江西省南康中学2016-2017学年高二下学期期中考试物理

南康中学2016～2017学年度第二学期高二期中考试
物理试卷
一、选择题（共10个小题，每题4分，共40分。

其中第8，9，10题有两个或者两个以上选
项。

选对4分，漏选2分，错选0分）
1．物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( )
A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的
B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构
C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的
D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的
2．现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构，为满足测量要求，将显微镜工作时
电子的德布罗意波长设定为d
n
，其中n>1，已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，
电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为 ( )
A．n2h2
med2B．(
nd2h2
n2e3
)
1
3
C．
d2h2
2men2
D．
n2h2
2med2
3．如图所示电路中，L为电感线圈，R为灯泡，电流表内阻为零，电压表内
阻无限大，交流电源的电压u＝2202sin 100πt V，若保持电压的有效
值不变，只将电源频率改为100 Hz，下列说法正确的是( )
A．电流表示数增大B．电压表示数增大
C．灯泡变亮D．电感线圈的感抗减小
4．一个U形金属线框在匀强磁场中绕OO′轴以相同的角速度匀速转动，通过导线给同一电阻R供电，如图甲、乙所示。

其中甲图中OO′轴右侧有磁场，乙图中整个空间均有磁场，两
磁场磁感应强度相同。

则甲、乙两图中交流电流表的示数之比为( )
A．1∶ 2 B．1∶2 C.1∶4
D．1∶1
5．带电质点在匀强磁场中运动，某时刻速度方向如图所示，所受的重力和洛伦兹力的合力恰
好与速度方向相反，不计阻力，则在此后的一小段时间内，带电质点将( )
A．可能做直线运动B．可能做匀减速运动
C．一定做曲线运动D．可能做匀速圆周运动
6．如图，光滑金属导轨由倾斜和水平两部分组成，水平部分足
够长且处在竖直向下的匀强磁场中，右端接一电源(电动势
为E，内阻为r)。

一电阻为R的金属杆PQ水平横跨在导轨
的倾斜部分，从某一高度由静止释放，金属杆PQ进入磁场
后的运动过程中，速度时间图象不．可能是下图中的哪一个？(导轨电阻不计) ( )
7．如图所示，B、C、D、E、F,5个小球并排放置在光滑的水平面上，
B、C、D、E,4个球质量相等，而F球质量小于B球质量，A球的
质量等于F球质量。

A球以速度v0向B球运动，所发生的碰撞均为弹性碰撞，则碰撞之后( )
A．5个小球静止，1个小球运动B．4个小球静止，2个小球运动
C．3个小球静止，3个小球运动D．6个小球都运动
8．如图所示的四个图象描述的是竖直上抛物体的动量增量随时间变化的图线和动量变化率随时间变化的图线．若不计空气阻力，取竖直向上为正方向，那么正确的是( )
9．用如图所示的装置研究光电效应现象.当用光子能量为2.75 eV的光照射
到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触
头c，发现当电压表的示数大于或等于1.7 V时，电流表示数为0，则下
列说法正确的是( )
A.光电子的最大初动能始终为1.05 eV
B.光电管阴极的逸出功为1.05 eV
C.当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，电流增大
D.改用能量为2.5 eV的光子照射，移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流10．如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能
级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指
氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则( )
A．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的
B．6种光子中有2种属于巴耳末系
C．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量
D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
二、填空题（每空2分，共16分。

）
11．某同学用图1所示装置来验证动量守恒定律，
实验时先让a球从斜槽轨道上某固定点处由
静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留
下痕迹，重复10次；然后再把b球放在斜槽
轨道末端的最右端附近静止，让a球仍从原
固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次，回答下列问题：
(1)在本实验中结合图1，验证动量守恒的验证式是下列选项中的________。

A．m a OC＝m a OA＋m b OB B．m a OB＝m a OA＋m b OC
C．m a OA＝m a OB＋m b OC
(2)经测定，m a＝45.0g，m b＝7.5g，请结合图2分析：碰撞前、后m a的动量分别为p1与p1′，则p1∶p1′＝________________(保留分式)。

有同学认为，在该实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的水平距离增大。

请你用已知的数据，分析和计算出被碰小球m b平抛运动水平距离的最大值为________cm。

12．为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射时电阻的大小关系，某同学用如图a 所示的电路进行实验，得出两种UI图线，如图b所示．
(1)根据电路连接图，画出电路原理图。

(2)根据UI图线可知正常光照射时光敏电阻的阻值为______Ω，强光照射时电阻为______Ω；
(3)若实验中所用电压表的内阻约为5 k Ω，毫安表的内阻约为100 Ω，考虑到电表内阻对实验结果的影响，此实验中________(选填“正常光照射时”或“强光照射时”)测得的电阻误差较大．若测量这种光照下的电阻，则需将实物图中毫安表的连接方式采用________(选填“内接”或“外接”)法进行实验，实验结果较为准确．
三、计算题（共44分，要有必要的分析和计算过程，直接写答案不给分）
13． (10分)一个次级有两个不同副线圈的理想变压器，如图甲所示。

如图乙，将两盏标有“6 V 0.9 W”和一盏标有“3 V 0.9
W”的三盏灯泡全部接入变压器的次
级线圈，且能够正常发光。

已知U 1
＝220 V ，匝数如图。

(1)请在次级线圈中画出如何连接
的示意图；
(2)计算灯泡正常发光时变压器初级线圈中的电流大小。

14．(10分)如图所示，正方形导线框abcd 的质量为m ，边长为l ，导线框的总电阻为R .导线框从有界匀强磁场的上方某处由静止自由下落，下落过程中，导线框始
终在与磁场垂直的竖直平面内，cd 边保持水平．磁场的磁感应强度大小
为B 、方向垂直纸面向里，磁场上、下两个界面竖直距离为l ，已知cd
边刚进入磁场时线框恰好做匀速运动，重力加速度为g .求：
(1)cd 边刚进入磁场时导线框的速度大小；
(2)从导线框cd 边刚进入磁场到ab 边刚离开磁场的过程中，导线框克服安培力所做的功．
15．(12分)如图a 所示的平面坐标系xOy ，在整个区域内充满了匀强磁场，磁场方向垂直坐
标平面，磁感应强度B 随时间变化的关系如图b 所示．开始时刻，磁场方向垂直纸面向里(如图)，t ＝0时刻有一带正电的粒子(不计重力)从坐标原点O 沿x 轴正方向进入磁场，初速度为v 0＝2×103 m/s.已知该带电粒子的比荷为q m ＝1.0×104
C/kg.试求：
(1)t1＝
4π
3
×10－4 s时粒子所处位置的坐标(x1，y1)；
(2)带电粒子进入磁场运动后第一次到达y轴时离出发点的距离h.
16．(12分)在光滑水平地面上有一凹槽A，中央放一小物块B，物块与左右两边槽壁的距离如图所示，L为2.0m，凹槽与物块的质量均为m，
两者之间的动摩擦因数μ为0.03，开始时物块
静止，凹槽以v0＝6m/s初速度向右运动，设物块
与凹槽槽壁碰撞过程中没有能量损失，且碰撞时间不计。

g取10m/s2，求：
(1)物块与凹槽相对静止的速度？
(2)从凹槽开始运动到两者相对静止物块与左侧槽壁碰撞的次数？
(3)从凹槽开始运动到两者刚相对静止所经历的时间？
南康中学2016～2017学年度第二学期高二期中考试
物理参考答案
一、选择题
1．答案 A
解析 放射现象中释放出了其他粒子，说明原子核内部具有一定的结构，A 正确；电子的发现使人们认识到原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，B 错误；α粒子散射实验否定了汤姆孙提出的枣糕式原子模型，建立了核式结构模型，C 错误；密立根油滴实验测定了电子的电荷量，D 错误．
2．答案：D
解析：由德布罗意波长λ＝h p 知，p 是电子的动量，则p ＝mv ＝2meU ，而λ＝d n
， 代入得U ＝n 2h 2
2med 2。

故正确选项为D 。

3.解析：由u ＝2202sin 100πt V 可得电源原来的频率为f ＝100π2π
Hz ＝50 Hz.当电源频率由原来的50 Hz 增为100 Hz 时，线圈的感抗增大；线圈两端电压有效值增大，电压表示数增大，故选项B 正确；在总电压的有效值不变的情况下，电路中的电流减小，选项A 错．灯泡的电阻R 是一定的，电流减小时，实际消耗的电功率减小，灯泡变暗，选项C 错，D 错．答案：B
4.解析 题图甲中的磁场只在OO ′轴的右侧，所以线框只在半周期内有感应电流产生，如图甲，电流表测得是有效值，
所以I ＝12BS ωR 。

题图乙中的磁场布满整个空间，线框中产生的感应电流如图乙，所以I ′＝22BS ωR
，则I ∶I ′＝1∶2，即选项A 正确。

5．答案 C
解析 带电质点在运动过程中，重力做功，速度大小和方向发生变化，洛伦兹力的大小和方向也随之发生变化，故带电质点不可能做直线运动，也不可能做匀减速运动和匀速圆周运动，C 正确．
6．答案：C
解析：金属杆PQ 进入磁场后切割磁感线产生感应电动势，根据右手定则判断得知，感应电动势的方向与电源的电动势方向相反。

A.若杆PQ 产生的感应电动势与电源的电动势大小相等时，回路中总电动势为零，电路中没有电流，金属杆不受安培力，做匀速直线运动，故A 是可能的；B.若杆PQ 产生的感应电动势小于电源的电动势大小，杆中电流方向从P 到Q ，所受的安培力方向向右，将做加速运动，随着速度增加，棒产生的感应电动势增加，回路中总的电动势增加，电流减小，棒所受的安培力减小，加速度随之减小，可知v －t 图象的斜率减小，故B 是可能的；C.D 若杆PQ 产生的感应电动势大于电源的电动势大小，杆中电流方向从Q 到P ，所受的安培力方向向左，将做减速运动，随着速度减小，棒产生的感应电动势减小，回路中总的电动势减小，电流减小，棒所受的安培力减小，加速度随之减小，可知v －t 图象的斜率减小，故C 是不可能，D 是可能的。

7．答案：C
解析：A 球与B 球相碰时，由于A 质量小于B ，A 弹回，B 获得速度与C 碰撞，由于发生的碰撞为弹性碰撞且质量相等，B 静止，C 获得速度，同理，C 和D 的碰撞，D 与E 的碰撞都是如此，E 获得速度后与F 的碰撞过程中，由于E 的质量大于F ，所以E 、F 碰后都向右运动。

所以碰撞之后，A 、E 、F 三球运动，B 、C 、D 三球静止。

解析 由爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W 0可知，同种金属的逸出功相同，所以光电子逸出后的初动能取决于获得的能量，A 错误.当电压表示数大于或等于1.7 V 时，电流表无示
数，说明遏止电压为1.7 V ，由eU ＝12
mv 2，可求得光电管的逸出功为1.05 eV ，B 正确.若光的频率不变，反向电压大于遏止电压后电路中就不再有电流，C 错误.当入射光频率超过截止频率，且反向电压小于遏止电压，电路中就会有电流，D 正确.
10．答案 BC
解析 由E 4－E 1＝h c λ
，得6种光子中由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级的能量差最大，波长最短，所以A 项错误．由巴耳末系的定义，知在6种光子中只有n ＝4跃迁到n ＝2和n ＝3跃迁到n ＝2释放的光子属于巴耳末系，B 项正确．由E ∞－E 4＝0－(－0.85 eV)＝0.85 eV ，所以要使n ＝4能级的氢原子电离至少需0.85 eV 的能量，C 项正确．因为E 2－E 1＝10.2 eV ＝h ν1，E 3－E 2＝1.89 eV ＝h ν2，所以ν1>ν2，故D 项错．
二、填空题
11．答案：(1)B (2)1411
，76.8 解析：(1)小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t 相等，如果碰撞过程动量守恒，则有：m a v 0＝m a v A ＋m b v B ，
两边同时乘以时间t 得：m a v 0t ＝m a v A t ＋m b v B t ，得：m a OB ＝m a OA ＋m b OC ，故选B 。

(2)p 1p 1′＝m 1v 1m 1v 1′＝OP OM ＝44.8035.20＝1411
； 发生弹性碰撞时，被碰小球获得速度最大，根据动量守恒定律：m 1v 1＝m 1v 1′＋m 2v 2′
根据机械能守恒定律：12m 1v 21＝12m 1v 1′2＋12
m 2v 2′2 由以上两式解得：v 2′＝
2m 1m 1＋m 2v 1， 因此最大射程为：S m ＝2m 1m
1＋m 2·OB ＝2×4545＋7.5
×44.8＝76.8cm 12. (1)如图。

(2)3000 200 (2)强光照射 外接
【解析】（1）由电路连接图可知，变阻器采用分压接法，电流表采用的
是内接电路，电路原理图如图。

（2）正常光照射时，光敏电阻的阻值为R a =k a =3
2.40.810-⨯Ω=3000Ω 强光照射时，光敏电阻的阻值为R b =k b =3
0.8410-⨯Ω=200Ω （3）由于当待测电阻阻值较大时用内接法误差较小，当待测电阻阻值较小时用内接法误差较大，故此实验中，强光照射时测得的电阻误差较大。

若要较准确地测量强光照射下的电阻，电流表应该采用外接法。

三、计算题
13.答案 (1)见解析图 (2)0.012 A
解析 (1)由电压和匝数的关系知U 1U 2＝n 1n 2，U 1U 3＝n 1n 3。

代入数据得：U 2＝2 V ，U 3＝7 V 。

由U 2、U 3的结果知仅用两个副线圈中的任一个都不能使三盏灯正常发光。

若将两线圈的端点2与3连接，则有：
U 1U 14＝n 1n 3－n 2，解得U 14＝5 V ，仍不符合题目要求。

若将两线圈的端点2与4连接，则有：U 1U 13＝n 1n 2＋n 3
，解得U 13＝9 V 。

由公式R ＝U 2P 知，“6 V 0.9 W”的灯泡电阻R ＝620.9
Ω＝40 Ω，“3 V 0.9 W”的灯泡电阻R ′＝320.9
Ω＝10 Ω。

由以上所求数据可知，当两盏“6 V 0.9 W”的灯泡并联再与“3 V 0.9 W”灯泡串联接入U 13时恰正常发光。

所以在次级线圈中的连接示意图如图所示。

(2)利用P 入＝P 出得I 1U 1＝0.9×3 W，则I 1＝0.9×3 W U 1＝0.9×3220
A≈0.012 A。

14.解析：(1)设线框cd 边刚进入磁场时的速度为v ，则在cd 边进入磁场过程中产生的感应电动势为E ＝Blv ，
根据闭合电路欧姆定律，通过导线框的感应电流为I ＝Blv R
， 导线框受到的安培力为F 安＝BIl ＝B 2l 2v R
. 因cd 刚进入磁场时，导线框做匀速运动，所以有F 安＝mg ，以上各式联立得：v ＝mgR B 2l 2
. (2)导线框ab 刚进入磁场时，cd 边即离开磁场，因此导线框继续做匀速运动，导线框穿过磁场的整个过程中，其动能不变．
设导线框克服安培力做功为W 安，根据动能定理有2 mgl －W 安＝0，解得：W 安＝2mgl .
15．答案 (1)(35
m,0.6 m) (2)1.6 m
解析 (1)由题意知，粒子进入磁场后在磁场中做圆周运动，设半径为
R ，周期为T ，由洛伦兹力提供向心力，有：qv 0B ＝mv 20R
① T ＝2πR v 0＝2πm qB
② 联立①②并代入数据得：T ＝4π×10－4
s③
比较粒子在磁场中做圆周运动的周期T 和磁场变化周期可知，粒子在t 1时间内运动了三分之一圆周，其圆心为O 1，运动轨迹对应的圆心角为120°，作出粒子在磁场中运动的轨迹如图所示．由图中几何关系有： x 1＝R cos 30°④
y 1＝R (1＋sin 30°)＝1.5R ⑤
联立①④⑤并代入数据得：x 1＝35
m ，y 1＝0.6 m.
故t 1＝43π×10－4 s 时，粒子所处位置的坐标为(35
m,0.6 m) (2)根据磁场的变化规律知，粒子在磁场的前半个周期后三分之一内
做圆周运动的方向将发生变化，设其圆心为O 2；后半个周期前三分之二内做圆周运动的圆心为O 3，作出粒子在磁场中运动的轨迹如图所示． 由图中几何关系有：OO 1＝R ⑥
O 1O 3＝4R sin 30°＝2R ⑦ O 3B ＝R ⑧
h ＝OO 1＋O 1O 3＋O 3B ⑨
联立①⑥⑦⑧⑨并代入数据得：h ＝1.6 m
16．答案：(1)3m/s (2)8次 (3)10s
解析：(1)设两者相对静止时速度为v ，取向右为正方向，由动量守恒定律得： mv 0＝2mv
解得 v ＝3m/s
(2)设两者间相对静止前，相对运动的路程为S ，由动能定理得：
－μmgS ＝12(m ＋m )v 2－12
mv 20 解得：S ＝30m
已知 L ＝2.0m
可推知物块与左侧槽壁碰撞n ＝S －
L 2
2L ＋1＝8.25，故碰撞8次。

(3)设凹槽与物块碰前的速度分别为v 1、v 2，碰后的速度分别为v 1′、v 2′。

根据动量守恒定律和能量守恒定律有
mv 1＋mv 2＝mv 1′＋mv 2′
12mv 21＋12mv 22＝12mv 1′2＋12
mv 2′2 解得v 1′＝v 2，v 2′＝v 1
易知每次碰撞都速度交换。

在同一坐标系上两者的速度图线如图所示，
凹槽、物块的v－t图象在两条连续的匀变速运动图线间转换，故可用匀变速直线运动规律求时间。

则v＝v0＋at，a＝－μg解得：t＝10s。