2021-2022学年陕西省咸阳市永寿中学高二（下）第三次月考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年陕西省咸阳市永寿中学高二（下）第三次月考物理试卷

1.  在弹簧振子振动过程中，下列物理量方向始终相同的是(    )

A. 速度和加速度 B. 加速度和位移 C. 回复力和加速度 D. 回复力和速度

2.  关于德布罗意物质波、量子理论、康普顿效应的知识，下列说法正确的是(    )

A. 根据德布罗意物质波理论，相同速度的电子与质子相比，电子的波长较短
B. 德布罗意物质波假说说明微观粒子就是一种波
C. 普朗克为了解释黑体辐射实验结果，提出了黑体辐射的能量是一份一份的量子理论
D. 康普顿散射实验结果仅说明光子具有能量

3.  一个质点做简谐运动，振幅为，周期为，计时开始时具有正向最大速度，它的位移公式是(    )

A.  B.
C.  D.

4.  如图是氢原子从、4、5、6能级跃迁到能级时辐射的四条光谱线，其中频率最大的是(    )

A.  B.  C.  D.

5.  一质量为M的平板车以速度v在光滑水平面上滑行，质量为m的烂泥团从离车h高处自由下落，恰好落到车面上，则小车的速度大小是(    )

A. 仍是v B.  C.  D.

6.  科研人员正在研制一种新型镍铜长效电池，它是采用半衰期长达100年的放射性同位素镍和铜两种金属作为长寿命电池的材料，利用镍63发生衰变时释放电子被铜片俘获，把镍63和铜片做电池的两极为外电阻R提供电能。下列说法正确的是(    )

A. 电阻R上的电流方向是从b到a
B. 镍63的衰变方程是
C. 升高温度、增大压强可以改变镍63的半衰期
D. 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的

7.  如图所示，一开始轻质弹簧下端只挂重为20N的金属球A，稳定时，弹簧伸长了2cm；再用细线将重为40N的金属球B挂在A的下面，稳定时，弹簧又伸长了4cm，弹簧始终处于弹性限度内，将A、B间的细线烧断，金属球A在竖直方向上下振动，不考虑空气阻力，则(    )

A. 金属球A振幅为6cm
B. 金属球A的最大回复力为40N
C. 弹簧原长时金属球A的速度最大
D. 弹簧原长时金属球A所处的位置为平衡位置
 

8.  如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为10：1，灯泡的电阻为，电动机内阻为，原线圈接上如图乙所示的正弦交变电压，电流表示数为3A，各用电器均正常工作，电流表、电压表均为理想电表，则(    )
 

A. 原线圈接交变电压的表达式为
B. 副线圈电压表示数为
C. 原线圈的输入功率为66W
D. 电动机的输出功率为60W

9.  国家重大科技基础设施中国散裂中子源项目已经投入正式运行。有关中子的研究，下列说法正确的是(    )

A. 卢瑟福发现了中子
B. 中子和其他微观粒子一样，都具有波粒二象性
C. 在原子核中，中子和质子、中子和中子之间都存在强相互作用
D. 在中子轰击下生成和的过程中，原子核中核子的平均质量变小
 

10.  如图所示为水平弹簧振子做简谐运动的振动图像。已知弹簧的劲度系数为，下列说法正确的是(    )

A. 图中A点，振子所受的回复力大小为
B. 图中A点，振子的速度方向指向x轴的正方向
C. 弹簧振子的振幅等于1cm
D. 4s时间内，振子做了4次全振动

11.  某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率v的关系如图所示，其中为极限频率。下列说法正确的是(    )

A. 逸出功随入射光频率增大而减小
B. 最大初动能与入射光强度成正比
C. 最大初动能与入射光频率成正比
D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关

12.  如图甲是交流发电机模型示意图在匀强磁场中，有一矩形线圈可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴逆时针匀速转动，产生一正弦交流电的电动势随时间变化的规律如图乙所示。已知发电机线圈内阻，外接灯泡的电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，则(    )
 

A. 交变电流的频率为50Hz B. 电流表的示数为2A
C. 电压表的示数为18V D. 发电机输出的电功率为72W

13.  用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，实验装置如图甲所示。图乙中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让质量为的入射球A多次从斜轨上同一位置由静止释放，其平均落地点的位置为P，测得然后，把质量为的被碰小球B静止置于轨道的水平部分，再将入射小球A从斜轨上同一位置由静止释放，与小球B相撞，并重复实验、B相碰后平均落地点的位置分别为M、N，测得，

小球A、B质量之间的关系是______填“”“”或“”。
若两球相碰前后动量守恒，其表达式可表示为______。
若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为______。

14.  某同学在没有刻度尺的情况下，想利用单摆测量一段绳子的长度.该同学采用了以下步骤：
将绳子固定在比较高的铁架台上；
绳子下端系一小石块，使绳子偏离竖直方向一个小的角度小于，然后由静止释放，使小石块做单摆运动；
从小石块经过平衡位置开始计时，小石块第1次经过平衡位置为计时起点，小石块第n次经过平衡位置，测出这一过程所用的总时间为t。
根据上面的步骤分析可得小石块摆动的周期______；
当地的重力加速度为g，可得该绳子的长度为______；
在测量过程中，由于操作失误，使得石块没有做单摆运动，而形成了一个圆锥摆石块在水平面内做圆周运动则测得的绳子长度______填“>”，“<”或“=”真实值。

15.  目前的核电站一般采用铀核裂变反应释放出的能量，通过发电机转化为电能。典型的铀核裂变反应是中子轰击后产生和。已知每个铀核裂变产生的能量为200MeV，阿伏加德罗常数为。
写出铀核裂变的核反应方程；
若有1mol的铀核发生核反应，释放的能量有转化为电能，求产生的电能。

16.  有两个简谐运动：和，它们的振幅之比是多少？它们的频率各是多少？时它们的相位差是多少？

17.  已知氢原子的基态能量为，激发态能量，其中，3，4，⋅⋅⋅.处于激发态的某氢原子以速度运动，当它向的基态跃迁时，沿与相反的方向辐射一个光子，辐射光子前后，可认为氢原子的质量M不变，光速为c。求辐射光子后氢原子的速度用、c、M和表示。

答案和解析

1.【答案】C 

【解析】解：A、弹簧振子在振动过程中，根据，可知位移相同，加速度也相同，弹簧振子每一次经过同一位置时，速度的大小是相同的，但速度的方向不一定相同，所以速度和加速度的方向不一定相同，故A错误；
B、弹簧振子在振动过程中，根据，可知加速度和位移方向始终是相反的，故B错误；
C、根据牛顿第二定律：，可知回复力和加速度的方向始终是相同的，故C正确；
D、当弹簧振子从平衡位置向两侧运动时，速度的方向与回复力方向相反，故D错误。
故选：C。
根弹簧振子在振动过程中，每一次经过同一位置时，位移都相同，根据分析加速度是否相同；根据回复力与位移的关系分析回复力是否相同，根据速度可能的方向分析速度是否相同。
本题考查分析简谐运动过程中物理量关系的能力，要明确振子经过同一位置时位移相同，而回复力与位移成正比，则回复力相同，从而加速度相同，但速度只有大小相等，方向可能相反。
 

2.【答案】C 

【解析】解：A、根据德布罗意物质波波长公式可知，由于电子质量小于质子质量，则相同速度的电子与质子相比，电子的波长较长，故A错误；
B、德布罗意物质波假说说明实物粒子具有波动性，并不是说微观粒子是一种波，故B错误；
C、普朗克为了解释黑体辐射实验结果，提出了黑体辐射的能量是一份一份的量子理论，故C正确；
D、康普顿散射实验结果说明光子具有动量，故D错误。
故选：C。
根据德布罗意物质波波长公式可知相同速度的电子与质子相比，电子的波长较长；德布罗意物质波假说说明实物粒子具有波动性，并不是所微观粒子就是波；普朗克提出了黑体辐射的能量是一份一份的量子理论；康普顿散射实验结果说明光子具有动量；
本题考查物理学史，属于常识性问题，对于物理学上重大发现、发明、著名理论要加强记忆，注重积累。
 

3.【答案】A 

【解析】解：根据题意可知，此振子的角速度为，已知振幅为，
由于计时开始时具有正向最大速度，则位移公式为。故BCD错误，A正确。
故选：A。
根据振幅和周期求出加速度，然后即可位移表达公式。
本题考查基本的简谐运动，根据已知量列出位移公式即可求解。
 

4.【答案】D 

【解析】解：四种跃迁中，由到两能级间能级差最大，辐射的光子能量最大，辐射光子频率最大。
所以其中频率最大的是，故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
能级间跃迁辐射光子的能量等于两能级间的能级差，能级差最大的，辐射光子频率最大．
解决本题的关键知道能级间跃迁能量差与光子能量的关系，即
 

5.【答案】B 

【解析】解：水平方向小车和烂泥团组成的系统动量守恒，有：，解得故B正确，A、C、D错误。
故选：B。
烂泥团从离车h高处自由下落，恰好落到车面上，烂泥团与平板车这一系统在水平方向上所受的外力之和为零，在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律求出小车的速度大小．
解决本题的关键掌握动量守恒的条件，知道系统在某一方向上不受外力或所受的外力之和为零，在这一方向上动量守恒．
 

6.【答案】D 

【解析】解：A、铜片得到电子带负电，镍63带正电，知外接负载时镍63的电势比铜片高，该电池内部电流方向是从铜片到镍，外部电阻R上的电流方向从a到b，故A错误；
B、根据电荷数守恒、质量数守恒知镍63的裂变方程是，故B错误；
C、半衰期由原子核本身决定，与外界因素无关，故C错误；
D、衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的，故D正确；
故选：D。
衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子同时释放电子所产生的，根据电荷数守恒、质量数守恒确定裂变方程的正误；根据电流的方向确定电势的高低。
解决本题的关键知道核反应中电荷数守恒、质量数守恒和衰变的实质。
 

7.【答案】B 

【解析】解：AB、根据题意可知，将A、B间的细线烧断，金属球A将做简谐运动，其受到的合力充当回复力，由于细线烧断前A、B受力是平衡的，细线烧断后瞬间，A受到的合力大小等于B的重力，即，此时弹簧的伸长量最大，A的回复力最大，所以最大回复力为40N，根据振幅等于质点到平衡位置的最大距离可知，振幅为4cm，故A错误，B正确；
CD、根据题意可知，将A、B间的细线烧断，金属球A将做简谐运动，当金属球A所受合力为零时，金属球A处于平衡位置，且速度最大，该位置弹簧伸长了2cm，故CD错误。
故选：B。
先研究AB两物体，由平衡关系要得出劲度系数；刚剪断细线时物体的加速度最大，此处相当于是物体A到达简谐运动的振幅处，回复力最大．
解决谐运动的题目应注意找出平衡位置，找出了平衡位置即能确定振幅及最大加速度．
 

8.【答案】C 

【解析】解：A根据图乙，可得变压器输入端电压最大值为
通过图乙可得该交流电的角速度为
则原线圈所接交变电压的表达式为
故A错误；
B由图乙知，电压表示数为变压器输出端电压的有效值，根据理想变压器电压与匝数比关系，可得，代入数据解得
故B错误；
C由图乙知电流表示数为变压器输出端电流的有效值，根据理想变压器输入功率等于输出功率，可得原线圈的输入功率为
故C正确；
D灯泡正常发光，可得流经灯泡的电流
则流经电动机的电流
电动机内部消耗的功率为
可得电动机的输出功率为
故D错误。
故选：C。
由最大值及角速度，求解电压表达式，由匝数比求解电压，由功率关系求解输入功率及输出功率。
本题考查变压器，学生需结合功率关系综合解答。
 

9.【答案】BCD 

【解析】解：A、查德威克通过粒子轰击铍核获得碳核的实验发现了中子，故A错误；
B、所有微观粒子都具有波粒二象性，故B正确；
C、在原子核中，中子和质子、中子和中子之间都存在强相互作用-核力作用，故C正确；
D、在中子轰击下生成和属于重核裂变反应，裂变反应释放能量，根据质能方程可知，核反应过程中存在质量亏损，所以原子核中核子的平均质量变小，故D正确。
故选：BCD。
查德威克发现中子；一切物体都具有波粒二象性；核子之间存在强相互作用；重核裂变时质量亏损，放出能量，核子的平均质量变小。
本题主要考查了物理学史和光的波粒二象性以及重核裂变，解题的关键是明确核反应方程中质量数和电荷数守恒，在平时的学习过程中要多加积累。
 

10.【答案】AB 

【解析】解：A、图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为，方向指向x轴的负方向，故A正确；
B、图中A点对应的时刻振子正远离平衡位置，速度方向指向x轴的正方向，故B正确；
C、由图可知振子的振幅等于，故C错误；
D、弹簧振子的振动周期为2s，即每经过2s振子就完成一次全振动，则在时间内振子做了2次全振动，故D错误。
故选：AB。
根据A点的位置计算弹簧的形变量，从而求出A点对应的回复力大小；根据图像A点对应的时刻振子的运动情况判断其速度方向；可由图像直接得到振子的振幅；根据振子的周期判断4s时间内振子完成全振动的次数。
分析弹簧振子的受力情况和运动情况是应具备的基本能力，简谐运动还要抓住周期性、对称性等来分析。
 

11.【答案】D 

【解析】解：A、逸出功是金属的固有属性，与金属本身有关，与入射光的频率无关，故A错误；
BC、根据光电效应方程知，最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，但最大初动能与入射光的频率不是成正比关系，故BC错误；
D、根据结合图象可知，图线的斜率表示普朗克常量，故D正确。
故选：D。
根据爱因斯坦光电效应方程对照图象列出关系式。
掌握光电效应的特点：①金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关；
②光电子的最大初动能与入射光的强度无关；
③光电子的最大初动能满足光电效应方程。
此题考查了爱因斯坦光电效应方程的相关知识，解决本题的关键理解光电效应的特点，只要掌握了光电效应方程就能顺利解决此题。
 

12.【答案】BC 

【解析】解：A、根据图像可知，交流电周期，则交流电的频率，故A错误；
B、根据图像可知，交流电的感应电动势的最大值，线圈产生的感应电动势的有效值为；根据闭合电路的欧姆定律，即电流表的示数为2A，故B正确；
C、电压表的示数为，故C正确；
D、发电机输出的电功率为，故D错误。
故选：BC。
从图像中可知交流电的周期和感应电动势的最大值；根据有效值与最大值的关系以及欧姆定律、功率公式可以求解。
本题主要考查了交流电有效值与最大值、欧姆定律、功率公式等，较基础。
 

13.【答案】    

【解析】解：根据题目分析，要验证动量守恒定律定律，为防止发生反弹现象，小球A、B的质量之间的关系是；
由动量守恒定律可得，而速度可以用平抛运动相应的水平位移代替，所以动量守恒表达式可表示为；
若碰撞是弹性碰撞，碰撞前后动能相等，有，而速度可以用相应的水平位移代替，所以碰撞前后动能相等的表达式可表示为；
故答案为：
根据题意可知，要验证动量守恒定律定律，为防止发生反弹现象，要求；验证：，小球离开轨道后做平抛运动，它们抛出点的高度相等，在空中的运动时间t相等，上式两边同时乘以t得：，得：；再根据发生弹性碰撞可列式求解。
在实验的过程当中把本来需要测量的速度改为测量平抛过程当中水平方向发生的位移，可见掌握了实验原理才能顺利解决此类题目。
 

14.【答案】   < 

【解析】解：根据题意，总时间为，
解得；
根据单摆周期公式，
解得摆长为；摆长即为绳子的长度；
摆球在水平面内做圆周运动，由向心力公式，
即测到的周期偏小，由此计算的绳子长度偏短，故测得的绳子长度小于真实值；
故答案为：。
根据完成个周期的总时间，即可求解一个周期的时间；再根据单摆周期公式即可推导出摆长即为绳子的长度；根据向心力公式推导做圆锥摆的周期，由此分析计算得到的绳子长度偏小。
本题考查了测重力加速度实验，解决本题的关键知道实验的原理和注意事项，掌握单摆的周期公式，会根据公式分析误差的原因，应用单摆周期公式即可解题。
 

15.【答案】解：根据质量数守恒和电荷数守恒可得铀核裂变的核反应方程为：
；
若有1mol的铀核发生核反应，则释放的核能为
产生的电能为：
答：铀核裂变的核反应方程为；
若有1mol的铀核发生核反应，释放的能量有转化为电能，产生的电能为。 

【解析】根据质量数守恒和电荷数守恒得出铀核裂变的核反应方程；
根据质能方程得出产生的能量，结合比例关系得出产生的电能。
本题主要考查了铀核的裂变问题，熟悉核反应前后的质量数守恒和电荷数守恒，结合质能方程即可完成分析。
 

16.【答案】解：由简谐运动的方程可知：振幅分别为3a和9a，则振幅之比为1：3；
根据频率，解得频率分别为4b和4b；
时刻，相位差为
答：振幅之比为1：3；频率分别为4b和4b；相位差为。 

【解析】根据简谐运动的一般表达式，对比两个简谐运动表达式，得出振幅、频率、相位差等。
本题考查简谐运动相关知识，熟悉掌握简谐运动一般表达式，并理解期中字母含义是解题关键。
 

17.【答案】解：光子的动量
光子的能量
又由于
根据动量守恒定律有
解得：
答：辐射光子后氢原子的速度为。 

【解析】联立光子的动量公式、能量守恒，再根据动量守恒定律联立等式得出氢原子的速度。
本题主要考查了氢原子的能级跃迁的相关应用，熟悉光子的动量和能量的表达式，结合动量守恒定律即可完成分析。