湖北省武汉十一中等六校2020学年高二物理下学期期中联考试题（含解析）

湖北省武汉十一中等六校2020学年高二物理下学期期中联考试题（含解析）

湖北省部分重点中学 2020 学年度下学期期中联考 ‎ 高二物理试卷 一、单选题 ‎1.下列关于核力、原子核结合能、比结合能、核子平均质量的说法正确的是（ ）‎ A. 维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力 B. 核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小 C. 比结合能小的原子核拆分成比结合能大的原子核时会释放核能 D. 核反应过程中如果核子的平均质量减小，则要吸收能量 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、维系原子核稳定的力是核力，核力可以表现为相邻核子间的相互吸引力，又可以表现为排斥力，故A错误；‎ B、核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力远比库仑力大，故B错误；‎ C、比结合能小的原子核结合或分解成比结合能大的原子核时释放核能，故C正确；‎ D、核反应过程中如果核子的平均质量减小，则发生了质量亏损，根据爱因斯坦质能方程可知要释放核能，故D错误。‎ ‎2.下列说法正确的是 （ ）‎ A. 在黑体辐射中随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都会增加，另一方面辐射强度的极大值 向波长较长的方向移动 B. 振动的带电微粒辐射或吸收的能量可以是任意数值 C. 动能相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显 D. 不确定性关系适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、在黑体辐射中，辐射强度随温度的变化关系为：随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，故A错误；‎ B、根据量子化的理论，带电微粒辐射和吸收的能量，是不连续的，故B错误；‎ C、根据物质波的波长公式：和动能与动量的关系式：，得：，动能相等的质子和电子相比，质子的质量大，所以质子的物质波波长短，电子的物质波波长长，电子的波动性更为明显，故C错误；‎ D、不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适于宏观物体，故D正确。‎ ‎3.以下说法不正确的是（ ）‎ A. 卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子的核式结构 B. 原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的线状谱 C. 汤姆孙通过 对不同材料做阴极发出的射线研究，并研究光电效应等现象，说明电子是 原子的组成部分，是比原子更小的基本的物质单元 D. 玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论 能解释大多数原子光谱的实验规律 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、卢瑟福根据α粒子散射实验的结果，否定了汤姆生的枣糕模型，提出了原子的核式结构模型，故A正确；‎ B、原子光谱，是由原子中的电子在能量变化时所发射或吸收的一系列波长的光所组成的光谱。原子吸收光源中部分波长的光形成吸收光谱，为暗淡条纹；发射光子时则形成发射光谱，为明亮彩色条纹。两种光谱都是线状谱，且吸收光谱条纹可与发射光谱一一对应。每一种原子的光谱都不同，称为特征光谱。故B正确；‎ C、汤姆孙通过对不同材料的阴极发出的射线的研究，并研究了光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，并提出了原子的枣糕模型，故C正确；‎ D、玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论只能解释氢原子光谱的实验规律，故D错误；‎ 本题选不正确的，故选D。‎ ‎4.如图所示，变频交变电源的频率可在 20Hz 到 20 kHz 之间调节，在某一频率时，规格相同的A1、A2两只灯泡的亮度相同．则下列说法中正确的是 ( )‎ A. 如果将电源频率增大，A1、A2都变亮 B. 如果将电源频率增大，A1变亮、A2变暗 C. 如果将电源频率减小，A1、A2 都变暗 D. 如果将电源频率减小，A1 变亮、A2变暗 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、二个支路电压相同，当电源频率增大时，电感的感抗增大，电容的容抗减小，所以流过A1泡所在支路的电流变大，流过灯泡A2所在支路的电流变小，故灯泡A1变亮，灯泡A2变暗，故A错误，B正确；‎ C、当电源频率减小时，电感的感抗减小，电容的容抗增大，所以流过A1泡所在支路的电流变小，流过灯泡A2所在支路的电流变大，故灯泡A1变暗，灯泡A2变亮，故C D错误。‎ ‎5.对于光电效应下列理解正确的是( )‎ A. 发生光 电效应时，相同的光电管在光强相同的紫光和蓝光照射下饱和光电流 相同 B. 入射光照射到某金属表面瞬间发生光电效应，若仅减弱该光的强度，则仍瞬间发生光 电效应 C. 发生光电效应时，入射光越强，光子能量就越大，光电子的最大初动能就越大 D. 发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率成正比 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、紫光的频率大于蓝光的频率，发生光电效应时，由于光强相同，则紫光源在单位时间内发射出的光子数减小，单位时间内逸出的光电子数目减少，则饱和光电流的强度小，故A错误；‎ B、根据光电效应方程知：，则入射光的频率不变，若仅减弱该光的强度，则仍一定能发生光电效应，故B正确；‎ C、光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光的强度无关，故C错误；‎ D、爱因斯坦发现了光电效应，某材料发生光电效应时，根据光电效应方程，以及最大初动能与遏止电压的关系Ekm＝eUc得 eUc＝h﹣W0，知遏止电压Uc的大小与入射光的频率是线性关系，但不是正比，故D错误。‎ ‎6.如图所示，接在理想变压器回路中的四个规格相同的灯泡都正常发光，那么理想变压器的匝数比 n1∶n2∶n3 为( )‎ A. 1∶1∶1 B. 3∶2∶1‎ C. 6∶2∶1 D. 2∶2∶1‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 灯泡正常发光，可得,所以.由变压器的电压比公式，所以.同理，灯泡正常发光，功率相等，即.由，得，即.由得，即，所以。‎ ‎7.用如图的装置研究光电效应现象，当用能量为3.0eV的光子照射到光电管上时，电流表G的读数为0.2mA，移动变阻器的触点c，当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表读数为0，则 （ ）‎ A. 电键K断开后，没有电流流过电流表G B. 所有光电子的初动能为0.7eV C. 光电管阴极逸出功为2.3eV D. 改用能量为1.5eV的光子照射，电流表G也有电流，但电流较小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 电键S断开，只要有光电子发出，则有电流流过电流表．该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为0.7eV，根据光电效应方程EKm=hγ-W0，求出逸出功．改用能量为1.5eV的光子照射，通过判断是否能发生光电效应来判断是否光电流．‎ ‎【详解】电键S断开后，用光子能量为3.0eV的光照射到光电管上时发生了光电效应，有光电子逸出，则仍然有电流流过电流表。故A错误。该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于0.7V时，电流表示数为0，知道光电子点的最大初动能为0.7eV，但不是所有光电子的初动能为0.7eV；根据光电效应方程EKm=hγ-W0，W0=2.3eV．故C正确，B错误。改用能量为1.5eV的光子照射，由于光电子的能量小于逸出功，不能发生光电效应，无光电流。故D错误。故选C。‎ ‎【点睛】解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及光电效应方程EKm=hγ-W0．‎ ‎8.处于第 2 激发态的大量氢原子向低能级跃迁辐射多种频率的光子，已知普朗克常量为 h，氢原子能级公式为 E=，不同轨道半径为 r n =n2r1，E1为基态能量，r1为第Ⅰ轨道半径， n=1，2，3…．则下列说法中错误的是 （ ）‎ A. 共产生 3 种频率的光子 B. 电子由第 2 激发态跃迁到基态时，电势能减小，动能增加，总能量减小 C. 处于第 2 激发态和处于基态电子做圆周运动线速度大小之比为 1:3‎ D. 产生光子最大波长为λm=‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，能产生3种不同频率的光子，故A正确；‎ B、当氢原子从能级n＝3跃迁到n＝1时，速率增大，动能增加，电势能减小，而总能量，因向外辐射光子，而减小，故B正确；‎ C、依据库仑引力提供向心力，即为m，及rn＝n2r1，则有第2激发态，即n＝3和处于基态，即n＝1，电子做圆周运动速度之比为：1：3，故C正确；‎ D、产生的光子的最小频率为γ小，依据λ，对应波长最大，即为λm，故D错误。‎ 二、多选题 ‎9.在匀强磁场中，一个 100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动， 穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化。则( )‎ A. t＝0 时，线圈位于中性面位置 B. t＝1 s 时，线圈中磁通量变化率最大 C. t＝1.5s 时，线圈中的磁通量最大 D. t＝1.2s 时，线圈产生的感应电动势处于增加的过程中 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据图象可知，在t＝0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，t＝1.5 s时，穿过线圈平面的磁通量最大，故A错误，C正确；‎ B、Φ﹣t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，由图像可知，在t＝1 s时，图像的斜率最大，即磁通量的变化率，故B正确；‎ D、根据法拉第电磁感应定律可得E＝N，在1s～1.5s之间，磁通量的变化率在减小，故线圈产生的感应电动势处于减少的过程中。D错误 ‎10.核泄漏中的钚（Pu）是一种具有放射性的元素，它可破坏细胞基因，增加患癌的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为 24100 年，其衰变方程为，则 下列说法中正确的是（ ）‎ A. 衰变发出的γ射线是波长很短的光子，穿透能力很强 B. 上述衰变方程中的 X 含有 143 个中子 C. 800 个经过 24100 年后一定还剩余 400 个 D. 衰变过程没有质量亏损 ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】A、衰变发出的γ放射线是频率很大的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电，故A正确；‎ B、根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的电荷数为92，质量数为235，质子数为94﹣2＝92，则中子数为235﹣92＝143．故B正确；‎ C、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，对800个原子核不适用，故C错误；‎ D、在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量发出，有质量亏损，但质量数不变，故D错误。‎ ‎11.如图所示，甲为一台小型交流发电机构造示意图，线圈逆时针转动，产生的电动势随 时间按余弦规律变化，其图像如图乙所示。已知电机线圈内阻为 2 Ω，匝数为 1 000 匝，外接灯泡的电阻为 18 Ω，则( )‎ A. 在 2.0×10-2 s 时刻，电流表的示数为 0.3 A B. 线圈转动一周，通过灯泡的电荷量为零 C. 1 s 内，回路中电流方向改变 25 次 D. 在 4.0×10-2 s 时刻，穿过线圈的磁通量变化率为 Wb/s ‎【答案】AD ‎【解析】‎ 线圈相当于电源，产生的电动势为，内阻，电表显示的是有效值，根据闭合回路欧姆定律可得电路中的电流为，A正确；发电机的输出功率为，B错误；从图乙中可知交流电周期为，故在1s内，回路中电流方向改变，C错误；在4.0×10-2s时刻，感应电动势最大，磁通量变化率最大，根据可得，D正确；‎ ‎12.如图甲所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为 n1∶n2‎ ‎＝10∶1，原线圈输入的交流电 压如图乙所示，副线圈电路接有滑动变阻器 R 和额定电压为 12 V、工作时内阻为 2 Ω的电动机。闭合开关，电动机正常工作，电流表示数为 1 A，则 ( )‎ A. 副线圈两端电压为 22 V B. 电动机输出的机械功率为 12 W C. 通过电动机的交流电频率为 50 Hz D. 突然卡住电动机，原线圈输入功率变小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、输入电压最大值为220，则有效值：220V，22V，则A正确；‎ B、输出的机械功率：12×1﹣12×2W＝10W，则B错误；‎ C、由乙图知周期为0.02S，则，则C正确；‎ D、卡住电动机，电路中的电流增大，输出功率增加，则原线圈输入功率增加，则D错误。‎ 三、实验题 ‎13.某同学利用热敏电阻设计了一个“过热自动报警电路”，如图甲所示．将热敏电阻 R 安装 在需要探测温度的地方，当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮； 当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响．图甲中继电器的供 电电压 U1=3V，继电器线圈用漆包线绕成，其电阻 R0 为 40Ω．当线圈中的电流大于等于 50mA 时，继电器的衔铁将被吸合，警铃响．图乙是热敏电阻的阻值随温度变化的图象．‎ ‎（1）图甲中警铃的接线柱 C 应与接线柱 _____相连，指示灯的接线柱 D 应与接线柱_____相 连（均选填“A”或“B”）．‎ ‎（2）当环境温度升高时，热敏电阻阻值将_____，继电器的磁性将_____（均选填“增大”、“减小”或“不变”），当环境温度达到_____℃时，警铃报警 ‎（3）如果要使报警电路在更低的温度就报警，下列方案可行的是（ ）‎ A.适当减小U1 B.适当增大U1 C.适当减小U2 D.适当增大U2‎ ‎【答案】 (1). B (2). A (3). 减小 (4). 增大 (5). 100℃ (6). B ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据“当环境温度正常时，继电器的上触点接触，下触点分离，指示灯亮；当环境温度超过某一值时，继电器的下触点接触，上触点分离，警铃响”，知警铃的接线柱C应与接线柱B相连，指示灯的接线柱D应与接线柱A相连．‎ ‎（2）当环境温度升高时，热敏电阻阻值减小，由欧姆定律知电路中电流增大，则继电器的磁性将增大。当线圈中的电流等于50mA时，继电器的衔铁刚好被吸合，则控制电路中电阻最大值为 R总60Ω，此时热敏电阻阻值为 R＝R总﹣R0＝60﹣40＝20Ω，由图乙知，此时环境温度为100℃，所以环境温度在t≥100℃时，警铃报警。‎ ‎（3）要使报警电路在更低的温度就报警，则线圈中的电流等于50mA时，热敏电阻R变大，由（2）知，热敏电阻R＝﹣R0，则可通过适当增大U1达到这个目的，故B正确，ACD错误。‎ 四、计算题 ‎14.1 个质子的质量mp=1.007 277u，1 个中子的质量mn=1.008 665u．氦核的质量为4.001509u（1u=931.5MeV/c2,c表示真空中的光速）‎ ‎（1）写出核子结合成氦核的核反应方程；‎ ‎（2）计算核子结合成氦核时释放的核能 DE ；‎ ‎（3）计算氦核的比结合能 E；‎ ‎【答案】（1）22→；（2）释放的核能为28.3MeV；（3）氦核的比结合能7.1MeV。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得：22→；‎ ‎（2）2个中子和2个质子结合成氦核时质量亏损：△m＝2mn+2mP﹣mHe，根据爱因斯坦质能方程，放出的能量为：△E＝△mc2＝（2mn+2mP﹣mHe）c2＝0.030375×931.5 MeV＝28.3MeV；（3）氦核的比结合能为：7.1MeV ‎15.一交流发电机线圈共 1 000 匝，线圈面积 0.2 m²，置于磁感应强度为 0.1 T 的匀强磁场中以角速度 25 rad / s 匀速转动，发电机输出功率 400KW，线圈电阻不计。发电机先经过匝数比为 1:10 的升压变压器后经输电线输送到远处，再由降压变压器降压后给用 户供电。输电线路损耗的功率为发电机输出功率的 2%，用户电压为 220V。求：‎ ‎（1）输电线的总电阻；‎ ‎（2）降压变压器的匝数比.‎ ‎【答案】（1）；（2）降压变压器的匝数比 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1） 发电机的输出电压：,代入数据得V 发电机最大输出功率,发电机的最大输出电流A 输电线上的最大电流，又 代入数据解得 ‎（2）升压变压器副线圈电压为，降压变压器原线圈的电压为，则有：‎ ‎；；‎ 又 代入数据得：‎ ‎16.如图所示，一个质量为 m、电阻不计、足够长的光滑 U 形金属框架 MNPQ，位于光滑水平桌面上，分界线 OO′分别与平行导轨 MN 和 PQ 垂直，两导轨相距 L。在 OO′的左 右两侧存在着区域很大、方向分别为竖直向上和竖直向下的匀强磁场，磁感应强度的大小均为 B。另有质量也为 m 的金属棒 CD，垂直于 MN 放置在 OO′左侧导轨上，并用一根细线系在定点 A。已知细线能承受的最大拉力为 T0，CD 棒接入导轨间的有效电阻 为 R。现从 t=0 时刻开始对 U 形框架施加水平向右的拉力 F，使其从静止开始做加速度为 a 的匀加速直线运动。‎ ‎（1）若细线尚未断裂，求在 t 时刻水平拉力 F 的大小；‎ ‎（2）求从框架开始运动到细线断裂的过程中流过回路的电荷量 q.‎ ‎【答案】（1）；（2）。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）在t时刻，框架的速度为：v＝at 框架切割磁场产生的电动势为：E＝BLv＝BLat 框架受到的安培力为：‎ 对框架有：F﹣F安＝ma 联立解得：。‎ ‎（2）绳子断裂时，对棒有：‎ 解得：‎ 根据电荷量的推论公式通过整个回路横截面的电量为：‎ ‎17.如图所示， 一宽为 L=1.0m 的光滑 U 形金属导轨与水平面成θ=30，上端连接一电阻 R=1.0Ω，有一垂直于导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度为 B=1.0T，沿导轨方向上 的宽度为 x1=1.5m，一电阻为 r=1.0Ω、质量为 m=0.2kg 的金属棒从距离磁场上边界 x2=0.1m 处由静止释放，已知金属棒在出磁场前已经达到匀速，已知重力加速度为 g=10m/s2，‎ 求：（1）金属棒从静止释放到刚好离开磁场的过程中，导体棒所产生的焦耳热；‎ ‎（2）金属棒从静止释放到刚好离开磁场时间.‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）金属杆做匀速直线运动时速度最大，金属杆受到的安培力：F安＝BIL 由平衡条件得：mgsin 解得：‎ 金属棒从静止释放到刚好离开磁场过程中，由能量守恒定律得：‎ 由以上式子解得：‎ ‎（2）金属棒从静止释放到刚进入磁场的过程中，有：‎ 速度 进入磁场后，对金属棒由动量定理得：‎ 对式子两边求和：‎ 整理得：‎ 其中 总时间 联立以上式子解得： ‎