湖北省重点高中联考协作体2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） 14页

湖北省重点高中联考协作体2020学年高二下学期期中考试物理试题 ‎ 一、选择题（本题共10小题。其中1-6为单选题；7-10为多选题。）‎ ‎1. 下列说法正确的是（ ）‎ A. 原子核的结合能是组成原子核的所有核子的能量总和 B. 镭226衰变为氡222的半衰期为1620年，也就是说100个镭226核经过1620年的一定还剩下50个镭226没有发生衰变 C. 在天然放射现象中放出的射线就是电子流，该电子是原子的内层电子受激发后辐射出来的 D. 原子从低能级向高能级跃迁，不吸收光子也能实现 ‎【答案】D ‎【解析】A.原子核的结合能是组成原子核的核子结合成原子核时放出的能量，故A错误；‎ B.半衰期是统计规律，对少量原子核来讲是没有意义的，故B错误；‎ C.β衰变中生成的电子是一个中子转化为一个质子同时生成一个电子，故C错误；‎ D. 原子从低能级向高能级跃迁需要获得能量，可以通过吸收光子或碰撞等形式获得，故D正确。‎ 故选：D ‎2. 如图，质量M的小船在静止水面上以速度向右匀速行驶，一质量为m的救生员在船尾，相对小静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒，‎ 规定向右为正方向 ‎(M+m)v0=Mv′−mv v′=，故C正确，ABD错误。‎ 故选：C.‎ ‎3. 一质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中（ ）‎ A. 地面对他的冲量为，地面对他做的功为 B. 地面对他的冲量为，地面对他做的功为 C. 地面对他的冲量为，地面对他做的功为零 D. 地面对他的冲量为，地面对他做的功为零 ‎【答案】C ‎............‎ 故在此过程中，地面对他的冲量 人在起跳过程中，受到地面对人的支持力但没有产生位移，地面对他做的功为零。‎ 综上，选C 点睛：动量定理中冲量应是所有力的冲量，不能漏去重力的冲量。‎ ‎4. 匀强磁场中有一个原来静止的碳14原子核，它衰变时放射出的粒子与反冲核的径迹是两个内切的圆，两圆的直径之比为7：1，如图所示，那么碳14的衰变方程为（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】原子核的衰变过程满足动量守恒，粒子与反冲核的速度方向相反，根据左手定则判断得知，粒子与反冲核的电性相反，则知粒子带负电，所以该衰变是β衰变，‎ 两带电粒子动量大小相等，方向相反，就动量大小而言有：‎ m1v1=m2v2‎ 由带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得：‎ ‎，可见r与q成反比。‎ 由题意，大圆与小圆的直径之比为7:1，半径之比为7:1，则得：粒子与反冲核的电荷量之比为1:7.‎ 所以反冲核的电荷量为7e，电荷数是7，其符号为147N.‎ 所以碳14的衰变方程为，故D正确，ABC错误。‎ 故选：D 点睛：核衰变过程动量守恒，反冲核与释放出的粒子的动量大小相等，根据左手定则判断粒子与反冲核的电性关系．结合带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式可得粒子与反冲核的电荷量之比．‎ ‎5.‎ ‎ 如图所示，等腰直角三角形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，左边有一形状完全相同的等腰直角三角形导线框，线框从图示位置开始水平向右匀速穿过磁场区域，规定线框中感应电流逆时针方向为正方向，线框刚进入磁场区域时感应电流为，直角边长为，其感应电流随位移x变化的图象正确的是（ ）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 在线框进入磁场的过程中，位移x为0∼L，磁通量先增大再减小，所以感应电流方向先是逆时针，后是顺时针，当右边和斜边切割长度相等时感应电流为零，接着又反向增大，在一端L时的位置如图所示，以后有效切割长度逐渐减小到零，则感应电动势逐渐减小到零，感应电流逐渐减小到零。当x=0时，感应电流大小为i0=BLv/R 当x=L时，感应电流大小为i= ，方向沿顺时针方向，为负值，故D正确，ABC错误。‎ 故选：D 点睛：依据磁通量的变化由楞次定律可以判定感应电流的方向，根据有效切割长度的变化分析感应电动势的变化，从而确定感应电流大小和方向的变化．‎ ‎6. 如图所示，在光滑的水平面上静止放一质量为m的木板B，木板表面光滑，左端固定一轻质弹簧。质量为2m的木块A以速度从板的右端水平向左滑上木板B，在木块A与弹簧相互作用的过程中，下列判断正确的是（ ）‎ A. 弹簧压缩量最大时，B板运动速率最大 B. 板的加速度一直增大 C. 弹簧给木块A的冲量大小为 D. 弹簧的最大弹性势能为 ‎【答案】D ‎【解析】在木块A与弹簧相互作用的过程中，从弹簧的压缩量达到最大到弹簧恢复原状的过程中，弹簧对木板B有向左的弹力，B板仍在加速，所以弹簧压缩量最大时，B板运动速率不是最大，当弹簧恢复原长时B板的速率最大，故A错误；弹簧压缩量先增加后减小，弹簧对B板的弹力先增大后减小，故B板的加速度先增加后减小，故B错误；设弹簧恢复原长时A与B的速度分别为v1和v2．取向左为正方向，根据动量守恒定律，有：2mv0=2mv1+mv2 ；‎ 根据机械能守恒定律，有：•2m•v02=•2m•v12+mv22 ；解得：v1=v0，v2=v0．对滑块A，根据动量定理，有：I=2mv1-2mv0=-mv0（负号表示方向向右），故C错误；当滑块与长木板速度相等时，弹簧的压缩量最大；根据动量守恒定律，有：2mv0=（m+2m）v ；‎ 系统机械能守恒，根据守恒定律，有：Ep=•2m•v02-（2m+m）v2  ；由以上两式解得：Ep=mv02，故D正确；故选D.‎ ‎7.‎ ‎ 现将电池组、滑线变阻器、带铁芯的线圈A，线圈B、电流计及开关按如图所示连接，在开关闭合、线圈A放在线圈B中的情况下。某同学发现当他将滑线变阻器的滑动端P向左滑动时，电流计指向右偏转，由此可以推断（ ）‎ A. 滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，电流计指针向左偏转 B. 线圈A向上移动时，电流计指针向右偏转 C. 断开开关时，电流计指针向右偏转 D. 拔出线圈A中的铁芯时，电流计指针向左偏转 ‎【答案】ABC ‎【解析】A、由题意可知当P向左滑动时，线圈A中的电流应越来越小，则其磁场减小，线圈B中产生了电流使指针向右偏转，即可知当B中的磁通量减小时，电流表指向右偏，则磁通量增大时，电流计指针向左偏转，故当滑线变阻器的滑动端P向右滑动时，电流计指针向左偏转，故选项A正确；‎ B、当线圈A向上拔出或断开开关或拔出线圈A中的铁芯时，穿过线圈B的磁通量减少，电流计指针均向右偏转，故选项BC正确，选项D错误。‎ 点睛：本题无法直接利用楞次定律进行判断，但是可以根据题意得出产生使电流表指针右偏的条件，即可不根据绕向判出各项中应该出现的现象，即根据磁通量增加或减少来判断即可。‎ ‎8. 半导体内导电的粒子一“载流子”有两种：自由电子和空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子），以空穴导电为主的半导体叫P型半导体，以自由电子导电为主的半导体叫N型半导体，如图为检验半导体材料的类型和对材料性能进行测试的原理图，图中一块长为a、宽为b、厚为c的半导体样品板放在沿y轴正方向的匀强磁场中，磁感应强度大小为B。当有大小为I、沿x轴正方向的恒定电流通过样品板时，会产生霍尔电势差，若每个载流子所带电量的绝对值为e，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 如果上表面电势低，则该半导体为N型半导体 B. 如果上表面电势低，则该半导体为P型半导体 C. 其它条件不变，增大c时，增大 D. 样品板在单位体积内参与导电的载流子数目为 ‎【答案】AD ‎【解析】AB、电流向右，磁场垂直向内，若上表面电势低，即带负电，故粒子受到的洛伦兹力向下，故载流子是带负电的自由电子，是N型半导体，故A正确，B错误；‎ C、最终洛伦兹力和电场力平衡，有：‎ evB=e …①‎ UH=Bdv，与c无关，故C错误 D、电流的微观表达式为：‎ I=nevS…②‎ 联立解得：n= ， D正确；‎ 故选：AD.‎ 点睛：根据左手定则判断带电粒子的电性，根据最终洛伦兹力和电场力平衡列式，再根据电流的微观表达式列式，即可求解．‎ ‎9. 已知氢原子的基态能量为，n=2、3能级所对应的能量分别为和，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据玻尔理论，下列说法正确的是（ ）‎ A. 产生的光子的最大频率为 B. 当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小 C. 若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为 D. 若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子，二是用能量为的光子照射氢原子 ‎【答案】BC ‎【解析】A. 大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁，产生光子的最大频率为第3能级到第1能级，则最大频率为γ=（E3−E1）/h，故A错误；‎ B. 当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时，放出光子，能量减小，轨道半径也会减小，故B正确；‎ D. 电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把−E3的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收。故D错误。‎ 故选：BC.‎ ‎10. 如图甲所示为一理想变压器，原、副线圈的匝数比为，且分别接有阻值相同的电阻和，，通过电阻瞬时电流如图乙所示，则此时（ ）‎ A. 用电压表测量交流电源电压约为424V B. 断开开关K后，通过电阻的瞬时电流还是如图乙所示 C. 和消耗的功率之比为1：3‎ D. 交流电源的功率180W ‎【答案】AD ‎【解析】A. 由U1：U2=n1：n2，I1：I2=n2：n1得，通过R1的电流有效值为I1= ，通过R2的电流的有效值I2= A，副线圈两端的电压U2= ，原线圈两端电压U1= V，而U=U1+I1R1= ≈424V，故A正确；‎ B. 断开开关K后，通过电阻R1的电流为0，故B错误；‎ C. R1消耗的功率P1= =18W，R2消耗的功率P2= =162W，P1：P2=1：9，故C错误；‎ D. 交流电源的功率P=UI1=180W，故D正确；‎ 故选：AD 点睛：根据电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等，逐项分析即可得出结论．‎ 二、实验题 ‎11. 用甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图所示，由图可知，两种光的频率________（填“<”“>”或“=”） ，_________（填“甲”或“乙”）光的强度大。已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为，则甲光对应的遏止电压为________（频率用v，元电荷用e表示）。‎ ‎【答案】 (1). = (2). 甲 (3). ‎ ‎【解析】根据eUc=hv0=hv−W0，由于Uc相同，因此两种光的频率相等，‎ 根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；‎ 由光电效应方程Ekm=hv−W0，‎ 可知，电子的最大初动能Ekm=hv−W0；‎ 那么甲光对应的遏止电压为Uc=；‎ ‎12. 为了节能环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统。光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的照度而发生变化的元件（照度可以反映光的强弱，光越强，照度越大，照度单位为1x）。‎ ‎（1）某光敏电阻R在不同照度下的阻值如下表，根据表中已知数据，在如图甲所示的坐标系中描绘出了阻值随照度变化的曲线。由图象可求出照度为1.01x时的电阻约为_______。‎ 照度/1x ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎1.2‎ 电阻/‎ ‎5.8‎ ‎3.7‎ ‎2.8‎ ‎2.3‎ ‎1.8‎ ‎（2）如图乙所示是街道路灯自由控制模拟电路，利用直流电源为电磁铁供电，利用照明电源为路灯供电。为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，路灯应接在________（填“AB”或“BC”）之间，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件_______。‎ ‎（3）用多用电表“”挡，按正确步骤测量图乙中电磁铁线圈电阻时，指针示数如图丙所示，则线圈的电阻为_________。已知当线圈中的电流大于或等于2mA时，继电器的衔铁将被吸合，图中直流电源的电动势E=6V，内阻忽略不计，滑动变阻器有三种规格可供选择：。要求天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯，滑动变阻器应选择_________（填“”“ ”或“”）。为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地_________（填“增大”或“减小”）滑动变阻器的电阻。‎ ‎【答案】 (1). 1.9 (2). AB (3). (4). 140 (5). (6). 减小 ‎【解析】(1)根据图象直接读出对应的照度为1.0x时的电阻约为1.9kΩ.‎ ‎(2)光敏电阻的电阻值随光照强度的增大而减小，所以白天时光敏电阻的电阻值小，电路中的电流值大，电磁铁将被吸住；静触点与C接通；晚上时的光线暗，光敏电阻的电阻值大，电路中的电流值小，所以静触点与B接通。所以要达到晚上灯亮，白天灯灭，则路灯应接在AB之间。电路图如图；‎ ‎(3)欧姆表的读数是先读出表盘的刻度，然后乘以倍率，表盘的刻度是14，倍率是“×10Ω”，所以电阻值是14×10=140Ω；‎ 天色渐暗照度降低至1.01x时点亮路灯,此时光敏电阻的电阻值是2kΩ,电路中的电流是2mA,R=E/I−R光=1000Ω，所以要选择滑动变阻器R3.‎ 由于光变暗时，光敏电阻变大，分的电压变大，所以为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地减小滑动变阻器的电阻。‎ 三、计算题 ‎13. 如图，某学习小组在赤道附近做“摇绳发电实验的示意图。他们将一根铜芯线像甩跳绳一样匀强摇动，铜芯线的两端分别通过细铜线与灵敏交流电流表相连，摇绳的两位同学的连线沿东西方向，所在处的地磁场（可视为匀强磁场）。摇动时，铜芯线所围成半圆周的面积，每秒转动1圈，电路总电阻 ‎（所有结果均保留2位有效数字）。‎ ‎（1）求电流表测得的电流；两位同学的连线沿南北方向时的电流读数；‎ ‎（2）从铜芯线所在平面与该处地磁场平行开始计时，求其转过四分之一周的过程中，通过电流表的电量q；‎ ‎（3）求铜芯线转动一周的过程中，电路产生的焦耳热Q。‎ ‎【答案】（1）；（2）（3）‎ ‎【解析】（1）角速度：‎ 电动势最大值：‎ 电流表示数：‎ 当连线沿南北方向时：‎ 电流表示数：‎ ‎（2）‎ ‎（3）‎ ‎14. 一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核，测得粒子的速度为光在真空中的速度的0.1倍。已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为粒子的质量的n倍；光在真空中的速度大小为c。‎ 求：（1）衰变过程中新核所受冲量的大小；‎ ‎（2）衰变前原子核的质量。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）设衰变后新核质量为M，速率为V 对新核：；‎ ‎（2）衰变前新核质量为 ‎15. 如图所示，某超市两辆相同的手推购物车质量均为10kg、相距为3m沿直线排列。静置于水平地面上。为了节省收纳空间，工人给第一辆车一个瞬间的水平推力使其运动，并与第二辆车相碰，且在极短时间内相互嵌套结为一体，以共同的速度运动了距离1m，恰好依靠在墙边，若车运动时受到摩擦力恒为车重的0.2倍，忽略空气阻力，重力加速度取。求：‎ ‎（1）购物车碰撞过程中系统损失的机械能；‎ ‎（2）工人给第一辆购物车的水平冲量大小。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）两车间距，第一辆车碰前速度为，碰后共同速度为，共同位移，‎ 碰撞时：，‎ 碰撞后：，‎ 碰撞时：‎ ‎（2）第一辆车推出后速度为 ‎ ‎ ‎16. 如图所示，竖直放置的足够长U形导轨宽为L，上端串有电阻R（其余导体的电阻忽略不计）。磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于纸面向外。金属棒ab的质量为m，与导轨接触良好，不计摩擦。从静止释放后ab保持水平而下滑。试求：‎ ‎（1）金属棒ab下滑的最大速度；‎ ‎（2）若金属棒b从静止释放到获得最大速度的过程中下降的高度为h，试求：该过程中电阻R上产生的电热Q；导体棒下落高度h所用的时间t。‎ ‎（3）如，将电阻换成电容C=2F，求ab从静止释放在时间时电容器的电量。（g取，保留2位有效数字）‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】（1）当棒速度最大时：，，‎ ‎（2）棒由静止至最大速度的过程：‎ ‎，‎ 在该过程中，即，‎ 又，‎ ‎，‎ ‎（3）在t时刻：，，，，‎