【物理】湖南省娄底双峰县第一中学2019-2020学年高二下学期入学考试试题（解析版）

【物理】湖南省娄底双峰县第一中学2019-2020学年高二下学期入学考试试题（解析版）

2020 年上学期高二入学考试物理试题 （时间：90 分钟 总分： 100 分） 一、单项选择题（每题只有一个正确答案，每题分 3 分，共 30 分） 1.在传感器的应用中，下列器件是应用光传感器的是（ ） A. 电饭锅 B. 室内火灾报警器 C. 测温仪 D. 电子称 【答案】B 【解析】A．电饭锅应用温度传感器，选项 A 错误； B．室内火灾报警器应用光传感器，选项 B 正确； C．测温仪应用温度传感器，选项 C 错误； D．电子称应用压力传感器，选项 D 错误；故选 B。 2.关于 α 粒子的散射，下列说法正确的是（ ） A. α 粒子穿过金箔后多数发生了大角度的偏转 B. α 粒子的散射实验发现了质子 C. α 粒子的散射实验表明原子的正电荷和几乎全部质量均匀分布在一个球上 D. α 粒子的散射实验表明原子的正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上 【答案】D 【解析】A． α 粒子穿过金箔后多数粒子不改变方向，少数粒子发生了大角度的偏转，选项 A 错误； B．α 粒子的散射确定了原子的核式结构模型，并不是发现质子的实验，选项 B 错误； CD．α 粒子的散射实验表明原子的正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上，选项 C 错误，D 正确；故选 D。 3.根据波尔的原子理论，当氢原子中的电子从较高的能级 E1 跃迁到较低的能级 E2 时（已知 普朗克常量为 h）（　　） A. 氢原子要辐射光子，光子频率为 B. 氢原子要辐射光子，光子频率为 C. 氢原子要辐射光子，光子频率为 D. 氢原子要吸收光子，光子频率为 【答案】C 1E h =ν 2E h =ν 1 2E E h −=ν 1 2E E h −=ν 【解析】根据波尔的原子理论，当氢原子中的电子从较高的能级 E1 跃迁到较低的能级 E2 时， 氢原子要辐射光子，光子频率满足 即 故选 C。 4.关于波粒二象性，下列说法正确的是（ ） A. 有的光只是粒子，有的光只是波 B. 康普顿效应表明光是粒子，并具有动量 C. 实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 D. 德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 【答案】B 【解析】A．光既有波动性，又具有微粒性，并不是有的光只是粒子，有的光只是波，选项 A 错误； B．康普顿效应表明光是粒子，并具有动量，选项 B 正确； C．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切运动的物体都具有波 粒二象性，选项 C 错误； D．根据德布罗意公式 可知，微观粒子的动量越大，其对应的波长就越短，选项 D 错误。故选 B。 5.交流发电机正常工作时产生的电动势 e=Emsinωt，若线圈匝数减为原来的一半，而转速增 为原来的 2 倍，其他条件不变，则产生的电动势的表达式为 A. e=Emsinωt B. e=2Emsinωt C. e=Emsin2ωt D. e=2Emsin2ωt 【答案】C 【解析】由 知若线圈匝数减为原来的一半，而转速增为原来的 2 倍时， 不 变，转速变为 ，电动势的表达式为 ，故选项 C 正确，A、B、D 错误； 6.下列说法中正确的是（ ） A. γ 射线在电场和磁场中都不会发生偏转 B. β 射线比 α 射线更容易使气体电离 C. 氢有三种同位素：11H、12H、13H，它们中子数相等 D. 原子核的电荷数即为原子核所带的电荷量 【答案】A 1 2 =E hE ν− 1 2E E h −=ν h p λ = mE NBSω= mE 2ω 2me E sin tω= 【解析】A．γ 射线不带电，在电场和磁场中都不会发生偏转，选项 A 正确； B．α 射线电离能力最强，则 α 射线比 β 射线更容易使气体电离，选项 B 错误； C．氢有三种同位素：11H、12H、13H，它们的质子数相同，而中子数不相等，选项 C 错误； D．原子核的电荷数是指核内所含的质子数，并非原子核所带的电荷量，选项 D 错误。 故选 A。 7.放射性同位素 14C 可用为推算文物的“年龄”14C 的含量减少一半要经过 5730 年某考古小组 挖掘到一块动物骨骼，经测定 14C 还剩余 1/8，推测该动物生存年代距今约为 A. 5730×3 年 B. 5730×4 年 C. 5730×6 年 D. 5730×8 年 【答案】A 【解析】14C 的含量每减少一半要经过约 5730 年，动物骨骼，经测定 14C 还剩余 1/8，即经 历了 3 个半衰期，即 5734×3 年，故选 A． 8.原子核 经放射性衰变①变为原子核 ，继而经放射性衰变②变为原子核 ， 再经放射性衰变③变为原子核 ．放射性衰变 ①、②和③依次为 A. α 衰变、β 衰变和 β 衰变 B. β 衰变、β 衰变和 α 衰变 C. β 衰变、α 衰变和 β 衰变 D. α 衰变、β 衰变和 α 衰变 【答案】A 【解析】根据 α、β 衰变特点可知： 经过一次 α 衰变变为 ， 经过 1 次 β 衰 变变为 ， 再经过一次 β 衰变变为 ，故 BCD 错误，A 正确．故选 A． 9.氘核（ H）和氚核（ H）的核反应方程如下： ，设氘核的质量为 m1，氚核的质量为 m2，氦核的质量为 m3，中子的质量为 m4，则核反应过程中释放的能量为 （　　） A. （m1+m2﹣m3）c2 B. （m1+m2﹣m4）c2 C. （m1+m2﹣m3﹣m4）c2 D. （m3+m4﹣m1﹣m2）c2 【答案】C 【解析】核反应过程中质量亏损：△m＝m1+m2﹣m3﹣m4，由爱因斯坦的质能方程可知，核 反应释放的能量：E＝△mc2＝（m1+m2﹣m3﹣m4）c2； A. （m1+m2﹣m3）c2，与结论不相符，选项 A 错误； B. （m1+m2﹣m4）c2，与结论不相符，选项 B 错误； 238 92 U 234 90Th 234 91Pa 234 92 U 92 238 U 234 90Th 234 90Th 234 91Pa 234 91Pa 234 92 U 2 1 3 1 2 3 4 1 1 1 2 0H+ H He+ n→ C. （m1+m2﹣m3﹣m4）c2，与结论相符，选项 C 正确； D. （m3+m4﹣m1﹣m2）c2，与结论不相符，选项 D 错误； 10.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为 3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的 电阻，原线圈一侧接在电压为 220V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两 端的电压为 U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为 k，则(　　) A. U=66V，k= B. U=22V，k= C. U=66V，k= D. U=22V，k= 【答案】C 【解析】由题意知，副线圈的电流为： ，则原线圈的电流为： ，与 原线圈串联的电阻的电压为： ，由变压器的变比可知，原线圈的电压为 3U， 所 以 有 ： ， 解 得 ： U=66V ， 原 线 圈 回 路 中 的 电 阻 的 功 率 为 ： ，所以 ，故 C 正确，ABD 错误，故选 C． 二、多项选择题（每题有多个正确答案，每题分 4 分，共 16 分） 11.理想变压器原线圈两端输入的交变电流电压如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为 5： 1，如图乙所示，定值电阻 R0 = 10Ω，R 为滑动变阻器，电表均为理想电表，则下列说法正 确的是（ ） A. 电压表 示数为 44 V B. 变压器输出电压频率 50Hz 的 为 1 3 1 9 1 9 1 3 2 UI R = 1 2 1 3 3 UI I R = = 1 3R UU I R= = 3 2203 U U V+ = 2 2 1 1 9 UP I R R = = 1 2 1 9 Pk P = = 2 C. 当滑动变阻器滑片向下移动时，电压表的示数减小 D. 改变滑动变阻器滑的阻值，可使电流表的最大示数达到 0.88A 【答案】BD 【解析】A．分析图甲可知，根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，原线圈输入 电压有效值为：U1=220V，根据电压与匝数成正比知，副线圈输出电压为 电压表示数为 44V，故 A 错误； B．由甲图知周期：T=0.02s，则有 变压器不改变频率，故输出电压频率为 50Hz，故 B 正确； C．副线圈输出电压由匝数比决定，即滑片向下移动，电压表的示数不变，选项 C 错误； D．改变滑动变阻器滑的阻值，当阻值为零时次级电流最大，此时初级的电流表示数最大， 次级最大电流值为 则初级最大电流值 选项 D 正确。故选 BD。 12.在光电效应的实验中，对同一种金属，用不同单色光照射该金属，得到了光电流与两极 间所加电压的关系如图，则（　　） A. a、b、c 三种单色光的频率相同 B. 单色光 a、c 的频率相同，b 的频率最大 C. a 光的强度比 c 光大 D. a 光的强度不一定比 c 光大 【答案】BC 【解析】AB．当光电流恰为零，此时光电管两端加的电压为遏止电压，可知 a、c 光的截止 电压小于 b 光的截止电压，根据 ，入射光的频率越高，对应的遏止 2 2 1 1 44VnU Un =＝ 1 50Hzf T = = 2 0 44 A=4.4A10 UI R = = 2 1 2 1 1 4.4A=0.88A5 nI In = ×＝ 21 2C meU mv h Wγ= = − 电压 UC 越大。所以 a 光、c 光的频率相等且小于 b 光的频率；选项 A 错误，B 正确； CD．由图可知，a 的饱和电流大于 c 的饱和电流，而光的频率相等，所以 a 光的光强大于 c 光的光强，故 C 正确，D 错误。故选 BC。 13.氢原子核外电子从 A 能级跃迁到 B 能级时，辐射波长是 λ1 的光子，从 A 能级跃迁到 C 能 级时，辐射波长是 λ2 的光子，若 λ1>λ2，则电子从 B 能级跃迁到 C 能级时，则氢原子（　　） A. 吸收光子 B. 辐射光子 C. 这个光子的波长是 D. 这个光子的波长是 【答案】BD 【解析】因为 λ1＞λ2，则频率 γ1＜γ2.即 A 到 B 辐射光子的能量小于 A 到 C 辐射光子的能量， 所以 B 能级能量比 C 能级能量大，原子从 B 能级跃迁到 C 能级跃迁时辐射光子，B、C 间 的能级差 解得 故选 BD。 14.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 粒子后，其速度方向与磁 场方向垂直，测得 粒子和反冲核轨道半径之比为 44：1，如图所示，则（　　） A. 粒子与反冲粒子的动量大小相等，方向相反 B. 原来放射性元素的原子核电荷数为 90 C. 反冲核的核电荷数为 88 D. 粒子和反冲粒子的速度之比为 1：88 【答案】ABC 【解析】A．微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动 量也为零，即 粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，故 A 正确； BC．由于释放的 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，则有 1 2 λ λ− 1 2 1 2 λ λ λ λ− 2 31 ( ) ( )B C A C A B c c cE E E E E E E h h hλ λ λ∆ − = − − − = − =＝ 1 2 3 1 2 λ λλ λ λ−＝ α α α α α α 2mvBqv R = 解得 若原来放射性元素的核电荷数为 Q，则对 粒子 对反冲核 由于 ， ： ：1 解得 反冲核的核电荷数为 D．粒子 动量为 p=mv 由于两粒子动量 p 大小相等，则它们的速度大小与质量成反比，由于不知道两粒子间的质量 关系，则无法确定两粒子的速度关系，故 D 错误。故选 ABC。 三、填空题（每空 2 分，共 14 分） 15.在某次光电效应实验中，得到的遏制电压 与入射光的频率 的关系如图所示，若该直 线的斜率和截距分别为 和 ，电子电荷量的绝对值为 ，则普朗克常量可表示为，所用材 料的逸出功可表示为． 【答案】 ； 【解析】光电效应中，入射光子能量 ，克服逸出功 后多余的能量转换为电子动能，反 的 mvR Bq = α 1 1 2 pR B e = ⋅ 2 2 2 pR B Q e = −（ ） 1 2p p= 1R 2 44R = 90Q = 90 2 88− = 0u ν k b e h ek= 0W eb= − hν 0w 向遏制电压 ；整理得 ，斜率即 ，所以普朗克常量 ， 截距为 ，即 ，所以逸出功 16.某物理兴趣小组利用图甲所示电路测定一节干电池的电动势和内阻。除电池（内阻约为 0. 3 ）、开关和导线外，实验室提供的器材还有： A. 电压表 V（量程为 3V，内阻约为 3k ） B. 电流表 A1（量程为 0. 6A，内阻约为 0. 2 ） C. 电流表 A2（量程为 3A，内阻约为 0. 05 ） D. 定值电阻（阻值为 1. 5 ，额定功率为 2W） E. 定值电阻（阻值为 20 ，额定功率为 10W） F. 滑动变阻器（最大阻值为 15 ，额定电流为 2A）。 （1）电流表应选用________（选填“B”或“C”），R0 应选用________（选填“D”或“E”）。 （2）实验时，闭合开关 S 前，应将滑动变阻器的滑动触头 P 置于_____（选填“a”或“b”）端。 （3）在器材选择正确的情况下，按正确操作进行实验，调节滑动变阻器，通过测量得到该 电池的 U－I 图线如图乙所示，则该电池的电动势 E=________V、内阻 r=________ 。 【答案】 (1). B D (2). b (3). 1. 48 0. 46 【解析】（1）[1][2]．估算电流时，考虑到干电池的内阻 0.3Ω 左右，保护电阻选择与内阻相 当的定值电阻 D 即可；这样加上保护电阻，最大电流控制在 0.5A 左右，所以选量程为 0.6A 的电流表，故选 B； （2）[3]．实验时，闭合开关 S 前，应将滑动变阻器的滑动触头 P 置于阻值最大的 b 端。 （3）[4][5]．根据闭 U-I 图象可知，与 U 轴的交点表示电动势，所以 E=1.48V，图象的斜率 表示内电阻与保护电阻之和，故 解得 0eu h wν= − 0whu e e ν= − h ke = h ek= b 0eb w= − 0w eb= − Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω 0 1.48 0.50 1.960.50r R −+ = = Ω r=0.46Ω； 四、计算题 17.一单匝矩形线圈置于匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，已知线圈的面积 S=0.2m2，电阻为 10 ，匀强磁场的磁感应强度 B=0.5T，转子以 300rad/s 的角速度转动，线 圈通过滑环与外电阻组成闭合电路，从线圈位于中性面开始计时，求： （1）写出电动势的瞬时表达式； （2）线圈在转过 90°的过程中通过回路的电荷量的多少？ （3）转子在 1s 内安培力做的功是多少？ 【答案】（1）e=30sin300t(V)；（2）0.01C；（3）45J 【解析】（1）交流电动势的最大值 电动势的瞬时表达式 e=30sin300t(V) （2）线圈在转过 90°的过程中产生的平均电动势 通过回路的电荷量 （3）转子在 1s 内安培力做的功等于产生的焦耳热 18.一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 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： 的 Ω 0.5 300 0.2V=30VmE B Sω= = × × E t ∆Φ= ∆ 0.01CE BSq tR R R ∆Φ= ∆ = = = 2 230( ) ( ) 2 2 1J=45J10 mE W Q tR = = = × （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】（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： 19.如图所示，在直角坐标系 xOy 中，板间距离为 d 的正对金属板 M、N 上有两个小孔 S、 K，S、K 均在 y 轴（竖直）上。在以原点 O 为圆心、以 R 为半径的圆形区域内存在方向垂 直纸面向外的匀强磁场，圆 O 与 M 板相切于 S、与 x 负半轴相交于 C 点。小孔 K 处的灯丝 不断地逸出质量为 m、电荷量为 e 的电子（初速度和重力均不计），电子在两板间的电场作 用下沿 y 轴正方向运动。当 M、N 间的电压为 时，从小孔 K 逸出的电子恰好通过 C 点。 （1）求电子到达小孔 S 处时的速度大小 ； （2）求磁场的磁感应强度大小 B； 2 2500VU = 6000WrP = 3 4 10:1n n = 1 1 2 2 U n U n = 2 2 1 1 2500VnU Un = = 2 1 50kWP P= = 2 2 2 50000 A=20A2500 PI U = = 2 2 6000WrP I r= = 2 300VrU I r= = 3 2 2200VrU U U= − = 3 3 4 4 10:1n U n U = = 0U 0v （3）若 M、N 间的电压增大为 ，求从小孔 K 逸出的电子离开磁场时的位置 D（图中未 画）的坐标。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）电子的运动轨迹如图所示，在电子从小孔 K 运动到小孔 S 的过程中，根据动 能定理有： 解得： （2）当电子恰好通过 C 点时，根据几何关系可得电子在磁场中的轨道半径为： 洛伦兹力提供电子做圆周运动所需的向心力，有： 03U 0 0 2eUv m = 021 mUB R e = 3 1,2 2R R  −    2 0 0 1 2e mvU = 0 0 2eUv m = 1r R= 解得： （3）设此种情况下电子到达小孔 S 处时的速度大小为 v，根据动能定理有： 设此种情况下电子在磁场中的轨道半径为 ，有： 解得： 设 O、D 两点连线与 y 轴的夹角为 θ，由几何关系知，此种情况下电子从小孔 S 运动到 D 点 的轨迹（圆弧）对应的圆心角为： 由几何关系有： 解得： 故 D 点 位置坐标为 ，即的 2 0 0 1 vev B m r = 021 mUB R e = 2 0 13 2e U mv× = 2r 2 2 vevB m r = 06eUv m = 2 3r R= α θ= 2 2cos sinr R rα θ+ = 3 πα θ= = ( sin , cos )R Rθ θ− 3 1,2 2R R  −   