河南省登封市实验中学2020学年高二物理下学期期中模拟考试试题（含解析） 17页

河南省登封市实验中学2020学年高二物理下学期期中模拟考试试题（含解析） ‎ 一、单选题 ‎1.下列有关原子光谱、原子结构和原子核认识，其中正确的是（ ）‎ A. 线状谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 B. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 C. 射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中射线的穿透能力最弱，电离能力最强 D. 的半衰期是5天，100克经过10天后还剩下50克 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A、各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线是一一对应的，所以明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线，吸收光谱中的暗线也是特征谱线，故A错误；‎ B、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据，可知绕核运动电子动能增大。故B正确；‎ C、γ射线一般伴随着α或β射线而产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，但电离能力最弱，故C错误；‎ D、设原来Bi的质量为m0，衰变后剩余质量为m，则有：g，即可知剩余质量为25g，故D错误。‎ ‎2.下列说法正确的是（ ）‎ A. 汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷 B. 发射光谱一定是连续谱 C. 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中，原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大 D. 衰变要经过4次衰变和6次衰变 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A、汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷，故A正确；‎ B、发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱，其中明线光谱是原子的特征谱线，故B错误；‎ C、氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大，故C错误；‎ D、发生α衰变是放出，发生β衰变是放出电子，设发生了x次α衰变和y次β衰变，则根据质量数和电荷数守恒有：4x+222＝238，解得x＝4；2x﹣y+86＝92，得y＝2，故衰变过程中共有4次α衰变和2次β衰变，故D错误；‎ ‎3.如图所示，在光滑水平面上有一质量为M的木块，木块与轻弹簧水平相连，弹簧的另一端连在竖直墙上，木块处于静止状态，一质量为m的子弹以水平速度击中木块，并嵌在其中，木块压缩弹簧后在水平面做往复运动木块自被子弹击中前到第一次回到原来位置的过程中，木块受到的合外力的冲量大小为　　‎ A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 由于子弹射入木块的时间极短，在瞬间动量守恒，根据动量守恒定律得：‎ ‎，解得 根据动量定理，合外力的冲量，故A正确，BCD错误。‎ 点睛：木块自被子弹击中前速度为零，第一次回到原来的位置的速度等于子弹击中木块后瞬间的速度，根据动量守恒定律求出子弹击中后的速度，通过动量定理求出合外力的冲量；本题综合考查了动量守恒定律、动量定理、综合性较强，对提升学生的能力有着很好的作用。‎ ‎4.如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计．已知金属杆MN倾斜放置，与导轨成θ角，单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)．则(　　)‎ A. 电路中感应电动势的大小为 B. 电路中感应电流的大小为 C. 金属杆所受安培力的大小为 D. 金属杆的发热功率为 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 导体棒切割磁感线产生感应电动势，故A错误；感应电流的大小 ‎，故B正确；所受的安培力为，故C错误；金属杆的热功率，故D错误。‎ ‎【考点定位】考查电磁感应知识。‎ ‎5.一个理想变压器，开始时开关S接1，此时原、副线圈的匝数比是9：1。一个理想二极管和一个滑动变阻器串联接在副线圈上，电流表和电压表均为理想交流电表，此时滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，如图甲所示。原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电。则下列判断正确的是（ ）‎ A. 电压表的示数为4V B. 滑动变阻器消耗的功率为0.8W C. 若将开关S由1拨到2，同时滑动变阻器滑片向下滑动，电流表示数将变大 D. 若将二极管用导线短接，电流表示数减小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 原线圈交流电压的有效值为：，根据电压与匝数成正比：，得：，二极管具有单向导电性，根据电流的热效应有：，解得：，即电压表读数为，，故A错误；滑动变阻器消耗的功率为：‎ ‎，故B正确；将开关S由1拨到2，同时滑动变阻器滑片向下滑动，根据电压与匝数成正比，副线圈电压变小，滑动变阻器电阻变大，输出功率变小，输入功率变小，根据，电流表示数将变小，故C错误；用将二极管用导线短接，输出功率加倍，输入功率加倍，电流表示数加倍，故D错误；选B.‎ ‎【点睛】根据电压与匝数成正比求得输出电压的有效值，根据输入功率等于输出功率求出原副线圈的电流之比，二极管的作用是只允许正向的电流通过，根据有效值的定义求出R上电压的有效值，由求出R两端电压的有效值．再根据功率公式即可求得滑动变阻器消耗的功率．‎ ‎6.如图所示，一带电塑料小球质量为m，用丝线悬挂于O点，并在竖直平面内摆动，最大摆角为60°，水平磁场垂直于小球摆动的平面。当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，若不考虑空气阻力，则 A. 小球一定带负电 B. 小球自右方摆到最低点时悬线上的张力也为零 C. 小球摆动时由于洛伦兹力、绳的拉力不做功，小球摆动过程中机械能守恒 D. 塑料小球中会产生涡流，小球摆动过程中机械能减小 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.由题意可知，当小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，因此洛伦兹力向上，与重力的合力充当向心力，根据左手定则可知，小球带正电，故A错误；‎ B.设线的长度为L，小球经过最低点时速率为v。根据机械能守恒定律得： ，‎ 得到：‎ 当小球自左方摆到最低点时，有：…①‎ 当小球自右方摆到最低点时，有：…②‎ 联立①②得：F=4mg 因此小球自右方摆到最低点时悬线上的张力为4mg，故B错误；‎ D.由于小球为塑料小球，所以运动中没有涡流产生，同时由上分析可知，小球无论是向左摆，还是向右摆，均只有重力做功，故机械能守恒，故C正确，D错误；‎ 故选：C。‎ ‎【点睛】小球摆动过程中，受到重力、线的拉力和洛伦兹力，由左手定则，结合张力为零，即可判定小球的电性；只有重力做功，其机械能守恒，当小球自右方摆到最低点时的速率等于自左方摆到最低点时的速率，由机械能守恒定律求出小球经过最低点时的速率．根据小球自左方摆到最低点时，悬线上的张力恰为零，由重力与洛伦兹力的合力提供向心力，由牛顿第二定律列出方程．小球自右方摆到最低点时，洛伦兹力方向向下，再由牛顿第二定律求出悬线上的张力．‎ ‎7.有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长，甲同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，另外一位同学用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L．已知甲同学的质量为m，则渔船的质量为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】设人走动时船的速度大小为v，人的速度大小为v′，人从船尾走到船头所用时间为t。取船的速度方向为正方向。则 v，v′，根据动量守恒定律得：Mv﹣mv′＝0，解得船的质量：M，故B正确，ACD错误。‎ ‎8.关于核反应方程，下列说法正确的是（ ）‎ A. 是衰变方程 B. 是衰变方程 C. 是核裂变方程 D. 是居里夫妇发现人工放射性同位素的核反应方程 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.核反应方程是轻核的聚变，故A错误；‎ B、是人工核反应，是高速α粒子轰击氮核从氮核中打出质子，是发现质子的核反应方程，故B错误；‎ C、是重核裂变方程，需要中子轰击才能发生核裂变，故C错误；‎ D、根据物理学史可知，居里夫妇用α粒子轰击铝，发现人工放射性的核反应方程；由质量数守恒与电荷数守恒可知，方程是正确的，故D正确。‎ 二、多选题 ‎9.静止在匀强磁场中的核发生α衰变，产生一个未知粒子x，它们在磁场中的运动径迹如图所示．下列说法正确的是（ ）‎ A. 该核反应方程为 B. 粒子和粒子x在磁场中做圆周运动时转动方向相同 C. 轨迹1、2分别是粒子、x粒子的运动径迹 D. 粒子、x粒子运动径迹半径之比为45：1‎ ‎【答案】ABD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、根据电荷数守恒、质量数守恒可知，x的质量数为238﹣4＝234，电荷数为92﹣2＝90，则该核反应方程为，故A正确。‎ BCD、核反应前U核静止，动量为零，根据动量守恒定律得，反应后系统总动量为零，则α粒子和x核的动量大小相等，方向相反，则r，知轨道半径比等于两粒子的电量之反比，为45：1，则2为α粒子的运动径迹，因为两粒子电性相同，速度方向相反，转动方向相同，故C错误，BD正确。‎ ‎10.用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块，木块静止，如图所示．现有一质量为m的子弹自左方水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为v0，则下列判断正确的是（ ）‎ A. 从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒 B. 子弹射入木块瞬间系统动量守恒，故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为 C. 忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能一定小于子弹射入木块前的动能 D. 子弹和木块一起上升的最大高度为 ‎【答案】BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】A、从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能，故A错误，C正确；‎ B、规定向右为正方向，由子弹射入木块瞬间系统动量守恒可得：mv0＝（m+M）v′，所以子弹射入木块后的共同速度为：v′，故B正确；‎ D、之后子弹和木块一起上升，该阶段机械能守恒（M+m）v2＝（M+m）gh，可得上升的最大高度为，故D正确。‎ ‎11.为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U，若用Q表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（ ）‎ A. M板电势一定高于N板的电势 B. 污水中离子浓度越高，电压表的示数越大 C. 污水流动的速度越大，电压表的示数越大 D. 电压表的示数U与污水流量Q成正比 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ A项，根据左手定则知负离子所受洛伦兹力方向向下，正离子所受洛伦兹力方向向上，所以M板电势一定高于N板的电势，故A正确；‎ B、C项，最终离子处于平衡，故电场力等于洛伦兹力，根据牛顿第二定律有 ，解得 ，所以与离子的浓度无关，与污水流动的速度成正比，故B项错误，C项正确。‎ D项，根据 ，则流量 ，即 ，故电压表示数与污水流量成正比，故D项正确。‎ 综上所述本题正确答案为ACD。‎ ‎12.将一束等离子体（ 即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）喷射入磁场，磁场中有两块金属板 A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。在磁极配置如图所示的情况下，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 金属板A上聚集正电荷，金属板B上聚集负电荷 B. 金属板A上聚集负电荷，金属板B上聚集正电荷 C. 金属板B的电势高于金属板A的电势 D. 通过电阻R的电流方向由a到b ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AB、大量带正电和带负电的微粒射入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集的B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A板上，故A错误，B正确；‎ CD、正电荷会聚集的B板，负电荷聚集到A板，知A板相当于电源的负极，B板相当于电源的正极，所以通过电阻R的电流由b→R→a，金属板B的电势UB高于金属板A的电势UA，故C正确，D错误。‎ 三、实验题探究题 ‎13.如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。现将频率为ν(大于ν0)的光照射在阴极上，则：‎ ‎(1)________是阴极(填A或K)，阴极材料的逸出功等于________。‎ ‎(2)加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为____________，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是_______________。‎ ‎(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝________的反向电压。‎ ‎(4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是（ ）‎ A．照射光频率不变，增加光强 B．照射光强度不变，增加光的频率 C．增加A、K电极间的电压 D．减小A、K电极间的电压 ‎【答案】 (1). K (2). hν0 (3). hν－hν0＋eU (4). ‎ 逐渐增大，直至保持不变 (5). (6). A ‎【解析】‎ ‎(1) K是阴极，阴极材料的逸出功等于hν0。‎ ‎(2)逸出光电子的最大初动能为hν－hν0；若加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为Ekm＋eU =hν－hν0＋eU，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，则到达阳极的光电子数逐渐增加，直到当全部光电子都能到达阳极时为止；则电流表的示数的变化情况是逐渐增大，直至保持不变。‎ ‎(3)为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上反向电压满足：U反e=Ekm= hν－hν0解得：。‎ ‎(4)若增加饱和光电流，则需要增加单位时间射到阴极的光子数，即保持照射光频率不变时，需要增大光强；故选A.‎ 点睛：此题关键要知道光电管的原理；知道发生光电效应时，吸收光子的能量一部分克服逸出功，剩下的转化为电子的动能．当光电子的动能恰好能克服电场力做功时的电压即为遏止电压．‎ 四、计算题 ‎14.如图所示，足够长的U形导体框架的宽度l=0.5m，电阻忽略不计，其所在平面与水平面成θ=37°角，磁感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量m=0.2kg，有效电阻R=2Ω的导体棒MN垂直跨放在U形框架上，导体棒与框架间的动摩擦因数μ=0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动，通过导体棒截面的电量共为Q=2C．求：‎ ‎（1）导体棒匀速运动的速度；‎ ‎（2）导体棒从开始下滑到刚开始匀速运动这一过程中，导体棒 电阻产生的焦耳热．（sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，g=10m/s2）‎ ‎【答案】（1）5m/s；（2）15J．‎ ‎【解析】‎ 试题分析：（1）由安培力，，，‎ 可得 导体棒匀速下滑时，由力平衡得 所以 代入数据解得v=5m/s ‎（2）设导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开始匀速运动下滑的距离为S，‎ 通过导体棒截面的电量 ‎ 得到 所以 根据能量守恒定律，得 得 考点：用能量观点解决电磁感应问题 点评：对某些电磁感应问题，我们可以从能量转化的角度出发，运用能量转化和守恒定律、功能关系分析解决。‎ ‎15.如图(甲)为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′按如图所示方向匀速转动，线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R=90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图(乙)所示正弦规律变化.(取π=3.14）求：‎ ‎(1)交流发电机产生的电动势的最大值；‎ ‎(2)从t=0时刻开始计时，线圈转过60°时线圈中感应电流瞬时值及回路中的电流方向；‎ ‎(3)电路中交流电压表的示数；‎ ‎(4)从图示位置转过90°，通过线圈的电量?整个回路的焦耳热?‎ ‎【答案】(1)200V；（2）1A，电流方向abcda；（3）V；（4）3.14J；‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由图线可知：，‎ 因为 所以 ‎（2）因为 所以 电流方向为abcda ‎（3）电动势的有效值 由闭合电路的欧姆定律，电路中电流的有效值为I==A 交流电压表的示数为 ‎(4)根据公式,‎ 根据焦耳定律可得 ‎16.静止的镭核Ra发生衰变放出一个粒子变为氡核Rn．已知镭核226质量为226.0254u，氡核222质量为222.0163u，放出粒子质量为4.0026u．‎ ‎（1）写出核反应方程；‎ ‎（2）求镭核衰变放出的能量；‎ ‎（3）若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，求放出粒子的动能．‎ ‎【答案】（1）（2）6.05MeV（3）5.94 MeV ‎【解析】‎ 试题分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程；（2）根据爱因斯坦质能方程求出释放的核能；（3）根据动量守恒定律与能量守恒定律写出相应的方程，即可求出放出粒子的动能．‎ ‎（1）由质量数与核电荷数守恒可知，该反应方程中放射出一个粒子；‎ 核衰变反应方程为：‎ ‎（2）该核衰变反应中质量亏损为：，‎ 根据爱因斯坦质能方程得，释放出的核能；‎ ‎（3）衰变的过程中动量守恒，若衰变放出的能量均转变为氡核和放出的粒子的动能，选择 粒子运动的方向为正方向，则：‎ 联立方程，代入数据得 ‎17.如图所示，在光滑的水平面上有一带半圆形光滑弧面的小车，质量为M，圆弧半径为R，从距车上表面高为H处静止释放一质量为m的小球，它刚好沿圆弧切线从A点落入小车，求 小球到达车底B点时小车的速度和此过程中小车的位移；‎ 小球到达小车右边缘C点处，小球的速度．‎ ‎【答案】（1），（2）‎ ‎【解析】‎ 小球从A点运动到B点的过程中，小球和小车组成的系统水平方向动量守恒，取向右为正，则有：，‎ 系统机械能守恒：‎ 联立以上两式得：‎ 水平方向动量守恒：‎ 即：‎ 又 得：‎ 到C点时，小球相对车竖直向上运动，所以水平方向速度相等，‎ 则得此时车速：‎ 得：‎ 点睛：本题关键是分析物理过程，寻找解题规律是关键．要知道小球在小车上运动的过程，系统的水平方向动量守恒，但总的动量并不守恒。‎