2021-2022学年四川省广安市邻水实验学校高二（下）第一次月考物理试卷（含答案解析）

2021-2022学年四川省广安市邻水实验学校高二（下）第一次月考物理试卷

1.  下列说法正确的是(    )

A. 卢瑟福用粒子轰击获得反冲核发现了质子
B. 普朗克通过对光电效应现象的分析提出了光子说
C. 玻尔通过对天然放射现象的研究提出氢原子能级理论
D. 汤姆孙发现电子从而提出了原子的核式结构模型

2.  为了能安全对某一高电压U、高电流I的线路进行测定，图中接法可行的是绕组匝数(    )

A.  B.  C.  D.

3.  用波长为和的单色光A和B分别照射两种金属C和D的表面。单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。设两种金属的逸出功分别为和，则下列选项正确的是(    )

A. ， B. ，
C. ， D. ，

4.  用同一光电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图．下列说法中正确的是(    )

A. a光光子的频率大于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
B. a光光子的频率小于b光光子的频率，a光的强度小于b光的强度
C. 如果使b光的强度减半，则在任何电压下，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度小
D. 另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流
 

5.  如图所示，理想变压器的原线圈接在的交流电源上，副线圈接在负载电阻，原副线圈匝数之比为20：1，交流电流表，电压表均为理想电表，下列说法正确的是(    )

A. 交流电压表的读数为 B. 副线圈输出交流电的周期为50s
C. 交流电流表的读数为 D. 原线圈的输入功率为

6.  如图所示，a、b两个闭合正方形线圈用同样的导线制成，匝数均为10匝，边长，图示区域内有垂直纸面向里的匀强磁场，且磁感应强度随时间均匀增大，不考虑线圈之间的相互影响，则(    )

A. 两线圈内产生顺时针方向的感应电流 B. a、b线圈中感应电动势之比为9：1
C. a、b线圈中感应电流之比为3：4 D. a、b线圈中电功率之比为3：1

7.  物理学是一门以实验为基础的学科，任何理论和学说的建立都离不开实验，下面有关物理理论或学说关系的说法中正确的是(    )

A. 粒子散射实验表明了原子具有核式结构
B. 光电效应实验证实了光具有波动性
C. 电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒
D. 天然放射现象的发现证实了玻尔原子理论

8.  所示是氢原子的能级图，现有大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁，所辐射的光子中只有一种能使某金属产生光电效应.以下判断正确的是(    )

A. 该光子一定是氢原子从激发态跃迁到基态时辐射的光子
B. 若大量氢原子从激发态跃迁到低能级，可辐射出4种频率的光子
C. 若氢原子从激发态跃迁到基态，辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应
D. 若大量氢原子从激发态跃迁到低能级，则会有3种光子使该金属产生光电效应
 

9.  核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设。核泄漏中的钚是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌的风险。已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为带，则下列说法中正确的是(    )

A. 衰变发出的射线是波长很短的光子，穿透能力很强
B. X原子核中含有143个中子
C. 8个经过24100年后一定还剩余4个
D. 衰变过程的总质量不变

10.  如图所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U，副线圈接有光敏电阻光敏电阻随光照强度增大而减小、定值电阻，则(    )

A. 仅增强光照时，原线圈的输入功率减小
B. 仅向下滑动P时，两端的电压增大
C. 仅向下滑动P时，消耗的功率减小
D. 仅增大U时，消耗的功率增大

11.  如图所示，N匝矩形导线框以角速度绕对称轴匀速转动，线框面积为S，线框电阻、电感均不计，在左侧有磁感应强度为B的匀强磁场，外电路接有电阻R和理想电流表A，那么可以确定的是(    )

A. 从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为
B. 电流表的示数
C. R两端电压有效值
D. 一个周期内R的发热量

12.  两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直。总电阻为直角三角形线框abc的bc边为、，位于纸面内，ab边与磁场边界平行，如图所示。已知导线框一直向右做匀速直线运动，c于时刻进入磁场。线框中感应电动势随时间变化的图线如图所示感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正。下列正确的是(    )

A. 磁感应强度的方向垂直于纸面向里
B. 导线框运动速度的大小为
C. 磁感应强度的大小为
D. 在时，导线框所受的安培力大小为

13.  如图所示，A、B、C为三个相同的灯泡，a、b、c为与之串联的三个元件，为直流电源，为交流电源．当开关S接“1”时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮；当开关S接“2”时，A灯仍正常发光，B灯变暗，C灯正常发光．由此可知：a元件应是______；b元件应是______；c元件应是______从电阻，电感器，电容器中选

14.  硅光电池是一种可将光能转换为电能的器件．某同学用左所示电路探究硅光电池的路端电压U与总电流I的关系．图中为已知定值电阻，电压表视为理想电压表．

请根据题电路图，用笔画线代替导线将图中的实验器材连接成实验电路．
若电压表的读数为，则______.
实验一：用一定强度的光照射硅光电池，调节滑动变阻器，通过测量得到该电池的曲线a，如图．由此可知电池内阻______填“是”或“不是”常数，短路电流为______mA，电动势为______
实验二：减小实验一中光的强度，重复实验，测得曲线b，如图．当滑动变阻器的电阻为某值时，若实验一中的路端电压为则实验二中外电路消耗的电功率为______计算结果保留两位有效数字

15.  某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为，允许线路损耗的功率为输出功率的。
当村民和村办小企业需要220V电压时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为多少？不计变压器的损耗
若不用变压器而由发电机直接输送，则村民和村办小企业得到的电压和功率各是多少？

16.  如图所示，在xOy平面上，一个以原点O为中心、半径为R的圆形区域内存在着一匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，方向垂直于xOy平面向内，在O处原来静止着一个具有放射性的原子核氮，某时刻该核发生衰变，放出一个正电子和一个反冲核。已知正电子从O点射出时沿x轴正方向，而反冲核刚好不会离开磁场区域，正电子电荷量为e，不计重力影响和粒子间的相互作用。
试写出的衰变方程；
求正电子离开磁场区域时的位置。

17.  如图甲所示，水平面上足够长的平行金属导轨MN，PQ间距导轨电阻忽略不计，其间连接有阻值的固定电阻．开始时，导轨上固定着一质量，电阻的金属杆ab，整个装置处于磁感应强度大小的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨面向下．现用一平行金属导轨面的外力F沿水平方向拉金属杆ab，使之由静止开始运动．电压采集器可将其两端的电压U即时采集并输入电脑，获得的电压U随时间t变化的关系图象如图乙所示．求：
在时，通过金属杆的感应电流的大小和方向．
内ab位移的大小；
末拉力F的瞬时功率．

答案和解析

1.【答案】A 

【解析】解：A、卢瑟福用粒子轰击获得反冲核发现了质子，故A正确；
B、爱因斯坦通过对光电效应现象的分析提出了光子说，故B错误；
C、玻尔通过对氢光谱的成因的研究提出氢原子能级理论，故C错误；
D、卢瑟福通过粒子的散射实验分析，提出原子的核式结构模型，故D错误；
故选：A
根据原子物理量发展的历程，以及相关物理学家的贡献解答即可．
该题考查原子核式结构及质子的发现者等，掌握物理史实，知道玻尔的原子模型的作用及其局限性是关键．
 

2.【答案】B 

【解析】解：由图可知，AB并联在电路中是电压互感器，电路中是强电压，通过变压器变成弱电压，用电压表测量，因为电压之比等于线圈匝数比，所以，故B正确，A错误；
CD串联在电路中是电流互感器，电路中是强电流，通过变压器变成弱电流，用电流表测量，因为电流之比等于线圈匝数的倒数比，所以应该，故CD错误；
故选：B。
理想变压器的工作原理是原线圈输入变化的电流时，导致副线圈的磁通量发生变化，从而导致副线圈中产生感应电动势．而副线圈中的感应电流的变化，又导致在原线圈中产生感应电动势．串联在电路中的是电流互感器，并联在电路中的是电压互感器．
理想变压器是理想化模型，一是不计线圈内阻；二是没有出现漏磁现象．同时变压比与匝数成正比，变流比与匝数成反比．
 

3.【答案】D 

【解析】解：单色光A照射两种金属时都能产生光电效应现象；单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，根据光电效应条件知，单色光A的频率大于单色光B的频率，则，单色光B照射时，只能使金属C产生光电效应现象，不能使金属D产生光电效应现象。知金属C的逸出功小于金属D的逸出功，即故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
当入射光的频率大于金属的极限频率时，或入射光子的能量大于逸出功时，会发生光电效应。
解决本题的关键掌握光电效应的条件。知道光子频率越大，波长越小。
 

4.【答案】D 

【解析】解：AB、由图可知b光的反向截止电压大，则b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大；由光电效应方程：，由题图可得b光照射光电管时使其逸出的光电子最大初动能大，b光的频率大；由图象可以直接看出a光产生的饱和光电流大，则a的光的强度大于b光的强度。故AB错误；
C、b光的反向截止电压大，所以当反向电压大于a的反向电压而小于b的反向电压时，b光产生的光电流强度一定比a光产生的光电流强度大。故C错误；
D、由于b光的频率大，另一个光电管加一定的正向电压，如果a光能使该光电管产生光电流，则b光一定能使该光电管产生光电流。故D正确。
故选：D。
通过图象判定a、b两种单色光谁的频率大，反向截止电压大的则初动能大，初动能大的则频率高；根据饱和光电流的大小判断出光的强度的大小．根据光电效应发生的条件判断．
该题结合光电流的大小与所加电压的关系图象可知对光电效应的理解，要熟练掌握所学公式，明确各个物理量之间的联系．
 

5.【答案】C 

【解析】解：A、由瞬时值的表达式可得，原线圈的电压有效值为，根据电压与匝数成正比可得：：，解得副线圈的电压为：，故A错误；
B、变压器不会改变交流电的周期和频率，所以副线圈中输出交流电的周期为，故B错误；
C、由输入功率和输出功率相等可得：，解得原线圈的电流的大小为，故C正确；
D、根据电功率的计算公式可得输入功率为：，故D错误。
故选：C。
根据电压与匝数成正比求解副线圈的电压；根据电压表达式求解周期；由输入功率和输出功率相等求解电流；根据电功率的计算公式求解输入功率。
本题主要是考查了变压器的知识；解答本题的关键是知道理想变压器的电压之比等于匝数之比，在只有一个副线圈的情况下的电流之比等于匝数的反比。
 

6.【答案】B 

【解析】【解答】

A.根据楞次定律可知，原磁场向里增大，则感应电流的磁场与原磁场方向相反，因此感应电流为逆时针，故A错误；
B.根据法拉第电磁感应定律可知，，而面积为：，因此电动势之比为9：1，故B正确；
C.线圈中电阻，而导线长度，故电阻之比为3：1，因此电动势之比为9：1，由欧姆定律可知，，则电流之比为3：1，故C错误；
D.电功率，电动势之比为9：1，电阻之比为3：1，则电功率之比为27：1，故D错误。

本题解题的关键是根据楞次定律可求得电流方向，根据法拉第电磁感应定律可求得感应电动势，根据电阻定律可分析电阻大小，根据欧姆定律即可明确电流大小，再根据功率公式即可明确功率之比。

7.【答案】AC 

【解析】解：A、粒子散射实验表明了原子具有核式结构。故A正确；
B、光具有波粒二象性，光电效应证实了光具有粒子性。故B错误；
C、电子的发现首先说明电子是原子的组成部分，表明了原子不是构成物质的最小微粒，故C正确；
D、天然放射现象证实了原子核内部有复杂结构。故D错误。
故选：AC。
粒子散射实验表明了原子具有核式结构；光电效应实验证实了光具有粒子性；电子的发现表明了原子不是构成物质的最小微粒；天然放射现象证实了原子核内部有复杂结构．
本题考查了物理学史，关键要熟悉教材，知道物理实验与物理理论或学说关系．
 

8.【答案】AC 

【解析】解：大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁，能辐射出种不同频率的光子，其中只有一种能使某金属产生光电效应，定是频率最大的光子，即从跃迁到辐射的光子能使金属发生光电效应，故A正确，B错误；
CD、氢原子由向能级跃迁时辐射的光子能量大于氢原子由向能级跃迁时辐射的光子能量，
由向能级跃迁时辐射的光子能量小于氢原子由向能级跃迁时辐射的光子能量，
根据光电效应的条件可知，在氢原子从激发态跃迁到基态和从激发态跃迁到基态辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应，故C正确，D错误。
故选：AC。
大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁，可以辐射出3种不同频率的光子，只有一种能使某金属产生光电效应。知最大频率的光子能使金属发生光电效应。
解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差．
 

9.【答案】AB 

【解析】解：A、衰变发出的放射线是频率很大的电磁波，具有很强的穿透能力，不带电。故A正确。
B、根据电荷数守恒和质量数守恒得，X的电荷数为92，质量数为235，质子数为，则中子数为故B正确。
C、半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用。故C错误。
D、在衰变的过程中，根据质能方程知，有能量发出，有质量亏损，不过质量数不变，故D错误。
故选：AB。
根据电荷数守恒和质量数守恒得出X原子核的电荷数和质量数，从而得出中子数。半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用。
解决本题的关键知道核反应过程中电荷数、质量数守恒，以及知道中子数等于质量数减去电荷数，同时掌握质能方程的内涵。
 

10.【答案】BD 

【解析】解：A、当光照增强时，光敏电阻的电阻值减小，故变压器的输出功率增加，故输入功率也增加，故A错误；
BC、当滑动触头P向下滑动时，原线圈匝数减小，根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压增大；根据功率表达式，消耗的功率增大，故B正确，C错误；
D、当U增大时，根据电压与匝数成正比知变压器的输出电压增大；根据功率表达式，消耗的功率增大；故D正确；
故选：BD。
变压器的输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率；结合功率表达式分析判断即可。
本题关键是明确电压器的电压、电流、功率关系，知然后结合变压比公式和功率公式进行动态分析。
 

11.【答案】B 

【解析】解：A、由图可知，线圈只有一半在磁场中，故产生的电动势的最大值为：，故瞬时表达式为：，故A错误；
BC、根据有效值的定义可知，电压的有效值，由欧姆定律可得，电流表的示数，故B正确，C错误；
D、一个周期内的发热量，故D错误；
故选：B。
根据交流电的最大值表达式可求得最大值，再由最大值和有效值的关系求解有效值，由欧姆定律求得电流，再由功能关系即可求得热量。
本题考查交流电的性质，要注意明确最大值和有效值之间的关系，注意本题中线圈的有效面积为总面积的一半。
 

12.【答案】C 

【解析】解：A、由线框中感应电动势随时间变化的图线可知，内感应电动势为正，则感应电流为顺时针方向，
线框进入磁场的过程中，通过线框的磁通量增大，由楞次定律判断可知，磁感应强度的方向垂直于纸面向外，故A错误；
B、由图b看出，内，线框没有产生感应电动势，所以从开始到ab进入磁场用时，导线框匀速运动的速度为，故B错误；
C、时，由得，故C正确；
D、在时，导线框所受的安培力大小为，又，，联立解得，故D错误。
故选：C。
由图b读出感应电动势的正负，确定感应电流方向，根据楞次定律判断磁场方向；导线框一直向右做匀速直线运动，根据内通过的位移与时间求解导线框运动的速度大小；时，由求磁感应强度的大小；在时，由欧姆定律求出感应电流，再由求导线框所受的安培力大小。
本题要能够从图象中获取感应电动势的大小、方向以及线框的运动时间等，根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、安培力公式以及运动学公式相结合解答。
 

13.【答案】电阻；  电感器  ；电容器 

【解析】解：由题意，当开关S接“1”直流电源时，A、B两灯均正常发光，C灯不亮说明c为电容器；
当接“2”交流电源时，A灯仍正常发光说明a对交流电和直流电的影响相同，则a为电阻；
B灯变暗，说明对交流电的阻碍作用比直流电阻碍作用大，则b为电感；

本题考查了电感线圈和电容器对直流电和交流电的不同反应，比较简单．
 

14.【答案】不是   

【解析】解：由原理图可得出电路的连接方式，则按实物图的连接方法将各元件相连即可，注意导线不能交叉，导线要接在接线柱上；如下图所示；

由欧姆定律可知，流过R0的电流；
路端电压，若r为常数、则图为一条不过原点的直线，由曲线a可知电池内阻不是常数；当时的电流为短路电流、约为；当电流时路端电压等于电源电动势E、约为；
实验一中的路端电压为时电路中电流为，连接a中点、和坐标原点，此直线为此时对应滑动变阻器阻值的外电路电阻定值电阻的图，和图线b的交点为实验二中的路端电压和电路电流，如右图，电流和电压分别为、，则外电路消耗功率为
故答案为：如上图

不是，，，

已知原理图，则由原理图先连接R与电源，再将电压表依次并入；
为定值电阻，故由欧姆定律可求得电路中的电流；
由图象及公式可知图象的斜率表示电池内阻，由内阻的斜率变化可知是否为常数；图象与横坐标的交点为短路电流；图象与纵坐标的交点为电源的电动势；
由于外电阻为线性元件，故可由实验一做出其伏安特性曲线，图象与b的交点为实验二中的状态，读出电流和电压可求得电功率．
本题为探究性实验，难点在第四问中，要注意通过读题找出两次实验中的关系，从而找出正确的方法；注意由于不符合线性关系，不能用欧姆定律求解．
 

15.【答案】解：由线路损耗的功率可得：
又因为，所以

根据理想变压器规律可得：


所以升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比分别是1：3和72：11。
若不用变压器而由发电机直接输送，线路电流
村民和村办小企业得到的电压
村民和村办小企业得到的功率
答：当村民和村办小企业需要220V电压时，求所用升压变压器和降压变压器原、副线圈的匝数比各为1：3和72：11；
若不用变压器而由发电机直接输送，则村民和村办小企业得到的电压和功率各为320V和5760W。 

【解析】根据输电线上损失的功率求出输电线上的电流，从而得出升压变压器的输出电压，结合输入电压和输出电压得出升压变压器的原副线圈匝数之比．根据输电线上的电压损失得出降压变压器的输入的电压，结合降压变压器的输入电压和输出电压得出原副线圈的匝数之比．
根据求得输送电流，根据求得到电压，根据求得到功率。
解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系，以及知道变压器原副线圈的电压之比等于匝数之比．升压变压器的输出电压等于降压变压器的输入电压和电压损失之和．
 

16.【答案】解：衰变过程中质量数和电荷数守恒，故的衰变方程方程为：
衰变过程动量守恒所以有：     ①
由题意可知，反冲核即碳核的轨道半径为，根据洛伦兹力提供向心力，解得半径
对碳核：     ②
对电子：        ③
由①②③可得：
由图可知，正电子从磁场中射出的位置P的坐标x、y满足：   
 解之得：，
故正电子离开磁场区域时的位置坐标为
答：的衰变方程方程为：；
故正电子离开磁场区域时的位置坐标为 

【解析】根据质量数和电荷数守恒即可写出衰变方程。
根据反冲核刚好不会离开磁场区域可知，反冲核运动轨迹和磁场最底端相切，即轨道半径为，衰变过程动量守恒，然后根据洛伦兹力提供向心力算出正电子的半径，根据几何关系即可求解结果。
本题的难点是处理带电粒子在磁场中的运动，解决这类问题的关键是根据题意画出粒子的运动轨迹，然后根据数学几何关系求解。
 

17.【答案】解：由题图乙可知，当时，，此时电路中的电流即通过金属杆的电流为：

用右手定则判断出，此时电流的方向由b指向a；
由题图乙知：
金属杆切割磁感线产生的感应电动势为：
由电路分析有：
联立得：
则知v与t成正比，即金属杆沿水平方向做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为：
金属杆在内的位移为：；
时杆的速度为：
金属杆所受安培力为：
由牛顿第二定律，对金属杆有：
联立解得时拉力F的瞬时功率为：
联立解得：
答：在时通过金属杆的感应电流是，方向由b指向a；
内金属杆的位移大小是12m；
末拉力F的瞬时功率是 

【解析】由图象求出末电路R两端的电压值，由欧姆定律求出电路中电流大小，根据右手定则判断出电流的方向；
根据图象乙写出U与t的关系式，结合欧姆定律、法拉第定律求出速度与时间的关系式，从而求得金属棒的加速度，再由运动学公式求出其位移．
由安培力公式求出安培力，由牛顿第二定律求出末的拉力，然后由功率公式求出拉力的瞬时功率．
本题是一道电磁感应与电路、运动学相结合的综合题，要分析清楚棒的运动过程，由图象找出某时刻所对应的速度与时间的关系是正确解题的关键．