福建省莆田市高二（下）下返校考物理试题（word版含答案）

福建省莆田市高二（下）下返校考物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图所示，理想变压器副线圈通过导线接两个相同的灯泡L1和L2．导线的等效电阻为R．若变压器原线圈两端的电压保持不变，现将开关S闭合，则下列说法中正确的是（ ）
A．灯泡L1变暗
B．灯泡L1变亮
C．变压器的输入功率减小
D．变压器的输入功率增大
2．2009年诺贝尔物理学奖得主威拉德 博伊尔和乔治 史密斯主要成就是发明了电荷耦合器件（CCD）图象传感器．他们的发明利用了爱因斯坦的光电效应原理．如图所示电路可研究光电效应规律．图中标有A和K的为光电管，其中A为阳极，K为阴极．理想电流计可检测通过光电管的电流，理想电压表用来显示光电管两端的电压．现接通电源，用光子能量为10.5eV的光照射阴极K，电流计中有示数，若将滑动变阻器的滑片P缓慢向右滑动，电流计的读数逐渐减小，当滑至某一位置时电流计的读数恰好为零，读出此时电压表的示数为6.0V；现保持滑片P位置不变，以下判断正确的是（　　）
A．光电管阴极材料的逸出功为4.5eV
B．若增大入射光的强度，电流计的读数不为零
C．若用光子能量为12eV的光照射阴极K，光电子的最大初动能一定变大
D．若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，同时把滑片P向左移动少许，电流计的读数一定不为零
3．如图为三个小球初始时刻的位置图，将它们同时向左水平抛出都会落到D点，DE = EF = FG，不计空气阻力，则关于三小球(　　)
A．若初速度相同，高度hA : hB : hC =1 : 4 : 9
B．若初速度相同，高度hA : hB : hC = 1 : 3 : 5
C．若高度hA : hB : hC =1 : 2 : 3，落地时间tA : tB : tC =1 : 2 : 3
D．若高度hA : hB : hC =1 : 2 : 3，初速度vA : vB : vC=
二、单选题
4．如图所示，水平放置两个平行金属导轨，间距L=0.5m，左右两端分别连接阻值r1=r2=2Ω的电阻，整个装置处在垂直纸面向里的匀强磁场中，磁感应强度为B=2T。初始时将质量m=2kg、电阻不计的金属棒ab放置在水平导轨上。某时刻给金属棒一水平向右的速度v0=3m/s，运动一段时间后速度变为v=1m/s。金属棒与导轨接触良好，不计所有摩擦和导轨的电阻，则在此过程中
A．金属棒上的电流方向由a到b
B．电阻r2上产生的焦耳热为8J
C．流过电阻r1的电荷量为4C
D．金属棒的位移为4m
5．氢原子的能级示意图如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．处于基态的氢原子吸收能量为13.7 eV 的光子后可以发生电离
B．处于 n = 2 能级的氢原子可以吸收能量为3.0 eV的光子跃迁到n= 3能级
C．氢原子从 n = 3 能级跃迁到 n= 2能级辐射出的光照射在金属表面上一定能发生光电效应
D．一群处于 n= 4 能级的氢原子向基态跃迁时，最多能辐射出 3种不同频率的光子
6．如图所示，L为一纯电感线圈(即电阻为零)，A是一灯泡，下列说法正确的是( )
A．开关S接通瞬间，无电流通过灯泡
B．开关S接通后，电路稳定时，无电流通过灯泡
C．开关S断开瞬间，无电流通过灯泡
D．开关S接通瞬间及接通稳定后，灯泡中均有从a到b的电流，而在开关S断开瞬间，灯泡中有从b到a的电流
7．一矩形导线框在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动，产生的正弦交流电如图甲所示，导线框电阻不计，匝数为100匝，把线框产生的交流电接在图乙中理想变压器的A、B两端，Rt为热敏电阻（温度升高时，其电阻减小），R为定值电阻，电压表为理想交流电表，则（　　）
A．在图甲的t=0.02s时刻，矩形线圈平面与磁场方向平行
B．变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为（V）
C．线框转动过程中磁通量变化率最大值为0.36Wb/s
D．Rt处温度升高时，电压表V1示数与V2示数的比值变大
8．如图所示，匀强磁场中有两个由相同导线绕成的圆形线圈a、b，磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度B随时间均匀增大。a、b两线圈的半径之比为2：1，匝数之比为1：4，线圈中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，某时刻磁通量分别为Φa和Φb，不考虑两线圈间的相互影响。下列说法正确的是（　　）
A．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感应电流均沿逆时针方向
B．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感应电流均沿逆时针方向
C．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感应电流均沿顺时针方向
D．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感应电流均沿顺时针方向
9．一交流电流的图象如图所示，由图可知，下列错误的说法是（　　）
A．用电流表测该电流其示数为10A
B．该交流电流的频率为100Hz
C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为1000W
D．该交流电流瞬时值表达式为i=10sin628t(A)
10．如图所示，是研究光电效应的实验装置。断开电键S，用一束光照射光电管的金属极板K，发现电流表读数不为零。合上电键S，将滑动变阻器的滑动触头P逐渐向右移动，当电压表的读数为U0时，电流表读数恰好为零，电子所带的电荷量为e。则（　　）
A．入射光的频率一定小于K极板的极限频率
B．合上电键S，从K极板逸出的光电子向右做加速运动
C．根据题干信息可求得光电子的最大初动能
D．若保持电压表的读数U0不变，换用频率更高的光照射，电流表的读数仍为零
11．如图所示，将一交流发电机的矩形线圈abcd通过理想变压器外接电阻R=5Ω，已知线圈边长ab=cd=0.1m， ad=bc = 0.2m，匝数为50匝，线圈电阻不计，理想交流电压表接在原线圈两端，变压器原副线圈匝数比n1︰n2=l︰3，线圈在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕垂直磁场的虚线轴以ω=200rad/s的角速度匀速转动，则（ ）
A．从图示位置开始计时，线圈中产生的电动势随时间变化的关系式为 e=40sin200t（V）
B．交流电压表的示数为20 V
C．电阻R上消耗的电动率为720W
D．电流经过变压器后频率变为原来的2倍
12．A为水平放置的胶木圆盘，在其侧面均匀分布着负电荷，在A的正上方用绝缘丝线悬挂一个金属圆环B，使B的环面水平且与圆盘面平行，其轴线与胶木盘A的轴线OO′重合，如图所示．现使胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，则（ ）
A．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力减小
B．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同，丝线受到的拉力增大
C．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力减小
D．金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相反，丝线受到的拉力增大
三、实验题
13．某同学用图甲所示的装置验证动量守恒定律，图中AB为斜槽，BC为水平槽。
（1）下列说法正确的是__________。（填选项前的字母代号）
A．该实验要求入射小球的质量应大于被碰小球的质量
B．该实验通过测量入射小球从斜槽上由静止释放的高度h得到入射小球碰撞前的速度
C．该实验通过测量小球做平抛运动的竖直位移间接得到小球碰撞前后的速度
（2）实验时先使入射小球从斜槽上某一固定位置S多次由静止释放，落到位于水平地面的记录纸上并留下痕迹，从而确定P点的位置；再把被碰小球放在水平槽末端，让入射小球仍从位置多次由静止释放、跟被碰小球碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，从而确定M、N点的位置。实验中，确定P点位置时多次落点的痕迹如图乙所示，刻度尺的零刻线与O点对齐，则=_________cm。
（3）该实验若要验证两小球碰撞前后的动量是否守恒，需要分别测量记录纸上M点距O点的距离LOM、P点距O点的距离LOP、N点距O点的距离LON，除此之外，还需要测量的物理量是___________。
四、解答题
14．CD、EF是两条水平放置的电阻可忽略的平行金属导轨，导轨间距为L，在水平导轨的左侧存在磁感应强度方向垂直导轨平面向上的匀强磁场，磁感应强度大小为B，磁场区域的长度为d，如图所示。导轨的右端接有一电阻R，左端与一弯曲的光滑轨道平滑连接。将一阻值也为R的导体棒从弯曲轨道上h高处由静止释放，导体棒最终恰好停在磁场的右边界处。已知导体棒与水平导轨始终接触良好，且动摩擦因数为μ，求：
(1)导体棒刚进入磁场时，导体棒两端的电压U；
(2)整个过程中，流过电阻R的电荷量q；
(3)整个过程中，电阻R中产生的焦耳热Q。
15．如图所示，质量为m的小物块以水平速度v0滑上原来静止在光滑水平面上质量为M的小车上，物块与小车间的动摩擦因数为μ，小车足够长．求：
(1)小物块相对小车静止时的速度；
(2)从小物块滑上小车到相对小车静止所经历的时间；
(3)从小物块滑上小车到相对小车静止时，系统产生的热量和物块相对小车滑行的距离。
16．随着摩天大楼高度的增加,钢索电梯的制造难度越来越大．利用直流电机模式获得电磁驱动力的磁动力电梯研发成功．磁动力电梯的轿厢上安装了永久磁铁,电梯的井壁上铺设了电线圈．这些线圈采取了分段式相继通电，生成一个移动的磁场,从而带动电梯上升或者下降．工作原理可简化为如下情景．如图所示，竖直平面内有两根很长的平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面、方向相反的匀强磁场，磁感应强度均为；电梯轿厢固定在如图所示的一个匝金属框内（电梯轿厢在图中未画出），并且与之绝缘，金属框的边长为，两磁场的竖直宽度与金属框边的长度相同且均为，金属框整个回路的总电阻为；电梯所受阻力大小恒为；电梯空载时的总质量为．已知重力加速度为．
（1）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，电梯在图示位置由静止启动的瞬间，金属线框内感应电流的大小和方向；
（2）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，来启动处于静止状态的电梯，运载乘客的总质量应满足什么条件；
（3）两磁场以速度竖直向上做匀速运动，启动处于静止状态下空载的电梯，最后电梯以某一速度做匀速运动，求在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量．
五、填空题
17．下图为远距离输电示意图,两变压器均为理想变压器,发电机输出功率为,输出电压是,用户需要的电压是.输电线电阻为,若已知输电线中因发热而损失的功率为输送功率的,则在输电线路中设置的升压变压器原副线圈的匝数比为_________，降压变压器原副线圈的匝数比为_________，远距离输电线路中损失的电压为___________，用户得到的电功率为___________．
试卷第页，共页
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参考答案：
1．AD
【解析】
【详解】
由于输入的电压的大小和变压器的匝数比不变，所以变压器的输出的电压始终不变，当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，所以电阻R上消耗的电压变大，由于输出的电压不变，所以灯泡L1的电压减小，L1变暗，故A正确，B错误；当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大，而变压器的匝数比不变，变压器的输出电压不变，所以输出功率变大，变压器的输入功率等于输出功率，所以变压器的输入功率变大，故D正确,C错误．故选AD．
点睛:本题主要考查变压器的知识，要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解.
2．AC
【解析】
【详解】
A、电流计的读数恰好为零，此时电压表的示数为6.0V，知光电子的最大初动能为6.0eV．根据光电效应方程可得，阴极材料的逸出功；故A正确．
B、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，与入射光的频率有关．所以增大入射光的强度，电流计的读数仍为零；故B错误．
C、若用光子能量为12eV的光照射阴极K，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定变大；故C正确．
D、若用光子能量为9.5eV的光照射阴极K，根据光电效应方程可知，光电子的最大初动能一定减小，把滑片P向左移动少许，电流计的读数可能仍然为零；故D错误．
故选AC．
3．AD
【解析】
【详解】
若初速度相同，根据水平方向做匀速直线运动知运动时间：tA：tB：tC=1：2：3，由公式：h=gt2，得hA：hB：hC=1：4：9，故A正确，B错误；若hA：hB：hC=1：2：3，由h=gt2，得：tA：tB：tC＝1：：；而v=x/t，得：v1：v2：v3=1：：，故C错误，D正确．故选AD．
【点睛】
知道小球做平抛运动，平抛运动可分解为水平方向的匀速运动与竖直方向的自由落体运动，熟练运动匀速运动与自由落体运动的运动规律即可正确解题.
4．D
【解析】
【详解】
A．根据右手定则可知，金属棒上的电流方向由b到a，选项A错误；
B．整个电路产生的焦耳热
则电阻r2上产生的焦耳热为4J，选项B错误；
C．由动量定理
而
则
则流过电阻r1的电荷量为2C，选项C错误；
D．根据
解得金属棒的位移为x=4m
选项D正确；
故选D。
5．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．使处于基态的氢原子发生电离，入射光子的能量应大于或等于13.6eV，所以处于基态的氢原子吸收能量为13.7eV的光子后可以发生电离，故A正确；
C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子的能量
由于不知道逸出功，所以不一定能发生光电效应，故C错误；
B．处于n=2能级的氢原子可以吸收能量为1.89eV的光子跃迁到n=3能级，故B错误；
D．一群处于n=4能级的氢原子向基态跃迁时，最多可以辐射出
不同频率的光，故D错误。
故选A。
6．B
【解析】
【详解】
A．开关S接通瞬间，L相当于断路，所以有电通过灯泡，A错误；
B．开关S接通稳定后，L相当于导线，灯泡被短路，B正确；
CD．开关S接通瞬间，灯泡有向右的电流，稳定后A被短路，而在开关S断开瞬间，线圈阻碍电流减小，L相当于电源，保持原有电流方向，导致灯泡中有从b到a的电流，故C错误，D错误．
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图甲可知在t=0.02s时刻，电压u=0，即磁通量变化量为零，此时线框处于中性面上，线框平面与磁场方向垂直，选项A错误；
B．由图知最大电压，交流电的周期为T=0.02s，则
所以变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为
选项B错误；
C．根据可得线框转动过程中磁通量变化率最大值为
选项C错误；
D．原副线圈电压比不变，原线圈电压不变，则副线圈电压不变。Rt处温度升高时，阻值减小，电流增大，则R电压增大，而副线圈电压不变，所以V2示数减小，则电压表V1、V2示数的比值增大，选项D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【详解】
设磁感应强度的变化率为k，由法拉第电磁感应定律有
可得
所以
磁通量
与匝数无关，故
磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流的磁场与原磁场方向相反，则由安培定则可知，感应电流方向沿顺时针方向。
故选D。
9．D
【解析】
【详解】
D．由图可知，该交流电流瞬时值表达式
故D错误；
A．用电流表测的是有效值，正弦交流电的有效值是
故A正确；
B．该交流电流的频率为
故B正确；
C．该交流电流通过10Ω电阻时，电阻消耗的电功率为
故C正确。
本题选择错误的，故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A．断开电键S，用一束光照射光电管的金属极板K，发现电流表读数不为零，说明已经发生光电效应，故入射光的频率一定大于K极板的极限频率，故A错误；
B．合上电键S，光电管左边电势高于右边电势，电场水平向右，电子受到水平向左的电场力，可见电场力与运动速度方向相反，做减速运动，故B错误；
C．最大初动能
故C正确；
D．若保持电压表的读数U0不变，换用频率更高的光照射，根据
可知，增大频率，动能增大，遏止电压增大，如果光电管两端电压保持不变，则电路中会有电流，故D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【详解】
A． 线圈绕垂直磁场的虚线轴匀速转动，产生正弦式交流电，交变电动势最大值：
Em=NBSω=50×0.2×0.1×0.2×200V=40V
图示位置为与中性面垂直的位置，感应电动势为最大，则从此时开始计时，线圈中产生的电动势随时间变化的关系式为
e=40cos200t（V）
故A错误；
B． 线圈内阻不计，则电压表示数为交变电动势的有效值
故B正确；
C． 根据变压比可知，副线圈输出电压：
电阻R上消耗的功率：
故C错误；
D． 变压器不会改变交流电的频率，故D错误。
故选：B。
12．A
【解析】
【详解】
胶木盘A由静止开始绕其轴线OO′按箭头所示方向加速转动，形成环形电流，环形电流的大小增大，根据右手螺旋定则知，通过B线圈的磁通量向下，且增大，根据楞次定律可知，金属环B的感应电流方向与箭头所示方向相同；根据楞次定律的另一种表述，引起的机械效果阻碍磁通量的增大，知金属环的面积有缩小的趋势，且有向上的运动趋势，所以丝线的拉力减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
13． A 39.80 入射小球和被碰小球的质量
【解析】
【详解】
（1）[1]A．设入射小球和被碰小球的质量分别为m1、m2，入射小球与被碰小球碰撞前瞬间的速度为v1，碰后瞬间二者的速度分别为v1′和v2′，根据动量守恒定律和机械能守恒定律分别得
①
②
联立①②解得
③
由③式可知为了使入射小球碰后不反弹，即，应使，故A正确；
BC．由于两小球都做平抛运动，且下落高度相同，所以做平抛运动的时间相同，又因为小球在水平方向上都做匀速直线运动，所以可通过测量小球做平抛运动的水平位移间接得到小球碰撞前后的速度，故BC错误。
故选A。
（2）[2]用一个圆将所有落点痕迹恰好圈住，圆心的位置即为P点位置，所以。
（3）[3]设两小球做平抛运动的时间均为t，则
④
⑤
⑥
根据①④⑤⑥式可得
⑦
⑦式就是实验最终要验证的动量守恒的表达式，因此还需要测量的物理量是入射小球和被碰小球的质量。
14．(1)；(2)；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
(1)对导体棒，下滑过程中，由动能定理有
导体棒进入磁场时产生的电动势为
E=BLv
导体棒两端的电压为路端电压
U=IR
解得
(2)对导体棒在磁场中运动的全过程
流过R的电荷量
解得
(3)由能量守恒定律可知整个电路中产生的焦耳热为
电阻R中产生的焦耳热为
解得
15．（1）；（2）；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由动量守恒定律，物块与小车系统
解得
（2）对m，由动量定理
可以解得
（3）由功能关系，物块与小车之间一对滑动摩擦力做功之和（摩擦力乘以相对位移）等于系统机械能的增量
解得
16．（1）；方向为逆时针方向．（2）（3）
【解析】
【详解】
（1）根据法拉第电磁感应定律 ①
由闭合电路欧姆定律 ②
由①②式得 ③
根据楞次定律可知，电流的方向为逆时针方向．
（2）设电梯运载乘客的总质量为，根据平衡条件 ④
根据安培力公式 ⑤
由③④⑤式得 ⑥
电梯运载乘客的总质量应满足
（3）设电梯匀速运动的速度为，在电梯匀速运动的过程中，外界在单位时间内提供的总能量为
⑦
在电梯匀速运动过程中，根据法拉第电磁感应定律 ⑧
由闭合电路欧姆定律 ⑨
由平衡条件得 ⑩
根据安培力公式 (11)
由⑦⑧⑨⑩(11)式得
点睛：本题是理论联系实际的问题，与磁悬浮列车模型类似，关键要注意磁场运动，线框相对于磁场向下运动，而且上下两边都切割磁感线，产生两个电动势，两个边都受安培力．
17．
【解析】
【详解】
根据题意可知，输电线损耗功率，又，解得，输电线电流，
所以，
故，远距离输电线路中损失的电压为，解得降压变压器原线圈两端电压为，所以；
用户得到的电功率：．
【点睛】对于远距离输电这一块，（1）输电电流I：输电电压为U，输电功率为P，则输电电流；（2）电压损失：输电线始端电压U与输电线末端电压的差值；（3）功率损失：远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失，损失的功率①，②，③．
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