甘肃省天水市甘谷第一中学2019-2020学年高二下学期开学考试物理试题

甘肃省天水市甘谷第一中学2019-2020学年高二下学期开学考试物理试题

甘谷一中2019—2020学年度第二学期高二第一次月考 物理试卷 ‎（第Ⅰ卷，选择题共50分）‎ 一．选择题：（本题共15小题，共50分。第1题---第10题为单选题，每题3分，第11题---第15题为多选题，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。）‎ ‎1.两个完全相同的电热器，分别通以图甲、乙所示的峰值相等的矩形交变电流和正弦交变电流，则这两个电热器的电功率之比P甲∶P乙等于(　　)‎ A. ∶1 B. 2∶1‎ C. 4∶1 D. 1∶1‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】方波电流有效值，正弦交流电的有效值，根据功率公式得到 ‎．‎ A．∶1，与结论不相符，选项A错误；‎ B．2∶1，与结论相符，选项B正确；‎ C．4∶1，与结论不相符，选项C错误；‎ D．1∶1，与结论不相符，选项D错误；‎ 故选B.‎ 点睛：对于交变电流求解热量、热功率、电功等都应用有效值，求解电量用平均值．‎ ‎2.如图所示，一个小型水电站，其交流发电机的输出电压U1一定，通过理想升压变压器T1和理想降压变压器T2向远处用户供电，输电线的总电阻为R.T1‎ 的输入电压和输入功率分别为U1和P1，它的输出电压和输出功率分别为U2和P2；T2的输入电压和输入功率分别为U3和P3，它的输出电压和输出功率分别为U4和P4.下列说法正确的是(　　)‎ A. 当用户的用电器增多时，U2减小，U4变大 B. 当用户的用电器增多时，P2变大，P3减小 C. 要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应减小降压变压器的匝数比 D. 要减小线路的损耗，应增大升压变压器的匝数比，同时应增大降压变压器的匝数比 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 交流发电机的输出电压U1一定，匝数没变，根据，可知U2不变，故A错误；当用户的用电器增多时，用户消耗的电功率变大，则输入功率增大，即P3变大，故B错误；输送功率一定时，根据P=UI和可知，要减小线路的损耗，应增大输送电压，又因U1一定，可知，应增大升压变压器的匝数比；由于U3=U2-IR，U2增大，I2减小，所以U3增大，用户电压不变，根据可知，应增大降压变压器的匝数比，故C错误，D正确．‎ ‎3.用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是 A. 甲、乙两种单色光的强度相同 B. 单色光甲的频率大于单色光丙的频率 C. 三种单色光在同种介质中传播时，丙波长最短 D. 三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、甲乙两种单色光对应的遏止电压相同，则两种光的频率相同，但加正向电压时甲的饱和电流更大，说明甲光的光更强；故A错误.‎ B、D、由光电效应方程和可知遏止电压越大时，对应的光的频率越大，故；三种光照射同一金属，飞出的光电子的最大初动能关系为；故B，D均错误.‎ C、光在同种介质中传播的速度相同，由可得，；故C正确.‎ 故选C.‎ ‎4.用如图所示装置做光电效应实验，下述正确的是（　　）‎ A. 光电效应现象是由爱因斯坦首先发现的 B. 实验现象揭示了光具有波动性 C. 实验中，光电子从锌板逸出，验电器带正电 D. 实验中，若用可见光照射锌板，也能发生光电效应 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、光电效应是由赫兹首先发现的，故A错误．B、光电效应现象揭示了光具有粒子性，故B错误．C、光电效应现象中，光电子从锌板逸出，验电器带正电，故C正确．D、光电效应中应该用紫外线照射锌板，当用可见光时，频率降低，小于极限频率，则不满足光电效应反生条件．故D错误．故选C．‎ ‎【点睛】‎ 解决本题的关键知道光电效应方程，知道光电效应说明光具有粒子性，理解光电效应发生的条件．‎ ‎5.关于卢瑟福的粒子散射实验，下列叙述中与得到的实验结果相符的是（ ）‎ A. 所有粒子穿过金箔后偏转角度都很小 B. 大多数粒子发生较大角度的偏转 C. 向各个方向运动的粒子数目基本相等 D. 极少数粒子产生超过90°的大角度偏转 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】当粒子穿过原子时，电子对粒子影响很小，影响粒子运动的主要是原子核，离核远则粒子受到的库仑斥力很小，运动方向改变小。只有当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，实验结果是：离金原子核远的粒子偏转角度小，离金原子核近的粒子偏转角度大，正对金原子核的粒子被返回，故ABC错误，D正确。‎ 故选D．‎ ‎6.氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则( )‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据吸收或辐射光子能量等于两能级间的能级差，来判断光子的能量的关系 ‎ 和波长入的关系．‎ ‎【详解】因为，知，‎ 所以： ‎ 即：．‎ A．，与分析结果不符，故A错误； ‎ B．，与分析结果不符，故B错误；‎ C．，与分析结果相符，故C正确； ‎ D．，与分析结果不符，故D错误．‎ ‎【点睛】本题主要考查氢原子的能级公式及跃迁，较为简单．‎ ‎7.物理学家通过对现象的深入观察和研究，获得正确的科学认识，推动了物理学的发展．下列说法正确的是 A. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子的核式结构模型 B. 玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律 C. 爱因斯坦通过对光电效应的研究，揭示了光具有波粒二象性 D. 德布罗意提出微观粒子动量越大，其对应的波长越长 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．卢瑟福粒子散射实验说明原子内部存在原子核，提出了原子核式结构模型，故A错误；‎ B．玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故B正确；‎ C．为了解释光电效应爱因斯坦提出光子说，认为光的发射、传播和吸收不是连续的而是一份一份的，每一份就是一个光子，故C错误；‎ D．依据德布罗意波长公式 可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎8.下列说法正确的是（　　）‎ A. 卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，发现了中子 B. 汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”‎ C. 光电效应中光电子的最大初动能与如射光的频率成正比 D. 是衰变方程 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．中子的发现者是查德威克，卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出原子的核式结构模型，故A错误；‎ B．汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，并提出了原子的“枣糕模型”，故 B正确；‎ C．由爱因斯坦光电效应方程 可知光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，并非成正比，故C错误；‎ D．衰变方程要放出粒子，该方程是人工核转变方程，故D错误。‎ 故选B。‎ ‎9.下列说法正确的是( )‎ A. 粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的 B. 比结合能越大，原子核中的核子结合得越牢固，原子核越稳定 C. 核力是短程力，其表现一定为吸引力 D. 质子、中子、粒子的质量分别为、、，由2个质子和2个中子结合成一个粒子，释放的能量是 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．α粒子散射实验的结果使卢瑟福根据它提出了原子的核式结构模型，故A错误；‎ B．比结合能是衡量原子核结构是否牢固的指标，它越大原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定；故B正确；‎ C．核力是短程力，其作用的范围是，其表现既有吸引力也有排斥力，故C错误；‎ D．2个质子和2个中子结合成1个α粒子，根据质能方程知：‎ 故D错误。‎ 故选B。‎ ‎10.由于放射性元素Np的半衰期很短，所以在自然界中一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知Np经过一系列α衰变和β衰变后变成Bi，下列选项中正确的是(　　)‎ A. Bi的原子核比Np的原子核少28个中子 B. Np经过衰变变成Bi，衰变过程可以同时放出α粒子、β粒子和γ粒子 C. 衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变 D. Np的半衰期等于任一个Np原子核发生衰变的时间 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．的中子数为209－83＝126，的中子数为237－93＝144，的原子核比的原子核少18个中子．故A错误．‎ B．经过一系列α衰变和β衰变后变成，可以同时放出α粒子和γ粒子或者β粒子和γ粒子，不能同时放出三种粒子．故B错误．‎ C．衰变过程中发生α衰变的次数为次，β衰变的次数为2×7－(93－83)＝4次．故C正确．‎ D．半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少数原子核不适用．故D错误．‎ ‎11.如图所示，单匝矩形闭合导线框全部处于水平方向的匀强磁场中，线框面积为，电阻为．线框绕与边重合的竖直固定转轴以角速度从中性面开始匀速转动，线框转过时的感应电流为，下列说法正确的是（ ）‎ A. 线框中感应电流的有效值为 B. 线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为 C. 从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为 D. 线框转一周的过程中，产生的热量为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 试题分析：根据法拉第电磁感应定律可得产生的电动势，电流，线框转过时的感应电流为，电流的有效值，故A错误；线框转动过程中穿过线框的磁通量的最大值为BS，又，解得BS=，所以B正确；从中性面开始转过的过程中，通过导线横截面的电荷量为，故C正确；转一周产生的热量代入解得：，故D错误．‎ 考点：本题考查交流电 ‎12.根据不确定性关系ΔxΔp≥，判断下列说法正确的是（ ）‎ A. 采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降 B. 采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升 C. Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 D. Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度．故AD正确．‎ ‎13.如图所示为氢原子的能级图，已知可见光的光子能量范围为，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是（ ）‎ A. 用氢原子从激发态向基态跃迁时发射的光照射逸出功为的锌板，一定不能产生光电效应现象 B. 用能量为的自由电子轰击氢原子，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态 C. 处于能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线 D. 处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线而发生电离 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．氢原子从激发态向基态跃迁时发出的光子的最小能量为，用这一能量的光子照射金属锌板一定能产生光电效应现象，故A错误；‎ B．用能量为的电子轰击氢原子，基态的氢原子吸收的能量可以等于，跃迁到能级，故B正确；‎ CD．紫外线光子的最小能量为，处于能级的氢原子的电离能为，故紫外线不能被能级的氢原子吸收，处于能级的氢原子的电离能为，故处于能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线而发生电离，故C错误，D正确。‎ 故选BD。‎ ‎14.太阳内部持续不断地发生着热核反应，质量减少.核反应方程是，这个核反应释放出大量核能.已知质子、氦核、X的质量分别为、、，真空中的光速为，下列说法正确的是（ ）‎ A. 方程中的X表示中子 B. 方程中的X表示正电子 C. 这个核反应中质量亏损 D. 这个核反应中释放的核能 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】AB．根据核电荷数守恒可知，X的核电荷数，‎ 质量数为 则X是，故A错误，B正确；‎ C．核反应过程中的质量亏损 故C错误；‎ D．这个核反应中释放的核能 故D正确。‎ 故选BD。‎ ‎15.下列说法中正确的是（ ）‎ A. 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子核有复杂的结构 B. 衰变成需要经过6次α衰变和4次β衰变 C. β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 D. 升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，β衰变中产生的β射线实际上是原子核内的中子转化为质子同时释放出电子，半衰期由原子核本身决定，与温度无关．‎ ‎【详解】A．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说，即原子有复杂的结构，故A项错误；‎ B．设经过x次α衰变和y次β衰变后变为，则：‎ ‎，‎ 根据质量数和电荷数守恒可得：‎ ‎232=208+4x，‎ ‎90=82+2x－y，‎ 解得x=6，y=4，故B项正确；‎ C．β衰变中产生的β射线实际上是原子核内中的中子转变为质子而放出的电子，故C项错误；‎ D．升高放射性物质的温度，不可缩短其半衰期，故D项正确．‎ ‎【点睛】本题考查原子物理中的原子核的衰变和半衰期，较为简单．‎ 第II卷（非选择题)‎ 二、实验题（共10分，第一空4分，其余两空3分。）‎ ‎16.利用DIS(数字化信息处理系统)探究手摇发电机(如图所示)的线圈产生的交变电流．‎ ‎ ‎ 实验步骤如下：‎ ‎①将电压传感器接入数据采集器；‎ ‎②电压传感器的测量夹与发电机的输出端并联；‎ ‎③点击“数据采集设置”设定“采样点时间间隔”；‎ ‎④缓慢摇动发电机的手柄，观察工作界面上的信号．‎ ‎(1)屏上出现的电压波形如图所示，从图中可以看出，手摇发电机产生的电压波形不是正弦波，其原因可能有________‎ A、转子不是在匀强磁场中转动 B、手摇动发电机的转速不均匀 C、线圈的电阻不稳定 ‎(2)研究交变电流的波形，发现在用手摇动发电机手柄的2 min内屏上出现了61个向上的“尖峰”，则交变电流的平均周期为____________．如果发电机手摇大轮的半径是转子小轮半径的2倍，则手摇大轮转动的平均角速度为__________．‎ ‎【答案】 (1). 转子不是在匀强磁场中转动（或发电机的转速不均匀） (2). 2 (3). 0.5π ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由图可知，得出图象不是正弦波，说明转子的转动不是匀速转动或者转子不是在匀强磁场中转动；故选AB. （2）由图可知，2分钟内对应了60个周期，故周期为：； 大小轮边缘处的线速度相同，大轮半径是小轮半径的2倍，则v=rω可知，大轮的角速度是小轮的一半，而小轮的角速度为： ；故大轮的角速度为0.5πrad/s；‎ 三．解答题（共40分）‎ ‎17.现在的核电站比较广泛采用的核反应之一是：‎ ‎(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆( Zr)的电荷数与质量数．‎ ‎(2)已知铀(U)核的质量为235. 0439u，中子质量为1.0087u，钕(Nd)核质量为142.9098u，锆核质量为89. 9047u；又知1u=1.6606×10‎-27kg．试计算‎1kg铀235大约能产生的能量是多少？‎ ‎【答案】(1) 40， 90 (2) 8. 12×1013J ‎【解析】‎ ‎【详解】试题分析：根据电荷数守恒、质量数守恒可确定生成物锆( Zr)的电荷数与质量数；求出一个铀核反应发生的质量亏损，从而求出‎1kg铀235完全裂变放出的能量．‎ ‎(1)锆的电荷数Z=92 - 60 +8= 40，质量数A=236 -146= 90，核反应方程中应用符号表示．‎ ‎(2)‎1kg铀235的核数为（个）不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为△m=0.212u ‎1kg铀235完全裂变放出的能量约为E=n△mc2=8.12×1013J．‎ 点睛：本题主要考查了核反应中电荷数守恒、质量数守恒，根据质量亏损算能量问题．‎ ‎18.原子的能级如图所示，有一群处于n=4能级的氢原子．如果原子n=2向n=1‎ 跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：‎ ‎①这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？‎ ‎②从能级n=4向n=1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？‎ ‎【答案】(1) 3条 (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】①一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，因为n=2向n=1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，所以只有n=4跃迁到n=1，n=3跃迁到n=1，n=2跃迁到n=1的光子能够使金属发生光电效应，即3条． ②逸出功等于-3.40+13.6=10.2eV，从而n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，为-0.85+13.6eV=12.75eV，根据光电效应方程知，光电子的最大初动能Ekm=hv-W0=12.75-10.2eV=2.55eV．‎ ‎19.如图所示，一台有两个副线圈的理想变压器，原线圈匝数n1＝1100匝，接入电压U1＝220 V的电路中．‎ ‎(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6 V，U3＝110 V，它们的匝数n2、n3分别为多少？‎ ‎(2)若在两副线圈上分别接上“6 V，20 W”、“110 V,60 W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？‎ ‎【答案】（1）n2=30匝，n3=550匝 （2）‎‎0.36A ‎【解析】‎ ‎（1）变压器电压比等于匝数比，有 所以n2=30匝，n3=550匝． （2）两组副线圈上电压分别为U2=6V，U3=110V，在两副线圈上分别接上“6V，20W”、“110V，60W”的两个用电器时，这两个用电器都能正常工作，所以这两个用电器实际消耗的功率就为20W和60W． 又因为理想变压器的输入功率等于输出功率，所以P1=P2+P3． 即I1•U1=20W+60W=80W，因为U1=220V，所以I1=‎0.36A 点睛：在本题中，由于副线圈有两个线圈，电流与匝数成反比的结论不再成立，所以在计算电流的时候不能再用，但是电压与匝数成正比的结论仍然是成立的．‎ ‎20.如图所示，线圈abcd的面积是0.01m2，共1000匝，线圈电阻为10Ω，外接电阻R=90Ω，匀强磁场的磁感应强度为B=T，当线圈以300r/min的转速匀速转动时，求：‎ ‎（1）从图示位置开始计时，写出感应电动势的瞬时值表达式．‎ ‎（2）电路中交流电压表和电流表的示数．‎ ‎（3）线圈由如图位置转过90°的过程中，流过电阻R的电量为多少？‎ ‎【答案】（1）e=100sin10πt；（2）90V和‎1A．（3）‎0.02C．‎ ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 线框在匀强磁场中匀速转动，产生交变电流，根据规律可列出感应电动势瞬时表达式，借助于有效值可得出电压表与电流表的示数。线圈在转动一个周期的时间内克服外力做的功就等于一个周期内电路中产生的热能。由法拉第电磁感应定律可求得电量。‎ ‎【详解】（1）交流电的频率：‎ 角速度为 ‎；‎ 最大值：‎ ‎，‎ 故表达式为：；‎ ‎（2）感应电动势的有效值 ‎；‎ 线圈电阻为10Ω，外接电阻R=90Ω，根据闭合电路欧姆定律，则电流表的示数，‎ ‎；‎ 交流电压表的电压 ‎；‎ ‎（3）由法拉第电磁感应定律可知：‎