2017-2018学年吉林省长春汽车经济开发区第六中学高二下学期4月月考物理试题 解析版

2017-2018学年吉林省长春汽车经济开发区第六中学高二下学期4月月考物理试题 解析版

吉林省长春汽车区六中2017—2018学年度高二下学期第一次月考 物理试题 一、单项选择题（本题包括10个小题，每小题只有一个正确选项，每小题4分，共40分）‎ ‎1. 关于下列四幅图说法正确的是 A. 玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运转轨道的半径是任意的；‎ B. 光电效应产生的条件为：入射光的频率大于或等于某个临界值；‎ C. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有粒子性；‎ D. 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子核质量和体积都很大。‎ ‎【答案】B ‎【解析】根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应实验产生的条件为：光的频率大于或等于极限频率，B正确；电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性，C错误；发现少数粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围，D错误．‎ ‎2. 匀强磁场中，矩形金属线框绕与磁感线垂直转轴匀速转动，如图1所示，产生的交变电动势的图象如图2所示，则（　　）‎ A. t=0.01s时线框的磁通量为零 B. t=0.01s时线框的感生电动势最大 C. 线框转动过程中电流的方向不变 D. 该交变电动势的瞬时值表达式为（V）‎ ‎【答案】D ‎【解析】（1）由图2可知，t=0.01s时，线框中的瞬时感应电动势，则此时线框恰好处于中性面，线圈平面与磁场垂直，磁通量最大，A、B错误；‎ ‎（2）线框转动过程中，每经过一次中性面，电流方向就要发生一次变化，如图2所示，故C错误；‎ ‎（3）由图2可知，该交变电动势的表达式为（V），D正确 故本题选D ‎3. 在能源需求剧增的现代社会，核能作为一种新能源被各国竞相开发利用，核原料中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为下列有关说法中正确的是 A. X原子核中含有92个中子 B. 衰变放出的γ射线具有很强的电离能力 C. 20克的经过48200年后，还有5克未衰变 D. 核衰变前的质量等于衰变后X、 核的质量之和 ‎【答案】C ‎【解析】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，则中子数为235-92=143，A错误；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，B错误；根据可得还剩余，C正确；在衰变的过程中，有质量亏损，根据质能方程知，有能量发出，衰变过程总质量减少，D错误．‎ ‎4. 矩形线圈的匝数为50匝，在匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动时，穿过线圈的磁通量随时间的变化规律如图所示。下列结论正确的是（ ）‎ A. 在t＝0.1 s和t＝0.3 s时，电动势最大 B. 在t＝0.2 s和t＝0.4 s时，电流改变方向 C. 电动势的最大值是314V D. 在t＝0.4 s时，磁通量变化率最大，其值为3.14 Wb/s ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：在t="0.1" s和t="0.3" s时，磁通量最大，线圈位于中性面位置，感应电动势为零，故A错误；在t="0.2" s和t="0.4" s时，磁通量为零，线圈垂直于中性面，感应电动势最大，电动势不改变方向，故B错误；根据Φ-t图象，BS=0.2Wb，T=0.4s，故电动势的最大值：；故C正确；‎ 在t="0.4" s时磁通量为0，磁通量变化率最大，由得，，故D正确；故选CD.‎ 考点：交流电的产生及变化规律 ‎【名师点睛】此题考查了交流电的产生及变化规律；要掌握交流电产生过程特点，特别是两个特殊位置：线圈在中性面上时，穿过线圈的磁通量最大，感应电动势最小，线圈与中性面垂直时，通过的磁通量最小，电动势为大；‎ 视频 ‎5. 分别用波长为λ和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为1∶2,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则此金属板的逸出功为 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】光子能量为：E=；根据爱因斯坦光电效应方程可知光电子的最大初动能为：Ek=-W ；根据题意：λ1=λ，λ2=λ，Ek1：EK2=1：2 ；联立可得逸出W=，故BCD错误，A正确。‎ ‎6. 氢原子分能级示意图如题所示，不同色光的光子能量如下表所示。‎ 色光 红 橙 黄 绿 蓝—靛 紫 光子能量范围（eV）‎ ‎1.61~2.00‎ ‎2.00~2.07‎ ‎2.07~2.14‎ ‎2.14~2.53‎ ‎2.53~2.76‎ ‎2.76~3.10‎ 处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为 A. 红、蓝靛 B. 黄、绿 C. 红、紫 D. 蓝靛、紫 ‎【答案】A ‎【解析】原子发光时光子的能量等于原子能级差，先分别计算各相邻的能级差，再由小到大排序．结合可见光的光子能量表可知，有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光．并且属于红光和蓝靛的范围，为A 视频 ‎7. 在光电效应实验中，某同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光），如图所示．则可判断出（　　）‎ A. 甲光的光照强度小于乙光 B. 乙光的波长小于丙光的波长 C. 乙光照射时，光电管的截止频率等于丙光照射时，光电管的截止频率 D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：从图可知，甲光、乙光的遏止电压相等，则甲、乙光的频率相等；丙光的遏止电压大于甲、乙光的遏止电压；甲光的光电流比乙光大，则甲光的光照强度比乙光大．对同一种金属，截止频率是相同的．然后结合光电效应方程具体分析．‎ 根据，入射光的频率越高，对应的遏止电压 越大．甲光、乙光的遏止电压相等，所以甲光、乙光的频率相等，甲光的光电流比乙光大，则甲光的光照强度比乙光大，A正确；丙光的遏止电压大于乙光的遏止电压，所以丙光的频率大于乙光的频率，则乙光的波长大于丙光的波长，B正确；同一种金属，截止频率是相同的，C正确；丙光的遏止电压大于甲光的遏止电压，根据知甲光对应的光电子最大初动能小于于丙光的光电子最大初动能，D错误．‎ ‎8. 如图所示是一交变电流的i﹣t图象，则该交变电流的有效值为（ ）‎ A. 4A B. 2A C. A D. A ‎【答案】D ‎【解析】设交流电电流的有效值为I，周期为T，电阻为R．   则： 解得： ，故选D. ‎ 点睛：根据有效值的定义．取一个周期时间，将交流与直流分别通过相同的电阻，若产生的热量相同，直流的电流值，即为此交流的有效值。‎ ‎9. 如图所示，单匝矩形线圈的一半放在有界匀强磁场中，中心轴线OO′与磁场边界重合，线圈绕中心轴线按图示方向(从上向下看逆时针方向)匀速转动，t=0时刻线圈平面与磁场方向垂直，规定电流方向沿abcd为正方向，则下图中能表示线圈内感应电流随时间变化规律的是(　　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：根据楞次定律判断出感应电流的方向．由感应电动势的表达式e=Emsinωt，由欧姆定律求出此线圈感应电流的表达式，再选择图象．‎ ‎10. 火警报警系统原理如图甲所示，M是一个小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1:n2 =10:1，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示，在变压器右侧部分，R2为用半导体热敏材料（电阻随温度升高而减小）制成的传感器，R1为一定值电阻。下列说法中正确的是 A. 此交变电源的每秒钟电流变化50次 B. 电压表示数为22 V C. 当传感器R2所在处出现火警时，电流表的示数减小 D. 当传感器R2所在处出现火警时，电压表的示数减小 ‎【答案】D ‎【解析】由原线圈两端输入电压U随时间变化的图象可知，U1=220V，T=0.02s．‎ A、变压器的电压与匝数成正比，由此可得副线圈的电压为22V，电压表V1测的是R2两端电压，故A错误；‎ B、T=0.02s，每个周期电流方向改变两次，故每秒钟电流方向改变100次，故B错误；‎ C、当出现火警时，温度升高，电阻R2‎ 减小，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也就要增大，故C错误；‎ D、当出现火警时，温度升高，电阻R2减小，副线圈的电流变大，所以R1的电压要增大，由于副线圈的总电压不变，所以R2的电压就要减小，故D正确；‎ 故选D。‎ ‎【点睛】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，电压与匝数程正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可，本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。‎ 二、多项选择题（本题包括4个小题，每小题有多个选项，每小题6分，半对3分，选错一个选项0分，共24分）‎ ‎11. 如图甲所示的电路，已知电阻R1=R2=R．和R1并联的D是理想二极管（正向电阻可视为零，反向电阻为无穷大），在A、B之间加一个如图乙所示的交变电压（电压为正值时，UAB＞0）．由此可知（　　）‎ A. 在A、B之间所加的交变电压的周期为2 s B. 在A、B之间所加的交变电压的瞬时值表达式为u=20sin 100πt（V）‎ C. 加在R1上电压的有效值为5 V D. 加在R2上电压的有效值为20 V ‎【答案】BC ‎【解析】A、由图象可得交流电的周期，故A错误； B、电压最大值为，变电压的瞬时值表达式为：，故B正确； C、电压最大值为，故C错误； D、因为是交流电所以应该分两种情况考虑：1、当电源在正半轴时A点电位高于B点电位二极管导通即被短路，电压为电源电压； 电源在负半轴时B点电位高于A点电位二极管截止，串联分压，‎ ‎， 即为：，解得：，故D错误。‎ 点睛：考查交流电的有效值求解，注意正弦交流电的有效值与最大值的关系，同时注意二极管的单向导电性。‎ ‎12. 照射到金属表面的光能使金属中的电子逸出，可以用图甲的电路研究电子发射的情况。如图甲所示，阴极K在受到光照时能够发射电子，阳极A吸收阴极K发出的光电子，在电路中形成光电流。K与A之间电压的大小U（U>0）可以调整，图乙中横轴的右半轴对应图甲所示的电源极性连接，左半轴表示的是电源反接后的电压大小。现得到图乙所示的在光照条件不变的情况下，光电流I随着所加电压U变化的图象，根据电流的定义（I=q/t）可知   ‎ A. 电压由0到U1，光电流越来越大，说明单位时间内逸出光电子的个数越来越多 B. 饱和电流说明单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的 C. 遏制电压的存在意味着光电子具有一定的初动能，且有上限 D. 电源反接后，当U>UC时，I=0，说明没有电子从K极逸出 ‎【答案】BC ‎【解析】单位时间内逸出光电子的个数是由光的强度决定的，当光强一定时，单位时间内逸出光电子的个数是一定的，只不过当电压较小时，不是所有的光电子都能到达阳极，电压越大到达阳极的光电子数越多，选项A错误；饱和电流说明单位时间内阴极K发射的光电子的数目是一定的，这些光电子都能到达阳极时，电流达到饱和状态，选项B正确；遏制电压满足 ，它存在意味着光电子具有一定的初动能，且有上限，即光电子有最大初动能，选项C正确；电源反接后，当U>UC时，I=0，说明没有电子到达阳极，并不是没有电子从K极逸出，选项D错误；故选BC.‎ ‎13. 如图为远距离输电的示意图，若电厂输出电压u1=220sin100πt(V)，则下列表述正确的是( )‎ A. U1＜U2，U3＞U4‎ B. 为了较少损耗，应该减小输电电压 C. 若U2提高为原来的10倍，输电线上损失的功率为原来的 D. 用户得到的交变电流频率为25Hz ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：电厂发出的电，经过升压变压器进行升压，后经过降压变压器降压后输送给用户，根据P=UI，得出输电电流与输送功率的关系，再根据得出损失的功率，输电过程中功率不变．‎ 电厂发出的电，经过升压变压器进行升压，后经过降压变压器降压后输送给用用户，所以，A正确；根据有效值与最大值的关系可知，B错误；若提高为原来的10倍，则电流为原来的，根据可知，输电线上损失的功率为原来的，C正确；输电过程中功率不变，所以用户得到的交流电的频率仍为50Hz，故D错误．‎ ‎14. 如图所示为氢原子能级示意图的一部分，下列说法中正确的是 A. 从n=4能级跃迁到n=3能级时电子的轨道半径减小，电势能减小，动能增大 B. 处于n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子能使逸出功为10.2eV的金属发生光电效应 C. 一个处于n=4能级的氢原子跃迁时最多辐射出3种频率的光子 D. 带有13.9eV能量的电子撞击处于基态能级的氢原子不能使其跃迁到n=2能级 ‎【答案】ABC ‎【解析】根据波尔理论，从n=4能级跃迁到n=3能级时电子的轨道半径减小，电势能减小，动能增大，选项A正确；‎ ‎ 处于n=4能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为（-0.85eV）-（-13.6eV）=12.75eV，则能使逸出功为10.2eV的金属发生光电效应，选项B正确； 一个处于n=4能级的氢原子跃迁时最多辐射出3种频率的光子，其对应的跃迁方式分别是4→3，3→2，2→1，选项C正确；因n=1和n=2的能级差是10.2eV，则带有13.9eV能量的电子撞击处于基态能级的氢原子能使其跃迁到n=2能级，选项D错误；此题选项不正确的选项，故选D.‎ 三、填空题（本题包括4小题，每空3分，共15分）‎ ‎15. 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（碰撞过程中不受其他外力），该氚核的德布罗意波长为_______________________。‎ ‎【答案】‎ ‎【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 ‎【点睛】任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波．分别写出中子和氘核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出氚核的动量，代入公式即可．‎ ‎16. 如图所示，理想变压器原线圈匝数n1=1000匝，副线圈有两个线圈，匝数分别为n2=200匝，n3=500匝，分别接一个R=55Ω的电阻，在原线圈上接入220V的交流电，求：‎ 副线圈上n2=200的电压___________V，原线圈上的电流___________A。‎ ‎【答案】 (1). 44 (2). 1.16‎ ‎【解析】根据变压器原理可知，电压之比等于线圈匝数之比；‎ 由电流关系式可得 ‎【点睛】（1）由变压器原理可知，所有线圈中电压之比均等于线圈匝数之比 ‎（2）根据列式求解原线圈电流即可。‎ ‎17. 如图甲所示为研究某金属光电效应的电路图，图乙为采用不同频率的光照射时遏止电压与入射光频率v的关系图，图中频率，，遏制电压，及电子的电荷量e均为已知 由已知条件可求普朗克常量_____________,截止频率_______________。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】根据爱因斯坦光电效应方程：‎ 根据动能定理：得：‎ 结合图象知：‎ 解得普朗克常量：‎ 当遏止电压为零时，入射光的频率等于金属的截止频率，即横轴截距等于截止频率，，‎ 解得 ‎ ‎【点睛】根据光电效应方程得出遏止电压与入射光频率的关系，通过图线的斜率求出普朗克常量。遏止电压为零时，入射光的频率等于截止频率。‎ 四、计算题（本题包括2小题，共21分）‎ ‎18. 一个电阻为r、边长为L的正方形线圈abcd共N匝,线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO′以如图所示的角速度ω匀速转动,外电路电阻为R.‎ ‎(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值有多大?‎ ‎(2)线圈平面与磁感线夹角为60°时的感应电动势为多大?‎ ‎(3)从图示位置开始,线圈转过60°的过程中通过R的电量是多少?‎ ‎(4)图中电压表的示数是多少? ‎ ‎【答案】(1) (2) (3) （4）‎ ‎【解析】（1）感应电动势的最大值为：；‎ ‎（2）线圈从图示位置开始转动，产生的电动势的瞬时值表达式为 其中为线圈从图示位置开始转过的角度，所以当线圈平面与B成60°角时的瞬时感应电动势为：‎ ‎；‎ ‎（3）线圈从图示位置转过60º的过程中，穿过线圈的磁通量的变化量为 设多用时间为 根据法拉第电磁感应定律：‎ 由闭合电路欧姆定律可知该过程中电流的平均值为：‎ 由电流的定义知，流过R横截面的电量为：‎ 联立各式得：；‎ ‎（4）由题意可知，该电路中电动势的有效值为:‎ 根据闭合电路欧姆定律得：‎ 所以路端电压：‎ 故电压表示数为 ‎19. 如图甲所示，长、宽分别为L1=0.3m、L2=0.1m的矩形金属线框位于竖直平面内，其匝数为n=100，总电阻为r=1Ω，可绕其竖直中心轴O1O2转动．线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起，并通过电刷和阻值为2Ω的定值电阻R相连．线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场，磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示．在0～时间内，线框保持静止，且线框平面和磁场垂直；时刻以后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴以角速度匀速转动，求（运算结果中可保留π）：‎ ‎(1)0时间内通过电阻R的电流大小；‎ ‎(2)求在～时间内，通过电阻R的电荷量为多少？‎ ‎(3)时刻穿过线圈的磁通量的变化率是多大？‎ ‎【答案】（1）3A (2)0.01 (3)‎ ‎【解析】(1) 线框产生感应电动势的最大值 Em＝nB1L1L2ω ‎ 感应电动势的有效值E＝nB1L1L2ω ‎ 通过电阻R的电流的有效值I＝ ‎ 线框转动一周所需的时间 ‎ 此过程中，电阻R产生的热量Q＝I2Rt＝πRω()2=4π2×10-2J ‎ ‎(2)s～s时间内，线圈从图示位置转过600，， ‎ 平均感应电动势，平均感应电流 通过电阻R的电荷量 ； ‎ ‎(3)从图示位置开始转动，产生的交流电瞬时值表达式为：e=nB1L1L2ωsinωt ‎ s时刻，线圈运动的时间t=-=s，‎ 代入上式得e=nB1L1L2ω=1.5π， ‎ ‎ 则此时线圈中的电流 ‎ 点睛：解决本题的关键掌握感应电动势的平均值、最大值、有效值和瞬时值的区别以及应用．明确在求解功率及电压值等要用有效值，求解电荷量用平均值．‎ ‎ ‎ ‎ ‎