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- 2021-06-26 发布
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福建省龙岩市上杭县第一中学2020学年高二物理5月月考试题(含解析)
一.选择题(每题4分,共48分。1-8题为单选题,9-12题为多选题)
1.某科学家提出年轻热星体中核聚变一种理论,其中的两个核反应方程为,,,方程式中Q1,Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:
原子核
质量/u
1.0078
3.0160
4.0026
12.0000
13.0057
15.0001
以下推断正确的是
A. X是,Q2>Q1 B. X是,Q2>Q1
C. X是,Q2Δm1,故Q2>Q1,D错误,B正确,故选B.
2.物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律,下列四幅图涉及到不同的物理知识,其中说法正确的是
A. 甲图中,卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,发现了质子和中子
B. 乙图中,在光颜色保持不变情况下,入射光越强,饱和光电流越大
C. 丙图中,射线甲由电子组成,射线乙为电磁波,射线丙由粒子组成
D. 丁图中,链式反应属于轻核裂变
【答案】B
【解析】
【详解】A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果,提出了原子的核式结构模型,A错误。
B.根据光电效应规律可知在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大,B正确。
C.因为射线甲受洛仑兹力向左,所以甲带正电,是由粒子组成,C错误。
D.链式反应属于重核裂变,D错误。
3.2020年II月16日,第26届国际计量大会通过“修订国际单位制”决议,正式更新包括国际标准质量单位“千克”在内的4项基本单位定义。新国际单位体系将于2020年5月20日世界计量日起正式生效。其中,千克将用普朗克常量(h)定义;安培将用电子电荷量(e)定义。以基本物理常数定义计量单位,可大大提高稳定性和精确度。关于普朗克常量和电子电荷量的单位,下列正确的是
A. 普朗克常量的单位为kg.m3 .s-2 B. 普朗克常量的单位为kg-1 .m2. s-1
C. 电子电荷量单位为A.s D. 电子电荷量的单位为A.s-1
【答案】C
【解析】
【详解】由公式E=hv,可得h=E/v=Fs/v=mas/v,故普朗克常量h的单位为J/Hz,1J/Hz=1J·S=1Kg·m2·s-1;由公式q=It,可得电荷量e的单位为C,1C=1A·s。故答案选C。
4.实验室有一个N=10匝矩形闭合金属线圈,在匀强磁场中绕垂直磁场方向的转轴OO'匀速转动,线圈中磁通量Φ随时间t变化的情况如图所示。已知线圈的总电阻为10Ω,则下列描述中正确的是
A. 线圈产生的交流电的电动势有效值为100V
B. 电流的瞬时表达式 i=10cos10πt(A),
C. 在0.05〜0.1s时间内,通过线圈某一横截面的电荷量为0.25C
D. 此交流电1s内电流的方向改变5次
【答案】B
【解析】
【详解】A、磁通量的变化周期为,故此交流电的周期为,此交流电动势的最大值为:,故有效值,则电流的瞬时值表达式为:,故A错误,B正确;
C、在时间内,通过线圈某一横截面的电荷量为:,故C错误;
D、一个周期内电流方向改变2次,故此交流电1s内电流的方向改变次,故D错误。
5.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. 金属杆M端电势低于N端电势
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】C
【解析】
【详解】A、设MN在两导轨间的长度为L,则有效切割长度为,切割产生的感应电动势,故A错误;
A、根据右手定则知,金属杆中的感应电流方向为N到M,M相当于电源的正极,N相当于电源的负极,可知电路中N点电势低,故B错误;
C、感应电流,金属杆所受的安培力,故C正确。
D、金属棒的热功率,故D错误。
6.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220V的正弦交流电源上,如图所示,设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则
A. U=22V B. U=66V C. k=1/3 D. k=1/6
【答案】B
【解析】
【详解】由题意知副线圈的电流为,则原先圈的电流为,与原线圈串联的电阻的电压为,由变压器的变比可知原线圈的电压为,所以有,解得,原线圈回路中的电阻的功率为,副线圈回路中的电阻的功率为,所以,故选项B正确,A、C、D错误。
7. 氢原子分能级示意图如题19所示,不同色光的光子能量如下表所示。
色光
赤
橙
黄
绿
蓝—靛
紫
光子能量范围(eV)
1.61~2.00
2.00~2.07
2.07~2.14
2.14~2.53
2.53~2.76
2.76~3.10
处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为
A.红、蓝靛
B.黄、绿
C.红、紫
D.蓝靛、紫
【答案】 A
【解析】
原子发光时光子的能量等于原子能级差,先分别计算各相邻的能级差,再由小到大排序.结合可见光的光子能量表可知,有两个能量分别为1.89 eV和2.55 eV的光子属于可见光.并且属于红光和蓝靛的范围,为A
8.如图甲所示,闭合开关,用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于0.60V时,电流表读数仍不为零,当电压表读数大于或等于0.60V时,电流表读数为零.把电路改为图乙,当电压表读数为2V时,电子到达阳极时的最大动能为
A. 0.6eV B. 1.9eV C. 2.6eV D. 4.5eV
【答案】C
【解析】
试题分析:给光电管加反向遏止电压0.6 V时,光电子的最大初动能恰好等于0.6 eV;当给光电管加正向电压2 V时,电子到达阳极的最大动能应等于最大初动能加电场力所做的功,即0.6 eV+2 eV="2.6" eV,选项C正确。
考点:本题考查光电效应现象,涉及光电管和反向遏止电压等知识。
9.如图所示,a、b、c三个相同的小球,a从光滑斜面顶端由静止开始自由下滑,同时b、c从同一高度分别开始做自由下落和平抛运动.它们从开始到到达地面,下列说法正确的有
A. 它们同时到达地面
B. 重力对它们的冲量相同
C. 它们的动能变化量相同
D. 它们的动量变化量大小相同
【答案】CD
【解析】
【详解】A、运动的加速度,则有,解得;球做自由落体运动,球做平抛运动,运动时间相等,,由此可知它们不是同时到达地面,故选项A错误;
B、因为时间不相等,根据冲量定义可知重力对它们的冲量不同,故选项B错误;
C、重力做功相同,根据动能定理知它们的动能变化量相同,故选项C正确;
D、的合力为,则a的合力冲量;、合力的冲量都为. ,可知它们合力的冲量相等,根据动量定理知它们的动量变化量大小相同,故选项D正确。
10.如图所示,一质量为M=3.0 kg的长木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一质量为m=1.0 kg的小物块A。现以地面为参考系,给A和B一大小均为4.0 m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,但最后A并没有滑离B板,站在地面上的观察者看到在一段时间内物块A做减速运动。则在这段时间内的某时刻,木板B相对地面的速度大小可能是
A. 3.8 m/s B. 2.8 m/s C. 2.6 m/s D. 1.8 m/s
【答案】AB
【解析】
【详解】取水平向右方向为正方向,当A的速度为零,根据动量守恒定律得: ,解得此时B的速度为, 则在木块正在做减速运动的时间内相对地面的速度范围为,故选项A、B正确,C、D错误。
11.如图所示,一个边长为L的正方形导电线框,在外力作用下,以速度v匀速穿过宽度均为L的两个平行边界的匀强磁场,这两个磁场的磁感应强度大小均为B,方向相反,取顺时针方向的电流为正,受力向右为正,以bc边刚进入磁场开始关于线框中产生的感应电流和线框所受安培力F分别与位移x之间的函数图象,下列图像正确的是
A. B. C. D.
【答案】AC
【解析】
【分析】
由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出电流大小,由右手定则判断出感应电流方向,应用安培力公式求出安培力大小,应用左手定则判断出安培力方向,然后分析图示图象答题.
【详解】A、B、0-L内,感应电动势为:E=BLv,感应电流为:,由右手定则可知,电流方向沿逆时针方向,为负的;
L-2L内,感应电动势为:E=2BLv,感应电流为:,由右手定则可知,电流方向沿顺时针方向,为正的;
2L-3L内,感应电动势为:E=BLv,感应电流为:,由右手定则可知,电流方向沿逆时针方向,为负的,故A正确,B错误;
C、D、安培力:F=BIL,在0-L内,L-2L内,2L-3L内
,由左手定则可知,整个过程安培力始终向左,为负的,故C正确,D错误;
故选AC.
【点睛】此题电磁感应中图象的问题,近几年高考中出现的较为频繁,解答本题关键要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、楞次定律、安培力公式等等知识,要知道当线框左右两边都切割磁感线时,两个感应电动势方向相同,是串联关系.
12.在做光电效应的实验时,某种金属被光照射发生了光电效应,实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率v的关系如图所示(A、C坐标值已知),由实验图象可求出
A. 该金属的截止频率
B. 普朗克常量
C. 该金属的逸出功
D. 单位时间内逸出的光电子数
【答案】ABC
【解析】
【详解】ABC.根据可知,图像与横轴交点对应的是截止频率,与纵轴交点的绝对值对应的是逸出功的,根据,可求出普朗克常量,ABC正确。
D.单位时间逸出的光电子数目与光强有关,而图像得不出光强,所以不能判断,D错误。
二.实验题(每空3分,共12分)
13.如下图所示,静电计与锌板相连,现用紫外灯照射锌板,关灯后,指针保持一定的偏角。
(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触,则静电计指计偏角将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)使静电计指针回到零,再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板,静电计指针无偏转。那么,若改用强度更大的红外灯照射锌板,可观察到静电计指针_____(填“有”或“无”)偏转。
【答案】 (1). 减小 (2). 无
【解析】
【详解】解:(1)在用一紫外线灯照射锌板,锌板产生光电效应,光电子射出后,锌板带正电,用一带负电的金属小球与锌板接触,则验电器指针偏角将减小;
(2)用黄光照射锌板,验电器指针无偏转,说明黄光不能使锌板产生光电效应,红外线的频率比黄光低,红外线不能使锌板产生光电效应,验电器指针无偏转。
14.在验证动量守恒定律的实验中,某同学用如图所示的装置进行如下的实验操作:
①先将斜槽轨道的末端调整水平,在一块平木板表面钉上白纸和复写纸,并将该木板竖直立于槽口处.使小球a从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板并在白纸上留下痕迹O;
②将木板向远离槽口平移一段距离,再使小球a从斜槽上紧靠挡板处由静止释放,小球撞到木板上得到痕迹B;
③然后把半径相同的小球b静止放在斜槽水平末端,小球a仍从原来挡板处由静止释放,与小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹A和C;
④用天平测量a、b的质量分别为ma、mb,用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的竖直距离分别为y1、y2、y3.
(1)小球a与小球b相碰后,两球撞在木板上得到痕迹A和C,其中小球a撞在木板上的_____点(填“A”或“C”).
(2)用本实验中所测量的量来验证两球碰撞过程动量守恒,其表达式为_____(仅用ma、mb、y1、y2、y3表示).
【答案】 (1). C (2).
【解析】
(1)碰撞后,a球的速度小于b球,可知a球在相等水平位移内,所用的时间较长,下降的高度较大,所以a球撞在木板上的C点。
(2)a球未与b球碰撞,落在B点,根据得,,则a球与b球碰撞前的速度,同理得出a、b碰撞后的速度,,
若动量守恒,有:,即。
点睛:本题考查了验证动量守恒定律,实验设计新颖,与课本上的实验不同,认真审题、根据题意知道实验原理是正确解题的前提与关键;应用平抛运动规律、动量守恒定律即可正确解题。
三.计算题(共40分)
15.高空作业须系安全带。如果质量为60kg的高空作业人员不慎跌落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为12.8m(可视为自由落体运动),此后经历0.4s安全带达到最大伸长,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小是多少?(g取10m/s2)
【答案】3000N
【解析】
【详解】解:对自由落体运动则有:
解得:
规定向下为正方向,对运动的全程,根据动量定理,则有:
解得:
16.如图甲所示,两条相距d=1 m的平行光滑金属导轨位于同一水平面内,其左端接一阻值R=9 Ω的电阻,右端放置一阻值r=1 Ω、质量m=1 kg的金属杆,开始时金属杆与MP相距L=4 m。导轨置于竖直向下的磁场中,其磁感应强度B随时间t的变化规律如图乙所示。给金属杆施加一向右的力F(F未知),使杆在0~2 s内杆静止在NQ处。在t=2 s时杆开始做匀加速直线运动,加速度大小a=1 m/s²。(g取10 m/s²)求:
(1)杆静止时,杆中感应电流的大小和方向;
(2)杆在t=5 s末受到的力F的大小。
【答案】(1)0.8 A,方向N→Q(2)5.8 N
【解析】
【详解】(1)在内,由电磁感应定律得:
由闭合电路欧姆定律得:,根据楞次定律可知电流方向为:N→Q;
(2)杆做匀加速直线运动的时间为:
末杆的速度:
由电磁感应定律得:
由闭合电路欧姆定律得:
在运动过程中杆受到的安培力:
对杆运用牛顿第二定律有:
解得:。
17.如图所示,用轻弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑水平地面上运动,弹簧处于原长,质量4kg的物块C静止在前方,B与C碰撞后二者粘在一起运动.在以后的运动中,求:
(1)当弹簧弹性势能最大时,物体A的速度多大?
(2)弹性势能的最大值是多大?
(3)A的速度有可能向左吗?并列式证明。
【答案】(1)3 m/s (2)12J(3)A不可能向左运动
【解析】
(1)当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大.
由于A、B、C三者组成的系统动量守恒,(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vA′
解得 vA′= m/s=3 m/s
(2) B、C碰撞时B、C组成的系统动量守恒,设碰后瞬间B、C两者速度为v′,则
mBv=(mB+mC)v′
v′==2 m/s
设物A速度为vA′时弹簧的弹性势能最大为Ep,
根据能量守恒Ep=(mB+mC) +mAv2-(mA+mB+mC)
=×(2+4)×22+×2×62-×(2+2+4)×32=12 J
(3) A不可能向左运动
系统动量守恒,mAv+mBv=mAvA+(mB+mC)vB
设 A向左,vA<0,vB>4 m/s
则作用后A、B、C动能之和
E′=mAvA2+(mB+mC)vB2>(mB+mC)vB2=48 J
实际上系统的机械能
E=Ep+ (mA+mB+mC)· =12+36=48 J
根据能量守恒定律,>E是不可能的
点睛:本题是含有非弹性碰撞的过程,不能全过程列出机械能守恒方程,这是学生经常犯的错误.因为BC碰撞时是有机械能损失的.
18.水平面上平行固定两长直导体导轨MN和PQ,导轨宽度L=2m,空间存在竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,在垂直于导轨方向静止放置两根导体棒1和2,其中1的质量M=4kg,有效电阻R=0.6Ω,2的质量m=1kg,有效电阻r=0.4Ω,现使1获得平行于导轨的初速度v0=10m/s,不计一切摩擦,不计其余电阻,两棒不会相撞。请计算:
(1)初始时刻导体棒2的加速度a大小。
(2)系统运动状态稳定时1的速度v大小。
(3)系统运动状态达到稳定的过程中,流过导体棒1某截面的电荷量q大小。
(4)若初始时刻两棒距离d=10m,则稳定后两棒距离为多少?
【答案】(1)10m/s2(2)8m/s(3)8C(4)2m
【解析】
【详解】解:(1)初始时:
对棒2:安
解得:
(2)对棒1和2的系统,动量守恒,则最后稳定时:
解得:
(3)对棒2,由动量定理: ,其中
解得:
(4)由 、、
联立解得:
又
解得:
则稳定后两棒的距离:
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