河北省沧州盐山中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

河北省沧州盐山中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

河北省沧州盐山中学2020高二下学期期中考试物理试卷 ‎ 一、选择题 ‎1.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. 由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子 C. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 D. 卢瑟福通过对α粒子散射实验得到原子核的复杂结构 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A．元素的半衰期是由元素本身决定的与外部环境无关，故A错误；‎ B．由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子，即放出能量，故B正确；‎ C．氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据，可知速度变大，则动能增大，故C正确；‎ D．卢瑟福通过粒子的散射实验，提出了原子核式结构学说，贝克勒尔发现天然放射性现象，揭示了原子核有复杂结构，故D错误。‎ ‎2. 经过m次α衰变和n次β衰变，变成 ，则(　 　)‎ A. m＝7，n＝3‎ B. m＝7，n＝4‎ C. m＝14，n＝9‎ D. m＝14，n＝18‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据反应前后质量数守恒和核电荷数守恒可知，，由此可知、，故B正确。故选B.‎ ‎【点睛】知道发生α、β衰变的实质．能够运用质量数和电荷数守恒进行求解．‎ ‎3.一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c.下列说法正确的是( )‎ A. 核反应方程是 B. 聚变反应中的质量亏损Δm＝m3－(m1＋m2)‎ C. 辐射出的γ光子的能量E＝(m3－m1－m2)c2‎ D. γ光子的波长 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子，由质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程为，A错误；反应前的质量减去反应后的质量，即为质量的亏损，即为，B错误；聚变反应中亏损的质量转化为能量以光子的形式放出，故光子能量为，C错误；根据，得光子的波长为，D正确．‎ ‎4.氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是（ 　）‎ A. 氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B. 用波长为325 nm的光照射可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C. 大量处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D. 用波长为633 nm的光照射不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 试题分析：从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm，即有：，而当从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，则波长小于656nm．故A错误．当从n=2跃迁到n=1的能级，释放的能量：=[-3．4-（-13．6）]×1．6×10-19，则解得，释放光的波长是λ=122nm，则用波长为122nm的光照射，才可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级．故B错误．根据数学组合，可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C正确；同理，氢原子的电子从n=2跃迁到n=3的能级，必须吸收的能量为△E′，与从n=3跃迁到n=2的能级，放出能量相等，因此只能用波长656nm的光照射，才能使得电子从n=2跃迁到n=3的能级．故D正确．‎ 故选CD．‎ 考点：波尔理论 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎5.如图甲，合上开关，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表读数不为零。调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零，当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零。把电路改为图乙，当电压表读数为2 V时，逸出功及电子到达阳极时的最大动能为(　　)‎ A. 1.5‎‎ eV　0.6 eV B. 1.7 eV　1.9 eV C. 1.9 eV　2.6 eV D. 3.1 eV　4.5 eV ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】设用光子能量为的光照射时，光电子的最大初动能为，阴极材料逸出功为，‎ 当反向电压达到：以后，具有最大初动能的光电子也达不到阳极 因此，有：‎ 由光电效应方程：‎ 由以上二式：，。‎ 所以此时最大初动能为，该材料的逸出功为。‎ 当电压表读数为时，则电子到达阳极时的最大动能为：，故C正确，ABD错误；‎ ‎6.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动能Ek与入射光的频率ν的关系如图所示，由实验图线可求出（ ）‎ 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. 单位时间内逸出光电子数 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据Ekm=hv-W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于E0．当最大初动能为零时，入射光的频率等于截止频率，所以金属的截止频率为v0=．由λ＝，可求得极限波长，故A、C正确．图线的斜率k＝，可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量。故B正确．单位时间内逸出的光电子数，与入射光的强度有关，故D错误 ‎7.人的质量m＝‎60kg，船的质量M＝‎240kg，若船用缆绳固定，船离岸‎1.5m时，人可以跃上岸。若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等，两次从离开船到跃上岸所用的时间相等)(　 　)‎ A. ‎1.5‎m‎ B. ‎1.2m C. ‎1.34m D. ‎‎1.1m ‎【答案】C ‎【解析】‎ 以人的方向为正方向，撤去缆绳，由动量守恒定律可知，0=mv1-Mv2；‎ 由于两次人消耗的能量相等，故人跳起时的动能不变；‎ 则由功能关系可知：‎ 解得：‎ 所以，故C正确。‎ 点晴：本题考查动量守恒定律及机械能守恒定律的综合应用，要注意正确分析功能关系以及动量守恒定律的规律才能正确求解。‎ ‎8.在“用油膜法估测分子的大小”实验中，用a ml纯油酸配制成bml的油酸酒精溶液，现已测得一滴溶液c ml，将一滴溶液滴入水中，油膜充分展开后面积为Scm2，估算油酸分子的直径大小为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】‎ 纯油酸体积为，油膜面积为S，油酸分子直径，故A正确．‎ ‎9.图中甲、乙两图分别表示两个分子之间分子力和分子势能随分子间距离变化的图象．由图象判断以下说法中正确的是(　　)‎ A. 当分子间距离为r0时，分子力和分子势能均最小且为零 B. 当分子间距离r>r0时，分子力随分子间距离的增大而增大 C. 当分子间距离r>r0时，分子势能随分子间距离的增大而增大 D. 当分子间距离r”或“=”），______（选填“甲”或“乙”）光的强度大。已知普朗克常量为，被照射金属的逸出功为，则甲光对应的遏止电压为______。（频率用，元电荷用e表示）‎ ‎【答案】=；甲；‎ ‎【解析】‎ 根据eUc=hv0=hv−W0，由于Uc相同，因此两种光的频率相等，‎ 根据光的强度越强，则光电子数目越多，对应的光电流越大，即可判定甲光的强度较大；‎ 由光电效应方程Ekm=hv−W0，‎ 可知，电子的最大初动能Ekm=hv−W0；‎ 那么甲光对应的遏止电压为Uc=；‎ 三、计算题 ‎18.一竖直放置、缸壁光滑且导热的柱形气缸内盛有一定量的氮气，被活塞分割成Ⅰ、Ⅱ两部分；达到平衡时，这两部分气体的体积相等，上部气体的压强为，如图（a）所示。若将气缸缓慢倒置，再次达到平衡时，上下两部分气体体积之比为3∶1，如图（b）所示。设外界温度不变。已知活塞面积为S，重力加速度大小为g，求活塞的质量。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】‎ 设活塞质量为m，气缸倒置前下部气体的压强为，倒置后上下气体的压强分别为、,由力的平衡条件有，‎ 倒置过程中,两部分气体均经历等温过程,设气体的总体积为V0,由玻意耳定律得 ‎，‎ 解得 ‎【此处有视频，请去附件查看】‎ ‎19.如图所示，长木板B的质量为m2=‎1.0kg，静止放在粗糙的水平地面上，质量为m3=‎1.0kg的物块C（可视为质点）放在长木板的最右端．一个质量为m1=‎0.5kg的物块A由左侧向长木板运动．一段时间后物块A以v0=‎6m/s的速度与长木板B发生弹性正碰（时间极短），之后三者发生相对运动，整个过程物块C始终在长木板上．已知长木板与地面间的动摩擦因数为μ1=0.1，物块C与长木板间的动摩擦因数μ2=0.3，物块C与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=‎10m/s2，求：‎ ‎（1）碰后瞬间物块A和长木板B的速度；‎ ‎（2）长木板B的最小长度．‎ ‎【答案】(1) ‎2m/s ‎4m/s (2) ‎‎1m ‎【解析】‎ 试题分析：物块A与长木板B发生弹性正碰，根据动量守恒定律和动能守恒列式，求得碰后瞬间两者的速度；之后B减速运动，C加速运动，B、C达到共同速度之前，由牛顿运动定律求得B与C的加速度，当C与B相等时长木板B长度最小，由速度关系列式求出时间和共同速度，再由位移公式和位移关系求长木板B的最小长度。‎ ‎（1）A与B发生完全弹性碰撞，设碰撞后瞬间的速度分别为v1、v2，取向右为正方向，‎ 由动量守恒定律得：‎ 由机械能守恒定律得：‎ 联立解得：v1=﹣‎2m/s v2=‎4m/s ‎（2）接下来B减速运动，C加速运动，当B、C达到共同速度之前，由牛顿运动定律得：‎ 对木板B有：‎ 对物块C有：‎ 设从碰撞后到两者达到共同速度经历的时间为t，‎ 则有：‎ 根据位移时间公式可得木板B的最小长度为：‎ 联立并代入数据解得：d=‎‎1m 点睛：本题主要考查了弹性正碰问题，根据动量守恒定律、动能守恒和运动学公式相结合即可解题。‎ ‎20.如图所示，在粗糙水平面上A点固定一半径R=‎0.2m的竖直光滑圆弧轨道，底端有一小孔．在水平面上距A点s=‎1m的B点正上方O处，用长为L=‎0.9m的轻绳悬挂一质量M=‎0.1kg的小球甲，现将小球甲拉至图中C位置，绳与竖直方向夹角．静止释放小球甲，摆到最低点B点时与另一质量m=‎0.05kg的静止小滑块乙（可视为质点）发生完全弹性碰撞．碰后小滑块乙在水平面上运动到A点，并无碰撞地经过小孔进入圆弧轨道，当小滑块乙进入圆轨道后立即关闭小孔．g=‎10m/s2 ．‎ ‎（1）求甲、乙碰前瞬间小球甲的速度大小；‎ ‎（2）若小滑块乙进入圆轨道后的运动过程中恰好不脱离圆弧轨道，求小滑块乙与水平面的动摩擦因数．‎ ‎【答案】（1）‎3m/s（2）0.6‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)小球甲下摆过程机械能守恒，设最低点的速度大小为 则有：‎ 代入数据解得：‎ 小球甲鱼小滑块乙发生弹性碰撞，设碰后的速度分别为 根据动量守恒可得：‎ 根据机械能守恒可得：‎ 联立解得：，即碰后滑块乙的速度大小为‎4m/s ‎(2)小滑块恰好过圆形轨道的最高点，即在最高点有，‎ 小滑块从碰后到圆形轨道最高点的过程，由动能定理有：‎ 联立解得：μ=0.30‎