黑龙江省哈尔滨市第三中学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

黑龙江省哈尔滨市第三中学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

黑龙江省哈尔滨市第三中学校2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ 一、选择题：（本题共12小题。在每小题给出的四个选项中，1-8题只有一个选项正确，9-12题有多个选项正确，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.以下哪位科学家首先提出能量子的概念 （ ）‎ A. 楞次 B. 安培 C. 普朗克 D. 焦耳 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】首先详细地总结了感应电流方向所满足的规律，是由楞次发现的，故A错误；安培提出了分子电流假说，故B错误；普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，故C正确；焦耳提出了焦耳定律，故D错误；故选C ‎2.下列器件，没有使用温度传感器来控制其电路工作的是（ ）‎ A. 调温电熨斗 B. 动圈式话筒 C. 电饭锅 D. 自动控温热水器 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】电熨斗是利用双金属片制成的自动开关.双金属片是把长和宽都相同的铜片和铁片紧紧地铆在一起做成的.受热时,因为铜片膨胀得比铁片大,双金属片便向铁片那边弯曲.温度愈高,弯曲得愈显著.故A错误;动圈式话筒将声音这个非电学量转化为电流. 没有使用温度传感器来控制其电路.故B正确；电饭锅的工作原理:开始煮饭时,用手压下开关按钮,永磁体与感温磁体相吸,手松开后,按钮不再恢复到图示状态,则触点接通,电饭锅通电加热,水沸腾后,因为锅内保持 ‎ 不变,故感温磁体仍与永磁体相吸,继续加热,直到饭熟后,水分被大米吸收,锅底温度升高,当温度升至“居里点”时,感温磁体失去铁磁性,在弹簧作用下,永磁体被弹开,触点分离,切断电源,从而停止加热.故C错误;自动控温热水器使用热敏电阻,将温度这个非电学量转化为电流,使用了温度传感器来控制其电路工作.故D错误.故选B ‎3.光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的颜色不变而强度减弱，则下列说法中正确的是(　　)‎ A. 从光照射到金属表面到金属发出光电子之间的时间间隔将明显减小 B. 逸出光电子的最大初动能将增大 C. 单位时间从金属表面逸出的光电子数目将减小 D. 一定不再发生光电效应 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】光的强度影响的是单位时间内发出光电子的数目，并不会影响从光照到金属表面上到发射出光电子的时间间隔，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程，可知当入射光频率不变时，金属板仍能发生光电效应，且最大初动能不变，与入射光的强度无关，故BD错误；光的强度影响的是单位时间内发出光电子的数目，入射光强度减小，单位时间内从金属表面逸出的光电子的数目减少，故C正确；故选C ‎4.在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力应属于(　　)‎ A. 万有引力 B. 库仑力 C. 安培力 D. 洛伦兹力 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】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,但因为电子的质量只有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,能让α发生偏转的是原子核对α产生的库仑力，故B正确；ACD错误；故选B ‎5.以下与放射性元素半衰期有关的因素是(　　)‎ A. 核电荷数 B. 化合状态 C. 温度 D. 压强 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】半衰期与物质本身性质有关与物理化学环境都无关，故A正确，BCD错误；故选A ‎6.关于布朗运动，下列说法正确的是（　　）‎ A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动 B. 液体的温度越高，布朗运动越剧烈 C. 只要时间足够长，布朗运动将会逐渐停止 D. 布朗运动就是固体分子的无规则运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】布朗运动是悬浮微粒的无规则运动,而组成小颗粒的分子有成千上万个,颗粒的运动是大量分子集体的运动,并不是颗粒分子的无规则运动.故A错误.；布朗运动是液体分子对悬浮微粒的无规则撞击的不平衡性引起的;温度越高,分子热运动的平均动能越大,碰撞的不平衡性越明显;颗粒越小,碰撞的不平衡性越明显,故B正确；悬浮在液体中小颗粒周围有大量的液体分子,因为液体分子对悬浮微粒无规则撞击,造成小颗粒受到的冲力不平衡而引起小颗粒的运动,并不会停止运动.故C错误布朗运动是液体中悬浮微粒的无规则运动，故D错误；故选B ‎7.2020年 4 月 10 日 21 点，「事件视界望远镜」（Event Horizon Telescope,‎ ‎ EHT）项目在全球六地同时召开了发布会，正式公布了观测到的一个位于室女A星系（M87）的黑洞，这也是人类史上第一张黑洞照片。根据公开资料显示，事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为1mm，而可见光的波长大约在400nm-700nm范围内，则下列说法正确的是（ ）‎ A. 事件视界望远镜观测波段的电磁波可以使逸出功为2.29eV的Na发生光电效应 B. 事件视界望远镜观测的波段属于x射线 C. 事件视界望远镜观测的波段属于α射线 D. 事件视界望远镜观测的波段不能直接引起人的视觉 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为1mm，所以能量为,此能量小于钠的逸出功，所以不能发生光电效应，故A错误；事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为， 而x射线的波长范围为0.01nm---10nm，所以事件视界望远镜观测的波段不属于x射线，故B错误；α射线是氦核不是波，波段中没有阿法射线这种说法，故C错误；事件视界望远镜特定的电磁波观测波长约为，而可见光的波长大约在400nm-700nm范围内，所以事件视界望远镜观测的波段不能直接引起人的视觉，故D正确；‎ ‎8.两个完全相同的灵敏电流计A、B，如图所示串接成一回路。指针平衡时各自处于表盘中央。若用手将A表指针突然向右拨动，则B表的指针将（  ）‎ A. 向右摆动 B. 向左摆动 C. 一定不动 D. 无法确定 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】因两表的结构完全相同，对A来说就是由于拨动指针带动线圈切割磁感线产生感应电流，电流方向应用右手定则判断；对B表来说是线圈受安培力作用带动指针偏转，偏转方向应由左手定则判断，此电流在左侧电流表中受到的安培力，阻碍表针向右拨动。即安培力使左侧表指针向左摆。由于连接方法从左边的表流出的电流从右侧的电表的接线柱“-”流入，从接线柱“+”流出；研究两表的接线可知，两表串联，故可判定电流计B的指针向左摆动。故B正确；ACD错误；‎ ‎9.如图所示，一理想变压器的原、副线圈的匝数比为2:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻R，输入端ab间接在电压有效值恒定为220V的正弦交流电源上，不计一切导线电阻，则（　 　）‎ A. 左右两个电阻R上消耗的功率之比为1:1‎ B. 左右两个电阻R上分得的电压之比为1:2‎ C. 副线圈输出电压有效值U=88V D. 若只将变压器原、副线圈匝数比改为1:2，则副线圈输出电压有效值U不变 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】根据变压器原理可知原副线圈的电流之比为1:2，根据功率公式，所以原副线圈上电阻R消耗的功率之比为1:4，故A错误；原副线圈的电流之比为1:2，根据 ‎ 所以原副线圈上电阻R分担的电压之比为1:2，故B正确；设原线圈中的电流为I，根据功率相等可知,解得 ,所以副线圈上的电压为，故C正确；若只将变压器原、副线圈匝数比改为1:2，则根据功率相等可知 则 ,所以副线圈的电压为，故D正确；故选BCD ‎10.用频率为ν0光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则(　　)‎ A. ν0>ν1‎ B. ν0＝ν3‎ C. ν0＝ν1＋ν2＋ν3‎ D. ν0＝ν1＋ν2‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，说明原子是从 能级向下跃迁的，所以应该使基态的氢原子吸收能量跃迁到最高能级，根据跃迁规律可知： 故ABD正确；C错误；故选ABD ‎11.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1(图中半径大小没有按实际比例画)，如图所示，则(　　)‎ A. 分开瞬间α粒子与反冲核动量大小相等、方向相反 B. 原来放射性元素原子核的核电荷数为88‎ C. 产生的反冲核的核电荷数为88‎ D. α粒子和反冲核的速度之比为1∶2‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒定律,因为初始总动量为零,则末动量也为零,即α粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反.故A正确；因为释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内,且在洛伦兹力作用下做圆周运动.由 得:. 因为动量大小相等，所以半径与电荷量成反比，再结合α粒子的电荷量为2e，则产生的反冲核的核电荷数为88e，原来放射性元素原子核的核电荷数为90e，故B错误；C正确；它们的速度大小与质量成反比，由于不知道α粒子和反冲核的质量之比，所以不能确定速度之比，故D错误；故选AC ‎12.以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只吸收到一个光子而从金属表面逸出。强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实。光电效应实验装置示意图如图。用频率为ν的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应，换同样频率为ν的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在K、A之间就形成了使光电子减速的电场，逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子的电荷量)(　　)‎ A. B. C. D. 2hν－W ‎【答案】AB ‎【解析】‎ ‎【详解】由题意可知，用强激光照射发生光电效应时有，在KA之间逐渐增大U，当光电流恰好减小到零时，由动能定理可得 ，联立可得 把不同的n值代入可知AB正确；CD错误；‎ 二、实验题：（共12分）‎ ‎13.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。‎ ‎(1)现用此电表测量一定值电阻，测量的某些操作步骤如下：‎ ‎①将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔，红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针指向表盘右端零刻线 ‎②将选择开关旋转到欧姆挡位置 ‎③调节指针机械调零旋钮，使电表指针指向表盘左端零刻线处 ‎④接入待测电阻，测量该定值电阻阻值 ‎⑤使用完毕后拔出表笔，将开关拨至OFF挡或交流电压的最高挡 实验步骤依次是：________________________‎ ‎(2)使用多用电表测电阻时，将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡，经正确操作后，指针指示如图a所示，为测量结果更准确，该同学应该选择欧姆挡_______（选填“×1”，“×100”）挡,换挡调零后，将两表笔接待测电阻两端，指针指示如图b，则待测电阻为_______Ω。‎ ‎【答案】 (1). ③②①④⑤ (2). ×100 (3). 3000‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）多用电表使用前要进行机械调零——欧姆调零——测电阻——关闭欧姆表，所以合理的操作步骤为③②①④⑤‎ ‎（2）选用欧姆挡“×10”挡可发现此时读数较大，所以应该换大档即×100”挡，从图b可知电阻值为 ‎14.在测量油酸分子直径的实验中，使油酸在水面上形成一层单分子油膜．油膜分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度即等于油酸分子的________。若油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10－3 mL，其形成的油膜面积为40 cm2，则估测出油酸分子的直径为________m。‎ ‎【答案】 (1). 直径 (2). 1.2×10-9‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】在实验中采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小．油膜分子都是直立在水面上的，单分子油膜的厚度即等于油酸分子的直径．一滴溶液中含有的纯油酸体积为 ，所以直径为 三、计算题：（本题共3小题，共40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎15.一个静止的铀核 (原子质量为232.0372 u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026 u)后衰变成钍核 (原子质量为228.0287 u)．(已知1 u相当于931.5 MeV的能量，结果均保留两位有效数字)‎ ‎(1)写出铀核的衰变方程；‎ ‎(2)求该衰变反应中释放出的核能为多少MeV。‎ ‎【答案】(1) (2) 5.50Mev ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒 ‎ ‎（2）反应过程中的质量亏损为：‎ 所以释放出来的能量为：‎ ‎16.一台小型发电机的最大输出功率为100 kW，发电机输出电压恒为500 V，现用总电阻为10Ω的输电线向远处的用电单位输电，在发电机以最大输出功率工作时，若输电线上的损失功率为发电机输出功率的4%，求：‎ ‎(1)所用的理想升压变压器原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎(2)如果用户用电器的额定电压为220 V，那么所用的理想降压变压器原、副线圈的匝数比是多少？‎ ‎(3)在保持输电线的电阻以及升压、降压变压器各自匝数比不变的前提下，如果用电单位的电路中总电流为96A，求此时输电线上损失的电压。‎ ‎【答案】(1)(2) (3)44V ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）原线圈的电流为 由于输电线上损失的功率为发电机输出功率的4%，所以副线圈上的电流为 ，所以升压变压器原副线圈的匝数之比为 ‎（2）根据变压器原理可知 ，所以 ，输电线上损耗电压为,降压线圈原线圈的电压为 所以 ‎（3）如果用电单位的电路中总电流为96A，则输电线上的电流为 则输电线上损失的电压为 ‎17.如图所示导轨PONQ，其质量为M=2.0kg，放在光滑绝缘的水平面上，处于匀强磁场中，另有一根质量为m=0.60kg的金属棒CD跨放在导轨上，CD与导轨的动摩擦因数是0.25，CD棒与ON边平行，左边靠着光滑的固定立柱a、b，匀强磁场以ab为界，左侧的磁场方向竖直向上（图中表示为垂直于纸面向外），右侧磁场方向水平向右，磁感应强度的大小都是0.80T，如图所示，已知导轨ON段长为0.50m，电阻是0.40Ω，金属棒CD的电阻是0.40Ω，其余电阻不计。导轨在水平向左拉力F作用下由静止开始以0.15m/s2的加速度做匀加速直线运动，一直到CD中的电流达到5.0A时，导轨改做匀速直线运动，设导轨足够长，取g=10m/s2。求：‎ ‎⑴导轨运动起来后，C、D两点哪点电势较高？‎ ‎⑵导轨做匀速运动时，水平拉力F的大小是多少？‎ ‎⑶导轨做匀加速运动的过程中，水平拉力F的最小值是多少？‎ ‎⑷当水平拉力F为2.4N时，CD上消耗的功率多大？‎ ‎【答案】⑴C点电势高 ⑵F=3N ⑶1.8N ⑷1.6W ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）导轨运动起来后，ON边切割产生电动势，而CD边不切割，根据右手定则可知产生电流为N---O,所以C点电势高 ‎（2）导轨做匀速运动时，回路中的电流大小为5.0A，以导轨为对象受力分析可知：‎ 对导体棒CD受力分析：‎ 联立解得：‎ ‎（3）导轨做匀加速运动的过程中，对线框受力分析：‎ 对导体棒CD受力分析：‎ 线框切割磁感线产生电动势和电流：‎ 线框匀加速直线运动：‎ 当时 联立解得 F最小=1.8N ‎（4）当水平拉力F为2.4N时，对线框受力分析：‎ 解得： CD上消耗的功率 ‎