甘肃省武威市武威八中2021-2022学年高二下学期期末物理模拟试卷（1）(Word版含答案)

2021-2022学年甘肃省武威八中高二（下）期末物理模拟试卷（1）
一．选择题（共11小题，满分33分，每小题3分）
1．（3分）下列表述符合物理学史实的是（　　）
A．普朗克通过对黑体辐射的探索和研究，提出了能量子假说
B．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并通过实验证明了电磁波的存在
C．爱因斯坦最早发现并成功解释了光电效应现象
D．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子
2．（3分）白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（　　）
A．频率变大 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
3．（3分）氢原子的能级分布图如图甲所示，用束光子能量为12.09eV的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发生能级跃迁，进而用辐射出的光照射钨（钨的逸出功为4.5eV）进行光电效应实验，如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．某个氢原子吸收光子后向低能级跃迁，最多能够辐射出3种频率的光
B．氢原子向低能级跃迁时发出的光，有两种频率的光能够使钨发生光电效应
C．分别用两种不同的单色光照射钨，得到如图丙所示的两条光电流随电压变化关系的图象，则a曲线对应的光频率更高
D．在图乙中发生光电效应时若只改变电源的正负极，则一定不能发生光电效应
4．（3分）下列说法正确的是（　　）
A．β射线的贯穿本领比γ射线的强
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应现象
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
5．（3分）下列说法不正确的是（　　）
A．英国物理学家J．J．汤姆孙发现了电子，从而认识到原子是可以分割的
B．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
6．（3分）波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　）
A．大量光子表现出光的粒子性
B．光电效应现象揭示了光的粒子性
C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释
D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
7．（3分）下列说法中正确的是（　　）
A．原子核结合能越大，原子核越稳定
B．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动
C．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba+x，可以判断x为正电子
D．一个氢原子处在n＝4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子
8．（3分）2006年3月23日央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克试验装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”。其中H和H是重要的核燃料，核反应方程为H+H→He+X+17.6MeV，则下列说法正确的是（　　）
A．X是电子
B．该反应是人工核反应
C．生成物比反应物的比结合能大
D．核反应前后的总质量不变
9．（3分）质量为4kg的小球，以10m/s的速度在光滑水平面上向右运动，如图所示。小球与竖直墙壁碰撞后反弹的速度大小为8m/s，以水平向右为正方向，则（　　）
A．碰撞前后小球动量变化量为﹣8kg m/s
B．碰撞前后小球动量变化量为72kg m/s
C．墙壁给小球的冲量大小为8N s
D．墙壁给小球的冲量大小为72N s
10．（3分）如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为3m和m的物体a、b，其中a的左端与轻弹簧相连，轻弹簧的另一端固定在墙上．开始a处于静止状态，b以速度v0向左运动，与a发生正碰后，两物体以相同的速度压缩弹簧．则弹簧获得的最大弹性势能是（　　）
A． B． C． D．
11．（3分）如图所示，质量为m＝0.5kg、电阻为r＝1Ω的轻杆ab可以无摩擦地沿着水平固定导轨滑行，导轨足够长，两导轨间宽度为L＝1m，导轨电阻不计，电阻R1＝1.5Ω，R2＝3Ω，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1T．杆从x轴原点O以水平速度v0＝6m/s开始滑行，直到停止下来。下列说法不正确的是（　　）
A．a点电势高于b点电势
B．在杆的整个运动过程中，电流对电阻R1做的功为9J
C．整个运动过程中，杆的位移为6m
D．在杆的整个运动过程中，通过电阻R1的电荷量为2C
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
12．（4分）下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
E．根据玻尔理论，处于激发态的氢原子辐射出一个光子后，能量减少、电势能减小
13．（4分）电子是组成物质的基本粒子之一，下列说法正确的是（　　）
A．密立根通过实验发现了电子，并测得了电子的电量
B．与α射线相比，高速电子流的电离作用较弱，穿透能力较强
C．β衰变中的电子来自于核内一个质子转化成一个中子的过程
D．当原子处于不同的能级状态时，电子在各处出现的概率是不一样的
14．（4分）如图所示，质量为0.5kg的小球在距离车底一定高度处以初速度5m/s向左平抛，落在以7m/s的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为1.5kg，小球落到车底后与小车相对静止（不计空气阻力），则下列说法正确的是（　　）
A．小球和小车组成的系统在作用过程中动量守恒
B．小球和小车组成的系统在作用过程中机械能不守恒
C．相对静止时小车速度大小为4m/s
D．相对静止时小车速度大小为6.5m/s
15．（4分）如图甲，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、线圈电阻为2Ω的电动机M，原线圈输入的交流电压如图乙。闭合开关S，电动机正常工作，电流表示数为1A，下列判断正确的是（　　）
A．副线圈两端的电压有效值为22V
B．滑动变阻器R的接入电阻为10Ω
C．电动机输出的机械功率为10W
D．若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小
三．解答题（共2小题，满分15分）
16．（9分）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向遏止电压，根据反向遏止电压，可以计算光电子的最大初动能Ekm．现分别用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极，测量的反向遏止电压分别为U1与U2，设电子质量为m，电荷量为e，则用频率为ν1的单色光照射阴极时光电子的最大初速度为　 　，用上述符号表示普朗克常量　 　．
17．（6分）一个面积为S的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕中轴线做匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出。则：
（1）磁感应强度B＝　 　，在t＝时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于　 　。
（2）产生的感应电动势的瞬时值为　 　，该电动势是从　 　开始计时的。若从此位置转过90°时开始计时，电动势的瞬时值表达式为　 　。
四．计算题（共3小题，满分36分，每小题12分）
18．（12分）质量为M＝2kg的小平板车静止在光滑的水平面上，车的一端静止着质量为m＝2kg的物体A（可视为质点），如图一颗质量为m1＝20g的子弹以v0＝600m/s的水平速度射穿A后速度变为v1＝100m/s（穿过时间极短）．最后A未离开平板车．求：
（1）A给子弹的冲量大小；
（2）平板车最后的速度；
（3）物体A与平板车因摩擦而产生的热量．
19．（12分）如图所示，两根间距为l的光滑金属导轨（不计电阻），由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成。其水平段加有方向竖直向下的匀强磁场，其磁感应强度为B，导轨水平段上静止放置一金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。另一质量为m，电阻为r的金属棒ab，从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段，圆弧段MN半径为R，所对圆心角为60°，求：
（1）ab棒在N处进入磁场区速度多大？此时棒中电流是多少？
（2）cd棒能达到的最大速度是多少？
（3）cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所能释放的热量是多少？
20．（12分）如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧形轨道AB固定在竖直面内，与水平轨道BC相切于B点。小球P自圆弧轨道最高点A静止释放，经圆弧AB后在B点与静止的物块Q相碰，碰撞时间极短，碰后P上升的最大高度为。不计空气阻力，已知P、Q质量分别为m、3m，物块Q与水平轨道BC之间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度为g。求：
（1）小球P碰撞前对圆弧轨道B点压力的大小；
（2）物块Q沿水平轨道滑行的最大距离。
2021-2022学年甘肃省武威八中高二（下）期末物理模拟试卷（1）
参考答案与试题解析
一．选择题（共11小题，满分33分，每小题3分）
1．（3分）下列表述符合物理学史实的是（　　）
A．普朗克通过对黑体辐射的探索和研究，提出了能量子假说
B．麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，并通过实验证明了电磁波的存在
C．爱因斯坦最早发现并成功解释了光电效应现象
D．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子
【解答】解：A、普朗克通过对黑体辐射的探索和研究，提出了能量子假说，符合物理学史实，故A正确；
B、麦克斯韦建立了完整的电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹通过实验证明了电磁波的存在，故B错误；
C、赫兹最早发现了光电效应现象，爱因斯坦最早成功解释了光电效应现象，故C错误；
D、卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型，没有发现质子，故D错误。
故选：A。
2．（3分）白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比（　　）
A．频率变大 B．速度变小
C．光子能量变大 D．波长变长
【解答】解：A、光子与电子碰撞后，电子能量增加，故光子能量减小，根据E＝hv，光子的频率减小；故A错误
B、碰撞前、后的光子速度不变，故B错误
C、当入射光子与静止的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，电子能量增加，故光子能量减小。故C错误。
D、当入射光子与静止的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据λ＝，知波长增大。
故选：D。
3．（3分）氢原子的能级分布图如图甲所示，用束光子能量为12.09eV的光照射大量处于基态的氢原子，氢原子发生能级跃迁，进而用辐射出的光照射钨（钨的逸出功为4.5eV）进行光电效应实验，如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．某个氢原子吸收光子后向低能级跃迁，最多能够辐射出3种频率的光
B．氢原子向低能级跃迁时发出的光，有两种频率的光能够使钨发生光电效应
C．分别用两种不同的单色光照射钨，得到如图丙所示的两条光电流随电压变化关系的图象，则a曲线对应的光频率更高
D．在图乙中发生光电效应时若只改变电源的正负极，则一定不能发生光电效应
【解答】解：A、某个氢原子吸收12.09eV的光子能量跃迁到n＝3的激发态，自发向下跃迁时最多产生3→2，2→1这两种频率的光，故A错误；
B、根据氢原子从n＝3向低能级跃迁，最多可得种不同频率的光子，用这3种光子分别照射逸出功为4.5ev的金属钨，若发生光电效应，则光子的能量值要大于4.5eV，
由能级图可知，这三种光子能量分别为：E31＝﹣1.51eV﹣（﹣13.6eV）＝12.09eV，E21＝﹣3.4eV﹣（﹣13.6eV）＝0.2eV，E32＝﹣1.51eV﹣（﹣3.4eV）＝1.89eV，
所以有两种频率的光能够使钨发生光电效应，故B正确；
C、根据爱因斯坦光电效应方程有：Ek＝hv﹣W0＝eUc可知，入射光的频率越高遏止电压越大，故b曲线对应的光频率更高，故C错误；
D、若改变电源的极性，只要加在光电管两端的反向电压小于遏止电压，仍有光电流产生，只是电流大小会发生变化，故D错误；
故选：B。
4．（3分）下列说法正确的是（　　）
A．β射线的贯穿本领比γ射线的强
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应
C．实验表明，只要照射光的强度足够大，就一定能发生光电效应现象
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加
【解答】解：A、β射线的贯穿本领比γ射线的弱，故A错误。
B、太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应，故B错误。
C、发生光电效应的条件为入射光的频率大于截止频率，与照射光的强度无关，故C错误。
D、氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，要吸收一定频率的光子，原子总能量增加，而电子的动能减小，故D正确。
故选：D。
5．（3分）下列说法不正确的是（　　）
A．英国物理学家J．J．汤姆孙发现了电子，从而认识到原子是可以分割的
B．铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变
C．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子
D．玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律
【解答】解：A、汤姆孙发现了电子，从而认识到原子还可以再分，故A正确。
B、铀核（U）衰变为铅核（Pb）的过程中，电荷数少10，质量数少32，设经过n次α衰变和m次β衰变，有：4n＝32，2n﹣m＝10，解得n＝8，m＝6，故B正确。
C、卢瑟福通过α粒子散射实验得出了原子的核式结构模型，故C不正确。
D、玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故D正确。
本题选不正确的，故选：C。
6．（3分）波粒二象性是微观世界的基本特征，下列说法正确的是（　　）
A．大量光子表现出光的粒子性
B．光电效应现象揭示了光的粒子性
C．黑体辐射现象可以用光的波动性解释
D．光的波动性是大量光子之间的相互作用引起的
【解答】解：A、光具有波粒二象性，大量光子表现出光的波动性，故A错误；
B、光电效应现象和康普顿效应揭示了光的粒子性，故B正确；
C、黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；
D、光的波粒二象性是光的内在属性，即使是单个光子也有波动性，跟光子的数量和光子之间是否有相互作用无关，故D错误。
故选：B。
7．（3分）下列说法中正确的是（　　）
A．原子核结合能越大，原子核越稳定
B．对黑体辐射的研究表明：随着温度的升高，辐射强度的最大值向波长较短的方向移动
C．核泄漏事故污染物Cs137能够产生对人体有害的辐射，其核反应方程式为Cs→Ba+x，可以判断x为正电子
D．一个氢原子处在n＝4的能级，当它跃迁到较低能级时，最多可发出6种频率的光子
【解答】解：A、比结合能的大小反映原子核的稳定程度，原子核的比结合能越大，原子核越稳定。故A错误；
B、黑体辐射中，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加，加一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故B正确；
C、根据电荷数守恒、质量数守恒知，x的电荷数为55﹣56＝﹣1，质量数为137﹣137＝0，可知x为电子。故C错误；
D、一个氢原子处在n＝4的能级，由较高能级跃迁到较低能级时，最多可以发出4→3，3→2，和2→1三种种频率的光。故D错误。
故选：B。
8．（3分）2006年3月23日央视报道，中科院离子物理所经过八年的艰苦奋斗，终于率先建成了世界上第一个全超导的托卡马克试验装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”。其中H和H是重要的核燃料，核反应方程为H+H→He+X+17.6MeV，则下列说法正确的是（　　）
A．X是电子
B．该反应是人工核反应
C．生成物比反应物的比结合能大
D．核反应前后的总质量不变
【解答】解：A、由质量数守恒和电荷守恒可知X是中子，故A错误；
B、人工核反应，是指通过人为的方式，利用射线（通常是用高速α粒子）来轰击某些元素的原子核，使之发生核反应，这就叫“人工核反应”。该核反应是核聚变而不是人工核反应，故B错误；
C、该核反应释放能量有质量亏损，生成物能量低，更稳定，比结合能变大，故C正确；
D、该核反应是释放能量的反应，反应前后总质量变小，故D错误。
故选：C。
9．（3分）质量为4kg的小球，以10m/s的速度在光滑水平面上向右运动，如图所示。小球与竖直墙壁碰撞后反弹的速度大小为8m/s，以水平向右为正方向，则（　　）
A．碰撞前后小球动量变化量为﹣8kg m/s
B．碰撞前后小球动量变化量为72kg m/s
C．墙壁给小球的冲量大小为8N s
D．墙壁给小球的冲量大小为72N s
【解答】解：AB、以水平向右为正方向，动量变化量为△p＝p2﹣p1＝﹣4×8kg m/s﹣4×10kg m/s＝﹣72kg m/s，故AB错误；
CD、根据动量定理I＝△p＝﹣72N s，则墙壁给小球的冲量大小为72N s，故C错误，D正确。
故选：D。
10．（3分）如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为3m和m的物体a、b，其中a的左端与轻弹簧相连，轻弹簧的另一端固定在墙上．开始a处于静止状态，b以速度v0向左运动，与a发生正碰后，两物体以相同的速度压缩弹簧．则弹簧获得的最大弹性势能是（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：a和b正碰时，a、b组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律有
mv0＝（3m+m）v
a、b两物体在压缩弹簧的过程中只有弹力做功，系统满足机械能守恒条件。
根据系统的机械能守恒，即弹簧的最大弹性势能等于系统减少的动能。
＝
故选：C。
11．（3分）如图所示，质量为m＝0.5kg、电阻为r＝1Ω的轻杆ab可以无摩擦地沿着水平固定导轨滑行，导轨足够长，两导轨间宽度为L＝1m，导轨电阻不计，电阻R1＝1.5Ω，R2＝3Ω，整个装置处在竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B＝1T．杆从x轴原点O以水平速度v0＝6m/s开始滑行，直到停止下来。下列说法不正确的是（　　）
A．a点电势高于b点电势
B．在杆的整个运动过程中，电流对电阻R1做的功为9J
C．整个运动过程中，杆的位移为6m
D．在杆的整个运动过程中，通过电阻R1的电荷量为2C
【解答】解：A、由右手定则可知，流过杆的电流为：由b流向a，则a点电势高于b点电势，故A正确；
B、由能量守恒定律得：Q＝＝9J，
两电阻并联，由题意可知：R1＝1.5Ω，R2＝3Ω，则：I1＝2I2，I＝I1+I2＝3I2，
Q1＝I12R1＝6，Q2＝I22R2＝3，Q杆＝I2r＝9，则：Q1＝2Q2，Q杆＝3Q2，
已知：Q1+Q2+Q杆＝Q，解得：Q1＝3J，故B错误；
C、对金属杆，由动量定理得：﹣BiLt＝0﹣mv0，
由于：q＝it，代入数据解得：q＝3C，
通过金属杆的电荷量为：q＝，
代入数据解得：x＝6m，故C正确；
D、由B可知，I1＝I，通过杆的电荷量：q＝It，通过R1的电荷量为：q1＝I1t＝q＝2C，故D正确；
本题选错误的，故选：B。
二．多选题（共4小题，满分16分，每小题4分）
12．（4分）下列说法正确的是（　　）
A．汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型
B．卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转
C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的
D．α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
E．根据玻尔理论，处于激发态的氢原子辐射出一个光子后，能量减少、电势能减小
【解答】解：A、汤姆孙首先发现了电子，密立根测定了电子电荷量，故A错误；
B、卢瑟福做α粒子散射实验时发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生大角度偏转，卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型。故B正确；
C、β衰变中产生的β射线实际上是原子的核中的一个中子转化为质子同时生成一个电子，故C错误；
D、α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，故D正确；
E、根据玻尔理论，处于激发态的氢原子辐射出一个光子后，能量减少，半径减小。该过程中库仑力做正功，电势能减小，故E正确；
故选：BDE。
13．（4分）电子是组成物质的基本粒子之一，下列说法正确的是（　　）
A．密立根通过实验发现了电子，并测得了电子的电量
B．与α射线相比，高速电子流的电离作用较弱，穿透能力较强
C．β衰变中的电子来自于核内一个质子转化成一个中子的过程
D．当原子处于不同的能级状态时，电子在各处出现的概率是不一样的
【解答】解：A、汤姆孙发现了电子，密立根测得了电子的电量，故A错误；
B、根据α射线与β射线的特点可知，与α射线相比，高速电子流（β射线）的电离作用较弱，穿透能力较强，故B正确；
C、β衰变中的电子来自于核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子的过程，故C错误；
D、由玻尔理论的局限性可知，当原子处于不同的能级状态时，电子并不是在不连续的特定轨道做匀速圆周运动，而是在各处出现的概率是不一样的，故D正确。
故选：BD。
14．（4分）如图所示，质量为0.5kg的小球在距离车底一定高度处以初速度5m/s向左平抛，落在以7m/s的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为1.5kg，小球落到车底后与小车相对静止（不计空气阻力），则下列说法正确的是（　　）
A．小球和小车组成的系统在作用过程中动量守恒
B．小球和小车组成的系统在作用过程中机械能不守恒
C．相对静止时小车速度大小为4m/s
D．相对静止时小车速度大小为6.5m/s
【解答】解：A、小球和小车组成的系统在作用过程中，小球在竖直方向有向上的加速度，系统处于超重状态，合外力不为零，所以系统的动量不守恒，故A错误；
B、小球和小车组成的系统在作用过程中，有一部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故B正确；
CD、设相对静止时小车速度大小为v。小球和小车组成的系统在作用过程中，系统在水平方向不受外力，系统水平方向的动量守恒，以水平向右为正方向，由系统水平方向动量守恒得：
m车v车﹣m球v球＝（m车+m球）v，代入数据解得：v＝4m/s，故C正确，D错误。
故选：BC。
15．（4分）如图甲，理想变压器的原、副线圈匝数比n1：n2＝10：1，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、线圈电阻为2Ω的电动机M，原线圈输入的交流电压如图乙。闭合开关S，电动机正常工作，电流表示数为1A，下列判断正确的是（　　）
A．副线圈两端的电压有效值为22V
B．滑动变阻器R的接入电阻为10Ω
C．电动机输出的机械功率为10W
D．若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小
【解答】解：A、输入电压最大值为220V，则有效值为：U1＝V＝220V，U2＝U1＝22V，故A错误；
B、副线圈上的电压是22V，电动机正常工作的电压为12V，所以滑动变阻器上的电压为：UR＝22V﹣12V＝10V，所以滑动变阻器的电阻值为：R＝＝Ω＝10Ω，故B正确；
C、输出的机械功率为：P＝UI﹣I2R＝12×1W﹣12×2W＝10W，故C正确；
D、卡住电动机，线圈在磁场中转动产生的反电动势消失，电路中的电流增大，输出功率增加，则原线圈输入功率增加，故D错误。
故选：BC。
三．解答题（共2小题，满分15分）
16．（9分）某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象．当用某单色光照射光电管的阴极K时，会发生光电效应现象．闭合开关S，在阳极A和阴极K之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此时电压表的电压值U称为反向遏止电压，根据反向遏止电压，可以计算光电子的最大初动能Ekm．现分别用频率为ν1、ν2的单色光照射阴极，测量的反向遏止电压分别为U1与U2，设电子质量为m，电荷量为e，则用频率为ν1的单色光照射阴极时光电子的最大初速度为　　，用上述符号表示普朗克常量　　．
【解答】解：根据爱因斯坦光电效应方程得：
hv1＝eU1+W…①
hv2＝eU2+W…②
由①得：金属的逸出功为：W＝hv1﹣eU1．
联立①②得：h＝；
光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：﹣eU1＝0﹣m，
则得光电子的最大初速度为：vm＝；
故答案为：，．
17．（6分）一个面积为S的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕中轴线做匀速转动，磁场方向与转轴垂直。线圈中感应电动势e与时间t的关系如图所示，感应电动势最大值和周期可由图中读出。则：
（1）磁感应强度B＝　　，在t＝时刻，线圈平面与磁感应强度的夹角等于　　。
（2）产生的感应电动势的瞬时值为　e＝Emcost　，该电动势是从　线圈平行磁场平面　开始计时的。若从此位置转过90°时开始计时，电动势的瞬时值表达式为　e＝Emsint　。
【解答】解：（1）由图象知周期为T，所以ω＝，
根据Em＝NBSω
解得：B＝
由图象可知，线圈平行磁场开始转动，当在t＝时，则磁感应强度方向与线圈平面夹角为30°，即为；
（2）由图象可知，线圈平行磁场平面开始转动，电动势瞬时值表达式为：e＝Emcosωt＝Emcost。
若从此位置转过90°时开始计时，即从中性面开始计时，所以电动势瞬时值表达式为：e＝Emsinωt＝Emsint。
故答案为：（1）；；（2）e＝Emcost；线圈平行磁场平面；e＝Emsint。
四．计算题（共3小题，满分36分，每小题12分）
18．（12分）质量为M＝2kg的小平板车静止在光滑的水平面上，车的一端静止着质量为m＝2kg的物体A（可视为质点），如图一颗质量为m1＝20g的子弹以v0＝600m/s的水平速度射穿A后速度变为v1＝100m/s（穿过时间极短）．最后A未离开平板车．求：
（1）A给子弹的冲量大小；
（2）平板车最后的速度；
（3）物体A与平板车因摩擦而产生的热量．
【解答】解：（1）对子弹，取向右为正方向，由动量定理得：
I＝m1v1﹣m1v0＝0.020×100﹣0.020×600＝﹣10kg m/s
负号表示冲量的方向：水平向左．
（2）子弹击穿木块过程系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：
m1v0＝m1v1+mvA，
代入数据解得：vA＝5m/s
物体A与平板车组成的系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
mvA＝（M+m）v
代入数据解得：v＝2.5m/s，方向水平向右．
（3）根据能量守恒定律知，A与平板车产生的热量为：
Q＝mvA2﹣（m+M）v2
代入数据解得：Q＝12.5J
答：（1）A给子弹的冲量大小为10kg m/s．
（2）平板车最后的速度大小为：2.5m/s，方向：水平向右．
（3）物体A与平板车因摩擦而产生的热量是12.5J．
19．（12分）如图所示，两根间距为l的光滑金属导轨（不计电阻），由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成。其水平段加有方向竖直向下的匀强磁场，其磁感应强度为B，导轨水平段上静止放置一金属棒cd，质量为2m，电阻为2r。另一质量为m，电阻为r的金属棒ab，从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段，圆弧段MN半径为R，所对圆心角为60°，求：
（1）ab棒在N处进入磁场区速度多大？此时棒中电流是多少？
（2）cd棒能达到的最大速度是多少？
（3）cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所能释放的热量是多少？
【解答】解：（1）ab棒由静止从M滑下到N的过程中，只有重力做功，机械能守恒，则有：
解得：
进入磁场区瞬间，回路中电流强度为：
（2）设ab棒与cd棒所受安培力的大小为F，安培力作用时间为t，ab棒在安培力作用下做减速运动，cd棒在安培力作用下做加速运动，当两棒速度达到相同速度v'时，电路中电流为零、安培力为零，cd达到最大速度．
运用动量守恒定律得：mv＝（2m+m）v′
解得cd棒的最大速度为：
（3）系数释放热量应等于系统机械能减少量，故有：
解得：
答：（1）ab棒在N处进入磁场区速度是．此时棒中电流是．
（2）cd棒能达到的最大速度是．
（3）cd棒由静止到达最大速度过程中，系统所能释放的热量是．
20．（12分）如图所示，半径为R的四分之一光滑圆弧形轨道AB固定在竖直面内，与水平轨道BC相切于B点。小球P自圆弧轨道最高点A静止释放，经圆弧AB后在B点与静止的物块Q相碰，碰撞时间极短，碰后P上升的最大高度为。不计空气阻力，已知P、Q质量分别为m、3m，物块Q与水平轨道BC之间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度为g。求：
（1）小球P碰撞前对圆弧轨道B点压力的大小；
（2）物块Q沿水平轨道滑行的最大距离。
【解答】解：（1）设小球P到达B点速度为v1，从A滑到B的过程中， 由动能定理有：
mgR＝
小球P过B点时，由牛顿第二定律可知：N﹣mg＝
解得：N＝3mg
由牛顿第三定律得小球P过B点时对轨道的压力：N′＝3mg
（2）设小球P的反弹速度大小为v2，由动能定理有：﹣＝0﹣
设P、Q碰后，Q的速度大小为v3，在P与Q碰撞过程中，取水平向右为正方向，由动量守恒有：
mv1＝m（﹣v2）+3mv3
设Q在滑行过程中最大距离为x，由动能定理有：
0﹣＝﹣μ×3mg×x
解得：x＝
答：（1）小球P碰撞前对圆弧轨道B点压力的大小为3mg；
（2）物块Q沿水平轨道滑行的最大距离为。