湖北省鄂东南省级示范高中教育教学改革联盟2020-2021学年高二(下)期中...

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．19 世纪末，科学家们发现了电子，从而认识到：原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的。 下列与电子有关的说法中正确的是（　　）

A．电子电荷量的精确测定是在 1909~1913 年间由汤姆孙通过著名的“油滴实验”做出的

B．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子

C．爱因斯坦光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比

D．卢瑟福认为电子的轨道半径不是任意的，也就是说，电子的轨道是量子化的

2．关于原子核的结合能，下列说法中不正确的是（　　）

A．原子核的结合能越大，原子核中核子一定结合得越牢固，原子核就越稳定

B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能

C．铯原子核（）的结合能一定小于铅原子核（）的结合能

D．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

3．如图所示，单匝线框在匀强磁场中匀速转动，周期为 T，转轴 O1O2垂直于磁场方向，线框电阻为 2 Ω。若线框从图示位置转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A。则下列说法正确的是（　　）

A．线框匀速转动过程中消耗的电功率为 8W

B．线框中感应电流的有效值为 2A

C．线框在图示的位置磁通量变化率为零

D．从图示位置开始计时，在任意时刻穿过线框磁通量的表达式为Φ=（Wb）

4．某质点运动的位移随时间变化的关系式为 x = sin t （m），则下列说法正确的是（　　）

A．质点做曲线运动 ．在 t=2πs 时质点的速度最大

C．在 t=2s 时质点的速度最大 ．在 t=2s 时质点的加速度最大

5．用大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁释放的光子，照射某种金属，结果有两种频率的光子能使该金属发生光电效应．已知氢原子处在n=1、2、3、4能级时的能量分别为E1、E2、E3、E4，能级图如图所示．普朗克常量为h，则下列判断正确的是（　　）

A．这些氢原子共发出8种不同频率的光子

B．氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级释放光子，氢原子核外电子的动能减小

C．能使金属发生光电效应的两种光子的能量分别为E4﹣E3、E4﹣E2

D．金属的逸出功W0一定满足关系：E2﹣E1＜W0＜E3﹣E1

6．黄冈中学有许多选课走班教室，有些教室的特种设备需要用可变电压为设备供电，小米同学设计了如图所示的变压器为某设备供电，理想变压器的原线圈连接一个 r =9Ω的电阻，且原线圈匝数n1可以通过滑动触头 P 来调节，在副线圈两端连接了R =16Ω 的电阻，副线圈匝数n2=1000。在 A、B 间加上一输出电压恒定的正弦交流电，下列说法正确的是（　　） 

A．若交流电的周期增大，则变压器的输出功率会增大

B．若触头 P 向上移动，则电阻 R 消耗的功率一定减小

C．若触头 P 向下移动，则流过电阻 r 的电流一定减小

D．当 n1=750时，电阻 R 消耗的功率最大

7．如图所示，两根足够长且平行的金属导轨置于磁感应强度为 B =  T的匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面，两导轨间距 L=0.1m，导轨左端连接一个电阻 R=0.5Ω，其余电阻不计，导轨右端连一个电容器C= 2.5 ⨯1010 pF，有一根长度为 0.2m 的导体棒 ab，a 端与导轨下端接 触良好，从图中实线位置开始，绕 a 点以角速度ω = 4 rad/s 顺时针匀速 转动 75°，此过程通过电阻 R 的电荷量为（　　）

A．3 ⨯10-2 C ．2⨯10-3 C

C．（30 + 2） ⨯10-3 C ．（30 - 2） ⨯10-3 C

二、多选题

8．关于电磁波，下列说法正确的是

A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关

B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波

C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直

D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输

9．如图所示，两块三棱镜侧面平行正对，一细束白光斜射入其中一块三棱镜，所有光线均从侧面 出入，且不考虑反射光线。下列说法中正确的是（　　）

A．在图中虚线 A 处放置一光屏，屏上将会出现彩色光斑，且光斑上部呈红色

B．在图中虚线 A 处放置一光屏，屏上将会出现彩色光斑， 且光斑上部呈紫色

C．在图中虚线 B 处放置一光屏，屏上将会出现彩色光斑

D．在图中虚线 B 处放置一光屏，左右平动，屏上可能会出现白色光点

10．当入射的自然光以某特定角度射入界面时，反射光线与折射光线是互相垂直的偏振光，通常将此角度叫布儒斯特角。如图所示，一束光线从真空中射入折射率的介质，入射角为i，已知光在真空中的传播速度c ，下列说法正确的是（　　） 

A．当入射角i =45°时，会发生全反射现象

B．当入射角i为布儒斯特角时，反射光与入射光一样都是横波

C．布儒斯特角满足关系

D．光在此介质中的传播速度为c

11．如图所示，abcd 为水平放置的光滑金属导轨，ab、cd 相互平行且间距 l=4m，导轨电阻不计，导 轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为 1T。金属杆 MN 倾斜放置，与导轨 cd 的 夹角为θ= 53°，金属杆的质量为 2kg，单位长度的电阻 r =2Ω，保持金属杆以速度 v=10m/s 沿平 行于 ab 的方向匀速滑动（滑动过程中与导轨接触良好，已知 ，g 取   ）。则下 列说法中正确的是（　　）

A．电路中感应电动势的大小为 50V

B．金属杆所受外力的大小可能为 20N

C．金属杆所受外力的大小可能为 50N

D．金属杆的热功率为 250W

三、实验题

12．下图为“用双缝干涉测量光的波长”实验装置。

（1）下列关于实验操作的说法中正确的是（____） 

A．实验架必须保持水平 

B．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应该放上单缝和双缝 

C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐

（2）在实验中，若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是（____）

A．减小双缝间距

B．将屏幕向远离双缝的位置移动

C．将光源向远离双缝的位置移动

（3）实验测得双缝间的距离 d=1mm，双缝到屏的距离 l=2m，若第 1 个亮条纹到第 11 个亮条纹的中心间距为 1.178×10-2m，则该单色光的波长为___________。

13．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lx)．某光敏电阻R的阻值随照度变化的曲线如图甲所示．

（1）如图乙所示是街道路灯自动控制模拟电路所需元件．利用直流电源给电磁铁供电，利用220V交流电源给路灯供电．为达到天亮灯熄、天暗灯亮的效果，请用笔画线代替导线，正确连接电路元件__________．

（2）用多用电表“×100”Ω挡，测量图中电磁铁线圈电阻时，指针偏转角度太大，为了更准确的测量其阻值，接下来应选用___________Ω挡(填“×1k或“×10”)，进行欧姆调零后，重新测量其示数如图丙所示，则线圈的电阻为___________Ω．

（3）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：R1(0~10Ω，2A)、R2(0~200Ω，1A)、R3(0-1750Ω，1A)要求天色渐暗照度降低至1.0 lx时点亮路灯，滑动变阻器应选___________择(填“R1”、“R2”或“R3”)．为使天色更暗时才点亮路灯，应适当地___________(填“增大”或“减小”)滑动电阻器的电阻．

14．相控阵雷达是在一平板上按点阵形式排布一系列电磁波发射源和接收装置，其性能优异， 广泛应用于尖端战斗机、战舰、导弹等军备和民用 4G、5G 通信设备上。相控阵雷达发射电磁波 的原理可简化成如下模型：在 Y 轴上 A（0、d）和 B（0、- d）两点各有一个波源，向右侧平面 内先后发射两列完全相同脉冲波，在两波干涉加强区域合成一束波向前传播，其它区域信号微弱可忽略不计。已知波速为 c，B 波源比 A 波源早发射时间，求：

（1）两波最开始的相遇点在 Y 轴位置；

（2）合成波的轨迹方程。

四、解答题

15．“绿水青山就是金山银山”，开发和利用清洁型新能源将成为未来的趋势。某校利用太阳 能光伏发电系统为学校提供日常生活用电，如图所示，有一台内阻为 1 Ω的太阳能发电机，通过 短距离输电线路给学校提供照明用电，已知其升压变压器匝数比为 1∶20，降压变压器匝数比为10∶1，输电线的总电阻为 R=50 Ω，全校共 22 个班，每班有“220 V  40W”日光灯 10 盏，若 全部日光灯都正常发光，试求：

（1）发电机输出功率为多大；

（2）发电机产生的电动势为多大。

16．如图所示，两条足够长的水平平行金属导轨间距为 L，导轨上放着两根相同导体棒 ab 和 cd；每根导体棒的质量均为 m，电阻均为 R，导轨光滑且电阻不计，整个导轨平面内都有竖直向上的匀强磁场，磁感强度为 B；开始时 ab 和 cd 的水平初速度大小分别为 2v0和 6v0，方向相反，求：

（1）整个过程中 ab 棒上所产生的焦耳热；

（2）当 ab 棒的速度大小变为 v0 时：

①回路消耗的电功率为多大？

②两棒间的距离相比最初增大了多少？

参

1．B

【详解】

A．电子电荷量的精确测定是在1909~1913年间由密立根通过著名的“油滴实验”做出的，故A错误；

B．β衰变的实质是原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子，故B正确；

C．爱因斯坦光电效应方程表明，入射光的频率越大，光电子的最大初动能也越大，但二者不是正比关系，故C错误；

D．玻尔认为电子的轨道半径不是任意的，也就是说，电子的轨道是量子化的，故D错误。

故选B。

2．A

【详解】

A．原子核的比结合能越大，原子核中核子一定结合得越牢固，原子核就越稳定，A错误，符合题意；

B．重原子核衰变成α粒子和另一原子核的过程中放出能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能，B正确，不符合题意；

C．铯原子核与原子核都是中等质量的原子核，铯原子核的比结合能比铅原子核的比结合能略大，而铅原子核中的核子数比铯原子核的核子数多一半，所以铯原子核的结合能一定小于铅原子核的结合能， C正确，不符合题意；

D．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，这就是原子核的结合能，D正确，不符合题意。

故选A。

3．D

【详解】

B．从垂直中性面开始其瞬时表达式为

转过 60°时感应电流的瞬时值为 1A，则

有效值为

B错误；

A．线框匀速转动过程中消耗的电功率

A错误；

C．线圈在如图所示的电动势最大，线框在图示的位置磁通量变化率最大，C错误；

D．任意时刻穿过线圈的磁通量为

根据公式

感应电动势的最大值为

可得

故

D正确。

故选D。

4．C

【详解】

A．x-t关系式中位移x只能取正、负两个方向，所以只能描述质点的直线运动，故A错误；

BCD．根据关系式可知质点做简谐运动，振动周期为

所以t=2s时质点恰好位于平衡位置，速度最大，加速度为零；t=2πs时质点既不在最大位移处也不在平衡位置处，加速度和速度均不是最大值，故BD错误，C正确。

故选C。

5．D

【详解】

根据C42=6，所以这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光，故A错误；由n=4能级跃迁到n=1能级过程中释放能量，原子的能量在减小，根据知，电子动能增大，故B错误；只有从n=4能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量，与n=3能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量，都大于这金属的逸出功，其它均小于这金属的逸出功，不能发生光电效应．故C错误；根据光电效应发生条件，E3﹣E1＞W0 与E4﹣E1＞W0 ，其它均小于W0，故D正确．故选D．

【点睛】

解决本题的关键知道光子能量与能极差的关系，即Em﹣En=hv，以及知道光电效应产生的条件，并学会判定跃迁过程中，动能与电势能，及能量如何变化．

6．D

【详解】

A.变压器的输出功率与原线圈所接交流电的周期无关，故A错误；

BCD．设原线圈电压、电流分别为U1、I1，副线圈电压、电流分别为U2、I2，根据理想变压器原、副线圈功率关系以及能量守恒定律可得电阻R消耗的功率为

根据数学知识可知当且仅当时P有最大值，为

且此时有

综上所述可知当且仅当n1=750时，电阻R消耗的功率最大，且原、负线圈的电流也都达到最大值，所以触头P向上移动，电阻R的功率不一定减小，触头P向下移动，流过电阻r的电流也不一定减小，故BC错误，D正确。

故选D。

7．C

【详解】

在导体棒ab绕a点以角速度ω = 4 rad/s顺时针匀速转动75°的过程中，由电磁感应所产生的电荷量

Q1==C

同时还会给电容器C充电，充电后C对R放电的电荷量

Q2=2BL2Cω=C

最终通过电阻R的电荷量为

Q=Q1+Q2=C 

故选C。

8．ABC

【详解】

电磁波在真空中的传播速度即为真空中的光速，与频率无关，A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论，B正确；电磁波是横波，其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直，C正确；电磁波可以通过全反射在光缆中传播，D错误．

9．AC

【详解】

AB．A处放置一光屏，由于光的色散，屏上将会出现彩色光斑，且光斑上部呈红色，下部呈紫色，B错误A正确；

CD．B处放置一光屏，光路图可等效如图所示

白光已经分开，屏上将会出现彩色光斑，D错误C正确。 

故选AC。

10．BCD

【详解】

A．光从空气中射入介质中不可能会发生全反射现象，故A错误；

B．光是一种横波，不管反射光还是入射光都是横波，故B正确；

C．当反射光与折射光垂直时，则有

即布儒斯特角满足关系为

故C正确；

D．光在介质中的传播速度为

故D正确。

故选BCD。

11．BC

【详解】

A．由电磁感应的知识可知，电路中感应电动势的大小为

A错误；

D．金属杆的电阻

电路中的电流

金属杆的热功率为

D错误；

BC．金属杆所受的安培力为

当金属杆所受外力等于安培力时，匀速运动，其外力的大小为，当金属杆所受外力方向不与安培力方向相同时，假设外力斜向下方，外力的大小可能为50N，BC正确。

故选BC。

12．C    AB    5.×10-7

【详解】

（1）[1]A.此实验要求光源、遮光片、单缝、双缝、遮光筒和屏的相应位置在一条直线上即可，故A错误；

B．在调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心前，应先把单缝和双缝取下，故B错误；

C．测量某条干涉亮条纹位置时，应使测量头分划板中心刻线与该亮条纹的中心对齐，故C正确。

故选C。

（2）[2]根据干涉图样中两相邻亮条纹的间距公式可知，要使Δx增大，可以换用波长更大的光、增大双缝到屏的距离或缩小双缝间的距离，故AB正确。

故选AB。

（3）[3]第1个亮条纹到第11个亮条纹的中心间距为

x=10Δx=1.178×10-2m

则

Δx=1.178×10-3m

解得该单色光的波长为

13．    ×10    140     减小

【详解】

（1）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：

（2）欧姆表指针偏转角度太大，说明电阻太小，应换作小倍率的“×10”Ω挡；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；

（3）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==−2000=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．

14．（1）；（2）（）

【详解】

（1）从A波发射脉冲波开始计时，向下运动运动t秒，A波在Y轴上位置坐标为

向上运动的B波在Y轴上位置坐标为

当他们相遇时

代入得

（2）从A波发射脉冲波开始计时，A波方程为

B波方程为

联立得

（）

15．（1）9600W；（2）200V

【详解】

（1）发电机的输出功率

P出=nP灯＋I22R

而

I2=I3=I1=nI灯=×22×10× A=4 A 

所以

P出=22×10×40W＋42×50 W=9 600 W 

（2）因为

E=U1＋I1r

r为发电机的内阻

U1=U2

U3=10U4

U2=10U4＋I2R=10×220 V＋4×50 V=2 400 V

I1=20 I2

所以

E=120 V＋80×1 V=200V

16．（1）；（2）①，；②，

【详解】

（1）取水平向右为正方向，ab和cd组成的系统在水平方向上所受合外力为零，设ab和cd能达到的最终速度大小为v共，则由动量守恒定律有

解得

由功能关系可得整个过程中系统产生的总焦耳热为

由于通过ab和cd的电流大小始终相等，根据焦耳定律可得整个过程中ab棒上所产生的焦耳热为

（2）①ab棒的速度大小为有两种情况：

第1种情况：当ab棒速度未反向时，即，设此时cd棒的速度为，由动量守恒定律得

解得

=

第2种情况：当ab棒速度反向时，即，设此时cd棒的速度为，由动量守恒定律得

解得

= 

第1种情况中：回路中的感应电动势为

回路消耗的电功率为

第2种情况中：回路中的感应电动势为

回路消耗的电功率为

②设从开始到ab棒的速度大小变为v0所经历时间为t，此过程中回路的平均感应电动势为，平均感应电流为，通过回路某一截面的电荷量为q，两棒间的距离相比最初增大了。由法拉第电磁感应定律可得

由闭合电路欧姆定律可得

由电流的定义可得

对ab棒由动量定理可得

联立解得

第1种情况中

解得

第2种情况中

解得