湖北省武钢三中、武汉三中、省实验中学联考2015-2016学年下学期高二(下)期中物理试卷(解析版)
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2015-2016学年湖北省武钢三中、武汉三中、省实验中学联考高二(下)期中物理试卷一、选择题(共12小题,1-8每题只有一个正确选项,9-12每题有多个选项正确,全部选对得4分,选对不全得2分)1.质量为m的铁锤从高h处落下,打在水泥桩上,铁锤与水泥桩撞击的时间是t,撞击时,铁锤对桩的平均冲击力大小为()A.+mg B.﹣mg C.+mg D.﹣mg2.如图所示,光滑的水平面上,小球A以速度v0向右运动时与静止的小球B发生对心正碰,碰后A球速度反向,大小为,B球的速率为,A、B两球的质量之比为()A.3:8 B.8:3 C.2:5 D.5:23.下列说法中正确的是()A.概率波和机械波的本质是一样的,都能发生干涉和衍射现象B.只要增大入射光强度,就一定能发生光电效应C.如果能发生光电效应,只增大入射光强度,单位时间内逸出的光电子数目不变D.光的干涉现象中,干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方4.如图所示,水平轻弹簧与物体A和B相连,放在光滑水平面上,处于静止状态,物体A 的质量为m,物体B的质量为M,且M>m.现用大小相等的水平恒力F1、F2拉A和B,从它们开始运动到弹簧第一次为最长的过程中()A.因F1=F2,所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒B.因F1=F2,所以A、B和弹簧组成的系统动量守恒C.由于F1、F2大小不变,所以m,M各自一直做匀加速运动D.弹簧第一次最长时,A和B总动能最大5.热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象,辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量.在研究某一黑体热辐射时,得到了四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图.图中横轴λ表示电磁波的波长,纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度,则由辐射强度图线可知,同一黑体在不同温度下()A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B.辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小D.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的6.科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞的时候,光子的一些能量转移给了电子,假设光子和电子碰撞前的波长为λ,碰撞后的波长为λ′,则以下说法正确的是()A.碰撞过程中能量守恒,动量守恒,且λ=λ′B.碰撞过程中能量不守恒,动量不守恒且λ=λ′C.碰撞过程中能量守恒,动量守恒,且λ<λ′D.碰撞过程中能量守恒,动量守恒,且λ>λ′7.如图所示,平板小车静止在光滑的水平面上,车的左端固定一个轻质弹簧,物块将弹簧压缩后用细绳系在物块和小车上,物块与弹簧并不栓接,当小车固定时,剪断细绳,物块滑到小车C点恰好静止,BC=CD,如果小车不固定,剪断细绳,则()A.滑到BC间停住B.还是滑到C点停住C.滑到CD间停住D.会冲出D点落到车外8.甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线向同一方向运动,甲球的动量是6kgm/s,乙球的动量是8kgm/s,当甲球追上乙球并发生碰撞后,乙球的动量变为10kgm/s,甲乙两球质量之比的关系可能是()A.B.C.D.9.传感器已广泛应用在生产、生活中,下列关于传感器的说法正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器B.电饭煲能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器10.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A、K两极间的电压大小可调,直流电源的正负极也可以对调.分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知()A.单色光b的频率大于a的频率B.单色光a和c的光子能量相同,但a光强度更强些C.单色光a的遏止电压小于单色光b的遏止电压D.随着电压的增大,光电流不断增大11.在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系如图所示,若该直线的斜率和纵截距分别为k和﹣b,电子电荷量的绝对值为e,则()A.普朗克常量可表示为B.若更换材料再实验,得到的图线的k不改变,b改变C.所用材料的逸出功可表示为ebD.b由入射光决定,与所用材料无关12.一颗子弹以水平速度v0穿透一块在光滑水平面上迎面滑来的木块后,二者运动方向均不变.设子弹与木块间相互作用力恒定,木块最后速度为v,则()A.v0越大,v越大B.v0越小,v越大C.子弹质量越大,v越大D.木块质量越小,v越大二、实验题(共2小题,每小题6分,满分14分)13.传感器担负着信息的采集任务,在自动控制中发挥着重要作用,传感器能够将感受到的物理量(如温度、光、声等)转换成便于测量的量(通常是电学量),例如热敏传感器,主要是应用了半导体材料制成的热敏电阻,热敏电阻随温度变化的图线如图甲所示,图乙是由热敏电阻R1作为传感器,制作的简单自动报警器线路图.(1)为了使温度过高时报警器铃响,c应接在(填“a”或“b”).(2)若使启动报警的温度降低些,应将滑动变阻器滑片P向移动(填“左”或“右”).(3)如果在调试报警器达到最低报警温度时,无论如何调节滑动变阻器滑片P都不能使报警器工作,且电路连接完好,各电路元件都能处于工作状态,则造成工作电路实际不能工作的原因可能是.14.如图是用来验证动量守恒的实验装置,弹性球1用细线悬挂于O点,O点正下方桌子的边缘放有一静止弹性球2.实验时,将球1拉到A点并从静止开始释放球1,当它摆到悬点正下方时与球2发生对心碰撞.碰撞后,球1把处于竖直方向的轻质指示针OC推移到与竖直线最大夹角为β处,球2落到水平地面上的C点.测出有关数据即可验证1、2两球碰撞时动量守恒.现已测出:在A点时,弹性球1球心离水平桌面的距离为a,轻质指示针OC与竖直方向的夹角为β,球1和球2的质量分别为m1、m2,C点与桌子边沿间的水平距离为b.(1)在此实验中要求m1m2(填大于,小于或等于);(2)此外,还需要测量的量是和;(3)根据测量的数据,该实验中动量守恒的表达式为.三、计算题(共4小题,满分48分)15.如图甲所示为一根竖直悬挂的不可伸长的细绳,绳长为l,下端拴一质量为m的小物块A,上端固定在C点且与一能测量绳拉力的传感器相连,已知有一质量为m0的子弹B沿水平方向以速度v0射入A内(未穿透),接着两者一起绕C点在竖直平面内做圆周运动,在各种阻力都忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力F随时间t的变化关系如图乙所示,已知子弹射入的时间极短,且图中t=0为A,B开始以相同速度运动的时刻,根据力学规律和题(包括图)中提供的信息,求物块在最高点和最低点的速度.16.如图所示,在光滑的水平面上放着甲、乙两个物块,甲的质量是乙的质量的2倍,开始物体乙静止,在乙上系有一个轻质弹簧.物块甲以速度υ向乙运动.在运动过程中(1)弹簧压缩量最大时,甲的速度为多少?(2)当乙的速度最大时,甲的速度为多少?17.如图所示,足够长的木板A和物块C置于同一光滑水平轨道上,物块B置于A的左端,A、B、C的质量分别为m、2m和4m,已知A、B一起以v0的速度向右运动,滑块C向左运动,A、C碰后连成一体,最终A、B、C都静止,求:(1)C与A碰撞前的速度大小;(2)A、B间由于摩擦产生的热量.18.在光滑水平地面上有一凹槽A,中央放一小物块B,物块与左右两边槽壁的距离如图所示,L为2.0m,凹槽与物块的质量均为m,两者之间的动摩擦因数μ为0.03,开始时物块静止,凹槽以v0=6m/s初速度向右运动,设物块与凹槽槽壁碰撞过程中没有能量损失,且碰撞时间不计.g取10m/s2,求:(1)物块与凹槽相对静止的速度?(2)从凹槽开始运动到两者相对静止物块与左侧槽壁碰撞的次数?(3)从凹槽开始运动到两者刚相对静止所经历的时间?2015-2016学年湖北省武钢三中、武汉三中、省实验中学联考高二(下)期中物理试卷参考答案与试题解析一、选择题(共12小题,1-8每题只有一个正确选项,9-12每题有多个选项正确,全部选对得4分,选对不全得2分)1.质量为m的铁锤从高h处落下,打在水泥桩上,铁锤与水泥桩撞击的时间是t,撞击时,铁锤对桩的平均冲击力大小为()A.+mg B.﹣mg C.+mg D.﹣mg【考点】动量定理.【分析】根据匀变速直线运动的速度位移公式求出铁锤与桩碰撞前的速度,结合动量定理求出桩对锤的作用力,从而根据牛顿第三定律求出撞击过程中铁锤对水泥桩的平均冲击力.【解答】解:根据2gh=v2得:铁锤碰前的速度为:v=,取向下为正,对铁锤由动量定理得:(mg﹣F)t=0﹣mv解得:F=由牛顿第三定律可得,铁锤对桩的作用力:F′=F=,故A正确.故选:A【点评】本题考查了动量定理基本运用,注意动量定理公式的矢量性,解题时需要规定正方向.2.如图所示,光滑的水平面上,小球A以速度v0向右运动时与静止的小球B发生对心正碰,碰后A球速度反向,大小为,B球的速率为,A、B两球的质量之比为()A.3:8 B.8:3 C.2:5 D.5:2【考点】动量守恒定律.【分析】以A、B两球组成的系统为研究对象,在碰撞过程中,系统动量守恒,由动量守恒定律可以求出两球的质量之比.【解答】解:以A、B两球组成的系统为研究对象,两球碰撞过程动量守恒,以A球的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:m A v0=m A(﹣)+m B,两球的质量之比:=,故C正确;故选:C.【点评】本题考查了求两球的质量之比,考查了动量守恒定律的应用;两球碰撞过程中动量守恒,由动量守恒定律可以正确解题,解题时要注意两球的速度方向.3.下列说法中正确的是()A.概率波和机械波的本质是一样的,都能发生干涉和衍射现象B.只要增大入射光强度,就一定能发生光电效应C.如果能发生光电效应,只增大入射光强度,单位时间内逸出的光电子数目不变D.光的干涉现象中,干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方【考点】物质波;光的干涉;光电效应.【分析】任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=,p为运动物体的动量,h为普朗克常量,这就是物质波,又叫德布罗意波;物质波是概率波,而光子和粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配,概率大的地方,在相等的时间内,单位面积上光子或粒子出现的次数多,反之就少.不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波;光电效应的产生条件是入射光的频率大于极限频率.【解答】解:A、概率波是物质波,传播不需要介质,而机械波传播需要介质,故概率波和机械波的本质是不一样的,但是都能发生干涉和衍射现象,故A错误;B、发生光电效应的条件是入射光的频率大于极限频率,与光强无关,故B错误;C、如果能发生光电效应,只增大入射光强度,则光子的密集程度增加,故单位时间内逸出的光电子数目增加,故C错误;D、光波是概率波,故光的干涉现象中,干涉亮条纹部分是光子到达几率大的地方,故D正确;故选:D【点评】本题考查了实物粒子和光子的波粒二象性,但应该注意,虽所有的微观粒子都具有波粒二象性,但光子跟电子、质子等粒子还是有很基本的区别的.光子没有静质量,电子、质子等都有静质量.光子的运动速度永远是c,电子、质子等却可以有低于光速c的各种不同的运动速度.4.如图所示,水平轻弹簧与物体A和B相连,放在光滑水平面上,处于静止状态,物体A 的质量为m,物体B的质量为M,且M>m.现用大小相等的水平恒力F1、F2拉A和B,从它们开始运动到弹簧第一次为最长的过程中()A.因F1=F2,所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒B.因F1=F2,所以A、B和弹簧组成的系统动量守恒C.由于F1、F2大小不变,所以m,M各自一直做匀加速运动D.弹簧第一次最长时,A和B总动能最大【考点】动量守恒定律;机械能守恒定律.【分析】抓住A、B以及弹簧的系统所受外力之和为零,动量守恒判断A、B动量的关系,以及动能的关系.在开始运动到弹簧第一次为最长的过程中,两个拉力均做正功,总功不为零.当弹簧第一次为最长时,A、B的速度为零.【解答】解:A、对A,B及弹簧组成的系统,所受合外力为零,系统动量守恒,即mv1﹣Mv2=0 ①可知A、B的动量大小相等,当A的速度达到最大时,B的速度也最大,所以A的动能最大时,B的动能最大,此过程中F1,F2均做正功,可知F1和F2做的总功不为零,A、B和弹簧组成的系统机械能增大,系统机械能不守恒,故A错误;B、两拉力大小相等方向相反,系统所受合外力为零,系统动量守恒,故B正确;C、在拉力作用下,A、B开始做加速运动,弹簧伸长,弹簧弹力变大,拉力大小不变,物体所受合力变小,物体做加速度减小的加速运动,当弹力等于拉力时物体加速度为零,然后弹力大于拉力,物体做加速度增大的减速运动,故C错误;D、在拉力作用下,A、B开始做加速运动,弹簧伸长,外力做正功,系统的机械能增大;当弹簧弹力等于拉力时物体受到的合力为零,速度达到最大,之后弹簧弹力大于拉力,两物体减速运动,直到速度为零时,弹簧伸长量达最大,弹簧第一次最长时,A、B的总动能为零,总动能最小,故D错误;故选:B.【点评】解决本题的关键知道A、B以及弹簧组成的系统动量守恒,当A的速度达到最大时,B的速度也最大,当A的速度为0时,B的速度也为0;以及会通过物体的受力判断物体的运动状况.5.热辐射是指所有物体在一定的温度下都要向外辐射电磁波的现象,辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量.在研究某一黑体热辐射时,得到了四种温度下黑体热辐射的强度与波长的关系如图.图中横轴λ表示电磁波的波长,纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度,则由辐射强度图线可知,同一黑体在不同温度下()A.向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同B.辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动C.向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小D.向外辐射的电磁波的波长范围是相同的【考点】物质波;量子化现象.【分析】如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射,这种物体就叫做黑体;黑体可以辐射出任何频率的电磁波;当黑体温度升高时,辐射的各个频率的部分的强度均变大,同时辐射强度极大值向波长较短的方向移动.【解答】解:A、从图中可以看出,温度越高,向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越大,故A错误;B、从图中可以看出,辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动,故B正确;C、从图中可以看出,辐射的各个波长的部分的辐射强度均变大,故向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增强,故C错误;D、从图中可以看出,黑体可以辐射出任何频率的电磁波,故向外辐射的电磁波的波长范围是相同的,故D正确;故选:BD【点评】本题考查黑体辐射的实验规律,关键是明确黑体模型的概念,然后要记住实验规律,基础题目.6.科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞的时候,光子的一些能量转移给了电子,假设光子和电子碰撞前的波长为λ,碰撞后的波长为λ′,则以下说法正确的是()A.碰撞过程中能量守恒,动量守恒,且λ=λ′B.碰撞过程中能量不守恒,动量不守恒且λ=λ′C.碰撞过程中能量守恒,动量守恒,且λ<λ′D.碰撞过程中能量守恒,动量守恒,且λ>λ′【考点】动量守恒定律;物质波.【分析】光子与静止电子碰撞后,动量守恒,能量守恒,通过能量守恒判断光子频率的变化,从而得出波长的变化.【解答】解:光子与电子的碰撞过程中,系统不受外力,也没有能量损失,故系统动量守恒,系统能量也守恒,光子与电子碰撞后,电子能量增加,故光子能量减小,根据E=hv,光子的频率减小,根据λ=知,波长变长.即λ<λ′故选C.【点评】本题关键抓住动量守恒和能量守恒,以及波速、波长、频率的关系进行分析求解.7.如图所示,平板小车静止在光滑的水平面上,车的左端固定一个轻质弹簧,物块将弹簧压缩后用细绳系在物块和小车上,物块与弹簧并不栓接,当小车固定时,剪断细绳,物块滑到小车C点恰好静止,BC=CD,如果小车不固定,剪断细绳,则()A.滑到BC间停住B.还是滑到C点停住C.滑到CD间停住D.会冲出D点落到车外【考点】动量守恒定律;功能关系.【分析】物块克服摩擦力做功使系统的机械能减少,小车不固定时系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律分析判断物块停止的位置.【解答】解:小车固定不动时,物块在小车上滑动,物块与车的相对位移为:BC,克服摩擦力做功,使系统的机械能减少,由能量守恒定律可知,克服摩擦力做功等于弹簧的弹性势能,E P=μmgBC;小车不固定时,系统动量守恒,由于系统初状态动量为零,由动量守恒定律可知,系统末状态动量也为零,最终物块静止在小车上,系统克服摩擦力做功,由能量守恒定律可知:E P=μmgx,已知:E P=μmgBC,则x=BC,物块仍然停在C点;故选:B.【点评】物块在小车上滑动时克服摩擦力做功使系统机械能减少,应用动量守恒定律与能量守恒定律可以求出物块相对于小车的位移大小,然后确定小车的位置.8.甲、乙两球在光滑的水平面上,沿同一直线向同一方向运动,甲球的动量是6kgm/s,乙球的动量是8kgm/s,当甲球追上乙球并发生碰撞后,乙球的动量变为10kgm/s,甲乙两球质量之比的关系可能是()A.B.C.D.【考点】动量守恒定律.【分析】两球碰撞过程遵守动量守恒定律,由动量守恒求出碰撞后甲的动量.根据甲球速度大于乙球速度,以及碰撞过程中总动能不增加,列出不等式,求出甲与乙质量比值的范围进行选择.【解答】解:因为碰撞前,甲球速度大于乙球速度,则有:>,得到:<==根据动量守恒得:p甲+p乙=p甲′+p乙′,代入解得:p甲′=4kgm/s.可知碰后两球同向运动据碰撞过程总动能不增加,得:+≥+代入解得:≤碰撞后两球同向运动,甲的速度不大于乙的速度,则≤,代入解得:≥所以:≤≤;故A正确,BCD错误.故选:A【点评】对于碰撞问题,要掌握碰撞过程的三个基本规律来分析:一、动量守恒;二、系统总动能不增加;三、碰撞后如同向运动,后面的物体的速度不大于前面物体的速度,即要符合实际运动情况.9.传感器已广泛应用在生产、生活中,下列关于传感器的说法正确的是()A.电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器B.电饭煲能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器,这种传感器作用是控制电路的通断C.电子秤所使用的测力装置是力传感器D.电脑所用的光电鼠标主要采用声波传感器【考点】传感器在生产、生活中的应用.【分析】了解各种传感器的特点、工作原理,以及它们在仪器设备中的应用;然后结合个选项分析即可.【解答】解:A、电视机对无线遥控信号的接收主要是采用了红外线传感器,故A正确.B、电饭煲能够自动控制温度的原因是它装有感温磁材料的温度传感器,不是双金属片温度传感器,故B错误.C、电子秤所使用的测力装置是力传感器,故C正确.D、电脑所用的光电鼠标主要采用光传感器,不是声波传感器.故D错误.故选:AC【点评】该题考查常见的传感器的应用,解答本题要明确各种传感器的特点、工作原理,知道在仪器设备中的应用.10.用如图甲所示的电路研究光电效应中光电流强度与照射光的强弱、频率等物理量的关系.图中A、K两极间的电压大小可调,直流电源的正负极也可以对调.分别用a、b、c三束单色光照射,调节A、K间的电压U,得到光电流I与电压U的关系如图乙所示.由图可知()A.单色光b的频率大于a的频率B.单色光a和c的光子能量相同,但a光强度更强些C.单色光a的遏止电压小于单色光b的遏止电压D.随着电压的增大,光电流不断增大【考点】光电效应.【分析】根据遏止电压的大小比较光电子的最大初动能,从而结合光电效应方程比较入射光的频率.根据饱和电流的大小比较入射光的强度.【解答】解:A、单色光b照射后遏止电压较大,根据E km=eU c知,b光照射后产生的光电子最大初动能较大,根据光电效应方程E km=hv﹣W0得,b光的频率大于a光的频率,故A 正确,C正确.B、a、c两光照射后遏止电压相同,知产生的光电子最大初动能相等,可知a、c两光的频率相等,光子能量相等,由于a光的饱和电流较大,则a光的强度较大,故B正确.D、随着正向电压的增大,光电流增大,增大到一定程度,电流达到饱和,不再增大,故D 错误.故选:ABC.【点评】解决本题的关键掌握截止电压、截止频率,以及理解光电效应方程eU截==hv ﹣W0,同时理解光电流的大小与光强有关.11.在某次光电效应实验中,得到的遏止电压Uc与入射光的频率v的关系如图所示,若该直线的斜率和纵截距分别为k和﹣b,电子电荷量的绝对值为e,则()A.普朗克常量可表示为B.若更换材料再实验,得到的图线的k不改变,b改变C.所用材料的逸出功可表示为ebD.b由入射光决定,与所用材料无关【考点】光电效应.【分析】根据光电效应方程,以及最大初动能与遏止电压的关系得出遏止电压与入射光频率的关系式,结合图线的斜率和截距分析判断.【解答】解:根据光电效应方程E km=hv﹣W0,以及E km=eU c得:,A、图线的斜率k=,解得普朗克常量h=ke,故A错误.C、纵轴截距的绝对值b=,解得逸出功W0=eb,故C正确.D、b等于逸出功与电荷电量的比值,而逸出功与材料有关,则b与材料有关,故D错误.B、更换材料再实验,由于逸出功变化,可知图线的斜率不变,纵轴截距改变,故B正确.故选:BC.【点评】解决本题的关键掌握光电效应方程,以及知道最大初动能与遏止电压的关系,对于图线问题,一般的解题思路是得出物理量之间的关系式,结合图线的斜率和截距进行求解.12.一颗子弹以水平速度v0穿透一块在光滑水平面上迎面滑来的木块后,二者运动方向均不变.设子弹与木块间相互作用力恒定,木块最后速度为v,则()A.v0越大,v越大B.v0越小,v越大C.子弹质量越大,v越大D.木块质量越小,v越大【考点】匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的图像.【分析】子弹的位移与木块的位移大小之和等于木块的厚度.通过v﹣t图象比较可知,当v0越大,其它不变时,子弹穿过木块时的位移越大,而木块的位移越小,由于加速度不变,所以木块末速度v越大.当子弹质量越大时,加速度越小,子弹穿过木块时的位移越大,同理可得木块末速度v越大.当木块质量越小时,其加速度越大,则末速度v越小.【解答】解:AB、子弹穿透木块过程中,子弹与木块间相互作用力恒定,两者都做匀减速运动,子弹的位移与木块的位移大小之和等于木块的厚度.若质量不变,则两者的加速度不变,当子弹的初速度v0越大时,子弹穿过木块的时间越短,且木块的位移越小,由于木块初速度和加速度不变,所以末速度v越大,如下图所示.故A正确,B错误.。