物块始终未滑离木板，、、质量均为，求：
（1）最终、的速度为多少；
（2）刚滑离时的速度大小．
16．（8分）甲、乙两个同学在直跑道上练习接力，如图所示，接力赛直跑道上为接力区，长度为．交接棒只能在接力区间完成，否则定为犯规．甲、乙经短距离加速后都能达到并保持的速度跑完全程．设乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的，加速度大小为．乙在接力区前端处听到口令时起跑，在甲、乙相遇时完成交接棒．则：
（1）第一次训练，甲以的速度跑到离接力区前端处向乙发出起跑口令．求交接棒时离接力区前端点的距离；
（2）第二次训练，甲离接力区前端处以的速度跑向接力区，乙恰好在速度达到与甲相同时被甲追上，则甲在距离接力区前端多远时对乙发出起跑口令并判断这次训练是否犯规．
17．（10分）如图所示，半径为的四分之一圆柱体固定在水平地面上，其表面光滑，在其圆心的正上方处有一光滑小滑轮．、两小球通过两光滑的小滑轮用细线相连，质量均为的小球与物块通过轻质弹簧连接．当间细线的长度与圆柱体的半径相等，且与竖直方向的夹角时，系统处于静止状态，此时轻质弹簧恰好处于原长，重力加速度为．
（1）求小球的质量；
（2）若缓慢增大小球的质量，当与竖直方向的夹角最大时，物块对地面的压力恰好为零，求此时小球的质量和弹簧的劲度系数．
（二）选考题：共15分．请从18~19中任选一题作答．如果多做，则按所做的第一题计分．
18．[选修3-3]（15分）
（1）（5分）关于分子动理论和热力学定律，下列说法中正确的是______．（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．一切与热现象有关的自发宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性增大的方向进行
B．分子间距增大时，分子间引力减小得比斥力快
C．一定质量的理想气体，若吸收热量时，内能减少了，则气体一定对外做了的功
D．物体的温度降低时，每个分子的动能都减小
E．气体吸热后温度不一定升高，对气体做功可以改变其内能
（2）（10分）已知正常情况下轮胎的容积为，轮胎内气压为，由于轮胎被压扁，漏气至大气压后容积变为．（设周围大气压，所有过程中温度不变）
①求轮胎内剩余的气体质量与原有气体质量之比；
②由于没有充气泵，只能用打气筒给汽车充气，已知打气筒的容积是，需要打气多少次才能使轮胎正常使用．
19．[选修3-4]（15分）
（1）（5分）一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻的波形如图所示，此时波恰好传到质点所在位置，当时，平衡位置位于处的质点（图中未画出）运动的总路程为，则以下说法正确的是______（填正确答案标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分．每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．波的波长为
B．波源的起振方向沿轴正方向
C．波的周期为
D．波的传播速度大小为
E．时质点处于波谷
（2）（10分）如图所示，有一截面为圆心角90°的扇形玻璃棱镜，球心为，半径为，轴线垂直于水平面．点正上方高度处的点光源发出一束与夹角为的单色光，射到扇形体上的点，结果光线以60°的折射角离开扇形体且垂直射到水平面上的点．不考虑扇形体内光的反射，已知光在真空中的传播速度为，求：
①此玻璃棱镜对该单色光的折射率；
②光在玻璃棱镜中传播的时间．
商开大联考2020~2021学年下学期期末考试·高二物理
参考答案、提示及评分细则
1．【答案】D
【解析】原子弹是利用核裂变的链式反应原理，氢弹利用的是核聚变，选项A错误；为了使得核聚变，必要条件是应该加热至几百万温度以上，核能发电是利用铀原子核裂变时放出的核能来发电的，选项B错误；重核裂变释放核能是因为新核的比结合能大于原来重核的比结合能，故C错误；不同原子核的平均结合能不同，中等质量的核的平均结合能比轻核、重核的平均结合能都大，选项D正确．
2．【答案】D
【解析】根据质量数守恒与电荷数守恒可知，衰变后的产物的质量数为0，电荷数为－1，是电子，所以衰变方程为，为衰变，则选项D正确．
3．【答案】B
【解析】由题意可知，质点是做可往返的匀变速直线运动，其运动时间具有对称性，即第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等；第内的位移与第内的位移大小相等．又由匀变速直线运动规律可知，第内的位移大小与第内的位移大小之比为，所以质点在第内的位移大小与第内的位移大小之比为．选项B正确．
4．【答案】A
【解析】打一次喷嚏大约喷出气体的质量，由动量定理，解得，根据牛顿第三定律可知，打一次喷嚏人受到的平均反冲力大小为．选项A正确．
5．【答案】C
【解析】自行车做匀变速直线运动，自行车做变加速直线运动，选项A错误；时刻，的速度为，的速度为，时间内，的位移为，的位移小于，所以时刻两自行车的间距大于，选项C正确、B错误；时间内的速度一直大于的速度，所以两自行车的间距一直增大，时刻两自行车的速度相等，相距最远，选项D错误．
6．【答案】D
【解析】要用图示的实验装置测量铷的遏止电压，光电管两端应接反向电压，即电源左端为负极，选项A错误；当电源左端为正极时，将滑动变阻器的滑片从图示位置向右滑动的过程中，则电压增大，单位时间内到达极的光电子数量增大，电流增大，当电流达到饱和值后，将不再增大，即电流表读数的变化是先增大，后不变，选项B错误；光电子的最大初动能与入射光的频率和金属的逸出功有关，与入射光的强度无关，选项C错误；由爱因斯坦光电方程：，，解得，选项D正确．
7．【答案】B
【解析】由对称性知上面第二层的人一只脚对第三层人的压力大小为；由对称性知第三层中间人一只脚对底层人的压力大小为，第三层两侧人一只脚对底层人的压力大小为；最底层中间两人的一只脚对水平地面的压力大小为，选项B正确．
8．【答案】C
【解析】、两个物体在碰撞过程中动量守恒，所以有，即．由于在碰撞过程中，不可能有其他形式的能量转化为机械能，只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能，因此系统的机械能不会增加，所以有，所以有．因为题目给出物理情景是“物体与物体发生对心碰撞”，要符合这一物理情景，就必须有，即；同时还要符合碰撞后物体的速度必须大于或等于物体的速度这一物理情景，即，所以．因此C选项正确．
9．【答案】AC
【解析】因大于和之间的能级差，则用动能为的电子射向一群处于基态的氢原子，原子有可能跃迁到的能级，选项A正确；处于能级的氢原子跃迁到基态时，辐射光子的能量为，选项B错误；根据可知，一群处于能级氢原子向低能级跃迁，辐射的光子频率最多6种，选项C正确；用光子能量为的可见光照射大量处于能级的氢原子时，，氢原子能发生电离，选项D错误．
10．【答案】ACD
【解析】以小球为研究对象，对小球进行受力分析．因为力的方向始终与轻绳（拉力）垂直，所以利用图解法可得，拉力逐渐减小，逐渐增大，选项A正确、B错误；再以物块为研究对象，根据平衡条件可得，桌面对它的摩擦力等于拉力，所以桌面对物块的摩擦力逐渐减小，C正确；对定滑轮进行分析，由于拉力逐渐减小，且定滑轮两侧的轻绳张角逐渐增大，根据平行四边形定则可知，定滑轮受到的压力逐渐减小，D正确．
11．【答案】BD
【解析】以电梯轿厢为参考系，则小球相对电梯轿厢的初速度，小球相对电梯轿厢上升到最大高度的过程中，有，解得，距离天花板，选项A错误、B正确；小球上升到最高点所用时间，选项C错误；小球从抛出到落回电梯轿厢底面的过程有，解得，则小球落到电梯轿厢底面时的速度，即速度大小为，选项D正确．
12．【答案】AD
【解析】静止的原子核发生衰变的过程中动量守恒，设的速度大小为，根据动量守恒定律得：，解得：，根据动能和动量关系可知，动量相等动能与质量成反比，即原子核的动能与原子核的动能之比为，故A正确，B错误；由于该反应的过程中释放能量，所以原子核和原子核的质量之和比原子核的质量小，故C错误；由于该反应的过程中释放能量，所以和的结合能之和一定大于的结合能，故D正确．
13．【答案】（1）5.2（3分） （2）0.49（3分）
解析：（1）根据得，结合图线斜率得．
（2）根据平衡条件可知，弹簧的拉力等于两细线的合力，根据平行四边形定则及勾股定理可得．
l4．【答案】 （每空2分）
解析：根据电源的频率为可知，相邻两点之间的时间为，6个连续点的时间间隔为，碰撞前两个滑块的速度大小分别为、，碰撞前两个滑块的动量大小分别为、．碰撞后两滑块的共同速度为，总动量大小为．
15．解：（1）、、组成的系统动量守恒，最终、同速，设速度均为
（2分）
解得（1分）
最终、的速度均为（1分）
（2）设恰好滑离时的速度为，此时速度相同均为，由动量守恒得
（2分）
解得（1分）
16．解：（1）第一次训练，设乙加速到交接棒时运动时间为，则在甲追击乙过程中有：
（1分）
代入数据得：；（不符合实际，乙加速最长时间：舍去）（1分）
交接棒时离接力区前端点的距离为：（1分）
（2）第二次训练，乙恰好达到与甲相同速度时：（1分）
设甲在距离接力区前端为时对乙发出起跑口令，则在甲追击乙过程中有：
（1分）
代入数据得：（1分）
乙恰好达到与甲相同时速度时的位移：（1分）
已经出了接力区接棒，两名运动员的交接棒动作没有在的接力区内完成，第二次训练犯规（1分）
17．解：（1）对分析，由几何关系可知，拉力和支持力与水平方向的夹角相等，有（1分）
对分析，有（1分）
联立可得
得（1分）
（2）对分析，由平衡条件及相似三角形法有（1分）
对分析，有（1分）
由题意可得（1分）
当与竖直方向的夹角最大时，有（1分）
解得（1分）
对物块，根据平衡条件及胡克定律有（1分）
其中
得（1分）
18．（1）ACE
解析：根据熵原理，自然界自发的宏观过程都具有方向性，总是向分子热运动无序性更大的方向进行，选项A正确；分子间距增大时，分子间引力和斥力都减小，且斥力减小得比引力快，选项B错误；由题意，，根据，得到，即气体对外做功，选项C正确；物体吸收热量，同时对外做功，如二者相等，则内能可能不变，所以气体吸热后温度不一定升高．做功和热传递都能改变内能，所以对气体做功可以改变其内能．选项E正确．
（2）解：①设轮胎内所有气体在压强下的体积为，轮胎漏气过程发生等温变化：
（2分）
（1分）
轮胎内剩余的气体质量与原有气体质量之比（2分）
②给轮胎充气过程有（3分）
（2分）
19．（1）ACE
解析：由波形图可知，波长，选项A正确；根据波的传播方向可知，波源的起振方向沿轴的负方向，选项B错误；设波速为、周期为．有，当时，质点运动的总路程为，即质点第一次到达波峰，于是，解得，，选项C正确、D错误；时质点第一次到达波峰，时质点处于波谷，选项E正确．
（2）解：①光从光源射出经扇形体到达水平面的光路图如图所示．
光由空气射向扇形体，由折射定律，有（1分）
又，（1分）
光由扇形体射向空气，由折射定律，有（1分）
故（1分）
由几何知识得，故（1分）
解得（1分）
②光在扇形体中传播的速度为（1分）
由几何关系知（1分）
光在扇形体中传播的时间（2分）
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