2019-2020学年安徽省滁州市明光中学高二（下）开学物理试卷

2019-2020学年安徽省滁州市明光中学高二（下）开学物理试卷
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1．（4分）热辐射是指所有物体在一定的热辐射的温度下都要向外辐射电磁波的现象，辐射强度是指垂直于电磁波传播方向上的单位面积上单位时间内所接收到的辐射能量。在研究某一黑体热辐射时，得到了四种温度下黑体强度与波长的关系如图。图中横轴λ表示电磁波的波长，纵轴表示某种波长电磁波的辐射强度，则由辐射强度图线可知，同一黑体在不同温度下（　　）

A．向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度相同
B．向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而减小
C．辐射强度的极大值随温度升高而向长波方向移动
D．辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动
2．（4分）下列说法中正确的是（　　）
A．电场线为直线的电场是匀强电场
B．在电荷+Q所产生的电场中，以+Q为球心，半径为r的球面上各点电场强度E＝k都相等，故在这一球面上的电场为匀强电场
C．当一个点电荷q在匀强电场中运动时，它所受电场力的大小和方向都不变
D．正点电荷只受电场力作用时，在匀强电场中一定沿电场线运动
3．（4分）如图所示，两匀强磁场方向相同，以虚线MN为理想边界，磁感应强度分别为B1、B2．今有一个质量为m、电荷量为e的电子从MN上的P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1中，其运动轨迹是如图所示的“心”形图线．则以下说法正确的是（　　）

A．电子的运动轨迹沿PENCMDP方向
B．电子运动一周回到P所用时间为T＝
C．B1＝4B2
D．B2＝2B1
4．（4分）如图所示，正方形线圈abcd位于纸面内，边长为L，匝数为N，过ab中点和cd中点的连线OO′恰好位于垂直纸面向里的匀强磁场的右边界上，磁感应强度为B，则穿过线圈的磁通量为（　　）

A． B． C．BL2 D．NBL2
5．（4分）如图所示，一个边长为2L的等腰直角三角形ABC区域内，有垂直纸面向里的匀强磁场，其左侧有一个用金属丝制成的边长为L的正方形线框abcd，线框以水平速度v匀速通过整个匀强磁场区域，设电流顺时针方向为正。则在线框通过磁场的过程中，线框中感应电流i随时间t变化的规律正确的是（　　）

A． B．
C． D．
6．（4分）如图所示，面积均为S的线圈均绕其对称轴或中心轴在匀强磁场B中以角速度ω匀速转动，能产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt的图是（　　）
A． B．
C． D．
7．（4分）如图所示为一个经双向可控硅调节后加在电灯上的电压，正弦交流电的每一个二分之一周期中，前面四分之一周期被截去。则现在电灯上电压的有效值为（　　）

A．Um B． C． D．
8．（4分）如图所示，匀强磁场中有两个导体圆环a、b，磁场方向与圆环所在平面垂直．磁感应强度B随时间均匀增大．两圆环半径之比为2：1，圆环中产生的感应电动势分别为Ea和Eb，不考虑两圆环间的相互影响．下列说法正确的是（　　）

A．Ea：Eb＝4：1，感应电流均沿逆时针方向
B．Ea：Eb＝4：1，感应电流均沿顺时针方向
C．Ea：Eb＝2：1，感应电流均沿逆时针方向
D．Ea：Eb＝2：1，感应电流均沿顺时针方向
9．（4分）如图甲所示，在匀强磁场中，一矩形金属线圈两次分别以不同的转速绕与磁感线垂直的轴匀速转动，产生的交变电动势图象如图乙中曲线a、b所示，则（　　）

A．两次t＝0时刻线圈的磁通量均为零
B．曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2
C．曲线a表示的交变电动势频率为25Hz
D．曲线b表示的交变电动势有效值为10V
10．（4分）利用如图甲所示的实验装置观测光电效应，已知实验中测得某种金属的遏止电压Uc与入射频率ν之间的关系如图乙所示，电子的电荷量e＝1.6×10﹣19C，则（　　）

A．普朗克常量为
B．该金属的逸出功为eU1
C．要测得金属的遏止电压，电源的右端为正极
D．若电流表的示数为10μA，则每秒内从阴极发出的光电子数的最小值为6.25×1012
11．（4分）如图为氢原子能级图，氢原子中的电子从n＝5能级跃迁到n＝2能级可产生a光；从n＝4能级跃迁到n＝2能级可产生b光。a光和b光的波长分別为λa和λb，照射到逸出功为2.29eV的金属钠表面均可产生光电效应，遏止电压分别为Ua和Ub，则（　　）

A．λa＞λb
B．Ua＜Ub
C．a光的光子能量为 2.86eV
D．b光产生的光电子最大初动能 Ek＝0.26eV
12．（4分）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
二、实验题（本题共2小题，共16分．按要求作答．）
13．（6分）图1为某同学研究自感现象的实验电路图，用电流传感器显示各时刻通过线圈L的电流。电路中电灯的电阻R1＝6.0Ω，定值电阻R＝2.0Ω，AB间的电压U＝6.0V．开关S原来闭合，电路处于稳定状态，在t1＝1.0×10﹣3s时刻断开开关S，此时刻前后电流传感器显示的电流随时间变化的图线如图2所示。则线圈L的直流电阻RL＝　 　Ω，断开开关后通过电灯的电流方向为　 　（填“向左”或“向右”），在t2＝1.4×10﹣3s时刻线圈L中的感应电动势的大小　 　V（结果保留2位有效数字）
14．（10分）用如图1所示电路测量电源的电动势和内阻。实验器材：
待测电源（电动势约3V，内阻约2Ω），保护电阻R1（阻值10Ω）和R2（阻值5Ω），滑动变阻器R，电流表A，电压表V，开关S，导线若干。

实验主要步骤：
（i）将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大，闭合开关；
（ⅱ）逐渐减小滑动变阻器接入电路的阻值，记下电压表的示数U和相应电流表的示数I；
（ⅲ）在图2中，以U为纵坐标，I为横坐标，做U﹣I图线（U、I都用国际单位）；
（ⅳ）求出U﹣I图线斜率的绝对值k和在横轴上的截距a。
回答下列问题：
（1）电压表最好选用　 　；电流表最好选用　 　。
A．电压表（0～3V，内阻约15kΩ）
B．电压表（0～3V，内阻约3kΩ）
C．电流表（0～200mA，内阻约2Ω）
D．电流表（0～30mA，内阻约2Ω）
（2）滑动变阻器的滑片从左向右滑动，发现电压表示数增大。两导线与滑动变阻器接线柱连接情况是　 　。
A．两导线接在滑动变阻器电阻丝两端接线柱
B．两导线接在滑动变阻器金属杆两端接线柱
C．一条导线接在滑动变阻器金属杆左端接线柱，另一条导线接在电阻丝左端接线柱
D．一条导线接在滑动变阻器金属杆右端接线柱，另一条导线接在电阻丝右端接线柱
（3）选用k、a、R1和R2表示待测电源的电动势E和内阻r的表达式E＝　 　，r＝　 　，代入数值可得E和r的测量值。
三、计算题（本题共3小题，共36分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位．）
15．（12分）如图所示的平面直角坐标系xOy．在第I象限内有平行于y轴的匀强电场。方向沿y轴正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc区域内有匀强磁场。方向垂直于xOy平面向里，正三角形边长为L．且ab边与y轴平行。一质量为m、电荷量为q的粒子。从y轴上的p（0，h）点，以大小为v0的速度沿x轴正方向射入电场，通过电场后从x轴上的a（2h，0）点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力。求。
（1）电场强度E的大小；
（2）粒子到达a点时速度的大小和方向；
（3）abc区域内磁场的磁感应强度B的最小值。

16．（12分）在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距l＝1m，导轨左端接有如图所示的电路．其中水平放置的平行板电容器两极板M、N部距离d＝10mm，定值电阻R1＝R2＝12Ω，R3＝2Ω，金属棒ab电阻r＝2Ω，其它电阻不计．磁感应强度B＝0.5T的匀强磁场竖直穿过导轨平面，当金属棒ab沿导轨向右匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量m＝1×10﹣14kg，带电量q＝﹣1×10﹣14C的微粒恰好静止不动．取g＝10m/s2，在整个运动过程中金属棒与导轨接触良好．且运动速度保持恒定．试求：
（1）匀强磁场的方向；
（2）ab两端的路端电压；
（3）金属棒ab运动的速度．

17．（12分）如图所示，MN、PQ是足够长的光滑平行导轨，其间距为L，且MP⊥MN．导轨平面与水平面间的夹角θ＝30°．MP接有电阻R．有一匀强磁场垂直于导轨平面，磁感应强度为B．将一根质量为m的金属棒ab紧靠MP放在导轨上，且与导轨接触良好，金属棒的电阻也为R，其余电阻均不计。现用与导轨平行的恒力F＝mg沿导轨平面向上拉金属棒，使金属棒从静止开始沿导轨向上运动，金属棒运动过程中始终与MP平行。当金属棒滑行至cd处时已经达到稳定速度，cd到MP的距离为s。已知重力加速度为g，求：
（1）金属棒开始运动时的加速度大小；
（2）金属棒达到的稳定速度；
（3）金属棒从静止开始运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量。



2019-2020学年安徽省滁州市明光中学高二（下）开学物理试卷
参考答案
一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分．在给出的四个选项中，第1～8小题只有一个选项正确，第9～12小题有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）
1． 解：A、从图中可以看出，温度越高，向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越大，故A错误；
B、从图中可以看出，辐射的各个波长的部分的辐射强度均变大，故向外辐射的电磁波的总能量随温度升高而增强，故B错误；
CD、从图中可以看出，辐射强度的极大值随温度升高而向短波方向移动，故C错误，D正确；
故选：D。
2． 解：A、匀强电场中各点的场强处处相同。电场线不仅是直线，而且电场线必须是平行同向、疏密均匀的直线时该电场才是匀强电场，故A错误。
B、由E＝k知，在电荷+Q所产生的电场中，以+Q为球心，半径为r的球面上各点电场强度大小相等，但方向不同，所以点电荷的电场不是匀强电场，故B错误。
C、由F＝qE知，在匀强电场中E处处相同，则点电荷q在匀强电场中运动时，它所受电场力的大小和方向都不变，故C正确。
D、正点电荷只受电场力作用时，在匀强电场中不一定沿电场线运动，还与电荷的初速度有关，故D错误。
故选：C。
3． 解：A、根据左手定则可知：电子从P点沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场B1时，受到的洛伦兹力方向向上，所以电子的运行轨迹为PDMCNEP，故A错误；
B、电子在整个过程中，在匀强磁场B1中运动两个半圆，即运动一个周期，在匀强磁场B2中运动半个周期，所以T＝+，由图象可知，电子在匀强磁场B1中运动半径是匀强磁场B2中运动半径的一半，根据r＝可知，B1＝2B2，则可知T＝； 故B正确，CD错误。
故选：B。
4． 解：如图，当正方形线圈abcd有一半处在磁感应强度为B的匀强磁场中时，磁通量为：Φ＝B?＝
故选：A。
5． 解：线框开始进入磁场运动L的过程中，只有边bc切割，感应电流不变，根据右手定可判定电流方向为逆时针方向；
前进L后，边bc开始出磁场，边ad开始进入磁场，回路中的感应电动势为边ad产的减去在bc边在磁场中产生的电动势，随着线框的运动回路中电动势逐渐增大，电流逐渐增大，方向为正方向；
当再前进L时，边bc完全出磁场，ad边也开始出磁场，有效切割长度逐渐减小，电流方向仍为正方向但逐渐变小，故B正确，ACD错误。
故选：B。
6． 解：由题意可知，只有A图在切割磁感线，导致磁通量在变化，从而产生正弦交变电动势e＝BSωsinωt，而BCD图均没有导致磁通量变化，故A正确，BCD错误；
故选：A。
7． 解：设交流电的有效值为U，将交流电与直流电分别通过相同电阻R，分析一个周期内热量：
交流电：Q1＝
直流电：Q2＝?T
由Q1＝Q2得：U＝，故D正确，ABC错误；
故选：D。
8． 解：根据法拉第电磁感应定律E＝＝S，题中相同，
a圆环中产生的感应电动势分别为Ea＝＝S＝π，
b圆环中产生的感应电动势分别为Eb＝＝S＝π，
由于ra：rb＝2：1，
所以，
由于磁场向外，磁感应强度B随时间均匀增大，根据楞次定律可知，感应电流均沿顺时针方向，故B正确，ACD错误；
故选：B。
9． 解：A、在t＝0时刻，感应电动势为零，此时线圈一定处在中性面上，磁通量最大；故A错误；
B、由图可知，a的周期为4×10﹣2s；b的周期为6×10﹣2s，则由n＝可知，转速与周期成反比，
故转速之比为：3：2；故B正确；
C、曲线a的交变电流的频率f＝＝25Hz；故C正确；
D、曲线a、b对应的线圈转速之比为3：2，
曲线a表示的交变电动势最大值是15V，
根据Em＝nBSω得曲线b表示的交变电动势最大值是10V；故D错误；
故选：BC。
10． 解：A\由图象可知，Uc＝﹣，知图线的斜率＝，那么普朗克常量h＝，故A错误
B、当遏止电压为零时，最大初动能为零，则入射光的能量等于逸出功，所以W0＝hv0＝eU1，故B正确
C、遏止电压为反向截止电压，电源的右端为正极，故C正确
D、电流I＝＝ 得n＝＝＝6.25×1013，故D错误
故选：BC。
11． 解：AC、氢原子中的电子从n＝5跃迁到n＝2产生a光，△E＝E5﹣E2＝﹣0.54﹣（﹣3.40）eV＝2.86eV，
氢原子中的电子从n＝4跃迁到n＝2产生b光，△E′＝E4﹣E2＝﹣0.85﹣（﹣3.40）eV＝2.55eV，
能量越高频率越大，波长越小，则λa＜λb，故A错误，C正确；
BD、根据光电效应可知，最大初动能为：eUc＝，光子频率越高波长越短，光电子的最大初动能越大，对应的遏止电压Uc越大，即Ua＞Ub，
所以a光照射后的最大初动能为：Eka＝2.86﹣2.29＝0.57eV，b光照射后的最大初动能为：Ekb＝2.55﹣2.29＝0.26eV，故B错误，D正确。
故选：CD。
12． 解：A、开关断开时，副线圈为R1和R2串联，电压表测量R2的电压，由图乙可知，原线圈输入电压：V＝100V，根据变压比可知，副线圈输出电压：＝10V，根据欧姆定律可知，电压表的读数即电阻R2两端电压为5V，故A错误；
B、由A的分析可知，根据欧姆定律可知，副线圈输出电流：I2＝＝0.25A，根据变流比可知，原线圈输入电流：＝0.025A，故B错误；
C、电阻R2消耗的功率：PR2＝＝2.5W，故C正确；
D、闭合开关S，电阻R1和R3并联，阻值：R13＝10Ω，根据欧姆定律可知，I2′＝＝A，则电容器两端最大电压：U＝I2′R13＝V＞6V，被击穿，故D正确。
故选：CD。
二、实验题（本题共2小题，共16分．按要求作答．）
13． 解：由图可知，零时刻通过电感线圈L的电流为：
I0＝1.5A，
由欧姆定律：I0＝
解得：RL＝
断开开关后，线圈L中会产生感应电流，电流的方向阻碍原电流的变化，故产生的感应电流方向向右，线圈、定值电阻和灯泡构成了闭合回路，故流过灯泡的电流方向向左；
由图可知，在t2＝1.4×10﹣3 s时刻电感线圈L的电流I＝0.4A。
线圈此时相当于一个电源，由闭合电路的欧姆定律得：E＝I （RL+R+R1）
代入数据解之得：E＝4.0V
故答案为：2；向左；4.0
14． 解：（1）电压表并联在电路中，故电压表内阻越大，分流越小，误差也就越小，因此应选内阻较大的A电压表；
当滑动变阻器接入电阻最小时，通过电流表电流最大，此时通过电流表电流大小约为I＝＝A＝176mA；因此，电流表选择C；
（2）分析电路可知，滑片右移电压表示数变大，则说明滑动变阻器接入电路部分阻值增大，而A项中两导线均接在金属柱的两端上，接入电阻为零；而B项中两导线接在电阻丝两端，接入电阻最大并保持不变；C项中一导线接在金属杆左端，而另一导线接在电阻丝左端，则可以保证滑片右移时阻值增大；而D项中导线分别接右边上下接线柱，滑片右移时，接入电阻减小；故D错误；
故选：C；
（3）由闭合电路欧姆定律可知：U＝E﹣I（r+R2），对比伏安特性曲线可知，图象的斜率为k＝r+R2；
则内阻r＝k﹣R2；
令U＝0，则有：
I＝＝； 由题意可知，图象与横轴截距为a，则有：a＝I＝；解得：E＝ka；
故答案为：（1）A，C；（2）C；（3）ka； k﹣R2。
三、计算题（本题共3小题，共36分．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须写出数值和单位．）
15． 解：（1）粒子在第Ⅰ象限内做类平抛运动，设在第Ⅰ象限内运动的时间为t1，则
水平方向有：2h＝v0t1①
竖直方向有：h＝t12 ②
①②式联立得：E＝③
（2）设粒子到达a点时时竖直方向的速度vy
则有：vy＝at1＝④。
①③④联立得：vy＝v0
所以粒子到达a点时速度大小为va＝＝＝v0⑤
与x轴的夹角为θ，由几何关系得：tanθ＝＝＝1，
所以θ＝45°；
（3）经分析，当粒子从b点出磁场时，磁感应强度最小；
由几何关系得：r＝L ⑥
由洛伦兹力提供向心力得：qvB＝m⑦
⑤⑥⑦联立得：B＝即磁感应强度的最小值。
答：（1）电场强度E的大小为；
（2）粒子到达a点时速度的大小为v0 方向斜向右下方与x轴正方向成45°角；
（3）磁场的磁感应强度B的最小值为

16． 解：（1）负电荷受到重力和电场力处于静止状态，因重力向下，则电场力竖直向上，故M板带正电．
ab棒向右切割磁感线产生感应电动势，ab棒等效于电源，感应电流方向由b→a，其a端为电源的正极，
由右手定则可判断，磁场方向竖直向下．
（2）由由平衡条件，得
mg＝Eq E＝
所以：
R3两端电压与电容器两端电压相等，由欧姆定律得通过R3的电流； I＝
ab棒两端的电压为 Uab＝UMN+I＝0.4V
（3）由法拉第电磁感应定律得感应电动势E＝BLv
由闭合电路欧姆定律得：
E＝Uab+Ir＝0.5V
联立上两式得v＝1m/s
答：（1）匀强磁场的方向竖直向下；
（2）ab两端的路端电压为0.4V；
（3）金属棒ab运动的速度为1m/s．
17． 解：（1）金属棒开始运动时的加速度大小为a，由牛顿第二定律有F﹣mgsinθ＝ma
解得：；
（2）金属棒先做加速度减小的变加速运动，当金属棒稳定运动时做匀速运动，根据平衡条件则有：F＝mgsinθ+F安
切割产生的电动势为：E＝BLv
电流为：，
金属棒所受的安培力：F安＝BIL
解得：
（3）金属棒从静止开始运动到cd的过程，由动能定理得：
则根据功能关系得回路中产生的总热量为：
故电阻R上产生的热量为：
则得
答：（1）金属棒开始运动时的加速度大小；
（2）金属棒达到的稳定速度为；
（3）金属棒从静止开始运动到cd的过程中，电阻R上产生的热量为。