物理-盐城中学2013-2014学年高二下学期期中考试 物理(选修)

1 盐城中学 2013 2014 学年度第二学期期中考试 高二年级物理 选修 试题 2014 04 命题人 孙万祥 李娟 审题人 周建功 试卷说明 本场考试 100 分钟 总分 150 分 一 本题共 12 小题 每小题 4 分 共 48 分 在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确 1 关于动量 以下说法中正确的是 A 速度大的物体动量一定大 B 物体的动量改变 其动能也一定改变 C 两个物体的质量相等 速度大小也相等 则它们的动量一定相等 D 两个物体的速度相等 那么质量大的物体动量一定大 答案 D A 动量等于质量与速度的乘积 速度大的物体动量不一定大 故 A 错误 B 速度变化可能仅是方向发生变化 故动量改变动能不一定改变 故 B 错误 C 动量是矢量 大小相等 方向不一定相同 故 C 错误 D 动量等于质量与速度的乘积 速度相同时 质量大的物体动量一定大 故 D 正确 故选 D 考点 动量定理 动量 2 质量为 M 的原子核 原来处于静止状态 当它以速度 V 放出一个质量为 m 的粒子时 剩余部分的速度为 A mV M m B mV M m C mV M m D mV M m 答案 B 原子核放出粒子前后动量守恒 设剩余部分速度为 v 则有 mvMmv0 所以解得 负号表示速度与放出粒子速度相反 mv v Mm 故选 B 考点 动量守恒定律 3 当用一束紫外线照射锌板时 产生了光电效应 这时 2 A 锌板带负电 B 有正离子从锌板逸出 C 有电子从锌板逸出 D 锌板会吸附空气中的正离子 答案 C 发生光电效应时锌板中有电子逸出 锌板失去电子带正电 故 C 正确 故选 C 考点 光电效应 4 当粒子被重核散射时 如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的 答案 C 在 粒子的散射现象中绝大多数的 粒子都照直穿过薄金箔 偏转很小 但有少数 粒子 发生角度很大的偏转 个别的 粒子偏转角大于 90 极少数的 粒子偏转角大于 150 甚至个别粒子沿原方向弹回 原因在 粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力 故越靠近原子核的粒子受到的斥力越大 轨迹的偏转角越大 故 ABD 可能 C 不可能 故选 C 考点 粒子散射实验 5 一个氢原子从 n 3 能级跃迁到 n 2 能级 该氢原子 A 放出光子 能量增加 B 放出光子 能量减少 C 吸收光子 能量增加 D 吸收光子 能量减少 答案 B 氢原子从高能级向低能级跃迁 释放光子 能量减少 故 B 正确 故选 B 考点 氢原子的能级公式和跃迁 6 在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度 其检测装置由放射源 探测器等构成 如图所 示 该装置中探测器接收到的是 A x 射线 B 射线 C 射线 D 射线 3 答案 D 三种射线的穿透能力不同 射线不能穿过钢板 射线只能穿过 3 mm 厚的铝板 而 射线能穿透钢板 故 D 正确 故选 D 考点 的性质 7 与原子核内部变化有关的现象是 A 电离现象B 光电效应现象 C 天然放射现象 D 粒子 散射现象 答案 C A 电离现象是电子脱离原子核的束缚 不涉及原子核内部变化 故 A 错误 B 光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出 没有涉及到原子核的变化 故 B 错误 C 天然放射现象是原子核内部自发的放射出 粒子或电子的现象 反应的过程中核内核 子数 质子数 中子数发生变化 涉及到原子核内部的变化 故 C 正确 D 粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核 并没有涉及到核内部的变化 故 D 错误 故选 C 考点 天然放射现象 8 关于下列四幅图说法正确的是 A 原子中的电子绕原子核高速运转时 运行轨道的半径是任意的 B 光电效应实验说明了光具有波动性 C 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有粒子性 D 发现少数 粒子发生了较大偏转 说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围 答案 D 4 A 根据玻尔理论知道 电子的轨道不是任意的 电子有确定的轨道 且轨道是量子化的 故 A 错误 B 光电效应实验说明了光具有粒子性的 故 B 错误 C 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性 故 C 错误 D 发现少数 粒子发生了较大偏转 说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围 故 D 正确 故选 D 考点 光电效应 粒子散射实验 9 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中 符合黑体辐射实验规律的是 答案 A BD 黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量 温度越高 辐射越强越大 故 BD 错误 AC 黑体辐射的波长分布情况也随温度而变 如温度较低时 主要以不可见的红外光进行 辐射 在 500 以至更高的温度时 则顺次发射可见光以至紫外辐射 即温度越高 辐射 的电磁波的波长越短 故 C 错误 A 正确 故选 A 考点 黑体辐射 10 原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源 当氘等离子体被加热到适当高温时 氘核参与的几种聚变反应可能发生 放出能量 这几种反应总的效果可以表示为 2411 1210 6243 15Hk Hed HnMeV 由平衡条件可知 A k 1 d 4 B k 2 d 2 C k 1 d 6 D k 2 d 3 5 答案 B 在核反应的过程由质量数守恒可得 6 2 4k d 2 1 根据核电荷数守恒可得 6 1 2k d 联立两式解得 k 2 d 2 故选 B 考点 轻核的聚变 11 一个 235 92U 原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应 其裂变方程为 235 92U 1 0n X 94 38Sr 2 1 0n 则下列说法正确的是 A 新核 X 中含有 54 个质子 B 反应后的核废料已不具有放射性 不需要进一步处理 C 因为裂变释放能量 根据 E mc2 所以裂变后的总质量数增加 D 因为裂变释放能量 出现质量亏损 所以裂变后的总质量数减少 答案 A A 设 X 的原子核中含有 x 个质子 质量数为 y 根据电荷数和质量数守恒有 92 x 38 235 1 y 94 2 解得 x 54 y 140 所以 X 的中子数为 y x 86 故 A 正确 B 反应后的核废料仍具有放射性 需要进一步处理 故 B 错误 C 裂变反应过程中质量数守恒 质量数不会增加 裂变过程存在质量有亏损 质量不守 恒 故 C 错误 D 因为裂变释放能量 出现质量亏损 所以裂变后的总质量减少 但是总质量数不变 故 D 错误 故选 A 考点 爱因斯坦质能方程 裂变反应和聚变反应 12 在衍射技术中 常利用热中子研究晶体的结构 因为热中子的德布罗意波长与晶体中 原子间距相近 已知中子质量 普朗克常量 kgm 27 1067 1 sJh 34 1063 6 试估算德布罗意波长的热中子动能的数量级为 m 10 1082 1 A J B J C J D J 17 10 19 10 21 10 24 10 答案 C 6 由德布罗意波公式得 h P h P 而 则Pmv 34 3 1027 h6 63 10 vm s2 18 10 m s m1 82 101 67 10 所以 2 227321 11 Emv1 67 102 18 10J3 97 10J 22 因此热中子的动能的数量级 21 10J 故选 C 考点 物质波 二 本题共 8 小题 每小题 4 分 共 32 分 在每小题给出的四个选项中 有多个选项正确 全部选对的得 4 分 选对但不全的得 2 分 有选错或不答的得 0 分 13 下列属于原子核裂变链式反应的是 A 原子弹爆炸 B 氢弹爆炸 C 核电站发电 D 太阳能辐射 答案 AC A 如果原子核的链式反应在可控的核反应堆中进行 就可和平利用核能发电 若不加控 制 就会发生原子弹爆炸 故 A 正确 B 氢弹爆炸是利用核聚变释放能量的原理制成的 故 B 错误 C 核电站是利用原子核的链式反应在可控制的核反应堆中进行 故 C 正确 D 太阳能辐射是以热传递的形式传递热量 故 D 错误 故选 AC 考点 裂变反应和聚变反应 14 能源是社会发展的基础 发展核能是解决能源问题的途径之一 下列释放核能的反应 方程 表述正确的有 A 是核聚变反应 3241 1120 HHHen B 是 衰变 3241 1120 HHHen C 是核裂变反应 2351140941 92054380 2UnXeSrn D 是 衰变 2351140941 92054380 2UnXeSrn 7 答案 AC A 核聚变的过程与核裂变相反 是几个原子核聚合成一个原子核的过程 氢原子核聚变 为氦原子核 故 A 正确 B 衰变放出的是电子 而这里是中子 故 B 错误 C 核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化 质量非常大的原子核才能发生核裂变 故 C 正确 D 衰变放出的是核原子核 这是裂变反应 故 D 错误 故选 AC 考点 裂变反应和聚变反应 15 放射性同位素发出的射线在科研 医疗 生产等诸多方面得到了广泛的应用 下列有 关放射性同位素的应用说法正确的是 A 给人注射碘的放射性同位素碘 131 有助于诊断甲状腺的疾病 B 利用 射线照射种子 会使种子的遗传基因发生变异 经过筛选 从而培育出新的优 良品种 C 用放射线照射作物种子能使其 DNA 发生变异 其结果一定是成为更优秀的品种 D 用 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量 以免对人体正常组织造成太大的危害 答案 ABD A 给人注射碘的放射性同位素碘 131 做示踪原子 有助于诊断甲状腺的疾病 故 A 正 确 B 利用 射线照射种子 会使种子的遗传基因发生变异 可以培育出新的优良品种 故 B 正确 C DNA 变异并不一定都是有益的 也有时发生变害的一面 故 C 错误 D 射线对人体细胞伤害太大 在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量 故 D 正确 故选 ABD 考点 X 射线 射线 射线 射线及其特性 16 有些含有铀 钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡 而氡会发生放射性衰变 放 出 射线 下列说法正确的是 A 采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期 B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的 8 C 射线的穿透能力最强 射线的电离能力最强 D 氡的半衰期为 3 8 天 若取 4 个氡原子核 经 7 6 天后就一定剩下一个原子核 答案 BC A 半衰期的大小由原子核内部因素决定 与原子所处的化学状态无关 与外界因素无 关 故 A 错误 B 衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的 故 B 正确 C 射线一般伴随 或 射线产生 三种射线中 射线的穿透能力最强 电离能力最 弱 射线的电离能力最强 故 C 正确 D 半衰期对大量的原子核适用 对几个原子核不适用 故 D 错误 故选 BC 考点 原子核衰变及半衰期 衰变速度 X 射线 射线 射线 射线及其特性 17 某放射性元素的原子核发生两次 衰变和六次 衰变 关于它的原子核的变化 下列 说法中正确的是 A 核子数减小 8 B 质子数减小 2 C 质子数增加 2 D 中子数减 小 10 答案 CD 设该原子核的质量数 核子数 为 m 电荷数 质子数 为 n 衰变后的质量数为 x 电荷 数为 y 则有 m x 8 n 6 4 y 由此可知衰变后核子数减小 8 质子数增加 2 中子数减小 10 故 CD 正确 故选 CD 考点 原子核衰变及半衰期 衰变速度 18 如图为氢原子能级的示意图 现有大量的氢原子处于 n 4 的激发态 当向低能级跃迁 时辐射出若干不同频率的光 关于这些光下列说法正确的是 A 由 n 4 能级跃迁到 n l 能级产生的光子能量最大 B 由 n 2 能级跃迁到 n 1 能级产生的光子频率最小 C 这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 D 用 n 2 能级跃迁到 n l 能级辐射出的光照射逸出功为 6 34eV 的金属铂能发生光电效应 答案 AD 9 A 根据 由 n 4 能级跃到 n 1 能级产生的光子能量最大 故 A 正确 mn EEhv B 由 n 4 能级跃迁到 n 3 能级产生的光子频率最小 故 B 错误 C 大量的氢原子处于 n 4 的激发态 可能发出光子频率的种数 故 C 错误 2 4 nC6 D n 2 能级跃迁到 n 1 能级辐射出的光子能量 大于逸出功 E13 63 40eV10 2eV 能发生光电效应 故 D 正确 故选 AD 考点 氢原子的能级公式和跃迁 19 用同一光电管研究 两种单色光产生的光电效应 得到光 电流 I 与光电管两极ab 间所加电压 U 的关系如图 则这两种光的说法正确的有 A 用光照射该光电管时逸出的光电子最大初动能大b B 单位时间内光照射到光电管上的光子数少a C 光的光子频率大于光的光子频率ab D 光的遏止电压小于光的遏止电压ab 答案 AD A 由光电效应方程 由题图可得 b 光照射光电管时反向截止电压大 2 0 1 mvhW 2 使其逸出的光电子最大初动能大 故 A 正确 B 由图可知 a 光的光强大于 b 光 则单位时间内 a 光照射到光电管上的光子数多 故 B 错误 C 由 A 的分析可得 b 光照射光电管时反向截止电压大 使其逸出的光电子最大初动能大 所以 b 的频率大 故 C 错误 D 由图可得 b 光照射光电管时反向截止电压大 故 D 正确 故选 AD 考点 光电效应 20 如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能 Ek与入射光频率 的关系图象 由图象可知 A 该金属的截止频率等于 0 B 该金属的逸出功等于 h 0 C 入射光的频率为 2 0时 产生的光电子的最大初动能为 E 10 D 入射光的频率为 0 2 时 产生的光电子的最大初动能为 E 2 答案 AB A 根据得 金属的截止频率等于 0 故 A 正确 km0 EhvW B 纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功 逸出功等于 E 则 故 B 正确 0 Ehv C 根据光电效应方程可知 入射光的频率变为原来的 2 倍 由于逸出功不变 最大初动 能大于原来的 2 倍 故 C 错误 D 入射光的频率时 小于极限频率 不能发生光电效应 故 D 错误 0 v 2 故选 AB 考点 光电效应 三 本题共3小题 共18分 请把答案填在答题纸相应的横线上或按题目要求作答 21 在光电效应实验中 某金属的截止频率为 0 该金属的逸出功为 若用频 率为 0 的单色光做该实验 则其遏止电压为 已知电子的电荷量 真空中的光速和普朗克常量分别为 和 ech 答案 0 h 0 hh e 金属的逸出功 00 Wh 根据光电效应方程知 km0 Ehh 又 则遏止电压 km EeU 0 hh U e 考点 光电效应 22 如图所示为氢原子的能级图 用光子能量为 12 09eV 的光照射一群处于基态的氢原子 可能观测到氢原子发射的不同波长的光有 种 其中最短波长为 m 已知普朗克常量 1eV 1 6 10 19J 结果保留两位有效数字 sJh 34 1063 6 答案 3 种 7 1 0 10 m 氢原子的能量为 知氢原子跃迁到第 3 能级 13 6 12 091 51eV 根据知 可能观测到氢原子发射的不同波长的光有 3 种 2 3 C3 11 从第 5 能级跃迁到第 1 能级辐射的光子能量最大 波长最短 则 8 34 c3 10 E12 09eVh6 63 10 解得 7 1 0 10 m 考点 氢原子的能级公式和跃迁 23 在某些恒星内部 3 个 粒子可以结合成一个 12 6C 核 已知 12 6C 核的质量为 1 99302 10 26kg 粒子的质量为 6 64672 10 27kg 真空中光速 c 3 108m s 这个核反应 方程是 这个反应中释放的核能为 结果保留一位有效数字 答案 412 26 3 HeC 13 9 10J 3 个 粒子可以结合成一个核 这个核反应方程是 12 6C 412 26 3 HeC 由质能方程得 2 Emc 227268213 Emc3 6 64672 101 99502 103 109 10J 考点 爱因斯坦质能方程 裂变反应和聚变反应 三 本题共 4 小题 共 52 分 解答时请写出必要的文字说明 方程式和重要的演算步 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 24 水平面上质量 m 2kg 的滑块 A 以 v 3m s 的速度碰撞质量为 4kg 的静止滑块 B 问 1 碰撞前它们的总动量为多少 2 如果碰撞后 AB 合在一起 它们一起运动的速度为多少 3 如果碰撞后 A 以 1m s 的速度弹回 则碰撞后滑块 B 的速度为多少 答案 p6kg m s Av1m s B v2m s 1 碰撞前物体的总动量 A pm v2 36kg m s A 2 碰撞过程动量守恒 以 A 的初速度方向为正方向 由动量守恒定律得 AAB m vmmv 解得 A AB m v2 3 v1m s mm24 12 3 碰撞过程动量守恒 以 A 的初速度方向为正方向 由动量守恒定律得 AAABB m vm vm v 解得 B v2m s 考点 动量守恒定律 25 人眼对绿光最为敏感 正常人眼睛接收到波长为 5 3 10 7m 的绿光时 每秒内只要有 6 个绿光光子射入瞳孔即可引起视觉 已知普朗克常量 h 6 63 10 34J s 真空中光速 c 3 0 108m s 求 1 绿光光子的能量为多少 结果保留两位有效数字 2 若用此绿光照射逸出功为 3 6 10 19J 的某金属 则产生的光电子的最大初动能为多少 结果保留两位有效数字 3 功率为 100W 绿灯泡每秒钟发出绿光光子数是多少 结果保留两位有效数字 答案 19 0 E3 8 10J 20 km E2 0 10J 20 n2 6 10 个秒 1 绿光光子能量 19 0 hc Eh3 8 10J 2 根据爱因斯坦光电方程 km hEW 所以 191920 km EhW3 8 10J3 6 10J2 0 10J 3 灯泡在 1 秒内辐射能量为 E1 100100J 则每秒钟辐射光子数为 20 19 0 E100 n2 6 10 E3 8 10 个秒 考点 光电效应 26 核聚变能是一种具有经济性能优越 安全可靠 无环境污染等优势的新能源 近年来 受控核聚变的科学可行性已得到验证 目前正在突破关键技术 最终将建成商用核聚变电 站 一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘 又叫重氢 和氚 又叫超重氢 聚合成氦 并释放一个中子 若已知氘原子的质量为 2 0141u 氚原子的质量为 3 0160u 氦原子的质 量为 4 0026u 中子的质量为 1 0087u 1u 1 66 10 27kg 1 写出氘和氚聚合的反应方程 2 试计算这个核反应释放出来的能量 3 若建一座功率为 3 0 105kW 的核聚变电站 假设聚变所产生的能量有一半变成了电 能 每年要消耗多少氘的质量 一年按 3 2 107s 计算 光速 c 3 0 108m s 结果取二位 13 有效数字 答案 2341 1120 HHHen 12 2 8 10J m23kg 1 根据电荷数守恒 质量数守恒得 2341 1120 HHHen 2 根据爱因斯坦质能方程得 22782271612 Emc2 0141 3 01604 0026 1 0087103 101 66 109 10 J2 8 10J 3 设每年消耗氘的质量为 m 根据能量守恒定律得 23 1 m Pt6 02 10E 2 2 A 代入数据解得 m 23kg 考点 爱因斯坦质能方程 能量守恒定律 27 如图所示 有界匀强磁场的磁感应强度为 B 区域足够大 方向垂直于纸面向里 直 角坐标系 xoy 的 y 轴为磁场的左边界 A 为固定在 x 轴上的一个放射源 内装镭核 沿着与 x 以一定夹角释放一个粒子后衰变成氡核 粒子在 y 轴上的Ra 226 88 Rn N 点沿方向飞离磁场 N 点到 O 点的距离为 已知 OA 间距离为 粒子质量为x l 2 l 电荷量为 q 氡核的质量为 真空中的光速为 c m 0 m 1 写出镭核的衰变方程 2 求粒子的速度 3 如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能 求一个原来静止的镭核 衰变时的质量亏损 用题中已知量表示 答案 2262224 88862 RaRnHe 5qB v 8m l 2 2 0 5qBm m1 m128m C l 1 镭核衰变方程为 2262224 88862 RaRnHe 2 镭核衰变放出 粒子和氡核 分别在磁场中做匀速圆周运动 粒子射出 y 轴时平行 于 x 轴 设 粒子在磁场中的轨道半径为 R 其圆心位置如图中 O 点 有 222 RR 2 l l 则 5 R 8 l 14 粒子在磁场中做匀速圆周运动 有 即 2 v Bqvm R m vBqR 粒子的动能为 22 2 1 m v5qB1 Em v 22m128m l 所以 粒子的速度 5qB v 8m l 3 所以衰变过程中动量守恒 00 m vm v 则氡核反冲的动能为 2 1 200 0 m E1 Em v 2m 释放的总能量 12 EEE 由质能方程知质量亏损 2 22 0 5qBmE m1 Cm128m C l 考点 衰变 带电粒子在匀强磁场中的运动 15 参考答案 1 D 2 B 3 C 4 C 5 B 6 D