【物理】北京一零一中2019-2020学年高二下学期期末考试试题（解析版） 21页

北京一零一中 2019－2020 学年度第二学期期末考试 高二物理 一、单项选择题 1.下列说法正确的是（　　） A. 布朗运动反映了微粒中分子运动 不规则性 B. 对于一定质量的大量气体分子，在一定温度时，处于一定速率范围内的分子数所占的百 分比是不确定的 C. 能量的耗散是从能量的转化角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性 D. 只要有足够高的技术条件，绝对零度是可以达到的 【答案】C 【解析】 【详解】A．布朗运动是悬浮在液体表面的固体颗粒的无规则运动，间接反映了液体分子运 动的不规则性，选项 A 错误； B．对于一定种类的大量气体分子存在统计规律，在一定温度时，处于一定速率范围内的分 子数所占百分比是确定的，故 B 错误； C．由热力学第二定律可知，能量耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有 方向性，故 C 正确； D．绝对零度是低温的极限，是不可以达到的，选项 D 错误。 故选 C。 2.某汽车后备箱内安装有撑起箱盖的装置，它主要由汽缸和活塞组成．开箱时，密闭于汽缸 内的压缩气体膨胀，将箱盖顶起，如图所示．在此过程中，若缸内气体与外界无热交换，忽 略气体分子间相互作用，则缸内气体(　　) A. 对外做正功，分子的平均动能减小 B. 对外做正功，内能增大 C. 对外做负功，分子的平均动能增大 D. 对外做负功，内能减小 的 【答案】A 【解析】 【分析】根据热力学第一定律公式△U=W+Q，公式中△U 表示系统内能的增加量，W 表示 外界对系统做的功，Q 表示系统吸收的热量，题中气体膨胀对外界做功，即气体对外界做负 功，故 W＜0，气体与外界无热交换，故 Q=0，从而判断出气体内能的变化，也就得到分子 的平均动能的变化情况． 【详解】密闭于气缸内的压缩气体膨胀对外做正功，即外界对气体做负功，因而 W＜0，缸 内气体与外界无热交换说明 Q=0，忽略气体分子间相互作用，说明内能是所有分子动能的总 和．根据热力学第一定律△U=W+Q，可知内能增加量△U＜0，故内能减小，分子平均动能 减小，温度降低．所以只有 A 正确； 故选 A． 点评：热力学第一定律的公式△U=W+Q 中，△U 表示系统内能的增加量，W 表示外界对系 统做的功，当系统对外界做功时，W 取负值，Q 表示系统吸收的热量，当系统放出热量时， Q 取负值． 3.卢瑟福 α 粒子散射实验的结果（　　） A. 证明了质子的存在 B. 证明了原子核是由质子和中子组成的 C. 证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D. 证明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 【答案】C 【解析】 【详解】卢瑟福 α 粒子散射实验的结果证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在 一个很小的核里，并没有证明原子核是由质子和中子组成的，也不能证明质子的存在。 故选 C。 4. 天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图所示，由此可推知 A. ②来自于原子核外的电子 B. ①的电离作用最强，是一种电磁波 C. ③ 电离作用较强，是一种电磁波 D. ③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 【答案】D 【解析】 试题分析：因为 射线的穿透本领最强， 射线的穿透本领最弱，由图可知①为 射线，② 为 射线，③为 射线； 射线的电子来自原子核内的中子转变为质子时放出的，选项 A 错误； 射线电离作用最强，但它不是电磁波，选项 B 错误； 射线的电离作用最弱，属 于原子核内释放的光子，是一种电磁波，选项 C 错误，D 正确；故选 D. 考点：放射性三种射线. 5. 根据爱因斯坦的“光子说”可知 （ ） A. “光子说”本质就是牛顿的“微粒说” B. 光的波长越大，光子的能量越小 C. 一束单色光的能量可以连续变化 D. 只有光子数很多时，光才具有粒子性 【答案】B 【解析】爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的不连续的它并不否定光的波动性，而牛顿 的“微粒说”与波动说是对立的，因此 A 不对 由爱因斯坦的“光子说”中光子的能量； 可知波长越长，光子的能量越小，因 此 B 正确． 某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此 C 不对 大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此 D 不对． 6.图 甲所示为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱。已知谱线 a 是氢原子从 n=4 的能级 跃迁到 n=2 的能级时的辐射光，则谱线 b 是氢原子（　　） 的 γ α α β γ β α γ CE h hν λ= = A. 从 n=3 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光 B. 从 n=5 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光 C. 从 n=4 的能级跃迁到 n=3 的能级时的辐射光 D. 从 n=2 的能级跃迁到 n=1 的能级时的辐射光 【答案】B 【解析】 【详解】氢原子从高能级向低能级跃迁，能量以光子的形式向外辐射，根据 可知两种谱线的频率大小关系为 所以两种光子的能量关系为 根据题意可知 因为 和 时邻近 谱线，所以只有从 n=5 的能级跃迁到 n=2 的能级时，辐射的光子能量 大于 光的光子能量且与 光的光子能量最接近，ACD 错误，B 正确。 故选 B。 7.用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等 物理量间的关系．电流计 G 测得的光电流 I 随光电管两端电压 U 的变化如图乙所示，则( ) A. 通过电流计 G 的电流方向由 d 到 c B. 电压 U 增大, 光电流 I 一定增大 C. 用同频率的光照射 K 极，光电子的最大初动能与光的强弱无关 D. 光电管两端电压 U 为零时一定不发生光电效应 的 c λν= a b ν ν< a a b bh hε ν ε ν= < = 4 2a ah E Eε ν= = − a b a a 【答案】C 【解析】 A、电流方向与逃逸出来的电子运动方向相反，所以通过电流计 G 的电流方向由 c 到 d，故 A 错误； B、光电流的大小与光的强弱有关，遏止电压与光的频率有关，光电流的大小与光的频率无 关，故 B 错误； C、用同频率的光照射 K 极，根据爱因斯坦光电效应方程 ，光电子的最大初动 能与光的频率有关，与光的强弱无关，故 C 正确； D、光电管两端电压 U 为零时，光电效应照样发生，打出来的电子沿各个方向飞去，故 D 错误； 故选 C． 8.下列关于物质波的说法正确的是（　　） A. 实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性 B. 宏观物体不存在对应波的波长 C. 电子在任何条件下都能表现出波动性 D. 微观粒子在一定条件下能表现出波动性 【答案】D 【解析】 【详解】AB．任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应， 这种波称为物质波，所以物体要运动时才有物质波。故 AB 错误； CD．电子由波动性，但在一定条件下才能表现出来。电子的衍射，是把电子束照到晶体上 才发生的。晶格很小，只有数千埃甚至数百埃，跟电子的物质波长差不多，这时才表现出来。 故 C 错误，D 正确。 故选 D。 9.关于电磁波谱，下列说法中正确的是（　　） A. 电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波 B. 红外线、紫外线、可见光、伦琴射线是原子的外层电子受激发后产生的 C. 伦琴射线和 γ 射线是原子的内层电子受激发后产生的 D. 红外线的显著作用是热作用，温度较低的物体不能辐射红外线 kE h Wν= − 【答案】A 【解析】A．电磁波中最容易表现出干涉、衍射现象的是无线电波，因为无线电波的波长较 长，波动性强，A 正确； B．红外线、紫外线、可见光、是原子的外层电子受激发后产生的，而伦琴射线是原子的内 层电子受激发后产生的，B 错误； C．伦琴射线是原子的内层电子受激发后产生的，而 射线是原子核受激发产生的，C 错误； D．红外线的波长比红光波长长，它的显著作用是热作用，温度较低的物体也能辐射红外线， D 错误。 故选 A。 10.关于狭义相对论的说法，不正确的是（　　） A. 狭义相对论认为在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的 B. 狭义相对论认为在一切惯性参考系中，光在真空中的速度都等于 c，与光源的运动无关 C. 狭义相对论只涉及无加速运动的惯性系 D. 狭义相对论认为任何情况下物体的质量不变 【答案】D 【解析】A．根据狭义相对论的两个基本假设可知：在不同的惯性参考系中，一切物理规律 都是相同的，故 A 不符合题意； B．光速不变原理是狭义相对论的两个基本假设之一，故 B 不符合题意； C．狭义相对论两个基本假设：一是在不同惯性参考系中，一切物理定律都是相同的，只涉 及无加速运动的惯性系，故 C 不符合题意； D．相对论认为，物体的质量随速度的增大而增大，故 D 符合题意。故选 D。 11.如图所示，用灵敏电流计和线圈组成闭合回路，通过“插入”和“拔出”磁铁，使线圈中产生 感应电流，记录实验过程中的相关信息。已知在图甲中，电流计指针向左偏转。以下说法正 确的是（　　） γ A. 在图乙所示实验过程中，电流计指针应该向左偏转 B. 在图丙所示实验过程中，电流计指针应该向左偏转 C. 在图丁所示实验过程中，电流计指针应该向右偏转 D. 实验中，若磁铁在线圈上方静止不动，电流表的指针将不再偏转 【答案】D 【解析】在图甲中，当穿过线圈的磁通量向下增加时，产生的感应电流流过电流计，电流计 指针向左偏转，则： A．在图乙所示实验过程中，穿过线圈的磁通量向上增加时，则电流计指针应该向右偏转， 选项 A 错误； B．在图丙所示实验过程中，穿过线圈的磁通量向下减弱，则电流计指针应该向右偏转，选 项 B 错误； C．在图丁所示实验过程中，当穿过线圈的磁通量向上减小，与向下增加等效，则电流计指 针应该向左偏转，选项 C 错误； D．实验中，若磁铁在线圈上方静止不动，穿过线圈的磁通量不变，则不会产生感应电流， 则电流表的指针将不再偏转，选项 D 正确。 故选 D。 12.在竖直方向的匀强磁场中，水平放置一圆形导体环。规定导体环中电流的正方向如图甲 所示，磁场方向向上为正方向。当磁感应强度 B 随时间 t 按图乙变化时，导体环中感应电流 随时间变化的图像是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】均匀变化的磁场产生恒定的电流，在 内，磁场方向竖直向下， 并且均匀减 小，根据楞次定律得感应电流方向为正； 内磁场方向竖直向上，并且均匀增大，根 据楞次定律得感应电流方向为正， 内磁场方向竖直向上，并且均匀减小，根据楞次 定律得感应电流方向为负；在 内，磁场方向竖直向下， 并且均匀增大，根据楞次定 律得感应电流方向为负； 内的变化与 内一致，即电流方向为正，因此选项 A 正确。 故选 A。 13.如图所示电路为演示自感现象的电路图，其中 为定值电阻，电源电动势为 、内阻为 ，小灯泡的灯丝电阻为 （可视为不变），电感线圈的自感系数为 、电阻为 ．电路 接通并达到稳定状态后，断开开关 ，可以看到灯泡先是“闪亮”（比 开关断开前更亮）一 下，然后才逐渐熄灭．为了观察到断开开关 时灯泡比开关断开前有更明显的“闪亮”现象， 下列措施中一定可行的是（ ） A. 撤去电感线圈中的铁芯，使 减小 B. 更换电感线圈中的铁芯，使 增大 C. 更换电感线圈，保持 不变，使 增大 D. 更换电感线圈，保持 不变，使 减小 【答案】D 【解析】 0 1s∼ 1 2s 2 3s 3 4s 4 5s∼ 0 1s∼ 0R E r R L LR S S L L L LR L LR 【详解】AB．是阻碍电流的变化，撤去电感线圈中的铁芯，使 减小，阻碍作用减小，闪 亮的时间缩短，反之闪亮的时间延长，并不影响亮度，AB 错误； CD． 保持不变，感应电动势不变，减小 ，则通过小灯泡的电流增大，故实验现象会更 明 AB 显，C 错误 D 正确; 故选 D。 14.如图甲所示的理想变压器，其原线圈接在输出电压如图 乙所示的正弦式交流电源上，副 线圈接有阻值为 88Ω 的负载电阻 R，原、副线圈匝数之比为 5∶1.电流表、电压表均为理 想交流电表。下列说法中正确的是（　　） A. 电流表的示数为 2.5A B. 电压表的示数约为 V C. 原线圈的输入功率为 22W D. 原线圈交电电流的频率为 0.5Hz 【答案】C 【解析】 【详解】B．分析图乙可知，正弦式交流电源的电动势的最大值为 220 V，有效值为 220V，则原线圈输入电压 U1=220V，根据变压比可知，副线圈输出电压 则电压表的示数为 44V，故 B 错误； A．根据欧姆定律可知，副线圈输出电流 根据变流比可知，原线圈输入电流 故 A 错误； L L LR 44 2 2 2 2 1 1 44VnU Un = = 2 2 0.5AUI R = = 2 1 2 1 0.1AnI In = = C．副线圈输出功率 P2=U2I2=44×0.5W=22W 根据变压器的输入功率等于输出功率可知，原线圈中输入功率也是 22W，故 C 正确； D．原线圈交电电流的频率为 故 D 错误。 故选 C。 15.如图所示，一正方形线圈 abcd 在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴 OO′匀速转动， 沿着 OO′方向观察，线圈沿逆时针方向转动。已知匀强磁场的磁感应强度为 B，线圈匝数 为 n，边长为 l，电阻为 R，转动的角速度为 ω。则当线圈转至图示位置时，下列说法不正 确的是（　　） A. 线圈中感应电流的方向为 abcda B. 线圈中的感应电流为 C. 穿过线圈的磁通量为 0 D. 穿过某匝线圈磁通量的变化率为 Bl2ω 【答案】A 【解析】 【详解】A．图示时刻，ad 速度方向向里，bc 速度方向向外，根据右手定则判断出 ad 中感 应电流方向为 a→d，bc 中电流方向为 c→b，线圈中感应电流的方向为 adcba，故 A 符合题 意； B．线圈中的感应电动势为 E=nBSω=nBl2ω 线圈中的感应电流为 1 1 Hz 50Hz0.02f T = = = 2nBl R ω 2nBlI R ω= 故 B 不符合题意； CD．图示时刻 ad、bc 两边垂直切割磁感线，穿过线圈磁通量为 0，由法拉第电磁感应定律 分析得知，磁通量的变化率最大，磁通量的变化率为 Bl2ω，故 CD 不符合题意。 故选 A。 16.图为远距离输电的示意图，已知发电机的输出电压保持恒定不变，而且输电线路及其设 备均正常，变压器为理想变压器，只考虑远距离输电线上的电阻，其他导线电阻不计。 由于用电高峰时，用户的总功率变大，则对应着（　　） A. 升压变压器的输入电流减小 B. 升压变压器的输出电压减小 C. 降压变压器的输出电压变大 D. 远距离输电线上的损耗变大 【答案】D 【解析】 【详解】AD．当电高峰时，用户的总功率变大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上 的电流增大，可知输电线上的功率损失增大，升压变压器的输出电流变大，则升压变压器的 输入电流也变大，故 A 不符合题意，D 符合题意； B．升压变压器原副线圈匝数不变，输入电压不变，故输出电压不变，故 B 不符合题意； C．当用电器增多时，功率增大，降压变压器的输出电流增大，则输电线上的电流增大，可 知输电线上的电压损失增大，发电机的输出电压不变，则升压变压器输出电压不变，可知降 压变压器的输入电压减小，所以用户得到的电压减小，故 C 不符合题意。 故选 D。 17.麦克斯韦在前人研究的基础上，创造性地建立了经典电磁场理论，进一步揭示了电现象 与磁现象之间的联系。他大胆地假设：变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁 场，即变化的电场产生磁场。以平行板电容器为例：圆形平行板电容器在充、放电的过程中， 板间电场发生变化，产生的磁场相当于一连接两板的板间直导线通以充、放电电流时所产生 的磁场。如图所示，若某时刻连接电容器的导线具有向上的电流，则下列说法中正确的是 （　　） A. 电容器正在充电 B. 两平行板间的电场强度 E 在减小 C. 该变化电场产生顺时针方向（俯视）的磁场 D. 两极板间电场最强时，板间电场产生的磁场达到最大值 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】A．电容器内电场强方向向上，下极板带正电，根据电流的方向，正电荷正在流向 下极板，因此电容器处于充电过程，A 正确； B．电容器的带电量越来越多，内部电场强度越来越大，B 错误； C．该变化电场产生磁场方向等效成向上的电流产生磁场的方向，根据右手螺旋定则可知， 电场产生的磁场逆时针方向（俯视），C 错误； D．当两极板间电场最强时，电容器充电完毕，回路的电流最小，因此产生的磁场最小，D 错误。 故选 A。 18.如图 所示，水平面内两根光滑的平行金属导轨，左端与电阻 R 相连接，匀强磁场 B 竖直 向下分布在导轨所在的空间内，质量一定的金属棒垂直于 导轨并与导轨接触良好。若对金 属棒施加一个水平向右的外力 F 使金属棒从 a 位置由静止开始向右做匀加速运动并依次通 过位置 b 和 c。若导轨与金属棒的电阻不计，a 到 b 与 b 到 c 的距离相等，则下列关于 金属棒在运动过程中的说法正确的是（　　） A. 金属棒通过 b、c 两位置时，电阻 R 的电功率之比为 1∶2 B. 金属棒通过 b、c 两位置时，外力 F 的大小之比为 1∶ 2 C. 在从 a 到 b 与从 b 到 c 的两个过程中，电阻 R 上产生的热量之比为 1∶1 D. 在从 a 到 b 与从 b 到 c 的两个过程中，通过金属棒的横截面的电量之比为 1∶2 【答案】A 【解析】 【详解】A．金属棒从 a 位置由静止开始向右做匀加速运动，根据 v2=2ax 知，通过 b、c 两 个位置的速度比为 1： ，根据 E=BLv 知，产生的电动势之比为 1： ，根据 知，电阻 R 的电功率之比为 1：2．故 A 正确。 B．电动势之比为 1： ，所以电流比为 1： ，根据 FA=BIL，则安培力之比为 1： ，根据牛顿第二定律，有 F-FA=ma F=FA+ma 所以外力 F 的大小之比不等于 1： ．故 B 错误。 C．根据能量守恒定律，热量 同理 Qbc=Fxbc-maxbc 加速度相等，ab、bc 的位移相等，但 F 不等，所以产生的热量不等。故 C 错误。 D．由 △Φab=△Φbc 则 qab=qbc 故 D 错误。 故选 A。 19.光滑平行金属导轨 M、N 水平放置，导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒 PQ。导轨 左端与由电容为 C 的电容器、单刀双掷开关和电动势为 E 的电源组成的电路相连接，如图 所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。先将开关接 2 2 2EP R = 2 2 2 2 21 1 ·22 2ab ab b ab ab ab abQ Fx mv Fx m ax Fx max= − − = −＝ q R Φ=  在位置 a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置 b。导体棒将会在磁场的作用下 开始向右运动，设导轨足够长。已知磁感应强度大小为 B，两水平轨道间距为 L，导体棒 质量为 m，则以下说法中正确的是（　　） A. 空间存在的磁场方向为垂直纸面向外 B. 导体棒向右运动的最大速度为 C. 金属棒稳定后电容器两端的电压为 D. 导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．开关拨到 a 时，电容器上极板带正电；开关拨向 b 时，通过导体棒的电流从 P 到 Q，导体棒向右运动，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向里，选项 A 错误； B．导体棒向右做加速运动时要切割磁感线产生感应电动势，当感应电动势与电容器两端电 压相等时，回路电流为零，此时安培力为零，加速度为零，速度最大，以后导体棒做匀速运 动，即 U=BLv，因 U 2 1 3 2 1 0 3.3MeV kHe 1MeVE = kn 3MeVE = 2 3 1 1 2 02 H H n→ + 2 2.0141u 3.0160u 1.0087u 0.0035um∆ = × − − = 0.0035 931MeV 3.3MeVE = × ≈ kHe kn k02E E E E+ = + ∆ He n 0p p− = kHe n kn He 1 3 E m E m = = kHe 0 1 (2 ) 1MeV4E E E= + ∆ = kn 0 3 (2 ) 3MeV4E E E= + ∆ = 25.如图甲所示为法拉第发明的圆盘发电机，图乙是其原理示意图，其中的铜质圆盘安装在 水平的铜轴上，铜质圆盘的圆心与铜轴重合，它的边缘正好在两磁极之间，两块铜片 C、D 分别与圆盘的转动轴和边缘良好接触，用导线将两块铜片与电阻 R 连接起来形成闭合回路， 在圆盘绕铜轴匀速转动时，通过电阻 R 的电流是恒定的。为讨论问题方便，将磁场简化为 水平向右磁感应强度为 B 的匀强磁场；将圆盘匀速转动简化为一根始终在匀强磁场中绕铜 轴匀速转动、长度为圆盘半径的导体棒，其等效电阻为 r。除了 R 和 r 以外，其他部分电阻 不计。已知圆盘半径为 a，当其以角速度 ω 匀速转动时，产生的感应电动势 。 (1)圆盘转动方向如图乙所示，求通过电阻 R 电流大小，并说明其流向； (2)若各接触点及转轴的摩擦均可忽略不计，圆盘匀速转动一圈，外力需要做多少功； (3)圆盘匀速转动时，圆盘简化的导体棒的内部电子因棒转动而在匀强磁场中受沿棒方向的 洛仑兹力的分力，其大小 f 随电子与圆心距离 x 变化的图像如图丙所示，试从电动势的定义 式论证圆盘匀速转动产生的感应电动势 。 【答案】(1) ，由 b 到 a；(2) ；(3)见解析 【解析】 【详解】(1)根据欧姆定律可知，通过电阻 R 的电流 根据右手定则可知，通过电阻 R 的电流方向是由 b 到 a； (2)圆盘匀速转动一圈时间 圆盘匀速转动一圈产生的总电能 的 21 2E B aω= 21 2E B aω= 2 2( ) B a R r ω + 2 4 π 2( ) B a R r ω + 2 2( ) E B aI R r R r ω= =+ + 2πt ω= 根据功能关系可知，圆盘匀速转动一圈外力需要做功 (3)电子因棒转动在匀强磁场中受沿棒方向的洛伦兹力分力为非静电力，对于与圆心距离为 x 的电子，有 f 非=Beωx 根据 f 非随电子与圆心距离 x 变化的图象可知，电子沿杆移动过程中，非静电力做的功为 根据电动势的定义，可得 2 4 π 2( ) B aE EIt R r ω= = +电 2 4 π= 2( ) B aW E R r ω= +电 = 2 f aW 非 非 WE e = 非 21 2 B aω=