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辽宁省本溪市第三十中学高二物理上学期期末试题含解析
一、 选择题:本题共5小题,每小题3分,共计15分.每小题只有一个选项符合题意
1. 半圆柱体P放在粗糙的水平面上,有一挡板MN,延长线总是过半圆柱体的轴心O,但挡板与半圆柱不接触,在P和MN之间放有一个光滑均匀的小圆柱体Q,整个装置处于静止状态,如图是这个装置的截面图,若用外力使MN绕O点缓慢地顺时针转动,在MN到达水平位置前,发现P始终保持静止,在此过程中,下列说法中正确的是
A.MN对Q的弹力先减小后增大
B.MN对Q的弹力先增大后减小
C.P、Q间的弹力先减小后增大
D.Q所受的合力始终不变
参考答案:
D
2. 下列叙述符合物理学史实的是:( )
A.惠更斯总结了许多有关波的实验现象后提出著名的惠更斯原理,并用这一原理很好地解释波的反射和折射现象中所遵循的规律
B.托马斯·杨通过对光干涉现象的研究,从而证实了光沿直线传播是完全错误的
C.麦克斯韦提出电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在
D.牛顿勇敢地抛弃经典的时空观,根据实验事实提出了狭义相对论的两条基本原理
参考答案:
A
3. 如图所示,M、N为两条交流输电线,甲、乙两图是配电室中的互感器和交流电表的两种接线示意图,以下说法正确的是( )
A、甲图中的电表是交流电压表,乙图中的电表是交流电流表
B、甲图中的电表是交流电流表,乙图中的电表是交流电压表
C、在乙图中,线圈N4的导线一定比线圈N3的导线粗
D、甲、乙两图中的电表均为交流电流表
参考答案:
A
4. 如图所示,固定的水平长直导线中通有电流I,矩形线框与导线在同一竖直平面内,且一边与导线平行。线框由静止释放,在下落过程中( )
A.穿过线框的磁通量保持不变
B.线框中感应电流方向保持不变
C.线框所受安掊力的合力为零
D.线框的机械能不变
参考答案:
B
5. 某交流电电压为,则
A.把额定电压为6V的小灯泡直接接在此电源上,小灯泡能正常发光
B.把电磁打点计时器接在此电源上,打点周期为0.01s
C.把此电压加在阻值为6的电阻上,该电阻消耗的功率为6W
D.击穿电压为6V的电容器能直接接在此电源上
参考答案:
AC
二、 填空题:本题共8小题,每小题2分,共计16分
6. 阴极K用极限波长λ0=0.66μm的金属制成的装置如图所示.若闭合开关S,现用λ=3000A的紫外线照射阴极,调整两个极板电压,使饱和光电流的值(当阴极K发射的电子全部到达阳极A时,电路中的电流达到最大值,称为饱和光电流)I=0.64μA.
(1)求每秒钟阴极发射的光电子数;
(2)求光电子飞出阴极时的最大初动能.
(3)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍,求每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能.
参考答案:
解:(1)阴极每秒发射的光电子数:n=个.
(2)根据光电效应方程,光电子的最大初动能为:Ekm=hv﹣W0=,
代入数据解得最大初动能为: J.
(3)如图照射光的频率不变,光强加倍,则每秒内发射的光电子数也加倍,饱和光电流也增大为原来的2倍,根据光电效应实验规律可得阴极每秒钟发射的光电子个数:n′=2n=8.0×1012个.
光电子的最大初动能仍然为: J.
答:(1)每秒钟阴极发射的光电子数为4.0×1012个;
(2)光电子飞出阴极时的最大初动能为2.95×10﹣19J;
(3)每秒钟阴极发射的光电子数为8.0×1012个,光电子飞出阴极时的最大初动能为2.95×10﹣19J.
7. 在电场中某点放入一点电荷,电量q=1.0×10-10C,受到的电场力F=1.8×10-5N,则电场中该点电场强度大小为________N/C。若在该点放入另一个点电荷,电量q′=2.0×10-10C,则电场中该点电场强度大小为________N/C,点电荷q′受到的电场力大小为________N。
参考答案:
1.8×105 1.8×105 3.6×10-5
8. 如图所示,放在通电螺线管内部中央处的小磁针,静止时N极指向右端,则电源的b端为_________极。
参考答案:
9. 如图所示是一块手机电池的标签。从这个标签中可以看出:
(1)电池的电动势是 V;
(2)电池的额定容量(存储电荷量的大小)为 C。
参考答案:
3.7,2232
10. 我们日常生活中使用的录音带、录像带、计算机上用的磁盘、银行发行的信用卡以及打电话的磁卡等都用到 ▲ 材料(填“硬磁性”或“软磁性”),制成这些材料的物质在磁场中都能被 ▲ ,并且在外磁场消失后,剩余一部分磁性。所以人们靠这些材料,在录音带、磁盘上保存大量信息。
参考答案:
硬磁性 、 磁化
11. 如图所示匀强磁场方向水平向外,磁感应强度B=0.20T,金属棒Oa长L=0.60m,绕O点在竖直平面内以角速度ω=100rad/s顺时针匀速转动,则金属棒中感应电动势的大小是 。
参考答案:
3.6V
12. (6分)一群氢原子处于量子数n=4能级状态,氢原子的能级图如图所示,氢原子可能发射 种频率的光子;氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是 eV; 用n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射的光子照射下表中几种金属, 金属能发生光电效应.
几种金属的逸出功
参考答案:
6 2.55eV 铯
解:因为,知氢原子可能发射6种频率的光子.氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量等于两能级间的能级差,即E=E4-E2=-0.85+3.40eV=2.55eV.E只大于铯的逸出功,故光子只有照射铯金属才能发生光电效应.
13. 在一个水平方向的匀强电场中,某带负电荷的小球作匀变速曲线运动,
依次经过A、B、C三点,A、B、C三点与电场方向在同一个竖直面
内,运动轨迹如图所示.已知过B点切线与AC连线平行,D点为AC
线段的中点,BD连线恰与AC垂直,则关于质点从A点运动到B点
所用的时间为与质点从B点运动到C点所用的时间为关系是
,(填=、>、或<),电场方向 .
参考答案:
三、 实验题:本题共2小题,每小题11分,共计22分
14. 实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验。
⑴实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式,其中L表示摆长,T表示周期。对于此式的理解,四位同学说出了自己的观点:
同学甲:T一定时,g与L成正比
同学乙:L一定时,g与T2成反比
同学丙:L变化时,T2是不变的
同学丁:L变化时,L与T2的比值是定值
其中观点正确的是同学 (选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)。
⑵实验室有如下器材可供选用:
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约2 cm的均匀铁球
D.直径约5cm的均匀木球
E.秒表
F.时钟
G.最小刻度为毫米的米尺
实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺,他们还需要从上述器材中选择: ___________(填写器材前面的字母)。
⑶他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,将其上端固定,下端自由下垂(如图所示)。用刻度尺测量悬点到 之间的距离记为单摆的摆长L。
⑷在小球平稳摆动后,他们记录小球完成n次全振动的总时间t,则单摆的周期T= 。
⑸如果实验得到的结果是g=10.29m/s2,比当地的重力加速度值大,分析可能是哪些不当的实际操作造成这种结果,并写出其中一种:________________________________
参考答案:
⑴丁;⑵ACE;⑶小球球心;⑷;⑸ 可能是振动次数n计多了;可能是测量摆长时从悬点量到了小球底部;可能在计时的时候秒表开表晚了;(其他答案合理也给分)
试题分析:(1)重力加速度的大小只与星球、纬度、高度决定,而与摆长和周期的大小无关;表达式为计算式,可知L变化时,T2是变化的,但是L与T2的比值不变.故观点正确的是同学丁.
(2)单摆模型中,摆球密度要大,体积要小,空气阻力的影响才小,小球视为质点,故要选择直径约2cm的均匀铁球,长度1m左右的细线,不能用橡皮条,否则摆长会变化,秒表可以控制开始计时和结束计时的时刻,还需要ACE.故选:ACE;
(3)摆长为悬点到球心之间的距离;
(4)根据题意可知,周期;
(5)g比当地的重力加速度值大,根据表达式可知,可能是周期偏小(即可能是振动次数n计多了或在计时的时候秒表开表晚了)、可能是测量摆长偏大(从悬点量到了小球底部记为摆长)
考点:本题考查了单摆测重力加速度。
15. 2010年暑假期间,某学校课题研究小组为了撰写关于未知材料电阻率的实践报告,设计了一个测量电阻率(被测电阻丝的阻值约为15)的实验方案,可提供的器材有:
A.电流表G,内阻Rg=120,满偏电流Ig=3mA
B.电流表A,内阻约为0.2,量程为0~0.6A
C.螺旋测微器
D.电阻箱R0(0~9999,0.5A)
E.滑动变阻器Rg (5,1A)
F.干电池组(3V,0.05)
G.一个开关和导线若干
他进行了以下操作:
(1)(2分)用螺旋测微器测电阻丝的直径,其示数部分如图2所示,则该次测量测得直径= mm。
(2) (2分)把电流表G与电阻箱串联改装成电压表使用,最大测量电压为3V,则电阻箱的阻值应调为=______。
(3)(4分)请用改造完的电压表设计一个测量电阻率的实验电路,根据提供的器材和实验需要,请将图3中电路图补画完整。
(4)(2分)实验数据的测量与电阻率的计算:如果电阻丝的长度用L表示,电路闭合后,调节滑动变阻器的滑片到合适位置,电流表G的示数为I1,电流表A的示数为I2,请用已知量和测量量写出计算电阻率的表达式___________________________。
参考答案:
(1)(2分)0.265~0.268
(2)(2分)880 (3)(4分)如图所示
(4)(2分)
四、计算题:本题共3小题,共计47分
16. 氢原子基态能量E1=-13.6eV,电子绕核运动半径r1=0.53×10-10m. 求氢原子处于n=4激发态时:(电子的质量m=0.9×10-30kg)
(1)原子系统具有的能量;(2)电子在轨道上运动的动能;(3)电子具有的电势能;
(4)向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种?其中最低频率为多少(保留两位有效数字)?
参考答案:
(3)由于
所以电势能
(4)最多有六种.从n=4→3;3→2;2→1;4→2;4→1;3→1.能级差最小的是n=4→n=3,所辐射的光子能量为:
17. (10分)如图所示,一立方体玻璃砖放在空气中,平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖,然后投射到它的一个侧面.若全反射临界角为42°,问:
(1)这光线能否从侧面射出?
(2)若光线能从侧面射出,玻璃砖的折射率应满足何条件?
参考答案:
(1)由于玻璃的临界角C=42o,所以不论入射角θ1为多少,总有折射角θ2<42o
则总有:折射光在侧面的入射角
因而光线在侧面要发生全反射而不能射出。
(2)因θ2总小于临界角,要在侧面能射出,也应小于临界角。
即
得
这就要求玻璃折射率满足:
故
18. 质量为M的木块在水平面上处于静止状态,有一质量为m的子弹以水平速度v0击
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