安徽省滁州市高二下学期开学考试物理试题（word版含答案）

安徽省滁州市高二下学期开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图甲所示的光电效应实验装置极板由金属材料钾制成（钾的逸出功为），用一光子能量为的光束进行实验。实验一：光束直接照射极板，实验二：照射大量处于基态的氢原子，用氢原子跃迁时辐射的光照射极板，氢原子能级分布如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．实验中开关打到1，到极板电子的最大动能为
B．实验一中开关打到2，遏止电压为10.5V
C．实验二中无论开关打到1或2，极板一定会发生光电效应，且有4种频率的光能使材料发生光电效应。
D．实验二中无论开关打到1或2，电流表一定会有读数
2．如图所示，一正方形线圈abcd在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动，沿着OO′轴观察，线圈沿逆时针方向转动．已知磁感应强度为B，线圈匝数为n，边长为l，电阻为R，转动角速度为ω，则当线圈转至图示位置时
A．线圈中感应电流的方向为abcda
B．穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率也为零
C．线圈中的感应电流为
D．线圈从图示位置起转动时，电动势的瞬时值为nBl2ω
3．图甲中的变压器为理想变压器，原线圈匝数n1与副线圈匝数n2之比为10∶1，变压器的原线圈接如图乙所示的正弦式交流电，电阻R1=R2=R3=20Ω和电容器C连接成如图甲所示的电路，其中，电容器的击穿电压为6V，电压表为理想交流电表，开关S处于断开状态，则（　　）
A．电压表的读数约为14V
B．电流表A的读数约为0.05A
C．电阻R2上消耗的功率为2.5W
D．若闭合开关S，电容器会被击穿
4．下列几幅图的有关说法中正确的是（ ）
A．图甲中的人用大锤连续敲打，小车能在光滑的水平面上持续向右运动
B．图乙中射线c由β粒子组成，每个粒子带一个单位负电荷，射线b不带电，是高速运动的中子流
C．图丙为氢原子能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，能使逸出功为2.21eV的金属钾发生光电效应的光子有4种
D．图丁中若改用红光照射，验电器金属箔可能不张开
二、单选题
5．下列说法中正确的是（　　）
A．由公式知，电容器的电容与电容器两极板间的电压成反比，与电容器所带的电荷量成正比
B．由电场强度可知，电场强度与电荷量成反比
C．由点电荷场强公式可知，一定时，电荷量越大，场强越大
D．由电势差可知，电场强度一定时，两点间距离越大，这两点间电势差越大
6．如图所示，磁场垂直于纸面向外，磁场的磁感应强度随x按（x>0，、k为常量）的规律均匀增大，位于纸面内的圆形线圈处于磁场中，在外力作用下始终保持圆形线圈与x轴平行向右匀速运动，则从t=0到的时间隔内，图中关于该导线框中产生的电流i大小随时间t变化的图像正确的是（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示为风速测量仪的简易模型，在风力的作用下，风叶通过杆带动与其固定在一起的永磁铁转动，假设杆的转速与风速成正比，在某—风速作用下，线圈中产生的正弦式电流如图乙所示，下列说法中正确的是：
A．风叶带动杆的转速为5r/s
B．电流的表达式为
C．风速加倍时线圈中电流的有效值为0.6A
D．风速加倍时电流的表达式为
8．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1：n2＝5：1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示，现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光，下列说法正确的是（　　）
A．输入电压u的表达式u＝20sin（50πt）V
B．只断开S1后，L1、L2均正常发光
C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大
D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W
9．如图所示，匀强磁场分布在平面直角坐标系的整个第Ⅰ象限内，磁感应强度为B、方向垂直于纸面向里．一质量为m、电荷量绝对值为q、不计重力的粒子，以某速度从O点沿着与y轴夹角为30°的方向进入磁场，运动到A点时，粒子速度沿x轴正方向．下列判断正确的是
A．粒子带正电
B．运动过程中，粒子的速度不变
C．粒子由O到A经历的时间为t＝
D．离开第Ⅰ象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为30°
10．如图甲所示，带缺口的刚性金属圆环在纸面内固定放置，在圆环的缺口两端引出两根导线，分别与两块垂直于纸面正对固定放置的平行金属板P、Q连接．圆环内有垂直于纸面变化的磁场，变化规律如图乙所示（规定磁场方向垂直于纸面向里为正方向）．图中可能正确表示P、Q两极板间电场强度E（规定电场方向由P板指向Q板为正方向）随时间t变化情况的是
A． B． C． D．
11．红外线热像仪可以监测人的体温，当被测者从仪器前走过时，便可知道被测者的体温是多少，关于其中原理，下列说法正确的是（ ）
A．人的体温会影响周围空气温度，仪器通过测量空气温度便可知道人的体温
B．仪器发出的红外线遇人反射，反射情况与被测者的温度有关
C．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较短波长的成分强
D．被测者会辐射红外线，辐射强度以及按波长的分布情况与温度有关，温度高时辐射强且较长波长的成分强
12．如图所示，两个线圈a、b的匝数分别为10匝和30匝，半径分别为r和2r，圆形边界匀强磁场的方向垂直纸面向外且边缘恰好与线圈a重合，则穿过a、b两线圈的磁通量之比为（　　）
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．3：1
三、实验题
13．如图甲所示为某同学研究自感现象的实验电路图．用电流传感器显示出在t＝1×10－3s时断开开关前后一段时间内各时刻通过线圈L的电流如图乙．已知电源电动势E＝6 V，内阻不计，灯泡R1的阻值为6 Ω，电阻R的阻值为2 Ω．
（1）线圈的直流电阻RL＝________Ω．
（2）开关断开时，该同学观察到的现象是______________，开关断开瞬间线圈产生的自感电动势是________________ V．
四、解答题
14．如图，两固定的绝缘斜面倾角均为θ，上沿相连．两细金属棒ab（仅标出a端）和cd（仅标出c端）长度均为L，质量分别为2m和m；用两根不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路abdca，并通过固定在斜面上沿的两光滑绝缘小定滑轮跨放在斜面上，使两金属棒水平。右斜面上存在匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向垂直于斜面向上。已知两根导线刚好不在磁场中，回路电阻为R，两金属棒与斜面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g，已知金属棒ab匀速下滑。求
(1)判断ab棒中的电流方向；
(2)从a向b看，画出ab棒的平面受力分析图；
(3)作用在金属棒ab上的安培力的大小；
(4)金属棒运动速度的大小。
15．如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d（导轨电阻不计），其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．一质量为m、电阻为r的匀质导体杆ab垂直于导轨放置，与导轨接触良好，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ．对ab施加水平向左的恒力F，使ab从静止开始沿导轨运动，当运动距离为l时，速度恰好达到最大．已知重力加速度大小为g．在此过程中，求：
（1）导体杆ab的最大速度vm；
（2）电阻R产生的焦耳热QR．
16．如图,在坐标平面内，第三、四象限内-R（1）求粒子运动半径r与释放位置的x坐标的绝对值和磁感应强度B三者之间的关系；
（2）改变磁场的磁感应强度的大小，发现屏幕上荧光只有一个亮点，请问此亮点在哪？此时磁感应强度的大小为多少
（3）继续调整磁感应强度的大小，发现荧光屏上CO段距C点R/3至R之间有光点，求此时磁场的磁感应强度．
五、填空题
17．某同学，将测量的数据反映在U-I图线（如a图线所示），根据这一图线，可求出电池的电动势E=___________V，内电阻r=___________Ω；（保留小数点后两位）
将此电源与一小灯泡L连接，组成闭合回路。小灯泡U-I图线如b图线所示。可知此时小灯泡的实际功率P=___________。
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参考答案：
1．BC
【解析】
【详解】
A．开关打到1时，在光电管中加了正向电压，到达A极板的电子最大动能是电子逸出极板的最大初动能和电场做功之和，而-=是电子的最大初动能，选项A错误；
B．开关打到2时，加了反向电压，遏止电压是最大初动能除以电子电荷量，即
选项B正确；
C．只要满足光子能量大于逸出功，就能发生光电效应，光子能量为>，极板一定会发生光电效应。由氢原子能级图可知氢原子处于激发态用氢原子跃迁时辐射的光可提供此光子能量，有一共4种频率的光子能使之发生光电效应，选项C正确；
D．若打到2，反向电压足够大时，回路中将没有电流，电流表将会没有示数，选项D错误。
故选BC。
2．CD
【解析】
【详解】
图示时刻，ad速度方向向里，bc速度方向向外，根据右手定则判断出ad中感应电流方向为a→d，bc中电流方向为c→b，线圈中感应电流的方向为adcba，A错误；穿过线圈的磁通量为零，但磁通量变化率最大，不为零，在图示位置，由得，，B错误C正确；根据题意可知，，由，D正确．
3．CD
【解析】
【详解】
A．开关S断开，R1与R2串联，电压表V测R2两端的电压，由图乙知原线圈电压为
由变压器原副线圈电压与匝数比的关系可知
得副线圈电压，又因为，则R2两端的电压为，故A错误；
B．由欧姆定律知副线圈电流
根据原副线圈电流与匝数的关系有
所以解得原线圈电流为，即电流表A的读数为，故B错误；
C．电阻R2上消耗的功率由
即电阻R2上消耗的电功率为2.5W，故C正确；
D．当开关闭合时，R1与R3并联，电容器的电压为并联部分的电压
所以并联部分两端电压为
而并联部分即电容器两端电压的最大值为
即电容器会被击穿，故D正确。
故选CD。
4．CD
【解析】
【详解】
A．人与车组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，最初系统动量为零，人用大锤连续敲打车的左端，根据动量守恒可知，系统的总动量为零，车不会持续地向右驶去，故A错误。
B．根据带电粒子在磁场中偏转，结合左手定则可知，射线c由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，而射线b不偏转，说明其不带电，是高速运动的中子流，故B错误。
C．一群氢原子处于n=4的激发态，当它们自发地跃迁到较低能级时，从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量为12.75eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；
从n=3跃迁到n=1，辐射的光子能量为 12.09eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；
从n=2跃迁到n=1，辐射的光子能量为10.2eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；
从n=4跃迁到n=2，辐射的光子能量为2.55eV，大于逸出功，能使金属钾发生光电效应；
从n=4跃迁到n=3，辐射的光子能量为0.66eV，小于逸出功，不能使金属钾发生光电效应；
从n=3跃迁到n=2，辐射的光子能量为1.89eV，小于逸出功，不能使金属钾发生光电效应。可知能使金属钾发生光电效应的光谱线有4条。故C正确。
D．根据光电效应产生条件，当红光照射，则红光频率小于紫外线，因此可能不发生光电效应现象，则验电器金属箔不一定张开，故D正确；
故选CD.
5．C
【解析】
【详解】
A．电容器的电容由电容器本身决定，与电容器两极板间的电压和电容器所带的电荷量均无关，故A错误；
B．电场强度由电场本身决定，与试探电荷的电荷量无关，故B错误；
C．由点电荷场强公式可知，一定时，电荷量越大，场强越大，故C正确；
D．由电势差可知，电场强度一定时，两点间沿电场强度方向的距离越大，这两点间电势差越大，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
根据法拉第电磁感应定律可知，而感应电流，是定值，则导线框中产生的电流i大小随时间t变化的图像正确的是A；故选A。
7．A
【解析】
【详解】
B.由图象可知，线圈转动周期T=0.2s，则，故交流电的电流表达式：i=0.6sin10πt（A），故B错误.
A.根据ω=2πn可知转速为5r/s，故A正确.
C.由转速与风速成正比，当风速加倍时，转速也加倍，电流的最大值Im=1.2A，故有效值；故C错误.
D.由转速与风速成正比，当风速加倍时，转速也加倍，电流的最大值Im=1.2A，则电流的表达式为：i=1.2sin20πt（A），故D错误.
8．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，周期是0.02s，则得
ω＝＝＝100π
所以输入电压u的表达式应为
u＝20sin（100πt）V
A错误；
B．断开S1，L1、L2的电路都被断开，则L1、L2均不能正常发光，B错误；
C．只断开S2后，负载电阻变大，原副线圈电流变小，原线圈的输入功率减小，C错误；
D．若S1换接到2后，因原、副线圈的匝数之比n1：n2＝5：1，所以电阻R电压有效值为4V，R消耗的电功率为
=0.8W
D正确。
故选D。
9．C
【解析】
【详解】
A．根据题意作出粒子运动的轨迹如图所示，根据左手定则判断知，此粒子带负电，故A错误；
B．粒子在磁场中做匀速圆周运动，速度大小不变，但方向改变，所以速度是变化的，故B错误．
C．粒子由O运动到A时速度方向改变了60°角，所以粒子轨迹对应的圆心角为θ=60°，则粒子由O到A运动的时间为
故C正确；
D．粒子在O点时速度与x轴正方向的夹角为60°，x轴是直线，根据圆的对称性可知，离开第一象限时，粒子的速度方向与x轴正方向的夹角为60°，故D错误；
故选C。
10．D
【解析】
【详解】
BC．在0至时，磁感应强度B减小，故圆环中产生的磁场向里，圆环中的感应电流沿顺时针，故极板P带正电，电场方向由P指向Q，即电场方向是正方向，故选项BC错误；
AD．又因为这段时间内磁场的变化是均匀的，故产生的感应电动势大小不变，所以PQ两极板间的电压不变，电场强度不变，所以A错误，D正确。
故选D。
11．C
【解析】
【详解】
根据热辐射规律可知，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加；随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．人的体温的高低，直接决定了这个人辐射的红外线的频率和强度，通过监测被测者辐射的红外线的情况就可知道这个人的体温，故C正确。
故选C。
12．A
【解析】
【分析】
【详解】
根据可知，穿过a、b两线圈的磁通量相等，磁通量之比1:1。
故选A。
13． 2 灯泡闪亮一下后逐渐变暗，最后熄灭 15
【解析】
【详解】
（1）由图像可知S闭合，电路稳定时，线圈的直流电阻
（2）由（1）知，此时小灯泡电流，S断开后，L、R、灯泡组成临时回路，电流由1.5A逐渐减小，所以灯会闪亮一下再熄灭，自感电动势为．
14．(1) 垂直纸面向外；(2)图见解析；(3) mg（sinθ-3μcosθ）；(4)
【解析】
【详解】
(1)由右手定则可知，ab棒中的电流方向垂直纸面向外；
(2)导线ab受力如图：
(3)设导线的张力的大小为T，右斜面对ab棒的支持力的大小为N1，作用在ab棒上的安培力的大小为F安，左斜面对cd的支持力大小为N2．对于ab棒，由力的平衡条件得
2mgsinθ＝μN1+T+F安①
N1＝2mgcosθ②
对于cd棒，同理有
mgsinθ+μN2＝T③
N2＝mgcosθ④
联立①②③④式得
F安=mg（sinθ-3μcosθ）⑤
(4)由安培力公式得
F安=BIL⑥
这里I是abcda中的感应电流．ab棒上的感应电动势为
E=BLv⑦
式中，v是ab棒下滑速度的大小，由欧姆定律得
⑧
联立⑤⑥⑦⑧式得
⑨
15．（1）（2）
【解析】
【详解】
试题分析：(1) 杆匀速运动时速度最大，由平衡条件可以求出最大速度；
(2)由能量守恒定律可以求出电路中产生的焦耳热．
解：(1) ab速度最大时，加速度a=0
由以上各式联立解得：；
(2) 恒力F做功： WF=Fl 摩擦生热：Qf=μmgl
整个回路中产生的焦耳热：
电阻R产生的焦耳热：
由以上各式联立解得：．
点晴：当杆做匀速运动时速度最大，应用平衡条件、安培力公式、能量守恒定律即可正确解题．分析清楚杆的运动过程，杆做匀速运动时速度最大；杆克服安培力做功转化为焦耳热，可以从能量角度求焦耳热．
16．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
（1）对粒子在电场中的运动过程运用动能定理，粒子在磁场中的运动运用洛伦兹力提供向心力，联立即可求出粒子运动半径r与释放位置的x坐标和磁感应强度B三者之间的关系式；
（2）改变磁感应强度的大小，使屏幕上荧光只有C点一个亮点，利用（1）中结果结合几何关系，即可求出此时磁感应强度的大小；
（3）调整磁感应强度的大小，使荧光屏上CQ段且距C点R/3至R之间有光点，利用（1）中结果结合几何关系，即可求出此时磁场的磁感应强度．
【详解】
（1）从第三象限电场边界处释放的粒子，由动能定理有：qE x2=mv2
进入磁场的速度：
在磁场中粒子做匀速圆周运动，根据洛伦兹力提供向心力可得：
所以半径： ①
（2）当所有的粒子打到0点时，为荧光的左边界，根据几何关系可得：r=x
代入①得：
（3）当荧光左边界到C点R/3时，粒子来源于三象限x=-的粒子；
根据几何关系可得此时在磁场中的半径：
代入①得：
【点睛】
本题考查带电粒子在复合场中运动，粒子在加速场中的运动运用动能定理求解，粒子在磁场中的运动运用洛伦兹力提供向心力结合几何关系求解，解题关键是要作出临界的轨迹图，正确运用数学几何关系．
17． 1.48 0.77 0.375
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]由图可知，电池的电动势
E=1.48V
内电阻
[3]两图像的交点坐标为I=0.3A，U=1.25V则
P=IU=0.375W
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