【物理】河北省张家口市尚义县第一中学2019-2020学年高二下学期4月试题（解析版）

【物理】河北省张家口市尚义县第一中学2019-2020学年高二下学期4月试题（解析版）

尚义县第一中学2019-2020学年高二（下）4月 物理试题 一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）‎ ‎1.如图所示，面积为的100匝线圈处在匀强磁场，磁场方向垂直于线圈平面。已知磁感强度随时间变化的规律是，定值电阻，线圈电阻，则a、b两点间电压为（　　）‎ A. 2.4‎V B. 0.024V C. 4V D. 1.6V ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】磁感应强度随时间变化规律为B=（2+0.2t）T，所以 则 电路的总电流为I，则有 Uab=IR1=0.4×6V=2.4V 故选A。‎ ‎2. 某变压器原、副线圈匝数比为55：9，原线圈所接电源电压按图示规律变化，副线圈接有负载．下列判断正确的是 A. 输出电压的最大值为36V B. 原、副线圈中电流之比为55：9‎ C. 变压器输入、输出功率之比为55：9 D. 交流电源有效值为220V，频率为50Hz ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，所以输出电压的最大值为36V，所以A错误；变压器的输入和输出电压之比等于原副线圈匝数比，电流之比等于原副线圈匝数的反比，所以B错误；变压器只能改变交流电的电压，而不能改变频率和功率，即对于理想变压器的输入功率和输出功率相等，所以C错误；从图上可以看出，交流电的周期T=0．02s，所以频率为50Hz．正弦交流电的有效值是峰值的倍，所以电压有效值为220V．所以D正确．故选D．‎ 考点：变压器；交流电 ‎【名师点睛】此题是对变压器及正弦交流电问题的考查；解题时要掌握住理想变压器的电压、电流之间的关系，最大值和有效值之间的关系即可解决本题．‎ ‎3.如图所示，匝数为100匝的矩形线圈abcd处于磁感应强度B＝T的水平匀强磁场中，线圈面积S＝‎0.5 m2‎，电阻不计．线圈绕垂直于磁场的轴OO′以角速度匀速转动．线圈通过金属滑环与理想变压器原线圈相连，变压器的副线圈接入一只“12 V　12 W”的灯泡，灯泡正常发光，下列说法中正确的是(　　)‎ A. 通过灯泡的交变电流的频率是50 Hz B. 变压器原、副线圈匝数之比10∶1‎ C. 矩形线圈中产生的电动势的最大值为120 V D. 若将该灯泡更换为“12 V　24 W”的灯泡且保持其正常发光，需要增大矩形线圈的转速 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A：交流电的频率，故A项错误．‎ BC：矩形闭合线圈在磁场中转动，产生的电动势的最大值，则原线圈两端电压的有效值；变压器的副线圈接入一只“12 V　12 W”的灯泡，灯泡正常发光，则副线圈两端电压的有效值；变压器原、副线圈的匝数之比．故B项正确，C项错误．‎ D：灯泡更换为“12 V　24 W”的灯泡，灯泡的额定电压不变，保持其正常发光，副线圈两端电压不需要改变，原线圈两端电压不需要改变，矩形线圈的转速不需要改变．故D项错误．‎ ‎4.用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图则这两种光（ ）‎ A. 照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大 B. b光的光子能量小 C. a光的频率小 D. 用a光照射产生的光电流一定大 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据知，a光对应的遏止电压较小，则a光使其逸出的光电子最大初动能较小，故A错误；‎ BC、根据光电效应方程得， ，a光产生的光电子最大初动能较小，则a光的光子能量较小，频率较小，故B错误，C正确；‎ D、由图可以知道，a光产生的饱和电流较大，但是用a光照射产生的光电流不一定大，光电流大小还与光电管两端电压有关，故D错误．‎ ‎5.氢原子的部分能级如图所示，大量处于激发态的氢原子从一束单一频率的光中吸收了能量后，跃迁到某较高激发态，再向低能级跃迁时，可以发出种不同频率的光子，其中能量最小的光子是氢原子 A. 从跃迁到产生的 B. 从跃迁到产生的 C. 从跃迁到产生的 D. 从跃迁到产生的 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据向低能级跃迁时，可以发出6种不同频率的光子，有，解得n=4，即最高可以跃迁到第4能级，由能级图可知第4和第3能级之间的能级差最小，所以能量最小的光子是氢原子从n=4跃迁到n=3产生的，故A、C、D错误，B正确．故选B．‎ ‎【点睛】正确根据氢原子的能级公式和跃迁进行有关问题的计算，是原子物理部分的重点知识，要注意加强训练．‎ ‎6.不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )‎ A. 原子中心有一个很小的原子核 B. 原子核是由质子和中子组成的 C. 原子质量几乎全部集中在原子核内 D. 原子的正电荷全部集中在原子核内 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 试题分析：正确理解卢瑟福的原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．‎ 解：当α粒子穿过原子时，电子对α粒子影响很小，影响α粒子运动的主要是原子核，离核远则α粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小．只有当α粒子与核十分接近时，才会受到很大库仑斥力，而原子核很小，所以α粒子接近它的机会就很少，所以只有极少数大角度的偏转，而绝大多数基本按直线方向前进，因此为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论，ACD可以．‎ 本题选择不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论的，故选B．‎ 点评：本题比较简单考查了卢瑟福的原子核式结构模型，要了解该模型提出的历史背景，知道该模型的具体内容．‎ ‎7.一个铀原子核中的电荷数和中子数分别为　　‎ A. 电荷数是92，中子数是235 B. 电荷数是92，中子数是143‎ C. 电荷数是235，中子数是92 D. 电荷数是143，中子数是235‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】的质量数是235，核外电子数质子数是92，中子数质量数质子数=235-92=143；‎ 故选B．‎ ‎【点睛】原子表示法中，左上角的数字表示质量数，左下角的数字表示质子数，质量数-质子数=中子数．‎ ‎8.在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数的α粒子发生了大角度的偏转，其原因是( )‎ A. 原子中有带负电的电子，电子会对α粒子有引力的作用．‎ B. 正电荷在原子中是均匀分布的．‎ C. 原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上．‎ D. 原子是不可再分的．‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的1/7300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变．α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小；综上所述，少数的α粒子发生了大角度的偏转的原因是原子的正电荷和绝大部分的质量都集中在一个很小的核上．故C正确，ABD错误．故选C．‎ 点睛：本题考查的是α粒子散射实验．对这个实验要清楚两点：一是α粒子散射实验的实验现象；二是对实验现象的微观解释--原子的核式结构．‎ 二、多选题（本大题共5小题，共25.0分）‎ ‎9.如图所示的电路中，A、B、C三灯亮度相同，电源为220V,50Hz的交流电源，以下叙述中正确的是(　　)‎ A. 改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变暗，B灯变亮，C灯亮度不变 B. 改接220V,100Hz的交流电源时，A灯变亮，B灯变暗，C灯亮度不变 C. 改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯变暗 D. 改接220V的直流电源时，A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 三个支路电压相同，当交流电频率变化时，会影响电感的感抗和电容的容抗，从而影响流过各个支路的电流；‎ ‎【详解】AB、三个支路电压相同，当交流电频率变大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，电阻所在支路对电流的阻碍作用不变，所以流过A灯泡所在支路的电流变大，流过灯泡B所在支路的电流变小，流过灯泡C所在支路的电流不变，故灯泡A变亮，灯泡B变暗，灯泡C亮度不变，故B正确，A错误；‎ CD、改接220V的直流电源时，电容器隔直流，电感线圈通低频，所以A灯熄灭，B灯变亮，C灯亮度不变，故D正确，C错误；‎ 故选BD．‎ ‎【点睛】关键知道电感和电容对交流电的阻碍作用的大小与什么因素有关，记住感抗和容抗的两个公式可以帮助定性分析．‎ ‎10.在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能产生光电效应．对于这两个过程．下列四个物理量中，一定不同的是__________．（填入正确答案标号 A. 遏制电压 B. 饱和光电流 C. 光电子的最大初动能 D. 逸出功 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】不同的金属具有不同的逸出功，遏制电压为，光电子的最大初动能为，饱和光电流由单位时间内的入射光子数决定，综上可知ACD正确．‎ ‎11.图甲所示的变压器原、副线圈匝数比为3：1，图乙是该变压器cd输入端交变电压的图像，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表．以下说法正确的是（ ）‎ A. ab输入端电压的瞬时值表达式为Uab＝27sin100pt（V）‎ B. 电流表的示数为‎2A，L1能正常发光 C. ab输入端输入功率Pab＝18W D. 断开K，L2中的电流将变大 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 由输入端交变电压u的图象，可知其最大值为27V，有效值是27V，副线圈电压为：U′＝×U1＝×27＝9V，所以副线圈三只灯泡均能正常发光．灯泡的额定电流：I0＝；电流表的读数为I2=3×A=‎2A，原线圈电流为I1＝×I2＝×2＝A，所以原线圈的灯泡也能正常发光，ab输入端电压为Uab=U+U2=9+27=36V；输入端电压的瞬时值表达式为uab=36sin100πt（V）A错误，B正确．四个灯泡都正常发光，所以ab输入端输入功率Pab=4×6=24W．故C错误；若将K断开，则副线圈上的输出电流将减小，所以原线圈的输入电流也减小，则流过灯泡L1的电流减小，L1上消耗的电压减小，所以原线圈上的电压增大，则次级电压变大，即L2中的电流将变大，故D正确；故选BD.‎ 点睛：理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时运用闭合电路殴姆定律来分析随着电阻变化时电流、电压如何变化．分析的思路先干路后支路，以不变应万变．最后值得注意的是变压器的原线圈与灯泡串联后接入交流中，所以图象的有效值不是原线圈的有效值．‎ ‎12.如图所示是光电管的原理图，此时有频率为的光照射到阴极K，恰好能够发生光电效应，则　　‎ A. 减小入射光频率，电路一定没有光电流 B. 若减小入射光频率，只要照射时间足够长，电路中也会有光电流 C. 照射光的频率越高，电路中光电流越大 D. 若增大入射光频率，遏止电压将越大 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，与入射光的强度无关，光电流的大小由光的强度决定；根据光电效应方程判断影响光电子最大初动能的因素．‎ ‎【详解】光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，当改变频率小于ν，小于极限频率，则一定不会发生光电效应，那么一定没有光电流，故A正确；光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，能否发生光电效应，与入射光的强度无关，与光照时间也无关，当发生光电效应时，增大入射光的强度，则光电流会增大．故BC错误；根据eUc=Ekm，而Ekm=hγ-W，当保持入射光的强度不变，增大入射光频率，遏止电压将增大．故D正确．故选AD．‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及掌握光电效应方程，并能灵活运用．明确发生光电效应时，入射光的频率会影响光电子的最大初动能；入射光的强度会影响光电流的大小．‎ ‎13.1905年，爱因斯坦把普朗克的量子化概念进一步推广，成功地解释了光电效应现象，提出了光子说。在给出与光电效应有关的四个图像中，下列说法不正确的是（　　）‎ A. 图1中，当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，说明锌板带正电，验电器带负电 B. 图2中，从光电流与电压关系图像中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明遏止电压和光的强度有关 C. 图3中，若电子电荷量用e表示，ν1、νc、U1已知，由Ucν图像可求得普朗克常量的表达式为 D. 图4中，由光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图像可知该金属的逸出功为E或hν0‎ ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A． 当紫外线照射锌板时，发现验电器指针发生了偏转，发生光电效应后锌板带正电，所以验电器也带正电。故A错误符合题意；‎ B． 图2中，从光电流与电压的关系图象中可以看出，电压相同时，光照越强，光电流越大，说明饱和光电流与光的强度有关，不能说明遏止电压和光的强度有关。故B错误符合题意；‎ C． 根据 Ekm=hv-W0=eUc 解得 斜率 则 故C正确不符合题意；‎ D． 根据光电效应方程Ekm=hv-W0，当v=0时，Ek=-W0，由图象知纵轴截距-E，所以W0=E，即该金属的逸出功E；图线与v轴交点的横坐标是v0，该金属的逸出功hv0，故D正确不符合题意。故选AB。‎ 三、实验题探究题（本大题共2小题，共20.0分）‎ ‎14.如图所示是使用光电管的原理图，当用某种可见光照射到阴极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减小，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，普朗克常量为h，可见光的频率为）．‎ ‎（2）如果保持变阻器的滑动端P的位置不变，也不改变入射光的频率，而增大入射光的强度，则光电子的最大初动能将______（填“增大”、“减小”或“不变”），通过电流表的电流将会________（填“增大”、 “减小”或“不变”）．‎ ‎（3）如果将电源的正负极对调，将变阻器的滑动端P从A端逐渐向B端移动的过程中， 通过电流表的电流先______________后____________（填“增大”、“减小”或“不变”）(电源电压足够大）‎ ‎【答案】 (1). 右 hv-eU (2). 不变 增大 (3). 增大 保持不变 ‎【解析】‎ ‎（1）电流表中电流减小，则两极上的反向电压增大，所以滑动变阻器应向右滑动，因为反向电压为U时，电流表读数为零，根据动能定理得：光电子的最大初动能，根据光电效应方程可得，故 ‎（2）根据爱因斯坦光电效应方程，可知如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，但光电子的最大初动能不变，由于光照强度越大，光子数目多，那么通过电流表的电量增大，则电流表示数将增大．‎ ‎（3）对调后反向电压变为正向电压，光电子受到的电场力是动力，滑动变阻器从A到B过程中两极间的电压增大，使得更多的光电子到达另一极，即电流增大，因为光电子数目由限，所以当所有光电子都到达另一极时，随着电压的增大，光电流不再增大，故先增大后保持不变 ‎15.有一个教学用的可拆变压器，其铁心粗细一致，如图所示，它有两个外观基本相同的线圈A、B（内部导线电阻率、横截面积相同），线圈外部还可以再绕线圈。‎ ‎ (1)某同学用多用电表的同一欧姆挡先后测量了A、B线圈的电阻值，指针分别对应图中的a、b位置，则A线圈的电阻为______Ω，由此可推断______（选填“A”或“B”）线圈的匝数较多。‎ ‎(2)如果把它看做理想变压器，现要测量A线圈的匝数，提供的器材有：一根足够长绝缘导线、一只多用电表和低压交流电源，请完成实验的步骤填空：‎ ‎①用绝缘导线在线圈B上绕制n匝线圈；‎ ‎②将A线圈与低压交流电源相连接；‎ ‎③用多用电表的“交流电压”档分别测量A线圈的输入电压和______（选填“绕制”或“B”）线圈的输出电压U；‎ ‎④则A线圈匝数为______。（用已知和测得量的符号表示）‎ ‎【答案】 (1). 24 A (2). 绕制 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)[1][2]多用电表欧姆挡读数=指针指示值×倍率。A的读数为24，倍率为×1，所以电阻为24Ω．根据电阻定律，导线越长，电阻越大，因为A的电阻比B大，所以A 线圈匝数多。 (2)③[3]因为要测量A线圈匝数，所以要把A线圈与低压交流电源相连接。变压器输入输出电压都是交流电，所以要用交流电压档测绕制线圈的输出电压U。 ④[4]根据变压器电压比等于匝数比，有 所以 四、计算题（本大题共3小题，共33.0分）‎ ‎16.一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给某工厂，已知发电机的输出功率为50 kW，输出电压为500 V，升压变压器原、副线圈匝数比为1:5，两个变压器间的输电导线的总电阻为15 Ω，降压变压器的输出电压为220 V，变压器本身的损耗忽略不计，在输电过程中电抗造成电压的损失不计，求：‎ ‎（1）升压变压器副线圈两端的电压；‎ ‎（2）输电线上损耗的电功率；‎ ‎（3）降压变压器原、副线圈的匝数比．‎ ‎【答案】（1） （2） （3） ‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据理想变压器原、副线圈的匝数比等于电压比即可求出；‎ ‎（2）关键输入的电功率，求出输送电路中的电流，由P=I2R即可求出损耗的电功率；‎ ‎（3）根据输电线上的电压损失，可知降压变压器的输入电压，再根据理想变压器原、副线圈的匝数比等于电压比即可求出降压变压器原、副线圈的匝数比．‎ ‎【详解】（1）因为，所以 ‎（2），‎ 输电线中电流：‎ 则输电线损耗功率：‎ ‎（3）输电线上损耗的电压：‎ 降压变压器原线圈：‎ 降压变压器匝数比：‎ ‎【点睛】考查了远距离输电、理想变压器的特点，理解功率关系输出决定输入是关键．‎ ‎17.钙的逸出功是，现在用波长100nm的光照射钙的表面．‎ 求光电子的最大初动能；     ‎ 求遏止电压；     ‎ 求钙的极限频率．‎ ‎【答案】(1) (2) (3)‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据爱因斯坦光电效应方程求出光电子的最大初动能，结合eUc=Ek求出遏止电压，根据逸出功与极限频率的关系公式求出钙的极限频率．‎ ‎【详解】（1）由爱因斯坦光电效应方程为：Ek=hν-W0 可得：Ek=h-W0=6.63×10−34×-3.2×1.6×10-19J≈1.48×10-18 J （2）由eUc=Ek 得遏止电压为： ‎ ‎（3）由W0=hνc得极限频率为：‎ ‎18.氢原子基态的轨道半径为基态能量为，将该原子置于静电场中使其电离，静电场场强大小至少为多少？静电场提供的能量至少为多少？‎ ‎【答案】；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】该原子置于静电场中使其电离，其临界状态是电场力等于库仑引力．‎ 要使处于n=1的氢原子电离，照射光光子的能量应能使电子从第1能级跃迁到无限远处。‎