【物理】广西南宁市第三中学2019-2020学年高二期中段考试题（解析版）

【物理】广西南宁市第三中学2019-2020学年高二期中段考试题（解析版）

南宁三中2019~2020学年度下学期高二段考 理科物理试题 一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1～7题只有一项符合题目要求，第8～12题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。‎ ‎1．对于物质的波粒二象性，下列说法不正确的是(　　)‎ ‎ A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 ‎ B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 ‎ C．运动的宏观物体，其德布罗意波波长比起物体的尺寸小很多，因此无法观察到它的波动性 ‎ D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 ‎2．下列说法正确的是(　　)‎ ‎ A．发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构 ‎ B．在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，若从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek越大，则这种金属的逸出功W0越小 ‎ C．原子核内的某一核子与其他核子间都有核力作用 ‎ D．氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道，放出光子，电子的动能增加，原子的能级增大 ‎3．一个氘核和一个氚核经过反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一个γ光子．已知氘核、氚核、中子、氦核的质量分别为m1、m2、m3、m4，普朗克常量为h，真空中的光速为c，设核反应释放的能量全部以γ光子辐射，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．这个反应的核反应方程是 ‎ B．这个反应既不是聚变反应也不是裂变反应 ‎ C．辐射出的γ光子的能量E=(m3+m4-m1-m2)c2‎ ‎ D．辐射出的γ光子的波长 ‎ ‎4．爱因斯坦因提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年诺贝尔物理学奖．某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示，其中νc为极限频率．从图中可以确定的是(　　) ‎ ‎ ‎ A．逸出功与ν有关 B．Ekm与入射光强度成正比 C．当ν<νc时，会逸出光电子 D．图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎5．如图所示，一劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上，上端固定一质量可忽略的薄板。现将一质量为m的物块从距薄板正上方h处静止释放，物块落到薄板上立即与薄板具有相同速度，但不粘连。重力加速度为g，以下说法正确的是（ ）‎ A．释放之后，物块做简谐运动 ‎ B．物块刚碰到薄板时速度最大 ‎ C．物块的最大动能为 ‎ D．在最低位置，薄板对物块的支持力大于2mg ‎6．先后用不同的交流电源给同一盏灯泡供电，第一次灯泡两端的电压随时间按正弦规律变化如图甲所示；第二次灯泡两端的电压变化规律如图乙所示。若甲、乙图中的U0、T所表示的电压、周期值是相同的，则以下说法正确的是(　　)‎ ‎ A．第一次，灯泡两端的电压有效值是 ‎ ‎ B．第二次，灯泡两端的电压有效值是 ‎ C．第一、第二次，灯泡的电功率之比是2：9 ‎ ‎ D．第一、第二次，灯泡的电功率之比是1：5‎ ‎7．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω 和4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦式交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为；当S闭合时，电流表的示数为。该变压器原、副线圈匝数比为(　　)‎ A．2：1 B．3：1 C．4：1 D．5：1‎ ‎8．在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。设线圈总电阻为2Ω，则(　　)‎ A．t=0时，线圈平面平行于磁感线 B．t=1 s时，线圈中的电流改变方向 C．t=1.5 s时，线圈中的感应电动势最大 D．一个周期内,线圈产生的热量为J ‎9．如图是一弹簧振子在水平面内做简谐运动的x-t图像，则下列说法正确的是(　　)‎ A．t1时刻和t2时刻具有相同的速度和动能 ‎ B．t2到1.0s时间内加速度变小，速度增大 ‎ C．从t1时刻起经过0.5s，振子通过的路程是10cm ‎ D．t1到t2的时间振子位移为0‎ ‎10．基于下列四幅图的叙述正确的是（ ）‎ ‎ ‎ ‎ A．由甲图可知，黑体温度升高时，各种波长的电磁波辐射强度都增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 ‎ B．由乙图可知，a光光子的频率高于b光光子的频率 ‎ C．由丙图可知，该种元素的原子核每经过7.6天就有发生衰变 ‎ D．由丁图可知，中等大小的核的比结合能比较大，这些核比较稳定 ‎11．钍核（Th）经过一系列α和β衰变，成为铅核（Pb），下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．铅核比钍核少8个质子 B．铅核比钍核少16个中子 ‎ C．共经过4次α衰变和6次β衰变 D．共经过6次α衰变和4次β衰变 ‎12．静止在匀强磁场中的核发生衰变，产生一个未知的粒子X，它们在磁场中的运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（ ）‎ ‎ A．该核反应方程为 ‎ B．粒子和粒子X在磁场中做圆周运动的转动方向相同 ‎ ‎ C．轨迹1、2分别是粒子和粒子X的运动轨迹 ‎ D．粒子和粒子X圆周运动的轨迹半径之比为45：1‎ 二、填空题（共12分）‎ ‎13．（4分）一些材料的电阻随温度的升高而变化，如图甲是由某种金属材料制成的电阻R随温度t变化的图像，若用该电阻与电池（电动势E=1.5V，内阻不计）、电流表（量程为0～0.5mA，内阻不计）、电阻箱R´串联连接成如图乙所示电路,用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改成相应的温度刻度,就得到了一个简单的“金属电阻温度计”；‎ ‎（1）电流刻度较大处对应的温度刻度_____________（选填“较大”或“较小”）；‎ ‎（2）若电阻箱阻值R´=150Ω，当电流为5mA时对应的温度值为________°C ‎14．（8分）在探究用单摆测定重力加速度的实验中，‎ ‎（1）关于安装仪器及测量时的一些实验操作，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．用最小刻度为毫米的刻度尺测出摆线的长度，记为摆长l ‎ B．先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l，再将单摆悬挂在铁架台上 ‎ C．使摆线偏离竖直方向某一角度α(接近5°)，然后由静止释放摆球 ‎ D．测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期 ‎（2）实验测得的数据如下表所示： ‎ 请将测量数据标在图中，并在图中作出T2随l变化的关系图象。 ‎ ‎（3）图线的斜率是k，请用图线的斜率k表示该处的重力加速度g=________； ‎ ‎（4）根据图象,可求得当地的重力加速度为_______m/s2。(π=3.14,结果保留三位有效数字)‎ 三、计算题（共40分）‎ ‎15．（12分）已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.528×10-10 m，量子数为n的能级值为eV。(静电力常量k=9×109 N·m2/C2，电子电荷量e=1.6×10-19 C，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s，真空中光速c=3.00×108 m/s，所有计算结果均保留三位有效数字)‎ ‎（1）求电子在基态轨道上运动的动能；‎ ‎（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，在能级图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；‎ ‎（3）计算问（2）中的这几种光谱线中波长最短的波长。‎ ‎16．（12分）如图甲所示，线圈abcd的面积是0.05 m2，共200匝，线圈电阻为1 Ω，外接电阻R=9 Ω，匀强磁场的磁感应强度，线圈以的角速度匀速转动，图乙为计时开始时，线圈平面与磁感线的位置关系图，电流由a流向b边规定为正向电流。求：（计算结果可以保留根号，也可以保留）‎ ‎（1）写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式，并在图丙中定性画出电动势随时间变化的e-t图像（至少画一个周期）；‎ ‎（2）从计时开始，经s通过电阻R的电荷量是多少；‎ ‎（3）从计时开始，1min内电阻R产生的热量是多少。‎ ‎ ‎ ‎17．（16分）如图所示，质量为M、倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k、自然长度为L的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m的物块。压缩弹簧使其长度为时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，弹簧始终在弹性限度内，斜面体始终处于静止状态。重力加速度为g。 ‎ ‎（1）求物块处于平衡位置时弹簧的长度；‎ ‎（2）求弹簧的最大伸长量；‎ ‎（3）为使斜面体始终处于静止状态，动摩擦因数μ应满足什么条件。（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）‎ ‎【参考答案】‎ ‎1．答案D 解析：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显，而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性。‎ ‎2．答案B 解析：天然放射现象意义在于使人类认识到原子核具有复杂结构，所以A项错误；根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0，可知同种频率的光最大初动能越大逸出功越小，所以B项正确；原子核内的某一核子只与其相邻的核子有核力作用，所以C项错误；电子从较远的轨道跃迁到离核较近的轨道的过程中，轨道半径减小，电场力做正功，电子动能增大，辐射出光子，释放能量，原子的能级减小，所以D项错误。‎ ‎3．答案A 解析：由电荷数守恒及质量数守恒可知选项A正确．此反应是轻核聚变反应，选项B错误．由质能方程知此过程中释放的核能为ΔE=(m1+m2-m3-m4)c2，选项C错误．由ΔE=h知γ光子的波长为选项D错误．‎ ‎4．答案：D 解析：由爱因斯坦的光电效应方程hν＝Ekm＋W0得Ekm＝hν－W0．因此Ekmν图象的斜率为h，故选项D正确；Ekm随入射光频率的增大而增大，选项B错误；逸出功是由金属自身决定的，与ν无关，选项A错误；当ν<νc，无光电子逸出，选项C错误．‎ ‎5．答案D 解析：物块在运动过程中，有与薄板分离而做自由落体或竖直上抛运动的阶段，A选项错误；物块速度最大的位置是在合力为零的位置，B选项错误；在平衡位置，弹簧压缩，由得，物块的重力势能减少，此时弹簧处于压缩状态，弹性势能不为零，可知物块减少的重力势能没有全部转化为动能，C选项错误；物块与薄板一起运动时是简谐运动，物块刚与薄板接触时，加速度为g，速度不为零，由简谐运动的对称性知，最低点比平衡位置下方x0处还要靠下，而在平衡位置下方x0处物块的加速度大小为g，则可知在该处下方的加速度大小必大于g，D选项正确。‎ ‎6．答案D 解析：第一次，灯泡两端电压是完整的正弦电压，其有效值为，功率。第二次，设灯泡两端电压的有效值为U2，则 ‎，解得，功率，则P1∶P2=1∶5，故A、B、C错误，D正确。‎ ‎7．答案：B 解析：当S断开时，电路如图甲所示由闭合电路欧姆定律，原线圈两端电压U1=U-IR1， 得U1=U-3I①变压器原、副线圈的电压关系：‎ 副线圈回路中的电流：，得：，‎ 当S闭合时，电路如图乙所示，由题意知原线圈两端电压U1'=U-4I·R1，得U1'=U-12I⑤，变压器原、副线圈的电压关系：，副线圈回路中的电流：‎ ‎，得：，得：‎ ‎8．答案   AD　解析：由Φ-t图可知，t=0时Φ=0，则线圈平面平行于磁感线，选项A正确；每当线圈经中性面，电流方向改变，电流t=1s时Φ=0，此时线圈平面平行于磁感线，选项B错误； t=1.5 s时Φ最大，此时线圈平面与中性面重合，电动势为零，选项C错误；交流电电动势的最大值，有效值，一个周期内线圈产生的热量，D正确。‎ ‎9．答案：BD 解析：t1和t2时刻速度方向相反，故动能相同，但速度不同，A选项错误；由F=-kx、a=F/m知t2到1.0‎ ‎ s时间内x变小、a变小，由图知质点速度增大，B选项正确；从t1时刻经过0.5s，振子经最大位移处再返回，通过的路程小于一个振幅，C选项错误；t1、t2时刻振子处在同一位置，位移为0，D选项正确。‎ ‎10．答案：AD 解析：黑体辐射的实验规律：（1）随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；（2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，A选项正确；乙图中，光电管的遏制电压，可知a光对应的光电子最大初动能小于b光对应的光电子最大初动能，则a光子的能量小于b光子的能量，由可知a光的频率低于b光的频率，B选项错误；由丙图可知，该种元素的原子核每7.6天还剩余，即有发生了衰变，C选项错误；由丁图可知，质量数为60左右的原子核的比结合能最大，这些原子核最稳定，选项D正确。‎ ‎11．答案：ABD 解析：铅核、钍核的质子数分别为82、90，故选项A正确；铅核、钍核的中子数分别为126、142，故选项B正确；法一：设经历x次α衰变和y次β衰变，根据质量数守恒232-4x=208，解得x=6；电荷数守恒90-2x+y=82，解得，y=4，所以D正确．法二：Pb的质量数比Th的质量数减少了：232-208=24，而天然放射只有α衰变才能使质量数减少，且每次α衰变减少质量数为4，故发生了24÷4=6次α衰变，因每次α衰变核的电荷数应减少2，故由于α衰变，核的电荷数应减小6×2=12，而Pb核的电荷数仅减少了90-82=8，说明发生了4次β衰变(即90-12+4=82)．‎ ‎12．答案：ABD 解析：该核反应方程正确，选项A正确；核反应过程动量守恒，又核原来静止，可知反应后粒子与新核X的速度方向相反，两者都带正电，分别应用左手定则，可判断得到它们的转动方向相同，选项B正确；由动量守恒知，反应后粒子与新核X的动量大小相等，又由带电粒子在匀强磁场中匀速圆周运动的半径公式知，半径之比等于电荷量的反比，电荷量分别是2和90，则选项D正确。‎ ‎13.（4分）答案：（1）较小 （2）50‎ ‎ 解析：（1）由甲图知，该电阻R的阻值随温度升高而增大，由乙图知，电流表示数较大，则回路电阻较小，则电阻R电阻较小，则其所代表温度较低；（2）当时，由乙图回路算得，再利用甲图的斜率有得。‎ ‎14.（8分）答案： (1)C　(2)如图所示 (3)　(4)9.86‎ 解析： (1)本实验中，应将摆球和摆线组成单摆之后再测量其摆长，摆长应为悬点到摆球球心的距离，故A、B错误；测量单摆的周期时，应为相邻两次通过最低点并且通过最低点的速度方向相同，即单摆做一次全振动，这段时间才为一个周期，为了减小误差，须测量单摆的多个周期，然后再取平均值求出一个周期，故D错误；单摆在摆角小于5°时可认为做简谐运动，故C正确。‎ ‎ （2）描点、连线如图所示 ‎(3)由单摆周期公式得 可知图线的斜率得。‎ ‎(4)根据图象求出图线的斜率，‎ 再根据单摆的周期公式得，‎ 由所以。‎ ‎15.（12分）解：（1）核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，‎ 则 ……………… 2分 又知 故电子在基态轨道的动能为：‎ ‎…………2分 ‎（2）当n=1时，能级值为 ………1分 当n=2时，能级值为 ‎3分 当n=3时，能级值为 ………………1分 能发生的能级跃迁分别为3→2，2→1，3→1，所以能发出的谱线共3种，能级图如图。‎ ‎(3)由E3向E1跃迁时发出的光子能量最大，频率最高，波长最短，由hν=E3-E1和，‎ 则有…………3分 ‎16.（12分）解：（1）线圈产生电动势的最大值：‎ ‎ t=0时，线圈的相位：‎ ‎ 由图乙对ab边应用右手定则，知电流由a流向b ‎ 线圈中感应电动势的瞬时值表达式：………………2分 ‎ e-t图像如图所示：………………2分 ‎（2）s转过的圆心角：，此时线圈平面与磁感线平行 ‎ 这段时间内流过电阻R的电荷量得：‎ ‎ 由图乙知：………………3分 ‎ 得：‎ ‎（3）该交流电的电动势的有效值：‎ ‎ 回路电流的有效值：‎ ‎ 1min内电阻R产生的热量：………………4分 ‎17.（16分）解析：　(1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为ΔL，有 解得 ………………3分 此时弹簧的长度为 ………………1分 ‎(2)物块做简谐运动的振幅为………………2分 由对称性可知，最大伸长量为………………2分 ‎ (3)设物块位移x为正，则斜面体受力情况如图所示，由于斜面体平衡，‎ 所以有水平方向 ………………1分 竖直方向 ………………1分 又F=k(x+ΔL) ………………1分 联立可得，‎ 为使斜面体始终处于静止状态，结合牛顿第三定律，应有|f|≤μFN2，……………1分 所以 ………………2分 当x=-A时，上式右端达到最大值，于是有 ‎ ………………2分