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- 2021-05-26 发布
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2O19年春季湖北省重点高中联考协作体期中考试高二物理试卷(A卷)
一、选择题:
1.2018年11月16日,第26届国际度量衡大会上,经过60个成员国代表投票表决,重新定义了千克.新定义以普朗克常数为基准,从而使1千克脱离了实际物体.其中h是普朗克常量,关于h的单位,用国际单位制的基本单位表示,正确的是 ( )
A. J·s B. kg·m2/s C. kg·m2·s3 D. J/s
【答案】B
【解析】
【详解】AD.J不是国际单位制的基本单位,故AD错误;
BC.根据E=hν解得:
则h的单位是
故B正确,C错误。
2.下列生活中的现象和物理学内容,说法正确的是 ( )
A. 物体所受的合外力不变,它的动量变化率一定不变
B. 物体的末动量方向一定和它所受的总冲量方向相同
C. 只要力的作用时间和力的大小的乘积相同,物体所受的冲量一定相同
D. 物体所受的合外力为零时,它的动量一定为零
【答案】A
【解析】
详解】A. 根据可得:
可见物体所受的合外力不变,它的动量变化率不变,故A正确;
B. 物体动量变化量一定和它所受的总冲量方向相同,物体的末动量方向不一定和它所受的总冲量方向相同,故B错误;
C. 只要力的作用时间和力的大小的乘积相同,物体所受的冲量大小一定相同,但冲量是矢量,有可能方向不同,故C错误;
D. 物体所受的合外力为零时,动量的变化量一定为零,但它的动量不一定为零,如匀速直线运动,故D错误。
3.某交流发电机产生的感应电动势与时间的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )
A. t=0时刻发电机的线圈平面和磁场平行,磁通量为0
B. 在1s内发电机的线圈绕轴转动50圈
C. 将此交流电接到匝数比是1:10的升压变压器上,副线圈的电压为V
D. 将此交流电与耐压值是220V的电容器相连,电容器会被击穿
【答案】D
【解析】
【详解】A. t=0时感应电动势为0,说明此时刻线圈平面位于中性面,发电机的线圈平面与磁场垂直,磁通量最大,故A错误;
B. 产生的感应电动势的周期T=0.04s,故1s内发电机的线圈转动的圈数为
n=1/T=25转
故B错误;
C. 输入电压的有效值为
U1==220V
根据,解得:
U2=2200V
故C错误;
D.电容器的耐压值为电容器两端允许电压的最大值,则电容器会被击穿,故D正确。
4.如图所示,内阻为r的线圈面积为S,共N匝,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,以角速度ω匀速转动,线圈通过电刷与一个阻值为R的电阻连接,V为理想交流电压表.则下列说法正确的是( )
A. 在图示位置线框中电流改变方向
B. 以图示位置为计时零点,电流的表达式为
C. 电压表的读数是
D. 线圈从图示位置开始转过90°角的过程中,通过线圈导线截面的电量为
【答案】C
【解析】
【详解】A. 图示位置线框与磁场方向平行,电流不会改变方向,故A错误;
B.电流的最大值
以图示位置为计时零点, 电流的表达式为
选项B错误;
C.通过电阻R电流的有效值
电压表的读数是
故C正确;
D. 线圈从t=0时刻开始转过90°的过程中,通过电阻的电量为
故D错误。
5.一只小船质量为M,船上人的质量为m。船原来以速度v0行驶,当船上的人以相对地面的水平速度v0与船行反方向跳离船时,不计水的阻力,则船的速度大小变为
A. v0 B. v0 C. v0 D. v0
【答案】D
【解析】
【详解】当车上的人以相对地面的水平速度v0与车行反方向跳离车时,小车和人组成的系统动量守恒,以小车原来的速度方向为正方向,根据动量守恒定律得:(M+m)v0=m(-v0)+Mv
解得:v=v0,故D正确。故选D。
【点睛】本题主要考查了动量守恒定律的直接应用,解题时一定要规定一个正方向,本题中还要注意人初始时刻也具有速度v0.
6.如图所示,A点距水平地面高度为h,木块M处于静止状态,某时刻释放M,木块做自由落体运动,空中运动总时间为t1。若一子弹m以水平速度v射向木块并嵌在木块中,若在A点释放同时射入木块空中运动总时间为t2,若在木块落至h一半的B点时射入木块空中运动总时间为t3,设:木块与子弹作用时间极短,空气阻力不计,则( )
A. t1=t2=t3
B. t1=t2t2>t3
【答案】B
【解析】
【分析】
当A木块落至某一位置时,A竖直方向的速度不为零,而子弹竖直分速度为零,故A会受到子弹向上的作用力,然后根据牛顿第二定律进行分析即可;
【详解】将M由静止开始下落,则M做自由落体运动;当M刚开始下落时子弹射入,则二者以某一共同的水平初速度做平抛运动,竖直方向仍为自由落体运动,即;
若在木块落至h一半的B点时子弹射入木块,水平方向动量守恒,即A会获得水平方向的分速度,而子弹此时竖直方向速度为零,要从零加速到与A具有相同的速度,需受到A向下的作用力,根据牛顿第三定律A会受到子弹给的向上的作用力,则向下的加速度会减小,小于自由落体加速度g,故A下落时间较长一些,综上所述,则有,故选项B正确,选项ACD错误。
【点睛】考查自由落体运动的规律,掌握动量及动量守恒的定律,理解运动的合成与分解。
7.下列说法正确的是 ( )
A. 爱因斯坦提出光子说理论,以后普朗克用实验证实了光子存在
B. 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量不变
C. 德布罗意提出物质波假设,并为电子的衍射实验所证实
D. 若某材料的逸出功是W0,则它的极限频率
【答案】CD
【解析】
【详解】A. 爱因斯坦受普朗克量子理论的启发,提出了光子说理论,美国物理学家米立肯利用光电效应实验证实了光子的存在,故A错误;
B. 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量增大,故B错误;
C. 德布罗意提出物质波假设,并为电子的衍射实验所证实,故C正确;
D. 根据爱因斯坦光电效应方程,若某材料的逸出功是W0,则它的极限频率
故D正确。
8.如图所示, 理想变压器的原线圈与定值电阻r串联, 副线圈接热敏电阻RT, 在正弦交流电源的电压u0不变的情况下, 下列说法正确的是
A. 当RT的温度升高时, 原线圈两端的电压一定减小
B. 当RT的温度升高时, 原线圈中的电流一定减小
C. 当RT的温度降低时, RT消耗的功率可能减小
D. 当RT的温度降低时, RT消耗的功率一定增大
【答案】AC
【解析】
A ,设原线圈的电流为 ,原副线圈的匝数分别为 ,
由 得 ,在变压器中总功率前后是相等的,所以 , 当的温度升高时,的电阻减小,从公式中可以看出增大,原线圈两端的电压 会随着电流的增大而减小,故A正确;
B ,当的温度升高时,的电阻减小,从公式中可以看出增大,故B错误
C ,当RT的温度降低时, 的电阻增大,从公式可以看出减小,在由公式可以看出 增大,
原副线圈的电压之比与匝数成正比,所以副线圈的电压 也增大,RT消耗的功率 ,由于 增大的电阻也增大,所以功率有可能减小,故C正确。
D ,当RT的温度降低时, RT消耗的功率可能增大。故D错误
综上所述本题答案是:AC
9.如图所示,半径为2r的线圈内有垂直纸面向内的圆形匀强磁场区域,磁场区域的半径为r,已知线圈的电阻为R,线圈与磁场区域共圆心,则以下说法中正确的是 ( )
A. 保持磁场不变,线圈的半径由2r变到3r的过程中,不产生感应电流
B. 保持磁场不变,线圈的半径由2r变到0.5r的过程中,有逆时针的电流
C. 保持半径不变,使磁场随时间按B=kt,线圈中的电流为
D. 保持半径不变,使磁场随时间按B=kt,线圈中的电流为
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由于磁场的面积不变,线圈的半径由2r变到3r的过程中,穿过线圈磁通量不变,所以在线圈中没有感应电流产生,故A正确;
B.由于磁场的面积不变,线圈的半径由2r变到0.5r的过程中,线圈包含磁场的面积变小,磁通量变小,根据“楞次定律”可知,产生顺时针的电流,故B错误;
CD.保持半径不变,使磁场随时间按B=kt变化,磁场增大,穿过线圈磁通量增大,根据法拉第电磁感应定律和闭合电路欧姆定律:
故C正确,D错误。
10.如图所示,足够长的木板P静止于光滑水平面上,小滑块Q位于木板P的最右端,木板P与小滑块Q之间的动摩擦因数,木板P与小滑块Q质量相等,均为m=1 kg。用大小为6 N、方向水平向右的恒力F拉动木板P加速运动1 s后将其撤去,系统逐渐达到稳定状态,已知重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是
A. 木板P与小滑块Q所组成的系统的动量增加量等于拉力F的冲量
B. 拉力F做功为6 J
C. 小滑块Q的最大速度为3m/s
D. 整个过程中,系统因摩擦而产生热量为3J
【答案】ACD
【解析】
对系统由动量定理:,即木板P与小滑块Q组成的系统的动量增量一定等于拉力F的冲量,选项A正确;若木板P与小滑块Q相对静止一起加速运动,则拉力F不能超过,拉力F为6N,大于4N,故二者发生相对滑动,对木板P由牛顿第二定律:F-μmg=ma,解得a=4m/s2,1s内木板P的位移x=at2=2m,拉力F做功W=Fx=12J,选项B错误;二者共速时,小滑块Q的速度最大,Ft=2mv共,解得v共=3m/s;选项C正确;整个过程中,对系统由能量守恒可知,解得Q=3J,选项D正确;故选ACD.
点睛:此题关键是要搞清物体运动的物理过程,尤其是关注共速时的状态,结合牛顿定律、动量定理及能量守恒关系分析解答.
二、实验题
11.将万用表的选择开关置于欧姆挡,再将电表的两支表笔分别与光敏电阻Rg的两端相连,这时表针恰好指在刻度盘的中央,若用不透光的黑纸将Rg包裹起来,表针将向________(填“左”或“右”)转动,若用手电筒光照射Rg,表针将向________(填“左”或“右”)转动.
【答案】 (1). 左 (2). 右
【解析】
此题涉及多用电表的使用和传感器元件。光敏电阻会随着光照的增强,电阻迅速减小。如果用黑纸包裹电阻,光照减弱,欧姆所测电阻会变大,欧姆表指针会指向左侧电阻的示数;反之,用手电筒照射,电阻减小,指向右侧。本题将光敏电阻的性质和欧姆表的读数相结合,有一定灵活性。
12.某同学用如图所示的装置,研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量和机械能关系.图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影.实验时,先让入射球m1多次从斜轨上的G位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测量出平抛的射程OP.然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射小球m1从斜轨上的G位置由静止释放,与小球m2相碰,并且多次重复.实验得到小球的落点的平均位置分别为M、P、N.
(1)实验必须要求满足的条件是:____
A.斜槽轨道必须是光滑的
B.斜槽轨道末端的切线是水平的
C.测量抛出点距地面的高度H
D.若入射小球质量为m1,被碰小球质量为m2,则m1>m2
(2)若实验结果满足____,就可以验证碰撞过程中动量守恒.
(3)若碰撞是弹性碰撞,那么还应该满足的表达式为____.
【答案】 (1). BD (2). m1·OP=m1·OM+ m2·ON (3).
【解析】
【详解】(1)[1]AB.为使小球做平抛运动且每次初速度相同,应保证斜槽末端水平,小球每次都从同一点滑下,但是轨道不一定是光滑;故A项错误,B项正确。
CD.因为平抛运动的时间相等,根据v=x/t,所以用水平射程可以代替速度,不需要测量抛出点距地面的高度H,需测量小球平抛运动的射程间接测量速度.为了防止入射球反弹,球m1的质量应大于球m2的质量;故C错误,D正确。
(2)[2]根据平抛运动可知,落地高度相同,则运动时间相同,设落地时间为t,则:
若动量守恒则:
若两球相碰前后的动量守恒,需要验证表达式:
(3)[3]若为弹性碰撞,则碰撞前后系统动能相同,有:
即满足关系式:
三、计算题
13.某发电机输出功率为100 kW, 输出电压为250 V. 为了更有效地输电, 在发电机输出端安装升压变压器, 在用户端安装降压变压器, 两变压器间的输电线总电阻为8.0Ω. 要使输电线上损耗的功率为发电机输出功率的5%, 而用户得到的电压为220 V, 求升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比.
【答案】 ;
【解析】
因为 所以
原线圈中的电流:
根据电路电压关系知:
由电压和匝数之间的关系得:
综上所述本题答案是: ,
14.一个静止的铀核(原子质量为232.0372u)放出一个a粒子(原子质量为4.0026u)后衰变成钍核(原子质量为228.0287 u )。(已知:原子质量单位,相当于931MeV)
①写出核衰变反应方程;
②算出该核衰变反应中释放出的核能;
③假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和a粒子的动能,则钍核获得的动能有多大?
【答案】(1) (2)5.4929MeV (3)0.095MeV
【解析】
试题分析:(1)(3分)
(2)质量亏损△m=0.0059u
△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV (3分)
(3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即
所以钍核获得的动能(4分)
考点:本题考查α衰变方程、质能方程、动量守恒定律。
15.第24届冬季奥林匹克运动会“北京张家口冬奥会”,将在2022年02月04日~2022年02月20日在中国举行.这是中国历史上第一次举办冬季奥运会,北京、张家口同为主办城市,也是中国继北京奥运会、南京青奥会后,中国第三次举办的奥运赛事。如图所示,两名中国冬奥运动员各乘一辆冰车在冰道上训练。甲与冰车的总质量为m1=40kg,从山坡上滑到水平冰道上的速度为v1=3m/s,乙与冰车的总质量为m2=60kg,以大小为v2=0.5m/s的速度迎面滑来,在两冰车将要相撞时,甲伸出手用力推乙车,使两冰车不能直接接触。若不计一切摩擦,甲对乙做的功在什么范围内,才能使两冰车分开运动而不再相遇。
【答案】16.8J<W≤600 J.
【解析】
【详解】甲推乙冰车后,使两冰车分开在冰道上不再相遇,有两种临界情况:
(1)与乙车以相同的速度向右运动,设共同速度是v,由动量守恒有
m1v1 − m2v2 = (m1 + m2)v
v = = 0.9 m/s
甲对乙做的功
W = m2(v2 − v22 ) = 16.8 J
(2)甲推乙后,二者以大小相同、方向相反的速度运动,设推出后二者的速度大小均为v′
,由动量守恒
m1v1 − m2v2 = m2v′ − m1v′
v ′= = 4.5 m/s
甲对乙做的功
W′ =m2(v′ 2 − v22 ) = 600 J
使两冰车分开运动而不再相遇,甲做功的范围应是16.8 J<W≤600 J.
16.如图所示,光滑导轨MN和PQ固定在竖直平面内,导轨间距为L,两端分别接有阻值均为R的定值电阻R1和R2, 两导轨间有一边长为的正方形区域abcd,该区域内有磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场.一质量为m的金属杆与导轨相互垂直且接触良好,从ab处由静止释放,若金属杆离开磁场前已做匀速运动,其余电阻均不计.求:
(1) 金属杆离开磁场前的瞬间流过R1的电流大小和方向;
(2) 金属杆离开磁场时速度的大小;
(3) 金属杆穿过整个磁场过程中电阻R1上产生的电热.
【答案】(1),方向从P到M;(2);(3)
【解析】
【分析】
(1)杆出磁场前已做匀速运动,重力与安培力平衡,由安培力公式F=BIL和平衡条件求解;
(2)杆产生的感应电动势E=Bv,又根据闭合欧姆定律得到E=I,联立可求得速度v;
(3)金属杆穿过整个磁场过程中,重力做功为mg•,杆获得的动能为mv2,根据能量守恒定律求解回路中产生的总热量,根据两个电阻并联求解R1上产生的电热.
【详解】(1)设流过金属杆中的电流为I,由平衡条件得mg=BI,
解得I=
所以R1中的电流大小I1=,方向从P到M.
(2)设杆匀速运动时的速度为v
由E=Bv
E=I
得v=
(3)mg=Q+mv2
得
R1上产生的焦耳热为
【点睛】本题是电磁感应中电路问题,掌握安培力公式、闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律是基础;搞清能量之间的转化关系.