陕西省渭南市韩城市2018-2019学年高二下学期期末考试物理试题 15页

陕西省渭南市韩城市2018-2019学年高二下学期期末物理试题 一、选择题（本大题共13小题，每小题4分，计52分.在每小题给出的四个选项中，第1-9题只有项符合题目要求；第10-13题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1.卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型．能大致反映粒子散射特点的是图（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据α粒子散射实验，卢瑟福在1911年提出了原子的核式结构模型；他认为：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，原子中的大部分空间都是空的，所以大多数的α粒子都能穿过原子的空间，只有少数运动轨迹靠近原子核的α粒子，才出现较大角度的偏转．由此，结合α粒子散射实验的特点可知，AD错误；C选项的α粒子都没有穿过原子核而发生偏转，与题意不符，C错误，B选项符合题意．‎ ‎2.如图，在一水平、固定的闭合导体圆环上方，有一条形磁铁（N极朝上，S极朝下）由静止开始下落，磁铁从圆环中穿过且不与圆环接触，关于圆环中感应电流的方向（从上向下看），下列说法中正确的是 A. 总是顺时针 B. 总是逆时针 C. 先顺时针后逆时针 D. 先逆时针后顺时针 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】由图示可知，在磁铁下落过程中，穿过圆环的磁场方向向上，在磁铁靠近圆环时，穿过圆环的磁通量变大，在磁铁远离圆环时穿过圆环的磁通量减小，由楞次定律可知，从上向下看，圆环中的感应电流先沿顺时针方向，后沿逆时针方向，故C正确．‎ 故选C．‎ ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎3.如图所示，变频交变电源的频率可在20Hz到20kHz之间调节，在某一频率时，A1、A2、A3三只灯泡的亮度相同，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 如果将频率增大，A1亮度加强、A2亮度减弱、A3亮度不变 B. 如果将频率减小，A1亮度加强、A2亮度减弱、A3亮度加强 C. 如果将频率减小，A1亮度减弱、A2亮度减弱、A3亮度加强 D. 如果将频率增大，A1亮度减弱、A2亮度加强、A3亮度加强 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】AD．三条支路电压相同，当交流电频率变大时，电感感抗增大，电容的容抗减小，定值电阻阻值不变，所以流过A1的电流变大，流过灯泡A2的电流变小，流过A3的电流不变，故灯泡A1亮度加强，灯泡A2亮度减弱，A3的亮度不变，故D错误，A正确；‎ BC．当交流电频率变小时，电感的感抗减小，电容的容抗增大，所以流过A1的电流变小，流过灯泡A2的电流变大，流过A3的电流不变，故灯泡A1亮度减弱，灯泡A2亮度加强，灯泡A3亮度不变，故BC错误．‎ ‎4.关于电磁感应的应用，下列说法错误的是（ ）‎ A. 变压器铁芯做成片状是为了减小涡流 B. 真空冶炼炉的炉外线圈应通入高频交流电 C. 车站和重要场所的安检门可以探测人身携带的金属物品 D. 镇流器维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．变压器的铁芯用彼此绝缘的硅钢片叠成，使涡流在狭长形的回路中，通过较小的截面，以增大电阻，减小涡流．故A正确；‎ B．真空冶炼炉外中的线圈通有高频电流，从而在线圈中产生很强的变化的电磁场，最终导致炉内金属产生涡流，使其达到很高的温度．故B正确；‎ C．安检门利用涡流探测人身上携带金属物品，原理是：线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到．即是利用电磁感应的原理来工作的．故C正确；‎ D．镇流器在启动时产生瞬时高压，在正常工作时起降压限流作用，故D错误．‎ ‎5.出国旅游成为新时尚，但是一些国家的电源电压与我国不同，“国内电器去日美使用”这是淘宝上某品牌的一款电源变压器广告语，产品如图（甲）所示．设此变压器为理想变压器，如图（乙）所示，根据图中数据有110V转220V字样，下列说法正确的是（ ）‎ A. 该变压器原、副线圈的匝数比为21‎ B. 该变压器工作时原、副线圈的电流比为21‎ C. cd端并联用电器增加，原线圈电压变大 D. cd端并联用电器增加，副线圈电压变小 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】110V转220V，可知该变压器原副线圈的匝数比为1:2，选项A错误；该变压器工作时原、副线圈的电流比等于匝数的倒数比，则为2:1，选项B 正确；原线圈电压由供电系统决定，副线圈电压由原线圈电压决定，与次级所接电器的多少无关，选项CD错误；‎ ‎6.如图所示为玻尔理论的氢原子能级图，用某单色光照射一群处于基态的氢原子后，发现氢原子最多能发出6种频率的光子，则该单色光光子的能量为（ ）‎ A. 13.06‎eV B. 12.75eV C. 12.09eV D. 10.2eV ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据氢原子能自发的发出6种不同频率的光，可得：，解得：n=4，此时氢原子处于第4能级，能级差为：△E=E4-E1=-0.85-（-13.6）=12.75eV，故ACD错误，B正确．‎ ‎7.如图所示，图甲和图乙分别表示正弦脉冲波和方波的交变电流与时间的变化关系，若使这两种电流分别通过两个完全相同的电阻，则经过10min的时间，两电阻消耗的电功之比W甲W乙为（ ）‎ A. 14 B. 1‎3 ‎C. 12 D. 16‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】甲图中，为正弦式交流电，解得电流的有效值为：I甲A．乙图中，在一个周期内，电阻发热的时间为0～2×10﹣2s，根据电流的热效应有：2I2RRT，代入数据得：I2 R×2×1×10﹣2R×2×10﹣2，解得电流的有效值为：I乙=‎5.0A．根据W=I2Rt知，在相同时间内消耗的电功之比等于W甲W乙==12；故C正确，A、B、D 错误．‎ ‎8.下列观点正确的是（ ）‎ A. 射线、射线、射线都是高速运动的带电粒子流 B. 原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律 C. 原子核发生衰变时一定同时放出射线、射线、射线 D. 放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A．α射线、β射线都是高速运动的带电粒子流，γ射线不带电，故A错误；‎ B．原子核发生衰变时要遵守电荷和质量数守恒的规律，但质量不一定守恒，故B错误；‎ C．根据两种衰变的特点可知，原子核发生衰变时一定不能同时放出α射线、β射线．故C错误；‎ D．放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，故D正确．‎ ‎9.边界MN的一侧区域内，存在着磁感应强度大小为B，方向垂直于光滑水平桌面的匀强磁场．边长为l的正三角形金属线框abc粗细均匀，三边阻值相等，a顶点刚好位于边界MN上，现使线框围绕过a点且垂直于桌面的转轴匀速转动，转动角速度为，如图所示，则在ab边开始转入磁场的瞬间ab两端的电势差Uab为（ ）‎ A. Bl2 B. -Bl2 C. -Bl2 D. Bl2‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 当ab边即将进入磁场时，是ab部分在切割磁感线，相当于电源，根据切割公式求解切割电动势，再根据闭合电路欧姆定律列式求解a、b间的电压大小．‎ ‎【详解】当ab边刚进入磁场时，ab部分在切割磁感线，切割长度为两个端点间的距离，即a、b间的距离为l，；设每个边的电阻为R，a、b两点间的电压为：U=I•2R=•2R，故U=Bωl2，故A正确，BCD错误；故选A．‎ ‎【点睛】本题考查转动切割问题，关键是明确ab边在切割磁感线，ac、bc边电阻是外电路电阻，根据切割公式求解感应电动势，再结合闭合电路欧姆定律列式分析．‎ ‎10.下列说法正确的是（ ）‎ A. 爱因斯坦在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 B. 光电效应、康普顿效应表明光具有粒子性 C. 不确定性关系只适用于电子和光子等微观粒子，不适用于其他宏观物体 D. 一个放射性原子核发生一次衰变，它的质子数增加一个，中子数减少一个 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．普朗克在研究黑体热辐射问题中提出了能量子假说．故A错误；‎ B．光电效应现象和康普顿效应现象说明光即具有能量，也具有动量，具有粒子性．故B正确；‎ C．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观物体．故C错误；‎ D．根据β衰变的本质可知，一个放射性原子核发生一次β衰变，它的质子数增加一个，中子数减少一个，故D正确．‎ ‎11.用轰击产生了m个某种粒子，核反应方程为+→++mX，则（ ）‎ A. 方程式中的m=3‎ B. 方程式中的X是粒子 C 该反应需要吸收热量 D. 的比结合能一定大于的比结合能 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】AB.由质量数和电荷说守恒可知m＝2，X是中子．故AB都错．‎ C. 重核裂变式反应是放热反应．故C错误．‎ D. 裂变后的产物比裂变前的稳定，越稳定比结合能越大，所以的比结合能一定大于的比结合能，故D正确．‎ ‎12.霍尔元件是一种基于霍尔效应的磁传感器，已发展成一个品种多样的磁传感器产品族，得到广泛应用．如图为某霍尔元件的工作原理示意图，该元件中电流I由正电荷定向运动形成，下列说法错误的是（ ）‎ A. M点电势比N点电势高 B. 用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度 C. 用霍尔元件能够把磁学量转换电学量 D. 若保持电流I恒定，则霍尔电压UH与B成正比例 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】A．根据左手定则知，正电荷向N点偏转，所以N点这一侧得到正电荷，另一端失去正电荷带负电，所以M点的电势低于N点的电势．故A错误．‎ BD．根据qvB=q 得，UH=Bvd 由电流的微观定义式：I=nesv，n是单位体积内的正电荷数，e是单个导电粒子所带的电量，s是导体的横截面积，v是导电粒子运动的速度．整理得：v，联立解得UH，可知用霍尔元件可以测量地磁场的磁感应强度，保持电流不变，霍尔电压UH与B成正比．故B、D正确．‎ C．霍尔元件能够把磁学量转换为电学量．故C正确．‎ ‎13.如图甲所示，在竖直方向分布均匀的磁场中水平放置一个金属圆环圆环所围面积为‎0.1m2‎，圆环电阻为0.2．在第1s内感应电流I沿顺时针方向，磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示（其中在4～5s的时间段呈直线）．则（ ）‎ A. 在2～5s时间段感应电流沿逆时针方向 B. 在0～5s时间段，感应电流先减小再增大 C. 在0～5s时间段，线圈最大发热功率为5.010﹣4W D. 在0～2s时间段，通过圆环横截面的电量为‎0.5C ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题意知，在第1s内感应电流I 沿顺时针方向，根据楞次定律知，磁场方向向下为正方向；在0～2s时间段顺时针，在2～5s时间，磁场在减小，则感应电流的方向逆时针，故A正确；‎ B．根据闭合电路欧姆定律得：I，知磁感应强度的变化率越大，则电流越大，磁感应强度变化率最大值为0.1，则最大电流为：I=‎0.05A，则在0～5s时间段，感应电流先减小再增大，最后不变，故B错误；‎ C．在0～5s时间段，当电流最大时，发热功率最大，则有：P=I2R=0.052×0.2W=5.0×10﹣4W，故C正确；‎ D．根据感应电量的公式有：q‎0.05C，则通过圆环横截面的电量为‎0.05C，故D错误．‎ 二、实验探究题（本大题共2小题，计16分）‎ ‎14.某物理兴趣小组的同学想用如图甲所示的电路探究一种热敏电阻的温度特性．‎ ‎（1）请按电路原理图将图乙中所缺的导线补接完整___．‎ ‎（2）利用补接完整的实验装置测量出不同温度下的电阻值，画出该热敏电阻R﹣t图象如图丙中的实测曲线，与图中理论曲线相比二者有一定的差异，除了偶然误差外，下列关于产生系统误差的原因或减小系统误差的方法叙述正确的是___．（填选项前的字母，不定项选择）‎ A．电流表的分压造成电阻的测量值总比真实值大 B．电压表的分流造成电阻的测量值总比真实值小 C．温度升高到一定值后，电流表应改为外接法 ‎（3）已知电阻的散热功率可表示为P散=k（t﹣t0），其中k是比例系数，t是电阻的温度，t0是周围环境温度，现将本实验所用的热敏电阻接到一个恒流电源中，使流过它的电流恒为40mA，t0=20，k=0.16W/．由理论曲线可知：‎ ‎①该电阻的温度大约稳定在___；‎ ‎②此时电阻的发热功率为___W．‎ ‎【答案】 (1). (2). AC (3). 50 (4). 4.8W ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空．根据图示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示：‎ 第二空．AB ‎．由于实验采用的是电流表内接法，由于电流表的分压使电压表读数大于热敏电阻两端的电压，在相同的温度下，热敏电阻的测量值总比理论值偏大，故A正确，B错误；‎ C．当温度升高到一定值后，电阻变小，则电流表应该选用外接法，故C正确．‎ 第三空．作出P散=0.16（t﹣20）的图象，如图所示，与热敏电阻随温度变化的图象的交点即为该电阻的稳定温度，所以该电阻的温度大约稳定在‎50℃‎；‎ 第四空．电阻的发热功率为P散=0.16（50﹣20）W=4.8W．‎ ‎15.如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．‎ ‎（1）当变阻器的滑动端P向___滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大．‎ ‎（2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为___（已知电子电荷量为e，普朗克常量h）．‎ ‎（3）如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将___（填“变大”、“变小”或“不变”）．‎ ‎（4）用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc﹣ν图象如图乙所示，根据图象求出该金属的截止频率νc=___Hz，普朗克常量h=___J•s（已知电子电荷量e=1.610﹣‎19C）．‎ ‎【答案】 (1). 左； (2). ； (3). 变大； (4). ； (5). ‎ ‎ ；‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)当变阻器的滑动端P向左滑动时，光电管两端的反向电压减小，光电流增大，通过电流表的电流将会增大．‎ ‎(2)当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能，据爱因斯坦光电效应方程可得，逸出功．‎ ‎(3)如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，据爱因斯坦光电效应方程可得，光电子的最大初动能变大．‎ ‎(4) 据、、，可得，则．据图象求出该金属的截止频率；据图象斜率可得，则普朗克常量．‎ ‎【点睛】在光电效应中，电子吸收能量变成光电子在没有电压的情况下会在光电管中自由扩散从而形成光电流．当加速电压U增加到一定值时，阴极K射出的光电子全部到达阳极，光电流达到饱和值；随着反向电压越来越大，单位时间内到达阳极A的光电子数就越来越少，光电流也就越来越小，加到光电流为零时的电压就叫遏制电压，它使具有最大初速度的光电子也不能到达阳极．‎ 三、计算题（本大题共3小题，计32分解答应写出必要的文字、方程式和重要的演算步骤，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）‎ ‎16.放射性原子核先后发生衰变和衰变后，变为原子核．已知质量为m1=238.0290u，质量为m2=234.0239u，粒子的质量为mα=4.0026u，电子的质量为me=0.0005u．（原子质量单位1u相当于931.5Mev的能量）则：‎ ‎（1）写出放射性衰变方程；‎ ‎（2）原子核衰变为的过程中释放能量为多少；‎ ‎（3）若的半衰期是4.5109年，假设一块矿石中含有‎2kg，经过90亿年后，还剩多少．‎ ‎【答案】（1）→++；（2）1.86MeV；（3）‎‎0.5kg ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据质量数和电荷数守恒可得衰变方程为：‎ ‎→++‎ ‎（2）上述衰变过程的质量亏损为：‎ ‎△m＝mu﹣mPa﹣mα﹣me 放出的能量为：‎ ‎△E＝c2•△m 代入题给数据得：‎ ‎△E=23 8.0290﹣234.0239﹣4.0026﹣0.0005u=0.002×931=1.86MeV．‎ ‎（3）总质量（m0）、衰变质量（m）、衰变时间（t），半衰期（T）之间关系为：‎ ‎ ‎ 将m0＝‎2kg，T0＝45亿年，t＝90亿年，代入解得：‎ ‎ ‎ 故还剩余‎0.5kg．‎ ‎17.发电站的电源通过升压变压器、输电导线和降压变压器把电能输送到用户，如果升压变压器和降压变压器都可视为理想变压器．‎ ‎（1）发电机输出的功率是100KW，输出电压是250V，升压变压器原、副线圈的匝数比是125，求升压变压器的输出电压和输电导线中的电流；‎ ‎（2）若输电导线中损失的功率为输电功率的4%，求输电导线的总电阻和降压变压器原线圈两端的电压；‎ ‎（3）若用户需要的电压为220V，求降压变压器的原、副线圈的匝数比．‎ ‎【答案】（1） 6250V，‎16 A ；（2）15.625Ω，6000 V ；（3）300:11 ‎ ‎【解析】‎ ‎（1）由理想变压器的电压与匝数关系可得： ‎ 即 解得：U出=6250V 由 ‎ 再理想变压器的电流与匝数关系可得： 解得：I2=‎16A （2）由题意可知：P损=P出4%=4000W 而P损=I22R 由于 ‎ 则U损=I2R=250V U3=6250-250=6000V ‎（3）根据解得: ‎ 点睛：理想变压器的输入功率与输出功率相等，且没有漏磁现象．远距离输电，由于导线通电发热导致能量损失，所以通过提高输送电压，从而实现降低电损.‎ ‎18.如图甲所示，两竖直放置的平行金属导轨，导轨间距L=‎0.50m，导轨下端接一电阻R=5的小灯泡，导轨间存在一宽h=‎0.40m的匀强磁场区域，磁感应强度B按图乙所示规律变化，t=0时刻一金属杆自磁场区域上方以某一初速度沿导轨下落，t1时刻金属杆恰好进入磁场，直至穿越磁场区域，整改过程中小灯泡的亮度始终保持不变．已知金属杆的质量m=‎0.10kg，金属杆下落过程中始终保持水平且与导轨良好接触，不计金属杆及导轨的电阻，g取‎10m/s2．求：‎ ‎（1）金属杆进入磁场时的速度v；‎ ‎（2）图乙中t1的数值；‎ ‎（3）整个过程中小灯泡产生的总焦耳热Q．‎ ‎【答案】（1）‎5m/s（2）0.04s（3）0.6J ‎【解析】‎ 解：（1）金属杆进入磁场时受力平衡 整理得 ‎（2）根据法拉第电磁感应定律 ‎（3）整个过程中小灯泡产生的总焦耳热 解得：‎ ‎ ‎