南京市秦淮区高二下学期期末考试模拟题含答案 12.docx

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南京市秦淮区高二下学期期末考试模拟题含答案12

南京市秦淮区高二下学期期末考试模拟题12

题号

一

二

三

四

五

总分

得分

一、单选题（本大题共7小题，共28.0分）

1.下列说法中正确的是（　　）

A.只要闭合回路内有磁通量，闭合回路中就有感应电流产生

B.电流周围一定有磁场，闭合线圈在磁场中一定能产生电流

C.线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流和感应电动势

D.线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流，但有感应电动势

2.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图所示。

由图可知该交变电流（　　）

A.周期为0.125s

B.电压的有效值为10V

C.电压的最大值为20V

D.电压瞬时值的表达式为u=20sin4πt（V）

3.关于光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是（　　）

A.只要光的频率高于金属的极限频率，光的亮度无论强弱，均能使金属发生光电效应

B.电子吸收光子的能量后一定能从金属表面逸出，成为光电子

C.光电效应现象说明了光具有波动性

D.无论入射光频率大小如何，延长光照时间，总能使金属发生光电效应

4.家用电子调光灯的调光原理是用电子线路将输入的正弦交流电压的波形截去一部分来实现的，由截去部分的多少来调节电压，从而实现灯光的可调，比过去用变压器调压方便且体积小，某电子调光灯经调整后的电压波形如图所示（部分正弦波），若用多用电表测灯泡两端的电压，多用电表示数为（　　）

A.

UmB.

UmC.

UmD.

Um

5.

在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关，关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（　　）

A.合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭

B.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭

C.合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a、b同时熄灭

D.合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭

6.

如图所示是氢原子四个能级的示意图，当氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射一定频率的光子，以下说法不正确的是（　　）

A.一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子

B.根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子动能增大

C.n=4能级的氢原子自发跃迁时，辐射光子的能量最大为12.75eV

D.用能量为11.0eV的电子轰击基态氢原子能使其跃迁到更高能级

7.真空中一个静止的镭原子核

Ra经一次α衰变后变成一个新核Rn，衰变方程为

Ra→

Rn+

He，下列说法正确的是（　　）

A.衰变后

Rn核的动量与α粒子的动量相同

B.衰变后

Rn核的质量与α粒子的质量之和等于衰变前镭核

Ra的质量

C.若镭元素的半衰期为τ，则经过τ的时间，8个

Ra核中有4个已经发生了衰变

D.若镭元素的半衰期为τ，是经过2τ的时间，2kg的

Ra核中有1.5kg已经发生了衰变

二、多选题（本大题共3小题，共12.0分）

8.下列关于物质结构的叙述中正确的是（　　）

A.天然放射性现象的发现表明了原子核内部是有复杂结构的

B.质子的发现表明了原子核都是由质子组成的

C.电子的发现表明了原子内部是有复杂结构的

D.α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础

9.如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u=311sin 314t（V）的正弦交变电源上．变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压（报警器未画出），R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火警时（R2阻值变小），以下说法中正确的是（　　）

A.A1的示数增大，A2的示数增大B.A1的示数增大，A2的示数减小

C.V1的示数不变，V2的示数减少D.V1的示数不变，V2的示数不变

10.一个闭合回路由两部分组成，如图所示，右侧是电阻为r的圆形导线；置于竖直方向均匀变化的磁场B1中，左侧是光滑的倾角为θ的平行导轨，宽度为d，其电阻不计。

磁感应强度为B2的匀强磁场垂直导轨平面向上，且只分布在左侧，一个质量为m、电阻为R的导体棒此时恰好能静止在导轨上，分析下述判断正确的有（　　）

A.圆形线圈中的磁场，可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱

B.导体棒a、b受到的安培力大小为mgsinθ

C.回路中的感应电流为

D.圆形导线中的电热功率为

（r+R）

三、填空题（本大题共1小题，共2.0分）

11.已知氢原子的基态能量为E1，激发态能量En=

，其中n=2，3，4…，用h表示普朗克常量。

能使氢原子从第一激发态电离的光子的最小频率为______。

四、实验题（本大题共1小题，共12.0分）

12.

如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电板，已知该光电管阴极的极限频率为v0，元电荷为e，普朗克常量为h。

现将频率为v（大于v0）的光照射在阴极K上，则：

（1）阴极材料的逸出功等于______，逸出光电子的最大初动能为______。

（2）加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为______，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是______。

（3）为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反=______的反向电压。

（4）下列方法一定能够增加饱和光电流的是______。

A．照射光频率不变，增加光强    B．照射光强度不变，增加光的频率

C．增加A、K电极间的电压         D．减小A、K电极间的电压

五、计算题（本大题共4小题，共46.0分）

13.

如图所示，匀强磁场的磁感应强度B=0.4T，匝数为n=50匝的矩性线圈，绕转轴OO′垂直于匀强磁场匀速转动，每匝线圈长为L=20cm，宽为d=10cm，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计时。

求：

（1）写出交流感应电动势e的瞬时值表达式；

（2）若每匝线圈本身电阻r=0.02Ω，外接一只阻值为19Ω的用电器，使线圈和外电路构成闭合电路，写出交流感应电流的瞬时值表达式。

14.某村通过发电厂发电对用户供电，输电线路示意图如图所示，已知发电机的输出电压为500V，输出功率为9kW，用变压比（原、副线圈匝数比）为1：

3的理想变压器升压后向远处送电，输电导线的总电阻为10Ω，到达用户后再用变压比为72：

11的理想变压器降压后供给用户。

求：

（1）输电线上损失的电压和电功率；

（2）用户得到的电压和电功率。

15.两个氘核聚变产生一个中子和氦核（氦的同位素）。

已知氘核的质量mD=2.01360u，氦核的质量mHe=3.0150u，中子的质量mn=1.0087u。

（1）写出聚变方程并计算释放的核能。

（2）若反应前两个氘核的动能为0.35MeV．它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？

16.如图所示，边长为L的正方形金属线框abcd静止在光滑绝缘水平面上，平行边界MN、PQ间有垂直于水平面向下的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，MN、PQ间的距离刚好等于L，开始时金属线框的ab边到磁场边界MN的距离也刚好等于L，现给金属线框一个水平向右的恒定拉力，结果金属线框刚好能匀速穿过磁场，线框运动过程中ab边始终与MN平行，已知金属线框的电阻为R，质量为m，求：

（1）水平拉力的大小；

（2）线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热；

 （3）若ab边刚好要进磁场时，撤去拉力，则金属线框穿过磁场时的速度大小为多少?

答案和解析

1.【答案】D

【解析】解：

A、虽然闭合电路内有磁通量，但如果磁通量没有变化，闭合电路中没有感应电流产生。

故A错误。

B、闭合线圈在磁场中，如果磁通量没有变化，闭合电路中没有感应电流产生。

故B错误。

CD、线框不闭合时，若穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中没有感应电流，但有感应电动势产生。

故C错误，D正确。

故选：

D。

感应电流产生的条件是穿过闭合线圈的磁通量发生变化；产生感应电动势的条件是穿过线圈的磁通量发生变化。

产生感应电流的条件有两个：

一是电路要闭合；二是穿过电路的磁通量要发生变化，两者缺一不可。

2.【答案】C

【解析】解：

A、由图象可知，交流电压的最大值为Um=20V，电流的周期为T=0.250s，故A错误，C正确；

B、电压的有效值U=

V=10

V，故B错误；

D、电流的周期为T=0.250s，ω=

=

=8πrad/s，所以电压瞬时值的表达式为u=20sin8πt（V），故D错误。

故选：

C。

根据图象可以知道交流电压的最大值和交流电的周期，根据最大值和有效值的关系即可求得交流电的有效值和频率，从而确定表达式。

本题考查了有关交流电描述的基础知识，要根据交流电图象正确求解最大值、有效值、周期、频率、角速度等物理量，同时正确书写交流电的表达式。

3.【答案】A

【解析】解：

A、根据光电效应方程EKm=hv-W0，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，与入射光的强度无关。

故A正确。

B、根据发生光电效应的条件，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。

故B错误。

C、光电效应现象说明了光具有粒子性，并不是波动性。

故C错误。

D、根据光电效应方程EKm=h

-h

．入射光的波长必须小于极限波长，才能发生光电效应，与时间的长短无关。

故D错误。

故选：

A。

根据光电效应方程EKm=hγ-W0，可知道光电子的最大初动能与什么因素有关。

v=

，逸出功W0=hv0=h

，光电效应方程可写成EKm=h

-h

．发生光电效应的条件是v＞v0或hv＞W0，与入射光的强度无关。

解决本题的关键熟练掌握光电效应方程EKm=hv-W0或EKm=h

-h

．要知道在入射光频率一定时，单位时间内从金属中逸出的光电子个数与入射光的强度成正比。

4.【答案】D

【解析】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=

因Q1=Q2

解得：

U=

；

故选：

D。

根据电流的热效应：

由一个周期内交变电流通过电阻R的产生热量与直流电通过电阻R一个周期内产生热量相等，求解有效值．多用电表的示数为有效值．

求解交流电的有效值，从有效值的定义出发，根据一个周期内通过相同的电阻，发热量相同，此直流的值即为交流电的有效值．

5.【答案】C

【解析】解：

由图可以看出，a、b灯泡在两个不同的支路中，对于纯电阻电路，不发生电磁感应，通电后用电器立即开始正常工作，断电后停止工作。

但对于含电感线圈的电路，在通电时，线圈产生自感电动势，对电流的增大有阻碍作用，使a灯后亮，则合上开关，b先亮，a后亮。

当断开电键时，线圈中产生自感电动势，由a、b及电感线圈组成一个回路，两灯同时逐渐熄灭。

故C正确。

故选：

C。

当开关接通和断开的瞬间，流过线圈的电流发生变化，产生自感电动势，阻碍原来电流的变化，根据楞次定律来分析两灯亮暗顺序。

对于线圈要抓住这个特性：

当电流变化时，线圈中产生自感电动势，相当于电源，为回路提供瞬间的电流。

6.【答案】A

【解析】解：

A、一个处于n=3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出2种不同频率的光子，即3能级到2能级，2能级到1能级，故A错误；

B、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。

故B正确；

C、根据玻尔理论得知，n=4能级直接跃迁到基态放出的光子能量最大，最大能量为Emax=E4-E1=-0.85eV-（-13.6）eV=12.75eV，故C正确；

D、一个处于基态的氢原子可以吸收动能为11.0eV的电子中的10.2eV的能量后跃迁到高能级，故D正确；

本题选择不正确的

故选：

A。

氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，根据库仑引力提供向心力，得出电子速度的变化，从而得出电子动能的变化，根据氢原子能量的变化得出电势能的变化。

根据玻尔理论研究放出的光子的最大能量。

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。

氢原子跃迁时放出的光子的频率取决于初末能级之差。

7.【答案】D

【解析】解：

A、衰变前，镭原子核

Ra的动量为零。

根据动量守恒可知，

Rn与α粒子的动量大小相等，方向相反，所以二者动量不同，故A错误。

B、镭核衰变的过程中，存在质量亏损，导致衰变后

Rn核的质量与α粒子的质量之和小于衰变前镭核

Ra的质量，故B错误。

C、少量放射性元素的衰变是一个随机事件，对于8个放射性元素，无法准确预测其衰变的个数，故C错误。

D、2kg的

Ra核衰变，符合统计规律，经过2τ的时间，已有1.5kg发生衰变，故D正确。

故选：

D。

衰变过程遵守动量守恒定律，由动量守恒定律分析衰变后

Rn核的动量与α粒子的动量关系。

衰变过程存在质量亏损。

半衰期是统计规律，针对大量原子核有效。

解决本题的关键知道核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，知道衰变的过程中的半衰期仅仅与元素本身有关，是一个统计规律。

8.【答案】ACD

【解析】解：

A、天然放射现象说明原子核内部有复杂的结构。

故A正确。

B、质子的发现表明了质子是原子核的组成部分，但不能说明原子核都是由质子组成的。

故B错误。

C、汤姆生发现电子，知道原子还可以再分，表明了原子内部是有复杂结构的。

故C正确。

D、α粒子散射实验是原子核式结构模型的实验基础，故D正确；

故选：

ACD。

天然放射现象说明原子核内部有复杂结构；α粒子散射实验说明了原子的核式结构模型，汤姆生发现电子，说明原子内部有复杂结构。

解决本题的关键要熟悉教材，了解物理学史，不能混淆，要注意原子核复杂结构与原子的核式结构的区别，及理解α粒子散射实验内容与意义。

9.【答案】BC

【解析】解：

当传感器R2所在处出现火情时，R2的电阻减小，导致电路的总的电阻减小，所以电路中的总电流将会增加，A1测量的是原线圈中的总的电流，由于副线圈的电流增大了，所以原线圈的电流A1示数也要增加；

由于电源的电压不变，原副线圈的电压也不变，所以V1的示数不变，由于副线圈中电流增大，R3的电压变压变大，所以V2的示数要减小，即R1的电压也要减小，所以A2的示数要减小，故A、D错误，BC正确。

故选：

BC。

和闭合电路中的动态分析类似，可以根据R2的变化，确定出总电路的电阻的变化，进而可以确定总电路的电流的变化的情况，在根据电压不变，来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况．

电路的动态变化的分析，总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况，再确定其他的电路的变化的情况，即先部分后整体再部分的方法．

10.【答案】ABC

【解析】解：

A、B、C导体棒静止在导轨上，所受的合力为零。

根据力的平衡得知，棒所受的安培力的大小为mgsinθ，方向沿斜面向上。

所以有：

B2Id=mgsinθ，则回路中的感应电流大小I=

。

根据安培力的方向，通过左手定则判断得知，通过线圈感应电流的方向从上往下看为顺时针方向。

根据楞次定律，圆形线圈中的磁场可以方向向上均匀增强，也可以方向向下均匀减弱。

故A、B、C正确。

D、根据P=I2r，可知圆形导线中的电热功率为P=

r．故D错误。

故选：

ABC。

磁场B1均匀变化产生感应电动势，从而产生感应电流，导体棒受重力、支持力、安培力平衡，根据力的平衡求出安培力的大小和方向，从而知道电流的大小和方向，根据楞次定律判断圆形线圈中磁场的变化。

解决本题的关键通过受力平衡求出安培力的大小和方向，以及掌握左手定则判定安培力与电流方向的关系，和运用楞次定律判断感应电流方向与磁场的变化关系。

11.【答案】

【解析】解：

第一激发态即第二能级，是能量最低的激发态，则有：

；

电离是氢原子从第一激发态跃迁到最高能级0的过程，需要吸收的光子能量最小为：

所以有：

，解得：

γ=

。

故答案为：

最大波长对应着光子的最小能量，即只要使使氢原子从第一激发态恰好电离即可。

根据题意求出第一激发态的能量值，恰好电离时能量为0，然后求解即可。

本题主要考查了电离中涉及的氢原子的能级跃迁问题。

同时明确光子能量、光速、频率、波长之间关系。

12.【答案】hv0 hv-hv0 hv-hv0+eU 先逐渐增大，然后保持不变 

 A

【解析】解：

（1）由图可知，K是阴极，A是阳极，

依据光电效应方程：

Ekm=hν-W0，当Ekm=0时，入射光的能量等于阴极材料的逸出功，

则有：

阴极材料的逸出功等于hν0；

电子的最大初动能EK=hν-hν0

（2）由动能定理eU=EKm-EK

所以EKm=hν-hν0+eU

将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是先渐渐增大，当达到饱和电流时，则不变，

（3）由动能定理得-eU反=0-EK

所以U反=

；

（4）A．照射光频率不变，增加光强，则入射光的光子数目增多，导致光电流的饱和值增大，故A正确；

B．照射光强度不变，增加光的频率，则入射光的光子数目减少，导致光电流的饱和值减小，故B错误；

C．增加A、K电极间的电压，会导致光电流增大，但饱和值不变，故C错误；

D．减小A、K电极间的电压，会导致光电流减小，但饱和值不变，故D错误；

故选：

A。

故答案为：

（1）hν0；hν-hν0；

（2）hν-hν0+eU，逐渐增大，直至保持不变； （3）

；（4）A。

（1）K是阴极，A是阳极，根据光电效应方程，最大初动能为零时，材料的逸出功等于入射光的能量；依据光电效应方程：

Ekm=hγ-W0。

（2）根据光电效应的特点判断；

（3）吸收光子的能量一部分克服逸出功，剩下的转化为电子的动能，根据最大初动能公式和动能定理求解。

（4）当光电子的动能恰好能克服电场力做功时的电压即为遏止电压。

本题考查了产生光电效应的原理和电子的最大初动能公式，掌握光电效应方程的应用，理解光电流与饱和电流的不同，注意正向电压与反向电压的区别。

13.【答案】解：

（1）角速度：

ω=2πn=50πrad/s，根据Em=NBωS，可得感应电动势的最大值：

Em=nBSω=50×0.4×0.2×0.1×50πV=20πV。

由于线框垂直于中性面开始计时，所以电动势瞬时值的表达式：

e=20πcos（50πt）V。

（2）电流的最大值：

Im=

=πA。

因此交流感应电流I的瞬时值表达式：

i=πcos（50πt）A。

答：

（1）交流感应电动势e的瞬时值表达式为e=20πcos（50πt）V。

（2）若每匝线圈本身电阻r=0.02Ω，外接一只阻值为19Ω的用电器，使线圈和外电路构成闭合电路，交流感应电流的瞬时值表达式为i=πcos（50πt）A。

【解析】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；电压表测量的是有效值，是电阻R上的电压，根据闭合电路的欧姆定律即可求解。

本题考查了有关交流电描述的基础知识，要能根据题意写出瞬时值的表达式，知道有效值跟峰值的关系，难度不大，属于基础题。

线框在匀强磁场中匀速转动，产生正弦式交变电流。

而对于电表读数由交变电的有效值来确定。

14.【答案】解：

（1）设升压变压器副线圈两端的电压为U2，有

，其中U1=500V，

，得：

U2=1500V，

设输电线中的电流为I线，有：

I线=

，其中P线=9KW，解得：

I线=6A，

输电线上损耗的电压为：

U损=I线R线=6×10=60V，

输电线上损耗的电功率为：

P损=

=360W；

（2）降压变压器原线圈两端的电压为：

U3=U2-U损=1440V，

设用户得到的电压为U4，有

，其中

，解得U4=220V，

用户得到的电功率为：

P用户=P线-P损=8640W；

答：

（1）输电线上损失的电压和电功率为60V和360W；

（2）到的电压和电功率为220V和8640W；

【解析】

（1）根据原副线圈的电压和匝数的关系求出U2，再通过P=UI求出输电电流，结合欧姆定律求出损耗的电压；

（2）根据U2=U3+U损，求出U3，再根据降压变压器匝数和电压的关系求出用户得到的电压U4，根据P3=P2-P损，求出用户得到的功率；

解决该题的关键是明确知道变压器原副线圈的电压、电流和电功率的关系，知道输电线上损耗的电压和电功率的求解方法。

15.【答案】解：

（1）聚变的核反应方程：

2

H→

He+

n

核反应过程中的质量亏损为△m=2mD-（mHe+mn）=0.0035u

释放的核能为△E=△mc2=0.0035uc2=3.26MeV

（2）对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为0．即：

0=mHevHe+mnvn，

反应前后总能量守恒，得：

，

解得：

EkHe=0.99MeV，Ekn=2.97MeV。

答：

（1）聚变的核反应方程：

2

H→

He+

n，释放的核能为3.26MeV；

（2）产生的氦核的动能为0.99MeV，中子的动能为2.97MeV。

【解析】

（1）要写出核反应方程，必须知道生成物是什么，所以可以根据核反应过程遵循质量数守恒和核电荷数守恒求出新核的质量数、核电荷数从而确定新核，并最终写出核反应方程式。

要计算计算释放的核能，就必须知道核反应亏损的质量，根据爱因斯坦质能方程△E=△mC2即可求出核反应释放的能量。

（2）根据动量守恒定律及能力守恒定律即可求解。

只要对近代原子物理有所了解即可，需要深入理解的东西不是太多。

所以要多读教材，适量做些中低档题目即可。

16.【答案】解：

（1）线框在进磁场前做初速度为零的匀加速运动

由牛顿第二定律得：

F=ma，

由匀变速直线运动的速度位移公式得：

，

线框匀速穿过磁场，由平衡条件得：

F=BIL，

线框穿过磁场时产生的感应电动势：

E=BLv0，

感应电流：

，

解得：

；

（2）线框匀速通过磁场区域，

由动能定理得：

F×2L+W安=

-

，

克服安培力做功转化为焦耳热，即：

Q=-W安，

解得：

；

（3）线框刚好要进入磁场时。

线框的速度大小为：

，

线框进磁场的过程中，根据牛顿第二定律得：

F安=ma，

即：

，

，

，

同理可以得到，线框出磁场的过程中：

，

即：

，

解得：

v1=0，即线框刚好完全穿过磁场时的速度为0。

答：

（1）水平拉力的大小为

​​​​​​​；

（2）线框穿过磁场的过程中，线框中产生的焦耳热为

；

（3）若ab边刚好要进磁场时，撤去拉力，则金属线框穿过磁场时的速度大小为0。

【解析】

（1）线框进入磁场前做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律和运动学公式求出线框进入磁场时的速度，由E=BLv求出线框进入磁场时产生的感应电动势，由欧姆定律求出感应电流，由安培力公式与平衡条件求出拉力大小。

（2）线