1、考前第 4 天练 电路与电磁感应 原子结构和原子核1.下列有关四幅图的说法正确的是( )A.如图 1 所示，通过 粒子散射实验玻尔提出了原子的核式结构模型B.如图 2 所示，只要光的强度足够大，就能发生光电效应现象C.如图 3 所示，放射线丙由 粒子组成，电离能力很强D.如图 4 所示，该链式反应属于原子核的聚变反应解析 通过 粒子散射实验，卢瑟福得出了原子的核式结构模型，选项 A 错误；在光频率达到极限频率的情况下才能发生光电效应现象，选项 B 错误；由左手定则可知，放射线丙由 粒子组成，电离能力很强，选项 C 正确；铀核在中子轰击下发生的链式反应属于原子核的裂变反应，选项 D 错误。答案
2、C2.(多选 )2017 年 11 月 17 日， “中国核潜艇之父”黄旭华获评全国道德规范，颁奖典礼上，习总书记为他“让座”的场景感人肺腑。下列有关核反应说明正确的是( )A.目前核潜艇是利用重核裂变提供动力B.重核裂变反应前后一定有质量亏损C. U n Xe Srd n，式中 d223592 10 1405 9438 10D.铀裂变后的新核比铀核的比结合能小解析 暂时世界上的核潜艇都是利用裂变反应堆提供动力，选项 A 正确；重核裂变释放能量一定存在质量亏损，选项 B 正确；由核反应质量守恒可知，选项C 正确；铀核裂变后生成的两个新核，新核的核子的比结合能比铀核大，选项D 错误。答案 ABC
3、3.(多选 )(2018重庆模拟)放射性物质碘 131 的衰变方程为 I XeY 。根1315 13154据有关放射性知识，下列说法正确的是( )A.生成的 Xe 处于激发态，放射 射线。 射线的穿透能力最强，电离能力13154也最强B.若 I 的半衰期大约是 8 天，取 4 个碘原子核，经 16 天就只剩下 1 个碘原1315子核了C.Y 为电子D. I 中有 53 个质子，有 131 个核子1315解析 射线的电离能力很弱，故选项 A 错误；半衰期是一个统计规律，只对大量的原子核才适用，对少数原子核是不适用的，故选项 B 错误；衰变方程为I XeY，根据衰变过程中质量数守恒和电荷数守恒，Y
4、 为电子，故选1315 13154项 C 正确；电荷数等于质子数，可知 I 中有 53 个质子，131 表示质量数即1315核子数，故选项 D 正确。答案 CD4.电阻不计的单匝矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生的交流电压瞬时值表达式为 e100 cos100t(V)。下列说法正确的是 ( )2图 5A.当线圈平面与磁感线平行时，磁通量变化率最大B.该交流电压的频率为 100 HzC.穿过线圈的磁通量最大值是 Wb2D.用理想电压表测量该电压，其示数约为 141 V解析 当线圈平面与磁感线平行时，产生的感应电动势最大，此时磁通量变化率最大，故选项 A 正确；频率为 f Hz5
5、0 Hz，故选项 B 错误；感应电1002动势的最大值 Em100 V，根据 EmBS 可知 BS Wb 2Em 1002100 2Wb，故选项 C 错误；电压表测量的为电动势的有效值，则 E 100 V，故Em2选项 D 错误。答案 A5.(多选 )如图 6 所示，等边三角形导体框 abc 边长为 l，bdac，导体框绕轴 bd以角速度 匀速转动，导体框所在空间有竖直向上、磁感应强度为 B 的匀强磁场。下列说法正确的是( )图 6A.导体框中无感应电流B.导体框中产生正弦交变电流C.a、d 两点间电势差为 0D.a、d 两点间电压为 Bl218解析 由于导体框平面始终与磁场方向平行，则穿过导
6、体框的磁通量始终为零，即导体框中无感应电流，选项 A 正确，B 错误；由导体棒在磁场中转动切割磁感线产生感应电动势可知，a、d 两点间的电压为 E B( )2 Bl2，选项 C12 l2 18错误，D 正确。答案 AD6.(多选 )如图 7 所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R 2、R 3 和 R4 均为定值电阻，开关 S 是闭合的， V1 和 V2 为理想电压表，读数分别为 U1 和 U2；A 1、A 2 和 A3 为理想电流表，读数分别为 I1、I 2 和 I3，现断开 S，U 1 数值不变，下列推断中正确的是( )图 7A.U2 变小、I 3 变小 B.U2 不变
7、、 I3 变大C.I1 变小、I 2 变小 D.I2 变大、I 3 变大解析 断开 S，负载总电阻增大，因为 U2 U1， U1 不变，则 U2 不变，由n2n1I2 ，知 I2 变小，因为 I1 I2，故 I1 也变小。R 1 分压减小，则 R3 分压增大，U2R总 n2n1故 I3 增大，综上可知选项 B、C 正确。答案 BC7.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为 E154.4 eV，氦离子能级的示意图如图 8 所示。以下关于该基态的氦离子说法正确的是( )图 8A.该基态氦离子吸收某种光子发生跃迁，当能量为 E43.4 eV 时，氦离子最稳定B.能量为
8、 48.4 eV 的光子，能被该基态氦离子吸收而发生跃迁C.一个该基态氦离子吸收能量为 51.0 eV 的光子后，向低能级跃迁能辐射 6 种频率的光子D.该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的动能增大解析 根据玻尔理论的假设可知，处于基态的原子最稳定，故选项 A 错误；能量为 48.4 eV 的光子，若能被该基态氦离子吸收，吸收后氦离子的能量E54.4 eV48.4 eV6.0 eV，等于其第 3 能级的能量，所以能量为 48.4 eV 的光子，能被该基态氦离子吸收而跃迁到第 3 能级，故选项 B 正确；一个该基态氦离子吸收能量为 51.0 eV 的光子后，能量为 E54.4 eV51 eV3
9、.4 eV，跃迁到第 4 能级，一个第 4 能级的氦离子向低能级跃迁时，最多能辐射 3种频率的光子，故选项 C 错误；该基态氦离子吸收一个光子后，核外电子的轨道半径增大，根据库仑力提供向心力得 ，可知半径增大，核外电子ke2er2 mv2r的动能减小，故选项 D 错误。答案 B8.(2018安徽合肥六校第二次联考)如图 9 甲所示，一闭合圆形线圈水平放置，穿过它的竖直方向的匀强磁场磁感应强度随时间变化的规律如图乙所示，规定B 的方向以向上为正方向，感应电流以俯视顺时针的方向为正方向，在 04t时间内感应电流随时间变化的图象正确的是( )图 9解析 根据法拉第电磁感应定律有 En n S，因此在
10、线圈面积、匝数不t Bt变的情况下，感应电动势与磁场的变化率成正比，即与 Bt 图象中的斜率成正比。由图象可知，0t，图线斜率为 ，保持不变，则感应电流大小为 i，保持B0t不变，根据楞次定律知电流方向为顺时针(正向)；t 2t，图线斜率为 ，则2B0t感应电流大小为 2i，根据楞次定律知电流方向为逆时针 (负向)；2t3t ，图线斜率为零，感应电流为零；3t4t，图线斜率为 ，感应电流大小为 i，根据楞次B0t定律知电流方向为顺时针(正向)。综合分析可知只有选项 D 正确。答案 D9.(多选 )如图 10 所示，一光电管的阴极用极限波长 0510 7 m 的钠制成，用波长 310 7 m 的
11、紫外线照射阴极，光电管阳极 A 和阴极 K 之间的电势差 U2.1 V，光电流的饱和值 I0.56 A。已知普朗克常量 h6.6310 34 Js，电子电荷量 e1.610 19 C，真空中的光速 c3.010 8 m/s，则下列说法正确的是( )图 10A.每秒内由 K 极发射的电子数为 3.51012B.电子到达 A 极时的最大动能为 6.01019 JC.增大照射光的强度，电子到达 A 极时的最大动能增大D.增大光电管阳极 A 和阴极 K 之间的电势差，电子到达 A 极时的最大动能增大解析 每秒到达阳极 A 的电子数为 n 3.510 12，选项 A 正确；电子到达Ite阳极 A 的最大
12、动能 Ekh h eU6.010 19 J，选项 B 正确；增大光照强c c0度，光电流增大，电子到达阳极 A 时的最大动能不变，选项 C 错误；增大光电管阳极 A 和阴极 K 之间的电压，由 Ekh h eU 知，电子到达 A 极时的c c0最大动能增大，选项 D 正确。答案 ABD10.(多选 )如图 11 所示，圆形金属线圈与 R10 的电阻组成闭合回路，线圈中存在磁场，且磁场方向与线圈所在平面垂直，磁感应强度 B 随时间 t 的变化规律为 B1.010 2 sin 200t(T)，线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为e8cos t(V)，若圆形金属线圈的电阻不计，圆形金属线圈所围成的
13、面积2TS0.04 m 2，则下列说法正确的是( )图 11A.圆形金属线圈中产生感应电动势的最大值为 8 V2B.通过圆形金属线圈的电流的有效值为 A225C.电阻消耗的电功率为 3.2 WD.在磁感应强度变化的 0 时间内，通过电阻 R 的电荷量为 4.0105 CT4解析 由题中条件可知圆形金属线圈中产生感应电动势的最大值 Em8 V，选项 A 错误；闭合回路中的电流最大值 Im 0.8 A，有效值 I A，EmR Im2 225选项 B 正确；电阻消耗的电功率为 PI 2R3.2 W，选项 C 正确；在 0 时间T4内，感应电动势的平均值 S，平均电流 ，通过电阻的电荷E Bt I E
14、 R SRBt量为 Q t 4.010 5 C，选项 D 正确。I SBR答案 BCD11.如图 12 所示，某同学用玻璃皿在中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极做“旋转的液体的实验” ，若蹄形磁铁两极间正对部分的磁场视为匀强磁场，磁感应强度为 B0.1 T，玻璃皿的横截面的半径为 a0.05 m，电源的电动势为 E3 V，内阻 r0.1 ，限流电阻 R04.9 ，玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 R0.9 ，闭合开关后当液体旋转时电压表的示数恒为 1.5 V，则( )图 12A.从上往下看，液体做顺时针旋转B.液体所受的安培力大小为 1.5104 NC.闭合开
15、关 10 s，液体内产生的热量是 4.5 JD.闭合开关后，液体热功率为 0.081 W解析 由于中心放一个圆柱形电极接电源的负极，沿边缘放一个圆环形电极接电源的正极，在电源外部电流由正极流向负极，因此电流由边缘流向中心；器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知，导电液体受到的磁场力沿逆时针方向，因此液体沿逆时针方向旋转，故选项 A 错误；电压表的示数为 1.5 V，则根据闭合电路的欧姆定律：EUIR 0Ir，所以电路中的电流值：I A0.3 A，液体所受的安培力大小为：E UR0 r 3 1.54.9 0.1FBILBIa 0.10.30.05 N1.510 3 N，故选项 B 错误；液体的
16、等效电阻为 R0.9 ，10 s 内液体产生的热能 QI 2Rt0.3 20.910 J0.81 J，故选项 C 错误；玻璃皿中两电极间液体的等效电阻为 R0.9 ，则液体热功率为 P热 I 2R0.3 20.9 W0.081 W，故选项 D 正确。答案 D12.如图 13 所示，匝数 N100、截面积 S1.010 2 m2、电阻 r0.15 的线圈内有方向垂直于线圈平面向上的随时间均匀增加的匀强磁场 B1，其变化率k0.80 T/s。线圈通过开关 S 连接两根相互平行，间距 d0.20 m 的竖直导轨，下端连接阻值 R0.50 的电阻。一根阻值也为 0.50 、质量 m1.010 2 kg
17、的导体棒 ab 搁置在等高的挡条上。在竖直导轨间的区域仅有垂直纸面的不随时间变化的匀强磁场 B2。接通开关 S 后，棒对挡条的压力恰好为零。假设棒始终与导轨垂直，且与导轨接触良好，不计摩擦阻力和导轨电阻。图 13(1)求磁感应强度 B2 的大小，并指出磁场方向；(2)断开开关 S 后撤去挡条，棒开始下滑，经 t0.25 s 后下降了 h0.29 m，求此过程棒上产生的热量。解析 (1)线圈中的感应电动势为：EN NS NSkt B1t流过导体棒 ab 的感应电流为：Iab I总2 E2（r 0.5R）导体棒 ab 对挡条的压力为零时有：F 安 B 2Iabdmg联立解以上各式得：B 20.5 T，方向垂直纸面向外。(2)断开 S 撤去挡条，棒下滑 h 时导体棒 ab 的速度为 v，整个过程电路产生热量为 Q，由能量守恒定律得：mgh mv2Q，Q ab Q12 12整个下滑过程，由动量定理得：mgtI 安 mv0其中安培力的冲量：I 安 安 tB 2 dtB 2qdF I 下滑 h 过程通过导体棒的电荷量：q R总 B2hd2R联立解以上各式得：Q ab2.310 3 J。答案 (1)0.5 T 垂直纸面向外 (2)2.3 103 J
