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湖北省孝感高中08-09学年高二物理下学期期末考试.doc


孝感高中 2008-2009 学年度下学期期末考试 高 二 物 理
第I卷 (共 48 分)
一、选择题(本题包括 8 小题。每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有 多个选项正确,全部选对的得 6 分,选对但不全的得 3 分,有选错的得 0 分。) 1.发生下列有关光现象的各种说法中正确的是( ) A.雨后空中出现的虹和霓、日食现象、游乐园的“哈哈镜”使人成像变形这些光现象, 仅用光的直线传播、光的反射和光的折射等几何光学知识就完全可以解释清楚 B.水面上的油膜呈现出彩色条纹、小孔成像、光的色散这些光现象,仅用光的直线传 播、光的反射和光的折射等几何光学知识就完全可以解释清楚。 C.仅仅从光的干涉和光的衍射现象无法说明光具有波粒二象性 D.泊松亮斑和光电效应分别反映出光的波动性和光的粒子性。 2.如图所示,用三块完全相同的两面平行玻璃组成一等边三角形。由红光和蓝光组成的一 细光束以平行底面 BC 从 AB 面射入,由 AC 面射出,则从 AC 面射出的光( ) A.分成两束,上边为蓝光,下边为红光 B.分成两束,上边为红光,下边为蓝光 C.仍为一束,并与底面 BC 平行 D.仍为一束,并向底面 BC 偏折 3.如图所示, OO' 是半圆柱形玻璃的对称面与纸面交线,在纸面内有两细束与 OO' 平行等 距的单色光 A、B,从玻璃射出后相交于 OO' 下方的 P 点。由此可以得出结论是( ) A.A 光在玻璃中的速度比 B 光在玻璃中的小 B.玻璃对 A 光的折射率比对 B 光的折射率小 C.在空气中,A 光的波长比 B 光的短 D.B 光的频率比 A 光的频率低 4.一群处于 n ? 3 激发态的氢原子向基态跃迁,发出的一细光束以入射角 ? 照射到一平行石 英玻璃砖 A 上, 经玻璃砖后照射到一块金属板 B 上, 如图所示, 则下列说法中正确的是 ( ) A.经玻璃砖 A 后有些光子的能量将减小,有些光在玻璃砖的下 表面可能发生全反射 B.入射光经玻璃砖 A 后将分成相互平行的三束光 C. 从 n ? 3 能级直接跃迁到基态发出的光经玻璃砖 A 后, 出射光 线与入射光线的距离最大 D.若从 n ? 3 能级跃迁到 n ? 2 能级发出的光子恰能使金属板 B 发生光电效应,则从 n ? 2 能级跃迁到基态发出的光子一定能使金属 板 B 发生光电效应 5.K-介子衰变的方程为 K ? ? ?? ? ?0 ,其中 K ? 介子和 ?? 介子带负的基元电荷,?0 介子不带 电,一个 K ? 介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中,其轨迹为圆 弧 AP,衰变后产生的 ?? 介子的轨迹为圆弧 PB,两轨迹在 P 点相切, A K? 0 ? 它们的半径 R K 与 R ?? 之比为 2:1, ? 介子的轨迹未画出.由此可知 ? ?? B 介子的动量大小与 ?0 介子的动量大小之比为( ) A.1:1

B.1:2 C.1:3 D.1:6 6.如图甲,水平面上的平行导轨 MN、PQ 上放两根导体棒 ab、cd,两棒间用绝缘丝线系 住,开始时匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度 B 随时间 t 的变化如图乙所示,I 和 T 分别 表示流过 导体棒中 的电流强 度和丝线 则在 t 0 时 的拉力, 刻( )





A.I=0,T=0 B.I=0,T ? 0 C. I ? 0 , T ? 0 D. I ? 0 , T ? 0 7.如图 a 所示,理想变压器原副线圈匝数比 n1 : n 2 : n 3 ? 10 : 6 : 3 ,负载 R1 ? 12? , R 2 ? 15? , 当原线圈输入的交流电压 u 随时间 t 变化,如图 b 示,则交流电压表读数 U 和交流电流表读数 I 分别 ( ) 所 是

图b 图a 图b

A.8.4 伏,0.70 安 B.8.4 伏,0.36 安 C.6.0 伏,0.70 安 D.6.0 伏,0.36 安 8.红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外辐射来探测地面物体的状况,地球大气层中 的水汽( H2 O )、二氧化碳 (CO 2 ) 能强烈吸收某些波长范围的红外辐射,即地面物体发出的 某些波长的电磁波, 只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收, 下图为水和二氧化碳对某 一波段不同波长电磁波的吸收情况, 由图可知, 在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范 围为( ) A. 2.5 ? 3.5?m B. 4 ? 4.5?m C . 5 ? 7 ?m D. 8 ? 13?m

第 II 卷
二.实验题(共 16 分)

(共 72 分)

9.(6 分)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界 面 aa' 、 bb ' 与玻璃砖位置的关系分别如图①、②和③所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻 璃砖, 乙同学用的是梯形玻璃砖, 他们的其他操作均正确, 且均以 aa' 、bb ' 为界面画光路图, 则甲同学测得的折射率与真实值相比________________(填“偏大”“偏小”或“不变”); 乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”);丙同学测得 的折射率与真实值相比_____________ 。

10. (10 分)1919 年卢瑟福通过如图所示的实验装置,第一次完成 了原子核的人工转变,并由此发现_____________。图中 A 为放射 源发出的_________粒子,B 为___________气,完成该实验的下列 核反应方程:________+________ ?17 8 O +__________。 三、计算题(本题共 4 个小题,满分 56 分,解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的 演算步骤, 只写出最后答案的不能得分, 有数值计算的题, 答案中必须明确写出数值和单位) 11.(12 分)矩形线框 abcd 放在磁感应强度为 B 的匀强磁场中,其匝数为 N,面积为 S,总 电阻为 R。t=0 时刻线框开始绕轴 OO' 以角速度 ? 从图示位置匀速转动,如图(a)、 (b)、(c) 所示。

(1)三种情景中能产生交变电流的是哪个?写出相应的电动势的瞬时值表达式。 (2)求线框从图示位置转动 90°过程中,线框中产生的热量及流过导线某一横截面的电荷 量。

12.(12 分)如图所示,M 是一块平面镜,位于透明液体之中,镜面水平向上放置,一细束 光线竖直向下射来,穿过液体射到平面镜上,现将平面镜绕水平轴转动 15? 角,光线经平面 镜反射后在液面处分成两束,这两束光线恰好垂直,求; (1)该液体的折射率; (2)要使光线经平面镜反射后在液面处恰好发生全反射,平面镜 由镜面水平向上的位置绕水平轴转动的角度 (用反三角函数表示)

13.(16 分)欧洲第一个月球探测器“智能一号”2006 年 9 月 3 日在一小片闪光中成功撞 击月球,以对月球的“温柔一击”结束了近 3 年的太空旅行,奏响了人类新一轮探月高潮的 前奏。 (1)“智能一号”利用太阳能电池板把太阳辐射的能量转化为电能,而维持太阳辐射的是
1 4 它内部的核聚变反应,核反应方程是 2?0 1 e ?41 H?2 He ? 释放的核能,这些核能最后转化为辐

射能,已知质子质量 mp ? 1.6726?10?27 kg , ? 粒子质量 m? ? 6.6458?10?27 kg ,电子质量

me ? 0.9?10?30 kg ,光速 c ? 3?108 m /s ,求每发生一次上述反应所释放的核能 E.

(2)已知每平方米太阳能电池板每小时可发电 2.7 kW ? h ,若太阳光可看作是由平均波长为
663 nm 的单色光组成,太阳能电池板每秒每平方米接收到 4.5 ? 1022 个光子,求“智能一号” 探测器所使用的太阳能电池板的光电转化率。(结果保留两位有效数字)

14.(16 分)如图所示,在一个由 x 轴和曲线为边界包围的空间中存在匀强磁场,曲线方程 为 y ? 0.3 sin 5?x (单位:m )( 0 ? x ? 0.2m ) 。磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为 有一 ab 边与 x 轴重合的正方形金属线框在水平拉力 F 作用下以 1.0m/s 速度水平 B ? 0.2T 。 向右匀速运动,线框边长为 0.4m,线框电阻为 0.1 ? ,试求: (1)在线框通过磁场区域的过程中,拉力 F 的最大瞬时功率是多少? (2)在下面坐标图中画出线框产生的电流随时间变化图象(取 a ? b ? c ? d ? a 方向为电 流正方向)。 (3)线框经过磁场区域的整个过程,拉力 F 做多少功?

2007 级二年级下学期期末试题 物理答案
一、选择题(6 分×8=48 分,全对得 6 分,对而不全得 3 分,错选或不选得 0 分) 1.ACD 2.C 3.ACD 4.BCD 5.C 6.C 7.D 8.D 二、实验题(共 16 分) 9.偏小 不变 可能偏大、偏小或不变 (每空 2 分) 10.质子 氮(N) (每空 2 分) ?
4 14 17 1 2 He? 7 N? 8 O?1H

(共 4 分,有错不给分)

三、计算题(共 56 分) 11.(12 分) (1) 当按(a)的情景转动时, 穿过线框的磁通量始终为零, 无变化, 故无交变电流产生; (b) (c)情景可产生交变电流,且 t ? 0 时刻,感应电动势都取得最大值 E m ? NBS? ,故电动势 的瞬时值表达式为: e ? NBS?cos?t 。 (4 分) (2)对(b)、(c)情景而言,转动 ? / 2 时,电动势由最大值变为零,仍可用交流电的有 效值计算热量。 电动势的有效值 E ? Em/ 2 ? NBS? / 2
? ? 转动时间 t ? 2 ? ? 2?

(1 分) (1 分) (2 分) (1 分) (1 分)
?? NBS ? R R

线框产生的热量 Q ?

E2 N 2B2S2?? t? R 4R ?? t 时间内的平均电动势 E ? N t
E R

电流的平均值 I ?

故流过导线某一横截面的电荷量 q ? It ? N

(2 分)

12.(12 分)此题要特别注意平面镜绕水平轴转动 15? 角后,反射光线与入射光线的夹角为 30? ,然后依题意作出如下图所示的光路图,由图可知,光线经平面镜反射后在液面处的入 射角为 30? ,折射角为 60? 。

(图 3 分) 据折射定律可求得该透明液体的折射率为
n? sin 60? ? 3 sin 30?

(3 分)

(2)要恰好发生全反射的临界角为:
1 3 ? ? arcsin ? arcsin n 3 平面镜由镜面水平向上的位置绕水平轴转动的角度为: 1 1 3 ? ? arcsin 2 2 3 13.(16 分) ??

(3 分)

(3 分)

(1)质量亏损为 ?m ? 4mp ? 2me ? m? ? 0.0464?10?27 kg 分)

(4

由质能方程 E ?? mc2 ? 4.2 ?10?12 J (4 分) (2)由每平方米太阳能电池板每小时可发电 2.7kW ? h 可得太阳能电池板的发电功率

P1 ? W ? 2.7kW ? h ? 2.7kW ? 2.7 ?103 W t 1h
设太阳能电池板的光电转化效率为 ? ,则每秒接收到的太阳能 P ? 平均每个光子能量
E ? h? ? h c 6.63 ? 10?34 ? 3 ? 108 ? J ? 663? 10? 9

(2 分)
P1 ?

(2 分)

= 3 ? 10?19 J 太阳能电池板每秒每平方米接收到的光子数为 N ? 4.5 ? 1022 ,则 NE ? P. 联立上述各式,解得 ? ? 20%.

(2 分) (2 分)

14.(16 分)(1)正方形金属线框进入磁场和离开磁场切割磁感线均会产生感应电动势, 电动势 E 与切割的有效线长度有关,即 E ? BL?

L ? y ? 0.3sin5?x(m) 当 x ? 0.1m 时, L ? y ? 0.3m 最长,电动势 E 最大
E m ? 0.2 ? 0.3 ? 1.0V ? 0.06V

(2 分) (2 分)

匀速切割拉力 F 的功率等于电功率

E2 0.062 m ? W ? 3.6 ?10? 2 W R 0.1 (2)线框电流随时间的变化图象如图所示 PF ? P电 ?

(2 分)

(4 分) (3)在 t ? 0 ~ 0.2s 时间内,感应电动势有效值为
E? Em 2 ? 0.03 2V

(2 分) (2 分)
WF ? W电 ? E2 ( 2?t ) ? 7.2 ?10?3 J R

?t ?

x 0.2 ? s ? 0.2s ? 1.0

如图,线框经过磁场时拉力做功为

(2 分)


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