2017-2018学年河南省天一大联考高二下学期阶段性测试（三）（4月）物理试题 解析版

2017-2018学年河南省天一大联考高二下学期阶段性测试（三）（4月）物理试题 解析版

天一大联考2017-2018学年高二年级阶段性测试（三）物理 一、选择题：共10小题，每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，第1－6题只有一个选项符合题目要求，第7－10题有多个选项符合要求。全选对的得5分，选对但不全的得3分，选错不得分。‎ ‎1. 在物理学的发展史中，重要实验对物理学的发展有着关键性作用，下列关于物理学家、物理实验及其作用的描述中正确的是 A. 汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 B. 科学家发现的光电效应现象证明光具有波粒二象性 C. 卢瑟福対阴极射线的研究发现了电子，进一步实验证明电子是原子的组成部分 D. 密立根通过“油滴实验”测出了电子的电荷量 ‎【答案】D ‎............‎ ‎2. 据《世界网络日报》报道，在埃及古城艾赫米姆不远处，考古队挖掘出埃及第十九王朝拉美西斯二世大神殿。通过分析发现，殿内古代木头中的14C的含量约为自然界含量的，已知植物死后其体内的l4C会逐渐减少，14C的半衰期为5730年，则由此可推断拉美西斯神殿距今约为、‎ A. 4000年 B. 3000年 C. 2000年 D. 1000年 ‎【答案】B ‎【解析】衰变后的质量 ，其中t是时间，T是半衰期，所以：解得：t= =2865年≈3000年，故选B.‎ ‎3. 原子核经常处于不稳定状态，经过外界干扰或自身衰变而变成新的物质，但符合一定的规律。下列说法正确的是 A. 经过多次α、β衰变形成稳定的的过程中，有4个中子转变成质子 B. 天然放射现象说明原子核也有复杂结构，元素衰变速度与外界的温度和压力有关 C. 核泄漏事故污染物Csl37能够产生对入体有害的辐射，其核反应方程式为＋X，可以判断X为电子 D. 是α衰变反应 ‎【答案】C ‎【解析】根据质量数和电荷数守恒知：238-206=4×8，发生8次α衰变；92=82+2×8-6，发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，则有6个中子转变成质子，故A错误；天然放射现象说明原子核也有复杂结构，元素衰变速度与外界的温度和压力无关，选项B错误；根据质量数和电荷数守恒可知，X电荷数为-1，质量数为0，则X是电子，选项C正确；D中的反应是轻核聚变反应，选项D错误；故选C.‎ ‎4. 实验室某单匝矩形金属线圈，在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动，线圈中磁通量φ随时间t变化的情况如图所示。已知线圈的电阻为10Ω，则下列描述中正确的是 A. 线圈产生的交流电的电动势有效值为31.4V B. 此交流电1分钟内电流的方向改变600次 C. 在0.05〜0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为0.2C D. 一个周期内电阻R产生的焦耳热为19.7J ‎【答案】B ‎【解析】磁通量的变化周期为0.2s，故此交流电的周期为0.2s，频率为5Hz，一周期内电流方向改变2次，则此交流电1分钟内电流的方向改变600次，故B正确；此交流电动势的最大值为：Em=（BS）ω=1×=10πV；电动势有效值为，故A错误；在0.05〜0.1s时间内，通过线圈某一横截面的电荷量为，选项C错误；一个周期内电阻R产生的焦耳热为，选项D错误；故选B. ‎ 点睛：交变电流产生过程中，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；计算电量时要用交流电的平均值，计算热量要用交流电的有效值.‎ ‎5. 如图所示，在某次实验中把放射源放入铅制成的容器中，射线只能从容器的小孔射出。在小孔前Q处放置一张黑纸，在黑纸后P处放置照相机底片，QP之间为垂直纸（非黑纸）面的匀强磁场（图中未画出），整个装置放在暗室中。实验中发现，在照相机底片的a、b两处被感光（b点正对铅盒的小孔），则下列有关说法正确的是 A. 天然放射现象说明原子具有复杂的结构 B. QP之间的匀强磁场垂直纸面向里 C. 通过分析可知，打到α处的射线为β射线 D. 此放射性元素放出的射线中只有α射线和β射线 ‎【答案】C ‎【解析】天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，选项A错误；因黑纸只能挡住α射线，则打到a点的为β射线，打到b点的为γ射线，由左手定则可知，QP之间的匀强磁场垂直纸面向外，选项B错误，C正确；此放射性元素放出的射线中有α射线、β射线和γ射线，选项D错误；故选C.‎ 点睛：本题应抓住三种射线的成分主要是指所带电性：α射线是高速流带正电，穿透性较弱，电离性较强；β射线是高速电子流，带负电，γ射线是γ光子，是中性的，穿透性最强，电离性最弱．‎ ‎6. 甲、乙两物体质量之比为4：1，与水平地面间的动摩擦因数之比为1：2，它们以相同的初动能在水平地面上开始滑行，最终都停在水平地面上。不计空气阻力，则甲、乙两物体滑行的时间之比为 A. 1：1 B. 1：2 C. l：4 D. 4：l ‎【答案】A ‎【解析】根据可知；根据动量定理：，则，则 ‎，故选A. ‎ ‎7. 我国著名科学家吴有训先生在20世纪20年代进行X射线散射研究时以系统、精湛的实验和精辟的理论分析为康普顿效应的确立做出了重要贡献。研究X射线被较轻物质（石墨、石蜡等）散射后光的成分发现，散射谱线中除了有波长与原波长相同的成分外，还有其他波长的成分，其波长的改变量与散射角有关，这种改变波长的散射称为康普顿效应。如图为X光照射电子发生散射的示意图。已知X光入射前的频率为v，散射后为v'，忽略系统能量的损耗，则根据所学知识可知下列说法正确的是 A. X光照射电子的过程动量守恒 B. 由题意可知v>v'‎ C. 康普顿效应证明电磁波是概率波 D. 实验中被照射电子动能增加，动能的增量是DEk＝hv'－hv ‎【答案】AB ‎【解析】根据动量守恒的条件可知，X光照射电子的过程动量守恒，选项A正确；散射后X光的能量减小，即hv>hv' ，可知v>v'，选项B正确；康普顿效应证明电磁波具有粒子性，选项C错误； 实验中被照射电子动能增加，动能的增量是DEk＝hv- hv'，选项D错误；故选AB.‎ ‎8. 在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后，1913年由玻尔提出玻尔能级理论，玻尔理论不但回答了氢原子稳定存在的原因，而且还成功地解释了氢原子和类氢原子的光谱现象。如图为氢原子的能级图，则下列说法中正确的是 A. 由能级图可知某一氢原子由第3能级跃迁到第1能级将辐射出能量为12.09eV的光子 B. 玻尔理论采用了量子化的思想，适用于所有原子 C. 如果用大量动能是11eV的电子轰击大量的氢原子，氢原子不会发生跃迁 D. 某一个处于第3能级的氢原子向基态跃迁时，可能释放2种频率的光子 ‎【答案】AD ‎【解析】由能级图可知某一氢原子由第3能级跃迁到第1能级将辐射出能量为(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV的光子，选项A正确；玻尔理论采用了量子化的思想，但是只适用于氢原子，不适应所有原子，选项B错误；要使基态的氢原子受到激发，至少需要能量△E1=-3.40 eV-（-13.60eV）=10.20eV＜11eV，故用能量为11eV的电子轰击基态的氢原子时，可以使基态的氢原子会受到激发而跃迁，故C错误；某一个处于第3能级的氢原子向基态跃迁时，可能的跃迁有：3→2和2→1，则最多释放2种频率的光子，选项D正确；故选AD.‎ ‎9. 如图所示为一“凸”字形线框，其中EF＝3L，其他各边均为L，线框右侧AA1与OO1间距离为L，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场，BB1与OO1间距离为L，存在磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场。现将线框以水平向右的速度v匀速穿过右侧的有界磁场，线框DE边到达AA1时开始计时，规定电流方向逆时针为正值，F点为零电势参考点，E点电势用φE表示，下列图象中与线框运动相符的是 A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】当DE边进入左边磁场时，磁通量向里增加，产生逆时针方向的电流I（正向），此时F点电势高于E点，即φE<0；当DE进入右边磁场，BC进入左边磁场向右运动时，两个边产生的电动势等大反向，相互抵消，则感应电流为零，此时φF=φE=0；当BC在右边磁场，AH进入左边磁场向右运动时，两个边产生感应电动势为同向，产生顺时针方向的大小为2I的负向电流，此时φF<φE；当AH在右边磁场中，GF在左边磁场中向右运动时，两边产生的感应电动势抵消，电流为零，此时φF=φE=0；当GF进入右边磁场后，产生逆时针的正向电流，大小为I，此时φE<0；综上所述，选项BD正确，AC错误；故选BD.‎ 点睛：此类问题一定要把线圈过磁场的过程分成几个阶段分析，找到切割磁感线的边，判断出感应电动势的方向，然后叠加即可.‎ ‎10. —可视为质点的物体质量为m，从倾角为θ、高为h的光滑固定斜面顶端由静止开始下滑至斜面底端，不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是 A. 下滑过程中斜面对物体的支持力的冲量为零 B. 重力的冲量大小为m，方向竖直向下 C. 滑至斜面底端时的动量大小为m，方向沿斜面向下 D. 下滑过程中物体重力、斜面支持力冲量的矢量和大小为m ‎【答案】CD ‎【解析】下滑过程中斜面对物体的支持力的作用力和作用时间均不为零，则冲量不为零，选项A错误；根据机械能守恒可得，到达底端的速度为，滑至斜面底端时的动量大小为m，根据动量定理可知，合外力的冲量大小为m，即物体重力、斜面支持力冲量的矢量和大小为m，方向沿斜面向下，选项B错误，CD正确；故选CD.‎ 二、非选择题：本大题共包括6个小题，共60分。‎ ‎11. 某实验小组设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：将连接有穿过打点计时器的纸带的小车甲放在已平衡摩擦力的长木板上，给小车甲某一初速度使之匀速下滑。由于小车甲前端有黏合剂，运动中会与原來静止在前方的小车乙相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，如图1所示。已知电磁打点计时器使用的电源频率为50Hz。‎ ‎（1）若实验得到的打点纸带如图2所示，并测得各计数点间距（标在图上），则打点计时器先打的纸带______端（填“左”或“右”），根据纸带计算甲和乙碰后的共同速度______（计算结果保留2位有效数字）；‎ ‎（2）测得小车甲的质量m甲＝0.40kg，则由实验数据可以推算小车乙的质量m乙＝_____kg时，动量守恒（计算结果保留2位有效数字）。‎ ‎【答案】 (1). 左 (2). 0.70m/s (3). 0.20‎ ‎【解析】（1）因碰后共同速度比原来小，而左端点迹比右端稀疏，则速度较大，打点计时器先打的纸带左端；根据纸带计算甲和乙碰后的共同速度；‎ 碰前甲的速度：；由动量守恒： 解得m乙=0.20kg.‎ ‎12. 某科学实验小组用如图1所示的电路测定普朗克常盘。用光照射光电管GD的阴极K时，由于阴极释放出电子而形成阴极光电流。加速电压UAK越大，光电流越大，当UAK增加到一定数值后，光电流不再增大而达到某一饱和值Im。‎ 加速电压UAK变为负值时，阴极电流会迅速减少，当加速电压UAK为某一个负值时，阴极电流变为“0”，与此对应的电压称为遏止电压，用UC来表示。实验中可以通过测量遏止电压UC和入射光频率之间的关系来求解普朗克常量。调整入射光的频率测得多组UC和v的值，根据测量数据作UC－v图象，如图2所示。‎ ‎（1）实验中图象的斜率经过计算为k＝0.42×10－14，普朗克常量h＝_____，该实验所用光电管的极限频率vC＝______。‎ ‎（2）当电流达到某一饱和值Im后，保持光强不变逐渐减小入射光的频率仍能发生光电效应，Im将______（填“增大”“不变”或“减小”）。‎ ‎【答案】 (1). 6.72×l0－34J×s (2). 4.1×l014Hz (3). 增大 ‎【解析】（1）根据光电效应方程可知：，而，则，即，‎ 由题意：斜率k＝=0.42×10－14，解得h=0.42×10－14×1.6×10－19=6.72×l0－34J×s. ‎ 则UC=0.42×10－14(v-vC)；‎ 由图可知当UC=1.9V时，v=8.5×10－14Hz；‎ 则解得：vC=4.1×l014Hz ‎（2）当电流达到某一饱和值Im后，保持光强不变逐渐减小入射光的频率，则单位时间打出光电子的数量增多，则饱和光电流Im将增加.‎ ‎13.‎ ‎ 如图1所示，n＝100匝的线圈垂直磁场放置，磁感应强度B随时间变化规律如图2所示。已知线圈面积5＝0.2m2，线圈电阻r＝0.5Ω，电阻R1＝1.0Ω，R2＝2.5Ω，电容器电容为0.3mF，板间距离d＝4×10－2m。开始时开关S断开，带电量为q＝8×10－5C的带电粒子恰好静止在电容器内。不考虑平行板电容器的边缘效应及磁场变化对边界右侧的影响，重力加速度g＝10m/s2。求：‎ ‎（1）带电粒子的质量m；‎ ‎（2）若闭合开关S，电路稳定后粒子的加速度。‎ ‎【答案】(1) 8×l0－4kg (2) 3.75m/s2‎ ‎【解析】（1）线圈中产生的感应电动势 ‎ 开关断开时电路中没有电流，则电容器两端的电压U＝E ‎ 电容器内电场的场强 ‎ 带电粒子恰好静止在电容器内，则有E1q＝mg ‎ 联立以上各式可得m＝8×l0－4kg ‎ ‎（2）开关S闭合后，电容器两端的电压 ‎ 电容器内电场的场强 ‎ 由动力学知识可得ma＝mg－E2q 解得a＝3.75m/s2 ‎ ‎14. 一小型发电站通过一理想变压器直接为某小区内住户供电，其示意图如图所示：变压器副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，为了检测电路中的电流变化，在变压器原线圈接入一量程为600A、内阻RA＝0.1Ω的电流表，已知从变压器到用户的输电线上的总电阻r＝0.02Ω，其他导线的电阻忽略不计。发电站输出的电压U＝257.5V，小区所有用户在夜间消耗的功率为110kW，则要使用户得到的电压为220V，求变压器原副线圈匝数比。（‎ ‎＝142.5）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】设理想变压器原副线圈的匝数分别是n1和n2‎ 变压器副线圈上的电流 ＝500A ‎ 副线圈两端的电压U2＝U2'＋I2r＝230V ‎ 原线圈上的电流I1＝ ‎ 则原副线圈上的电压比 ‎ 联立可得 或 ‎15. 如图所示水平面内有两个平行光滑金属导轨，导轨I宽度为L，内有垂直导轨平面向里的磁感应强度为B1的匀强磁场；导轨II足够长，内有垂直导轨平面的匀强磁场。导体棒A、B分别垂直于导轨I、II静止放置且与导轨接触良好。电源的电动势为E，电容器的电容为C，均匀导体棒A、B的阻值相同，质量均为m，两个导轨的电阻都忽略不计。现将开关S由1掷到2，经过时间t电容器放电结束、导体棒A此时刚好飞离轨道I。求：‎ ‎（1）导体棒A离开轨道I的速度；‎ ‎（2）导体棒A离开轨道I后，刚好进入右侧轨道II，导体棒A与轨道II接触时无动能损失，则此过程在导体棒B中产生的热能是多少？‎ ‎【答案】(1) (2) ‎ ‎【解析】（1）设放电结束时导体棒A的速度为v，此时UC＝B1Lv ‎ 该过程放电量Dq＝C（E－B1Lv）‎ 对导体棒A应用动量定理，取向右为正方向，则有 ‎ Dq＝ ‎ 联立可得 ‎ ‎（2）导体棒A运动到右侧轨道II上时，导体棒A和B组成的系统动量守恒，最终共速，‎ 则mv＝2mv共 ‎ 由能量守恒可得 ‎ 则 ‎ 点睛：此题关键是要搞清电容器放电过程中导体棒的运动情况，应用法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式与动量定理解题；进入右边磁场后系统所受的合外力为零，则动量守恒。‎ ‎16. 如图所示．物块A、B可看成质点，静止放在下表面光滑的长方体平台C上，平合C的高度H＝1m，宽度L＝m，放置在水平地面上。A的下表面光滑并放在平台的最左端，B的下表面与平台间的动摩擦因数为m＝，A、B间有少许炸药。平台左侧有一与平台等高的斜面体，其倾角a＝30°；平台的右侧平滑连接一半径为R＝0.5m的光滑圆弧。现引爆炸药，A、B分离，物块A刚好垂直打在斜面体D上，已知物块A的质量mA＝0.2kg，物块B的质量mB＝0.1kg，平台C与圆弧轨道的总质量M＝0.3kg，重力加速度g＝10m/s2，求：‎ ‎（1）炸药爆炸时转化为A、B动能的化学能；‎ ‎（2）运动过程中物块B距地面的最大高度。‎ ‎【答案】（1）1.2J (2) 1.45m ‎【解析】（1）物块A恰好垂直打在斜面上，设A在空中下落的时间为t，‎ 由几何关系可得 ‎ 炸药爆炸时A、B分离，内力远大于外力，由动量守恒可得 mAvA＝mBvB ‎ 则转化为A、B动能的化学能 ‎ 联立解得E＝1.2J ‎ ‎（2）当物块B达到最高处时，B与C必然共速，由动量守恒可得 mBvB＝（mB＋M）v共 ‎ 设物块B上升的高度是h，由能量守恒可得 则物块B距地面的最大高度是hB＝H＋h ‎ 联立解得hB＝1.45m ‎ ‎ ‎ ‎ ‎