山西省大学附属中学2017-2018学年高二物理下学期期中试题（含解析）

山西大学附中2017～2018学年高二第二学期期中模块诊断物理试题一、单项选择题1.如图(a)所示，电路的左侧是一个电容为C的电容器，电路的右侧是一个环形导体，环形导体所围的面积为S。在环形导体中有一垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度的大小随时间变化的规律如图(b)所示，则在0～t0时间内电容器（）A.上极板带正电，所带电荷量为210CSBBtB.上极板带正电，所带电荷量为210CBBtC.上极板带负电，所带电荷量为210CSBBtD.上极板带负电，所带电荷量为210CBBt【答案】A【解析】磁场增强，环形导体中产生逆时针方向的感应电动势，感应电动势为210=tSBBUt，电容器上极板与正极相连，上极板带正电,210==CSBBqCUt。答案选A.2.如图所示，线圈两端与电阻相连构成闭合回路，在线圈正上方有一竖直放置的条形磁铁，磁铁的S极朝下。在将磁铁的S极插入线圈的过程中（）A.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互排斥B.通过电阻的感应电流的方向由a到b，线圈与磁铁相互吸引C.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互吸引D.通过电阻的感应电流的方向由b到a，线圈与磁铁相互排斥【答案】D【解析】当磁铁向下运动时，穿过线圈的磁通量变大，原磁场方向向上，所以感应磁场方向向下，根据右手螺旋定则，拇指表示感应磁场的方向，四指弯曲的方向表示感应电流的方向，即通过电阻的电流方向为b→a；根据楞次定律“来拒去留”可判断线圈对磁铁的作用是阻碍作用，故磁铁与线圈相互排斥，故D正确，ABC错误。点睛：楞次定律应用的题目我们一定会做，大胆的去找原磁场方向、磁通量的变化情况，应用楞次定律判断即可。3.如图甲所示，矩形线圈abcd固定于方向相反的两个磁场中，两磁场的分界线oo′恰好把线圈分成对称的左右两部分，两磁场的磁感应强度随时间的变化规律如图乙所示，规定磁场垂直纸面向内为正，线圈中感应电流逆时针方向为正。则线圈感应电流随时间的变化图像为（）A.B.C.D.【答案】A【解析】在开始阶段OO′左侧磁场增强，OO′右侧磁场减弱，由楞次定律可知线圈中有逆时针方向的感应电流，故A正确，B错误．因磁场是均匀变化的，由法拉第电磁感应定律和欧姆定律知，感应电流的大小不变，故CD项错误；故选A．点睛：考查楞次定律与法拉第电磁感应定律的应用，注意磁场正方向的规定，及掌握两个感应电动势是相加还是相差，是解题的关键．4.如图所示，先后以速度v1和v2匀速把一矩形线框拉出有界的匀强磁场区域，且v2=2v1，用F1、I1、Q1、q1表示用速度v1把线框拉出磁场时，作用在线框上的力、通过线框的电流、导线框产生的热量和通过导线框的电荷量，用F2、I2、Q2、q2表示用速度v2把线框拉出磁场时，作用在线框上的力、通过线框的电流、导线框产生的热量和通过导线框的电荷量，则（）A.F1:F2=1:4B.q1:q2=1:1C.Q1:Q2=1:4D.I1:I2=1:1【答案】B【解析】【详解】匀速运动时，作用在线圈上的外力大小等于安培力大小，22BBLvFFBILR，可知F∝v，则知：F1：F2=1：2，故A错误；根据qItR，因磁通量的变化相等，可知通过某截面的电荷量之比为1：1，故B正确。焦耳热2322BLvLBLvQIRtRRvR（），可知，热量之比为1：2，故C错误；根据E=BLv，得感应电流RBLvREI，可知感应电流I∝v，所以感应电流之比I1：I2=1：2，故D错误。5.一交变电流的电流时间图象如图所示，则此交变电流的有效值为（）A.3.52AB.3.5AC.52AD.5A【答案】D【解析】如图所示，它不是正弦式电流，因此有效值不是等于最大值除以根号2，取一个周期进行分段，在0~1s是恒定电流，则有效值等于42A，在1s3s是恒定电流，则有效值等于32A，则在02s内，产生的热量：22211(42)(32)22RRIR，5AI，故D正确．【点睛】求有效值方法：是将交流电在一个周期内产生热量与将恒定电流在相同时间内产生的热量相等，则恒定电流的值就是交流电的有效值．6.某发电站采用高压输电向外输送电能．若输送的总功率为P0，输电电压为U，输电线的总电阻为R线．则下列说法中不正确的是（）A.输电线上的电流UIR线B.输电线上的电流0PIUC.输电线电阻上的功率损失20=()PPRU线线D.输电线电阻上的电压损失0=PURU线线【答案】A【解析】A．根据0pUI得，输电线上的电流UpI0，因为U不是输电线上损失的电压，不能通过RUI求解输电线上的电流，故A错误，B正确；C．输电线上损失的功率220PPIRRU损，故C正确；D．输电线电阻上的电压损失0pURU线线，故D正确；不正确的故选A。【点睛】解决本题的关键知道输送功率与输送电压、电流的关系，知道输电线上损失的功率。7.图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1:n2=5:1，电阻R=20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接l、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的A.输入电压u的表达式是202sin50πVutB.只断开S2后，L1、L1均正常发光C.只断开S2后，原线圈的输入功率增大D.若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W【答案】D【解析】试题分析：周期是0.02s，则ω=100π，所以输入电压u的表达式应为u=202sin（100πt）V，A错误；只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，副线圈电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，均无法正常发光，故B正确；只断开S2后，原线圈的输入功率等于副线圈的功率都减小，C错误；若S1换接到2后，电阻R电压有效值为4V，R消耗的电功率为20.8UPWR，D正确．故选BD.考点：交流电；变压器；【名师点睛】此题考查了交流电的瞬时值及有效值、变压器的计算等知识点；掌握住理想变压器的电压、电流及功率之间的关系，即电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，变压器的输入功率和输出功率相等；计算电功率要用交流电的有效值.8.在研究甲、乙两种金属光电效应现象的实验中，光电子的最大初动能Ek与入射光频率v的关系如图所示，则A.两条图线与横轴的夹角α和β一定不相等B.若增大入射光频率v，则所需的遏止电压Uc随之增大C.若某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，则一定也能使乙金属发生光电效应D.若增加入射光的强度，不改变入射光频率v，则光电子的最大初动能将增大【答案】B【解析】根据光电效应方程0kmEhW，可知图线的斜率表示普朗克常量，故两条图线与横轴的夹角α和β一定相等，故A错误；根据kmCEeU和0kmEhW，得0ChUWe，故增大入射光频率v，则所需的遏止电压cU随之增大，故B正确；根据光电效应方程0kmEhW，当0kmE时，00Wh，即甲的逸出功小于乙的逸出功，故当某一频率的光可以使甲金属发生光电效应，但此光不一定能使乙金属发生光电效应，故C错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射强度无关，故D错误，故选B.9.氢原子能级示意图如图所示，处于n=4能级的静止氢原子，辐射出光子后，能使金属钨发生光电效应，已知钨的逸出功为4.54eV，下述说法中正确的是A.氢原子辐射的光子都能使钨发生光电效应B.光电子的最大初动能为8.21eVC.钨能吸收两个从n=4向n=2能级跃迁的光子而发生光电效应D.氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子的速率减小【答案】B【解析】A、根据波尔的氢原子结构理论，n=4能级的氢原子向低能级跃迁可发出6种光子，这六种光子中由n=4、3、2向基态跃迁的放出的光子能力大于钨的逸出功，可发生光电效应，A错误；B、最大的光子能力为E=E4-E1=12.75eV，根据光电效应放出Ekm=hv-W0=8.21eV，B正确；C、金属只吸收大于极限频率的光子，发生光电效应，C错误；D、氢原子辐射一个光子后，氢原子核外电子到较低的轨道上运动，运动的速率增大，D错误。故选B。【点睛】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射或吸收光子的能量等于两能级间的能级差，以及掌握光电效应方程EKm=hv-W0．10.用图甲所示的电路研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）等物理量间的关系。电流计G测得的光电流I随光电管两端电压U的变化如图乙所示，则()A.通过电流计G的电流方向由d到cB.电压U增大,光电流I一定增大C.用同频率的光照射K极，光电子的最大初动能与光的强弱无关D.光电管两端电压U为零时一定不发生光电效应【答案】C【解析】A、电流方向与逃逸出来的电子运动方向相反，所以通过电流计G的电流方向由c到d，故A错误；B、光电流的大小与光的强弱有关，遏止电压与光的频率有关，光电流的大小与光的频率无关，故B错误；C、用同频率的光照射K极，根据爱因斯坦光电效应方程WhEk，光电子的最大初动能与光的频率有关，与光的强弱无关，故C正确；D、光电管两端电压U为零时，光电效应照样发生，打出来的电子沿各个方向飞去，故D错误；故选C。二、多项选择题11.在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个面积为S的矩形线圈匀速转动时所产生的交流电电动势随时间变化的波形如图所示，线圈与一阻值9R的电阻串联在一起，线圈的电阻为1，则（）A.通过电阻R的电流瞬时值表达式为10sin200πitB.电阻R两端的电压有效值为90VC.图中2110st时，线圈位于垂直中性面的位置D.1s内电阻R上产生的热量为450J【答案】D【解析】通过图像可得该交流电的频率为150fHzT，所以通过电阻R的电流瞬时值表达式为sin210sin100muifttArR，电阻R两端的有效电压值为5022muUV，图中t＝1×10－2s时，磁通量变化率最大，电流方向发生变化。所以线圈位于中性面位置，C错误。1s内电阻R上产生的热量22(52)9450QIRtJ，所以D正确。12.氢原子的能级如图所示，下列说法正确的是()A.用能量为12.11eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出2种不同频率的光子B.用能量为12.09eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出3种不同频率的光子C.用能量为12.75eV的光照射一个基态氢原子，最多能辐射出3种不同频率的光子D.用能量为12.75eV的光照射一群基态氢原子，最多能辐射出5种不同频率的光子【答案】BC【解析】【详解】用能量为12.11eV的光照射一个基态氢原子，不能被氢原子吸收，则也就不能辐射光子，选项A错误；因为-13.6+12.09=-1.51eV，可知用能量为12.09eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到n=3能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，最多能辐射出23C=3种不同频率的光子。故B正确；因为-13.6+12.75=-0.85eV，可知用能量为12.09eV的光照射一个基态氢原子，原子的能量升高到n=4能级，该原子在自发地向基态跃迁的过程中，辐射的情况最多为从4→3→2→1的途径。可知一个n=4能量态的氢原子，最多能辐射出3种不同频率的光子。故C正确；结合C的分析可知，用能量为12.75eV的光照射一群基态氢原子，原子的能量升高到n=4能级，最多能辐射出24C＝6种不同频率的光子。故D错误。13.如图所示，A1、A2是相同的白炽灯，L是自感系数很大、电阻可忽略的自感线圈．下列说法正确的是（）A.闭合开关S时，A1、A2灯同时亮，且达到正常发光B.闭合开关S时，A2灯比A1灯先亮，最后一样亮C.闭合开关S时，A2灯先闪亮一下，然后与A1灯同时熄灭D.断开开关S时，A1、A2灯同时熄灭【答案】BD【解析】【详解】开关S闭合的瞬间，电源的电压同时加到两支路的两端，A2灯立即发光。由于线圈的自感阻碍，A1灯后发光，由于线圈的电阻可以忽略，灯A