2016-2017学年江西省上饶市铅山一中高二下学期期中物理试卷
一、选择题
1．（2017高二下·上饶期中）卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（ ）
A．原子的核式结构模型 B．原子核内有中子存在
C．电子是原子的组成部分 D．原子核是由质子和中子组成的
2．（2017高二下·上饶期中）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电阻R=55.0Ω，原线圈两端接一正弦式交变电流，电压u随时间t变化的规律为u=110 sin20πt（V），时间t的单位是s．那么，通过电阻R的电流有效值和频率分别为（ ）
A．1.0A、20Hz B．A、20Hz C．A、10Hz D．1.0A、10Hz
3．（2017高二下·上饶期中）如图所示，质量为m的物体A在竖直向上的力F（F＜mg）作用下静止于斜面上．若减小力F，则（ ）
A．物体A所受合力不变 B．斜面对物体A的支持力不变
C．斜面对物体A的摩擦力不变 D．斜面对物体A的摩擦力可能为零
4．（2017高二下·上饶期中）如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法中正确的是（ ）
A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁
B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光
C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV
D．从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最短
5．（2017高二下·上饶期中）如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直），下列关于能的叙述正确的是（ ）
A．弹簧的弹性势能先增大后减小 B．小球的动能先增大后减小
C．小球的重力势能先增大后减小 D．机械能总和先增大后减小
6．（2017高二下·上饶期中）在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定（ ）
A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变
C．a表示反冲核的运动轨迹 D．磁场方向一定垂直纸面向里
7．（2017高二下·上饶期中）关于天然放射现象，下列叙述正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个
C．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
8．（2017高二下·上饶期中）如图所示，箱子放在水平地面上，箱内有一质量为m的铁球以速度v向左壁碰去，来回碰几次后停下来，而箱子始终静止，则整个过程中（ ）
A．铁球对箱子的冲量为零
B．铁球和箱子受到的冲量大小相等
C．箱子对铁球的冲量为mv，向右
D．摩擦力对箱子的冲量为mv，向右
9．（2017高二下·宁夏期末）在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象不可求出（ ）
A．该金属的极限频率和极限波长 B．普朗克常量
C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数
10．（2017高二下·上饶期中）如图所示，倾角为θ的平行金属导轨宽度L，电阻不计，底端接有阻值为R的定值电阻，处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中．有一质量m，长也为L的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，它与导轨之间的动摩擦因数为μ，现让导体棒从导轨底部以平行斜面的速度v0向上滑行，上滑的最大距离为s，滑回底端的速度为v，下列说法正确的是（ ）
A．把运动导体棒视为电源，其最大输出功率为（ ）2R
B．导体棒从开始到滑到最大高度的过程所用时间为
C．导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为 mv02﹣ mv2﹣2μmgscosθ
D．导体棒上滑和下滑过程中，电阻R产生的焦耳热相等
二、实验题
11．（2017高二下·上饶期中）某探究小组采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻时，发现量程为3V的电压表出现故障不能正常使用，实验台上有一个量程为500μA，内阻Rg=200Ω灵敏电流计 和一个电阻箱R（0～9999Ω．
（1）为了把灵敏电流计改装成量程为2V的 电压 表继续实验，电阻箱R应调整至 Ω．
（2）探究小组中一个同学用灵敏电流计和电阻箱设计了如图乙所示的实验电路，同样测出了干电池的电动势和内阻．
①多次调节电阻箱，记录灵敏电流计 的示数I和电阻箱的阻值R，电源的电动势和内阻分别用E和r表示，则 和R的关系式为
②然后以 为纵坐标，以R为横坐标，做出 ﹣R图线为一直线，如图丙所示，测得直线在纵轴上的截距b=134，直线的斜率k= ，则该电池的电动势E= V，内阻r= Ω．
12．（2017高二下·上饶期中）某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图1所示，
（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图2所示：
⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g；试完善实验步骤⑥的内容．
（2）已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘
积之和为 kg m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kg m/s（保留三位有效数字）．
（3）试说明（2）问中两结果不完全相等的主要原因是： ．
三、计算题
13．（2017高二下·上饶期中）在火星表面上，做自由落体运动的物体在开始t1=1s内下落h1=4m．求：
（1）该火星表面的重力加速度g；
（2）该物体从开始落下h2=36m时的速度v2；
（3）该物体在第三个2s内的平均速度 ．
14．（2017高二下·上饶期中）如图所示，质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点，水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接，Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m/s，质量m=0.010kg的弹丸，当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短，不计空气阻力，求
（1）弹丸打入靶盒A的过程中，系统损失的机械能．
（2）弹丸进入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能．
15．（2017高二下·上饶期中）钍核 Th发生衰变生成镭核 Ra并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，ox垂直平板电极S2，当粒子从p点离开磁场时，其速度方向与0x方位的夹角θ=60°，如图所示，整个装置处于真空中．
（1）写出钍核衰变方程；
（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
（3）求粒子在磁场中运动所用时间t．
16．（2017高二下·上饶期中）如图所示，质量为M=2.0kg的小车A静止在光滑水平面上，A的右端停放有一个质量为m=0.10kg带正电荷q=5.0×10﹣2 C的小物体B，整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B=2.0T的匀强磁场．现从小车的左端，给小车A一个水平向右的瞬时冲量I=26N s，使小车获得一个水平向右的初速度，此时物体B与小车A之间有摩擦力作用，设小车足够长，g取10m/s2．求：
（1）瞬时冲量使小车获得的动能Ek；
（2）物体B的最大速度vm．
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】解：a粒子散射实验现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来．卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故BCD错误，A正确．
故选A．
【分析】本题比较简单，只要正确理解a粒子散射实验现象及其结论即可正确解答．
2．【答案】D
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】解：根据表达式可知，交流电的最大值为110 V，所以原线圈的电压的有效值为110V，
根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为55V，电流为 =1A，
有表达式可知，交流电的频率为 =10Hz，
故选：D
【分析】根据表达式可以知道交流电压的最大值和交流电的周期，根据电压与匝数成正比可以求得副线圈的电压的大小．
3．【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；力的分解
【解析】【解答】解：A、两次物体都保持静止状态，合力都为零，没有变化．故A正确；
B、无拉力时对物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图
根据共点力平衡条件，有
f=mgsinθ ①
N=mgcosθ ②
有拉力F作用后，再次对物体受力分析，受到拉力、重力、支持力和静摩擦力，如图，根据共点力平衡条件，有：
f1=（mg﹣F）sinθ ③
N1=（mg﹣F）cosθ ④
比较②④，可得支持力减小了，故B错误；
C、D、比较①③，可得摩擦力也减小了，由于F＜mg，摩擦力不为零，故C错误，D错误．
故选：A．
【分析】先分析没有拉力时物体受力情况：受重力、支持力和静摩擦力，根据共点力平衡条件求解各个力；再分析有拉力F作用后物体的受力情况：拉力、重力、支持力和静摩擦力，根据共点力平衡条件求解各个力．
4．【答案】B
【知识点】氢原子光谱；玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】解：A、氢原子吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁，故A错误．
B、根据 =6知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子，故B正确．
C、从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量最大，最大光子能量hv=﹣0.85﹣（﹣13.6）eV=12.75eV，故C错误．
D、从n=4跃迁到n=3，辐射的光子频率最小，波长最长，故D错误．
故选：B．
【分析】当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁；辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，波长越短．
5．【答案】B
【知识点】弹性势能；机械能守恒及其条件
【解析】【解答】解：A、在小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的形变量逐渐增大，则弹性势能一直增大，因为物体一直下降，则重力势能一直减小．故A错误C错误．
B、开始小球重力大于弹力，向下做加速运动，然后弹力大于重力，向下做减速运动，所以小球的动能先增大后减小．故B正确．
D、小球的机械能和弹簧的弹性势能之和保持不变，弹性势能一直增大，则小球的机械能一直减小．故D错误．
故选：B．
【分析】根据重力做功判断重力势能的变化，根据弹簧的形变量判断弹性势能的变化，根据小球的受力判断小球的速度变化，从而得出小球动能的变化．小球的机械能和弹簧的弹性势能之和保持不变，通过弹性势能的变化判断小球机械能的变化．
6．【答案】B
【知识点】动量守恒定律；原子核的衰变、半衰期；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】解：AB、放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．故放出的是β粒子，故A错误，B正确．
C、根据动量守恒定律，质量大的速度小，而速度小的，运动半径较小，而b的质量较大，因此b是反冲核的运动轨迹，故C错误；
D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向．故D错误．
故选：B
【分析】放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，由半径公式分析α粒子和β粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．
7．【答案】B,D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用
【解析】【解答】解：A、放射性物质的半衰期由核内部自身的因素决定，与外界温度无关，温度不会影响原子核的结构，因此使放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误；
B、某原子核经过一次α衰变会减少2个中子和2个质子，两次β衰变会增加2个质子，减少2个中子，故核内中子数减少4个，故B正确；
C、β衰变所释放的电子是原子核内1个中子转化为1个质子和1个电子，释放出一个电子，不是核外的电子电离形成的，故C错误；
D、在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最弱，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，故D正确；
故选：BD．
【分析】放射性物质的半衰期由核内部自身的因素决定；
某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个；
β衰变所释放的电子是原子核内1个中子转化为1个质子和1个电子，释放出一个电子；
在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．
8．【答案】D
【知识点】动量定理
【解析】【解答】解：A、箱子在水平方向上受到两个力作用，球队对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力，二力始终等值方向，其合力始终为零，故箱子始终静止．因此，铁球对箱子的冲量与摩擦力对箱子的冲量等值反向，合冲量为零．故A错误．
B、根据动量定理，铁球受到的冲量为I=0﹣mv=﹣mv，而箱子受到的冲量始终为零．故B错误．
C、根据动量定理，箱子对铁球的冲量为I=0﹣mv=﹣mv，负号表示方向向右．故C正确．
D、箱子对铁球的冲量mv，向右，根据牛顿第三定律，铁球对箱子的冲量为mv，向左．又因为摩擦力与铁球对箱子的作用力等值反向，所以摩擦力对箱子的冲量为mv，向右．故D正确．
【分析】以箱子为研究对象，分析箱子在水平方向上受到两个力，铁球对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力，由于箱子始终静止，故此二力的合力始终为零，即此二力的冲量也始终等值方向，其合冲量为零．以铁球为研究对象，以向左为正方向，根据动量定理有，I=0﹣mv，故箱子对铁球的冲量为mv，方向向右．摩擦力对箱子的冲量为mv，方向向右．
9．【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解：根据光电效应方程Ekm=hγ﹣W0=hγ﹣hγ0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量．
横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可能知道极限波长；
根据W0=hγ0可求出逸出功．
单位时间内逸出的光电子数无法从图象中获知．故A、B、C正确，D错误．
本题选择错误的，故选D．
【分析】根据光电效应方程Ekm=hγ﹣W0=hγ﹣hγ0得出最大初动能与入射光频率的关系，通过图线的斜率和截距去求解．
10．【答案】A
【知识点】能量守恒定律；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】解：A、刚开始上滑时速度最大，导体棒产生的感应电动势最大，输出的功率最大．最大感应电流为 I=
导体棒最大输出功率为 P=I2R=（ ）2R．故A正确．
B、导体棒从开始到滑到最大高度的过程中做减速运动，随着速度减小，产生的感应电流减小，所受的安培力减小，加速度减小，做加速度逐渐减小的变减速运动，平均速度不等于 ，则所用时间不等于 = ，故B错误．
C、根据能量守恒得知，导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为 （ mv02﹣ mv2﹣2μmgscosθ），故C错误．
D、由于导体棒的机械能不断减少，所以下滑与上滑经过同一位置时，上滑速度大，产生的感应电流大，导体棒受到的安培力大，所以上滑过程安培力的平均值大，而两个过程通过的位移大小相等，所以上滑时导体棒克服安培力做功多，整个回路中产生的焦耳热多，则电阻R产生的焦耳热也多，故D错误．
故选：A．
【分析】把运动导体棒视为电源，其最大输出功率在刚上滑时，由法拉第定律、欧姆定律求出最大感应电流，再求最大输出功率．导体棒上滑时做变减速运动，分析位移与匀减速运动的关系，确定所用的时间．由能量守恒定律求解焦耳热．根据上滑与下滑克服安培力做功的关系，分析R上产生的焦耳热关系．
11．【答案】（1）3800
（2）；1.5；1.0
【知识点】电磁学实验；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】解：（1）将电流计改装成电压表，应串联一个大电阻，根据串并联电路的规律可知：
R= =3800Ω；（2）①根据闭合电路欧姆定律可知：
I=
变形可得：
②根据图象和公式可知：b= ，
k=
根据题意可知：E=1.5V；r=1Ω；
故答案为：（1）3800；（2）① ；②1.5，1.0．
【分析】（1）根据改装原理利用串并联电路的规律可求得应串联的电阻；（2）根据闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式，再结合图象知识可明确对应的电动势和内电阻．
12．【答案】（1）接通电源；释放纸带
（2）0.620；0.618
（3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】解：（1）使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，后放开滑块1；（2）放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，根据纸带的数据得：
碰撞前滑块1的动量为： kg m/s，滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620kg m/s
碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为： kg m/s（3）结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用．
故答案为：（1）接通打点计时器的电源；放开纸带；（2）0.620；0.618；（3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用
【分析】使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带；本实验为了验证动量守恒定律设置滑块在气垫导轨上碰撞，用打点计时器纸带的数据测量碰前和碰后的速度，计算前后的动量，多次重复，在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．
13．【答案】（1）解：根据自由落体运动规律有：
h=
得火星表面的重力加速度大小为：
重力加速度的方向竖直向下
（2）解：根据自由落体运动的速度位移关系有：
v2=2gh
所以物体下落36m时的速度为：
v= ，方向竖直向下
（3）解：第三个2s内指自由下落的4﹣6s内的平均速度，根据速度时间关系有：
第4s内的速度为：v4=at=8×4m/s=32m/s
第6s内的速度为：v6=at=8×6m/s=48m/s
所以第三个2s内的平均速度为： ，方向竖直向下．
【知识点】万有引力定律及其应用；速度、速率；匀变速直线运动基本公式应用；自由落体运动
【解析】【分析】（1）根据自由落体的位移时间关系求火星表面的重力加速度；（2）根据自由落体的速度位移关系求速度；（3）根据平均速度的定义求第3个2s内的平均速度即可．
14．【答案】（1）解：弹丸进入靶盒A后，弹丸与靶盒A的共同速度设为v，由系统动量守恒得：
mv0=（m+M）v
系统损失的机械能为
△EP= mv02﹣ （m+M）v2，
代入数据的△EP=10J
（2）解：弹丸进入靶盒A后，弹丸与靶盒A的共同速度设为v，由系统动量守恒得：
mv0=（m+M）v
靶盒A的速度减为零时，弹簧的弹性势能最大，由系统机械能守恒得：
Ep= （m+M）v2
解得：Ep= v02
代入数值得 Ep=2.5J
【知识点】功能关系；动量守恒定律；能量守恒定律
【解析】【分析】根据能量守恒来计算损失的机械能，根据动量守恒定律列出等式，由系统机械能守恒求出最大弹性势能．
15．【答案】（1）解：粒子的质量数：m=230﹣226=4，电荷数：z=90﹣88=2，所以放出的两种是氦核．
钍核衰变方程：90230Th→24He+88226Ra ①
（2）解：设粒子离开电场时速度为移v，对加速过程有 ②
粒子在磁场中有 ③
由②、③得 ④
（3）解：粒子做圆周运动的回旋周期 ⑤
粒子在磁场中运动时间 ⑥
由⑤、⑥得 ⑦
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变；带电粒子在电场中的加速；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】放射性元素衰变时，满足质量数和核电荷数守恒．衰变后的粒子被电场加速后，进入磁场被偏转．由动能定理可求出加速速度，再由洛伦兹力提供向心力来求出轨道半径，并由几何关系来算出圆弧对应的圆心角，最终确定运动所用的时间．
16．【答案】（1）解：根据动量定理得，
I=Mv0，
解得v0= ，
则小车获得的动能Ek=
（2）解：小车 A 获得水平向右的初速度后，由于 A、B 之间的摩擦，A 向右减速运动，B 向右加速运动，由于洛伦兹力的影响，A、B 之间摩擦也发生变化，设 A、B 刚分离时 B 的速度为 vB，
则：BqvB=mg，
即 vB= ．
若 A、B 能相对静止．设共同速度为 v，规定向右为正方向，由 Mv 0=（ M+m ） v，
代入数据解得 v=12.4m/s，
因 vB＜v，说明 A、B 在没有达到共同速度前就分离了，
所以 B 的最大速度为 vB=10m/s
【知识点】动量定理；动量守恒定律；带电粒子在重力场、电场及磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）瞬时冲量和碰撞是一样的，由于作用时间极短，可以忽略较小的外力的影响，而且认为，冲量结束后物体B的速度仍为零，冲量是物体动量变化的原因，根据动量定理即可求得小车获得的速度，进而求出小车的动能．（2）根据B在竖直方向上支持力为零时，结合重力和洛伦兹力相等求出物块脱离小车时的速度，结合动量守恒定律求出AB保持相对静止时的速度，通过比较得出物体B的最大速度．
2016-2017学年江西省上饶市铅山一中高二下学期期中物理试卷
一、选择题
1．（2017高二下·上饶期中）卢瑟福通过对a粒子散射实验结果的分析，提出（ ）
A．原子的核式结构模型 B．原子核内有中子存在
C．电子是原子的组成部分 D．原子核是由质子和中子组成的
【答案】A
【知识点】α粒子的散射
【解析】【解答】解：a粒子散射实验现象为：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来．卢瑟福根据该实验现象提出了原子核式结构模型：原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，故BCD错误，A正确．
故选A．
【分析】本题比较简单，只要正确理解a粒子散射实验现象及其结论即可正确解答．
2．（2017高二下·上饶期中）如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为2：1，电阻R=55.0Ω，原线圈两端接一正弦式交变电流，电压u随时间t变化的规律为u=110 sin20πt（V），时间t的单位是s．那么，通过电阻R的电流有效值和频率分别为（ ）
A．1.0A、20Hz B．A、20Hz C．A、10Hz D．1.0A、10Hz
【答案】D
【知识点】变压器原理；交变电流的图像与函数表达式；交变电流的峰值、有效值、平均值与瞬时值
【解析】【解答】解：根据表达式可知，交流电的最大值为110 V，所以原线圈的电压的有效值为110V，
根据电压与匝数成正比可得，副线圈的电压为55V，电流为 =1A，
有表达式可知，交流电的频率为 =10Hz，
故选：D
【分析】根据表达式可以知道交流电压的最大值和交流电的周期，根据电压与匝数成正比可以求得副线圈的电压的大小．
3．（2017高二下·上饶期中）如图所示，质量为m的物体A在竖直向上的力F（F＜mg）作用下静止于斜面上．若减小力F，则（ ）
A．物体A所受合力不变 B．斜面对物体A的支持力不变
C．斜面对物体A的摩擦力不变 D．斜面对物体A的摩擦力可能为零
【答案】A
【知识点】共点力平衡条件的应用；受力分析的应用；力的分解
【解析】【解答】解：A、两次物体都保持静止状态，合力都为零，没有变化．故A正确；
B、无拉力时对物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图
根据共点力平衡条件，有
f=mgsinθ ①
N=mgcosθ ②
有拉力F作用后，再次对物体受力分析，受到拉力、重力、支持力和静摩擦力，如图，根据共点力平衡条件，有：
f1=（mg﹣F）sinθ ③
N1=（mg﹣F）cosθ ④
比较②④，可得支持力减小了，故B错误；
C、D、比较①③，可得摩擦力也减小了，由于F＜mg，摩擦力不为零，故C错误，D错误．
故选：A．
【分析】先分析没有拉力时物体受力情况：受重力、支持力和静摩擦力，根据共点力平衡条件求解各个力；再分析有拉力F作用后物体的受力情况：拉力、重力、支持力和静摩擦力，根据共点力平衡条件求解各个力．
4．（2017高二下·上饶期中）如图是氢原子的能级图，对于一群处于n=4的氢原子，下列说法中正确的是（ ）
A．这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁
B．这群氢原子能够发出6种不同频率的光
C．这群氢原子发出的光子中，能量最大为10.2 eV
D．从n=4能级跃迁到n=3能级发出的光的波长最短
【答案】B
【知识点】氢原子光谱；玻尔理论与氢原子的能级跃迁
【解析】【解答】解：A、氢原子吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁，故A错误．
B、根据 =6知，这群氢原子能够发出6种不同频率的光子，故B正确．
C、从n=4跃迁到n=1，辐射的光子能量最大，最大光子能量hv=﹣0.85﹣（﹣13.6）eV=12.75eV，故C错误．
D、从n=4跃迁到n=3，辐射的光子频率最小，波长最长，故D错误．
故选：B．
【分析】当吸收的光子能量等于两能级间的能级差，才能发生跃迁；辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子能量越大，波长越短．
5．（2017高二下·上饶期中）如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，那么小球从接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短的过程中（弹簧一直保持竖直），下列关于能的叙述正确的是（ ）
A．弹簧的弹性势能先增大后减小 B．小球的动能先增大后减小
C．小球的重力势能先增大后减小 D．机械能总和先增大后减小
【答案】B
【知识点】弹性势能；机械能守恒及其条件
【解析】【解答】解：A、在小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，弹簧的形变量逐渐增大，则弹性势能一直增大，因为物体一直下降，则重力势能一直减小．故A错误C错误．
B、开始小球重力大于弹力，向下做加速运动，然后弹力大于重力，向下做减速运动，所以小球的动能先增大后减小．故B正确．
D、小球的机械能和弹簧的弹性势能之和保持不变，弹性势能一直增大，则小球的机械能一直减小．故D错误．
故选：B．
【分析】根据重力做功判断重力势能的变化，根据弹簧的形变量判断弹性势能的变化，根据小球的受力判断小球的速度变化，从而得出小球动能的变化．小球的机械能和弹簧的弹性势能之和保持不变，通过弹性势能的变化判断小球机械能的变化．
6．（2017高二下·上饶期中）在垂直于纸面的匀强磁场中，有一原来静止的原子核，该核衰变后，放出的带电粒子和反冲核的运动轨迹分别如图中a、b所示，由图可以判定（ ）
A．该核发生的是α衰变 B．该核发生的是β衰变
C．a表示反冲核的运动轨迹 D．磁场方向一定垂直纸面向里
【答案】B
【知识点】动量守恒定律；原子核的衰变、半衰期；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【解答】解：AB、放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆．而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，而电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆．故放出的是β粒子，故A错误，B正确．
C、根据动量守恒定律，质量大的速度小，而速度小的，运动半径较小，而b的质量较大，因此b是反冲核的运动轨迹，故C错误；
D．粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向．故D错误．
故选：B
【分析】放射性元素的原子核，沿垂直于磁场方向放射出一个粒子后进入匀强磁场，在洛伦兹力的作用下都做匀速圆周运动．放射性元素放出粒子，动量守恒，由半径公式分析α粒子和β粒子与反冲核半径关系，根据洛伦兹力分析运动轨迹是内切圆还是外切圆，判断是哪种衰变．
7．（2017高二下·上饶期中）关于天然放射现象，下列叙述正确的是（ ）
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个
C．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
D．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
【答案】B,D
【知识点】原子核的衰变、半衰期；放射性同位素及其应用
【解析】【解答】解：A、放射性物质的半衰期由核内部自身的因素决定，与外界温度无关，温度不会影响原子核的结构，因此使放射性物质的温度升高，其半衰期不变，故A错误；
B、某原子核经过一次α衰变会减少2个中子和2个质子，两次β衰变会增加2个质子，减少2个中子，故核内中子数减少4个，故B正确；
C、β衰变所释放的电子是原子核内1个中子转化为1个质子和1个电子，释放出一个电子，不是核外的电子电离形成的，故C错误；
D、在α、β、γ这三种射线中，α射线的穿透能力最弱，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强，γ射线的电离能力最弱，故D正确；
故选：BD．
【分析】放射性物质的半衰期由核内部自身的因素决定；
某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，核内中子数减少4个；
β衰变所释放的电子是原子核内1个中子转化为1个质子和1个电子，释放出一个电子；
在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强．
8．（2017高二下·上饶期中）如图所示，箱子放在水平地面上，箱内有一质量为m的铁球以速度v向左壁碰去，来回碰几次后停下来，而箱子始终静止，则整个过程中（ ）
A．铁球对箱子的冲量为零
B．铁球和箱子受到的冲量大小相等
C．箱子对铁球的冲量为mv，向右
D．摩擦力对箱子的冲量为mv，向右
【答案】D
【知识点】动量定理
【解析】【解答】解：A、箱子在水平方向上受到两个力作用，球队对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力，二力始终等值方向，其合力始终为零，故箱子始终静止．因此，铁球对箱子的冲量与摩擦力对箱子的冲量等值反向，合冲量为零．故A错误．
B、根据动量定理，铁球受到的冲量为I=0﹣mv=﹣mv，而箱子受到的冲量始终为零．故B错误．
C、根据动量定理，箱子对铁球的冲量为I=0﹣mv=﹣mv，负号表示方向向右．故C正确．
D、箱子对铁球的冲量mv，向右，根据牛顿第三定律，铁球对箱子的冲量为mv，向左．又因为摩擦力与铁球对箱子的作用力等值反向，所以摩擦力对箱子的冲量为mv，向右．故D正确．
【分析】以箱子为研究对象，分析箱子在水平方向上受到两个力，铁球对箱子的作用力和地面对箱子的摩擦力，由于箱子始终静止，故此二力的合力始终为零，即此二力的冲量也始终等值方向，其合冲量为零．以铁球为研究对象，以向左为正方向，根据动量定理有，I=0﹣mv，故箱子对铁球的冲量为mv，方向向右．摩擦力对箱子的冲量为mv，方向向右．
9．（2017高二下·宁夏期末）在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ekm与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图象不可求出（ ）
A．该金属的极限频率和极限波长 B．普朗克常量
C．该金属的逸出功 D．单位时间内逸出的光电子数
【答案】D
【知识点】光电效应
【解析】【解答】解：根据光电效应方程Ekm=hγ﹣W0=hγ﹣hγ0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量．
横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可能知道极限波长；
根据W0=hγ0可求出逸出功．
单位时间内逸出的光电子数无法从图象中获知．故A、B、C正确，D错误．
本题选择错误的，故选D．
【分析】根据光电效应方程Ekm=hγ﹣W0=hγ﹣hγ0得出最大初动能与入射光频率的关系，通过图线的斜率和截距去求解．
10．（2017高二下·上饶期中）如图所示，倾角为θ的平行金属导轨宽度L，电阻不计，底端接有阻值为R的定值电阻，处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中．有一质量m，长也为L的导体棒始终与导轨垂直且接触良好，导体棒的电阻为r，它与导轨之间的动摩擦因数为μ，现让导体棒从导轨底部以平行斜面的速度v0向上滑行，上滑的最大距离为s，滑回底端的速度为v，下列说法正确的是（ ）
A．把运动导体棒视为电源，其最大输出功率为（ ）2R
B．导体棒从开始到滑到最大高度的过程所用时间为
C．导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为 mv02﹣ mv2﹣2μmgscosθ
D．导体棒上滑和下滑过程中，电阻R产生的焦耳热相等
【答案】A
【知识点】能量守恒定律；导体切割磁感线时的感应电动势；电磁感应中的动力学问题
【解析】【解答】解：A、刚开始上滑时速度最大，导体棒产生的感应电动势最大，输出的功率最大．最大感应电流为 I=
导体棒最大输出功率为 P=I2R=（ ）2R．故A正确．
B、导体棒从开始到滑到最大高度的过程中做减速运动，随着速度减小，产生的感应电流减小，所受的安培力减小，加速度减小，做加速度逐渐减小的变减速运动，平均速度不等于 ，则所用时间不等于 = ，故B错误．
C、根据能量守恒得知，导体棒从开始到回到底端产生的焦耳热为 （ mv02﹣ mv2﹣2μmgscosθ），故C错误．
D、由于导体棒的机械能不断减少，所以下滑与上滑经过同一位置时，上滑速度大，产生的感应电流大，导体棒受到的安培力大，所以上滑过程安培力的平均值大，而两个过程通过的位移大小相等，所以上滑时导体棒克服安培力做功多，整个回路中产生的焦耳热多，则电阻R产生的焦耳热也多，故D错误．
故选：A．
【分析】把运动导体棒视为电源，其最大输出功率在刚上滑时，由法拉第定律、欧姆定律求出最大感应电流，再求最大输出功率．导体棒上滑时做变减速运动，分析位移与匀减速运动的关系，确定所用的时间．由能量守恒定律求解焦耳热．根据上滑与下滑克服安培力做功的关系，分析R上产生的焦耳热关系．
二、实验题
11．（2017高二下·上饶期中）某探究小组采用如图甲所示的电路测定一节干电池的电动势和内阻时，发现量程为3V的电压表出现故障不能正常使用，实验台上有一个量程为500μA，内阻Rg=200Ω灵敏电流计 和一个电阻箱R（0～9999Ω．
（1）为了把灵敏电流计改装成量程为2V的 电压 表继续实验，电阻箱R应调整至 Ω．
（2）探究小组中一个同学用灵敏电流计和电阻箱设计了如图乙所示的实验电路，同样测出了干电池的电动势和内阻．
①多次调节电阻箱，记录灵敏电流计 的示数I和电阻箱的阻值R，电源的电动势和内阻分别用E和r表示，则 和R的关系式为
②然后以 为纵坐标，以R为横坐标，做出 ﹣R图线为一直线，如图丙所示，测得直线在纵轴上的截距b=134，直线的斜率k= ，则该电池的电动势E= V，内阻r= Ω．
【答案】（1）3800
（2）；1.5；1.0
【知识点】电磁学实验；电池电动势和内阻的测量
【解析】【解答】解：（1）将电流计改装成电压表，应串联一个大电阻，根据串并联电路的规律可知：
R= =3800Ω；（2）①根据闭合电路欧姆定律可知：
I=
变形可得：
②根据图象和公式可知：b= ，
k=
根据题意可知：E=1.5V；r=1Ω；
故答案为：（1）3800；（2）① ；②1.5，1.0．
【分析】（1）根据改装原理利用串并联电路的规律可求得应串联的电阻；（2）根据闭合电路欧姆定律可得出对应的表达式，再结合图象知识可明确对应的电动势和内电阻．
12．（2017高二下·上饶期中）某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图1所示，
（1）下面是实验的主要步骤：
①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；
②向气垫导轨通入压缩空气；
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器越过弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；
④滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先 ，然后 ，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图2所示：
⑧测得滑块1（包括撞针）的质量为310g，滑块2（包括橡皮泥）的质量为205g；试完善实验步骤⑥的内容．
（2）已知打点计时器每隔0.02s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘
积之和为 kg m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为 kg m/s（保留三位有效数字）．
（3）试说明（2）问中两结果不完全相等的主要原因是： ．
【答案】（1）接通电源；释放纸带
（2）0.620；0.618
（3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用
【知识点】验证动量守恒定律
【解析】【解答】解：（1）使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带，所以先接通打点计时器的电源，后放开滑块1；（2）放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，根据纸带的数据得：
碰撞前滑块1的动量为： kg m/s，滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为0.620kg m/s
碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为： kg m/s（3）结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用．
故答案为：（1）接通打点计时器的电源；放开纸带；（2）0.620；0.618；（3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用
【分析】使用打点计时器时，先接通电源后释放纸带；本实验为了验证动量守恒定律设置滑块在气垫导轨上碰撞，用打点计时器纸带的数据测量碰前和碰后的速度，计算前后的动量，多次重复，在实验误差允许的范围内相等，则动量守恒定律得到验证．
三、计算题
13．（2017高二下·上饶期中）在火星表面上，做自由落体运动的物体在开始t1=1s内下落h1=4m．求：
（1）该火星表面的重力加速度g；
（2）该物体从开始落下h2=36m时的速度v2；
（3）该物体在第三个2s内的平均速度 ．
【答案】（1）解：根据自由落体运动规律有：
h=
得火星表面的重力加速度大小为：
重力加速度的方向竖直向下
（2）解：根据自由落体运动的速度位移关系有：
v2=2gh
所以物体下落36m时的速度为：
v= ，方向竖直向下
（3）解：第三个2s内指自由下落的4﹣6s内的平均速度，根据速度时间关系有：
第4s内的速度为：v4=at=8×4m/s=32m/s
第6s内的速度为：v6=at=8×6m/s=48m/s
所以第三个2s内的平均速度为： ，方向竖直向下．
【知识点】万有引力定律及其应用；速度、速率；匀变速直线运动基本公式应用；自由落体运动
【解析】【分析】（1）根据自由落体的位移时间关系求火星表面的重力加速度；（2）根据自由落体的速度位移关系求速度；（3）根据平均速度的定义求第3个2s内的平均速度即可．
14．（2017高二下·上饶期中）如图所示，质量M=0.040kg的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点，水平轻质弹簧一端栓在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接，Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0=50m/s，质量m=0.010kg的弹丸，当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短，不计空气阻力，求
（1）弹丸打入靶盒A的过程中，系统损失的机械能．
（2）弹丸进入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能．
【答案】（1）解：弹丸进入靶盒A后，弹丸与靶盒A的共同速度设为v，由系统动量守恒得：
mv0=（m+M）v
系统损失的机械能为
△EP= mv02﹣ （m+M）v2，
代入数据的△EP=10J
（2）解：弹丸进入靶盒A后，弹丸与靶盒A的共同速度设为v，由系统动量守恒得：
mv0=（m+M）v
靶盒A的速度减为零时，弹簧的弹性势能最大，由系统机械能守恒得：
Ep= （m+M）v2
解得：Ep= v02
代入数值得 Ep=2.5J
【知识点】功能关系；动量守恒定律；能量守恒定律
【解析】【分析】根据能量守恒来计算损失的机械能，根据动量守恒定律列出等式，由系统机械能守恒求出最大弹性势能．
15．（2017高二下·上饶期中）钍核 Th发生衰变生成镭核 Ra并放出一个粒子，设该粒子的质量为m、电荷量为q，它进入电势差为U的带窄缝的平行平板电极S1和S2间电场时，其速度为v0，经电场加速后，沿ox方向进入磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的有界匀强磁场，ox垂直平板电极S2，当粒子从p点离开磁场时，其速度方向与0x方位的夹角θ=60°，如图所示，整个装置处于真空中．
（1）写出钍核衰变方程；
（2）求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径R；
（3）求粒子在磁场中运动所用时间t．
【答案】（1）解：粒子的质量数：m=230﹣226=4，电荷数：z=90﹣88=2，所以放出的两种是氦核．
钍核衰变方程：90230Th→24He+88226Ra ①
（2）解：设粒子离开电场时速度为移v，对加速过程有 ②
粒子在磁场中有 ③
由②、③得 ④
（3）解：粒子做圆周运动的回旋周期 ⑤
粒子在磁场中运动时间 ⑥
由⑤、⑥得 ⑦
【知识点】原子核的衰变、半衰期；原子核的人工转变；带电粒子在电场中的加速；带电粒子在匀强磁场中的运动
【解析】【分析】放射性元素衰变时，满足质量数和核电荷数守恒．衰变后的粒子被电场加速后，进入磁场被偏转．由动能定理可求出加速速度，再由洛伦兹力提供向心力来求出轨道半径，并由几何关系来算出圆弧对应的圆心角，最终确定运动所用的时间．
16．（2017高二下·上饶期中）如图所示，质量为M=2.0kg的小车A静止在光滑水平面上，A的右端停放有一个质量为m=0.10kg带正电荷q=5.0×10﹣2 C的小物体B，整个空间存在着垂直纸面向里磁感应强度B=2.0T的匀强磁场．现从小车的左端，给小车A一个水平向右的瞬时冲量I=26N s，使小车获得一个水平向右的初速度，此时物体B与小车A之间有摩擦力作用，设小车足够长，g取10m/s2．求：
（1）瞬时冲量使小车获得的动能Ek；
（2）物体B的最大速度vm．
【答案】（1）解：根据动量定理得，
I=Mv0，
解得v0= ，
则小车获得的动能Ek=
（2）解：小车 A 获得水平向右的初速度后，由于 A、B 之间的摩擦，A 向右减速运动，B 向右加速运动，由于洛伦兹力的影响，A、B 之间摩擦也发生变化，设 A、B 刚分离时 B 的速度为 vB，
则：BqvB=mg，
即 vB= ．
若 A、B 能相对静止．设共同速度为 v，规定向右为正方向，由 Mv 0=（ M+m ） v，
代入数据解得 v=12.4m/s，
因 vB＜v，说明 A、B 在没有达到共同速度前就分离了，
所以 B 的最大速度为 vB=10m/s
【知识点】动量定理；动量守恒定律；带电粒子在重力场、电场及磁场混合场中的运动
【解析】【分析】（1）瞬时冲量和碰撞是一样的，由于作用时间极短，可以忽略较小的外力的影响，而且认为，冲量结束后物体B的速度仍为零，冲量是物体动量变化的原因，根据动量定理即可求得小车获得的速度，进而求出小车的动能．（2）根据B在竖直方向上支持力为零时，结合重力和洛伦兹力相等求出物块脱离小车时的速度，结合动量守恒定律求出AB保持相对静止时的速度，通过比较得出物体B的最大速度．
