2020-2021学年黑龙江省哈尔滨市第九中学高二下学期第三次月考物理试题（解析版）

黑龙江省哈尔滨市第九中学2020-2021学年高二下学期第三次月考物理试卷

考试时间：90分钟

一、单选题（每题只有一个选项正确，每题4分共28分）

1．下列有关波粒二象性的说法中正确的是（　　）

A．爱因斯坦在研究黑体辐射时，提出了能量子的概念

B．德布罗意最先提出了物质波，认为实物粒子也具有波动性

C．康普顿效应表明光具有波动性，即光子不仅具有能量还具有动量

D．如果能发生光电效应，只增大入射光强度，选出的光电子最大初动能增加

2．如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正，下列说法正确的是（　　）

A．从上往下看，0 ~1s内圆环中的感应电流沿逆时针方向

B．2s时圆环中的感应电流大于0.5s时感应电流

C．金属圆环中感应电流变化周期为2s

D．1s时金属圆环所受安培力最大

3．在如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈的匝数之比为，两个相同灯泡的电阻和滑动变阻器接入电路中的有效阻值均为不考虑灯泡电阻随温度的变化，两电表均为理想交流电表，电源输出电压的表达式为。下列说法正确的是（　　）

A．、两灯泡消耗的功率之比为

B．电流表的示数为8A

C．电源的输出功率为1900W

D．当滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈的功率可能是先减小后增大

4．一定质量的理想气体从状态A开始，经历四个过程AB、BC、CD、DA回到原状态，其p-V图像如图所示，其中DA段为双曲线的一支。下列说法正确的是（　　）

A．A→B外界对气体做功     

B．B→C气体对外界做功

C．C→D气体从外界吸热

D．D→A容器壁单位面积单位时间内受到气体分子撞击的次数变多

5．如图所示，N为钨板，M为金属网，它们分别与电池两极相连，电池的电动势E和极性已在图中标出，钨的逸出功为，现分别用氢原子跃迁发出的能量不同的光照射钨板，下列判断正确的是（　　）

A．用能级跃迁到能级发出的光照射，N板会发出电子

B．用能级跃迁到能级发出的光照射，N板会发出电子

C．用能级跃迁到能级发出的光照射，不会有电子到达金属网M

D．一个处于能级氢原子跃迁时最多能发射6种不同的光子

6．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子（hydrogenmuonatom），它在原子核物理的研究中有重要作用，图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E的一束光照射大量处于n=2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，一共能发出６种频率分别为、、、、和的光，且频率依次增大，则E等于（　　）

A．h（-） B．h（+） C．h D．h

7．如图，在固定的汽缸A和B中分别用活塞封闭一定质量的理想气体，活塞面积之比为SA：SB＝1：2。两活塞以穿过B的底部的刚性细杆相连，可沿水平方向无摩擦滑动。两个汽缸都不漏气。某状态下系统平衡时，A中气体压强为pA＝1.5p0，p0是汽缸外的大气压强，则此时B中气体压强为（　　）

A．0.75p0 B．0.25p0 C．0.5p0 D．p0

二、多选题（每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，选错的得零分）

8．以下说法正确的是（　　）

A．晶体与非晶体可以相互转化

B．布朗运动不是液体分子的运动，但它可以说明分子在永不停息地做无规则运动

C．当分子力表现为斥力时，分子力和分子势能总是随分子间距离的减小而增大

D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第一定律

E.某气体的摩尔体积为V，每个分子体积为，则阿伏加德罗常数可表示为

9．下列说法正确的是___________

A．当分子间距离增大时，分子间引力增大，分子间斥力减小

B．雨伞伞面上有许多细小的孔，却能遮雨，是因为水的表面张力作用

C．一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加

D．对于一定质量的理想气体，如果压强不变，体积增大，那么它一定从外界吸热

E.某容器内封闭着一定质量的理想气体，若气体的压强不变，当温度升高时，单位时间内气体分子撞击容器壁的次数增多．

10．如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是（　　）

A．这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光

B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小

C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易表现出衍射现象

D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

11．如图所示，形汽缸固定在水平地面上，用重力不计的活塞封闭一定质量的气体，已知汽缸不漏气，活塞移动过程中与汽缸内壁无摩擦。初始时，活塞紧压小挡板，外界大气压强为。现缓慢升高汽缸内气体的温度，则下列能反映汽缸内气体的压强、体积随热力学温度变化的图像是（　　）

A． B．

C． D．

12．一定质量的理想气体由状态a经状态b、状态c到状态d，最后回到状态a，其压强p与温度T的变化关系如图所示，图中ab延长线过原点，bc、ad平行T轴，cd平行p轴。下列说法正确的是（　　）

A．气体在a、b两状态的体积相等

B．从b到c，每个气体分子的动能都增大

C．从c到d，单位体积中气体分子数增加

D．从d到a，外界对气体做功，气体放出热量

E.在过程bc中气体对外界做功小于过程da中外界对气体做的功

三、实验题

13．（7分）如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．

（1）当变阻器的滑动端P向___滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大．

（2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为___（已知电子电荷量为e，普朗克常量h）．

（3）如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将___（填“变大”、“变小”或“不变”）．

（4）用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc﹣ν图象如图乙所示，根据图象求出该金属的截止频率νc=___Hz，普朗克常量h=___J•s（已知电子电荷量e=1.610﹣19C）．

四、解答题

14．（9分）某小型水力发电站的发电输出功率为5×104W，发电机的输出电压为250V，输电线总电阻R=5Ω．为了使输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%，必须采用远距离高压输电的方法，在发电机处安装升压变压器，而在用户处安装降压变压器。设用户所需电压为220V，不计变压器的损失。求：

（1）输电线上的电流；           

（2）升、降压变压器原、副线圈的匝数比；

（3）可供多少盏“220V 40W”的白炽灯正常工作？

15．（12分）如图甲所示，气缸左右侧壁导热，其它侧壁绝热，平放在水平面上。质量为m、横截面积为S的绝热活塞将气缸分隔成A、B两部分，每部分都封闭有气体，此时两部分气体体积相等。外界温度保持不变，重力加速度为g（不计活塞和气缸间的摩擦）。

（1）若将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示，稳定后A、B两部分气体体积之比变为，整个过程不漏气，求此时B部分气体的压强。

（2）将丙图中B的底端加一绝热层，对B部分气体缓慢加热，使A、B两部分气体体积再次相等，求此时B部分气体的温度T。

16（12分）．如图所示，两根足够长的平行导轨水平放置在地面上且固定不动，导轨间距为L=1m，在轨道的左、右两端各连接一个定值电阻，其中R1=6Ω、R2=3Ω。一质量为m=1kg的金属棒ab垂直于导轨放置，金属棒接入电路中的电阻为r=2Ω。整个装置处于足够大的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=1T、方向垂直于轨道面向下。用大小为F=1.5N、平行于导轨向右的恒力作用于金属棒，使其从P位置由静止开始沿导轨方向运动，到达Q位置时刚好匀速，该过程中通过金属棒ab的电量为q=2.5C。已知金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.1，取重力加速度为g=10m/s2。求：

(1)金属棒ab所受的安培力的方向；

(2)金属棒ab的最大速度v的大小；

(3)从P到Q的运动过程中，电阻R1上产生的焦耳热Q1。

17．（12分）如图所示，一粗细均匀的“山”形管竖直放置，A管上端封闭，B管上端与大气相通，C管内装有带柄的活塞，活塞下方直接与水银接触。A管上方用水银封有长度L=10 cm的空气柱，温度t1=27℃；B管水银面比A管中高出h=4 cm。已知大气压强p0=76 cmHg。为了使A、B管中的水银面等高，可以用以下两种方法：

（1）固定C管中的活塞，改变A管中气体的温度，使A、B管中的水银面等高，求此时A管中气体的热力学温度T2；

（2）在温度不变的条件下，向上抽动活塞，使A、B管中的水银面等高，求活塞上移的距离。（结果保留一位小数）

参考答案

1．B

【详解】

A．普朗克引入能量子的概念，得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得非常好，并由此开创了物理学的新纪元，故A错误；

B．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性；故B正确；

C．康普顿效应说明光具有粒子性，说明光具有能量，还具有动量，故C错误；

D．根据光电效应方程

知，光电子的最大初动能和入射光强度无关，故D错误。

故选B。

2．B

【详解】

A．从上往下看，0 ~1s内螺线管在圆环中产生的磁场向上，磁通量增大，根据楞次定律，在圆环中产生的感应电流沿顺时针方向，A错误；

B．2s时图像的斜率最大，螺线管中的电流变化最快，在圆环中产生的感应电流最大，B正确；

C．金属圆环中感应电流变化周期等于螺线管中电流变化的周期，都等于4s，C错误；

D．1s时螺线管中的电流等于零，不产生磁场，对金属环无作用力，金属圆环不受安培力，D错误。

故选B。

3．B

【详解】

A．设电流表示数为，副线圈两端的电压为

原线圈两端的电压

原线圈电流

、两灯泡消耗的功率之比为

选项A错误；

B．电源输出电压的有效值，由闭合电路欧姆定律得

结合A选项的分析代入数据解得，，选项B正确；

C．电源的输出功率

选项C错误；

D．设原线圈等效负载电阻为，根据理想变压器原副线圈功率相等有

由于初始时

当滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈总电阻增加，则原线圈等效负载电阻增加；将电阻看成等效电源内阻，根据电源输出功率的特点可知当内电阻等于外电阻时输出功率最大，所以当等效负载电阻等于电阻时等效电源输出功率最大，即原线圈功率最大；故当滑动变阻器的滑片向下滑动，副线圈的功率可能是先增大后减小。故D错误

故选B。

4．D

【详解】

A．A→B过程，气体体积变大，气体对外做功，故A错误；

B．B→C过程，气体体积不变，气体对外不做功，故B错误；

C．C→D过程，气体压强不变，体积减小，故气体温度降低，即外界对气体做功，同时气体内能减小，所以气体向外界放热，故C错误；

D．D→A过程为等温变化，而气体压强变大，故单位面积单位时间，气体撞击器壁次数变多，故D正确。

故选D。

5．B

【详解】

AB.根据爱因斯坦光电效应方程可知只有光子能量大于4.5eV时，N板才会发出电子，根据氢原子能级图可知n=3能级跃迁到n=2能级发出的光子能量为1.9eV，n=2能级跃迁到n=1能级发出的光子能量为10.2eV，故A错误，B正确；

C.能够使电子到达金属网M的对应照射光子能量的最小值为

而n=3能级跃迁到n=2能级发出的光子能量为12.1eV，所以用此光照射时，电子可以到达金属网M，故C错误；

D.一个处于n=4能级氢原子跃迁时最多能发射3种不同的光子，故D错误。

故选B。

【点睛】

在分析D选项时，要注意是一个氢原子而不是一群氢原子，这二者的区别在于：若是一个氢原子跃迁，则最多能发射的光子种类为n-1种；若是一群氢原子跃迁，则最多能发射的光子种类为种。

6．C

【详解】

子吸收能量后从能级跃迁到较高n能级，然后从n能级向较低能级跃迁。若从n能级向低能级跃迁时如果直接跃迁到基态能级，则辐射的能量最大，否则跃迁到其它较低的激发态时子仍不稳定，将继续向基态和更低的激发态跃迁，即1、2、任意两个轨道之间都可以产生一种频率的辐射光，故总共可以产生的辐射光子的种类为

解得

即子吸收能量后先从能级跃迁到能级，然后从能级向低能级跃迁；辐射光子的按能量从小到大的顺序排列为4能级到3能级，能级3到能级2，能级4到能级2，能级2到能级1，能级3到能级1，能级4到能级，所以能量E与相等。

故选C。

【点睛】

本题需要同学们理解μ子吸收能量后从较低能级跃迁到较高能级，而较高能级不稳定会自发的向较低能级跃迁，只有跃迁到基态后才能稳定，故辐射光子的种类为，这是高考的重点，我们一定要熟练掌握。

7．A

【详解】

对A中气体，有

对B中气体，有

联立，可得

故选A。

8．ABC

【详解】

A．晶体与非晶体之间可以相互转化，故A正确；

B．布朗运动是固体小颗粒的运动，它是分子无规则运动的反映，故B正确；

C．当分子间是斥力时，分子力随距离的减小而增大，分子力做负功，故分子势能增大，故C正确；

D．第二类永动机不违反能量守恒定律，但违反了热力学第二定律，故D错误；

E．某气体的摩尔体积为V，每个分子体积为，由于分子间的距离远大于分子的直径，所以阿伏加德罗常数不可表示为，故E错误。

故选ABC。

9．BCD

【分析】

随着分子间距增大，分子间引力和斥力均减小；液体存在表面张力；布朗运动是悬浮在液体中固体颗粒的运动，是液体分子无规则热运动的反映；液体的表面张力使液面具有收缩到液面表面积最小的趋势；气体压强的大小跟气体分子的平均动能和分子的密集程度有关.

【详解】

A、分子间的作用力随着分子间距增大，分子引力和斥力均减小；故A错误.

B、雨伞伞面上有许多细小的孔却能遮雨，是因为水的表面层的分子间距较大，水分子间的力为引力，表现为张力作用；故B正确.

C、一定质量的100℃的水变成100℃的水蒸气，需要吸热内能增大，但温度不变即分子平均动能不变，但分子之间的势能增加；故C正确.

D、一定量的理想气体，如果压强不变，体积增大，根据理想气体的状态方程可知气体的温度一定升高，内能则一定增大，那么它一定从外界吸热，故D正确；

E、气体压强的微观解释可知，压强取决于单位时间撞击容器壁单位面积的次数（体积）和分子的无规则运动程度即分子的平均动能（温度），所以体积增大，压强不变时，气体分子在单位时间撞击容器壁单位面积的次数一定减少，故E错误；

故选BCD.

【点睛】

本题考查热力学多个知识，热学的重点是分子动理论、液体表面张力、分子力与分子势能等，要加强对基础知识的学习，力争不在简单题上失分.

10．AD

【详解】

A.这些氢原子总共可辐射出光的频率种数为

故A正确；

B.由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光频率最小，故B错误；

C.由n=4能级跃迁到n=1能级产生的光频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，故C错误；

D.由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子能量为10.2eV，大于金属铂的逸出功，可以使金属铂发生光电效应，故D正确。

故选AD。

11．BD

【详解】

AB．当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强p与热力学温度T成正比，在p-T图像中，图线是过原点的倾斜的直线；当活塞开始离开小挡板（小挡板的重力不计），缸内气体的压强等于外界的大气压，气体发生等压膨胀，在p-T中，图线是平行于T轴的直线，A错误B正确；

CD．气体先等容变化，后等压变化，V-T图像先平行于温度轴，后是经过原点的一条直线， C错误D正确。

故选BD。

12．ADE

【详解】

A．a、b处同一等容线上，则气体在a、b两状态的体积相等，所以A正确；

B．从b到c，温度升高，分子平均动能增大，但并不是每个气体分子的动能都增大，所以B错误；

C．从c到d，是等温过和，压强与体积成反比，压强减小，则体积增大，所以单位体积中气体分子数减小，则C错误；

D．从d到a，气体体积减小，外界对气体做功，但是气体的温度降低，气体的内能减小，由热力学第一定律

可知，气体放出热量，所以D正确；

E ．在过程bc中气体对外界做功为

过程da中外界对气体做的功为

过程cd为等温变化，有

联立可得

由图像可知

，

则

所以在过程bc中气体对外界做功小于过程da中外界对气体做的功，则E正确；

故选ADE。

13．ABD    AC       

【详解】

（1）[1]“用油膜法估测分子的大小”实验的科学依据是：将油酸形成的膜看成单分子油膜；不考虑各油酸分子间的间隙，认为油酸分子一个一个的紧密排列；将油酸分子看成球形。故选ABD。

（2）[2]AC、油酸未完全散开和计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，都可使面积变小，根据

可知，油酸分子直径测量值偏大，故AC正确．

BD、油酸溶液浓度低于实际值和求每滴体积时，1mL的溶液的滴数多记了10滴，都会使油酸体积变小，根据

可知，油酸分子直径测量值偏小，故CD错误．

故选AC．

（3）[3]每滴油酸酒精溶液中含油酸的体积为

由图可知油膜的面积为

S′=8S

则油酸分子直径为

14．左；    ；    变大；    ；    ；   

【详解】

(1)当变阻器的滑动端P向左滑动时，光电管两端的反向电压减小，光电流增大，通过电流表的电流将会增大．

(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能，据爱因斯坦光电效应方程可得，逸出功．

(3)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能变大．

(4) 据、、，可得，则．据图象求出该金属的截止频率；据图象斜率可得，则普朗克常量．

【点睛】

在光电效应中，电子吸收能量变成光电子在没有电压的情况下会在光电管中自由扩散从而形成光电流．当加速电压U增加到一定值时，阴极K射出的光电子全部到达阳极，光电流达到饱和值；随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小，加到光电流为零时的电压就叫遏制电压，它使具有最大初速度的光电子也不能到达阳极．

15．(1)20A(2) ；(3)

【解析】

【详解】

画出输电的示意图

（1）输电线中的功率损失为:

化简可得得：

（2）由公式，可得升压变压器的副线圈两端的电压为：

升压变压器的原副线圈的匝数比为:

降压变压器得到的电压为：

由题意可知降压变压器的副线圈的电压为：

降压变压器的原副线圈的匝数比为:

（3）可供 “22040”的白炽灯正常工作的盏数为：(盏)

16．（1）；（2）

【详解】

（1）假设开始时，两部分体积共为V，此时

、TA＝TB＝T0

将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示时设A部分压强为

则

由玻意耳定律得：对A

对B

联立解得

（2）对B部分气体缓慢加热，使A、B两部分气体体积再次相等，A回到最初状态，此时

从乙到丙过程，对B由理想气体状态方程得

联立解得

17．(1)方向水平向左；(2)v=2m/s；(3)Q1=0.5J

【详解】

(1)由右手定则和左手定则可知，金属棒ab所受的安培力的方向水平向左；

(2)金属棒达最大速度时匀速运动，有

由闭合电路的欧姆定律

并联电路的总电阻为

联立以上方程，得

v=2m/s

(3)由电量公式

得

x=10m

由动能定理

得

所以

J

由串并连电路特点可得

Q = I 2R总t，Q1 = I12R1t

且由并联电路特点可知

则

18．（1）228K；（2）5.1cm

【详解】

（1）设U形管的横截面积为S，对A部分气体，初态有

P1＝P 0+ 4cmHg＝ 76cmHg+ 4cmHg＝ 80cmHg

末态有

P2= 76cmHg

气柱长度为

L=10cm

L'＝ 8cm

根据理想气体状态方程

故有

解得

T2＝ 228K

（2） 由于T不变，则根据波意耳定律可得

即有

解得

L 3=10.526cm

所以C管中水银长度的增加量为

＝ 4cm +0.526cm + 0.526cm≈5.1cm

即活寒上移的距离为5.1cm