衡水中学2016-2017学年高二下学期期末考试物理试题(解析版)

河北省衡水中学2016-2017学年高二下学期期末考试物理试题

一、选择题（每小题4分，共60分。下列每小题所给选项至少有一项符合题意，请将正确答案的序号填涂在答题卡上，全部选对的得4分，有漏选的得2分，有错选的得0分）

1. 如图是卢瑟福的α粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箱上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是：

A. 该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据

B. 该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性

C. α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转

D. 绝大多数的α粒子发生大角度偏转

【答案】A

学

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2. 下列说法正确的是：

A. 扩散现象和布朗运动都与温度有关，所以扩散现象和布朗运动都是热运动

B. 晶体熔化时吸收热量，分子平均动能一定增大

C. 两分子从无限远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变大，后变小，

再变大

D. 未饱和汽的压强一定大于饱和汽的压强

【答案】C

【解析】扩散现象和布朗运动都与温度有关，扩散现象是热运动，布朗运动是固体颗粒的运动，不是热运动，选项A错误；晶体熔化时吸收热量，但是温度不变，则分子平均动能不变，选项B错误；根据分子力随分子距离的变化关系可知，两分子从无限远处逐渐靠近，直到不能再靠近为止的过程中，分子间相互作用的合力先变大，后变小，再变大，选项C正确；饱和汽压的大小与温度有关，在温度不知道的情况下，不能简单地说未饱和汽的压强一定大于饱和汽的压强，故D错误．故选C．

点睛：本题考查了布朗运动、晶体、分子力、未饱和汽和饱和汽的压强等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点，注意布朗运动不是分子的运动，间接地反映了分子的无规则运动．

3. 阿伏加德罗常数为N A(mol-1)，铁的摩尔质量为M（kg/mol)，铁的密度为ρ（kg/m3），下列说法正确的是：

A. 1m3铁所含原子数目为

B. 1个铁原子所占体积为

C. 1kg铁所含原子数为

D. 1个铁原子的质量为

【答案】ABD

【解析】试题分析：

A. 1 m3铁所含原子数目为，A正确；

B. 1个铁原子所占体积为，B正确；

C. 根据，计算原子数目，注意铁的质量是1Kg，不是1g，1 g铁所含原子数为ρN A，C错误；

D. 1个铁原子的质量为，D正确。

故选CD．

考点：阿伏加德罗常数和阿伏加德罗定律．

点评：本题考查了阿伏伽德罗常数的有关计算，难度较大，能灵活运用公式是解本题的关键．

4. 关于原子物理学知识，下列说法正确的是：

A. 玻尔将量子观念引入原子领域，成功地解释了所有原子的光谱规律

B. 质子与中子结合成氘核的过程一定会放出能量

C. 将放射性物质放在超低温的环境下，将会大大减缓它的衰变进程

D. 铀核（）衰变为铅核（)的过程中，共有6个中子变成质子

【答案】BD

【解析】玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，不能解释所有原子光谱的实验规律，故A错误；质子与中子结合成氘核的过

程中一定会放出能量，选项B正确；放射性元素的半衰期与外界环境无关，选项C错误；铀核（）衰变为铅核（）的过程中，质量数少32，可知α衰变的次数为8次，经过8次α衰变电荷数少16，但是衰变的过程中电荷数少10，可知发生了6次β衰变，每一次β衰变中一个中子转化为一个质子，故共有6个中子变成质子，故D正确；故选BD.

5. 如图所示为分子势能与分子间距离的关系图象，下列判断错误的是：

A. 当r>r0时，r越小，则分子势能E p越大

B. 当r< r0时，r越小，则分子势能E p越大

C. 当r= r0时，分子势能E p最小

D. 当r= r0时，分子间作用力为零

【答案】A

【解析】由图象可知：分子间距离为r0时分子势能最小，此时分子间的距离为平衡距离；另外，结合分子力的关系可知，当r大于r0时，分子间的作用力表现为引力，当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力；当r＞r0时，r越小，分子引力做正功，则分子势能减小；故A错误；当r＜r0时，r越小，分子间为斥力，

分子势能增大；故B正确；当r等于r0时，分子势能最小，故C正确；当r=r0时，分子间作用力为零；故D 正确；本题选错误的；故选A．

点睛：正确理解分子力、分子势能与分子之间距离的变化关系，注意分子力与分子势能变化的一个临界点为r=r0，注意将分子力与分子之间距离和分子势能与分子之间距离的图象比较进行学习．

6. 一个绝热气缸，气缸内气体与外界没有热交换，压缩活塞前缸内气体压强为p，体积为V。现用力将活塞推进，使缸内气体体积减小到，则气体的压强：

A. 等于2p

B. 大于2p

C. 小于2p

D. 等于

【答案】B

【解析】压缩活塞时外界对气体做功，根据热力学第一定律则气体内能增加温度升高，根据理想气体状态方程：，因T′＞T，则一定有：P′＞2P，故B正确，ACD错误．故选B．

点睛：本题考查了热力学第一定律与理想气体状态方程的综合应用，要注意不能盲目用公式，一定要注意分析体积减小过程中外力对气体做功，所以气体内能增加，温一定增加．

7. 利用金属晶格（大小约10-10m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是：

A. 该实验说明了电子具有波动性

B. 实验中电子束的德布罗意波的波长为

C. 加速电压U越大，电子的衍射现象越明显

D. 若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显

【答案】AB

【解析】实验得到了电子的衍射图样，说明电子这种实物粒子发生了衍射，说明电子具有波动性，故A正确；由动能定理可得，eU=mv2-0，电子加速后的速度v=，电子德布罗意波的波长λ=，故B正确；由电子的德布罗意波波长公式λ=可知，加速电压U越大，波长越短，波长越短，衍射现象越不明显，故C错误；物体动能与动量的关系是P=，由于质子的质量远大于电子的质量，所以动能相同的质子的动量远大于电子的动量，由λ=h/p可知，相同动能的质子的德布罗意波的波长远小于电子德布罗意

波的波长，越长越小，衍射现象越不明显，因此相同动能的质子代替电子，衍射现象将更加不明显，故D 错误；故选AB．

点睛：衍射是波所特有的现象，电子能发生衍射说明电子具有波动性；求出电子德布罗意波波长的表达式是正确解题的关键．

8. 下列说法正确是：

A. 空气的相对湿度可用空气中所含水蒸气的压强来表示

B. 对一定质量的理想气体，气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高

C. 由热力学定律知，热量不可以从低温物体传递到高温物体

D. 液晶显示器利用了液晶对光具有各向同性的特点

【答案】B

根据热力学第二定律，热量在一定的条件下可以从低温物体传递到高温物体，但会引起其他的变化，如空调．故C错误；液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点，选项D错误；故选B.

点睛：该题考查相对湿度与绝对湿度、热力学第二定律、液晶等一些记忆性的知识点的内容，解答的关键有两点：1．要牢记相对湿度的概念、液晶的性质等；2．要正确理解热力学第二定律的几种不同的说法．9. 如图所示是研究光电效应的电路，阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K在受到光照射时能够发射光电子。阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。如果用单色光a照射阴极K，电流表的指针发生偏转；用单色光b照射光电管阴极K时，电流表的指针不发生偏转。下列说法正确的是：

A. a光的波长一定大于b光的波长

B. 仅增加a光的强度可使通过电流表的电流增大

C. 滑动变阻器的触头从图示位置向右滑动，电流表的示数一定变大

D. 阴极材料的逸出功与入射光的频率有关

【答案】B

【解析】用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知γa＞γ0，由λ=知a光的波长小于b光的波长，故A正确；只增加a光的强度，即增加了光子的个数，则产生的光电子数目增多，光电流增大，使通过电流表的电流增大，故B正确；如果光电流已经到达了饱和光电流时，即使滑动变阻器的触头从图示位置向右滑动时，即使光电管两端的正向电压变大，光电流仍然不变，即电流表的示数也不变，选项C 错误；阴极材料的逸出功由材料本身决定，与入射光的频率无关，故D错误；故选B．

点睛：解决本题的关键是掌握光电效应的条件γ＞γ0以及光电流方向的确定，注意光电子的最大初动能是由入射光的频率决定，与光强无关．

10. 如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线（直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5）。由图可知：

A. 该金属的截止频率为4.27×1014Hz

B. 该金属的截止频率为5.5×1014Hz

C. 该图线的斜率的物理意义是普朗克常量

D. 该金属的逸出功为0.5eV

【答案】AC

【解析】当最大初动能为零时，入射光的光子能量与逸出功相等，即入射光的频率等于金属的截止频率，可知金属的截止频率为4.27×1014Hz，故A正确B错误；根据知，图线的斜率表示普朗克常量，故C正确；金属的逸出功为，故D错误．

11. 如图所示是A、B两质点从同一地点运动的x-t图象，则下列说法正确的是：

A. A质点以20m/s的速度匀速运动

B. B质点先沿正方向做直线运动，后沿负方向做直线运动

C. B质点最初4s做加速运动，后4s做减速运动

D. A、B两质点在4s末相遇

【答案】ABD

【解析】由图象可知图中A质点做匀速运动，，故A正确．图象的斜率表示该时刻的速度，由图象可知，B的速度先为正，后为负，所以B质点先沿正方向做直线运动，后沿负方向做直线运动，故B正确；B图象是曲线，斜率表示速度，B质点最初4s做减速运动，后4s做加速运动，选项C错误；位移时间图象的交点表示两者相遇，则A、B两质点在4s末相遇，故D正确；故选ABD.

12. 甲、乙两个物体从同一地点沿同一方向做直线运动，其v-t图象如图所示。关于两物体的运动情况，下列说法正确的是：

A. 在t=1s时，甲、乙相遇

B. 在t=2s时，甲、乙的运动方向均改变

C. 在t=4s时，乙的加速度方向改变

D. 在t=2s至t=6s内，甲相对乙做匀速直线运动

【答案】D

【解析】试题分析：甲、乙两个物体从同一地点沿同一方向做直线运动，当位移相等时，两者相遇．根据速度图象与坐标轴围成面积表示位移，可知，在t=2s时，乙的位移等于甲的位移，说明两者相遇．故A正确．由图知，前4s，甲乙速度图象都在时间轴上方，都为正，所以在t=2s时甲乙的速度方向没有改变．故

B错误．速度图象的斜率表示加速度，由数学知识得知，在内，乙的加速度方向一直沿负方向，没有改变．故C错误．在内，甲沿正方向做匀减速运动，乙先沿正方向做匀减速运动，后沿负方向做匀加速运动，由于加速度不变，把乙的运动看成是一种匀减速运动，甲乙的加速度相同，故甲相对乙做匀速直线运动．故D正确．

考点：考查了v-t图像的理解

13. 如图所示，将一小球从竖直砖墙的某位置由静止释放。用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3…所示的小球运动过程中每次曝光的位置。已知连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度均为d。根据图中的信息，下列判断正确的是：

A. 可以判定图中小球做匀加速直线运动

B. 小球下落的加速度为

C. 小球在位置3的速度为

D. 小球释放点在位置1上方d处

【答案】ABC

【解析】由图可知△H=H4-H3=H3-H2=H2-H1=d，即在连续相等的时间内物体的位移差等于恒量，可知小球做匀加速直线运动，故根据△H=aT2可求解出加速度为a=，故AB正确；因为位置“3”所处的时刻是位置“2”

和位置“4”所处的时刻的中点时刻，故，故C正确；因，可知小球释放

点在位置1上方6.125d-5d=1.125d处，选项D错误；故选ABC.

点睛：要求物体运动的加速度，可以根据△s=aT2；某段的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度；

初速度为0的匀加速直线运动在连续相等的时间内位移比为1：3：5．

14. 氢原子的能级如图所示，现处于n=4能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是：

A. 这些氢原子可能发出6种不同频率的光

B. 已知钾的逸出功为2.22eV，则氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级释放的光子可以从金属钾的表面打出光电子

C. 氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级释放的光子能量最小

D. 氢原子由n=4能级跃迁到n=3能级时，氢原子能量减小，核外电子动能增加

【答案】AD

【解析】根据C42=6，所以这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光．故A正确；n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子能量E=-1.51eV-（-3.40eV）=1.89eV＜2.22eV，小于钾的逸出功，不能发生光电效应．故B 错误．由图可知当核外电子从n=4能级跃迁到n=3能级时，能级差最小，所以放出光子的能量最小，故C 错误；由n=4能级跃迁到n=3能级过程中释放能量，原子的能量在减小，核外电子的运转半径减小，根据可知，则电子的动能增加，故D正确；故选AD.

15. 一定量的理想气体从状态a开始，经历三个过程ab、bc、ca回到原状态。其p-T图象如图所示。下列判断正确的是：

A. 过程ab中气体一定对外做功

B. 过程bc中气体既不吸热也不放热

C. 过程ca中外界对气体所做的功小于气体所放的热

D. b和c两个状态中，容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同

【答案】CD

【解析】由图示可知，ab过程，气体压强与热力学温度成正比，则气体发生等容变化，气体体积不变，气体不对外做功，故A错误；由图示图象可知，bc过程气体发生等温变化，PV=C，bc过程体积增大，对外做功，温度不变，则气体内能保持不变，由热力学第一定律知bc过程吸热，故B错误；过程ca中温度降低，体积减小，则内能减小，外界对气体所做的功小于气体所放的热，故C正确；b和c两个状态中，温度相同，分子平均动能相同，体积不同，分子密度不同，则容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数不同，故D正确；

故选CD.

点睛：本题考查气体的状态方程中对应的图象，分析清楚图示图象、知道理想气体内能由气体的温度决定即可解题，解题时要抓住在P-T图象中等容线为过原点的直线.

二、计算题：（要有必要的文字说明与关系式，否则不得分）

16. 如图所示，导热良好的气缸放置在水平平台上，活塞质量为10kg，横截面积为50cm2，大气压强为1×105Pa.环境温度为39℃，活寒封闭的气柱长为8cm，现将气缸缓慢倒过来放置，使活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通，已知：T=（273+t)K，重力加速度g=10m/s2，不计活塞与气缸之间的摩擦。

（1）求气缸倒置时活塞内封闭气柱的长度；

（2）气缸倒置时，若缓慢降低环境温度，使活塞回到初始位置（气缸正放时活塞相对气缸的位置）.求此时的环境温度。

【答案】（1）l2cm （2）-

【解析】（1)以活塞为研究对象，由平衡条件得：

气缸正放时，有p0S+mg=p1S

气缸倒过来后，有p2S+mg=p0S

根据玻意耳定律有：p1S l1 =p2S l2

解得，l2=l2cm

（2）气缸倒置时，缓慢降低气体的温度，使活塞回到初始位置，该过程为等压过程，有盖吕萨克定律可得

其中T1=273+39=312K，

解得T2=208K，即t2=-65℃

17. 如图所示，一定质量的理想气体，处在A状态时，其温度T A=300K，让该气体状态沿图中线段AB所示缓慢地从状态A变化到状态B，求，

（1）气体处于状态B时的温度：

（2）从A到B的过程中气体的最高温度。

【答案】（1）300K （2）400K

【解析】（1）对A、B两个状态，据理想气体的状态方程得

解得：T B=300K

（2）体积为V x时的气体压强可表示为

P X=4-V X

由理想气体状态方程可得：

由上式可得：当V x=4L时，T x最大。

解得T x的最大值为T x =400K

点睛：本题考查了求气体的温度，由图示图象求出气体的状态参量，应用理想气体状态方程即可正确解题；知道当PV乘积最大时温度T最高．

18. 一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u)后衰变成钍核型

（原子质量为228.0287u）。已知：原子质量单位1u=1.67×10-27kg，1u相当于931MeV（计算结果均保留两位小数）。

（1）写出核衰变反应方程并计算该核反应释放出的核能；

（2）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，请计算钍核的动能大小。

【答案】（1）5.50MeV （2）0.09MeV

【解析】（1）

质量亏损Δm=0.0059u

由爱因斯坦质能方程得：ΔE=Δmc2

△E≈5.50MeV

（2）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即；

由，

所以钍核获得的动能

点睛：解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，知道在衰变的过程中动量守恒．

19. 如图所示，水平固定一个光滑长杆，有一个质量为m小滑块A套在细杆上可自由滑动。在水平杆上竖直固定一个挡板P，小滑块靠在挡板的右侧处于静止状态，在小滑块的下端用长为L的细线悬挂一个质量为2m的小球B，将小球拉至左端水平位置使细线处于自然长度。由静止释放，已知重力加速度为g求：

（1）小球运动过程中，相对最低点所能上升的最大高度；

（2）小滑块运动过程中，所能获得的最大速度。

【答案】（1）（2）

【解析】试题分析：①小球第一次摆到最低点过程中，机械能守恒：

得

小球与小滑块达到共速时，小球上升到最大高度，设此高度为h

得

②小球摆回最低点时，小滑块获得最大速度，设此时小球速度为，滑块的速度为

得

考点：动量守恒定律；机械能守恒定律。

20. A、B两辆玩具小汽车在相互靠近的两条平直的轨道上同向匀速行驶，初速度分别为v A=6m/s、v B =2m/s,当A车在B车后面x=3.5m时开始以a A=1m/s2的恒定加速度刹车并停止运动，求：

（l）A车超过B车后领先B车的最大距离；

（2）A车超过B车后，保持在B车前方的时间。

【答案】（1）4.5m（2）6.25s

【解析】（1）设当A车与B车速度相等用时为t1，则有：v A-a A t1=v B，t1=4s，

则此过程中A车位移为：x A＝v A t1?a A t12，

B车位移为：x B=v B t1，

故A、B最大间距为：△x=x A-x-x B

解得：△x=4.5m；

（1）设A车用时t追上B车，对A车，x A＝v A t?a A t2，

对B车，x B=v B t，

相遇时有：x A=x B+x，

解得：t2=1s，t3=7s；

显然t2为A车追上B车，由于t3＝7s＞＝6s，故t3为A车停下后被B车追上．设从开始到A车被B车追上用时为t4，则有：v B t4＝?x，得：t4=7.25s，

所以有：△t=t4-t2，

解得：△t=6.25s；