2019-2020年北京市通州区高二物理下学期期末试题及答案

这是一份2019-2020年北京市通州区高二物理下学期期末试题及答案，共15页。试卷主要包含了考试结束后，请将答题卡交回， 质量为0， 一简谐机械横波沿x轴传播等内容，欢迎下载使用。

考生须知：
1.本试卷分为第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共6页。总分为100分，考试时间为90分钟。
2.试题答案一律填涂或书写在答题卡上，在试卷上作答无效。
3.在答题卡上，选择题用2B铅笔作答，其他试题用黑色字迹签字笔作答。
4.考试结束后，请将答题卡交回。
第Ⅰ卷（选择题 共42分）
一、选择题（共14道题，均为单选题；每题3分，共42分）
1. 做简谐运动的质点通过平衡位置时，具有最大值的物理量是（ ）
A. 加速度
B. 速度
C. 位移
D. 回复力
【答案】B
2. 下列说法中正确的是（ ）
A. 光波是电磁波
B. 干涉现象说明光具有粒子性
C. 光电效应现象说明光具有波动性
D. 光的偏振现象说明光是纵波
【答案】A
3. 如图所示，在一根张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B摆长相等。先让A摆振动起来，其它各摆随后也跟着振动起来，稳定后，下列说法正确的是（ ）
A. 其它各摆振动频率跟A摆相同
B. 其它各摆振动频率不同，D摆频率最大
C. 其它各摆振动振幅相同
D. 其它各摆振动振幅不同，D摆振幅最大
【答案】A
4. 如图所示，一个矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，转动轴与磁场方向垂直，产生交变电动势。下列说法正确的是（ ）
A. 线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势最大
B. 线圈平面与磁场垂直时，产生的感应电动势为零
C. 线圈平面与磁场平行时，磁通量变化率为零
D. 线圈平面与磁场平行时，磁通量最大
【答案】B
5. 如图所示是某质点做简谐运动的振动图像。根据图像的信息，下列说法正确的是（ ）
A. 质点在第1s末加速度为零B. 质点在第1s末动能最大
C. 质点在第2s末的位移为0D. 质点在前2s内的通过的路程为10cm
【答案】C
6. 如图所示，一束可见光以入射角θ从玻璃砖射向空气，经折射后分为a、b两束单色光．a、b两束光相比，下列说法正确的是
A. 玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B. 在玻璃中，a光的速度较大b光的速度
C. 增大入射角θ，b光首先发生全反射
D. a光光子的能量大于b光光子的能量
【答案】D
7. 如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=220匝，交流电源的电压u=220sin100πt（V），电阻R=44Ω，电表均为理想交流电表。下列说法正确的是（ ）
A. 交流电的频率为100HzB. 电流表A1的示数为1A
C. 变压器的输入功率为88WD. 电压表的示数为44V
【答案】D
8. 质量为0.5 kg的物体，运动速度为3 m/s，它在一个变力作用下速度变为7 m/s，方向和原来方向相反，则这段时间内动量的变化量为( )
A. 5 kg·m/s，方向与原运动方向相反
B. 5 kg·m/s，方向与原运动方向相同
C. 2 kg·m/s，方向与原运动方向相反
D. 2 kg·m/s，方向与原运动方向相同
【答案】A
9. 一简谐机械横波沿x轴传播。波速为2.0m/s。该波在t=0时刻的波形曲线如图甲所示，在x=0处质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 质点的振动周期为4.0s
B. 这列波的振幅为60cm
C. 该波沿x轴正方向传播
D. t=0时刻，x=4m处的质点沿y轴负方向振动
【答案】A
10. 如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是：
A. 0.60 mB. 0.30 mC. 0.20 mD. 0.15 m
【答案】B
11. 如图所示，质量为m的物体放在光滑的水平面上，与水平方向成θ角的恒力F作用在物体上一段时间(作用过程中物体未离开水平面)，则在此过程中
A. 力F对物体做的功大于物体动能的变化
B. 力F对物体做的功等于物体动能的变化
C. 力F对物体的冲量大小小于物体动量大小的变化
D. 力F对物体的冲量等于物体动量的变化
【答案】B
12. “测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上P3和P4。在插P3和P4时，下列选项正确的是（ ）
A. P3只挡住P1的像B. P4只挡住P1的像
C. P4只挡住P2的像D. P3同时挡住P1、P2的像
【答案】D
13. 在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，各小球的落地点如图所示，关于这个实验，下列说法正确的是（ ）
A. 入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球
B. 每次都要使入射小球从斜槽，上不同的位置滚下
C. 要验证的表达式是m1·ON=m1·OM+m2·OP
D. 要验证的表达式是m1·OP=m1·OM+m2·ON
【答案】D
14. 2019年被称为5G元年。这一年全球很多国家开通了5G网络，开启了一个全新的通信时代，即万物互联的物联网时代，5G网络使用的无线电电波通信频率是在3.0GHz以上的超高频段和极高频段（如图所示），比目前4G及通信频率在0.3GHz~3.0GHz间的特高频段网络拥有更大的带宽和更快的传输速率。下列说法正确的是（ ）
A. 4G信号是纵波，5G信号是横波
B. 4G信号和5G信号相遇能产生干涉现象
C 4G信号比5G信号更容易发生衍射现象
D. 5G信号比4G信号波长更长，相同时间传递的信息量更大
【答案】C
第Ⅱ卷（非选择题 共58分）
二、实验题（共2道小题，共18分）
15. 用如图所示实验装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。
(1)组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用米尺测出摆线长为l，用游标卡尺测量摆球直径为d。则单摆摆长为____________（用字母l、d表示）。再用秒表记录单摆n次全振动所用的时间为t，用上述测得的物理量符号写出重力加速度的表达式g=________。
(2)为了提高实验精确度，下列说法正确的是_______（选填字母代号）。
A．用塑料球做摆球
B．当摆球经过平衡位置时开始计时
C．把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放
D．测量一次全振动的周期，根据公式计算重力加速度g
(3)若测量的重力加速度g值偏小，可能的原因是____________（选填字母代号）。
A．把悬点到摆球下端的长度记为摆长
B．当小球摆到最高点时开始计时
C．实验中误将摆球经过平衡位置49次数为50次
D．摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动，使摆线长度增加了
(4)某同学测重力加速度，他用长细线和小铁球做了一个单摆，手头却只有一根量程为30cm的刻度尺和一个秒表，于是他先用此单摆进行实验，测得单摆的周期为T1，然后将摆线长度减小（小于刻度尺量程）再次实验，测得相应单摆的周期为T2。由此可得重力加速度g=_________（用字母、T1、T2表示）。
【答案】
①. ②. ③. B ④. D ⑤.
解：(1)[1]单摆摆长为摆线的长度加摆球的半径，故单摆摆长为
[2]由题意知，单摆n次全振动所用的时间为t，故其单摆的周期为
由单摆周期公式，可得到重力加速度的表达式
(2)[3]A．为了提高实验精确度，小球应选用密度比较大的，故A错误；
B．为了提高实验精确度，需要当摆球经过平衡位置时开始计时，故B正确；
C．用单摆测重力加速度的实验中，只有在一个比较小的角度下摆动才可以看成简谐振动，才可以用单摆的周期公式进行计算，所以实验时应当把摆球从平衡位置拉开一个较小的角度后释放，故C错误；
D．在测量单摆的周期时，不能用测量一次全振动的时间作为单摆的周期，应当用统计规律去测量其周期，再根据公式计算重力加速度g，故D错误。
故选B。
(3)[4]A．由单摆周期公式可知
如果把悬点到摆球下端的长度记为摆长，将增大L，会得到重力加速度值偏大，故A错误；
B．如果以小球摆到最高点时开始计时，将会导致时间的测量误差过大，并且不能确定周期是偏大还是偏小，故无法确定重力加速度值是偏大还是偏小，故B错误；
C．实验中误将摆球经过平衡位置49次数为50次，会使得周期T偏小，从而得到重力加速度值偏大，故C错误；
D．实验中摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动，使摆线长度增加了，可知摆长的测量值偏小，但重力加速度值偏小，故D正确。
故选D。
(4)[5]根据单摆的周期公式可知
可知
16. 在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，将所有器材按要求安装在如图甲所示的光具座上，然后接通电源使光源正常工作。已知实验中选用缝间距为d的双缝，像屏与双缝之间的距离为l。
(1)用某单色光照射双缝，在像屏上观察到的图案应该是图乙中的_________（选填“a”或“b”）图。
(2)在分划板上观测到n个亮条纹之间的距离为a，则相邻两个亮纹之间的间距Δx=____________，由此可算出这种单色光的波长λ=___________（用题目中已知量和测量量的字母表示）。
(3)下列现象中能够观察到的有____________。
A．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽
B．将光源向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽
C．换一个两缝间距较大的双缝屏，干涉条纹间距变窄
D．去掉滤光片后，干涉现象消失
【答案】
①. b ②. ③. ④. AC
解：(1)[1]用某单色光照射双缝，干涉条纹应该是平行等距，明暗相间的，则在像屏上观察到的图案应该是图乙中的b图。
(2)[2][3]测到n个亮条纹之间的距离为a，则两个相邻明纹（或暗纹）间的距离为
根据
得
(3)[4]A．将滤光片由蓝色的换成红色的，波长变长，根据双缝干涉条纹的间距公式，知干涉条纹间距变宽，故A正确；
B．将光源向双缝移动一小段距离后，根据双缝干涉条纹的间距公式，知干涉条纹间距不变，故B错误；
C．换一个两缝之间距离较大的双缝，d增大，根据双缝干涉条纹的间距公式，知干涉条纹间距变窄，故C正确；
D．去掉滤光片，干涉现象不消失，光屏上出现彩色的干涉条纹，故D错误。
故选AC。
三、计算题（共4道题，共40分）
17. 质量m=10g的子弹，以=300m/s的水平速度射入质量M=20g、静止在光滑水平桌面上的木块，并最终留在木块中与木块一起运动。求：
(1)木块运动的速度v的大小。
(2)子弹射入木块过程中，子弹与木块组成的系统损失的机械能△E。
【答案】
(1)100m/s；(2)300J
解：（1）以子弹、木块组成的系统为研究对象，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律，得
解得v=100m/s
(2)子弹射入木块过程中，由能量守恒定律，子弹与木块组成的系统损失的机械能为
18. 在光电效应中，电子获得光子的能量后最终成为光电子，其中一部分能量用于克服金属的阻碍做功，剩下的能量就是光电子的初动能。能量E=6.0eV的光子照射某金属表面后，逸出光电子的最大初动能Ek=2.5eV，已知h=6.6×10-24J·s，元电荷电量e=1.6×10-19C。求：
(1)该金属的逸出功W。
(2)该条件下的截止电压U。
(3)该金属发生光电效应的极限频率。（结果保留2位有效数字）
【答案】
(1) 3.5eV；(2)2.5V；(3)
解：(1)由光电效应方程
可知金属的逸出功
(2)根据
eUC=Ek
可知那么遏止电压的大小为
UC==2.5V
(3)根据
得金属发生光电效应的极限频率
19. 如图甲所示，质量为m的小球悬挂在一根劲度系数为k的轻质弹簧下端，静止后小球所在的位置为O点。取O点为坐标原点，竖直向下为x轴正方向建立坐标系。现将小球从O点向下拉一小段距离A，然后释放。已知重力加速度为g，小球在运动过程中弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力。
(1)请证明：小球做简谐运动。
(2)从小球在位移A处释放开始计时，请在图乙坐标系中定性画出小球在一个周期内的位移-时间图像。
(3)求小球在做简谐运动过程中的加速度a与位移x的表达式，并在图丙中画出小球的a-x图像。
【答案】
(1)证明过程见解析；(2) (3)
解：(1)取竖直向下正方向．物体静止在O点时
kx0=mg
将物体从O点向下拉离的距离为x时，弹簧的弹力大小 k（x0+x）
物体振动的回复力大小为
F=k（x0+x）-mg=kx
回复力方向竖直向下，与位移方向相反，则位移为x时有
F=-kx
符合简谐运动的特征，所以物体做简谐运动．
(2)从小球在位移A处释放开始计时，小球的位移时间图像如图所示
(3)由牛顿第二定律可知
则做出a-x图像如图
20. 水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力。假设水枪喷水口的横截面积为S，喷出水流的流速为v，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为0。已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g。求：
(1)单位时间内水枪喷出的水的质量m0；
(2)墙壁受到的平均冲击力f。
【答案】
(1)ρSv；(2)ρSv2，方向与水流速度方向相同。
解：(1)设水流的横截面积为S，则△t时间内喷水质量为
△m=ρSv△t
则单位时间内水枪喷出的水的质量m0为

(2)以水运动方向为正方向，在与墙壁碰撞过程，对△t时间内的水，根据动量定理（水平分运动）得
-F•△t=0-△mv
联立解得
F=ρSv2
根据牛顿第三定律可得墙壁受到的平均冲击力为
f=F=ρSv2
方向与水流速度方向相同。