【物理】黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2019-2020学年高二下学期4月月考试题（解析版）

【物理】黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学2019-2020学年高二下学期4月月考试题（解析版）

‎2018级高二学年下学期4月月考物理试题 一、选择题（本题共14小题，每小题4分。共56分。在每小题给出的四个选项中，第1~9题只有一项符合题目要求，第10~14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，有选错的得0分）‎ ‎1.下列说法正确的是（　　）‎ A. 阴极射线的本质是高频电磁波 B. 只要入射光照强度足够大，就会发生光电效应 C. 微观粒子也具有波动性，对应的波叫做德布罗意波，其本质为电磁波 D. 在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，因此，光子散射后波长变大 ‎【答案】D ‎【解析】A．阴极射线本质是电子流，A错误；‎ B．根据光电效应方程可知发生光电效应与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，B错误；‎ C．实物粒子具有波动性，对应的波叫做德布罗意波，与电磁波无关，C错误；‎ D．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，入射光子的动量减小，根据可知光子散射后波长变大，D正确。故选D。‎ ‎2.如图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N、S间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A为交流电流表。线圈绕垂直于磁场的水平轴沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示。以下判断正确的是（　　）‎ A. 时线框的磁通量变化率为零 B. 线圈转动的角速度为 C. 时线圈平面与磁场方向平行 D. 时电阻中电流的方向自右向左 ‎【答案】C ‎【解析】A．时刻，电流最大，电动势最大，根据法拉第电磁感应定律可知磁通量的变化率最大，A错误；‎ B．转动的角速度 B错误；‎ C．时，电流最大，电动势最大，磁通量最小为0，所以线圈平面与磁场方向平行，C正确；‎ D．根据楞次定律可知时线框中电流方向为，所以通过电阻的电流为自左向右，D错误。故选C。‎ ‎3.如图所示，某电子电路的输入端输入的电流既有直流成分，又有交流低频成分和交流高频成分，若通过该电路只把交流的低频成分输送到下一级，那么关于该电路中各器件的作用，有下列说法：‎ ‎①在此的功能为通直流，阻交流，叫高频扼流圈 ‎②在此的功能为通高频，阻低频，叫低频扼流圈 ‎③在此的功能为通交流，隔直流，叫隔直电容 ‎④在此的功能为通高频，阻低频，叫高频旁路电容 以上说法中正确有（　　）‎ A. ①和③ B. ①和④‎ C. ②和③ D. ③和④‎ ‎【答案】D ‎【解析】的功能是通直流，阻交流，阻低频，更阻高频，所以是自感系数很大的低频扼流圈，①和②错误；在此的功能为通交流，隔直流，将交流电输送到下一级，叫隔直电容；在此的功能为通高频，阻低频，叫高频旁路电容，最终将交流的低频成分输出，则③和④正确，ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎4.电流互感器和电压互感器如图所示，其中，，，分别为四组线圈的匝数，，为两只交流电表，则（　　）‎ A. 为电流互感器，且，是电流表 B. 为电压互感器，且，是电压表 C. 为电压互感器，且，是电压表 D. 为电流互感器，且，是电流表 ‎【答案】C ‎【解析】AB．串联在电路中，为电流互感器，根据单相理想变压器的电流规律可知要使电流表示数变为弱电流便于测量，所以，AB错误；‎ CD．并联在电路中，为电压互感器，根据理想变压器的电压规律可知要使电压表的示数变为弱电压便于测量，所以，C正确，D错误。故选C。‎ ‎5.如图所示，图（甲）和图（乙）分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系。若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过的时间，两电阻消耗的电功之比为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】甲图中根据有效值的定义 解得 乙图中根据有效值的定义 解得 根据焦耳定律可知两电阻消耗的电功之比为 ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎6.一个德布罗意波长为λ1的中子和另一个德布罗意波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波长为 (　 　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】中子的动量 氘核的动量 对撞后形成的氚核的动量 所以氚核的德布罗意波波长为 故A正确，BCD错误；故选A．‎ ‎7.如图为远距离输电示意图，两变压器均为理想变压器，升压变压器的原、副线圈匝数分别为、，在的原线圈两端接入一电压的交流电源，若输电功率为，输电线的总电阻为，不考虑其他因素的影响，则输电线上损失的电功率为（　　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】升压变压器原线圈电压的有效值为 原线圈的电流为 根据单相理想变压器的电流规律，解得 输电线上损失的电功率 ABC错误，D正确。故选D。‎ ‎8.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，原线圈两端与宽度的光滑平行金属轨道连接，轨道平面水平，磁感应强度的匀强磁场垂直于轨道平面向下。一根金属杆以的速度在轨道上往复运动，并始终与导轨保持良好接触。副线圈两端连接的电路如图，三个灯泡的电阻均为，是直流电阻不计的理想线圈，是电容器。下列说法正确的是（　　）‎ A. 三个灯泡中最亮，最暗 B. 副线圈中电流的频率为 C. 灯泡的功率为 D. 若导体棒的运动周期变为，则灯泡变亮，变暗 ‎【答案】C ‎【解析】A．变压器中产生交变电流，线圈和电容对交变电流均有一定的阻碍作用，所以三个灯泡亮度不同，亮度最大，A错误；‎ B．根据角速度与频率的关系可知 B错误；‎ C．原线圈产生的电动势为 原线圈电压的有效值 根据理想变压器的电压规律解得两端的电压为 则的功率为 C正确；‎ D．导体棒的运动周期为，根据周期与频率的关系可知交变电流的频率变为 频率变大，线圈对交变电流的阻碍作用增大，则变暗，电容对交变电流的阻碍作用减小，则变亮，D错误。故选C。‎ ‎9.如图所示，在光滑水平面内，虚线右侧存在匀强磁场，磁场方向垂直纸面向外，一正方形金属线框质量为n，电阻为R，边长为L，从虚线处进入磁场时开始计时，在外力作用下，线框由静止开始，以垂直于磁场变化的恒定加速度a进入磁场区域，t1时刻线框全部进入磁场，规定顺时针方向为感应电流I的正方向，外力大小为F，线框中电功率的瞬时值为P，通过导体横截面的电荷量为q，其中P-t和q-t图像均为抛物线，则这些量随时间变化的图像正确的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】CD ‎【解析】A、线框切割磁感线，则有运动速度v=at，产生感应电动势E=BLv，所以产生感应电流，故A错误；‎ B、对线框受力分析，由牛顿第二定律，则有，解得：，故B错误；‎ C、由功率表达式，P与t是二次函数，图象为抛物线，故C正确；‎ D、由电量表达式，则有 ，q与t是二次函数，图象为抛物线，故D正确；‎ 故选CD．‎ ‎10.下列说法正确的是（　　）‎ A. 黑体辐射实验规律可用光的粒子性解释 B. 已知能使某金属发生光电效应的极限频率为，则当频率为的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为 C. 在相同速率情况下，利用质子显微镜比电子显微镜分辨率更高 D. 按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，电子的动能增大，原子总能量增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ A．普朗克为了解释黑体辐射提出了能量量子化，通过能量子的观点解释了黑体辐射，这一时期并未提出光的粒子性这一概念，A错误；‎ B．某金属的极限频率满足 根据光电效应方程 B正确；‎ C．相同速率的情况下，质子的动量更大，根据可知，质子动量大，所以波长小，不容易发生衍射，分辨率更高，C正确；‎ D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，电子的动能增大，由于要释放能量，所以原子总能量减小，D错误。故选BC。‎ ‎11.如图为氢原子的能级示意图，已知锌的逸出功是，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. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出6种不同频率的光 B. 一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为 C. 用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到的激发态 D. 用能量为的光子照射，可使处于基态的氢原子电离 ‎【答案】BD ‎【解析】A．一群处于能级的氢原子向基态跃迁时，能放出种不同频率的光，A错误；‎ B．从能级向基态跃迁时释放的光子能量最大 根据光电效应方程 B正确；‎ C．基态的氢原子跃迁到的激发态需要吸收光子的能量为 即氢原子需要吸收恰好的光子能量才能完成跃迁，C错误；‎ D．处于基态的氢原子电离至少需要的能量，用能量为 的光子照射可以使处于基态的氢原子电离，D正确。故选BD。‎ ‎12.如图所示，理想变压器初级线圈接一正弦式交变电流，交变电流的电压有效值恒定不变。下列说法中正确的是（　　）‎ A. 只将开关S1从2拨向1时，电流表示数变小 B. 只将开关S2从4拨向3时，电流表示数变小 C. 只将变阻器的滑动触头上移，变压器的输入功率减小 D. 只将开关S3从闭合变为断开，电阻两端电压增大 ‎【答案】BC ‎【解析】A．只将开关S1从2拨向1时，根据理想变压器的电压规律可知减小，增大，所以副线圈两端电压增大，功率增大，则原线圈功率增大，根据可知原线圈电流增大，电流表示数增大，A错误；‎ B．只将开关S2从4拨向3时，根据理想变压器的电压规律可知减小，减小，所以副线圈两端电压减小，功率减小，则原线圈功率减小，电流减小，电流表示数减小，B正确；‎ C．变阻器的滑动触头上移，电阻增大，副线圈总电阻增大，副线圈两端电压不变，根据可知副线圈功率减小，所以输入功率减小，C正确；‎ D．不论开关S3是闭合还是断开，电阻和变阻器两端电压始终为副线圈两端电压，变阻器电阻不变，则电阻两端电压大小不变，D错误。故选BC。‎ ‎13.在如图甲所示的电路中，电阻，圆形金属线圈半径为，线圈导线的电阻为，半径为（‎ ‎）的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场，磁感应强度随时间变化的关系图线如图乙所示，图线与横、纵轴的交点坐标分别为和，其余导线的电阻不计，闭合S，至时刻，电路中的电流已稳定，下列说法正确的是 A. 电容器上极板带正电 B. 电容器下极板带正电 C. 线圈两端的电压为 D. 线圈两端的电压为 ‎【答案】BD ‎【解析】根据楞次定律可知，线圈产生顺时针方向的电流，则电容器下极板带正电，故A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律，则有，电流为，，故C错误，D正确.‎ ‎14.如图所示，一不计电阻导体圆环，半径为、圆心在点，过圆心放置一长度为、电阻为的辐条，辐条与圆环接触良好，现将此装置放置于磁感应强度为、方向垂直纸面向里的有界匀强磁场中，磁场边界恰与圆环直径在同一直线上，现使辐条以角速度绕点逆时针转动，右侧电路通过电刷与辐条中心和环的边缘相接触，，S处于闭合状态，不计其他电阻，则下列判断正确的是（　　）‎ A. 通过电流方向为自下而上 B. 感应电动势大小为 C. 理想电压表的示数为 D. 理想电流表的示数为 ‎【答案】ACD ‎【解析】A．导体棒转动切割磁感线，根据右手定则判断电流方向可知边缘处电势低，圆心处电势高，所以通过电阻的电流自下而上，A正确；‎ B．感应电动势的大小 B错误；‎ CD．根据电路结构可知，电阻和辐条未在磁场区域中的电阻并联，则电路中的总电阻为 干路电流为 电流表测量通过电阻的电流，示数为 电压表测量电阻两端电压，示数为 CD正确。故选CD。‎ 二、实验题（共10分）‎ ‎15.(1)如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是______；‎ A. 绝大多数的粒子会发生大角度偏转 B. 粒子发生大角度偏转是与原子中的电子碰撞造成的 C. 绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进 D. 极少数粒子发生大角度偏转，甚至几乎原路返回 ‎(2)该实验是卢瑟福建立______模型的重要依据，否认了汤姆孙的______模型。‎ ‎【答案】 (1). CD (2). 核式结构 枣糕（葡萄干蛋糕、西瓜）‎ ‎【解析】(1)[1]AC．绝大多数的粒子仍沿原来的方向前进，A错误，C正确；‎ B．粒子发生大角度偏转是与原子核之间的距离较近，同种电荷之间体现库仑力，相互排斥，B错误；‎ D．极少数粒子发生较大角度偏转，甚至几乎原路返回，原因是粒子与原子核发生碰撞造成的，D正确。故选CD。‎ ‎(2)[2]该实验是卢瑟福建立核式结构模型的重要依据。‎ ‎[3]否认了汤姆孙的枣糕模型（或葡萄干蛋糕模型、或西瓜模型）。‎ ‎16.用如图甲所示的装置研究光电效应现象。闭合开关S，用频率为的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能与入射光频率的关系图像，图线与横轴的交点坐标为，与纵轴的交点坐标为，下列说法中正确的是（　　）‎ A. 普朗克常量为 B. 断开开关S后，电流表的示数不为零 C. 频率不变，增加照射光的强度，光电子的最大初动能将增大 D. 保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，电流表示数将减小 ‎【答案】BD ‎【解析】A．根据光电效应方程变形 可知图像斜率的大小为普朗克常量，即 A错误；‎ B．断开开关S后，光电管中的光电子可以流过电流表G所在的回路，所以电流表示数不为零，B正确；‎ C．根据光电效应方程可知，光子频率不变，光电子的最大初动能不变，C错误；‎ D．保持照射光强度不变，仅提高照射光频率，光电子数目减小，所以电流表的示数减小，D正确。故选BD。‎ 三、计算题（共34分）‎ ‎17.如图是研究光电效应的实验电路和氢原子的能级示意图。现用等离子态的氢气（即电离态，）向低能级跃迁时所发出的光照射光电管的阴极，测得电压表的示数是。已知光电管阴极材料的逸出功是，普朗克常数，结果均保留两位有效数字。求：（，）‎ ‎(1)氢气发光的最短波长；‎ ‎(2)该光电管阴极材料发生光电效应的极限波长；‎ ‎(3)光电子到达阳极的最大动能为多少电子伏特。‎ ‎【答案】(1)；(2)；(3)‎ ‎【解析】(1)从跃迁至基态，释放光子的能量为 根据可知最短波长为 ‎(2)极限频率满足 解得极限波长 ‎(3)根据光电效应方程可知光电子从从中逸出时最大初动能为 根据能量守恒定律可知光电子到达阳极的最大动能为 ‎18.图1是交流发电机模型示意图．在磁感应强度为B的匀强磁场中，有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴转动，由线圈引起的导线ae和df分别与两个跟线圈一起绕转动的金属圈环相连接，金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触，这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路．图2是线圈的主视图，导线ab和cd分别用它们的横截面来表示．已知ab长度为L1，bc长度为L2‎ ‎，线圈以恒定角速度ω逆时针转动．（只考虑单匝线圈）‎ ‎（1）线圈平面处于中性面位置时开始计时，试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式；‎ ‎（2）线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如图3所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式；‎ ‎（3）若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热．（其它电阻均不计）‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎（3）‎ ‎【解析】(1)矩形线圈abcd在磁场中转动时，ab、cd切割磁感线，且转动的半径为r＝，转动时ab、cd的线速度v＝ωr＝，且与磁场方向的夹角为ωt，如图所示．所以整个线圈中的感应电动势e1＝2BL1vsin ωt＝BL1L2ωsin ωt.‎ ‎(2)当t＝0时，线圈平面与中性面的夹角为φ0，则t时刻时，线圈平面与中性面的夹角为ωt＋φ0.‎ 故此时感应电动势的瞬时值：e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)．‎ ‎(3)线圈匀速转动时感应电动势的最大值Em＝BL1L2ω，故有效值：‎ 回路中电流的有效值.‎ 根据焦耳定律知转动一周电阻R上的焦耳热为：‎ ‎.‎ ‎19.如图所示，足够长的金属导轨MN、PQ平行放置，间距为L ‎，与水平面成θ角，导轨与定值电阻R1和R2相连，且R1 = R2 = R，R1支路串联开关S，原来S闭合．匀强磁场垂直导轨平面向上，有一质量为m、有效电阻也为R的的导体棒ab与导轨垂直放置，它与导轨的接触粗糙且始终接触良好，现让导体棒ab从静止开始释放，沿导轨下滑，当导体棒运动达到稳定状态时速率为v，此时整个电路消耗的电功率为重力功率的．已知重力加速度为g，导轨电阻不计，求：‎ ‎（1）匀强磁场的磁感应强度B的大小和达到稳定状态后导体棒ab中的电流强度I；‎ ‎（2）如果导体棒ab从静止释放沿导轨下滑x距离后运动达到稳定状态，在这一过程中回路中产生的电热是多少？‎ ‎（3）导体棒ab达到稳定状态后，断开开关S，从这时开始导体棒ab下滑一段距离后，通过导体棒ab横截面的电量为q，求这段距离是多少？‎ ‎【答案】（1），（2）（3）‎ ‎【解析】（1）回路中的总电阻为 ‎ 当导体棒ab以速度v匀速下滑时棒中的感应电动势为 此时棒中的感应电流为 此时回路的总电功率为 此时重力的功率为．‎ 据题给条件有 解得 ‎ ‎（2）设导体棒ab与导轨间的滑动摩擦力大小为f，根据能的转化和守恒定律可知：‎ 则有 解得 导体棒ab减少的重力势能等于增加的动能、回路中产生的焦耳热以及克服摩擦力做功的和 解得 ‎ ‎（3）S断开后，回路中的总电阻为 设这一过程经历的时间为，这一过程回路中的平均感应电动势为，通过导体棒ab的平均感应电流为，导体棒ab下滑的距离为S，则 得 解得