2019-2020学年甘肃省张掖市高台县第一中学高二下学期期中考试物理试题(解析版)

高台一中2019-2020学年下学期期中模拟试卷

高二物理

（考试时间：90分钟试卷满分：100分）

第Ⅰ卷

一、选择题：本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中，第1~8题只有一项符合题目要求，第9~12题有多项符合题目要求。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.如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )

A. 恒定直流、小铁锅

B. 恒定直流、玻璃杯

C. 变化的电流、小铁锅

D. 变化的电流、玻璃杯

『答案』C

『解析』容器中水温升高，是电能转化成内能所致．因此只有变化的电流才能导致磁通量

变化，且只有小铁锅处于变化的磁通量时，才能产生感应电动势，从而产生感应电流．导致电流发热．玻璃杯是绝缘体，不能产生感应电流．故C 正确，ABD 错误．

2.我们家庭用电的电压满足正弦变化规律，在某一时刻的表达式可以写成sin m u U t ω=，则（ ））

A. 我们用的是220V 电压，所以m U =220V

B. 我国使用的交变电流，频率是50Hz

C. 一个击穿电压为220V 的电容器可以直接接在家用电路里正常工作

D. 220V 家庭电压是世界标准，全球通用

『答案』B 『解析』

【详解】A ．我们用的是220V 电压，所以

m 22202V U U ==

故A 错误；

B ．我国使用的交变电流，频率是50Hz ，故B 正确；

C ．击穿电压要小于电压的峰值2202V ，故一个击穿电压为220V 的电容器不可以直接接在家用电路里正常工作，故C 错误；

D ．220V 家庭电压不是世界标准，很多国家是110V ，故D 错误。 故选B 。

3.如图所示，两条相距L 的足够长平行光滑导轨放置在倾角为30θ?=的斜面上，阻值为R 的电阻与导轨相连，质量为m 的导体棒MN 垂直于导轨放置，整个装置在垂直于斜面向下的匀强磁场中，磁感应强度的大小为B 。轻绳一端与导体棒相连，另一端跨过定滑轮与一个质量为m 的物块相连，且滑轮与杆之间的轻绳与斜面保持平行，物块距离地面足够高，导轨、导体棒电阻不计，轻绳与滑轮之间的摩擦力不计，重力加速度为g 。从将物块由静止释放，到经过t 达到最大速度的过程中，下列说法正确的是（ ）

A. 导体棒M 端电势高于N 端电势

B. 导体棒的加速度可能大于

14

g C. 通过导体棒的电荷量为2332mgt m gR

BL B L

-

D. 导体棒运动的最大速度大小为

22

mgR

B L 『答案』

C 『解析』

【详解】A ．将物块由静止释放，则物块向下运动，导体棒沿斜面向上运动，由右手定则可知导体棒中电流由M 到N ，导体棒M 端电势低于N 端电势，故A 错误； BD ．设导体棒的上升速度v ，根据=E BLv ，BLv

I R

=

可知导体棒所受安培力为 22A =B L v

F BIL R

=

根据牛顿第二定律可得

22sin302B L v

mg mg ma R

?

--=

当导体棒的上升速度为零时，导体棒的加速度最大，最大加速度为

max 14

a g =

当导体棒的上升加速度为零时，导体棒的速度最大，最大速度为

max 22

2mgR

v B L

=

故BD 错误；

C ．对整体由动量定理得

max (sin30)2mg mg t BiLt mv ?--=

即

22222mgt mgR

BqL m B L

-=? 解得

2332mgt m gR BL q B L

-=

故C 正确。 故选C 。

4.电荷之间的引力会产生势能。取两电荷相距无穷远时的引力势能为零，一个类氢原子核带电荷为+q ，核外电子带电量大小为e ，其引力势能P kqe

E r

=-

，式中k 为静电力常量，r 为电子绕原子核圆周运动的半径（此处我们认为核外只有一个电子做圆周运动）。根据玻尔理论，原子向外辐射光子后，电子的轨道半径从1r 减小到2r ，普朗克常量为h ，那么，该原子释放的光子的频率υ为（ ） A. 2111kqe h r r υ??

=

- ??? B. 21112kqe h r r υ??

=

- ??? C. 12113kqe h r r υ??

=- ???

D. 21113kqe h r r υ??

=

- ???

『答案』B 『解析』

【详解】电子在r 轨道上圆周运动时，静电引力提供向心力

2

2kqe v m r r

= 所以电子的动能为

2122K kqe

E mv r

=

=

所以原子和电子的总能为

2K P kqe

E E E r

=+=-

再由能量关系得

1221112kqe E h E E r r ν??

==-=

- ???

即

21112kqe h r r ν??

=

- ???

故选B 。

5. 氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是：( ) A. 电子绕核旋转的半径增大 B. 氢原子的能量增大

C. 氢原子的电势能增大

D. 氢原子核外电子的速率增大

『答案』D 『解析』

本考查的是对波尔理论的理解．根据222

,,22k p ke ke ke E E E r r r

==-=-

，氢原子辐射出一个光子后，电子绕核旋转的半径减小，电势能降低，总能量也减小，则ABC

错误；n v =，

氢原子核外电子的速率增大，D 正确；

6.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则( )

A. U=66V ，k=13

B. U=22V ，k=

19

C. U=66V

，k=

19

D. U=22V ，k=13

『答案』C 『解析』

【详解】由题意知，副线圈的电流为：2U I R

=，则原线圈的电流为：12133U I I R ==，与

原线圈串联的电阻的电压为：13

R U

U I R ==

，由变压器的变比可知，原线圈的电压为3U ，所以有：32203U U V +=，解得：U=66V ，原线圈回路中的电阻的功率为：22

119U P I R R

==，所以1

219

P k P =

=，故C 正确，ABD 错误，故选C ． 【点睛】首先计算出通过副线圈的电流，由变比关系可知原线圈的电流，继而可表示出与原线圈串联的电阻的分压，结合题意即可在原线圈上列出电压的等式，可求出副线圈上的电压．利用焦耳定律可表示出两个电阻的功率，继而可解的比值k ．

7.某加热仪器的温控部分如图所示，开关S 1为电源控制开关，R T 为热敏电阻（阻值随温度的升高而减小），E 为直流电源，通过调节滑动变阻器，它可以控制加热室温度保持在某一临界温度，试分析判断，以下说法正确的是（ ）

A. 电磁继电器是利用电生磁原理来工作的

B. 热敏电阻在电路中的作用是保护电路

C. 交换直流电源的正负极，电路将失去温控功能

D. 若想使得临界温度升高应将滑动变阻器划片左移

『答案』A

『解析』

【详解】AC．电磁继电器利用电生磁原理，电磁铁对P吸引松开来工作，与电流的流向无关，故A正确，C错误；

B．工作过程:闭合S1，当温度低于设计值时，热敏电阻阻值大，通过电磁继电器的电流减小不能使它工作，S2接通，电炉丝加热当温度达到临界值时，热敏电阻减小到某值，通过电磁继电器的电流达到工作电流；S2断开，电炉丝断电，停止供热，分析可得，故B错误；D．若想使得临界温度升高，则滑动变阻器的电阻越大电流越小继电器中的电磁铁磁性越弱，当临界温度越高，热敏电阻越小，电流增大到某一值，才会吸引P松开，停止加热，所以滑动变阻器滑片右移，故D错误。

故选A。

8.现用某一光电管进行光电效应实验，当用某一频率的光入射时，有光电流产生。下列说法正确的是（）

A. 保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大

B. 保持入射光的光强不变，入射光的频率变高，饱和光电流变大

C. 保持入射光的光强不变，入射光的频率变低，光电子的最大初动能变大

D. 保持入射光的光强不变，不断减小入射光的频率，始终有光电流产生

『答案』A

『解析』

【详解】A．保持入射光的频率不变，入射光的光强变大，饱和光电流变大，因为饱和光电流与入射光的强度成正比，故A正确；

B．保持入射光的光强不变，入射光的频率变高，则光子数变少，饱和光电流也减小，故B 错误；

C．根据光电效应的规律，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，所以入射光的频率变低，光电子的最大初动能变小，故C错误；

D．如果入射光的频率小于极限频率将不会发生光电效应，不会有光电流产生，故D错误。故选A。

9.如图所示，半径为R的圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，圆形区域的左侧有一半径

为r 的金属线圈，R>r．现让金属线圈沿两圆心的连线方向以大小为v的速度向右匀速运动，在线圈从左侧进入磁场区域开始到从右侧完全离开磁场区域的过程中，下列说法正确的是

A. 线圈中一直有顺时针方向的电流

B. 线圈中先有逆时针方向电流后有顺时针方向电流

C. 线圈中有电流的时间为4() R r

v

D. 线圈中有电流的时间为4r v

『答案』BD

『解析』

【详解】AB．线圈进入磁场的过程中，穿过线圈的磁通量增加，根据楞次定律知线圈中有逆时针感应电流．线圈穿出磁场的过程中，穿过线圈的磁通量减小，根据楞次定律知线圈中有顺时针感应电流，故A错误，B正确；

CD．线圈完全在磁场中运动时磁通量不变，没有感应电流，所以进入磁场时线圈有电流的

时间为2r

v

，线圈穿出磁场时有电流的时间也为

2r

v

，因此线圈中有电流的时间为

4r

v

，故C

错误，D正确．

故选BD.

10.理想变压器原线圈两端输入的交变电流电压如图所示，变压器原、副线圈的匝数比为5：1，如图乙所示，定值电阻R0= 10Ω，R为滑动变阻器，电表均为理想电表，则下列说法正确的是（）

A. 电压表的示数为2V

B. 变压器输出电压频率为50Hz

C. 当滑动变阻器滑片向下移动时，电压表的示数减小

D. 改变滑动变阻器滑的阻值，可使电流表的最大示数达到0.88A

『答案』BD

『解析』

【详解】A．分析图甲可知，根据正弦式交变电流最大值和有效值的关系可知，原线圈输入电压有效值为：U1=220V，根据电压与匝数成正比知，副线圈输出电压为

2

21

144V

n

U U

n =

＝

电压表示数为44V，故A错误；

B．由甲图知周期：T=0.02s，则有

1

50Hz

f

T

==

变压器不改变频率，故输出电压频率为50Hz，故B正确；

C．副线圈输出电压由匝数比决定，即滑片向下移动，电压表的示数不变，选项C错误；D．改变滑动变阻器滑的阻值，当阻值为零时次级电流最大，此时初级的电流表示数最大，次级最大电流值为

2 044

A=4.4A 10

U

I

R

==则初级最大电流值

2

12

11

4.4A=0.88A 5

n I I

n =?

＝

选项D正确。故选BD。

11.下列说法正确的是（）

A. 组成原子核的核子越多，原子核越稳定

B. 一群处于n=4激发态的氢原子共能辐射出4种不同频率的光子

C. 原子核中所有核子单独存在时的质量总和大于该原子核的总质量

D. 在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大

『答案』CD

『解析』

【详解】A.比结合能大小反映原子核的稳定程度，比结合能越大，原子核越稳定，故A

错误；

B.一群处于n =4激发态的氢原子共能辐射出246C =种光子，故B 错误；

C.原子核的质量小于组成它的核子质量之和，故C 正确；

D.根据不确定关系4π

h x p ??≥

可知狭缝变窄，电子动量的不确定量变大，故D 正确。 故选CD 。

12.研究光电效应现象的实验电路如图所示，A 、K 为光电管的两个电极。已知该光电管阴极K 的极限频率为v 0，元电荷电量为e ，普朗克常量为h 。现用频率为v （v >v 0）的光照射阴极K ，则下列说法正确的是（ ）

A. 将滑片P 向右滑动，可增大光电子的最大初动能

B. 若两电极间电压为U ，则到达阳极A 的光电子最大动能为0()h v v eU -+

C. 将滑片P 向右滑动，则电流表的示数一定会不断增大

D. 将电源正负极对调，当两电极间的电压大于

0h v v e

-（）

时，电流表的示数为0 『答案』BD 『解析』

【详解】A ．分析电路图可知，光电管加正向电压，将滑片P 向右滑动，光电管两端电压增大，根据爱因斯坦光电效应方程可知

0km E hv hv =-

最大初动能由入射光的频率决定，与光电管两端电压无关，故A 错误； B ．若两电极间电压为U ，根据动能定理可知

km

km eU E E '=- 解得到达阳极A 的光电子最大动能

0km

km E E eU hv hv eU '-+==+

故B 正确；

C ．将滑片P 向右滑动，增大光电管的正向电压，当达到饱和光电流时，电流表的示数不变，故电流表的示数不是不断增大的，故C 错误；

D ．将电源正负极对调，则光电管加反向电压，根据动能定理可知

0km eU E '-=-

解得

0()

h v v U e

-'=

即当两电极间的电压大于0()

h v v e

-，电流表的示数为0，故D 正确； 故选BD 。

第Ⅱ卷

二、实验题：本题共2小题，共15分。

13.一个教学用的简易变压器，两线圈的匝数未知，某同学想用所学变压器的知识测定两线圈的匝数．

（1）为完成该实验，除了选用电压表、导线外，还需要选用低压_________（填“直流”或“交流”）电源．

（2）该同学在变压器铁芯上绕10匝绝缘金属导线C ，然后将A 线圈接电源．用电压表分别测出线圈A ，线圈B 及线圈C 两端的电压，记录在下面的表格中，则线圈A 的匝数为______匝，线圈B 的匝数为_______匝．

（3）为减小线圈匝数的测量误差，你认为绕制线圈C 的匝数应该_______（填“多一些”、“少一些”）更好．

『答案』 (1). 交流 (2). 400 190 (3). 多一些 『解析』

【详解】（1）[1]需要选用低压交流电，才能产生交变的磁场； （2）[2][3]根据变压器原理有：

A A

C C

n U n U =

解得：

8.0

104000.2

A A C C U n n U =

=?=匝 同理有：

B B

C C

n U n U = 解得：

3.8

101900.2

B B

C C U n n U =

=?=匝 （3）[4]根据

A A

C C

n U n U = 可知C 的匝数越多，C 的电压示数越大，测量更准确，故线圈C 的匝数应该多一些． 14.传感器是把非电学量（如速度、温度、压力等）的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用．有一种测量人的体重的电子秤，其测量部分的原理图如图中的虚线框所示，它主要由压力传感器R （电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）和显示体重大小的仪表A （实质是理想电流表）组成．压力传感器表面能承受的最大压强为1×107Pa ，且已知压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表所示．设踏板和压杆的质量可以忽略不计，接通电源后，压力传感器两端的电压恒为4.8V ，取g =10m/s 2．请作答：

（1）该秤零点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘何处？

（2）如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA ，则这个人的质量是多少？ 『答案』

（1）应标在电流表刻度盘1.6×10-2A 处（2）50kg 『解析』

【详解】（1）由压力传感器R 的电阻与所受压力的关系如表中所示，可得：F =0，R =300Ω，

由闭合电路欧姆定律：

24.8 1.610

A 300

U I R -=

==? 即该秤零起点（即踏板空载时）的刻度线应标在电流表刻度盘1.6×10-2A 处 （2）由闭合电路欧姆定律：

4.8

2400.02

U R I =

=Ω=Ω 由表中数据得，F =500N ，由G =mg ，得m =50kg

如果某人站在该秤踏板上，电流表刻度盘的示数为20mA ，则此人的体重是50kg ． 答：（1）应标电流表刻度盘1.6×

10-2A 处（2）50kg 三、计算题：本题共2小题，共22分。解答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』中必须明确写出数值和单位。

15.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器，负载电路中R ＝55Ω，两电表为理想电流表和电压表，变压器原副线圈匝数比为n 1:n 2=2:1，若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压．求：

（1）交流电压的函数表达式； （2）电流表的示数I ．

『答案』

（1）2202u tV π=（2）I=2A 『解析』

试题分析：（1）由交流电规律可知sin m u u t ω=，①2T

π

ω=② 联立①②代入图中数据可得2202u tV π=，③

（2）根据理想变压器特点和欧姆定律有：

11

22U n U n =…④2U I R

=…⑤ 联解④⑤代入图乙中数据得：I="2A" …⑥ 考点：考查了理想变压器，交流电图像

16.如图所示，平行光滑金属导轨abcd水平放置，间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计，已知金属杆MN倾斜放置，与导轨的夹角30

θ=，单位长度的电阻为r。保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动（金属杆滑动过程中与导轨接触良好）。求：

(1)金属杆所受安培力的大小；

(2)金属杆的热功率。

『答案』（1）

2

B lv

r

；（2）

22

2

B v l

r

。

『解析』

【详解】(1)由题意知电路中感应电动势的大小E Blv=金属杆的电阻2sin30R l r lr?==电路中的感应电流的大小为E I R=所以金属杆所受安培力22sin302l Blv B lv F BI B l lr r==??=(2)金属杆的热功率()2222222222B l v B v l P I R lr r lr==?=四、选考题：共15分。请考生从17、18两题中根据实际教学情况选择一题作答。

[选修3–3]

17.下列说法正确的是。

A. 物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了1K

B. 气体放出热量时，其分子的平均动能一定减小

C. 气体之所以能充满整个空间，是因为气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱

D. 如果气体分子间的相互作用力小到可以忽略不计，则气体的内能只与温度有关

E. 密闭有空气的薄塑料瓶因降温而变扁，此过程中瓶内空气（不计分子势能）向外界释放热量，而外界对其做功

『答案』ACE 『解析』

【详解】A ．由热力学温度与摄氏温度的关系：T =t +273，可知摄氏温度变化1℃，热力学温度变化1K ，故A 正确；

B ．气体放出热量时，若外界对气体做功，则气体的温度也可能升高，其分子的平均动能增加，选项B 错误；

C ．无论是气体，液体还是固体，其分子间都存在间距，但气体的间距最大，由于分子间存在较大的间距，气体分子间相互作用的引力和斥力十分微弱，气体分子可以在空间自由运动，所以气体能充满整个空间，C 正确；

D ．气体的

内能除分子势能、分子平均动能有关外，还与气体的质量有关。对于气体分子间作用力可以忽略时，气体的内能只由温度和质量决定。分子越多，总的能量越大，所以D 错误；

E ．不计分子势能时，气体温度降低，则内能减小，向外界释放热量；薄塑料瓶变扁，气体体积减小，外界对其做功，故E 正确。 故选ACE 。

18.如图所示，一竖直放置在水平面上的容积为V 的柱形气缸，气缸内盛有一定质量的理想气体。活塞的面积为S ，活塞将气体分隔成体积相同的A 、B 上下两部分，此时A 中气体的压强为p A （未知）。现将气缸缓慢平放在水平桌面上，稳定后A 、B 两部分气体的体积之比为1：2，两部分气体的压强均为1.5p 0。在整个过程中，没有气体从一部分通过活塞进入另一部分，外界气体温度不变，气缸壁光滑且导热良好，活塞厚度不计，重力加速度为g ，求： (1)p A 的大小；

(2)活塞的质量m 。

『答案』(1)p 0；(2)0p S

g

『解析』

【详解】(1)对气体A ，由玻意耳定律可得

A A 11p V p V =

其中

A 2V V =

13

V V =

101.5p p =

解得

0A p p =

(2)对气体B ，由玻意耳定律可得

B B 22p V p V =

其中

B 0mg

p p S

=+ B 2V V =

223

V V =

又因为

201.5p p =

解得

0p S

m g

=

[选修3–4]

19.下列说法正确的是

A. 简谐振动是靠惯性运动的，不需要有力的作用

B. 激光雷达能根据多普勒效应测出目标的运动速度，从而对目标进行跟踪

C. 红外线比可见光更难发生衍射

D. 声波绕过障碍物，发生了衍射现象

E. 在横波中质点的振动方向和波的传播方向一定不同

『答案』BDE 『解析』

【详解】A ．简谐振动需要回复力来维持，故A 错误；

B ．根据多普勒效应可知，激光雷达如何测量目标的运动速度，故B 正确；

C ．红外线比可见光的波长长，更容易发生衍射，故C 错误；

D ．声波的

波长较长，容易发生衍射，从而能绕过障碍物，故D 正确；

E ．对于横波，质点的振动方向与的传播方向垂直，则在横波中质点的振动方向和波的传播方向一定不同，故E 正确。 故选BDE 。

20.如图所示，三棱镜的横截面ABC 为直角三角形，∠A=90°，∠B=30°，边AC 长为20cm ，三棱镜材料的折射率为3，一束平行于底边BC 的单色光从AB 边上的中点O 射入此棱镜，已知真空中光速为3.0×108m/s 。求： (1)从ABC 边射入的折射角；

(2)通过计算判断光束能否从BC 边射出。

『答案』

（1）30°；（2）见『解析』。 『解析』

【详解】光路如图

（1）由折射定律

sin sin 60sin sin i n r r

?

=

=

解得

30r =?

（2）由临界角公式

133

sin C n =

=<

得

60C

光线达BC 边时，入射角

60C θ=?＞

将发生全反射，所以光线不能从BC 边射出