2017-2018学年吉林省长春市十一高中等九校教育联盟高二下学期期初考试物理试题 解析版

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吉林省长春市十一高中等九校教育联盟2017-2018学年高二下学期期初考试物理试题 一、选择题：本题共14小题.在每小题给出的四个选项中，第1-8题只有一项符合题目要求，第9-14题有多项符合题目要求。‎ ‎1. 下列叙述中符合物理学史的有(　 )‎ A. 汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子 B. 卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的 C. 查德威克通过对α粒子散射实验现象的分析，提出了原子的核式结构模型 D. 玻尔根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式 ‎【答案】A ‎【解析】汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子的存在，A正确；卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析，证实了原子是由原子核和核外电子组成的，BC错误；巴尔末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区波长公式，D错误．‎ ‎2. 如图是电子射线管示意图。接通电源后，电子射线由阴极沿x轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线。要使荧光屏上的亮线向上（z轴正方向）偏转，在下列措施中可采用的是（　 ）‎ A. 加一电场，电场方向沿z轴正方向 B. 加一电场，电场方向沿y轴正方向 C. 加一磁场，磁场方向沿z轴负方向 D. 加一磁场，磁场方向沿y轴负方向 ‎【答案】D ‎【解析】试题分析：电子射线由阴极沿x轴方向射出，形成的亮线沿z轴正方向偏转，说明电子受到的洛伦兹力方向向上，将四个选项逐一代入，根据左手定则判断分析，选择可行的磁场方向．‎ 加一沿y轴正方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴负方向，亮线向下偏转；若加一沿y轴负方向的磁场，根据左手定则，洛伦兹力方向沿z轴正方向，亮线向上偏转，故B错误D正确；若加一沿z轴正方向的磁场，电子不受磁场力作用，亮线不偏转，‎ 若加一沿z轴负方向的磁场，电子不受磁场力作用，亮线不偏转，AC错误．‎ ‎3. 关于分子动理论，下列说法正确的是（　　）‎ A. 布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒分子做的无规则运动 B. 气体分子的热运动不一定比液体分子的热运动激烈 C. 压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体分子间存在斥力的缘故 D. 如果两个系统处于热平衡状态，则它们的内能一定相同 ‎【答案】B ‎【解析】布朗运动是悬浮在液体中固体微粒的运动，不是分子运动，是由于其周围液体分子的碰撞形成的，故布朗运动是液体分子无规则热运动的反映，但并不是液体分子的无规则运动，A错误；分子的热运动激烈程度和温度有关，所以气体分子的热运动不一定比液体分子的热运动激烈，B正确；气体压缩可以忽略分子间作用力，压缩气体时气体会表现出抗拒压缩的力是由于气体压强的原因，与分子力无关，C错误；如果两个系统处于热平衡状态，则它们的温度一定相同，但是内能不一定相同，因为还和质量有关，D错误．‎ ‎4. 下列说法中正确的是（　　）‎ A. 铀235裂变成氙136和锶90并放出9个中子 B. 一块纯净的放射性元素的矿石，经过一个半衰期以后，它的总质量仅剩下一半 C. 石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用 D. 较重的核分裂成中等质量大小的核，核子的比结合能会增加 ‎【答案】D ‎【解析】发生核反应的过程满足电荷数和质量数守恒，铀235裂变成氙136的锶90的过程中，质量数守恒，由于中子的质量数等于1，所以中子的个数：，所以可能的裂变的反应方程式为：，A错误；经过一个半衰期以后，有一半的质量发生衰变，产生新核，导致剩下的总质量要大于原质量的一半，B错误；核反应堆中的燃料是铀，用石墨、重水作为慢化剂，石墨在反应堆起到使裂变时产生的中子速度减小，易于被铀核吸收的作用，C错误；裂变和聚变都伴随着巨大能量的释放，出现质量亏损，根据爱因斯坦质能方程知道：核子的比结合能都会增加，D正确．‎ ‎5. 波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是（　　）‎ A. 光电效应现象揭示了光的波动性 B. 热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性 C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释 D. 动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 ‎【答案】B ‎【解析】光电效应现象揭示了光的粒子性，A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，B正确；黑体辐射的实验规律不能使用光的波动性解释，而普朗克借助于能量子假说，完美的解释了黑体辐射规律，破除了“能量连续变化”的传统观念，C错误；根据德布罗意波长公式，若一个电子的德布罗意波长和一个质子的波长相等，则动量P相等，根据可知质子和电子的质量不同，所以动能不相等，D错误．‎ ‎6. 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，NA表示阿伏加德罗常数，m0、V0分别表示每个水分子的质量和体积，下面关系错误的是（　 　）‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎【答案】C ‎7. 下列方程与对应括号中所表示的核反应类型相符的是（　　）‎ A. （人工转变）‎ B. （α衰变）‎ C. （轻核聚变）‎ D. （重核裂变）‎ ‎【答案】D ‎【解析】A中原子核的质子增大1，同时有一个电子生成，是衰变，A错误；B是氢核的聚变，不是衰变，B错误；C是用粒子轰击氮核，发现质子的方程，是人工核转变方程，C错误；D是是重核裂变，D正确．‎ ‎8. 如图所示，为0.5mol的某种气体的压强和温度关系的p﹣t图线．p0表示1个标准大气压，则在状态B时气体的体积为（　 ）‎ A. 11.2 L B. 14L C. 2.4 L D. 6.4 L ‎【答案】B ‎【解析】1mol任何气体在标准状况下的体积都是22.4L，0.5mol气体在标准状况下的体积是11.2L。 根据气体状态方程知：在P-T图象中等容线为过原点的直线，其中T为热力学温度温度。所以在图中，虚线及延长线为等容线，A点的体积为11.2L。A到B，压强不变，根据理想气体状态方程可得，B正确．‎ ‎【点睛】本题考查气体的状态方程中对应的图象，在P-T图象中等容线为过原点的直线．P-t图象中过-273℃点的直线表示等容变化．‎ ‎9. 下列关于天然放射现象和有关核反应中说法正确的是（　 ）‎ A. 铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 B. 在α、β、γ这三条射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强 C. 核反应中，X表示的是质子 D. 一个质子一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子．此核反应中，氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和 ‎【答案】ABD ‎【解析】根据238-206=4×8，知发生了8次衰变，92-82=2×8-6，知发生了6次衰变，A正确；在这三条射线中，射线的穿透能力最强，‎ 射线的电离能力最强，B正确；根据质量数守恒和电荷数守恒知X是正电子，C错误；一个质子一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。此核反应中，氘核的质量一定小于反应前质子和中子的质量之和，D正确．‎ ‎10. 如图所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a照射光电管阴极K，电流计G的指针发生偏转．而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时，电流计G的指针不发生偏转，那么（　　）‎ A. a光的波长一定小于b光的波长 B. 用a光照射，光照时间越长，光电流就越大 C. 用a光照射，只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大 D. 如果b光能使基态的氢原子发生跃迁，a光也一定可以 ‎【答案】AC ‎【解析】用一定频率的a单色照射光电管时，电流表指针会发生偏转，知，a光的频率一定大于b光的频率，即a光的波长一定小于b光的波长，A正确；光电流大小和照射时间无关，只和照射光的强度有关，B错误C正确；b光的频率小于a光的频率，由于能级间跃迁时吸收的光子能量等于两能级间的能级差，所以b光能使基态的氢原子发生跃迁，a光不一定能，D错误．‎ ‎11. 如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n＝4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是(　 　)‎ A. 这群氢原子能辐射出六种不同频率的光，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级所发出的光波长最长 B. 这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减小，电势能增大 C. 能发生光电效应的光有四种 D. 金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是10.26eV ‎【答案】ACD ‎【解析】根据知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，从n=4向n=3跃迁的光子频率最小，波长最长，A正确；氢原子辐射光子的过程中，能量减小，轨道半径减小，根据知，电子动能增大，则电势能减小，B错误；只有从n=4跃迁到n=2，从n=4跃迁到n=1，从n=3跃迁到n=1，以及从n=2跃迁到n=1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有4种，C正确；从n=4跃迁到n=1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为，根据光电效应方程得，D正确．‎ ‎12. 在足够大的匀强磁场中，静止的钠核发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一新核，新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如图所示。以下说法正确的是(　 　)‎ A. 新核为 B. 发生的是α衰变 C. 轨迹2是新核的径迹 D. 新核沿顺时针方向旋转 ‎【答案】AC ‎【解析】试题分析：静止的钠核发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，在磁场中做匀速圆周运动，新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式可比较两个粒子半径的大小，根据左手定则判断释放出的粒子是粒子还是粒子，即可由电荷数和质量数守恒，分析新核．‎ 根据动量守恒得知，放出的粒子与新核的速度方向相反，由左手定则判断得知，放出的粒子应带负电，是粒子，所以发生的是衰变。根据电荷数守恒、质量数守恒知，衰变方程为，可知新核为，A正确B错误；由题意，静止的钠核 发生衰变时动量守恒，释放出的粒子与新核的动量大小相等，两个粒子在匀强磁场中都做匀速圆周运动，因为新核的电荷量大于所释放出的粒子电荷量，由半径公式得知，新核的半径小于粒子的半径，所以轨迹2是新核的轨迹，C正确；根据洛伦兹力提供向心力，由左手定则判断得知：新核要沿逆时针方向旋转，D错误．‎ ‎13. 如图，竖直放置的弯曲管ACDB，A管接一密闭球形容器，内有一定质量的气体，B管开口，水银柱将两部分气体封闭，各管形成的液面高度差分别为h1、h2和h3．已知外界大气压强为p0，环境温度不变，水银密度为ρ．现在B管开口端缓慢注入一些水银，则（　　）‎ A. 注入水银前A内气体的压强为PA=P0+ρgh1+ρgh3‎ B. 注入水银后A内气体的体积一定减小 C. 注入水银后液面高度差变化量的绝对值△h2＞△h3‎ D. 注入水银后h1增大、h3减小，A管内气体的压强可能不变 ‎【答案】ABC ‎【解析】注入水银前：对于C、D管中的压强，又，则得，得A内气体的压强为，A错误；A内气体的压强为，故注入水银后A内气体的压强变大，根据玻意耳定律，A内气体体积减小，B正确；注入水银后：C、D管中气体压强增大，所以体积减小，则液面高度差的变化量，C正确；注入水银后：增大，减小，A中气体体积减小，压强一定增大，D错误；‎ ‎14. 如图所示，铅盒P中的放射性物质从小孔中，不断向外辐射含有α、β、γ三种射线的放射线（α射线的速度0.1c，β射线的速度约为0.99c），空间未加电场和磁场时，右边荧光屏MN上仅在其中心O处有一光斑，若在该空间施加如图所示的互相垂直的匀强电场和匀强磁场后，荧光屏上显示出了两个亮点，关于此时各种射线在荧光屏上的分布情况，以下说法正确的是（　　）‎ A. 可能是α、γ射线打在O点，β射线打在O点上方的某一点 B. 可能是α、γ射线打在O点，β射线打在O点下方的某一点 C. 可能是β、γ射线打在O点，α射线打在O点上方的某一点 D. 可能是β、γ射线打在O点，α射线打在O点下方的某一点 ‎【答案】BD ‎【解析】由于射线不带电，因此一定打在O点处，虽然带正电、带负电，但它们受到的电场力与洛伦兹力方向相反，因此当射线打到O点时，即此时电场力等于洛伦兹力，而β射线，根据，由于射线的速度，射线的速度约为0.99c，因此射线的洛伦兹力大于电场力，所以打到O点的下方，A错误B正确，由A选项分析可知，当射线打在O点，则射线所受到的电场力与洛伦兹力相等，由于射线的速度小于射线，因此射线受到的电场力大于洛伦兹力，则打在O点下方的某一点，C错误D正确；‎ 二、实验题 ‎15. “用油膜法估测分子的大小”的实验步骤如下：‎ A．向体积为1mL的油酸中加酒精，直至配成500mL的油酸酒精溶液；‎ B．把配制的油酸酒精溶液用滴管滴入量筒中，当滴入80滴时，测得体积恰好为1mL；‎ C．往浅盘里倒入适量的水，待水面稳定后将痱子粉均匀地洒在水面上；‎ D．用注射器往水面上滴一滴酒精油酸溶液，待油酸薄膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并在玻璃板上描下油膜的形状；‎ E．将玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，已知小方格的边长L=2cm．‎ 根据题意，回答下列问题：‎ ‎（1）1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积是______mL；‎ ‎（2）油酸分子直径是______m；（结果保留1位有效数字）‎ ‎（3）某学生在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，发现计算的直径偏小，可能的原因是_________‎ A．痱子粉撒的过多 B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 C．计算每滴体积时，lmL的溶液的滴数多记了几滴 D．在滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间．‎ ‎【答案】 (1). 2.5×10﹣5 (2). 9×10﹣10 (3). CD ‎【解析】试题分析：根据进行推导，纯油酸的体积V等于油酸酒精溶液的体积乘以浓度； 根据推导出的直径表达式判断出错的原因．‎ ‎（1）纯油酸的体积等于油酸酒精溶液的体积乘以浓度，即：，而油滴面积为， （2）分子直径大小的公式为；‎ ‎（3）根据，则有：水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，A错误；计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测量的面积S偏小，会导致计算结果偏大，B错误；计算每滴体积时，lmL的溶液的滴数多记了几滴，则计算时所用体积数值偏大，会导致计算结果偏大，C正确；滴入量筒之前，配制的溶液在空气中搁置了较长时间，酒精挥发使溶液的浓度变大，则会导致计算结果偏小，D正确；‎ ‎16. 如图，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。图中0点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时先让入射球m1，多次从倾斜轨道上S位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1，从斜轨上S位置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复，测出碰后m1平均落地点在M点，m2平均落地点在N点，不计小球与轨道间的摩擦。‎ ‎（1）实验中，不需要测量的物理量是____（填选项前的符号）。‎ A．两个小球的质量m1、m2‎ B．小球抛出点距地面的高度H C．小球做平抛运动的射程 ‎（2）若实验中发现m1•OM+m2•ON小于m1•OP，则可能的原因是_____（填选项前的符号）。‎ A．碰撞过程有机械能的损失 B．计算时没有将小球半径考虑进去 C．放上小球m2后，入射球m1从倾斜轨道上静止释放的位置比原来的低 ‎（3）若两球发生弹性正碰，则OM、ON、OP之间一定满足的关系是_____（填选项前的符号）。‎ A．2OP=ON+OM B．OP﹣ON=2OM C．OP=ON﹣OM D．OP=ON+OM ‎【答案】 (1). B (2). C (3). C ‎【解析】试题分析：过程中小球释放高度不需要，小球抛出高度也不要求。最后可通过质量与水平射程乘积来验证动量是否守恒。根据碰撞前后动量守恒可以写成表达式，若碰撞为弹性碰撞，则碰撞前后动能相同；根据实验数据，应用动量的定义式与动量守恒定律分析答题，注意掌握弹性碰撞时碰后速度公式可以牢记以准确应用．‎ ‎（1）本实验要验证的动量守恒的式子是：，要测量质量和速度，平抛运动过程中下降的高度相同，则所用时间相同，所以在等式两边同乘以t，则但速度是由水平位移来代替的，所以时间相同不用测量，高度不用测量，故选B．‎ ‎（2）碰撞的机械能损失不会动量守恒，那么出现此种结论只能是第二次滑下时，比第一次滑下时低一些，故选C．‎ ‎（3）根据弹性碰撞的公式，碰撞后两球的速度：，显然，因平抛运动中的时间相等，所以有OP=ON-OM，C正确．‎ 三、计算题：本题共4小题。解答计算题部分应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。‎ ‎17. 在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，求：‎ ‎（1）该金属的逸出功为多少？‎ ‎（2）若用波长为λ（λ＜λ0）的单色光做该实验，求其遏止电压的表达式．（已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h．）‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】（1）设金属的截止频率为，则该金属的逸出功；‎ ‎...............‎ ‎18. 如图所示，长为31cm、内径均匀的细玻璃管开口向上竖直放置，管内水银柱的上端正好与管口齐平，封闭气体的长为10cm，温度为27℃，外界大气压强不变．若把玻璃管在竖直平面内缓慢转至开口竖直向下，这时留在管内的水银柱长为15cm，然后再缓慢转回到开口竖直向上（此过程水银未洒出），求：‎ ‎（1）大气压强p0的值；‎ ‎（2）玻璃管重新回到开口竖直向上时空气柱的长度；‎ ‎（3）当管内气体温度升高到多少度时，水银柱的上端恰好重新与管口齐平？‎ ‎【答案】（1）75cmHg（2）10.67cm（3）177℃‎ ‎【解析】试题分析：（1）（4分）p1=p0+21cmHg V1=10S T1=300K p2=p0-15cmHg V2=16S T2=300K p1V1=p2V2p0=75cmHg=1.0×105Pa ‎（2）（4分）p3=75+15=90cmHg V3=LS p1V1=p3V3 L=10.67cm ‎（3）（4分）p4=p3=90cmHg V4=（31-15）S=16S T3=300K T4=450K t=177℃‎ 考点：考查了理想气体状态方程的应用 ‎19. 如图所示，在MN右侧有一个磁感应强度为B的匀强磁场．在磁场中的A点有一静止镭核（），A点距MN的距离OA=d．D为放置在MN边缘的粒子接收器，接收器位置距OA直线的距离也为d．发生衰变时，放出某粒子x后变为一氡核（），接收器D恰好接收到了沿垂直于MN方向射来的粒子x．（取原子质量单位用表示，电子电量用e表示）．‎ ‎（1）写出上述过程中的核衰变方程（要求写出x的具体符号），并确定粒子x的轨迹圆半径；‎ ‎（2）求出射出的粒子x的速度大小；‎ ‎（3）若衰变时释放的核能全部转化成生成物的动能，求该衰变过程的质量亏损．‎ ‎【答案】（1），d（2）（3）‎ ‎【解析】（1）核反应方程式为 由题意知，质量较小的粒子在磁场中的运动轨迹为四分之一圆弧，‎ 粒子的圆心在坐标原点，则粒子的轨道半径为d； ‎ ‎（2）α粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，‎ 由（1）知，轨道半径为d，由题意知，质量为，电荷量为2e，‎ 由牛顿第二定律得：，解得 ‎（3）原子核衰变时，由动量守恒定律得：，解得 衰变后，粒子的总动能 由能量转化守恒得，质量亏损 ‎20. 如图所示，光滑水平面左侧固定一竖直弹性挡板，右侧固定一内壁光滑的竖直圆形轨道，轨道下端与地面相切于d点，且切点处略微错开．水平轨道上a、b、c、d间的距离ab=bc=cd，P、Q两物体之间压缩一段轻弹簧（两物体未与弹簧两端连接），并通过一细线约束，静止在b、c两点，此时弹簧储存的弹性势能为Ep=10J．现剪断细线，当弹簧恢复原长时立即撤走弹簧，当Q首次运动到d点时，P恰好追上Q，并与之发生碰撞，碰后粘在一起，接着进入竖直平面的圆轨道．已知P的质量mP=1 kg，P、Q两物体均可以视为质点，不计P与左侧竖直挡板碰撞的时间，P到达a前与Q到达d前弹簧已恢复原长．求：‎ ‎（1）物体Q的质量；‎ ‎（2）若P、Q两物体碰后在圆形轨道内运动时不脱离轨道，轨道半径应该满足什么条件？‎ ‎【答案】（1）4kg（2）R≥0.128m或R≤0.0512m ‎【解析】试题分析：释放弹簧过程系统动量守恒，弹簧恢复原长后两物体均做匀速直线运动，应用动量守恒定律求出物体Q的质量．由动量守恒定律与能量守恒定律求出P、Q的速度，应用机械能守恒定律与牛顿第二定律求出PQ不脱离圆轨道的临界半径，然后答题．‎ 试题分析：（1）释放弹簧过程系统动量守恒，以向右为正方向， 由动量守恒定律得：，则， 两物体运动时间t相等，则，即， 弹簧恢复原长后两物体均做匀速直线运动，运动时间相等，则：， 从剪断细线到P追上Q过程，，由题意可知：， 则：，解得 ‎； （2）释放弹簧过程系统动量守恒，以向右为正方向， 由动量守恒定律得：， 由机械能守恒定律得：，解得， P、Q碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向， 由动量守恒定律得，解得：； ①PQ恰好到达与O点等高处，由机械能守恒定律得：，‎ 解得：R=0.128m，要使P、Q不脱离轨道：； ②P、Q恰好能够通过圆形轨道最高点，在最高点， 由动能定理得， 从圆形轨道最低点到最高点过程，由机械化守恒定律得：，‎ 解得：， PQ不脱离圆轨道：；‎ 综上所述若P、Q两物体碰后在圆形轨道内运动时不脱离轨道，轨道半径应该满足的条件是或．‎ ‎ ‎