【物理】广西南宁市第三中学2019-2020学年高二下学期期中考试段考试题（解析版） 17页

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 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波粒二象性，故A正确，D错误；‎ B．物质具有波动性，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，故B正确；‎ C．一切物质都具有波粒二象性，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，故C正确。‎ 本题选不正确的，故选D。‎ ‎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 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．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，故A错误；‎ B．根据爱因斯坦光电效应方程，可知同种频率的光最大初动能越大，逸出功越小，故B正确；‎ C．原子核内的某一核子只与其相邻的核子有核力作用，故C错误；‎ D．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，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎3.一个氘核和一个氚核经过核反应后生成一个氦核和一个中子，同时放出一个光子．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．下列说法中正确的是（ ）‎ A. 这个反应的核反应方程是 B. 这个核反应既不是聚变反应也不是裂变反应 C. 辐射出的光子的能量 D. 辐射出的光子的波长 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．核反应方程满足质量数和电荷数守恒，故A正确；‎ B．该反应为聚变反应，故B错误；‎ C．聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为 故C错误；‎ D．根据 得光子的波长为 故D错误。‎ 故选A。‎ ‎4.爱因斯坦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年的诺贝尔物理学奖．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ν0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. ν<ν0时，会逸出光电子 D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】光电子的最大初动能与入射光频率的关系是Ekm=hv－W，结合图象易判断D正确．‎ ‎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 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．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，故A错误；‎ B．物块速度最大的位置是在合力为零的位置，即弹簧处于压缩状态，故B错误；‎ C．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，故C错误；‎ D．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，故D正确。‎ 故选D。‎ ‎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 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．第一次灯泡两端的电压有效值为 设第二次电压的有效值为，根据有效值的定义，则有 解得 故AB错误；‎ CD．由功率的公式 得，灯泡电功率之比是 故C错误，D正确。故选D。‎ ‎7.一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、和的阻值分别为、和，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压R的有效值恒定当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为。该变图压器原、副线圈匝数的比值为（ ）‎ A. 2 B. ‎3 ‎C. 4 D. 5‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】设理想变压器原、副线圈匝数的比值为k，根据题述，当开关S断开时，电流表示数为I，则由闭合电路欧姆定律得 由变压公式及功率关系，可得 即副线图输出电流为 ‎；‎ 当开关S闭合时，电流表示数为，则有 由变压器公式及功率关系 可得 即副线圈输出电流为 ‎，‎ 联立解得 选项B正确，ACD错误；故选B.‎ ‎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，则 A. 时，线圈平面平行于磁感线 ‎ B. 时，线圈中的电流改变方向 C. 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 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A正确；‎ B．Φ-t图象的斜率为 ‎，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；‎ C．所以在t=1.5s时，通过线圈的磁 量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，故C错误；‎ D．感应电动势的最大值为，有效值，根据焦耳定律可得一个周期产生的热为，故D正确．‎ ‎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 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由图可知，t1时刻和t2时刻振子的位移相同，位在同一位置，但速度方向相反，故动能相同，但速度不同，故A错误；‎ B．由F=－kx、a=知t2到1.0s时间内x变小、a变小，由图知质点速度增大，故B正确；‎ C．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，故C错误；‎ D．t1、t2时刻振子处在同一位置，位移为0，故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎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量大，这些核最稳定 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 考查黑体辐射、光电效应、原子核衰变、比结合能。‎ ‎【详解】A．由甲图观察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，故A正确．‎ B．由乙图可知，光光子的频率低于于光光子的频率，故B错误．‎ C．由丙图可知，该种元素原子核每经过7.6天就有发生衰变，故C错误．‎ D．由丁图可知，质量数为40的原子的比结合能最大，即中等大小的核的比结合能量大，这些核最稳定，故D正确．‎ 故选AD。‎ ‎11.天然放射性元素(钍)经过一系列α衰变和β衰变之后,变成(铅),以下说法中正确的是______．‎ 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 ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ 根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少90-82=8个质子，少16个中子；发生 衰变是放出，发生衰变是放出电子，设发生了x次衰变和y次衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：，解得，故衰变过程中共有6次衰变和4次衰变，ABD正确．‎ ‎12.静止在匀强磁场中的核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图所示．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时转动方向相同 C. 轨迹1、2分别是粒子、x粒子的运动径迹 D. 粒子、x粒子运动径迹半径之比为45：1‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据电荷数守恒、质量数守恒可知，x的质量数为238﹣4＝234，电荷数为92﹣2＝90，则该核反应方程为，故A正确．‎ BCD、核反应前U核静止，动量为零，根据动量守恒定律得，反应后系统总动量为零，则α粒子和x核的动量大小相等，方向相反，则r，知轨道半径比等于两粒子的电量之反比，为45：1，则2为α粒子的运动径迹，因为两粒子电性相同，速度方向相反，转动方向相同，故C错误，BD正确．‎ 二、填空题（共12分）‎ ‎13.一些材料的电阻随温度的升高而变化．如图（甲）是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度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5mA、内阻不计）、电阻箱R′ 串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，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____________；(填“较大”或“较小”)‎ ‎（2） 若电阻箱阻值R′=150Ω，当电流为5mA时对应的温度数值为________°C．‎ ‎【答案】 (1). 较小 (2). 50‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1]根据闭合电路欧姆定律得，电路中电流 可见，电阻R越小，电流I越大，对应的温度越低，所以电流刻度较大处对应的温度刻度较小。‎ ‎(2)[2]当电流为5mA时，由闭合电路欧姆定律 得 由R-t图象，根据数学得到 R=t+100（Ω），‎ 当 R=150Ω 可得 t=‎‎50°C ‎14.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），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变化的关系图像________。‎ ‎(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)根据图像，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）‎ ‎【答案】 (1). C (2). (3). (4). 9.86‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[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AB错误；‎ CD．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，单摆在摆角小于时可认为做简谐运动，故C正确，D错误。‎ 故选C ‎(2)[2]描点、连线如图所示 ‎(3)[3]由单摆周期公式得 可知图线的斜率 得 ‎(4)[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 三、计算题（共40分）‎ ‎15.已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.528×10－‎10m，量子数为n的能级值为eV。（静电力常量k=9×109N·m2/C2，电子电荷量e=1.6×10－‎19C，普朗克常量h=6.63×10－34J·s，真空中光速c=3.00×‎108m/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。‎ ‎【答案】（1）；（2）见解析；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力，则 又知，故电子在基态轨道的动能为 ‎(2)当n=1时，能级值为 当n=2时，能级值为 当n=3时，能级值为 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 ‎16.如图甲所示，线圈abcd的面积是‎0.05m2‎，共200匝，线圈电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，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。‎ ‎【答案】（1）；图像见解析；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(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 e－t图像如图所示 ‎(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 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产生热量 ‎17.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）‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为ΔL，有 解得 此时弹簧的长度为 ‎(2)物块做简谐运动的振幅为 由对称性可知，最大伸长量为 ‎(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 竖直方向 又 F=k(x+ΔL)‎ 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 所以 当x=－A时，上式右端达到最大值，于是有