2020-2021学年黑龙江省哈尔滨市第七十三中学高二(下)期中物理试题含解析

哈田中（哈73中）2020-2021学年度下学期

高二学年期中考试

物理

考试时间：80分钟卷面分值：100分

注意事项：

1.答题前，务必将自己的姓名、考号填写在答题卡规定的位置上。

2.答选择题时，必须使用2B铅笔将答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦擦干净后，再选涂其它答案标号。

3.答非选择题时，必须将答案书写在专设答题页规定的位置上。

4.所有题目必须在答题卡上作答。在试题卷上答题无效。

5.考试结束后，只交试卷答题页。

第Ⅰ卷选择题（共60分）

一、选择题（本题含15小题，每题4分，共60分。其中1-10题为单选题，11-15题为多选题。多选题漏选得3分，错选不得分）

1. 下列叙述中符合物理学史的有（　　）

A. 汤姆孙通过研究阴极射线的实验，发现了电子，证明了原子可再分

B. 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的

C. 爱因斯坦得出光电效应方程，证明了光具有波动性

D. 玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说

【答案】A

【解析】

【详解】A．汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，证明原子可在分，故A正确；

B．卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，故B错误；

C．爱因斯坦通过光电效应证实光具有粒子性，故C错误；

D．玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，引入了量子理论，提出的原子模型，并没有完全否定卢瑟福的原子核式结构学说，故D错误。

故选A。

2. 如图所示，半径为r的金属环绕通过其直径的轴OO'以角度匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B．从金属环的平面与磁场方向重合时开始计时，在转过30°角的过程中，环中产生的感应电动势平均值为（   ）

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】图示位置时穿过线圈的磁通量为：φ1=0；转过30°时穿过线圈的磁通量为：φ2=BSsin30°=BS
转过30°用的时间为： ;由法拉第电磁感应定律得感应电动势的平均值为：，故C正确，ABD错误；故选C.

3. 氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：(     )

A. 电子绕核旋转半径增大 B. 氢原子的能量增大

C. 氢原子的电势能增大 D. 氢原子核外电子的速率增大

【答案】D

【解析】

【详解】ABC．电子绕氢原子运动

则电子的动能、电势能、总能量

，，

可得氢原子辐射出一个光子后，电子绕核旋转的半径减小，电势能减少，总能量也减少，则ABC错误；

D．氢原子核外电子的速率

氢原子核外电子的速率增大，D正确。

故选D。

4. 一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，周期为T，从中性面开始计时，当转过四分之一个周期的时间时，感应电动势的瞬时值为2V，则此交变电动势的有效值为（　　）

A. 2V B. 2V C. V D. V

【答案】C

【解析】

【详解】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，从中性面开始计时，线圈中感应电动势的瞬时值表达式为

 当时瞬时值e=2V，代入解得

Em=2V

电动势有效值

故选C。

5. 下面是列出的一些核反应方程：,，；以下选项中正确的是

A. X是质子，Y是中子，Z是正电子 B. X是正电子，Y是质子，Z是中子

C. X是中子，Y是正电子，Z是质子 D. X是正电子，Y是中子，Z是质子

【答案】D

【解析】

【详解】核反应方程是遵循质量数守恒、电荷数守恒，由此规律可得，X质量数是0，电荷数是+1，X是正电子，Y质量数是1，电荷数是0，Y是中子，Z质量数是1，电荷数是+1，Z是质子，故D正确，ABC错误。

6. 2010年2月，温哥华冬奥会上，我国代表团凭借申雪、赵宏博在花样滑冰双人滑比赛中的完美表现，获得本届冬奥会上的第一块金牌，这也是中国队在花样滑冰赛场上获得的首枚奥运会金牌。若质量为m1的赵宏博抱着质量为m2的申雪以v0的速度沿水平冰面做直线运动，某时刻赵宏博突然将申雪向前水平推出，推出后两人仍在原直线上运动，冰面的摩擦可忽略不计。若分离时赵宏博的速度为v1，申雪的速度v2，则有(　　)

A. m1v0＝m1v1＋m2v2 B. m2v0＝m1v1＋m2v2

C. (m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2 D. (m1＋m2)v0＝m1v1

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】因两人分离时赵宏博的速度为v1，申雪的速度为v2，由动量守恒定律得

(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2

故C正确

故选C。

7. 根据氢原子的能级图，现让一束单色光照射到大量处于基态（量子数n=1）的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为（　　）

A. 13.6eV B. 3.4eV C. 10.2eV D. 12.09eV

【答案】D

【解析】

【详解】由题可知大量受激的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，由

可得

可知受激后氢原子处于n=3能级，则照射氢原子光的能量为

ABC错误；D正确。

故选D。

8. 关于光电效应，以下说法正确的是（　　）

A. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

B. 光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强

C. 能否产生光电效应现象，取决于入射光光子的能量是否大于金属的逸出功

D. 用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属一定不发生光电效应

【答案】C

【解析】

【详解】A．发生光电效应时，根据光电效应方程

可知，光电子的最大初动能与入射光子的频率成线性关系，而不是成正比，A错误；

B．发生光电效应时，入射光的强度大，单位时间产生的光电子数目多，形成的光电流大，与光电子的最大初动能无关，B错误；

C．要使某金属发生光电效应，入射光子的能量必须大于金属的逸出功，C正确；

D．用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属时，因

所以用频率是的黄光照射该金属时有可能发生光电效应，也有可能不发生光电效应，D错误；

故选C。

9. 研究光电效应电路如图所示。用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A、K之间的电压的关系图象中，正确的是___________。

A.  B.

C.  D.

【答案】C

【解析】

【详解】遏止电压不会随光的强弱而变化，光的强弱会影响饱和电流的大小，光照越强，饱和电流越大；故C正确，ABD错误。

故选C。

10. 质量相同的两个小球在光滑水平面上沿连心线同向运动，球1的动量为7kg·m/s，球2的动量为5kg·m/s，当球1追上球2时发生碰撞，则碰撞后两球动量变化的可能值是（　　）

A. Δp1=-1kg·m/s，Δp2=1kg·m/s B. Δp1=-4kg·m/s，Δp2=4kg·m/s

C. Δp1=-9kg·m/s，Δp2=9kg·m/s D. Δp1=-12kg·m/s，Δp2=10kg·m/s

【答案】A

【解析】

【详解】D．根据动量守恒定律有

又由于

，

则有

由于

-12kg·m/s+10kg·m/s=-2kg·m/s

结果不满足动量守恒，D错误；

A．根据动量表达式有

根据动能表达式有

解得

当Δp1=-1kg·m/s，Δp2=1kg·m/s时，解得

，

系统机械能

碰撞过程，机械能减小了，A正确；

B．当Δp1=-4kg·m/s，Δp2=4kg·m/s时，解得

，

系统机械能

碰撞过程，机械能不可能增大，B错误；

C．当Δp1=-9kg·m/s，Δp2=9kg·m/s时，解得

，

系统机械能

碰撞过程，机械能不可能增大，C错误。

故选A。

11. 下列说法正确的是（　　）

A. 中子和质子结合氘核时放出能量

B. 放射性物质的温度升高，其半衰期减小

C. 某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个

D. γ射线的电离作用很强，可用来消除有害静电

【答案】AC

【解析】

【详解】A．中子和质子结合成氘核时，质量发生亏损，要放出能量，故A正确；

B．放射性物质的半衰期由原子核内部自身因素决定，与外界的物理和化学状态无关，故B错误；

C．原子核经过一次α衰变减少两个中子，一次β衰变核内减少一个中子，故C正确；

D．γ射线具有很强的穿透能力，但其电离作用很弱，不能用来消除有害静电，故D错误。

故选AC。

12. 如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速，绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a，b所示，则(　　)

A. 两次t＝0时刻线圈平面均与中性面重合

B. 曲线a，b对应的线圈转速之比为2∶3

C. 曲线a表示的交变电动势频率为25 Hz

D. 曲线b表示的交变电动势有效值为10 V

【答案】AC

【解析】

【详解】t＝0时刻，两次产生的交流电的电动势瞬时值均为零，因此线圈平面均与中性面重合，A项正确；图中a、b对应的周期之比为2∶3，因此线圈转速之比na∶nb＝∶＝3∶2，B项错误；a线表示的交流电动势的频率为fa＝＝25 Hz，C项正确；a线对应线圈相应的电动势的最大值Eam＝NBS·，由图象知Eam＝15 V，b线对应线圈相应的电动势的最大值Ebm＝NBS·，因此＝＝，Ebm＝10 V，有效值Eb＝ V＝5V，D项错误．

13. 如图所示，质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上。其中弹簧两端分别与静止的滑块N和挡板P相连接，弹簧与挡板的质量均不计，滑块M以初速度v0向右运动，它与挡板P碰撞（不粘连）后开始压缩弹簧，最后，滑块N以速度v0向右运动，在此过程中（　　）

A. M的速度等于0时，弹簧的弹性势能最大

B. M与N具有相同的速度时，两滑块动能之和最小

C. M的速度为v0时，弹簧的长度最长

D. M的速度为v0时，弹簧的长度最短

【答案】BD

【解析】

【详解】A CD．根据一动碰一静的弹性碰撞结论可知，交换速度，故俩个物体质量相等，M与P碰撞压缩弹簧时，M做减速运动，N做加速运动，开始时M的速度大于N的速度，当M与N速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧的弹性势能最大；设相等时的速度为，以M的初速度方向为正方向，根据动量守恒定律得

解得

故AC错误，D正确；

B．两小球和弹簧组成的系统机械能守恒，当弹性势能最大时，两滑块动能之和最小，所以当M与N速度相等时，弹簧被压缩到最短，弹簧弹性势能最大，此时两滑块动能之和最小，故B正确。

故选BD。

14. 放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹了一压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车处于静止状态，已知A的质量大于B的质量，下面说法中正确的是（　　）

A. 两手同时放开后，两车的总动量为零

B. 先放开右手，后放开左手，两车的总动量向右

C. 先放开左手，后放开右手，两车的总动量向右

D. 两手同时放开，B车的速度小于A车的速度

【答案】AB

【解析】

【详解】A．当两手同时放开时，系统合外力为零，所以系统的动量守恒，又因为开始时总动量为零，故系统总动量始终为零，故A正确；

B．先放开右手，右边的小车就向右运动，当再放开左手后，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，且开始时总动量方向向右，放开左手后总动量方向也向右，故B正确；

C．先放开左手，左边的小车就向左运动，当再放开右手后，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，且开始时总动量方向向左，放开右手后总动量方向也向左，故C错误；

D．当两手同时放开时，系统的合外力为零，所以系统的动量守恒，即

因A的质量大于B的质量，则A车的速度小于B车的速度，故D错误。

故选AB。

15. 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率的关系图象。由图象可知（　　）

A. 该金属的逸出功等于E

B. 该金属的逸出功等于

C. 入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为E

D. 入射光的频率为时，产生的光电子的最大初动能为

【答案】ABC

【解析】

【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程Ek=h－W0知，当=0时－W0=Ek，故W0=E，A正确；

B．而Ek=0时，h=W0即W0=h，B正确；

C．入射光的频率为2时产生的光电子的最大初动能

Ekm=2h－h=h=E

C正确；

D．入射光的频率为时，不会发生光电效应，D错误。

故选ABC。

第Ⅱ卷非选择题（共40分）

二、实验题

16. 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速直线运动。他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫有小木片用来平衡摩擦力。

（1）若已得到的纸带如图所示并已测得计数点间的距离，A为运动起始的第一点，则应选___________段计算A的碰前的速度，应选___________段来计算A和B碰后的共同速度。（填“AB”或“BC”、“CD”或”DE”）

（2）已测得的小车A的质量mA＝0.40kg，小车B的质量mB＝0.20kg由以上的测量可得：碰前两小车的总动量为___________kg·m/s，碰后两小车的总动量为___________kg·m/s。（结果保留3位有效数字）

【答案】    ①. BC    ②. DE    ③.     ④.

【解析】

【详解】（1）[1]推动小车由静止开始运动，故小车有个加速过程，在碰撞前做匀速直线运动，即在相同的时间内通过的位移相同，故BC段为匀速运动的阶段，故选BC计算碰前的速度；

[2]碰撞过程是一个变速运动的过程，而A和B碰后的共同运动时做匀速直线运动，故在相同的时间内通过相同的位移，故应选DE段来计算碰后共同的速度；

（2）[3][4]根据纸带提供的数据，可得碰前小车的速度大小为

碰前的总动量为

碰后小车的共同速度为

碰后的动量为

三、计算题

17. 正方形金属框每边长l=0.1m，总质量m=0.1kg，金属框电阻R=0.02Ω，连接在细线左端，线的右端跨过两个定滑轮，挂着一个质量M=0.14kg的重物，线框上方为一磁感应强度B=0.5T的匀强磁场区，如图，线框abcd在砝码M的牵引下做加速运动，当线框上边ab进入磁场后立即做匀速运动．接着线框全部进入磁场后又做加速运动（g=10m/s2），问：

（1）线框匀速上升的速度多大？此时磁场对线框的作用力多大？

（2）线框匀速上升过程中，重物M的重力做功多少？该过程中产生了多少电能？

【答案】（1）3.2m/s，0.4N（2）0.14J，0.04J

【解析】

【详解】（1）当线框上边ab进入磁场，线圈中产生感应电流I，由楞次定律可知产生阻碍，运动的安培力为

F=BIl

由于线框匀速运动，线框受力平衡，有

F+mg=Mg

解得

I=8A

由欧姆定律可得

E=IR=0.16V

由

E=Blv

可得

v=3.2m/s

则

F=BIl=0.4N

（2）重物M下降做的功为

W=Mgl=0.14J

由能量守恒可得产生的电能为

18. 如图所示，用长为R的不可伸长的轻绳将质量为m的小球A悬挂于O点，在光滑的水平地面上，质量为m的小物块B（可视为质点）置于长木板C的左端静止，将小球A拉起，使轻绳水平拉直，将A球由静止释放，运动到最低点时与B发生弹性正碰。

（1）求碰后A球上升的最大高度。

（2）若长木板C的质量为2m，B与C间的动摩擦因数为μ，求C的长度至少为多大时B才不会从C的上表面滑出？

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）A从开始下落到与B碰撞前的过程机械能守恒，由机械能守恒定律得

小球运动到最低点时与B发生弹性正碰，对A、B组成的系统，取向右为正方向，由动量守恒定律得

由机械能守恒定律得

联立并代入数据计算得出

设碰撞后A上升的最大高度为H，由机械能守恒定律有

解得

（2）B在木板C上滑动过程，B和C组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得

B在木板C上滑动过程中，由能量守恒定律得

联立并代入数据计算得出