2017-2018学年陕西省宝鸡市金台区高二下学期期末考试物理试题 解析版

陕西省宝鸡市金台区2017-2018学年高二下学期期末考试物

理试题

一、选择题

1. 建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是( ) A. 法拉第 B. 麦克斯韦 C. 赫兹 D. 奥斯特 【答案】B 【解析】

建立完整的电磁场理论并首先预言电磁波存在的科学家是麦克斯韦，故选B.

2. 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( A. ...............

B.

C.

D.

)

1

【答案】A 【解析】

黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故B、D错误。黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射。即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误，A正确。故选A。

点睛：要理解黑体辐射的规律：温度越高，辐射越强越大，温度越高，辐射的电磁波的波长越短。

3. 电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量有( ) A. 波长和频率 B. 波速和频率 C. 波长和波速 D. 频率和能量 【答案】C 【解析】

电磁波由真空进入介质后，发生变化的物理量波速，频率不变，则能量不变；根据λ=vT可知波长改变，故选C.

4. 如右图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为 、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则（ ）

A. na＜nb，λa＜λb B. na＜nb，λa＞λb C. na＞nb，λa＞λb D. na＞nb，λa＜λb 【答案】D 【解析】

由光路图可知，a光的偏折程度较大，b光的偏折程度较小，则a光的折射率大，b光的折射

2

率小。即nb＜na。折射率越大，频率越大，波长越小，则知b光的波长大，即λb＞λa。故选D。

点睛：解决本题的突破口在于通过光线的偏折程度比较出光的折射率大小，知道折射率、频率、波长、在介质中的速度等大小关系．

5. 如图所示，直角三棱镜ABC的一个侧面BC紧贴在平面镜上，∠BAC＝ ，从点光源S发出的一个细光束SO射到棱镜的另一侧面AC上。适当调整入射光SO的方向，当SO与AC面成α角时，其折射光在镜面发生一次反射，从AC面射出后恰好与SO重合，则此棱镜的折射率为( )

A. B. C. D.

【答案】B 【解析】

作出光路图，依题意可知光垂直BC反射才能从AC面射出后恰好与SO重合，则光在AC-α，由几何关系可知折射角为：r=90°-β。 面的入射角为90°

根据折射定律：，故B正确，ACD错误。故选B。

点睛：解决几何光学问题的关键是根据题意正确画出光路图，然后根据几何关系以及相关物理知识求解．

6. 如图所示，被激发的氢原子从较高能级向较低能级跃迁时，分别发出的波长为λ1、λ2、λ3 的三条谱线，则下列关系正确的是（ ）

3

A. B. C. D. 【答案】C 【解析】

; ; ;

吸收或辐射光子的能量等于两能级间的能级差，因为Em-En=hv，知E3=E1+E2，所以得：

；由能级图可知：E3>E2>E1，则

即

；故选C。

7. 能够证明光具有波粒二象性的现象是 ( ) A. 光电效应和康普顿效应 B. 光的衍射和光的色散 C. 光的折射和透镜成像 D. 光的干涉和康普顿效应 【答案】D 【解析】

【详解】A. 光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故A错误； B. 光的衍射是波特有的现象，光的色散不能说明粒子性，故B错误；

C. 光的折射和透镜成像既无法说明光具有波动性，也无法说明光具有粒子性，故C错误； D．干涉是波特有的现象，能说明波动性，而康普顿效应说明光具有粒子性。故D正确 故选：D. 8. 铀核(( ) A. B.

; ;

)的比结合能比铅核(

)的比结合能大

4

)经过次衰变和次衰变变成铅核()。关于该过程，下列说法正确的是

C. 铀核(

D. 铀核(【答案】B 【解析】

)的衰变过程的半衰期与温度和压强有关

235207

设发生m次α衰变，n次β衰变，衰变方程为： 92 U→ 82 Pb+mα+nβ，则：235=207+4m，

2-n，得：n=4，故A错误，B正确；组成原子核的核子越多，它解得m=7，又：92=82+7×

的结合能就越高。原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，所以铀核（合能比铅核（

）的比结合能小，故C错误；铀核（

）的比结

）的衰变过程的半衰期与温度和

压强无关，由原子核内部因素决定，故D错误；故选B。

点睛：此题需要掌握的知识点是电荷数守恒、质量数守恒；比结合能越大，原子核越稳定；半衰期的大小由原子核内部因素决定，与温度、压强无关。

9. 分别用波长为和 的单色光照射同一金属板，逸出的光电子的最大初动能之比为1:2，以表示普朗克常量，表示真空中的光速，则此金属板的逸出功为 ( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】

【详解】设此金属的逸出功为W0，根据光电效应方程得如下两式： 当用波长为λ的光照射时：Ek1=h-W0 ① 当用波长为的光照射时：Ek2=h-W0 ② 又Ek1：Ek2=1：2 ③

解①②③组成的方程组得：W=。 故选：A。

【点睛】根据光电效应方程，抓住逸出功不变，结合最大初动能的比值求出金属板的逸出功． 10. 光从空气斜射进入介质中，比值

常数，这个常数 ( )

5

A. 与介质有关

B. 与光在介质中的传播速度无关 C. 与入射角的大小无关

D. 与入射角的正弦成正比，跟折射角的正弦成反比 【答案】AC 【解析】

在折射定律中，比值

=n（常数），这个常数是相对折射率，是由两边介质的性质决定的，

故A正确。光在不同介质中的传播速度不同，n与光在两种介质中的传播速度有关，故B错误。n反映介质的性质，由介质决定，与入射角和折射角均无关，所以不能说n与入射角正弦成正比，跟折射角的正弦成反比，故C正确，D错误。故选AC。 11. 如图所示，一束光从空气射向折射率

的某种玻璃的表面，代表入射角，则 ( )

A. 折射角随着入射角的增大而减小 B. 当

时，会发生全反射现象

C. 无论入射角为多大，折射角都不会超过D. 当【答案】CD 【解析】

【详解】A. 根据折射率

时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直

，折射角随着入射角的增大而增大，故A错误；

B. 因为光是从空气进入玻璃，无论入射角多大，都不可能发生全反射。故B错误； C. 当入射角i=90∘时，折射角最大，根据

，sinr=

，得：r=45∘，所以无论

入射角i是多大，折射角r都不会超过45∘，故C正确；

D. 当反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，设入射角为i，折射角为r，有i+r=90∘， 由故选：CD

【点睛】发生全反射的条件是：一、光必须从光密介质进入光疏介质，二、入射角大于或等

6

=tani，故D正确。

于临界角．根据折射定律可求出折射角的大小．根据反射定律和几何知识分析反射光线与折射光线的关系．

12. 用甲、乙两种单色光照射同一金属做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示。已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，遏止电压为Uc，电子的电荷量为e，则下列说法正确的是（ ）

A. 甲光的强度小于乙光的强度 B. 甲光的频率等于乙光的频率 C. 甲光的频率为

D. 甲光照射时产生的光电子初动能均为【答案】BC 【解析】

根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；故A错误；根据eUc=hγ0=hγ-W0，由于Uc相同，因此两种光的频率相等，故B正确；由光电效应方程

=eUc=hγ-W0，那么乙光的频率：γ=

；故C正确。由图可知，遏止电

压为Uc，可知甲光照射时产生的光电子初动能中。最大的为eUc，而不是均为eUc．故D错误；故选BC。

二、实验题

13. 一束单色光从空气中射向某种玻璃的表面，当入射角

时，折射角

，由此知

道玻璃对这种色光的折射率＝________，该色光在这种玻璃中传播的速度大小v ＝________

.(已知光在真空的传播速度

; (2).

;

)

【答案】 (1). 【解析】

玻璃对这种色光的折射率；根据可得

14. 如图所示，一根长为L的直光导纤维的折射率为，光从它的一个端面射入，又从另一端面射出，所需的最长时间是________.(设光在真空中的光速为c)射出，添加射出，光在侧

7

面发生全反射

【答案】【解析】

；

【详解】光在光导纤维内是以全反射的方式传播的，每次的入射角都大于或等于临界角，但等于临界角时路程最大，时间最长，如图所示。

由几何关系知：sinC=△L/△s=1/n △s=n△L

设光经N次全反射从另一个端面射出，则总路程为s. s=(N+1)△s=(N+1)n△L=n(N+1)△L=nL 因光在玻璃中的传播速度v=c/n 则有,光在玻璃中传播的时间t=s/v=答：光在光纤中运动的最长时间是

. .

15. 在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λc，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λc)的单色光做实验，则其遏止电压为________．(已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、和h) 【答案】 (1). 【解析】

金属的逸出功W0＝hγ0＝h。

； (2).

；

根据光电效应方程知：Ekm＝h−h，又Ekm=eU，则遏止电压。

点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程以及掌握最大初动能与遏止电压的关系Ekm=eU。 16. 氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是

________．已知

8

的半衰期约为3.8天，则约经过15.2天，16 g的衰变后还剩_________g。

【答案】 (1). 【解析】

； (2). 1；；；

根据电荷数守恒、质量数守恒知，未知粒子的电荷数为2，质量数为4，为α粒子（

n

根据m＝m0()得，

）．

＝，解得m=1g．

点睛：解决本题的关键知道在衰变过程中，电荷数守恒、质量数守恒，知道半衰期的定义，

n

知道衰变后的质量与衰变前质量的关系，即m＝m0()

17. 在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，

（1）某同学由于没有量角器，在完成了光路以后，他以O点为圆心、10.00cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交于点B，过C点作法线

，

连线延长线于C点，过A点作法线

的垂线AB交

的垂线CD交于D点，如图甲所示，用刻度尺量得

。由此可得出玻璃的折射率= ______ ．

与玻璃砖位置的关系如图乙所示，则该同学测得的

（2）某同学在纸上画出的界面 、

折射率与真实值相比______（填“偏大”、“偏小”或“不变”）． 【答案】 (1). 1.5； (2). 偏小； 【解析】

（1）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：sini=则折射率

．

，sinr=

，又AO=OC，由几何关系可得AB=6.00cm

（2）如图，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大后的光路图，由图看出，在这种 情况测得的入射角不受影响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．

9

18. 在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，双缝间的距离为d＝0.4 mm，双缝到光屏的距离为L＝0.5 m，用某种单色光照射双缝得到的干涉条纹如图甲所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数如图乙所示，则：

（1）分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数分别为xA＝11.1mm，xB＝_____mm，相邻两条纹间距Δx＝____ mm；

（2）波长的表达式为λ＝________(用Δx、L、d表示)，该单色光的波长λ＝________m； （3）若改用频率较高的单色光照射，得到的干涉条纹间距将______(选填“变大”“不变”或“变小”)．

【答案】 (1). 15.6； (2). 0.75； (3). 【解析】

（1）图B位置游标卡尺的主尺读数为15mm，游标读数为0.1×6mm=0.6mm，则最终读数为15.6mm.

则相邻条纹的间距为：△x=（xB−xA）/6=（15.6−11.1）/6=0.75mm； （2）根据干涉条纹的宽度：

得：

，代入数据得：

。

得：得

； (4).

； (5). 变小；

（3）若改用频率较高的单色光照射，它的波长较短，根据干涉条纹的宽度：到的干涉条纹间距将变小。

三、计算题

19. 如图所示，当开关S断开时，用光子能量为2.50 eV的一束光照射光电管的阴极P，发现电流表的读数不为零．合上开关，调节滑动变阻器，发现当电压表的读数小于0.60 V时，电流表的读数仍不为零；当电压表的读数大于或等于0.60 V时，电流表的读数为零．求：

10

(1) 光电子的最大初动能Ek； (2) 该阴极材料的逸出功W0． 【答案】（1）【解析】

（2）

设用光子能量为2.5

eV的光照射阴极P时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ek， 光电效应方程：Ek＝hν－W0.

由以上两式解得Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.

所以此时最大初动能为0.6 eV，该阴极材料的逸出功为1.9 eV.

20. 如图所示，一截面为直角三角形的玻璃棱镜ABC，∠A=30°．一条光线以45°的入射角从AC边上的D点射入棱镜，光线垂直BC射出．求：

（1）求玻璃的折射率；

（2）补全光线在棱镜中的光路图．

【答案】（1） （2）

【解析】

（1）（2）由题意可作出光由AC面射入，从BC面射出的传播路线如图所示．

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，AB面的入射角为 i′=60°． 由几何关系可知，光线进入AC面的折射角为 r=30°对光在AC面的折射，由折射定律可知：

点睛：解决本题的关键是判断出光线在AB面发生全反射，再根据反射定律和折射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角，然后画出光路图，并结合几何关系进行分析计算． 21. 已知氘核

的质量为2.013 6 u，中子 的质量为1.008 7 u，

核的反应方程．

核的质量为3.015 0 u.

(1) 写出两个氘核聚变成

(2) 计算上述核反应中释放的核能． (3) 若两个氘核

以相等的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能

核和中子的动能各是多少？

(3)

,

全部转化为机械能，则反应中生成的【答案】（1）【解析】

（2）

（1）由质量数守恒和核电荷数守恒，写出核反应方程为：

（2）反应过程中质量减少了：△m=2×2.0136u-1.0087u-3.0150u=0.0035u 931.5MeV=3.26MeV 反应过程中释放的核能为：△E=0.0035×（3）设核和

的动量分别为P1和P2，由动量守恒定律得：0=P1+P2

及

由此得P1和P2大小相等，由动能和动量关系E=是

核动能E2的3倍，即：E1：E2=3：1

核和质量关系，得中子的动能E1

0.35 由能量守恒定律得：E1+E2=△E+2×由以上可以算出：E1=2.97MeV E2=0.99MeV

点睛：对于核反应书写核反应方程，要抓住微观粒子的碰撞，相当于弹性碰撞，遵守两大守恒：动量守恒和能量守恒．

22. 如图所示，高为H的圆柱形容器中盛满折射率＝2的某种透明液体，容器直径L＝2H，容器底部安装一块平面镜，在圆心正上方高度处有一点光源S，要使S发出的光从液体上方观察照亮整个液体表面，应该满足什么条件？

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【答案】【解析】

点光源S通过平面镜所成像为S'，如图所示，

要使人从液体表面上任意位置处能够观察到点光源S发出的光，即相当于像S'发出的光在水面不发生全反射，则：入射角i≤C，C为全反射临界角，而sinC=

，得：C=30°

由几何知识得，tani= ≤tanC，L=2H，

得到：h≥（-1）H，所以：H＞h≥（-1）H．

点睛：本题要利用对称性作出平面镜所成的像，点光源发出的光好像从虚像发出的．再根据临界角和几何知识求解h满足的条件．

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