2019-2020学年广西南宁三中高二(下)期中物理试卷

2019-2020学年广西南宁三中高二（下）期中物理试卷

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．（4分）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．（4分）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．（4分）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。下列说法中正确的是（ ） A．这个反应的核反应方程是

H+

H→

He+

n+γ

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γ光子的能量E＝（m3+m4﹣m1﹣m2）c2 D．辐射出的γ光子的波长λ＝

4．（4分）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

5．（4分）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．（4分）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1所示）；第二次灯泡两端的电压变化规律如图2所示。若两图中的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．（4分）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，4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电

流表的示数为4I．该变压器原、副线圈匝数比为（ ）

A．2

B．3

C．4

D．5

8．（4分）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＝1s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8π2J

9．（4分）如图是一弹簧振子在水平面内做简谐运动的xt图象，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．（4分）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 11．（4分）

Th（钍）经过一系列α衰变和β衰变，变成

Pb（铅）．以下说法正确的是（ ）

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．（4分）静止在匀强磁场中的下列说法正确的是（ ）

U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。

A．该核反应方程为

U→

x+

He

B．α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α粒子、x粒子的运动径迹 D．α粒子、x粒子运动径迹半径之比为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．如图甲是由某金属材料制成的电阻R随摄氏度t变化的图象，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 ．（选填“较大”或“较小”） （2）若电阻箱阻值R′＝150Ω．当电流为5mA时对应的温度数值为 ℃ 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）实验测得的数据如表所示：

次数 摆长1/cm 30次全振动 时间t/s 振动周期T/s 振动周期的 二次方T2/s

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）

1.79 3.20

1.90 3.61

2.00 4.00

2.09 4.37

2.19 4.80

1 80.00 53.8

2 90.00 56.9

3 100.00 60.0

4 110.00 62.8

5 120.00 65.7

三、计算题（共40分）

15．（12分）已知氢原子基态的电子轨道为r1＝0.528×10（1）求电子在基态轨道上运动时的动能．

（2）有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态．在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线． （3）计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长（第三问保留一位有效数字）． （其中静电力恒量k＝9.0×109 N•m2/C2，电子电量e＝1.6×10速c＝3.0×108 m/s）

﹣19

﹣10

m，量子数为n的能级值为En＝﹣eV．

C，普朗克恒量h＝6.63×10

﹣34

J•s，真空中光

16．（12分）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ω＝10πrad/s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π）

（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图象（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θ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L时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面始终处于静止状态。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，动摩擦因数应满足什么条件？（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）

2019-2020学年广西南宁三中高二（下）期中物理试卷

参考答案

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．解：AC、一切物质都具有波粒二象性，而宏观物体的德布罗意波的波长太小，比物体的尺寸小很多，实际很难观察到它的波动性，不是不具有波粒二象性，故AC正确；

BD、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，D错误；

本题选错误选项，故选：D。

2．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Ek＝hν﹣W0，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．解：A、该核反应方程为聚变反应，故A正确B错误；

C、聚变反应中的质量亏损△m＝（m1+m2）﹣m4﹣m3，亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为E＝（m1+m2﹣m4﹣m3）c2，故C错误； D、根据E＝故选：A。

4．解：A、金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关，其大小W＝hγ，故A错误。

B、根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W，可知光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关，但入射光越强，光电流越大，只要入射光的频率不变，则光电子的最大初动能不变。故B错误。

C、要有光电子逸出，则光电子的最大初动能Ekm＞0，即只有入射光的频率大于金属的极限频率即γ＞γ0时才会有光电子逸出。故C错误。

D根据爱因斯坦光电效应方程Ekm＝hν﹣W，可知故选：D。

＝h，故D正确。

，得光子的波长为：λ＝

，故D错误。

5．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，所以，物块做的不是简谐运动，故A错误；

B、薄板的质量可忽略，物块与薄板相接触时能量损失不计，则知物块速度最大的位置是在合力为零的位置，此时弹簧处于压缩状态，故B错误；

C、在平衡位置，弹簧被压缩，由kx0＝mg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，所以物块的最大动能小于故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。若物块刚与薄板接触时速度为零，由简谐运动的对称性知，物体在最低点时，加速度大小为g，方向竖直向上，而现在物块刚与薄板接触时有向下的速度，所以最低点位置比没有初速度时更靠下，弹簧压缩量更大，所以在最低点处的加速度大小必大于g，根据牛顿第二定律知：FN﹣mg＝ma＞mg，则得：薄板对物块的支持力FN＞2mg，故D正确。 故选：D。

6．解：A、B第一次灯泡两端的电压有效值为：U1＝

Um＝

U0。

•

+

•

＝

T，

设第二次电压的有效值为U2，根据有效值的定义，则有：解得：U2＝

U0．故A，B错误。

得灯泡的电功率之比是：P1：P2＝

C、D由功率的公式P＝故选：D。

：＝1：5．故C错误，D正确。

7．解：设变压器原、副线圈匝数之比为k，则可知，开关断开时，副线圈电流为KI； 则根据理想变压器原理可知：同理可知，

＝k （2）

＝k （1）

代入数据联立解得：U＝48I； 代入（1）式可得：

k＝3； 故B正确，ACD错误； 故选：B。

8．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，故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，故B错误； C、根据法拉第电磁感应定律可得E＝N

，所以在t＝1.5 s时，斜率为零，则感应电动势为零，故C错误；

V＝4π V，有效值E＝＝8π2J，故D正确。

＝2

V，

D、感应电动势的最大值为Em＝NBSω＝NΦmω＝100×根据焦耳定律可得一个周期产生的热为Q＝故选：AD。

＝

9．解：A、t1和t2时刻速度方向相反，故动能相同，但速度不同，故A错误； B、由F＝﹣kx、a＝

，知t2到1.0 s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．解：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。故A正确；

B、遏止电压和最大初动能成正比。由乙图可知，b光对应的遏止电压绝对值最大，产生光电效应的最大初动能最大，所以b光光子的频率高于a光光子的频率。故B错误； C、由丙图可知，该种元素的原子核每经过7.6天还有

没有发生衰变。故C错误；

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。故D正确； 故选：AD。

11．解：AB、根据质量数和电荷数守恒可知，铅核比钍核少8个质子，少16个中子，故AB正确；

CD、发生α衰变是放出42He，发生β衰变是放出电子0﹣1e，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：

2x﹣y+82＝90，4x+208＝232，解得x＝6，y＝4，故衰变过程中共有6次α衰变和4次β衰变，故C错误，D正确。 故选：ABD。

12．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

U→

x+

He．故A正确。

B、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。 故选：ABD。 二、填空题（共12分）

13．解：（1）根据闭合电路欧姆定律得 电路中电流I＝

，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）当电流为5mA时，由闭合电路欧姆定律I＝R＝

﹣R′﹣Rg＝300﹣100﹣50Ω＝150Ω，

，得

由R﹣t图象，根据数学得到R＝t+100（Ω）， 当R＝150Ω，t＝50℃． 故答案为：较小 50

14．解：（1）A、摆线长度与摆球半径之和是单摆的摆长，不能把摆线长度作为摆长，故A错误；

B、先将摆球和摆线连接好固定在铁架台上后测摆长，如果先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l，所测摆长偏小，故B错误；

C、使摆线偏离竖直方向某一角度α（接近5°），从静止释放摆球让摆球振动，故C正确；

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，误差较大，为了减小误差，应采用累积法，多次测量求出平均值作为单摆的周期，故D错误。 故选：C。

（2）根据表中实验数据在坐标系内描出对应点，然后根据坐标系内描出的点作出图象如图所示；

（3）由单摆周期公式：T＝2T2﹣l图象的斜率：k＝重力加速度：g＝

；

＝4s2/m，

，

可知：T2＝

l，

（4）由图示图象可知，斜率：k＝重力加速度：g＝

，

代入数据解得：g≈9.86m/s2；

故答案为：（1）C；（2）图象如图所示；（3）三、计算题（共40分）

15．解：（1）设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有： Ek＝

mv

＝

﹣18

；（4）9.86。

J＝13.6 eV．

得：Ek＝2.18×10

（2）当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线．如图所示．

（3）与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3﹣E1． 得：λ＝

﹣

代入数据得：λ＝1.03×107 m．

答：（1）电子在基态轨道上运动时的动能是13.6 eV；

（2）氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线； （3）最短的一条的波长是1.03×107 m

﹣

16．解：（1）线圈产生电动势的最大值：Em＝nBSω＝100V t＝0时，线圈的相位：φ0＝

）

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＝100sin（10V

e﹣t图象如图所示：

（2）

s转过的圆心角：

由图乙知：得：

，此时线圈平面与磁感线平行，这段时间内流过电阻R的电荷量为：

（3）该交流电的电动势的有效值为：回路电流的有效值为：

1min内电阻R产生的热量为：Q＝I2Rt＝2.7×104J

故答案为：（1）线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e＝100sin（10图象如图；

（2）从计时开始，经

s通过电阻R的电荷量为

C；

） V，电动势随时间变化的e﹣t

（3）从计时开始，1min内电阻R产生的热量为2.7×104J。 17．解：（1）根据平衡条件，处于平衡状态时： mgsinθ＝k△x 得：△x＝

+

（2）物块作简谐运动的振幅为：A＝

在平衡位置知，弹簧的伸长量为：△L＝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：f+FN1sinα﹣Fcosα＝0 竖直方向：FN2﹣Mg﹣FN1cosα﹣Fsinα＝0 又F＝k（x+△L），FN1＝mgcosα

联立可得：f＝kxcosα，FN2＝Mg+mg+kxsinα

为使斜面体始终处于静止，结合牛顿第三定律，应有|f|≤μFN2，所以 μ≥

＝

；

当x＝﹣A时，上式右端达到最大值，于是有μ≥ 答：（1）物块处于平衡位置时弹簧的长度为（2）弹簧的最大伸长量

+

；

（3）为使斜面体始终处于静止状态，动摩擦因数应满足μ≥。