【物理】广东省佛山市三水中学2019-2020学年高二下学期第二次统考试题（解析版）

【物理】广东省佛山市三水中学2019-2020学年高二下学期第二次统考试题（解析版）

三水中学 2019-2020 学年下学期第二次统考高二物理试题 (时量：75 分钟 总分：100 分) 2020 年 5 月 一、单选题(共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。每题的四个备选项中只有一个最符合题意。) 1. 在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用．下列叙述 不符合史实的是 A. 奥斯特在实验中观察到电流的磁效应，该效应解释了电和磁之间存在联系 B. 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性，提出了分子电流假说 C. 法拉第实验中观察到，在通有恒定电流的静止导线附近的固定导线圈中产生感应电流 D. 楞次在分析了许多实验事实后提出，感应电流应具有这样的方向，即感应电流的磁场总 要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 2.若氢原子中核外电子绕原子核做匀速圆周运动，则氢原子从基态跃迁到激发态时，下列结 论正确的是( ) A. 动能变大，势能变小，总能量变小 B. 动能变小，势能变大，总能量变大 C. 动能变大，势能变大，总能量变大 D. 动能变小，势能变小，总能量变小 3．如图甲所示，矩形导线框 abcd 固定在变化的磁场中，产生了如图乙所示的电流(电流方向 abcda 为正方向)．若规定垂直纸面向里的方向为磁场正方向，能够产生如图乙所示电流的磁 场为( ) 图甲 图乙 A B C D 4．对一定量的理想气体，下列说法正确的是( ) A．气体体积是指所有气体分子的体积之和 B．气体分子的热运动越剧烈，气体的温度就越高 C．当气体膨胀时，气体的分子势能减小，因而气体的内能一定减少 D．气体的压强是由气体分子的重力产生的，在失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没 有压强 5．一定质量的理想气体，在压强不变的情况下．温度由 5 ℃升高到 10 ℃，体积的增量为 ΔV1；温度由 10 ℃升高到 15 ℃，体积的增量为ΔV2，则( ) A．ΔV1＝ΔV2 B．ΔV1>ΔV2 C．ΔV1<ΔV2 D．无法确定 6.如图，在光滑水平桌面上有一边长为 L、电阻为 R 的正方形导线框；在导线框右侧有一宽 度为 d(d＞L)的条形匀强磁场区域，磁场的边界与导线框的一边平行，磁场方向竖直向下。 导线框以某一初速度向右运动。t＝0 时导线框的右边恰与磁场的左边界重合，随后导线框进 入并通过磁场区域。下列 v -t 图像中，可能正确描述上述过程的是( ) 7．如图所示是一定质量的理想气体的状态变化过程的 p－T 图线，在 AB、BC、CA 三个阶 段中，吸热过程有 ( )． A. AB B．BC C．BC、CA D．AB、CA 8.如图甲所示，电阻不计且间距为 L＝1 m 的光滑平行金属导轨竖直放置，上端连接阻值为 R ＝1 Ω的电阻，虚线 OO′下方有垂直于导轨平面的匀强磁场．现将质量为 m＝0.3 kg、电阻 Rab ＝1 Ω的金属杆 ab 从 OO′上方某处以一定初速度释放，下落过程中与导轨保持良好接触且始 终水平．在金属杆ab下落0.3 m的过程中，其加速度a与下落距离h的关系图象如图乙所示．已 知 ab 进入磁场时的速度 V0＝3.0 m/s，取 g＝10 m/s2.则下列说法正确的是( ) 甲 乙 A．进入磁场后，金属杆 ab 中电流的方向由 b 到 a B．匀强磁场的磁感应强度为 1.0 T C．金属杆 ab 下落 0.3 m 的过程中，通过 R 的电荷量 0.24 C D．金属杆 ab 下落 0.3 m 的过程中，R 上产生的热量为 0.45 J 二、多项选择题(共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。每小题至少有两个选项正确，全选对得 4 分，选不全得 2 分，错选不得分) 9．无线电力传输目前取得重大突破，某展览会展出了一种非接触式电源供应系统．这种系 统基于电磁感应原理可无线传输电力．两个感应线圈可以放置在左右相邻或上下相对的位 置，原理示意图如图所示．下列说法正确的是( ) A．若 A 线圈中输入电流，B 线圈中就会产生感应电动势 B．只有 A 线圈中输入变化的电流，B 线圈中才会产生感应电动势 C．A 中电流越大，B 中感应电动势越大 D．A 中电流变化越快，B 中感应电动势越大 10.对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（ ） A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大 B．温度越高，布朗运动越显著 C．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小 D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大 11．如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图象， 下列说法中正确的是( ) A．若 D 和 E 能结合成 F，结合过程一定要释放能量 B．若 D 和 E 能结合成 F，结合过程一定要吸收能量 C．若 A 能分裂成 B 和 C，分裂过程一定要释放能量 D．若 A 能分裂成 B 和 C，分裂过程一定要吸收能量 12.在做光电效应实验中，某金属被光照射发生了光电效应，实验测出了光电子的最大初动能 Ek 与入射光的频率ν的关系如图所示，电子电量为 e，由实验图象可求出（ ） A. 该金属的极限频率ν0 B. 该金属的逸出功 W0=hv0 C. 遏止电压为 E/e D. 普朗克常量 h=E/ν0 13．如图所示，先后以速度 V1 和 V2 匀速把一矩形线圈水平拉出有界匀强磁场区域，且 V1 ＝2V2，则在先后两种情况下 ( ) A．线圈中的感应电动势之比为 E1∶E2＝2∶1 B．线圈中的感应电流之比为 I1∶I2＝1∶2 C．线圈中产生的焦耳热之比 Q1∶Q2＝1∶4 D．通过线圈某截面的电荷量之比 q1∶q2＝1∶1 14．如图所示，竖直放置的“ ”形光滑导轨宽为 L，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为 d， 磁感应强度为 B.质量为 m 的水平金属杆由静止释放，进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等．金属 杆在导轨间的电阻为 R，与导轨接触良好，其余电阻不计，重力加速度为 g.金属杆( ) A．刚进入磁场Ⅰ时加速度方向竖直向下 B．穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间 C．穿过两磁场产生的总热量为 4mgd D．释放时距磁场Ⅰ上边界的高度 h 可能小于m2gR2 2B4L4 三、计算题（14 分+14 分+16 分） 15．（14 分）如图所示，有一垂直于纸面向里、磁感应强度 B＝0.1 T 的水平匀强磁场，垂直 于匀强磁场放置一足够长的 U 型金属框架，框架上有一导体 ab 保持与框架垂直接触，且由 静止开始下滑．已知 ab 长 1 m，质量为 0.1 kg，电阻为 0.1 Ω，框架光滑且电阻不计，取 g ＝10 m/s2，求：(1)导体 ab 下落的最大加速度大小； (2)导体 ab 下落的最大速度大小； (3)导体 ab 达到最大速度时产生的电功率． 16．（14 分）如图，一容器由横截面积分别为 2S 和 S 的两个汽缸连通而成，容器平放在水平 地面上，汽缸内壁光滑．整个容器被通过刚性杆连接的两活塞分隔成三部分，分别充有氢气、 空气和氮气．平衡时，氮气的压强和体积分别为 p0 和 V0，氢气的体积为 2V0，空气的压强为 p.现缓慢地将中部的空气全部抽出，抽气过程中氢气和氮气的温度保持不变，活塞没有到达 两汽缸的连接处，求：(1)抽气前氢气的压强； (2)抽气后氢气的压强和体积． 17． (16 分)如图甲所示，固定在水平面上电阻不计的光滑金属导轨，间距 d＝0.5 m．右端 接一阻值为 4 Ω的小灯泡 L，只在 CDEF 矩形区域内有竖直向上的匀强磁场，磁感应强度 B 按如图乙规律变化．CF 长为 2 m．在 t ＝0 时，金属棒 ab 从图示位置由静止在恒力 F 作用 下向右运动到 EF 位置，整个过程中小灯泡亮度始终不变．已知 ab 金属棒电阻为 1 Ω，求： (1)通过小灯泡的电流； (2)恒力 F 的大小； (3)金属棒的质量． 甲 乙 【参考答案】 一、单选题(共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分。每题的四个备选项中只有一个最符合题意。) 1 答案 C 解析:奥斯特在实验中观察到电流的磁效应,该效应揭示了电和磁之间存在联系，选项 A 正确； 安培根据通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场的相似性,提出了分子电流假说，选项 B 正确； 法拉第在实验中观察到,在通有变化电流的静止导线附近的固定导线圈中会出现感应电流，选 项 C 错误； 楞次在分析了许多实验事实后提出,感应电流应具有这样的方向,即感应电流的磁 场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，选项 D 正确；故选 C. 2 答案 B 解析:氢原子从基态跃迁到激发态时，需要吸收能量，总能量变大；电子的轨道半径变大，根 据 k =m 2v r 知， 2 2 kev mr  ，电子的速度减小，动能减小；此过程电场力做负功，势能增大．故 B 正确，A、C、D 错误．故选：B． 3 答案 D 解析: 由题图乙可知，0～t1 内，线框中的电流的大小与方向都不变，根据法拉第电磁感应 定律可知，线框中的磁通量的变化率相同，故 0～t1 内磁感应强度与时间的关系是一条斜线， A、B 错．又由于 0～t1 时间内电流的方向为正，即沿 abcda 方向，由楞次定律可知，电路中 感应电流的磁场方向向里，故 0～t1 内原磁场方向向里减小或向外增大，因此 D 项符合题意． 4 答案：B 解析：由于气体分子间的距离较大，分子间距离不能忽略，所以气体体积要比所有气体分子 的体积之和要大，A 错误；气体分子的热运动越剧烈，分子的平均速率就越大，平均动能越 大，温度就越高，B 正确；理想气体的内能只与气体的温度有关，只要气体的温度不变，则 内能不变，C 错误；气体压强是由气体分子对容器壁频繁地撞击而产生的，与气体的重力没 有关系，所以在失重的情况下，气体对器壁仍然有压强，D 错误． 5 答案：A 解析：由盖·吕萨克定律V1 T1 ＝V2 T2 可得V1 T1 ＝ΔV ΔT ，即ΔV＝ΔT T1 ·V1，所以ΔV1＝ 5 278×V1，ΔV2＝ 5 283×V2(V1、V2 分别是气体在 5 ℃和 10 ℃时的体积)，而 V1 278 ＝ V2 283 ，所以ΔV1＝ΔV2，A 正确． 6 答案：D 解析：由于导线框闭合，导线框以某一初速度向右运动，其右侧边开始进入磁场时，切割磁 感线产生感应电动势和感应电流，右侧边受到安培力作用，做减速运动；导线框完全进入磁 场中时，导线框中磁通量不变，不产生感应电流，导线框不受安培力作用，做匀速运动；导 线框右侧边开始出磁场时，左侧边切割磁感线产生感应电动势和感应电流，左侧边受到安培 力作用，导线框做减速运动；导线框进、出磁场区域时，受到的安培力不断减小，导线框的 加速度不断减小，所以可能正确描述导线框运动过程的速度图像是 D。 7 答案 B 解析 AB 过程是等容降温过程，即气体内能减少，但是气体不做功，因此其内能的减少是 气体放热的结果；BC 过程是等压膨胀升温的过程，气体对外做功，但气体温度升高，说明 一定大量吸热，这是吸热过程；CA 过程是等温升压、气体体积减小的过程，虽然外界对气 体做功，但气体的内能不变，说明这个过程气体放热。 8 答案 C 解析： 进入磁场后棒 ab 切割磁感线产生动生电动势，根据右手定则判断可知金属杆 ab 中 电流的方向由 a 到 b，故 A 错误．由乙图知，刚进入磁场时，金属杆的加速度大小 a0＝10 m/s2， 方向竖直向上，由牛顿第二定律得：BI0L－mg＝ma0.设杆刚进入磁场时的速度为 v0，则有 I0 ＝ E0 R＋Rab ＝ BLv0 R＋Rab ，联立得 B2L2v0 R＋Rab －mg＝ma0.代入数据解得 B＝2.0 T，故 B 错误．由图象可 知金属杆在磁场外下落的高度为 0.06 m，则在磁场中下降的高度 h′＝h－h1＝0.3 m－0.06 m ＝0.24 m，则通过 R 的电荷量 q＝ ΔΦ R＋Rab ＝ BLh′ R＋Rab ＝2×1×0.24 1＋1 C＝0.24 C，故 C 正确．由图线 可知，下落 0.3 m 时做匀速运动，根据平衡条件有 mg＝ B2L2v R＋Rab ，解得金属杆的速度 v＝1.5 m/s； 根据能量守恒得 mgh′＝(1 2mv2－1 2mv20)＋Q，而两电阻串联，热量关系为 QR＝ R R＋Rab Q，联立 解得 QR＝0.86625 J，故 D 错误． 二、多项选择题(共 6 小题，每小题 4 分，共 24 分。每小题至少有两个选项正确，全选对得 4 分，选不全得 2 分，错选不得分) 9 答案 BD 解析： 根据产生电磁感应条件，只有处于变化的磁场中，B 线圈才能产生感应电动势，A 错，B 对；感应电动势大小取决于磁通量变化率，所以 C 错，D 对． 10 答案 ABD 解析: 温度高的物体分子平均动能一定大，内能不一定大，选项 A 正确；温度越高，布朗 运动越显著，选项 B 正确；当分子间的距离增大时，分子间作用力可能先增大后减小，选项 C 错；当分子间力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大，选项 D 正确。 11 答案 AC 解析:题目图样说明不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数 的关系．从图中可以看出，Fe 的核子的平均质量最小，D、E 的核子的平均质量比 F 大，故 D、E 结合成 F 时，总质量会减少，应释放核能．同样的理由，A 分裂成 B 和 C 时，总质量 也会减少，一定会释放核能． 12 答案 ABD 解析:A．频率大于ν0 时，才能发生光电效应，所以该金属的极限频率为ν0，故 A 正确； B．根据光电效应方程 EKm=hv −W0=hv −hv0 知，EKm= 0 时，W0= -E =hv0，故 B 正确； C．不同频率的入射光对应光电子的最大初动能不同，根据 Ekm=Uce，遏止电压不同，故 C 错； D．图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量 h=E/ν0．故 D 正确． 故选 ABD. 13 答案 AD 解析： V1＝2V2，根据 E＝BLV，知感应电动势之比 2∶1，感应电流 I＝E R ，则感应电流之 比为 2∶1，故 A 正确，B 错误；v1＝2v2，知时间比为 1∶2，根据 Q＝I2Rt，知热量之比为 2∶ 1，故 C 错误；根据 q＝It＝nΔΦ R ，知通过某截面的电荷量之比为 1∶1，故 D 正确。 14 答案 BC 解析： 金属杆在磁场Ⅰ、Ⅱ之间运动时，做加速运动，因此金属杆在磁场Ⅰ中要做减速运 动，才能保证进入磁场Ⅱ时和进入磁场Ⅰ时速度相等，选项 A 错误；画出穿过磁场Ⅰ和在两 磁场之间的 v-t 图象， 能够直观反映出穿过磁场Ⅰ的时间大于在两磁场之间的运动时间，选项 B 正确；进入磁场Ⅰ 和Ⅱ时的速度相等，表明金属杆穿过磁场Ⅰ到进入磁场Ⅱ之前动能没有变化，减少的重力势 能 2mgd 变成了焦耳热，再穿过磁场Ⅱ过程跟穿过磁场Ⅰ情况完全相同，产生的焦耳热还等 于 2mgd，总的热量为 4mgd，选项 C 正确；由于在进入磁场Ⅰ前，金属杆做自由落体运动， 末速度为 2gh，在刚进入磁场Ⅰ时，安培力B2L2 R · 2gh>mg 才能保证金属杆做减速运动，化 简得 h>m2gR2 2B4L4 ，选项 D 错误． 三、计算题（14 分+14 分+16 分） 15 解: (1)对导体 ab 受力分析可知，其开始运动时所受的合力最大，即为重力．由牛顿第二 定律可知，mg＝ma，最大加速度为 a＝g＝10 m/s2. （3 分） (2)导体 ab 下落的速度最大时，加速度为零， 此时有 mg ＝F 安 （2 分） F 安＝BIL （1 分） I＝E R （1 分） E＝BLvmax （1 分） 联立以上各式得：vmax＝mgR B2L2 ＝0.1×10×0.1 0.12×12 m/s＝10 m/s. （2 分） (3)导体 ab 达到最大速度时其电功率为 P＝IE （2 分） 由以上各式得 P＝BLvmax2 R ＝0.1×1×102 0.1 W＝10 W. （2 分） 答案: (1)10 m/s2 (2)10 m/s (3)10 W 16（14 分）解: (1)设抽气前氢气的压强为 p10，两活塞和杆整体平衡: (p10－p)·2S＝(p0－p)·S ① （2 分） 得 p10＝ 1 2 (p0＋p)． ② （2 分） (2)设抽气后氢气的压强和体积分别为 p1 和 V2，氮气的压强和体积分别为 p2 和 V2。两活塞和 杆整体平衡: p2·S＝p1·2S ③ （2 分） 由玻意耳定律得 p1V1＝p10·2V0 ④ （2 分） p2V2＝p0V0 ⑤ （2 分） 由于两活塞用刚性杆连接，故 V1－2V0＝2(V0－V2) ⑥ （2 分） 联立得 p1＝ 1 2 p0 ＋ 1 4 p （1 分） V1＝4p0＋pV0 2p0＋p （1 分） 17(16 分)解: (1)金属棒未进入磁场时，电路总电阻 R 总＝RL＋Rab＝5 Ω （2 分） 回路中感应电动势为 E1 ＝ ΔΦ Δt ＝ ΔB Δt S ＝0.5 V （2 分） 灯泡中的电流为 IL ＝ E1 R 总 ＝ 0.1 A. （2 分） (2)因灯泡亮度不变，故在 t＝4 s 末金属棒刚好进入磁场，且做匀速运动，此时金属棒中的电 流 I＝IL＝0.1 A （2 分） 恒力大小 F ＝ F 安 ＝ BId ＝0.1 N. （2 分） (3)因灯泡亮度不变，金属棒在磁场中运动时，产生的感应电动势为 E2＝E1＝0.5 V 金属棒在磁场中的速度 V ＝ E2 Bd ＝ 0.5 m/s （2 分） 金属棒未进入磁场时的加速度为 a ＝ v t ＝0.125 m/s2 （2 分） 故金属棒的质量为 m ＝ F a ＝ 0.8 kg. （2 分） 答案 (1)0.1 A (2)0.1 N (3)0.8 kg