精品解析：甘肃省兰州第一中学2021-2022学年高二（下）期中物理试题（原卷版）

兰州一中2021-2022-2 学期高二年级期中考试试题 物理 第Ⅰ卷（选择题共48 分） 一、选择题（本题共12 小题，每小题4 分，共48 分。其中1-7 题为单选，8-12 题为多选。） 1. 下列说法正确的是（ ） A. 光的波动性是光子之间相互作用的结果 B. 普朗克第一次将“量子”引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 C. 光电效应揭示了光的粒子性，证明了光子除了能量之外还具有动量 D. 氢原子从较高的能级跃迁到较低的能级时，释放光子，核外电子的动能增加，电势能减小 2. 在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线 （甲光、乙光、丙光），如图所示。则可判断出（ ） A. 甲光的频率大于乙光的频率 B. 乙光的波长大于丙光的波长 C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能 3. 银河系中存在大量的 铝同位素 ， 核 衰变的衰变方程为 ，测得 核 的半衰期为72 万年，下列说法正确的是（ ） A. 核的中子数大于 核的中子数 B. 射线是由处于激发态的 铝核从较高能级向较低能级跃迁时发射的 C. 将铝同位素 放置在低温、低压的环境中，其半衰期不变 D. 银河系中现有的铝同位素 将在144 万年后全部衰变为 4. 如图所示，分别用1、2 两种材料作K 极进行光电效应探究，其截止频率 ，保持入射光不变，则 光电子到达A 极时动能的最大值 随电压U 变化关系的图像是（ ） A. B. C. D. 5. 氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为 ，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为 ， 已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k 跃迁到能级m，则 （ ） A. 吸收光子的能量为 B. 辐射光子的能量为 C. 吸收光子的能量为 D. 辐射光子的能量为 6. 如图1 所示，一矩形线圈位于一随时间t 变化的磁场内，磁场方向垂直于线圈所在平面（纸面），若规 定向里的方向为磁场正方向，则磁感应强度 随t 变化的规律如图2 所示。以表示线圈中的感应电流，以 图1 中线圈上箭头所示方向为电流正方向，则图3 中的 图正确的是（ ） A. B. C. D. 7. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为 ，原线圈接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈与二 极管（正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路）、定值电阻 、热敏电阻 （阻 值随温度的升高而减小）及报警器 （电流增加到一定值时报警器 将发出警报声）组成闭合电路，电压 表、电流表均为理想电表。则以下判断正确的是（ ） A. 变压器线圈输出交流电的频率为 B. 电压表的示数为 C. 处温度减小到一定值时，报警器 将会发出警报声 D. 报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小 8. 氢原子的能级示意图如图所示。开始大量的氢原子均处于基态，用一束光子能量为 的单色 光照射该氢原子，并用发出的光线照射逸出功为 的钠。则下列分析正确的是（ ） A. 发出的光线中有4 种光子能使钠发生光电效应 B. 发出的光线中，能量为 的光子波长最长 C. 发出的光线中，光子的最大能量为 D. 钠发出的光电子的最大初动能为 9. 在匀强磁场中，一个100 匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁 通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为 ，则 A. 时，线圈平面平行于磁感线 B. 时，线圈中的电流改变方向 C. 时，线圈中的感应电动势最大 D. 一个周期内，线圈产生的热量为 10. 如图所示为变压器工作电路示意图，其中T 为理想变压器，输电线电阻可等效为电阻r，灯L1、L2相同 且阻值不变．现保持变压器T 的输入电压不变，滑片P 处于图中位 置，开关S 断开，该状态下灯L1正常发 光，则下列说法正确的是 A. 仅闭合开关S，灯L1会变亮 B. 仅闭合开关S，r 消耗的功率会变大 C. 仅将滑片P 下移，r 消耗的功率会变小 D. 仅将滑片P 上移，电流表示数会变小 11. 如图所示的竖直平面内，水平条形区域I 和Ⅱ内有方向垂直竖直面向里的匀强磁场，其宽度均为d，I 和Ⅱ之间有一宽度为h 的无磁场区域，h>d．一质量为m、边长为d 的正方形线框由距区域I 上边界某一高 度处静止释放，在穿过两磁场区域的过程中，通过线框的电流及其变化情况相同．重力加速度为g，空气 阻力忽略不计．则下列说法正确的是 A. 线框进入区域I 时与离开区域I 时的电流方向相同 B. 线框进入区域Ⅱ时与离开区域Ⅱ时所受安培力的方向相同 C. 线框有可能匀速通过磁场区域I D. 线框通过区域I 和区域Ⅱ产生的总热量为Q=2mg(d+h) 12. 如图所示，均匀金属圆环的总电阻为4R，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过圆环。金属杆OM 的长 为l，阻值为R，M 端与环接触良好，绕过圆心O 的转轴以恒定的角速度ω 顺时针转动。阻值为R 的电阻 一端用导线和圆环最下端的A 点连接，另一端和金属杆的转轴O 处的端点相连接。下列判断正确的是（ ） A. 金属杆OM 旋转产生的感应电动势恒为 B. 通过电阻R 的电流的最小值为 ，方向从Q 到P C. 通过电阻R 的电流的最大值为 D. OM 两点间电势差绝对值的最大值为 第Ⅱ卷（非选择题共52 分） 二、填空题（本题共18 分，每空2 分，请把答案填在答题卡相应的横线上。） 13. 在某次光电效应实验中，得到的遏制电压 与入射光的频率 的关系如图所示，若该直线的斜率和截 距分别为 和 ，电子电荷量的绝对值为，则普朗克常量可表示为_______，所用材料的逸出功可表示为 _______． 14. 原子核 经放射性衰变①变为原子 ，继而经放射性衰变②变为原子核 ，再经放射性衰 变③变为原子核 ，则放射性衰变①、②和③依次为属于__________、__________、__________。 15. 如图所示，边长为 的正方形单匝线圈 ，其电阻为 ，外电路的电阻为 ， 的中点和 的中 点的连线 恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为 。若线圈从图示位置开始以角速度 绕轴 匀速转动，则： （1）图示位置线圈中的感应电动势为__________； （2）闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为__________； （3）线圈从图示位置转过 的过程中，流过电阻 的电荷量为__________； （4）线圈转动一周的过程中，电阻 上产生的热量为__________。 三、计算题（本题共4 小题，满分34 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。） 16. 利用太阳能电池这个能量转换器件将太阳能转变为电能的系统又称光伏发电系统。有一台太阳能发电 机，供给一个学校照明用电。如图所示，升压变压器匝数比为 ，降压变压器匝数比为 ，输电线的 总电阻 ，全校共22 个班，每班有“220V40W”灯6 盏，若全部电灯正常发光，求： （1）降压变压器的输入电压U3； （2）输电线总电阻R 两端的电压； 17. 如图甲所示，轻质绝缘细线吊着一质量为 、边长为 ，匝数为20 匝的正方形闭合线圈，其总 电阻为 。在线圈的中间位置以下区域存在垂直纸面向里匀强磁场，磁感应强度大小随时间变化的关系 如图乙所示，重力加速度 取 。求： （1） 内通过导线横截面的电荷量和线圈产生的焦耳热； （2）在 时细线的拉力大小。 18. 如图所示，足够长的金属导轨固定在水平面上，金属导轨宽度L=1.0m，导轨上放有垂直导轨的金属杆 P，金属杆质量为m=0.1kg，空间存在磁感应强度B=0.5T、竖直向下的匀强磁场。连接在导轨左端的电阻 R=3.0Ω，金属杆的电阻r=1.0Ω，其余部分电阻不计，某时刻给金属杆一个水平向右的恒力F，金属杆P 由静止开始运动，图乙是金属杆P 运动过程的v－t 图像，导轨与金属杆间的动摩擦因数μ=0.5，在金属杆 P 运动的过程中，第一个2s 内通过金属杆P 的电荷量与第二个2s 内通过P 的电荷量之比为3∶5，g 取 10m/s2，求： （1）水平恒力F 的大小； （2）金属杆运动的最大加速度的大小； （3）前4s 内电阻R 上产生的 热量。 19. 如图所示，平行导轨CD、EF 固定在倾角为37°的斜面上，平行光滑导轨FM、DN 水平故置，导轨在 D、F 处平滑连接，导轨间距均为 m。斜面部分存在垂直斜面向下的匀强磁场，磁感应强度大小为 1T，水平部分存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度大小为2T。现将金属棒b 垂直放置在水平导轨上锁定 使其不动，金属棒a 从倾斜导轨上由静止释放，释放位置到底端DF 的距离 m，金属棒a 滑至DF 前已开始匀速运动，且滑至DF 时解除对金属棒b 的锁定，金属棒a、b 沿水平导轨向右运动。已知金属棒 a、b 的质量均为1kg，电阻分别为 、 ，金属棒a 与倾斜导轨间的动摩擦因数 ，不计空气阻力及导轨的电阻，重力加速度g 取 ， ， 。求： （1）金属棒a 滑至DF 时的速度大小； （2）金属棒b 被释放时的加速度大小； （3）从释放金属棒a 到金属棒a、b 速度相等的 整个过程中，金属棒a 产生的焦耳热。