河南省南阳市第一中学校2021-2022学年高二（下）第四次月考物理试题（解析版）

南阳一中2022 年春期高二年级第四次月考 物理试题 一、选择题（本题共12 小题，共48 分。其中1-8 小题给出的四个选项中只有一项符合题目要 求，9-12 小题给出的四个选项中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. 关于原子和原子核的组成，说法正确的是（ ） A. 汤姆孙通过对阴极射线一系列研究，发现了原子核内部放出的β 射线 B. 玻尔将量子观念引入原子领域，建立了氢原子量子化模型 C. 卢瑟福分析α 粒子散射实验数据，发现了原子核内部的质子 D. 贝克勒尔研究了铀的天然放射性，建立了原子核式结构模型 【答案】B 【解析】 【详解】汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，阴极射线的电子来自原子核外的电子，而不是原子核 内部；故A 错误；玻尔将量子观念引入原子领域，建立了氢原子量子化模型，故B 正确；卢瑟福通过α 粒 子散射实验，提出原子具有核式结构，并没有证实了在原子核内存在质子．故C 错误；贝克勒尔通过对天 然放射性的研究，揭示了原子核有复杂的结构，而原子核式结构式卢瑟福提出的，故D 错误； 2. 下列说法中正确的是（ ） A. 黑体辐射强度与波长有关，温度升高，各种波长的辐射都有增加，且辐射强度的极大值向波长较长的方 向移动 B. 光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性 C. 电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性 D. 光波是一种概率波。光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的，这是光子自身的固有性质 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据黑体辐射的规律可知，随温度的升高，相同波长的光辐射强度都会增加，辐射强度的极 大值向波长较短的方向移动，故A 错误； B．光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故B 错误； C．任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳都有一种波与之对应，这种波称为物质波，故电 子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故C 正确； D．波粒二象性是光的根本属性，与光子之间的相互作用无关，故D 错误； 故选C。 3. 如图所示为氢原子能级图，下列说法中正确的是（ ） A. 用动能等于11.2eV 的电子撞击处于基态的氢原子，氢原子不可能从基态跃迁到 能级 B. 用从 能级跃迁到基态辐射的光照射逸出功为3.34eV 的锌，可能不会发生光电效应 C. 氢原子吸收能量为12.1eV 的光子后可以从基态跃迁到 能级 D. 氢原子从 能级跃迁到 能级时，释放的光子的能量为2.55eV 【答案】D 【解析】 【详解】A．用动能等于11.2eV 的电子撞击处于基态的氢原子，该电子能量大于 和 两能级能量 差，若氢原子恰好吸收等于两能级的能量差的能量，则氢原子可以从基态跃迁到 能级，故A 错误； B．从 能级跃迁到基态辐射的光子能量为 大于锌的逸出功3.34eV，一定会发生光电效应，故B 错误； C．根据玻尔理论，氢原子只有吸收能量刚好等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到较高能级，故C 错误； D．氢原子从 能级跃迁到 能级时，释放的光子的能量为 故D 正确。 故选D 。 4. 如图所示，用绿光照射阴极 ，当 极板电势比阴极高出 时，光电流达到饱和，电流表示数为 ，当 极板电势比阴极低 时，光电流恰好为零，电子的电荷量 ，则（ ） A. 当下方滑片从图示位置左移时，阴极 的电势比 极板低 B. 每秒钟阴极发射的光电子数 个 C. 光电子飞出阴极时的最大初动能为 D. 如果把绿光的光强增大为原来的2 倍，饱和光电流仍然不变 【答案】C 【解析】 【详解】A．由电路可知，当下方的滑片从图示位置左移时，阴极 的电势比 极板高，选项A 错误； B．每秒钟阴极发射的光电子数 故B 错误； C．由题可知，遏止电压Uc=0.6V，则光电子飞出阴极时的最大初动能为 Ekm＝eUc＝1.60×10−19C×0.6J＝9.6×10−20J 故C 正确； D．饱和光电流随光照强度的增加而增大，则把照射阴极的绿光的光强增大为原来的2 倍，饱和光电流将 增大，故D 错误； 故选C。 5. 如图所示，两波源分别位于 和 处，形成两列分别沿x 轴正方向和负方向 传播的简谐横波，两列波的波速均为 ，两波源的振幅均为2cm， 时刻两波的图像如图中 所示，此时平衡位置处于 和 的质点P 和Q 刚开始振动。质点M 的平衡位置处于x=0.5m 处，下列判断正确的是（ ） A. 质点M 刚开始振动时的 方向沿y 轴的负方向 B. 时刻，质点P、Q 的位移都为2cm C. 0~2s 内，质点M 经过的 路程为20cm D. 2.5s 后，两波源间振动加强的点有6 个 【答案】C 【解析】 【详解】A．由波形图可知，两列波将同时传到M 点，由左侧波在M 点引起的振动方向向上，由右侧波在 M 点引起的振动方向也向上，可知质点M 起振时的振动方向沿y 轴正向，故A 错误； B．由题意知波的周期 由 0s 时P、Q 都是从平衡位置向正最大位移处运动，在t=0.75s 时刻，P、Q 都运动到负最大位移处，位移都 为-2cm，故B 错误； C．两列波传到M 点的时间均为 在0.75s~2s 时间内，质点M 振动 ，由于M 到两波源距离相等，波长相等，M 点是振动加强点，振幅 为 A’=2A=4cm 时间内运动的路程为 5A’=10A=20cm 故C 正确； D．经过2.5s，波前进的距离为 即2.5s 末，x 轴上-0.2m~1.2m 范围内所有质点都处于两列波叠加区域。 到两波源路程差为波长整数倍的质点在-1m、1m、3m、5m、7m、9m、11m 处，即有7 个振动加强点，故 D 错误。 故选C。 6. 处于n＝3 能级的大量氢原子向低能级跃迁辐射多种频率的光子，已知普朗克常量为h，氢原子能级公式 为E= ，不同轨道半径为rn=n2r1，E1为基态能量，r1为处于基态时电子的轨道半径，n=1，2，3，…。则 下列说法中错误的是（ ） A. 共产生3 种不同频率的光子 B. 氢原子由n＝3 能级跃迁到基态时，电子电势能减小，动能增加，总能量减小 C. 处于n＝3 能级和处于基态的电子做圆周运动的线速度大小之比为1∶3 D. 产生光子的最大波长为λm=－ 【答案】D 【解析】 【详解】A．大量处于n＝3 能级的氢原子向低能级跃迁，能产生3 种不同频率的光子，A 正确； B．当氢原子从n＝3 能级跃迁到基态时，电子的速率增大，动能增加，电势能减小，因向外辐射光子总能 量减小，B 正确； C．依据库仑力提供向心力，可得 =m 已知 rn=n2r1 则有处于n＝3 能级和处于基态的电子做圆周运动的速度大小之比为 ∶ ＝1∶3 C 正确； D．产生的光子的最小频率为 ν 小= 依据 λ= 对应波长最长，即为 λm= D 错误。 本题选择错误的，故选D。 7. 在某次光电效应实验中，得到的遏止电压UC与入射光的频率v 的关系如图所示，若该直线的斜率和纵截 距分别为k 和-b，电子电荷量的绝对值为e，则（ ） A. 普朗克常量可表示为 B. 若更换材料再实验，得到的图线k 改变，b 改变 C. 所用材料的逸出功可表示为eb D. b 由入射光决定，与所用材料无关 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由光电效应方程 得 A．图线的斜率 普朗克常量为 故A 错误； B．更换材料再实验，因为逸出功发生变化，所以图线的斜率k 不变，纵轴截距b 发生改变，故B 错误； C．纵轴截距的绝对值 可得逸出功 故C 正确； D．b 等于逸出功与电荷电量的比值，而逸出功与材料有关，则b 与材料有关，故D 错误。 故选C。 8. 如图所示，劲度系数为k 的轻弹簧下端悬挂一质量为M 的圆盘，圆盘处于静止状态。现将质量为m 的粘 性小球自h 高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A. 圆盘将以碰后瞬时位置作为平衡位置做简谐运动 B. 圆盘做简谐运动的振幅可能为 C. 振动过程中圆盘的最大速度为 D. 从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球、圆盘与弹簧组成的系统势能先减小后增大 【答案】D 【解析】 【详解】A．因为简谐运动的平衡位置是物体能够自由静止的位置，即应该是小球粘在盘子上一起静止的 位置，所以应该比开始位置偏下，故A 错误； B．因为振幅为从平衡位置到最大位移处的距离，根据对称性，则小球和盘再次回到都刚开始碰撞的位置 时速度不为零，故开始的位置不是最大位移处，因为开始时 小球粘在盘子上一起静止的位置满足 所以刚开始碰撞的位置到平衡位置的距离为 故振幅应该大于 ，故B 错误。 C．小球自h 高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，则 又因为 所以两者碰后速度为 而两者碰撞瞬间满足 即碰后两者向下做加速度减小的加速运动，当a=0 时速度最大，之后做减速运动到最低点，故振动过程中 圆盘的最大速度应该大于 ，故C 错误； D．从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球的动能先增大后减小，故由能量守恒定律可得，小球、圆盘与 弹簧组成的系统势能先减小后增大，故D 正确。 故选D。 9. 著名物理学家汤姆孙曾在实验中让电子束通过电场加速后，通过多晶薄膜得到了如图所示衍射图样，已 知电子质量为 ，加速后电子速度 m/s，普朗克常量 J·s，则（ ） A. 该图样说明了电子具有粒子性 B. 该实验中电子的德布罗意波长约为0.15nm C. 加速电压越大，电子的物质波波长越大 D. 使用电子束工作的电子显微镜中，加速电压越大，分辨本领越强 【答案】BD 【解析】 【详解】A．图为电子束通过多晶薄膜的衍射图样，因为衍射是波所特有的现象，所以说明了电子具有波 动性，A 错误； B．由德布罗意波长公式可得 ，而动量 ，两式联立得 该实验中电子的 德布罗意波长约为0.15nm，B 正确； C．由德布罗意波长公式可得 ，而动量 两式联立得 加速电压越大，电子的波长越短，衍射现象就越不明显，分辨本领越强，C 错误，D 正确。 故选BD。 10. 如图所示为研究光电效应现象的实验电路，A、K 为光电管的两个电极，电压表V、电流计G 均为理想 电表。已知该光电管阴极K 的极限频率为 ，电子的电荷量为 ，普朗克常量为h，开始时滑片P、 上下对齐，且处于滑动变阻器的合适位置.现用频率为 的光照射阴极K（ ），则下列说法正确的是 （ ） A. 该光电管阴极材料的逸出功为 B. 若加在光电管两端的正向电压为U，则到达阳极A 的光电子的最大动能为 ，且不随照射 光的强度而变化 C. 若将滑片P 向右滑动，则电流计G 的示数一定会不断增大 D. 若将滑片 向右滑动，则当滑片P、 间的电压为 时，电流计G 的示数恰好为0 【答案】ABD 【解析】 【分析】 【详解】A．由极限频率为 ，故金属的逸出功为 A 正确； B．由光电效应方程可知，电子飞出时的最大动能为 由于加的正向电压，由动能定理 解得 当光的频率不变时，光电子的最大初动能与照射光的强度无关，故B 正确； C．若将滑片P 向右滑动时，若电流达到饱和电流，则电流不再发生变化，故C 错误； D． 向右滑动时，所加电压为反向电压，由 可得 则反向电压达到遏止电压后，动能最大的光电子刚好不能参与导电，则光电流为零，故D 正确。 故选ABD。 11. 利用如图甲所示的装置可以测量待测圆柱形金属丝与标准圆柱形金属丝的直径差，T1、T2是标准平面玻 璃，A0为标准金属丝，直径为 ，A 为待测金属丝，直径为D。用波长为 的单色光垂直照射玻璃表面， 干涉条纹如图乙所示，相邻亮条纹的间距为 。则（ ） A. D 与 相差越大， 越小 B. 轻压T1的右端，若 变小，有D<D0 C. 相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差为 D. 图乙可能是D 与 相等时产生的条纹 【答案】AB 【解析】 【详解】A．设标准平面玻璃之间的夹角为θ，由题设条件，则有 由空气薄膜干涉条件，则有 即为 由此可知D 与 相差越大，θ 越大， 越小，故A 正确； B．轻压T1的右端，若 变小，由 可知，θ 变大，因为压的是右侧，说明右侧直径小，即有 D<D0 故B 正确； C．相邻亮条纹对应的空气薄膜厚度差的2 倍为光程差，故C 错误； D．当D=D0时，光程差相等，则不产生干涉条纹，故D 错误。 故选AB。 12. 在纸面上有两波源 和 相距3m，频率均为2Hz，以 为原点建立如图所示的坐标系，t=0 时波源 从平衡位置开始垂直纸面向上做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t=0.25s 时波源 也开 始垂直纸面向上做简谐运动，在t=0.75s 时两列简谐波的最远波峰传到了图示中的两个圆的位置。则（ ） A. 波的传播速度为4m/s B. 虚线x=1.5m 为振动加强区 C. t=1.0s 时波谷与波谷相遇的点共有2 个 D. t=1.0s 后 和 连线上有2 个振动减弱的位置 【答案】AC 【解析】 【详解】A．两波源起振的时间差为 时间内两列波的传播距离之差为 波的传播速度为 故A 正确； B．根据几何关系可知x=1.5m 上各质点到两波源的波程差均为零，而t=0.25s 时S1正向下振动，与S2起振 方向相反，所以两波源在x=1.5m 上引起质点的振动步调相反，即虚线x=1.5m 为振动减弱区，故B 错误； C．两列波的波长均为 t=1.0s 时S1波传播到的最远位置到S1的距离为 此时S1波的最远波谷到S1的距离为 S1波的最近波谷到S1的距离为 t=1.0s 时S2波传播到的最远位置到S2的距离为 S2波此时产生的波形中只有一个波谷，且到S2的距离为 如图所示，可知t=1.0s 时波谷与波谷相遇的点共有2 个，故C 正确； D． 和 连线上满足到两波源的波程差为波长的整数倍的点为振动减弱位置，即 （k=0，1，2，…） 则 （k=0，1，2，…） 解得 （k=0，1，2，…） 即 所以t=1.0s 后 和 连线上有3 个振动减弱的位置，故D 错误。 故选AC。 二、填空题（本题共3 小题，共16 分。把答案填到答题卡上相应位置） 13. 如图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率实验，在一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、 P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像。 （1）以下说法正确的是___________； A．入射角 越大越好 B．入射角 越小越好 C．P1、P2及P3、P4之间的距离越小越好 D．P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些 （2）该玻璃砖的折射率 ___________，另一同学将大头针P1和P2插在圆弧侧某半径延长线位置时，在 另一侧任何方向看不到大头针的像，可能的原因是___________。 【答案】 ①. D . ② . ③发生了全反射 【解析】 【详解】(1)[1]为了提高实验的精确度，实验时大头针之间的距离适当大些，入射角适当大些。故ABC 错 误；D 正确。 故选D。 (2)[2]根据折射定律，可得玻璃砖的折射率为 [3] 另一同学将大头针P1和P2插在圆弧侧某半径延长线位置时，在另一侧任何方向看不到大头针的像，可 能的原因是发生了全反射。 14. 某同学设计了一个测定激光波长的实验装置如图(a)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入 一个一端装有双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图(b)中的黑点代 表亮点的中心位置． (1)这个现象说明激光具有_________性(填“粒子性”或“波动性”)； (2)通过测量相邻光点的距离可算出激光的波长，据资料介绍，如果双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的 距离为L，感光片上相邻两光点间的距离为b，则激光的波长 ． 该同学测得L=1.0000m、缝间距a=0.220mm，用十分度的游标卡尺测感光片上的点的距离时，尺与点的中 心位置如图(b)所示．图(b)图中第1 到第4 个光点的距离是_________mm．实验中激光的波长 λ=_________m．(保留两位有效数字) (3)如果实验时将红激光换成蓝激光屏上相邻两光点间的距离将_________．(填“变大”或“变小”) 【答案】 ①. 波动 ②. 8.5， ③. 6.2×10-7 . ④变小 【解析】 【详解】（1）这个现象是光的干涉现象干涉现象是波独有的特征，所以说明激光具有波动性． （2）游标卡尺的主尺读数为8mm+0.1×5mm=8.5mm，可知第1 到第4 个光点的距离是 ．由题意知 ， ， ，所以波长 （3）如果实验时将红激光换成蓝激光，则波长减小，根据 得，相邻两光点的距离将变小。 15. 单摆测定重力加速度的实验中： (1)实验时用20 分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径d=_____mm。 (2)悬点到小球底部的长度l0，示数如图乙所示，l0=____cm。 (3)实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F 随时间t 变化的图象如图丙所示，然后使单摆保持静止，得到如 图丁所示的F–t 图象。那么： ①重力加速度的表达式g=____（用题目中的物理量d、l0、t0表示）． ②设摆球在最低点时Ep=0，已测得当地重力加速度为g，单摆的周期用T 表示，那么测得此单摆摆动时的 机械能E 的表达式是____。 A． B． C． D． 【答案】 ①. 11.7 . ②100.25 . ③ . ④BD 【解析】 【详解】(1)[1]由甲图可知，主尺上的读数是11 mm，游标尺上第14 个刻度与主尺对齐，所以游标尺上的 读数为 14×0.05 mm=0.70 mm 所以该摆球的直径 d=11.70 mm (2)[2]由乙图可知，悬点到小球底部的长度 l0=100.25 cm (3)[3]从图丙中看出单摆的周期为4t0。单摆摆长 单摆周期公式 解得 [4]AB．由丁图可知 单摆在最低点时 根据周期公式 最低点的机械能 解得 A 错误，B 正确； CD．单摆在最高点时 最高点的机械能 解得 C 错误，D 正确。 故选BD。 三、计算题（本题共4 小题，共46 分，解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算 步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。） 16. 如图所示，在 处的质点 在垂直于 轴方向上做简谐运动，形成沿 轴正方向传播的机械波。某 时刻起，质点 开始从平衡位置向上运动，经 第一次形成图示波形， 是平衡位置为 处的 质点，A 是位于 处的质点， 是位于 处的质点。 （1）该机械波的波速是多少； （2）从图示状态开始计时，要经过多长时间质点 第一次到达波峰位置； （3）若从图示状态开始计时，至少要经过多少时间，P、A 两质点的偏离平衡位置的位移相同。 【答案】（1） ；（2） ；（3） 【解析】 【详