甘肃省天水市高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

甘肃省天水市高二（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．关于波粒二象性，下列说法正确的是（　　）
A．子弹德布罗意波的波动性有可能导致狙击手射击目标脱靶
B．研究石墨对X射线散射的康普顿效应中，散射光波长大于入射光波长
C．根据不确定性关系，不可能同时准确地知道微观粒子的位置和动量
D．单缝衍射中央亮纹的光强占整个光强的95%以上，若只让一个光子通过单缝，那么该光子可能落在暗纹处
2．如图所示，框架面积为S，框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直，则穿过平面的磁通量的情况是 (　　)
A．如图所示位置时等于BS
B．若使框架绕OO′转过60°角，磁通量为BS
C．若从初始位置转过90°角，磁通量为零
D．若从初始位置转过180°角，磁通量变化为2BS
3．下列说法正确的是（ ）
A．康普顿效应说明了光具有波动性
B．轻核聚变反应方程为
C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定
D．光的波长越短，其波动性越显著；波长越长，其粒子性越显著
4．下列说法正确的是( )
A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并升高其温度，增加压强，它的半衰期也不会发生改变
E．两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核必然释放核能
5．氢原子辐射出一个光子后，下列说法正确的是
A．电子绕核旋转半径减小
B．电子的动能减小
C．氢原子的电势能减小
D．氢原子的能级值减小
二、单选题
6．关于光电效应，下列说法中正确的是(　　)
A．光电子的最大初动能随着入射光的强度增大而增大
B．只要入射光的强度足够强，照射时间足够长，就一定能产生光电效应
C．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累能量后，总能逸出成为光电子
D．任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能使它发生光电效应
7．下列说法正确的是（　　）
A．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
B．普朗克提出了能量子的假设，解释了光电效应现象
C．若衰变中释放的能量为E，则的比结合能为
D．关于核反应，X是从原子核中射出的，且释放核能
8．在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是
A．原子核对α粒子的万有引力
B．原子核对α粒子的磁场力
C．核外电子对α粒子的库仑引力
D．原子核对α粒子的库仑斥力
9．如图所示为氢原子的能级图，处于n=4能级的氢原子吸收频率为的光子后恰好能发生电离，则氢原子由n=4能级向低能级跃迁时放出光子的最大频率为（　　）
A． B．
C． D．
10．下列说法正确的是（ ）
A．光电效应表明光具有能量，具有波粒二象性
B．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小
C．一束光照射到某金属上没能产生光电效应，是因为该束光的波长太短
D．原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量
11．由爱因斯坦光电效应方程可以画出光电子的最大初动能和入射光的频率的关系，如图所示，以下说法错误的是
A．v0表示极限频率
B．P的绝对值等于逸出功
C．直线的斜率表示普朗克常量h的大小
D．图线表明光电子的最大初动能与入射光频率成正比
12．如图甲所示，一理想变压器给一个小灯泡供电．当原线圈输入如图乙所示的交变电压时，额定功率10 W的小灯泡恰好正常发光，已知灯泡正常发光时的电阻为160Ω，图中电压表 为理想电表．下列说法正确的是
A．变压器原、副线圈的匝数比为11:2
B．电压表的示数为220 V
C．变压器的输入功率为110 W
D．副线圈两端电压的瞬时值表达式为
13．在如图甲所示的含有理想变压器的电路中，变压器原、副线圈匝数比为20：1，图中电表均为理想交流电表，R为光敏电阻（其阻值随光强增大而减小），L1和L2是两个完全相同的灯泡．原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u，下列说法正确的是( )
A．交流电的频率为50Hz B．电压表的示数为220V
C．当照射R的光强增大时，电流表的示数变小 D．若L1的灯丝烧断后，电压表的示数会变大
14．下列关于原子和原子核的说法正确的是( )
A．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的
B．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内中子数减少3个
C．β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流
D．比结合能越大的原子核结合得越牢固
15．2020年3月20日，电影《放射性物质》在伦敦首映，该片的主角——居里夫人是放射性元素钋（）的发现者。钋210的半衰期是138天；钋210核发生衰变时，会产生α粒子和原子核X，并放出γ射线．下列说法正确的是（　　）
A．γ射线是高速电子流
B．原子核X的中子数为82
C．10个钋210核经过138天，一定还剩下5个钋核
D．衰变后产生的α粒子与原子核X的质量之和小于衰变前钋210核的质量
三、实验题
16．示波器面板如图所示，图甲图为一信号源。
（1）若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形（正弦交流信号的电流i随时间t做周期性变化的图像如图乙所示），应将信号源的a端与示波器面板上的___________接线柱相连，b端与___________接线柱相连。
（2）若示波器所显示的输入波形如图丙所示，要将波形上移，应调节面板上的___________旋钮；要使此波形横向展宽，应调节___________旋钮。
四、解答题
17．已知铁的逸出功是，试求：
（1）铁的光电效应截止频率；
（2）用波长为的光照在铁表面上时发射出的光电子的最大动能。
18．如图甲所示为一个小型电风扇的电路简图，其中理想变压器的原、副线圈匝数之比：=10：1，按线柱a、b接上一个正玄交变电源，电压随时间变化规律如用乙所示，输出端接有额定电压均为12V的灯泡和风扇电动机，灯泡额定功率为3W，，电动机线圈电阻r=2Ω，电阻R=8Ω.接通电源后，灯泡正常发光，风扇正常工作，求：
(1)原线圈输入电压瞬时值的表达式；
(2)副线圈两端的电压；
(3)电动机输出的机械功率．
19．现在的核电站比较广泛采用的核反应之一是：：
(1)核反应方程中的是反中微子，它不带电，质量数为零，试确定生成物锆（Zr）的电荷数与质量数；
(2)已知铀（U）核的质量为235.0439u，中子质量为1.0087u，钕（Nd）核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u；又知。试计算1kg铀235大约能产生的能量是多少？（不考虑核反应中生成的电子质量）
20．如图所示，匀强磁场磁感强度B=0.5T，匝数为n=50匝的矩形线圈，绕转轴OO′垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=25cm，宽为d=20cm，线圈每分钟转动1500转，在匀速转动过程中，从线圈平面经过图示位置时开始记时．求：
（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；（提示：电动势的最大值取整数）
（2）若每匝线圈本身电阻r=1Ω，外接一阻值为13Ω的用电器，使线圈的外电路成闭合电路，写出感应电流i的瞬时值表达式；（提示：电动势的最大值取整数）．
（3）若从线圈平面垂直于磁感线的位置开始记时，感应电动势e′和感应电流i′的瞬时表达式如何？
（4）画出（1）中的e﹣t图象和（2）中的i﹣t图象．
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参考答案：
1．BCD
【解析】
【详解】
A．子弹德布罗意波的波动性很略，几乎可以忽略，不可能导致狙击手射击目标脱靶，故A错误；
B．在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，把一部分动量转移给电子，则动量减小，根据
知波长增大，故B正确；
C．由不确定性关系可知，微观粒子没有准确的位置和动量，故C正确；
D．根据光是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但由题意知中央亮条纹，故概率最大落在中央亮纹处，也有可能落在暗纹处，但是落在暗纹处的几率很小，故D正确。
故选BCD。
2．ABCD
【解析】
【分析】
图示时刻，线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积．当它绕轴转过θ角时，线圈在磁场垂直方投影面积为Scosθ，磁通量等于磁感应强度与这个投影面积的乘积，线圈从图示转过90°时，磁通量为0，磁通量的变化量大小等于初末位置磁通量之差；
【详解】
A、线圈与磁场垂直，穿过线圈的磁通量等于磁感应强度与线圈面积的乘积，故图示位置的磁通量为S，故A正确；
B、使框架绕转过角，则在磁场方向的投影面积为，则磁通量为，故B正确；
C、线圈从图示转过的过程中，S垂直磁场方向上的投影面积逐渐减小，故磁通量逐渐减小，当线圈从图示转过时，S磁通量为0，故C正确；
D、从初始位置转过角，磁通量变化为，故D正确．
【点睛】
本题要知道对于匀强磁场中磁通量计算的一般公式，是线圈与磁场垂直方向的夹角，夹角变化，磁通量也会变化，注意磁通量要分清穿过线圈的正反面．
3．BC
【解析】
【详解】
A．康普顿效应说明了光具有粒子性，A错误；
B．轻核聚变反应方程为，B正确；
C．比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，C正确；
D．光的波长越短，其粒子性越显著；波长越长，其波动性越显著，D错误。
故选BC。
4．BDE
【解析】
【详解】
A．汤姆生发现了电子，表明原子是可以分割的，故A错误；
B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应，故B正确；
C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率太低，而波长太长，故C错误；
D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并升高其温度，增加压强，但它的半衰期仍不会发生改变，因为半衰期与外界因素无关，故D正确；
E．两个质量较轻的原子核聚变成一个中等质量的原子核要发生质量亏损，释放核能，故E正确。
故选BDE。
5．ACD
【解析】
【详解】
氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据，得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子能量减小，则氢原子电势能减小，电子绕核运动的周期减小．故A、C、D正确，B错误．故选ACD．
【点睛】解决本题的关键知道从高能级向低能级跃迁，辐射光子，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，以及知道原子的能量等于电子动能和电势能的总和，通过动能的变化可以得出电势能的变化．
6．D
【解析】
【详解】
光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项A错误；发生光电效应与光强和照射的时间无关，选项B错误； 金属内部的电子要想成为光电子必须要吸收大于逸出功的能量，选项C错误； 任何一种金属都有一个极限频率，低于这个频率的光不能使它发生光电效应，选项D正确；故选D.
7．D
【解析】
【详解】
A．贝可勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子核可分，故A错误；
B．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说，建立了量子论，而爱因斯坦光子说成功解释了光电效应现象，故B错误；
C．的比结合能是A个核子结合成时放出的能量，该能量不是它衰变时放出的能量，故C错误；
D．该核反应是衰变，是原子核内的一个中子转化为一个质子，同时释放出一个电子和能量，故D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【详解】
α粒子和电子之间有相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有α粒子质量的1/7300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样，α粒子质量大，其运动方向几乎不改变，只有是原子核对α粒子的库仑斥力，其力较大，且原子核质量较大，导致极少数α粒子发生大角度偏转，故D正确，ABC错误.故选D.
9．C
【解析】
【分析】
【详解】
n=4能级的氢原子吸收频率为v0的光子恰好发生电离，则
氢原子由n=4能级向低能级跃迁时，跃迁到n1能级时放出的光子频率最大，即
联立解得
故C项正确，ABD错误。
故选C。
【命制过程】
本题以氢原子能级图为情景进行命制，考查氢原子的电离和能级跃迁，同时对考生从图中获取信息的能力也进行了考查。
【得分锦囊】
本题要搞清两个物理过程，一是从n=4能级恰好发生电离，二是从n=4能级跃迁到基态，列出两个过程的能量方程联立便可解答。
【易错分析】
错选A项的原因是两个频率的大小关系颠倒。
10．D
【解析】
【详解】
A．光电效应表明光具有粒子性，故A错误；
B．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，核外电子从高轨道跃迁到低轨道，氢原子的电势能增减小，核外电子的运动速度增大，故B错误；
C．氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，氢原子的能量减小，轨道半径减小，根据：
得轨道半径减小，电子速率增大，动能增大，由于氢原子半径减小的过程中电场力做正功，则氢原子电势能减小。故C错误；
D．原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，因为核子结合成原子核时要释放能量，由质能方程知质量减小，故D正确。
故选D。
11．D
【解析】
【详解】
根据光电效应方程得，Ekm=hγ-W0=hγ-hγ0，与图象比较可知，横轴截距为金属的极限频率，即v0表示极限频率．故A正确；横轴截距与普朗克常量的乘积等于P，其绝对值表示金属的逸出功．故B正确；由上面的分析可知Ekm与γ成一次函数关系，知图线的斜率等于普朗克常量，即为：k=h；故C正确；图象表明Ekm与γ成一次函数关系，不是成正比．故D错误．本题选择错误的，故选D.
点睛：只要记住并理解了光电效应的特点，只要掌握了光电效应方程就能顺利解决此题，所以可以通过多看课本加强对基础知识的理解．
12．A
【解析】
【详解】
原线圈输入电压为U1=220V，电压表示数为灯泡的额定电压；电压表的示数为40 V，根据变压比公式得，，故A正确，B错误；变压器的输入功率与输出功率相等，为10W，故C错误；由图象可知，，副线圈电压的最大值为40V，则副线圈两端电压的瞬时值表达式为u=40sin100πt（V），故D错误．
13．A
【解析】
【详解】
原线圈接入如图乙所示，周期为T=0.02s，所以频率为，故A正确；原线圈接入电压的最大值是，所以原线圈接入电压的有效值是U=220V，理想变压器原、副线圈匝数比为20：1，所以副线圈电压是11V，所以电压表的示数为11V，故B错误；R阻值随光强增大而减小，根据知副线圈电流增加，副线圈输出功率增加，所以原线圈输入功率也增加，根据P=UI可知原线圈电流增加，所以A的示数变大，故C错误；当Ll的灯丝烧断后，变压器的输入电压不变，根据变压比，可知输出电压也不变，故电压表读数不变，故D错误．所以A正确，BCD错误．
14．D
【解析】
【详解】
卢瑟福的α粒子散射实验揭示了原子的核式结构，故A错误；根据衰变实质，可知原子核经过2次α衰变，中子少了4个，一次β衰变后，中子变为质子，中子又少1个，中子共少了5个，故B错误；β射线是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，故C错误；比结合能越大的，平均拆开一个核子需要的能量更多，原子核越稳定，故D正确．
15．D
【解析】
【详解】
A ．γ射线是伴随放射性元素衰变放出的大量光子，故A错误；
B ．钋210发生α衰变的核反应方程为
则原子核X的中子数为
n=206-82=124
故B错误；
C．半衰期是一半质量的放射性元素衰变所用的时间，但某个原子核是否衰变是不确定的，故C错误；
D．衰变后放出γ光子，即放出核能，由质能方程可知，反应后有质量亏损，故D正确。
故选D。
16． Y输入 地 竖直位移 X增益
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]根据示波器的操作原理,若要观测此信号源发出的正弦交流信号的波形，应将信号源的a端与示波器面板上的Y接线柱相连，b端与地接线柱相相连；
（2）[3][4]若要将图4中的波形曲线上移，应调节竖直位移旋钮，若要使此波形横向展宽，应调节X增益旋；要使屏上能够显示3个完整的波形，应调节扫描范围旋钮和扫描微调旋钮。
17．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）根据
得铁的光电效应截止频率
（2）波长为的光的频率为
根据光电效应方程
联立并代入数据解得发射出的光电子的最大动能
18．(1)；(2)；(3)
【解析】
【详解】
理想变压器的电压之比等于匝数之比可求副线圈两端的电压，再利用串并联关系及非纯电阻的电流可求电动机上的电流，从而求解电动机输出的机械功率．
（1）V
（2）根据
得
代入数据得U2=22V
(3)
解得I2=1.25A
灯泡中电流
电动机输出的机械功率
19．(1)40，90；(2)8.12×1013J
【解析】
【详解】
(1)锆的电荷数
质量数
核反应方程中应用符号表示。
(2)1kg铀235的核数为
（个）
不考虑核反应中生成的电子质量，一个铀核反应发生的质量亏损为
1kg铀235完全裂变放出的能量约为
20．（1）196cos（50πt）V（2）14cos（50πt）A（3）14sin（50πt）A（4）
【解析】
【详解】
试题分析：根据转动的频率求出线圈转动的角速度，结合感应电动势的峰值表达式求出最大值，从而得出感应电动势的瞬时表达式，结合欧姆定律求出感应电流的瞬时表达式．
解：(1) 线圈匝数n=50，磁场的磁感应强度B=0.5T，线圈转动的角速度为：
线圈的面积为：S=Ld=0.25×0.2m2=0.05m2
所以有：Em=nBSω=50×0.5×0.05×50πV=196V
从图示位置计时，有：e=Emcosωt=196cos（50πt）V
(2) R总=R+r=13Ω+1Ω=14Ω
由闭合电路欧姆定律得
所以i=Imcosωt=14cos（50πt）A
(3) 若从线圈平面与磁感线垂直的位置开始计时，即从中性面开始计时，
感应电动势和感应电流的瞬时值分别为e′=196sin（50πt）V，i′=14sin（50πt）A
(4) 因为ω=50π，所以，Em=196V，Im=14A．e﹣t，i﹣t图象如图（a）、（b）所示．
点晴：解决本题的关键掌握交流电的峰值表达式和瞬时值表达式，知道从不同的位置开始计时，瞬时表达式不同，先根据Em=NBωS求出最大值，再写出电动势和电流的瞬时表达式；根据闭合电路的欧姆定律即可求解；根据函数关系作出图象．
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