重庆市万州二中2020-2021学年高二物理下学期开学考试（4月）试
题
一．单项选择题（每题4分，共32分）
1、氢原子的能级图如图所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是( )
A．13.60 eV B．10.20 eV
C．0.54 eV D．27.20 eV
2、2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝10－9 m)附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲．“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用．一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎．据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)( )
A．10－21 J B．10－18 J
C．10－15 J D．10－12 J
3、如图所示，真空中有一平行板电容器，两极板分别用锌板和铜板制成(锌板和铜板的截止频率分别为ν1和ν2，且ν1＜ν2)，极板的面积为S，间距为d.锌板与灵敏静电计相连，锌板和铜板原来都不带电．现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，假设光电子全部到达另一极板，则电容器的最终带电荷量Q正比于( )
A.d
S
(ν1－ν) B.
d
S
(ν1－ν2)
C.S
d?
????
ν－ν1
νν1 D.
S
d
(ν－ν1)
4、关于布朗运动，下列说法正确的是( )
A．布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．布朗运动就是悬浮微粒的固体分子的无规则运动
C．气体分子的运动是布朗运动
D．液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显
5、如图所示，一开口向下导热均匀的直玻璃管，通过细绳悬挂在天花板上，玻璃管下端浸没在固定水银槽中，管内外水银面高度差为h，下列情况中能使细绳拉力增
大的是( )
A．大气压强增加
B．环境温度升高
C．向水银槽内注入水银
D．略微增加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移
6、如图所示，一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置，金属圆块A的上表面是水平的，
下表面是倾斜的，下表面与水平面的夹角为θ，圆块的质量为M ，不计圆块与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p 0，则被圆块封闭在容器中的气体的压强p 为 ( )
A ．p 0＋Mg cos θS B.p 0cos θ＋Mg
S cos θ
C ．p 0＋Mg cos 2 θS
D ．p 0＋Mg
S
7、如图所示，竖直平面内有一金属环，半径为a ，总电阻为R (指剪开拉直时两端的电阻)，磁感应强度为B 的匀强磁场垂直穿过环平面，与环的最高点A 连接的长度为2a 、电阻为R
2
的
导体棒AB 由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B 点的线速度为v ，则这时导体棒AB 两端的电压大小为( )
A.Bav
3
B.
Bav
6
C.
2Bav
3
D ．Bav
8、如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块( )
A ．在P 和Q 中都做自由落体运动
B ．在两个下落过程中的机械能都守恒
C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长
D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大 二．多项选择题（每题4分，共24分，多选错选不得分，漏选但无错选得2分）
9、如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时观察到的现象，下列说法中正确的是( )
A ．放在A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B ．放在B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A 位置时稍少些
C ．放在C 、
D 位置时，屏上观察不到闪光
D ．放在D 位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
10、原子核的比结合能曲线如图所示．根据该曲线，下列判断正确的有( )
A.4
2He 核的结合能约为14 MeV B.42He 核比6
3Li 核更稳定
C.两个21H 核结合成4
2He 核时释放能量 D.235 92U 核中核子的平均结合能比89
36Kr 核中的大
11、若以μ表示水的摩尔质量，V 表示在标准状态下水蒸气的摩尔体积，ρ表示在标准状态下水蒸气的密度，N A 表示阿伏加德罗常数，m 、v 分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系正确的是( )
A ．N A ＝ρV m
B ．ρ＝
μN A v C ．ρ＜μ
N A v
D ．m ＝μN A
12、一定质量的理想气体经历如图2所示的一系列过程，AB 、BC 、CD 、DA 这四段过程在p －T 图象中都是直线，其中CA 的延长线通过坐标原点O ，下列说法正确的是( )
A ．A →
B 的过程中，气体对外界放热，内能不变 B ．B →
C 的过程中，单位体积内的气体分子数减少
C ．C →
D 的过程中，气体对外界做功，分子的平均动能减小
D ．C →D 过程与A →B 过程相比较，两过程中气体与外界交换的热量相同
13、1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是( )
A ．圆盘上产生了感应电动势
B ．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动
C ．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化
D ．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
14、如图6所示，矩形线框abcd 处于磁感应强度为B 的匀强磁场中，磁场方向与线框平面垂直，线框ab 长为2L ，bc 长为L ，MN 为垂直于ab 并可在ab 和cd 上自由滑动的金属杆，且杆与ab 和cd 接触良好，abcd 和MN 上单位长度的电阻皆为r .让MN 从ad 处开始以速度v 向右匀速滑动，设MN 与ad 之间的距离为x (0≤x ≤2L )，则在整个过程中( ) A ．当x ＝0时，MN 中电流最小 B ．当x ＝L 时，MN 中电流最小 C ．MN 中电流的最小值为2Bv
5r
D ．MN 中电流的最大值为6Bv
11r
三、计算题。本大题包括4小题，共44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，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、（8分）如图5所示，在外力的作用下，导体杆OC 可绕O 轴沿半径为r 的光滑的半圆形框架在匀强磁场中以角速度ω匀速转动，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里，A 、O 间接有电阻R ，杆和框架电阻不计，则所施外力的功率为多少？
16、（10分）如图9，一质量为m ，边长为h 的正方形金属线框abcd 自某一高度由静止下落，依次经过两匀强磁场区域，且金属线框bc 边的初始位置离磁场B 1的上边界的高度为h
4，两
磁场的磁感应强度分别为B 1和B 2，且B 1＝2B 0，B 2＝B 0(B 0已知)，两磁场的间距为H (H 未知，但H ＞h )，线框进入磁场B 1时，恰好做匀速运动，速度为v 1(v 1已知)，从磁场B 1中穿出后又以v 2匀速通过宽度也为h 的磁场B 2。
图9
(1)求v 1与v 2的比值； (2)写出H 与h 的关系式；
(3)若地面离磁场B 2的下边界的高度为h ，求金属线框下落到地面所产生的热量。(用m 、h 、
g 表示)
17、（12分）一热气球体积为V ，内部充有温度为T a 的热空气，气球外冷空气的温度为T b .已知空气在1个大气压、温度为T 0时的密度为ρ0，该气球内、外的气压始终都为1个大气压，重力加速度大小为g .
(1)求该热气球所受浮力的大小； (2)求该热气球内空气所受的重力；
(3)设充气前热气球的质量为m 0，求充气后它还能托起的最大质量． 18．（14分）如图8(a)所示，间距L ＝0.5 m 的两根光滑平行长直金属导轨倾斜放置，轨道平面倾角θ＝30°.导轨底端接有阻值R ＝0.8 Ω的电阻，导轨间有Ⅰ、Ⅱ两个矩形区域，其长边都与导轨垂直，两区域的宽度均为d 2＝0.4 m ，两区域间的距离d 1＝0.4 m ，Ⅰ区域内
有垂直导轨平面向下的匀强磁场，磁感应强度大小B 0＝1 T ，Ⅱ区域内的磁感应强度B 随时间t 变化如图(b)所示，规定垂直于导轨平面向上的磁感应强度方向为正方向．t ＝0时刻，把导体棒MN 无初速度地放在区域Ⅰ下边界上．己知导体棒的质量m ＝0.1 kg ，导体棒始终与导轨垂直并接触良好，且导体棒在磁场边界时都认为处于磁场中，导体棒和导轨电阻不计，取重力加速度g ＝10 m/s 2
.求：
(1)0.1 s 内导体棒MN 所受的安培力； (2)t ＝0.5 s 时回路中的电动势和流过导体棒MN 的电流方向；
(3)0.5 s 时导体棒MN 的加速度大小．
万州二中高二物理入学考试题答案
1、解析：选A.要使氢原子变成氢离子，使氢原子由基态向高能级跃迁，需要吸收的能量大于等于ΔE ＝E n －E 1＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV.
2、解析：选B.由E ＝h ν，ν＝c λ，可得E ＝h c λ＝6.6×10－34×3×108
1×10
－7 J ≈2×10
－18
J ，数量级为10－18
，所以选项B 正确．
3、解析：选D.现用频率为ν(ν1＜ν＜ν2)的单色光持续照射两板内表面，根据光电效应的条件，知该单色光照射锌板能发生光电效应，照射铜板不能发生光电效应．通过光电效应方程知，光电子的最大初动能E km ＝h ν－h ν1.临界状态是电子减速到负极板时速度刚好为零．根据动能定理有eU ＝E km ＝h ν－h ν1.平行板电容器的电容C ∝S d ，而Q ＝CU ，所以Q ∝S d
(ν－ν1)，故D 正确．
4、解析：选D.布朗运动是悬浮在液体中的固体颗粒的无规则运动，是液体分子无规则运动的表现，A 、B 错误．气体分子的运动不是布朗运动，C 错误．布朗运动的剧烈程度与液体的温度以及颗粒的大小有关，液体中的悬浮微粒越大，布朗运动就越不明显，D 正确．
5、解析：选A.根据题意，设玻璃管内的封闭气体的压强为p ，玻璃管质量为m ，对玻璃管受力分析，由平衡条件可得：T ＋pS ＝mg ＋p 0S .解得：T ＝(p 0－p )S ＋mg ＝ρghS ＋mg ，即绳的拉力等于管的重力和管中高出液面部分水银的重力．选项A 中，大气压强增加时，水银柱上移，h 增大，所以拉力T 增加，A 正确；选项B 中，环境温度升高，封闭气体压强增加，水银柱高度h 减小，故拉力T 减小，B 错误；选项C 中，向水银槽内注入水银，封闭气体的压强增大，平衡时水银柱高度h 减小，故拉力减小，C 错误；(选项D 中，略微增加细绳长度，使玻璃管位置相对水银槽下移，封闭气体的体积减小、压强增大，平衡时水银柱高度h 减小，故细绳拉力T 减小)这个解释有问题，故D 错误．
6、解析：选D.对圆块进行受力分析：重力Mg ，大气压的作用力p 0S ，封闭气体对它的作用力pS
cos θ
，容器侧壁的作用力F 1和F 2，如图所示．由
于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆块在竖直方向上受力平衡，故p 0S ＋Mg ＝
? ??
??pS cos θcos θ，即p ＝p 0
＋Mg S ，D 正确．
7、解析：选A.摆到竖直位置时，导体棒AB 切割磁感线的瞬时感应电动势E ＝B ·2a ·? ??
??12v ＝
Bav .由闭合电路欧姆定律得U AB ＝E R 2＋R 4
·R 4＝1
3Bav ，故选项A 正确．
8、解析：选C.小磁块从铜管P 中下落时，P 中的磁通量发生变化，P 中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P 中不是做自由落体运动，而塑料管Q 中不会产生电磁感应现象，因此Q 中小磁块做自由落体运动，A 项错误；P 中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B 项错误；由于在P 中小磁块下落的加速度小于g ，而Q 中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P 中下落的时间比在Q 中下落的时间长，C 项正确；根据动能定理可知，落到底部时在P 中的速度比在Q 中的速度小，D 项错误． 9、解析 根据α粒子散射现象，绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子发生较大偏转，A 、B 、D 正确．
答案 ABD
10、解析：选BC.本题考查原子核的相关知识．由图象可知，4
2He 的比结合能约为7 MeV ，其结合能应为28 MeV ，故A 错误．比结合能较大的核较稳定，故B 正确．比结合能较小的核结合成比结合能较大的核时释放能量，故C 正确．比结合能就是平均结合能，故由图可知D 错误．
11、解析：选ACD.由于μ＝ρV ，则N A ＝μm ＝
ρV m ，变形得m ＝μ
N A
，故A 、D 正确；由于分子
之间有空隙，所以N A v ＜V ，水蒸气的密度为ρ＝μV ＜μ
N A v
，故C 正确，B 错误．
12、答案 AB
解析 A →B 的过程中，气体温度不变，则内能不变，压强变大，体积减小，则外界对气体做功，由ΔU ＝W ＋Q 可知气体对外界放热，选项A 正确；
B →
C 的过程中，气体的压强不变，温度升高，体积变大，则单位体积内的气体分子数减少，选项B 正确；
C →
D 的过程中，温度不变，压强减小，体积变大，则气体对外界做功，分子的平均动能不变，选项C 错误；
C →
D 过程与A →B 过程相比较，内能都不变，气体与外界交换的热量等于做功的大小，由于做功不同，故两过程中气体与外界交换的热量不同，选项D 错误；
D →A 过程与B →C 过程相比较，内能变化相同，D →A 过程外界对气体做功W 1＝p AD (V D －V A )，
又V A T A ＝V D T D
，
则W 1＝p AD (T D －T A )V A
T A
，
同理B →C 过程，气体对外做功
W 2＝p BC (T C －T B )V C
T C
，
因T D －T A ＝T C －T B ，V A ＝V C ，
p AD T A ＝p BC
T C
， 则W 1＝W 2，根据热力学第一定律，两过程中气体与外界交换的热量相同，
13、解析：选AB.A.当圆盘转动时，圆盘的半径切割磁针产生的磁场的磁感线，产生感应电动势，选项A 正确；
B ．如图所示，铜圆盘上存在许多小的闭合回路，当圆盘转动时，穿过小的闭合回路的磁通量发生变化，回路中产生感应电流，根据楞次定律，感应电流阻碍其相对运动，但抗拒不了相对运动，故磁针会随圆盘一起转动，但略有滞后，选项B 正确；
C ．在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量始终为零，选项C 错误；
D ．圆盘在小磁针产生的磁场中转动发生电磁感应，形成涡流，作用于小磁针，使小磁针转动，所以选项D 错误． 14、答案 BCD
解析 MN 产生感应电动势为BLv ，MN 中电流I ＝E
R 总
＝BLv
Lr ＋L ＋2x 5L －2x r 6L ＝
6BL 2
v －4x －L 2r ＋15L 2r ，当x ＝0，或x ＝2L 时，MN 中电流最大，MN 中电流的最大值为I max
＝6Bv 11r ，当x ＝L 时，MN 中电流最小，MN 中电流的最小值为I min ＝2Bv
5r
，故B 、C 、D 正确，A 错误
15、解析 因为OC 是匀速转动的，根据能量守恒可得，
P 外＝P 电＝E 2
R
，
又因为E ＝Br ·
ωr
2
，
联立解得P 外＝B 2ω2r 4
4R
。
16、解析 (1)金属线框分别进入磁场B 1和B 2后，做匀速运动，由平衡条件有BIh ＝mg ① 又金属线框切割磁感线，则I ＝Bhv R
② 联立①②得v ＝
mgR B 2h 2
所以v 1v 2＝B 22
B 21＝14
。③
(2)金属线框进入磁场B 1前和离开磁场B 1后到进入磁场B 2前，都是做只在重力作用下的运动，由运动学公式有
v 21＝2g ·h
4
④
v 22－v 21＝2g (H －h )⑤
联立③④⑤得H ＝19h
4
。⑥
(3)产生的热量等于克服安培力做功，Q ＝BIh ·4h ⑦ 联立①⑦得Q ＝4mgh 。
答案 (1)1∶4 (2)H ＝19h
4
(3)4mgh
17、解析：(1)设1个大气压下质量为m 的空气在温度为T 0时的体积为V 0，密度为
ρ0＝m V 0
① 在温度为T 时的体积为V T ，密度为ρT ＝m V T
② 由盖-吕萨克定律得V 0T 0＝V T T
③
联立①②③式得
ρT ＝ρ0T 0
T
④ 气球所受的浮力为 F ＝ρTb gV
⑤ 联立④⑤式得
F ＝Vg ρ0T 0
T b
⑥ (2)气球内热空气所受的重力为 G ＝ρTa Vg
⑦ 联立④⑦式得G ＝Vg ρ0T 0T a
⑧ (3)设该气球还能托起的最大质量为m ，由力的平衡条件可知 mg ＝F －G －m 0g ⑨ 联立⑥⑧⑨式可得
m ＝V ρ0T 0? ??
??1T b －1T a －m 0
⑩
答案：(1)Vg ρ0T 0
T b (2)Vg ρ0T 0T a
(3)V ρ0T 0? ??
??1T b －1T a －m 0
18、答案 (1) 0.5 N (2)0.4 V N →M (3)7 m/s 2
解析 (1)Δt 1＝0.1 s 时间内感应电动势
E 1＝
ΔB 1Δt 1d 2L ，ΔB 1Δt 1＝4 T/s ，I 1＝E 1
R
0．1 s 内安培力F 1＝B 0I 1L ，解得F 1＝0.5 N (2)因F 1＝mg sin θ，故导体棒第0.1 s 内静止，从0.1 s 末开始加速，设加速度为a 1：mg sin θ＝ma 1，d 1＝12
a 1Δt 12
，v 1＝
a 1Δt 1，解得：Δt 1＝0.4 s ，v 1＝2 m/s
t ＝0.5 s 时，导体棒刚滑到Ⅱ区域上边界，此时B 2＝0.8 T ，
切割磁感线产生的电动势E 2＝B 2Lv 1＝0.8 V
t ＝0.5 s 时，因磁场变化而产生的感应电动势 E 3＝
ΔB 2Δt 2d 2L ，ΔB 2
Δt 2
＝6 T/s ，解得E 3＝1.2 V t ＝0.5 s 时的总电动势E ＝E 3－E 2＝0.4 V
导体棒电流方向：N →M
(3)设0.5 s 时导体棒的加速度为a ，有F ＋mg sin θ＝ma ，又I ＝E
R
，F ＝B 2IL ，解得a ＝7 m/s 2
.