福建省龙岩市上杭县第一中学2020学年高二物理5月月考试题（含解析）
福建省龙岩市上杭县第一中学2020学年高二物理5月月考试题（含解析）
一．选择题（每题4分，共48分。1-8题为单选题，9-12题为多选题）
1.某科学家提出年轻热星体中核聚变一种理论，其中的两个核反应方程为，，，方程式中Q1，Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
原子核
质量/u
1.0078
3.0160
4.0026
12.0000
13.0057
15.0001
以下推断正确的是
A. X是，Q2>Q1 B. X是，Q2>Q1
C. X是，Q2
Δm1，故Q2>Q1，D错误，B正确，故选B.
2.物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是
A. 甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子
B. 乙图中，在光颜色保持不变情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C. 丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成
D. 丁图中，链式反应属于轻核裂变
【答案】B
【解析】
【详解】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。
B.根据光电效应规律可知在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B正确。
C.因为射线甲受洛仑兹力向左，所以甲带正电，是由粒子组成，C错误。
D.链式反应属于重核裂变，D错误。
3.2020年II月16日，第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议，正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。新国际单位体系将于2020年5月20日世界计量日起正式生效。其中，千克将用普朗克常量(h)定义；安培将用电子电荷量（e）定义。以基本物理常数定义计量单位，可大大提高稳定性和精确度。关于普朗克常量和电子电荷量的单位，下列正确的是
A. 普朗克常量的单位为kg.m3 .s-2 B. 普朗克常量的单位为kg-1 .m2. s-1
C. 电子电荷量单位为A．s D. 电子电荷量的单位为A.s-1
【答案】C
【解析】
【详解】由公式E=hv，可得h=E/v=Fs/v=mas/v，故普朗克常量h的单位为J/Hz，1J/Hz=1J·S=1Kg·m2·s-1；由公式q=It，可得电荷量e的单位为C，1C=1A·s。故答案选C。
4.实验室有一个N=10匝矩形闭合金属线圈，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动，线圈中磁通量Φ随时间t变化的情况如图所示。已知线圈的总电阻为10Ω，则下列描述中正确的是
A. 线圈产生的交流电的电动势有效值为100V
B. 电流的瞬时表达式 i=10cos10πt（A），
C. 在0.05〜0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为0.25C
D. 此交流电1s内电流的方向改变5次
【答案】B
【解析】
【详解】A、磁通量的变化周期为，故此交流电的周期为，此交流电动势的最大值为：，故有效值，则电流的瞬时值表达式为：，故A错误，B正确；
C、在时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为：，故C错误；
D、一个周期内电流方向改变2次，故此交流电1s内电流的方向改变次，故D错误。
5.如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计。已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r，保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。则（ ）
A. 电路中感应电动势的大小为 B. 金属杆M端电势低于N端电势
C. 金属杆所受安培力的大小为 D. 金属杆的发热功率为
【答案】C
【解析】
【详解】A、设MN在两导轨间的长度为L，则有效切割长度为，切割产生的感应电动势，故A错误；
A、根据右手定则知，金属杆中的感应电流方向为N到M，M相当于电源的正极，N相当于电源的负极，可知电路中N点电势低，故B错误；
C、感应电流，金属杆所受的安培力，故C正确。
D、金属棒的热功率，故D错误。
6.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3：1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上，如图所示，设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则
A. U=22V B. U=66V C. k=1/3 D. k=1/6
【答案】B
【解析】
【详解】由题意知副线圈的电流为，则原先圈的电流为，与原线圈串联的电阻的电压为，由变压器的变比可知原线圈的电压为，所以有，解得，原线圈回路中的电阻的功率为，副线圈回路中的电阻的功率为，所以，故选项B正确，A、C、D错误。
7. 氢原子分能级示意图如题19所示，不同色光的光子能量如下表所示。
色光
赤
橙
黄
绿
蓝—靛
紫
光子能量范围（eV）
1.61~2.00
2.00~2.07
2.07~2.14
2.14~2.53
2.53~2.76
2.76~3.10
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为
A．红、蓝靛
B．黄、绿
C．红、紫
D．蓝靛、紫
【答案】 A
【解析】
原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光．并且属于红光和蓝靛的范围，为A
8.如图甲所示，闭合开关，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零．调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零．把电路改为图乙，当电压表读数为2V时，电子到达阳极时的最大动能为
A. 0.6eV B. 1.9eV C. 2.6eV D. 4.5eV
【答案】C
【解析】
试题分析：给光电管加反向遏止电压0.6 V时，光电子的最大初动能恰好等于0.6 eV；当给光电管加正向电压2 V时，电子到达阳极的最大动能应等于最大初动能加电场力所做的功，即0.6 eV+2 eV="2.6" eV，选项C正确。
考点：本题考查光电效应现象，涉及光电管和反向遏止电压等知识。
9.如图所示，a、b、c三个相同的小球，a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑，同时b、c从同一高度分别开始做自由下落和平抛运动．它们从开始到到达地面，下列说法正确的有
A. 它们同时到达地面
B. 重力对它们的冲量相同
C. 它们的动能变化量相同
D. 它们的动量变化量大小相同
【答案】CD
【解析】
【详解】A、运动的加速度，则有，解得；球做自由落体运动，球做平抛运动，运动时间相等，，由此可知它们不是同时到达地面，故选项A错误；
B、因为时间不相等，根据冲量定义可知重力对它们的冲量不同，故选项B错误；
C、重力做功相同，根据动能定理知它们的动能变化量相同，故选项C正确；
D、的合力为，则a的合力冲量；、合力的冲量都为. ，可知它们合力的冲量相等，根据动量定理知它们的动量变化量大小相同，故选项D正确。
10.如图所示，一质量为M＝3.0 kg的长木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一质量为m＝1.0 kg的小物块A。现以地面为参考系，给A和B一大小均为4.0 m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A并没有滑离B板，站在地面上的观察者看到在一段时间内物块A做减速运动。则在这段时间内的某时刻，木板B相对地面的速度大小可能是
A. 3.8 m/s B. 2.8 m/s C. 2.6 m/s D. 1.8 m/s
【答案】AB
【解析】
【详解】取水平向右方向为正方向，当A的速度为零，根据动量守恒定律得： ，解得此时B的速度为， 则在木块正在做减速运动的时间内相对地面的速度范围为，故选项A、B正确，C、D错误。
11.如图所示，一个边长为L的正方形导电线框，在外力作用下，以速度v匀速穿过宽度均为L的两个平行边界的匀强磁场，这两个磁场的磁感应强度大小均为B，方向相反，取顺时针方向的电流为正，受力向右为正，以bc边刚进入磁场开始关于线框中产生的感应电流和线框所受安培力F分别与位移x之间的函数图象，下列图像正确的是
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【分析】
由E=BLv求出感应电动势，由欧姆定律求出电流大小，由右手定则判断出感应电流方向，应用安培力公式求出安培力大小，应用左手定则判断出安培力方向，然后分析图示图象答题.
【详解】A、B、0-L内，感应电动势为：E=BLv，感应电流为：，由右手定则可知，电流方向沿逆时针方向，为负的；
L-2L内，感应电动势为：E=2BLv，感应电流为：，由右手定则可知，电流方向沿顺时针方向，为正的；
2L-3L内，感应电动势为：E=BLv，感应电流为：，由右手定则可知，电流方向沿逆时针方向，为负的，故A正确，B错误；
C、D、安培力：F=BIL，在0-L内，L-2L内，2L-3L内
，由左手定则可知，整个过程安培力始终向左，为负的，故C正确，D错误；
故选AC.
【点睛】此题电磁感应中图象的问题，近几年高考中出现的较为频繁，解答本题关键要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、楞次定律、安培力公式等等知识，要知道当线框左右两边都切割磁感线时，两个感应电动势方向相同，是串联关系.
12.在做光电效应的实验时，某种金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v的关系如图所示(A、C坐标值已知），由实验图象可求出
A. 该金属的截止频率
B. 普朗克常量
C. 该金属的逸出功
D. 单位时间内逸出的光电子数
【答案】ABC
【解析】
【详解】ABC.根据可知，图像与横轴交点对应的是截止频率，与纵轴交点的绝对值对应的是逸出功的，根据，可求出普朗克常量，ABC正确。
D.单位时间逸出的光电子数目与光强有关，而图像得不出光强，所以不能判断，D错误。
二．实验题（每空3分，共12分）
13.如下图所示，静电计与锌板相连，现用紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定的偏角。
（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则静电计指计偏角将_____（填“增大”、“减小”或“不变”）
（2）使静电计指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，静电计指针无偏转。那么，若改用强度更大的红外灯照射锌板，可观察到静电计指针_____（填“有”或“无”）偏转。
【答案】 (1). 减小 (2). 无
【解析】
【详解】解：(1)在用一紫外线灯照射锌板，锌板产生光电效应，光电子射出后，锌板带正电，用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将减小；
(2)用黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明黄光不能使锌板产生光电效应，红外线的频率比黄光低，红外线不能使锌板产生光电效应，验电器指针无偏转。
14.在验证动量守恒定律的实验中，某同学用如图所示的装置进行如下的实验操作：
①先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于槽口处．使小球a从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板并在白纸上留下痕迹O；
②将木板向远离槽口平移一段距离，再使小球a从斜槽上紧靠挡板处由静止释放，小球撞到木板上得到痕迹B；
③然后把半径相同的小球b静止放在斜槽水平末端，小球a仍从原来挡板处由静止释放，与小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C；
④用天平测量a、b的质量分别为ma、mb，用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的竖直距离分别为y1、y2、y3.
(1)小球a与小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C，其中小球a撞在木板上的_____点(填“A”或“C”)．
(2)用本实验中所测量的量来验证两球碰撞过程动量守恒，其表达式为_____(仅用ma、mb、y1、y2、y3表示)．
【答案】 (1). C (2).
【解析】
（1）碰撞后，a球的速度小于b球，可知a球在相等水平位移内，所用的时间较长，下降的高度较大，所以a球撞在木板上的C点。
（2）a球未与b球碰撞，落在B点，根据得，，则a球与b球碰撞前的速度，同理得出a、b碰撞后的速度，，
若动量守恒，有：，即。
点睛：本题考查了验证动量守恒定律，实验设计新颖，与课本上的实验不同，认真审题、根据题意知道实验原理是正确解题的前提与关键；应用平抛运动规律、动量守恒定律即可正确解题。
三．计算题（共40分）
15.高空作业须系安全带。如果质量为60kg的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为12.8m（可视为自由落体运动）,此后经历0.4s安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小是多少？(g取10m/s2)
【答案】3000N
【解析】
【详解】解：对自由落体运动则有：
解得：
规定向下为正方向，对运动的全程，根据动量定理，则有：
解得：
16.如图甲所示，两条相距d＝1 m的平行光滑金属导轨位于同一水平面内，其左端接一阻值R＝9 Ω的电阻，右端放置一阻值r＝1 Ω、质量m＝1 kg的金属杆，开始时金属杆与MP相距L＝4 m。导轨置于竖直向下的磁场中，其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。给金属杆施加一向右的力F（F未知），使杆在0～2 s内杆静止在NQ处。在t＝2 s时杆开始做匀加速直线运动，加速度大小a＝1 m/s²。（g取10 m/s²）求：
（1）杆静止时，杆中感应电流的大小和方向；
（2）杆在t＝5 s末受到的力F的大小。
【答案】（1）0.8 A，方向N→Q（2）5.8 N
【解析】
【详解】（1）在内，由电磁感应定律得：
由闭合电路欧姆定律得：，根据楞次定律可知电流方向为：N→Q；
（2）杆做匀加速直线运动的时间为：
末杆的速度：
由电磁感应定律得：
由闭合电路欧姆定律得：
在运动过程中杆受到的安培力：
对杆运用牛顿第二定律有：
解得：。
17.如图所示，用轻弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑水平地面上运动，弹簧处于原长，质量4kg的物块C静止在前方，B与C碰撞后二者粘在一起运动．在以后的运动中，求：
（1）当弹簧弹性势能最大时，物体A的速度多大？
（2）弹性势能的最大值是多大？
（3）A的速度有可能向左吗?并列式证明。
【答案】（1）3 m/s （2）12J（3）A不可能向左运动
【解析】
(1)当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大.
由于A、B、C三者组成的系统动量守恒，(mA+mB)v＝(mA+mB+mC)vA′
解得 vA′= m/s=3 m/s
(2) B、C碰撞时B、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者速度为v′，则
mBv=(mB+mC)v′
v′==2 m/s
设物A速度为vA′时弹簧的弹性势能最大为Ep，
根据能量守恒Ep=(mB+mC) +mAv2-(mA+mB+mC)
=×(2+4)×22+×2×62-×(2+2+4)×32=12 J
(3) A不可能向左运动
系统动量守恒，mAv+mBv=mAvA+(mB+mC)vB
设 A向左，vA＜0，vB＞4 m/s
则作用后A、B、C动能之和
E′=mAvA2+(mB+mC)vB2＞(mB+mC)vB2=48 J
实际上系统的机械能
E=Ep+ (mA+mB+mC)· =12+36=48 J
根据能量守恒定律，＞E是不可能的
点睛：本题是含有非弹性碰撞的过程，不能全过程列出机械能守恒方程，这是学生经常犯的错误．因为BC碰撞时是有机械能损失的.
18.水平面上平行固定两长直导体导轨MN和PQ，导轨宽度L=2m，空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度B=0.5T，在垂直于导轨方向静止放置两根导体棒1和2，其中1的质量M=4kg,有效电阻R=0.6Ω，2的质量m=1kg，有效电阻r=0.4Ω，现使1获得平行于导轨的初速度v0=10m/s，不计一切摩擦，不计其余电阻，两棒不会相撞。请计算：
（1）初始时刻导体棒2的加速度a大小。
（2）系统运动状态稳定时1的速度v大小。
（3）系统运动状态达到稳定的过程中，流过导体棒1某截面的电荷量q大小。
（4）若初始时刻两棒距离d=10m，则稳定后两棒距离为多少？
【答案】（1）10m/s2（2）8m/s（3）8C（4）2m
【解析】
【详解】解：(1)初始时：
对棒2：安
解得：
(2)对棒1和2的系统，动量守恒，则最后稳定时：
解得：
(3)对棒2，由动量定理： ，其中
解得：
(4)由 、、
联立解得：
又
解得：
则稳定后两棒的距离：