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- 2024-06-05 发布
北京新学道临川学校2020学年高二下学期期末
物理试题
一、单选题
1.利用图1所示的装置（示意图），观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图2中甲和乙两种图样。下列关于P处放置的光学元件说法正确的是
A. 甲对应单缝，乙对应双缝
B. 甲对应双缝，乙对应单缝
C. 都是单缝，甲对应缝宽较大
D. 都是双缝，甲对应的双缝间距较大
【答案】A
【解析】
【详解】根据单缝衍射图样和双缝干涉图样特点判断。
单缝衍射图样为中央亮条纹最宽最亮，往两边变窄，双缝干涉图样是明暗相间的条纹，条纹间距相等，条纹宽度相等，结合图甲，乙可知，甲对应单缝，乙对应双缝，故A正确，BCD错误。
2.下列说法正确的是
A. 麦克斯韦证实了电磁波的存在
B. 在医学上常用红外线来杀菌消毒
C. LC振荡电路中当电容器的电荷量最大时，线圈中的电流最大
D. 调幅和调频是电磁波调制的两种方法
【答案】D
【解析】
【详解】A．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在；故A错误.
B．紫外线能杀菌，紫外线总是伴随着紫光出现.根据紫外线能杀菌制成了杀菌的紫光灯.紫光灯中起杀菌作用的是紫外线；故B错误.
C．LC电路中Q不断增加，说明电容器在不断充电，磁场能正在向电场能转化，
当电荷量达到最大时，充电完毕，则充电电流减为零；故C错误.
D．在无线电波的发射中，需要把低频信号搭载到高频载波上，调制有两种方式：一种是使高频载波的振幅随信号而改变，这种调制方式称为调幅；一种是使高频波的频率随信号而改变，这种调制方式称为调频；故D正确.
3.下列关于经典力学和相对论的说法，正确的是( )
A. 经典力学和相对论是各自独立的学说，互不相容
B. 相对论是在否定了经典力学的基础上建立起来的
C. 相对论和经典力学是两种不同的学说，二者没有联系
D. 经典力学包含于相对论之中，经典力学是相对论的特例
【答案】D
【解析】
经典力学和相对论应用条件不同，没有矛盾，D对；
4.如图所示，L为电阻不计的自感线圈，已知LC电路振荡周期为T，开关S闭合一段时间。S断开时开始计时，当t=3T/8时，L内部磁感应强度的方向和电容器极板间电场强度的方向分别为( )
A. 向下、向下
B. 向上、向下
C. 向上、向上
D. 向下、向上
【答案】B
【解析】
【详解】开关闭合时，电容器充电，下极板为正极板；S断开后，电容器与电感L组成振荡电路，电容的变化为周期性变化，如图所示；
则由图可知，电容器正在充电，此时上极板为正，电场方向向下；线圈中电流由下向上，故由右手螺旋定则可知，磁场向上；故选B。
5.如图所示，LC振荡电路的导线及自感线圈的电阻忽略不计，某瞬间回路中电流方向如箭头所示，且此时电容器的极板A带正电荷，则该瞬间（ ）
A. 电流i正在增大，线圈L中的磁场能也正在增大
B. 电容器两极板间电压正在增大
C. 电容器带电量正在减小
D. 线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在增强
【答案】B
【解析】
试题分析：A、根据图示电路知，该LC振荡电路正在充电，电流在减小，磁场能转化为电场能．故A错误．
B、电容器的带电量在增大，根据U=，知电容器两极板间的电压正在增大．故B正确，C错误．
D、充电的过程，磁场能转化为电场能，电流在减小，所以线圈中电流产生的磁场的磁感应强度正在减小．故D错误．
故选B．
6.下列说法不正确的是（ ）
A. 检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处
B. 图2为光线通过小圆板得到的衍射图样
C. 图3原理和光导纤维传送光信号的原理一样
D. 图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样
【答案】D
【解析】
A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A正确；
B、
图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B正确；
C、沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故C正确；
D、立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误；
错误的故选D。
7.要有效地发送低频电信号，必须把低频电信号附加在高频载波上，这个过程在电磁波的发射过程中叫做
A. 调谐 B. 解调 C. 调制 D. 检波
【答案】C
【解析】
【详解】要有效地发送低频电信号，必须把低频电信号附加在高频载波上，此过程叫做调制，有调频与调幅之分；逆过程叫做解调；故选C．
8.由核反应产生，且属于电磁波的射线是（ ）
A. α射线 B. γ射线 C. X射线 D. 阴极射线
【答案】B
【解析】
由核反应产生，且属于电磁波的射线是γ射线；α射线和阴极射线都不是电磁波；X射线是电磁波，但不是由核反应产生；故选B.
9.氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV~3.10 eV的光为可见光。要使处于基态（n=1）的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量为
A. 12.09 eV B. 10.20 eV C. 1.89 eV D. 1.5l eV
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知，基态（n=1）氢原子被激发后，至少被激发到n=3能级后，跃迁才可能产生能量在1.63eV~3.10eV的可见光。故。故本题选A。
10.关于天然放射现象，叙述正确的是（ ）
A. 若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B. β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C. 在α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强
D. 铀核（）衰变为铅核（）的过程中,要经过8次α衰变和10次β衰变
【答案】C
【解析】
【详解】半衰期由原子核自身决定，与外界因素无关，故A错误；β衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的，故B错误；在α、β、γ这三种射线中，电离本领依次减弱，穿透本领依次增强，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．故C正确；由质量数守恒知238=206+4×8，经过8次α衰变，再由电荷数守恒知92=82﹣2×8+6，经过6次β衰变，故D错误．故选C
二、多选题
11.下列说法中正确的是（ ）
A. 偏振光可以是横波，也可以是纵波
B. 声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率
C. 相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关
D. 雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的折射现象
E. 光学镜头上的增透膜利用了光的干涉现象
【答案】BCE
【解析】
【详解】A、偏振现象是横波所特有的，因此偏振光一定是横波，故A错误；
B、根据多普勒效应可知，声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的频率大于声源振动的频率，故B正确；
C、相对论认为：空间和时间与物质的运动快慢有关，故C正确；
D、雨后路面上的油膜呈现彩色，是光的干涉现象，故D错误；
E、光学镜头上的增透膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，利用了光的干涉现象，故E正确；
故选BCE。
12.如图所示，两束单色光a、b从水下面射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是（ ）
A. 用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距
B. a光在水中的传播速度比b光快
C. 用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是不均匀的
D. 在水中a光的临界角大于b光的临界角
E. 若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是a光
【答案】ABD
【解析】
【详解】AC.由图可知，单色光a偏折程度小于b的偏折程度，根据光路可逆和折射定律n=知，a光的折射率小于b光的折射率，则知a光的波长较b光大；由干涉条纹的间距x=λ知，干涉条纹间距与波长成正比，所以a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距；用a、b光分别做双缝干涉时它们的干涉条纹宽度都是均匀的，故选项A符合题意，选项C不合题意；
B. a光的折射率小于b光的折射率，由n=知，a光在水中的传播速度比b光快，故选项B符合题意；
DE. 由全反射临界角公式sinC=知，折射率n越大，临界角C越小，则知在水中a光的临界角大于b光的临界角；若a光与b光以相同入射角从水射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是b光，故选项D符合题意，选项E不合题意。
13.由a、b两种单色光构成复色光束从水中斜射入空气中的光路图如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法正确的是_____
A. a光的频率小于b光的频率
B. 从同种介质中斜射入空气发生全反射时,a光的临界角小于b光的临界角
C. 在同种介质中传播,a光传播速度大于b光的传播速度
D. 相同条件的双缝干涉实验中,a光的相邻明条纹间距比b光的相邻明条纹间距小
E. 通过同一狭缝,a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显
【答案】ACE
【解析】
【详解】由光路可知b的折射程度大于a，可知b的折射率大于a，b光的频率大于a光的频率，选项A正确；根据sinC=1/n可知，从同种介质中斜射入空气发生全反射时，b光的临界角小于a光的临界角，选项B错误；根据n=c/v可知在同种介质中传播，a光传播速度大于b光的传播速度，选项C正确；b光波长小于a光，根据可知，相同条件的双缝干涉实验中,b光的相邻明条纹间距比a光的相邻明条纹间距小，选项D错误；b光波长小于a光，则通过同一狭缝，a光的衍射现象比b光的衍射现象更明显，选项E正确；故选ACE.
14.关于相对论，下列说法中正确的是（ ）
A. 在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
B. 真空中的光速在不同的惯性参考系中不同
C. 一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度大
D. 微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量
E. 在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关
【答案】ADE
【解析】
在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，故A正确；相对论告诉我们，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故B错误；一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小，故C错误；微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量，选项D正确；在一个确定的参考系中观察，运动物体上面的物理过程的快慢跟物体的运动状态有关，故E正确；故选ADE.
15.下列说法正确的是
A. LC振荡电路中，当电流增大时，电容器所带电量也增大
B. 光的行射现象说明在这一现象中光不沿直线传播了
C. 光的干涉是光叠加的结果，但光的衍射不是光叠加的结果
D. 发生多普勒效应时，波源的频率保持不变
【答案】BD
【解析】
【详解】A． LC振荡电路中，当电流增大时，电容器放电，所带电量减小，选项A错误；
B．光的行射现象说明光能够绕开障碍物，即在这一现象中光不沿直线传播了，选项B正确；
C．光的干涉和衍射都是光叠加的结果，选项C错误；
D．发生多普勒效应时，波源的频率保持不变，只是当观察者相对波源运动时，观察者接受到的波的频率发生了变化，选项D正确；
故选BD.
16.如图所示为氢原子的能级图，已知某金属的逸出功为6.44eV，则下列说法正确的是
A. 处于基态的氢原子不可以吸收能量为12.5eV的光子而被激发
B. 用能量为12.5eV的电子轰击处F基态的氢原子.不能使氢原子发生能级跃迁
C. 用n=4能级跃迁到n=1能级辅射的光子照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为6.31eV
D. 一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线
【答案】AC
【解析】
【详解】A.处于基态的氢原子若吸收能量为12.5eV的光子，氢原子的能量变成：
，氢原子不存在-1.1eV的能级，所以可知处于基态的氢原子不能吸收能量为12.5eV的光子而被激发，故A正确；
B.用能量为12.5eV的电子轰击处于基态的氢原子，由于：E2-E1=-3.4-(-13.6)=10.2eV，可知氢原子可以吸收电子的一部分能量发生能级跃迁，故B错误；
C.用n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子照射金属，光子的能量：
E=E4-E1=-0.85-(-13.6)=12.75eV，从金属表面逸出的光电子最大初动能为：
Ekm=E-W=12.75-6.44=6.31eV．故C正确；
D. 一群处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生：种谱线，故D错误。
三、填空题
17.如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，用波长为5.30×10－7m的激光，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m。则在这里出现的应是__________（填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将_________（填“变宽”、“变窄”或“不变”）。
【答案】 (1). 暗条纹； (2). 变宽；
【解析】
【详解】屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10-7m，则
，3是奇数，故在P点出现暗条纹．根据△x=λ知，波长变大，则条纹间距变宽．
【点睛】关键掌握出现明暗条纹的条件以及掌握双缝干涉条纹的间距公式△x=λ．
18.如图所示是利用双缝干涉测定单色光波长的实验装置，某同学在做该实验时，第一次分划板中心刻度对齐A条纹中心时（图1），游标卡尺的示数如图（3）所示，第二次分划板中心刻度对齐B条纹中心时（图2），游标卡尺的示数如图（4）所示，已知双缝间距为0.5mm，从双缝到屏的距离为1m，则图（3）中游标卡尺的示数为_____mm，可得相邻两明条纹的间距x=_____mm，所测单色光的波长为____m。
【答案】 (1). 11.5 (2). 1.3 (3). 6.510-7
【解析】
【详解】［1］游标卡尺读数等于固定刻度读数加上游标尺读数，10分度精确度为0.1mm，图3中游标尺第5刻线与主尺刻线对齐，故读数为
11mm+0.1m×5=11.5mm
［2］图4中游标尺第7刻线与主尺刻线对齐，故读数为
16mm+0.1m×7=16.7mm
可得相邻两明条纹的间距
x=mm=1.3mm
［3］实验时测量多条干涉条纹的目的是为了减少测量的误差，根据双缝干涉条纹间距公式x=λ，可得单色光的波长
==1.310-3m=6.510-7m
19. 当物体的速度v＝0．9c（c为光速）时，物体的质量增大到原质量的________倍．
【答案】2．29
【解析】
根据质量与速度的关系，将v＝0．9c代入求得m＝＝≈2．29m0．
20.如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n=3跃迁到n=2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n=4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能Ekm=_________eV．
【答案】 (1). 5 (2). 10.86
【解析】
【详解】[1]因为氢原子由n=3跃迁到n=2
的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，即逸出功W0=E3-E2=3.4-1.51eV=1.89eV．
从n=4跃迁到n=1、2，从n=3跃迁到n=1、2，从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于等于逸出功，则有5种频率的光子能使该金属产生光电效应．
[2]从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，为12.75eV，根据光电效应方程得，光电子的最大初动能Ekm=hv-W0=12.75-1.89eV=10.86eV
四、计算题
21.一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30o，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜，画出光路图并求射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。
【答案】出射点在BC边上离B点的位置
【解析】
设入射角为i，折射角为r，由折射定律得： ①
由已知条件及①式得 ②
如果入射光线在法线右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得
③
即出射点在AB边上离A点的位置。
如果入射光线在法线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。
由几何关系可知，在D点的入射角 ④
设全发射的临界角为，则 ⑤
由⑤和已知条件得 ⑥
因此，光在D点全反射。
设此光线出射点为E，由几何关系得∠DEB=
⑦
⑧
联立③⑦⑧式得 ⑨
即出射点在BC边上离B点的位置。
【此处有视频，请去附件查看】
22.某高速公路自动测速仪装置如图2甲所示，雷达向汽车驶来的方向发射不连续的电磁波，每次发射时间约为10－6 s，相邻两次发射时间间隔为t，当雷达向汽车发射无线电波时，在显示屏上呈现出一个尖形波；在接收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现出第二个尖形波，根据两个波的距离，可以计算出汽车距雷达的距离，根据自动打下的纸带如图2所示，求出该汽车的车速，请根据给出的t1、t、t2、c求出汽车车速的表达式．
【答案】
【解析】
【详解】电磁波在真空中传播的速度等于光速c
第一次发射电磁波，知汽车距离雷达的距离为
第二次发射电磁波，知汽车距离雷达的距离为
汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，即
则汽车的速度
联立解得：
【点睛】解决本题的关键知道汽车行驶的位移等于两次发射电磁波时汽车距离雷达的路程差，然后根据速度公式求出速度的表达式．
五、综合题
23.氢原子基态能量E1=-13.6eV，电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m．求氢原子处于n=4激发态时：(电子的质量m=0.9×10-30kg)
（1）原子系统具有的能量；
（2）电子在轨道上运动的动能；
（3）电子具有的电势能；
（4）向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率为多少（保留两位有效数字）？
【答案】（1）（2）0.85eV（3）-1.7eV（4）0.66eV
【解析】
（1）
（2）
所以动能
（3）由于
所以电势能
（4）最多有六种．从n=4→3；3→2；2→1；4→2；4→1；3→1．能级差最小的是n=4→n=3，所辐射的光子能量为：
本题考查的是对氢原子光谱能级及跃迁辐射的理解，根据玻尔氢原子理论和能级关系计算出氢原子处于n=4激发态时具有的能量；根据电子轨道特点计算出其动能；根据总能量等于势能加动能得到电势能；根据跃迁方式得到光子能量；