2020-2021学年江苏省苏州市苏州高新区第一中学高二下学期期末物理模拟试题（四） 解析版

江苏苏州高新区一中2020-2021学年度下学期期末

高二物理模拟试卷（四）

一、单选题（本大题共12小题，共48.0分）

1. 用以金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象的实验装置如图甲所示，实验中测得铷的遏止电压与入射光频率之间的关系图象如图乙所示，图线与横坐标轴交点的坐标为。已知普朗克常量，则下列说法中正确的是

A. 欲测遏止电压，应选择电源左端为正极
B. 如果实验中入射光的频率，则产生的光电子的最大初动能约为
C. 增大入射光的强度，产生的光电子的最大初动能一定增大
D. 当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动时电流表的示数一定持续增大

2. 坡道式自动扶梯不带台阶因其安全便捷在一些商场和车站等场所得到广泛应用。考虑到经济和效率性，扶梯在空载模式下低速运行，当有乘客踏上扶梯时，通过传感器和控制系统，扶梯会逐渐提升至一个较高的速率匀速运行。如图为一名乘客踏上空载运行的坡道式扶梯并相对扶梯保持静止，则下列说法正确的是

A. 只有在提速阶段乘客才受到摩擦力
B. 在整个过程中乘客受到扶梯的作用力始终竖直向上
C. 在提速阶段乘客受滑动摩擦力，而在较高速度匀速运动时受静摩擦力作用
D. 在提速阶段乘客受到扶梯的作用力斜向上，而在高速匀速运动时所受扶梯的作用力则竖直向上

3. 由玻尔原子模型求得氢原子能级如图所示，已知可见光的光子能量在到之间，则

A. 处于高能级的氢原子向低能级跃迁时有可能辐射出射线
B. 氢原子从的能级向的能级跃迁时会辐射出红外线
C. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线并发生电离
D. 大量氢原子从能级向低能级跃迁时可辐射出6种频率的可见光
 

4. 有一种精神叫“女排精神”，中国女排能始终屹立在世界之颠，与她们科学而又刻苦的训练是分不开的。当女排运动员进行原地起跳拦网训练时，某质量为60kg的运动员原地静止站立不起跳双手拦网高度为，在训练中，该运动员先下蹲使重心下降，然后起跳从开始上升到脚刚离地的过程，最后脚离地上升到最高点时双手拦网高度为。若运动员起跳过程视为匀加速直线运动，忽略空气阻力影响，取，则

A. 运动员起跳过程属于失重状态
B. 起跳过程中加速度大小为
C. 从开始起跳到离地上升到最高点需要
D. 起跳过程中运动员对地面的压力为960N

5. 用喷壶喷洒药水杀菌。某次喷洒过程中，在内喷出2mL的药水，药水喷出速度为。已知药水的密度为，则药水对喷壶的平均作用力为

A.  B.  C.  D.

6. 一足够长木板在水平地面上向右运动，在时刻将一相对于地面静止的小物块轻放到木板的右端，之后木板运动的图象如图所示，则小物块运动的图象可能是

A.  B.
C.  D.

7. 以下现象能显著表现出光的波动性的是

A. 单色光经过杨氏双缝后在屏上得到明暗相间的图样
B. 紫外线照射锌板，使电子从锌板表面逸出
C. 光在同一种均匀介质中沿直线传播
D. 光经过三棱镜后发生偏折

8. 下列说法中正确的是

A. 布朗运动是指液体分子的无规则运动
B. 物体对外做功，其内能一定减小
C. 两分子间距离减小，分子间的引力和斥力都增大
D. 用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，说明气体分子间存在斥力

9. 一列沿x轴传播的简谐横波，其周期，在时的波形图象如图所示。其中P、Q是介质中平衡位置分别处在和的两个质点，若此时质点P在正向最大位移处，质点Q通过平衡位置向下运动，则

A. 该波沿x轴正方向传播
B. 该波的传播速度为
C. 当质点Q到达波谷时，质点P位于平衡位置且向上运动
D. 经过，质点Q通过的路程为10cm

10. 一根细线上端固定，下端系着一个质量为m的小球。给小球施加拉力F，使小球平衡后细线跟竖直方向的夹角为，如图所示。则拉力

A. 方向可能在图中Ⅰ区内
B. 方向可能在图中Ⅱ区内
C. 最小值为
D. 最小值为
 

11. 男女双人滑冰是颇具艺术性的冰上运动项目。在某次比赛的一个小片段中，男女运动员在水平冰面上沿同一直线相向滑行，且动能恰好相等，男运动员的质量为女运动员的倍，某时刻两者相遇。为简化问题，在此过程中两运动员均可视为质点，且冰面光滑。则

A. 两者相遇后的总动量小于相遇前的总动量
B. 两者相遇后的总动能一定等于相遇前的总动能
C. 两者相遇过程中受到的冲量大小一定相等
D. 女运动员相遇前后的动量大小之比为14：1

12. 如图所示，在一水平面上放置了一个顶端固定有滑轮的斜面，物块B、C重叠放置在斜面上，细绳的一端与B物块相连，另一端有结点O，结点处还有两段细绳，一段连接重物A，另一段用外力F拉住。现让外力F将物块A缓慢向上运动，拉至水平，拉动过程中始终保证夹角，且绳子始终拉直，物块B和C以及斜面体始终静止，则下列说法正确的是

A. 绳子的拉力始终减小
B. B对C的摩擦力一直在增大
C. 斜面对B的摩擦力可能一直在减小
D. 地面对斜面体的摩擦力先增大后减小

二、实验题（本大题共2小题，共16.0分）

13. 如图所示是“探究加速度a与力F、质量m关系”的实验装置。该实验这样进行：两个相同的小车1、2并排放在木板上，前端各系一条轻绳，轻绳的另一端跨过光滑定滑轮各挂一个相同的小盘。在木板左端下面垫一小木块来平衡摩擦力，两个小车后面各系一条细线，用黑板擦把两条细线同时按在木板上，使两小车静止。抬起黑板擦，两个小车同时开始运动，按下黑板擦，两个小车同时停下来，用刻度尺测量两个小车的位移大小。下列是关于该实验中有关问题的分析。
    
    用小盘和盘中重物的总重力大小代替拉小车的轻绳拉力大小，其条件是小盘和盘中重物的总质量______ 小车和车中重物的总质量；
    在两个相同小车中放入相同质量的重物、且一直保持不变。分别在其小盘中放入不同的重物，多次进行实验，测得多组数据。把两小车拉力大小之比作为横轴，对应的两小车位移大小之比作为纵轴，实验过程中得到的图像如图甲所示，根据甲图得到的结论为______ ；
    在两个相同小盘中放入相同质量的重物、且一直保持不变。分别在其小车中放入不同的重物，多次进行实验，测得多组数据。把两小车质量包括车上重物质量之比作为横轴，对应的两小车位移大小之比作为纵轴，实验过程中得到的图像如图乙所示，根据乙图得到的结论为______ 。
14. 某实验小组用光滑导轨验证滑块碰撞过程中动量守恒。实验装置如图甲所示，两滑块置于导轨上，其中滑块2左侧粘有橡皮泥。
    
    电火花计时器固定在紧靠导轨左端并连接在50Hz交流电源上，将纸带穿过计时器并固定在滑块1的左端图中未画出，调节打点计时器的高度使纸带始终与导轨平行。主要步骤：
    实验前应调节导轨底部的调节旋钮，使导轨______ ；
    把滑块2放在导轨的中间，使滑块1置于左端弹射架上；
    先______ ，然后______ ，让滑块1带动纸带一起运动；选填“接通电源”、“释放滑块1”、“释放滑块2”
    取下纸带，重复步骤，选出理想的纸带；
    用天平测得滑块1的质量为300g，滑块包括橡皮泥的质量为346g。
    某次实验打出的纸带如图乙所示纸带上的点为自然点。两滑块碰撞之前系统的总动量为______ ；两滑块碰撞之后系统的总动量为______ 结果均保留3位有效数字。

三、计算题（本大题共4小题，共36.0分）

15. 竖直放置粗细均匀的U形细玻璃管两臂分别灌有水银，水平管部分有一空气柱，各部分长度如图所示，单位为厘米。现将管的右端封闭，从左管口缓慢倒入水银，恰好使右侧的水银全部进入右管中，已知大气压强，环境温度不变，左管足够长。求：
    此时右管封闭气体的压强；
    左侧管中需要倒入水银柱的长度。
    
    
    
    
    
    
     
16. 某型发光二极管的结构如图所示，其由半径为的半球体介质和发光管芯组成，发光管芯区域呈一个圆面，其圆心与半球体介质的球心O重合，圆弧ABC是半球体介质过球心O的纵截面，B为圆弧ABC的中点，D为圆弧BDC的中点，PQ为发光管芯圆面的直径。由PQ上的某点发出的一条光线与半径OC的夹角为，这条光线经D点后的出射光线平行于半径OB，求：
    介质的折射率；
    为使从发光圆面沿平行于OB方向射向半球面上的所有光线都能直接射出，求发光管芯区域圆面的最大面积。取，结果保留两位有效数字
    
    
    
    
    
    
     
17. 能量守恒定律、动量守恒定律、电荷守恒定律等等是自然界普遍遵循的规律，在微观粒子的相互作用过程中也同样适用．
    卢瑟福发现质子之后，他猜测：原子核内可能还存在一种不带电的粒子．
    为寻找这种不带电的粒子，他的学生查德威克用a粒子轰击一系列元素进行实验．当他用a粒子轰击铁原子核时发现了一种未知射线，并经过实验确定这就是中子，从而证实了卢瑟福的猜测．请你完成此核反应方程共 ______
    为了测定中子的质量，查德威克用初速度相同的中子分别与静止的氢核与静止的氮核发生弹性正碰．实验中他测得碰撞后氮核的速率与氢核的速率关系是已知氮核质量与氢核质量的关系是，将中子与氢核、氮核的碰撞视为完全弹性碰撞．请你根据以上数据计算中子质量与氢核质量的比值．
    以铀235为裂变燃料的“慢中子”核反应堆中，裂变时放出的中子有的速度很大，不易被铀235俘获，需要使其减速．在讨论如何使中子减速的问题时，有人设计了一种方案：让快中子与静止的粒子发生碰撞，他选择了三种粒子：铅核、氢核、电子．以弹性正碰为例，仅从力学角度分析，哪一种粒子使中子减速效果最好，请说出你的观点并说明理由．
    
    
    
    
     

18. 如图所示，一小木箱放在平板车的中部，距平板车的后端、驾驶室后端均为，处于静止状态，木箱与平板车之间的动摩擦因数现使平板车在水平路面上以加速度匀加速启动，速度达到后接着做匀速直线运动，运动一段时间后匀减速刹车．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取．
    

若木箱与平板车保持相对静止，加速度大小满足什么条件？

若，当木箱与平板车的速度都达到时，求木箱在平板车上离驾驶室后端距离s．

若在木箱速度刚达到时平板车立即用恒定的阻力刹车，要使木箱不会撞到驾驶室，平板车刹车时的加速度大小a应满足什么条件？

答案和解析

1.【答案】B

【解析】解：A、遏止电压产生的电场对电子起阻碍作用，则电源的右端为正极，故A错误；
B、根据爱因斯坦光电效应方程得光电子的最大初动能，由图可知，则代入数据求得：，故B正确；
C、由可知，最大初动能与入射光的频率及逸出功有关，与光的强度无关，故C错误；
D、当电源左端为正极时，滑动变阻器的滑片向右滑动，加速度电场增强，电流增加，但达到一定值，即饱和光电流后不再增加，故D错误。故选：B。
2.【答案】D

【解析】解：A、由于乘客踏上空载运行的坡道式扶梯，不论加速还是匀速，乘客均受到沿着扶梯向上的静摩擦力，故A错误；
BD、加速运动阶段，扶梯对乘客有沿扶梯向上的静摩擦力和垂直扶梯向上的支持力，依据牛顿第二定律，加速度与合力方向相同，那么二者的合力即扶梯对乘客的作用力指向斜向上方；而在匀速运动阶段，扶梯对乘客作用力则竖直向上，故B错误，D正确；
C、因乘客相对扶梯保持静止，因此在提速阶段乘客受静摩擦力，而在较高速度匀速运动时仍受静摩擦力作用，故C错误；故选：D。
3.【答案】C

【解析】解：射线为重核衰变或裂变时才会放出，氢原子跃迁无法辐射射线，故A错误；
B.氢原子从的能级向的能级辐射光子的能量：
，
而红外线的能量小于可见光光子能量，因此不可能有红外线，故B错误；
 氢原子在能级吸收的光子能量就可以电离，紫外线为非可见光，故紫外线最小能量大于，可以使处于能级的氢原子电离，故C正确；
 氢原子从能级跃迁至能级辐射光子的能量：，
同理：从能级跃迁至能级辐射光子的能量：，
从能级跃迁至能级辐射光子的能量：，
从能级跃迁至能级辐射光子的能量：，
从能级跃迁至能级辐射光子的能量：，
从能级跃迁至能级辐射光子的能量：，
因此在可见光范围到之内只有2种频率的可见光，故D错误。故选：C。
4.【答案】B

【解析】解：A、从开始起跳到脚离开地面重心上升，做匀加速运动，加速度向上，处于超重状态，故A错误；
BD、离开地面到上升到最高点的过程中，重心上升距离，运动员离开地面后做竖直上抛运动，根据可解得：，在起跳过程中，根据速度位移公式可知：，
由牛顿第二定律得：，解得：，由牛顿第三定律可知运动员对地面的压力大小为1560N，方向竖直向下，故B正确，D错误；
C、从开始起跳到离地上升到最高点的时间：，故C错误。故选：B。
5.【答案】B

【解析】解：取速度方向为正，根据动量定理可得：
而
则
解得：，故ACD错误，B正确；故选：B。
6.【答案】D

【解析】解：根据木板运动的图象可知，物块先加速与木板共速后，一起减速，且减速加速度相同，即图像斜率相同，故ABC错误，D正确。故选：D。
7.【答案】A

【解析】解：A、单色光经过杨氏双缝后在屏上得到明暗相间的图样是光的干涉现象，干涉是波特有的现象，所以单色光经过杨氏双缝后在屏上得到明暗相间的图样能显著表现出光的波动性，故A正确；
B、紫外线照射锌板，使电子从锌板表面逸出是光电效应现象，它说明光具有粒子性，故B错误；
C、光在同一种均匀介质中沿直线传播可以用粒子沿直线运动解释，不能说明光具有波动性，故C错误；
D、光经过三棱镜后发生偏折也不能说明光具有波动性，故D错误。故选：A。
8.【答案】C
 

【解析】解：A、布朗运动不是液体分子的运动，也不是固体小颗粒分子的运动，而是小颗粒的运动，故A错误。
B、改变内能的方式有做功和热传递，只知道物体对外做功，而不知道热传递的情况，无法确定其内能变化，故B错误。
C、分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小，随分子间距离的减小而增大，但总是斥力变化得较快，故C正确。
D、用打气筒往自行车轮胎内打气时需要用力，是所以气体压强增大的缘故，并不能说明气体分子间存在斥力，而且气体分子间的分子力几乎可以忽略不计，故D错误。
故选：C。
9.【答案】A

【解析】解：A、因为Q点正在通过平衡位置向下振动，根据同侧法可以判断出这列波沿x轴正方向传播，故A正确；
B、由图象可知，波长：，周期：，则波速：，故B错误；
C、由于Q点向下振动，再经过四分之一周期运动到波谷，此时P点会振动到平衡位置，且向下运动，故C错误；
D、周期：，故再经过，即个周期，Q通过的路程：，故D错误。故选：A。
10.【答案】B

【解析】解：AB、由于小球受到重力，重力的方向是竖直向下的，故重力与细线的拉力合力一定在重力与细线之间的夹角内，若再加一个力，使小球平衡，则这三个力的合力为零，即所施加的拉力F与重力和细线拉力的合力相平衡，方向相反，所以拉力F的方向可能在图中的Ⅱ区内，故A错误，B正确；
CD、根据力的合成的平行四边形定则，拉力F的最小值是当拉力垂直细线的方向拉动时的力，由图可知，

如果是其它方向的力都比该力大，因此最小的拉力为：，故CD错误；
故选：B。
11.【答案】C

【解析】解：A、两者在水平方向不受外力作用，水平方向动量守恒，所以两者相遇后的总动量等于相遇前的总动量，故A错误；
B、两者相遇后一起运动，属于完全非弹性碰撞，系统损失的动能最大，所以相遇后二者的总动能小于相遇前的总动能，故B错误；
C、两者相遇过程中相互作用力大小相等、方向相反，作用时间相同，则受到的冲量大小一定相等，故C正确；
D、根据可知碰撞前女运动员的速度为女运动员的倍，
设碰撞前女运动员的动量大小为，则男运动员的动量大小为，
设碰撞后共同速度为，取男运动员运动方向为正方向，根据动量守恒定律可得：，解得：，
所以女运动员相遇前后的动量大小之比为，故D错误。故选：C。
12.【答案】D

【解析】解：A、以结点O为研究对象，受到两段细绳的拉力和外力F，其中OA段的拉力大小等于mg，如图所示；
根据平衡条件解得正弦定理可以推导出：，由于和mg不变，则为定值；
让外力F将物块A缓慢向上运动，拉至水平的过程中，的变化范围为，所以先增大后减小，所以绳子的拉力先增大后减小，故A错误；
B、对C受力分析，B对C的摩擦力始终等于C的重力沿斜面向下的分力，一直不变，故B错误；
C、对B、C整体受力分析可知，沿斜面方向根据平衡条件可知，斜面对B的摩擦力大小等于绳子的拉力与B、C重力沿斜面向下分力的合力，绳子的拉力先增大后减小，斜面对B的摩擦力不可能一直减小，故C错误；
D、对B、C以及斜面整体分析，绳子对整体水平方向的拉力先增大后减小，则地面对斜面体的摩擦力先增大后减小，故D正确。故选：D。
13.【答案】远小于  质量一定时，加速度与拉力成正比  拉力一定时，加速度与质量成反比

【解析】解：根据牛顿第二定律可得轻绳拉力为：
所以用小盘和盘中重物的总重力大小代替拉小车的轻绳拉力大小，其条件是小盘和盘中重物的总质量远小于小车和车中重物的总质量。
根据运动学公式：
牛顿第二定律可得：
整理可得：
所以两车质量相同，运动时间相同时，x与F成正比，则实验过程中得到的图像如图甲所示，
根据甲图得到的结论为斜率为或质量一定时，加速度与拉力成正比。
据运动学公式：
牛顿第二定律可得：
整理可得：
所以两车合外力相同，运动时间相同时，x与m成反比，即x与成正比，实验过程中得到的图像如图乙所示，根据乙图得到的结论为斜率为或拉力一定时，加速度与质量成反比。
故答案为：远小于； 斜率为或质量一定时，加速度与拉力成正比；斜率为或拉力一定时，加速度与质量成反比
让小车的质量M远远大于小桶及砝码的质量m，因为：际上绳子的拉力，故应该是，而当m不再远远小于M时随m的增大物体的加速度逐渐减小且无限趋近于g；
控制变量法分别研究当小车质量一定时，加速度与拉力的关系、拉力一定时，加速度与小车质量的关系。只是此实验加速度之比用位移之比代替的。
会根据实验原理分析分析为什么要平衡摩擦力，让小车的质量M远大于小桶及砝码的质量m，且会根据原理分析实验误差。
14.【答案】水平  接通电源  释放滑块1   
 

【解析】解：根据动量守恒定律的守恒条件可知，水平方向系统不受外力时动量守恒，所以实验前应调节导轨底部的调节旋钮，使导轨水平；
为了提高纸带的利用率，应先接通电源然后释放滑块1。
如图所示，，，打点周期。
滑块1是向右运动再与滑块2碰撞粘在一起的，所以粘前速度较大，那么碰撞前的速度为：

两滑块碰撞之前系统的总动量为：，其中，解得：；
滑块1与滑块2碰撞后粘在一起的速度为：
碰后总动量为：，其中，解得：。
故答案为：水平；接通电源；释放滑块1；；。
根据动量守恒定律的守恒条件进行分析；为了提高纸带的利用率，分析实验先后顺序；
根据打出的纸带求出两滑块碰撞之前、碰撞后粘在一起的速度，根据动量的计算公式求解动量大小。
本题主要是考查验证滑块碰撞过程中动量守恒定律实验，关键是弄清楚实验原理和实验数据处理方法，掌握打点计时器测速度的原理。
15.【答案】解：设管内的横截面积为S，对右管中封闭气体，水银刚好全部进入竖直右管后，
等温变化，根据玻意耳定律可得：

解得：
对水平部分气体，末态压强为：

等温变化，根据玻意耳定律可得：

解得：

根据几何关系可知，加入水银的长度为：

答：此时右管封闭气体的压强为100cmHg；
左侧管中需要倒入水银柱的长度为。

16.【答案】解：根据已知条件画出光路图如图所示：
由几何关系得到光线射到D点的入射角 
根据折射定律得
 
解得  
从P或Q点垂直于PQ发出的光线射到球面上的入射角最大，设为，发光圆面PQ的半径为r
则
设光发生全反射的临界角为C，
则
所有光能直接射出，应满足
解得
管芯发光区域面积最大值为
代入数据解得         
答：介质的折射率为；
发光管芯区域圆面的最大面积为。

17.【答案】

【解析】解：根据核反应过程中核电荷数与质量数守恒，知核反应方程式为
设中子与氢核、氮核碰撞前后速率为，中子与氢核发生完全弹性碰撞时，取碰撞前中子的速度方向为正方向，由动量守恒定律和能量守恒定律有：
  ；
  ；
解得碰后氢核的速率
同理可得：中子与氮核发生完全弹性碰撞后，氮核的速率
因此有
解得
仅从力学角度分析，氢核减速效果最好．因为：
中子与质量为m的粒子发生弹性正碰时，根据动量守恒定律和能量守恒定律知，碰撞后中子的速率
由于铅核质量比中子质量大很多，碰撞后中子几乎被原速率弹回．
由于电子质量比中子质量小很多，碰撞后中子将基本不会减速．
由于中子质量与氢核质量相差不多，碰撞后中子的速率将会减小很多．
故答案为：
．
中子质量与氢核质量的比值为7：6．
仅从力学角度分析，氢核减速效果最好．
18.【答案】解：木箱与相对静止，加速度相同，设最大值为，由牛顿第二定律有：，
解得：，
故应满足的条件为：
由于，故木箱与车发生相对滑动，木箱速度达到所需时间为：
运动的位移为为：
平板车速度达到所需时间为：
运动的位移为：
且有
联立解得
木箱减速停止的位移为：
平板车减速停止的位移为：
木箱不发生碰撞的条件为：
联立解得：