北京101中学2020－2021学年下学期高二年级期末考试物理试卷

北京101中学2020－2021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

一、单项选择题(本题共10小题，每小题3分，共30分；在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意，选对得3分，选错或不答的得0分。)

1．以下现象能说明光具有粒子性的是

A．用紫外线照射锌板时有电子射出 B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样

C．贴有增透膜的相机镜头呈现淡紫色 D．泊松亮斑

2．下列说法中正确的是

A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

B．天然放射现象的发现，揭示了原子核是由质子和中子组成的

C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短

D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，原子总能量增加

3．下列说法中正确的是

A．用光导纤维束传送图像信息，这其中应用到了光的全反射现象

B．通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象

C．白光经过三棱镜得到彩色图样是光的干涉现象

D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的衍射现象

4．关于热现象，下列说法正确的是

A．扩散现象说明分子间存在引力

B．布朗运动是液体分子的无规则运动

C．一定质量0℃的冰融化成0℃的水，其内能没有变化

D．一定质量的理想气体对外做功，内能不一定减少

5．如图所示，一导热性能良好的金属气缸静放在水平面上，活塞与气缸壁间的摩擦不计。气缸内封闭了一定质量的气体，气体分子间的相互作用不计。现缓慢地逐渐向活塞上倒一定质量的沙土，环境温度保持不变，在此过程中

A．气体的内能增大

B．气缸内分子的平均动能增大

C．单位时间内撞击气缸壁单位面积上的分子数一定增多

D．因为外界对气体做了功，所以气体一定吸热

6．关于分子动理论，下列说法中正确的是

A．图甲“用油膜法估测油酸分子的大小“实验中，应先滴油酸酒精溶液，再撒痱子粉

B．图乙为水中某花粉颗粒每隔一定时间位置的连线图，连线表示该花粉颗粒做布朗运动的轨迹

C．图丙为分子力F与分子间距r的关系图，分子间距从r₀开始增大时，分子力先变小后变大

D．图丁为大量气体分子热运动的速率分布图，曲线②对应的温度较高

7．如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始，经历两个过程，先后到达状态B和C。有关A、B和C三个状态温度T_A、T_B和T_C的关系，正确的是

A．T_A＜T_B，从状态A到状态B的过程中，气体的内能不变

B．T_A＞T_B，从状态A到状态B的过程中，气体的内能减少

C．T_B＜T_C，从状态B到状态C的过程中，气体的内能增加

D．T_B＞T_C，从状态B到状态C的过程中，气体的内能减少

8．在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介。光盘上的信息通常是通过激光束来读取的。若激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示。下列说法中正确的是

A．图中光束①是红光，光束②是蓝光

B．在光盘的透明介质层中，光束①比光束②传播速度更快

C．若光束①、②先后通过同一单缝衍射装置，光束①的中央亮纹比光束②的窄

D．若光束①、②先后通过同一双缝干涉装置，光束①的条纹宽度比光束②的宽

9．两个分子间作用力的合力F与分子间距离r的关系如图所示，假定两个分子的距离为无穷远时它们的分子势能为0，下列说法正确的是

A．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先变小后变大

B．在r由无限远到趋近于0的过程中，F先做正功后做负功

C．在r由无限远到趋近于0的过程中，分子势能先增大后减小

D．在r=r₀处分子势能为零

10．氢原子的能级图如图甲所示，一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，其中只有频率为ν_a、ν_b两种光可让图乙所示的光电管阴极K发生光电效应。分别用频率为ν_a、ν_b的两个光源照射光电管阴极K，测得电流随电压变化的图像如图丙所示。下列说法中正确的是

A．处于第4能级的氢原子可以吸收一个能量为0.75eV的光子并电离

B．图丙中的图线b所表示的入射光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的

C．图丙中的图线b所表示的入射光的光子能量为12.09eV

D．用图丙中的图线a所表示的光照射阴极K时，光电子的最大初动能比用图线b所表示的光照射时更大

二、不定项选择题(本题共4小题，每题3分，共12分。在每小题给出的4个选项中，至少一项是符合题意的，选对的得3分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分。)

11．静止在匀强磁场中的原子核X发生α衰变后变成新原子核Y。已知核X的质量数为A，电荷数为Z，核X、核Y和α粒子的质量分别为m_X、m_Y和m_α，假设核反应过程中释放的能量全部转化为α粒子和Y核的动能。α粒子在磁场中运动的半径为R。则

A．衰变方程可表示为^A_ZX→^A-4_Z-2Y+⁴₂He

B．核反应中释放的核能为（m_x-m_y-m_α）c²

C．Y核在磁场中运动的半径为

D．Y核的动能为

12．下列说法正确的是

A．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质

B．液体表面张力的形成原因是分子引力的作用

C．第一类永动机不可能成功的原因是违反了热力学第二定律

D．热力学第二定律揭示了自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性

13．下列说法正确的是

A．单个核子结合为原子核时要释放出对应的结合能

B．目前核电站工作的核反应是重核的裂变

C．β衰变中发出的电子流来源于核外电子

D．光具有波粒二象性，波长越长波动性越显著，波长越短粒子性越显著

14．如图所示，竖直放置的两根平行金属导轨之间接有定值电阻R，金属棒与两导轨始终保持垂直，并良好接触且无摩擦，棒与导轨的电阻均不计，整个装置放在水平匀强磁场中，棒在竖直向上的恒力F作用下匀速上升的一段时间内，下列说法正确的是

A．通过电阻R的电流方向向左

B．棒受到的安培力方向向下

C．棒机械能的增加量等于恒力F做的功

D．棒克服安培力做的功等于电路中产生的热量

第II卷

三、实验题（本题共2小题，每空2分，共16分。）

15．如图所示，用气体压强传感器探究气体等温变化的规律，操作步骤如下：

①在注射器内用活塞封闭一定质量的气体，将注射器、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起来；

②移动活塞至某一位置，记录此时注射器内封闭气体的体积V₁和由计算机显示的气体压强值p₁；

③重复上述步骤②，多次测量并记录；

④根据记录的数据，作出相应图象，分析得出结论。

（1）关于本实验的基本要求，下列说法中正确的是________（选填选项前的字母）。

A．移动活塞时应缓慢一些 B．封闭气体的注射器应密封良好

C．必须测出注射器内封闭气体的质量 D．必须测出注射器内封闭气体的温度

（2）为了能最直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出_________（选填“p-V”或““）图象。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条直线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。

（3）在不同温度环境下，另一位同学重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确。环境温度分别为T₁、T₂，且T₁>T₂。在如图所示的四幅图中，可能正确反映相关物理量之间关系的是______（选填选项的字母）。

16．在“油膜法估测分子直径“的实验中，我们通过宏观量的测量间接计算微观量。

（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成________（选填“单层“或“多层“）分子油膜的特性。若将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，这滴溶液中含有纯油酸体积为V，形成面积为S的油酸薄膜，则由此可估测油酸分子的直径为________。

（2）某同学实验中先取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液，测量并计算一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积后，接着又进行了下列操作：

A．将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上自由地扩展为形状稳定的油酸薄膜

B．将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算油酸薄膜的面积

C．将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸薄膜的轮廓画在玻璃板上

D．向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上

以上操作的合理顺序是________（填字母代号）。

（3）该同学做完实验后，发现自己所测的分子直径d明显偏大。出现这种情况的原因可能是________。

A．将滴入的油酸酒精溶液体积作为油酸体积进行计算

B．油酸酒精溶液长时间放置，酒精挥发使溶液的浓度发生了变化

C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开

D．计算油膜面积时，将不完整的方格作为完整方格处理

（4）将1cm³的油酸溶于酒精，制成200cm³的油酸酒精溶液；测得lcm³的油酸酒精溶液有50滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜面积是0.16m²。由此估算出油酸分子的直径为_________m。（结果保留一位有效数字）。

四、计算题（本题共5小题，共42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。）

17（8分）．如图1所示，两根足够长的平行导轨，间距L=0.3m，在导轨间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B₁=0.5T。一根直金属杆MN以v=2m/s的速度向左匀速运动，杆MN始终与导轨垂直且接触良好。R=2Ω的电阻，将其两端a、b分别与图1中的导轨和图2中的圆形线圈相连接，b端接地，杆MN的电阻r₁=1W，导轨的电阻可忽略。

（1）求杆MN中产生的感应电动势E₁和ab两点的电势差U_ab。

（2）如图2所示，一个匝数n=100的圆形线圈，面积S₁=0.4m²，电阻r₂=1Ω。在线圈中存在面积S₂=0.3m²垂直线圈平面（指向纸外）的匀强磁场区域，磁感应强度B₂随时间t变化的关系如图3所示。求圆形线圈中产生的感应电动势E₂。

18（8分）．钍核发生衰变生成镭核并放出一个粒子。设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S₁和S₂间电场时，其速度为，经电场加速后，沿OX方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，OX垂直平板电极S₂，当粒子从p点离开磁场时，其速度方向与OX方位的夹角，如图所示，整个装置处于真空中。

（1）写出钍核衰变方程

（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R

（3）求粒子在磁场中运动所用时间t

19（8分）．美国物理学家密立根用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成为爱因斯坦光电效应方程在很小误差范围内的直接实验证据。密立根的实验目的是测量金属的遏止电压U_C，入射光频率ν，并与普朗克根据黑体辐射得出的普朗克常量h相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性。如图所示，根据实验作出的U_C－v图像，电子的电荷量e=1.6×10^-19C。

（1）写出爱因斯坦光电效应方程（已知，光电子最大初动能E_K，金属逸出功W₀，普朗克常量h，入射光频率ν）；

（2）由图像可知这种金属的截止频率v_C

（3）设图像的斜率为k，电子的电荷量e：

①写出普朗克常量h的表达式；

②并根据图像数据求普朗克常量h（结果保留两位有效数字）。

20（8分）．直流电动机的工作原理可以简化为如图所示的情景，在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。轨道端点MP间接有直流电源，电源内阻不计；电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v₀（v₀平行于MN）向右做匀速运动，通过滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。求：

（1）在Dt时间内，“电动机“输出的机械能；

（2）从宏观角度看导体棒由于运动切割磁感线，产生动生电动势，该电动势总是削弱电源的电动势，我们把这个电动势称为反电动势。

①试证明：电流克服反电动势做的功等于该“电动机“提升重物所增加的机械能；

②求出该“电动机“提升重物的机械效率。

21（10分）．理想气体是人们对实际气体简化而建立的一种理想模型，理想气体具有如下特点：分子本身不占有体积，分子间无相互作用力，分子间碰撞为弹性碰撞。从宏观上来看，理想气体符合pV=nRT，表达式中：p为气体压强，V为气体体积，T为气体的热力学温度，n为气体物质的量，R为常数，该方程反映了一定质量理想气体在同一状态下三个状态参量之间的关系。