河北省南宫一中2019-2020学年高二下学期3月物理试题 Word版含解析

2020年3月20日河北南宫一中高二物理测试

一、单选题（每题4分）

1.研究光电效应现象的实验装置如图（a ）所示，用光强相同的黄光和蓝光照射光电管阴极K 时，测得相应的遏止电压分别为U 1和U 2，产生的光电流I 随光电管两端电压U 的变化规律如图（b ）所示。已知电子的质量为m ，电荷量为－e ，黄光和蓝光的频率分别为v 1和v 2，且v 1

A. U 1

B. 图（b ）中的乙线是对应黄光照射

C. 根据题述条件无法算出阴极K 金属的极限频率

D. 用黄光照射时，光电子的最大初动能为eU 2 【答案】A 【解析】

【详解】AB ．根据光电效应方程则有

0km h W E ν=+

在光电管中，遏止电压满足

c km eU E =

联立方程有

0c =W h

U e e

ν-

因为

12νν<

所以对于同一光电管和金属

12U U <

蓝光对应的遏止电压大，则图（b ）中的乙线是对应蓝光照射，A 正确，B 错误； C ．极限频率满足

c 0h W ν=

则

c 11

=h h

U e e

νν-

c 22=h h

U e e

νν-

联立两式解得

2112

c 21

U U U U ννν-=

-

C 错误；

D ．用黄光照射时，光电子的最大初动能为1eU ，D 错误。 故选A 。

2.如图所示为氢原子的能级图，按照玻尔理论，下列说法正确的是（ ）

A. 当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

B. 一个氢原子从n =4能级向基态跃迁，最多可辐射6种不同频率的光子

C. 氢原子从高能级跃迁到低能级，核外电子的动能减少，电势能增加

D. 处于基态氢原子可以吸收14eV 的光子而发生电离 【答案】D 【解析】

【详解】A ．当氢原子处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不同的，A 错误； B ．一个氢原子从n =4能级向基态跃迁，最多可辐射413-=种不同频率的光子，大量处于能级的氢原子向基态跃迁，最多可辐射

4(41)

62

?-=种不同频率的光子，B 错误； C ．氢原子从高能级跃迁到低能级，静电力做正功，核外电子的动能增加，电势能减少，C 错误；

D ．处于基态的

氢原子可以吸收14eV eV >-13.6的光子而发生电离，D 正确。 故选D 。

3.如图所示是弹簧振子做简谐运动的振动图象，可以判定( )

A. 从t1到t2时间内系统的动能不断增大，势能不断减小

B. 从t2到t3时间内振幅不断增大

C. t3时刻振子处于平衡位置处，动能为0

D. t1、t4时刻振子的动能、速度都相同 【答案】A 【解析】

由图看出，从t 1到t 2时间内振子的位移减小，振子靠近平衡位置，则动能不断增大，势能不断减小，故A 正确．弹簧振子做简谐运动的振幅是不变，等于位移的最大值，故B 错误．t 3时刻振子处于平衡位置处，动能最大，故C 错误．t 1，t 4两时刻振子的位移相同，说明振子经过同一位置，则动能相同，但速度相反．故D 错误．故选A.

点睛:根据位移图象分析速度、加速度、动能和势能如何变化，关键抓住振子位置的变化进行分析，分析时要抓住振子经过平衡位置时速度最大，加速度为零. 4.关于电磁波，下列说法中正确的是

A. 变化的电场一定在周围空间产生变化的磁场

B. 麦克斯韦首先预言了电磁波的存在，法拉第最先用实验证实了电磁波的存在

C. 电磁波和机械波都依赖于介质才能传播

D. 各种频率的电磁波在真空中的传播速率都相同 【答案】D 【解析】

【详解】A ．均匀变化的电场能够产生稳定的磁场，故A 错误；

B ．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹最先用实验证明了电磁波的存在，故B 错误；

C ．电磁波的传播不需要介质，机械波的传播需要介质，故C 错误；

D ．各种频率的电磁波在真空中的传播速率都相同，均为光速，故D 正确。

故选D。

5.关于卢瑟福的α粒子散射实验和原子的核式结构模型，下列说法中不正确的是（）

A. 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进

B. 只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上

C. 卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论

D. 卢瑟福的“核式结构模型”很好地解释了氧原子光谱的实验

【答案】D

【解析】

【详解】A．α粒子散射实验的内容是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大的角度偏转；极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90?，有的甚至几乎达到180?，被反弹回来），故A正确；

B．α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，但不能说明原子中正电荷是均匀分布的，故B正确；

C．卢瑟福依据α粒子散射实验的现象提出了原子的“核式结构”理论，故C正确；

D．玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，玻尔的原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验，故D错误；

不正确的故选D。

6.用波长为300nm的光照射锌板，电子逸出锌板表面的最大初动能为1.28×10-19J，已知普朗克常量为6. 63×10-34J.s，真空中的光速为3×108m/s，能使锌产生光电效应单色光的最低频率（）

A. 1×1014Hz

B. 8×1015Hz

C. .2×1015Hz

D. 8×1014Hz

【答案】D

【解析】

【详解】根据光电效应方程

00k E hv W c

W

h

λ

=-=-

逸出功

00W hv =，

可知

0k k c

W hv E h

E λ

=-=-

代入数据可知：

140810Hz ν=?

故D 正确，ABC 错误

7.一列简谐横波沿x 轴负方向传播，0t =时刻的波形图像如图所示，此时刻开始介质中

1.0m x =的质点P 经0.25s 第一次回到平衡位置。则下列说法中正确的是（ ）

A. 0t =时刻质点P 向y 轴负方向运动

B. 简谐横波的周期为0.8s

C. 简谐横波传播的速度为20m/s

D. 质点P 经过平衡位置向下运动时开始计时的振动方程为10

10sin (cm)3

y t π= 【答案】C 【解析】

【详解】A ．波沿x 轴负方向传播，根据同侧法可知质点P 在0t =时刻沿y 轴正方向运动，A 错误；

BC ．根据波的传播方向可知6m x =处的波形传至P 点，距离为

6m 1m 5m s =-=

则波速为

05m 20m/s 0.25s

s v t =

== 周期

12m

0.6s 20m/s

T v

λ

=

=

=

B 错误，

C 正确；

D ．振动的“圆频率”

2210rad/s 0.6s 3

T πππω=

== 质点P 经过平衡位置向下运动时开始计时的振动方程为

10

10sin

(cm)3

y t π=- D 错误。 故选C 。

8.如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M 。则下列说法中正确的是（ ）

A. 如果a 为蓝色光，则b 可能为红色光

B. 在该三棱镜中b 色光的传播速率比a 光的传播速率小

C. 棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角大

D. a 光的折射率小于b 光折射率 【答案】A 【解析】

【详解】AD ．由图看出，a 光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a 光的折射率大于b 光折射率，若a 为蓝光，b 可能为红光，A 正确，D 错误； B ．a 光的折射率大于b 光折射率，根据

c v n

=

则在该三棱镜中a 光的传播速率比b 光的传播速率小，B 错误； C ．由临界角公式

1sin C n

=

分析知从棱镜射向空气中a 色光的临界角比b 色光的临界角小，C 错误。

故选A 。

9.如图所示为受迫振动的演示装置,当单摆A 振动起来后,通过水平悬绳迫使单摆B 、C 振动，则下列说法正确的是

A. 只有A 、C 摆振动周期相等

B. A 摆的振幅比B 摆小

C. C 摆的振幅比B 摆小

D. A 、B 、C 三摆的振动周期相等 【答案】D 【解析】

【详解】当单摆A 振动起来后，单摆B 、C 做受迫振动，做受迫振动的物体的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，选项A 错误而D 正确；当物体的固有频率等于驱动力的频率时，发生共振现象，选项C 正确而B 错误．

二、多选题（不定项每题4分，错选多选不得分，漏选得2分）

10.下列说法中正确的

有（ ）

A. 简谐运动的回复力是按效果命名的力

B. 振动图像描述的是振动质点的轨迹

C. 当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大

D. 两个简谐运动：x 1＝4sin (100πt ＋3

π) cm 和x 2＝5sin (100πt ＋6π

) cm ，它们的相位差恒定

【答案】ACD 【解析】

【详解】A ．简谐运动的回复力方向始终指向平衡位置使振子回到平衡位置的力，是按效果命名的，A 正确；

B ．振动图像描述的是振动质点在不同时刻的位移，不是其实际的运动轨迹，B 错误；

C ．物体做受迫振动的频率等于驱动力频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅最大，故C 正确；

D ．两简谐运动频率相同，相位差为：

12=3

6

6

π

π

π

????-=

-

=

D 正确。 故选ACD 。

11.如图所示，在xOy 坐标系的x 轴上x ＝0和x ＝16cm 两点有频率都为2.5Hz 的两个波源产生的两列简谐横波在同一介质中分别朝着x 轴正、负方向传播，在t ＝0时刻，两列波刚好传播到x ＝4cm 和x ＝12cm 两点，M 、N 、P 分别为x 轴上坐标为x ＝3.5cm 、x ＝7cm 、x ＝8cm 的三个质点，关于这两列波，下列说法正确的是

A. P 点是振动加强点，其位移始终为20cm

B. N 点开始振动的方向朝着y 轴负方向

C. 在t ＝0.8s 时，两列波都刚好传播到P 点

D. 在0～0.05s 时间内，质点M 朝着y 轴负方向振动，振动的加速度在增大 【答案】BD 【解析】

【详解】A ．两振源的起振方向相反，而P 点到两波源的路程差△x =0，则P 点是振动减弱点，其振幅为零。故A 错误。

B ．左侧的波先传到N 点，根据波形平移法知，质点N 开始振动时的方向朝着y 轴负方向，故B 正确。

C ．两波的波长均为λ=4m ，波速为 v =λf =4×2.5=10m/s ，波在0.4s 内传播的距离为 x=vt =4m ，则知在t =0.4s 时，两列波都刚好传播到P 点，故C 错误。

D ．在t =0时刻，质点M 朝着y 轴负方向振动，位移在增大，则知其振动的加速度在增大，故D 正确。 故选BD.

12.下面哪些应用是利用了多普勒效应( )

A. 利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度

B. 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理

C. 铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况

D. 有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 【答案】ABD 【解析】

【详解】凡是波都能发生多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远天体相对于地球运动的速度；利用多普勒效应制作的测速仪常用于交通警察测量汽车的速度；铁路工人是根据振动的强弱（并非多普勒效应）而对火车的运动进行判断的；炮弹飞行时，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动有关．因此只有选项C 没有利用多普勒效应；故选C ． 13.下列说法正确的是( ) A. 阴极射线的本质是电磁辐射

B. 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短

C. 光的

波长越长，其粒子性越强，光的波长越短，其波动性越强

D. 根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其绕核运动的电子动能增大 【答案】BD 【解析】

【详解】A ．英国物理学家汤姆孙发现阴极射线是由带负电的粒子组成的，这些粒子是电子，不是电磁辐射，故A 错误；

B ．依据德布罗意波波长公式h

p

λ＝可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，B 正确；

C ．光的波长越长，其波动性越强，光的波长越短，其粒子性越强，C 错误；

D ．根据玻尔的原子模型，氢原子辐射出光子后，其能量减小，从高能级跃迁到低能级，电子

运动的轨迹半径减小，由22

2ke mv r r

=和212k E mv ＝可知，绕核运动的电子动能增大，故D 正

确．

14.一简谐振子沿x 轴振动，平衡位置在坐标原点．0t =时刻振子的位移0.1m x =-；4s 3

t =

时刻0.1m x =；4s t =时刻0.1m x =．该振子的振幅和周期可能为（ ） A. 0.1 m ，8s 3

B. 0.1 m, 8s

C. 0.2 m ，8s 3

D. 0.2 m ，8s

【答案】ACD 【解析】

【详解】AB. 如果振幅等于0.1m ，经过周期的整数倍，振子会回到原位置，则有：

4

(4)s 3

nT -=

当1n =时，8

s 3

T =

，故A 正确，B 错误； CD. 如果振幅大于0.1m ，如图所示，则有：

()444s 332

T nT +-=+ 当0n =时，8s T =；当1n =时，8

s 3

T =

；故C 正确，D 正确；

15.用a 、b 两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a 光照射时验电器的指针偏转，b 光照射时指针未偏转，以下说法正确的是 ( )

A. 增大a 光的强度，验电器的指针偏角一定减小

B. a 光照射金属板时验电器的金属小球带负电

C. a 光在真空中的波长小于b 光在真空中的波长

D. 若a 光是氢原子从n ＝4的能级向n ＝1的能级跃迁时产生的，则b 光可能是氢原子从n ＝5的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的 【答案】CD

【解析】

【详解】A.增大a光的强度，从金属板中打出的光电子数增多，验电器带电荷量增大，指针偏角一定增大，A错误；

B.a光照射到金属板时发生光电效应现象，从金属板中打出电子，金属板带正电，因此，验电器的金属小球带正电，B错误；

C.发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，因此a光的频率大于b光的频率，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，C正确；

D.氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n ＝2的能级跃迁时产生的光子能量，D正确．

三、实验题（16题6分，每空2分，17题8分，每空2分）

16.用双缝干涉测光的波长．实验装置如图（甲）所示，已知单缝与双缝间的距离L1=100mm，双缝与屏的距离L2=700mm，双缝间距d=0.25mm．用测量头来测量亮纹中心的距离．测量头由分划板、目镜、手轮等构成，转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心（如图（乙）所示），记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对准另一条亮纹的中心，记下此时手轮上的读数．

(1)分划板的中心刻线分别对准第1条和第4条亮纹的中心时，手轮上的读数如图（丙）所示，则对准第1条时读数x1=2.190mm、对准第4条时读数x2=______________mm

(2)根据以上条件，可算出这种光的λ=______________nm（保留三位有效数字）

(3)在双缝干涉实验中发现条纹太密,难以测量,下列操作中可以使条纹变稀疏的是（）A．改用波长较短的光(如紫光)做入射光

B．增大双缝到屏的距离

C．减少双缝间距

D．增大双缝间距

【答案】(1). 7.868(2). 676(3). BC

【解析】

【详解】(1) 螺旋测微器的固定刻度为7.5mm，可动刻度为36.8×0.01mm=0.368mm，所以最终读数为7.5mm+0.368mm=7.868mm，所以对准第4条时读数为27.868mm

x=

(2)相邻条纹的间距为217.868 2.190

mm

1.89mm

33

x x

x

--

?===，根据L

x

d

λ

?=得波长为

33

2

1.89100.2510

m676nm

0.7

d x

L

λ

--

????

===；

(3)根据

L

x

d

λ

?=得要使条纹变稀疏，则减小双缝间距，增大双缝到屏的距离，或增大入射光的波长，故选项B、C正确，A、D错误．

17.（1）在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，画出完整的光路图，由于没有量角器，他以入射点O点为圆心画圆交入射光线于A点，交折射光线于B点，过A点画法线的垂线与法线交于C点，过B点画法线的垂线与法线交于D点，如图所示，若各线段的长度可以用AC、CO、BD、DO表示，则玻璃的折射率可表示为__________。

（2）可以利用单摆实验测定当地重力加速度，则：用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g＝____________.如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图所示，那么单摆摆长是_______cm．测定了n次全振动的时间如图中所示，那么秒表读数是_______s.

【答案】 (1). AC BD (2). 224L

T

π (3). 87.33-87.38 cm (4). 75.2 s 【解析】

【详解】（1）[1]根据折射率公式：

sin sin AC

AOC AC AO n BD BOD BD BO

∠===∠；

（2）[2]根据单摆的周期公式：

2L T g

= 解得：

224πL g T

=；

[3]摆线到球心的距离为摆长，所以摆长：

88.35cm 1cm 87.35cm L =-=；

[4]分钟读数为1min ，秒针读数为15.2s ，故秒表读数：

t =1×60s+15.2s=75.2s ；

四、解答题（18题8分，19题8分，20题10分）

18.如图所示，质量为m =0.5kg 的物体放在质量为M =5.5kg 的平台上，随平台上、下做简谐运动，振幅为A =0.3m 。设在简谐运动过程中，二者始终保持相对静止。已知轻弹簧的劲度系数为k =400N/m ，（g =10m/s 2）试求： (1)两者处于平衡位置时，弹簧形变量；

(2)二者一起运动到最低点时，物体对平台的压力大小。

【答案】(1)0.15m ；(2)15N 【解析】

【详解】(1)根据平衡条件

0()M m g kx +=

解得

0()(5.50.5)10

m 0.15m 400

M m g x k ++?=

== (2)当系统到达最低点，振幅为0.3m A =，则

kA M m a =+()

对m ，根据牛顿第二定律

N mg ma -=

两式相比解得

15N N =

根据牛顿第三定律可知物体对平台的压力15N 。

19.图示为一由直角三角形ABC 和矩形CDEA 组成的玻璃砖截面图。2AB L =，

3

DC L =

，P 为AB 的中点，30θ?=。与BC 平行的细束单色光MP 从P 点入射，折射后恰好到达C 点。已知光在真空中速度大小为c 。求： (1)玻璃的折射率n ；

(2)光从射入玻璃砖到第一次射出所用的时间t 。

【答案】(1)3；(2)33L

【解析】

【详解】(1)在玻璃砖中的光路如图所示：

由几何关系知

6030i r ??==

由折射定律

sin sin i

n r

=

得

3n =(2)设玻璃的临界角为C ，则

1sin C n

=

由几何关系知

60β?=

由于

33

sin sin 23

C β=

>=

PC 光在BD 面发生全反射，由几何关系知

30?=α

由于

1

sin sin 2

C α=

<

光从射入玻璃砖到第一次从F 点射出，由几何关系知

PC L =，cos 2

DC L

FC α=

= 光从射入玻璃砖到第一次射出所用的时间

PC FC

t v

+=

结合

c n v

=

解得

332L

t c

=

20.一列简谐横波在均匀介质中沿x 轴正方向传播。t =3s 时波传到x =9m 处的质点B 点，其波形如图甲所示，A 质点的振动情况如图乙所示，求：

(1)在简谐横波从B 质点传到C 质点的过中，A 质点运动的路程； (2)从t =3s 时开始C 质点经过多长时间位移第一次为2m 。

【答案】(1)32m ；(2)31

s 3

（或10.33s ） 【解析】

【详解】(1)根据图像计算波速

6m

1.5m/s 4s

v T

λ

=

=

= 波形从B C →，所用时间

21m 9m 8s 1.5m/s

s t v -=

== 质点A 振动了

8s

24s

A t T =

= 则质点A 振动的路程

24244m 32m A s A =?=??=

(2)此时5.5m 处质点的波形传递至C 点距离为

21m 5.5m 15.5m s '=-=

用时

15.531s s 10.33s 1.53

s t v ''=

==≈