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2020-2021年北京市朝阳区高二物理下学期期末试题及答案

第一部分

本部分共14题，每题3分，共42分。在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1. 光纤通信是一种现代化通信手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（　　）

A. 光的全反射 B. 光的衍射

C. 光的干涉 D. 光的折射

【答案】A

2. 布朗运动实验，得到某个观察记录如图，该图反映了（）

A. 液体分子的运动轨迹

B. 悬浮颗粒的运动轨迹

C. 每隔一定时间液体分子的位置

D. 每隔一定时间悬浮颗粒的位置

【答案】D

3. 如图所示，一矩形线圈在匀强磁场中匀速转动，经过图示位置（线圈平面与磁感线平行）时（　　）

A. 穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最大

B. 穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小

C. 穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最大

D. 穿过线圈的磁通量最小，感应电动势最小

【答案】C

4. 如图所示的四幅图中，点是半圆形玻璃砖的圆心，一束光由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，可能正确的是（　　）

A. B. C. D.

【答案】B

5. 一列声波由空气进入水中，声波的（　　）

A. 频率变大，波长变长 B. 频率不变，波长变长

C. 速度变慢，波长变短 D. 速度不变，波长变短

【答案】B

6. 下列说法中正确是

A. 外界对气体做功，气体的内能一定增大

B. 气体从外界吸收热量，气体的内能一定增大

C. 气体的温度越低，气体分子无规则运动的平均动能越大

D. 气体的温度越高，气体分子无规则运动的平均动能越大

【答案】D

7. 如图所示，在平静水面上，为波源，M、为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点的振动，为了能观察到A点的振动，可采用的办法是（　　）

A. 增大波源的频率 B. 将波源S向左移动一些

C. 将N板向上移动一些 D. 将N板向下移动一些

【答案】C

8. 分子力F随分子间距离r的变化如图所示。将两分子从相距处释放，仅考虑这两个分子间的作用，下列说法正确的是（　　）

A. 在处分子力表现为相互作用的引力

B. 在处分子力表现为相互作用的斥力

C. 从到分子势能先减小后增大

D. 从到分子势能先增大后减小

【答案】C

9. 用油膜法估测油酸分子直径的实验中，一滴油酸酒精溶液中油酸的体积V，油膜面积为S，油酸的摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，下列说法正确的是（　　）

A. 一个油酸分子的质量 B. 一个油酸分子的体积为

C. 油酸分子的直径为 D. 油酸的密度为

【答案】C

10. 图甲为生活中常见的一种摆钟，图乙为摆钟内摆的结构示意图，圆盘固定在摆杆上，螺母可以沿摆杆上下移动。在龙岩走时准确的摆钟移到北京，要使摆钟仍然走时准确，则（　　）

A. 因摆钟周期变大，应将螺母适当向上移动

B. 因摆钟周期变大，应将螺母适当向下移动

C. 因摆钟周期变小，应将螺母适当向上移动

D. 因摆钟周期变小，应将螺母适当向下移动

【答案】D

11. 一电阻接到方波交流电源上，在一个周期内产生的热量为Q方；若该电阻接到正弦交流电源上，在一个周期内产生的热量为，该电阻上电压的峰值均为u0，周期均为T，如图所示。则Q方∶Q正等于（　　）

A. 1∶ B. ∶1 C. 1∶2 D. 2∶1

【答案】D

12. 氧气分子在和温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是（　　）

A. 图中两条曲线下面积相等

B. 图中虚线对应于氧气分子平均动能较大的情形

C. 图中虚线对应于氧气分子在时的情形

D. 与时相比，时氧气分子速率出现在区间内的分子数占总分子数的百分比较大

【答案】A

13. 2021年5月15日，我国首次火星探测任务“天问一号”探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区着陆，迈出了我国星际探测征程的重要一步。太空探测器常装配离子发动机，其基本原理是将被电离的原子从发动机尾部高速喷出，从而为探测器提供推力，若某探测器质量为，离子以速率（远大于探测器的飞行速率）向后喷出，流量为（单位为），则探测器获得的平均推力大小为（　　）

A. B. C. D.

【答案】A

14. 如图所示，凸透镜的弯曲表面是个球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径。把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入，从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹。这个现象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环。下列说法正确的是（　　）

A. 圆环状条纹是由于凸透镜上、下表面的反射光发生干涉形成的

B. 圆环状条纹的间距不相等，从圆心向外条纹越来越稀疏

C. 如果改用一个表面曲率半径更大的凸透镜，观察到的圆环状条纹半径将变小

D. 如果改用波长更长的单色光照射，观察到的圆环状条纹半径将变大

【答案】D

第二部分

本部分共6题，共58分。

15. 在“测定玻璃的折射率”实验中：

（1）为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是__________。

A. 选择的入射角应尽量小些

B. 大头针应垂直地插在纸面上

C. 大头针和及和之间的距离尽量小些

（2）小红同学在测量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，她以点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于点，过点和点作垂直法线的直线分别交于点和点，如图甲所示，她测得，，则可求出玻璃的折射率__________。

（3）小明在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃砖的宽度稍大些，如图乙所示，则他测得的折射率_____________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（4）小明又设想用下面的方法测量液体的折射率：取一个半径为的圆形软木塞，在它的圆心处垂直插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上，如图丙所示。调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度为，这时从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。利用测得的数据可求出液体的折射率__________。

【答案】 ①. B ②. 1.5 ③. 偏小 ④.

【解析】

（1）[1]A．为了减小测量的相对误差，选择的入射角应适当大些，效果会更好，A错误；

B．为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，B正确；

C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小些，C错误。

故选B。

（2）[2] 图中P1P2作为入射光线，OO′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，则由几何知识得到

则折射率

（3）[3] 某同学画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些，但在画光路图时，将入射点、出射点分别确定在ab、cd上，如图

实线表示实际的光路图，虚线表示乙同学画图时光路图，入射角测量没有误差，而折射角偏大，则根据折射定律

测出的折射率n将偏小。

（4）[4] 由题意可知，大头针在液体中发生全反射时的光路图如图所示

则有液体发生全反射的临界角C满足

则

16. 用如图所示的“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。

（1）下列说法中符合本实验要求的是__________。

A. 入射球比被碰球质量大，但二者的直径可以不同

B. 安装轨道时，轨道末端必须水平

C. 轨道应尽可能光滑

（2）实验中记录了轨道末端在记录纸上的竖直投影为点，经多次释放入射球，在记录纸上找到了两球平均落点位置为、、，并测得它们到点的距离分别为、和。已知入射球的质量为，被碰球的质量为，如果近似满足___________，则认为成功验证了碰撞中的动量守恒。

（3）某位同学在处理数据时发现了这样一个规律：，于是他猜想实验中两球的对心碰撞可以认为是弹性碰撞，你认为他的判断正确吗？试从理论上分析论证。（）

【答案】 ①. B ②. ③. 正确，见解析

【解析】（1）[1]A．为了防止入射球反弹，故入射球必须比靶球质量大，且为了保证对心碰撞，故二者直径必须相同，A错误；

B．本实验根据平抛运动规律验证动量守恒定律，所以轨道末端必须水平，B正确；

C．只要小球离开轨道时的水平速度相等即可，不需要要求轨道光滑，C错误。

故选B

（2）[2]根据

小球离开轨道后做平抛运动，在空中的运动时间t相等，则

即

（3）[3] 他的判断是正确的。设两球碰前m1的速度为v0，碰后m1的速度为v1，m2的速度为v2。小球离开轨道后做平抛运动，在空中的运动时间t相等，若

两边同时除以t，可得

又因为碰撞前后的动量守恒，则有

即

与

相乘得

两边同时乘以并整理可得

所以两球的碰撞可认为是弹性正碰。

17. 如图所示，理想变压器的原线圈接在正弦交流电源上，副线圈接有的负载电阻，原、副线圈匝数之比为，交流电压表的示数为，电流表、电压表均可看作理想电表。求：

（1）变压器的输出功率；

（2）原线圈的输入电压；

（3）电流表示数。

【答案】（1）10W；（2）20V；（3）0.5A

【解析】（1）变压器的输出功率

（2）因为

所以

（3）电流表的示数

又因为

所以

18. 图甲是一列简谐横波在时的波形图，图乙是处质点的振动图像。

（1）指出波的传播方向。

（2）求波速的大小。

（3）在图丙中画出的波形。

【答案】（1）x轴正方向；（2）20m/s；（3）

【解析】（1）由图乙可知，0.2s时处质点沿y轴正方向振动，由上下坡法可知，波沿x轴正方向传播；

（2）由图甲可知，波长；由图乙可知，周期，所以

（3）tꞌ=0.3s的波形如图所示

19. 某型号氧气瓶的容积，温度时，瓶中氧气的压强为（为1个大气压）。已知热力学温度与摄氏温度的关系为。假设瓶中的气体可视为理想气体。

（1）若将氧气瓶内气体的温度降至，求此时氧气瓶内气体的压强。

（2）若保持氧气瓶内氧气的温度不变。

a.已知瓶中原有氧气的质量为，现将该氧气瓶与一个体积未知且真空的储气瓶用细管相连，稳定后，氧气瓶内压强，求此时氧气瓶内剩下的氧气质量；

b.当该氧气瓶中的压强降低到2个大气压时，需要给其重新充气。现将该氧气瓶供某实验室使用，若每天消耗1个大气压的氧气，求该氧气瓶重新充气前可供该实验室使用多少天。

【答案】（1）；（2）， 4天

【解析】（1）由题意可知：，。根据查理定律有

解得

（2）a、设未知容器、细管与氧气瓶的总容积为V3，根据玻意耳定律

解得

所以

b、重新充气前，用去的氧气在p2压强下的体积为

设用去的氧气在p0（1个大气压）压强下的体积为V0，则有

式中所以

则氧气可用的天数为

（天）

20. 雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大。现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞。已知雨滴的初始质量为，初速度为，下降距离后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为。此后每经过同样的距离后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为、……。设各质量为已知量，雨滴的密度为，水的比热容为，重力加速度为。

（1）若不计重力和空气阻力，求第次碰撞后雨滴的速度的大小；

（2）若不计空气阻力，但重力不可忽略，求第1次碰撞前、后雨滴的速度和’的大小；

（3）雨滴落到地面附近时其速度趋近某一数值，这与雨滴下落过程中受到空气阻力有关。将雨滴看作半径为的球体，设其竖直落向地面的过程中所受空气阻力，其中是雨滴的速度，是比例系数。若雨滴离开云层的速度为，此时雨滴距离地面的高度为，在落到地面之前，其克服空气阻力做功产生的内能全部被雨滴吸收，不考虑其它因素的影响。求雨滴在离开云层后的下落过程中升高的温度。