2017-2018学年江苏省南京市金陵中学高二下学期期末考试物理（选修）试题 解析版

2017-2018学年江苏省南京市金陵中学高二下学期期末考试物理（选修）试题 解析版

金陵中学2017-2018学年第二学期期末考试 高二物理（选修）试卷 一、单项选择题 ‎1. 关于布朗运动,下列说法中正确的是（ ）‎ A. 温度越高,布朗运动越剧烈 B. 颗粒越大,布朗运动越剧烈 C. 阳光下看到灰尘飞舞,灰尘的运动就是布朗运动 D. 打开香水瓶香味充满房间,这是因为香水分子在做布朗运动 ‎【答案】A ‎【解析】悬浮在液体中的微粒越小，液体温度越高，布朗运动越显著，A正确；悬浮在液体中的微粒越小，碰撞越不平衡，布朗运动越显著，B错误；阳光下看到灰尘飞舞，灰尘的运动受到的重力的影响不能忽略不计，不是布朗运动，C错误；打开香水瓶香味充满房间，这是因为香水分子在做无规则的热运动，D错误．‎ ‎2. 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜂蜡薄层,用烧热的针接触其背面上的某一点,蜡熔化的范围如图(甲)、(乙)、(丙)所示,甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的图象如图(丁)所示,则（ ）‎ A. 甲、乙为非晶体,丙是晶体 B. 甲、丙为非晶体,乙是晶体 C. 甲、丙为晶体,乙是非晶体 D. 甲为单晶体,乙为非晶体,丙为多晶体 ‎【答案】C ‎【解析】单晶体是各向异性的，熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形。非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙为单晶体，甲、乙可能是多晶体与非晶体，根据温度随加热时间变化的关系，可知，甲、丙为晶体，乙是非晶体，C正确．‎ ‎【点睛】各向异性就是说在不同的方向上表现出不同的物理性质．单晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性．有些晶体在导热性上表现出显著的各向异性，如云母、石膏晶体；有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铅矿；有些晶体在弹性上表现出显著的各向异性，如立方形的铜晶体；有些晶体在光的折射上表现出各向异性，如方解石．‎ ‎3. 关于液晶和液体表面张力,下列说法中正确的是（ ）‎ A. 液晶是液体和晶体的混合物 B. 液晶既具有流动性,又具有光学性质各向异性 C. 水黾能够停在水面上,是由于它受到水的浮力大于其重力的缘故 D. 小草上的露珠呈球形,是由于液体表面张力使其表面积具有扩张到最大趋势的缘故 ‎【答案】B ‎【解析】液晶是介于液态与结晶态之间的一种物质状态，A错误；液晶像液体一样可以流动，又具有某些晶体结构特征的一类物质。所以液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性，B正确；水黾能够停在水面上，是由于它受到水面的表面张力的作用，没有受到浮力，C错误；小草上的露珠呈球形，是由于液体表面张力使其表面积具有缩小到最小的趋势的缘故，D错误．‎ ‎4. 关于热力学定律,下列说法中正确的是（ ）‎ A. 做功和热传递在改变内能的方式上是不同的 B. 只要对内燃机不断改进,就可以把内燃机得到的内能全部转化为机械能 C. 满足能量守恒定律的物理过程都能自发进行 D. 热量只能从高温物体传到低温物体,不能从低温物体传到高温物体 ‎【答案】A ‎【解析】做功和热传递在改变内能的方式上是不同的，做功是其余能与内能的转化，热传递是内能的转移，A正确；根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热而全部转化为机械能，即热机的效率不可能达到100%，B错误；热力学第二定律告诉我们，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，故满足能量守恒定律的物理过程不一定能自发进行，如热量不会自发地由低温物体向高温物体传递，C错误；根据热力学第二定律知，热量可以自发地由高温物体传到低温物体，不能自发地由低温物体传到高温物体。电冰箱能制冷是在压缩机做功的情况下热量才由低温物体传到高温物体，热量不是自发地由低温物体传到高温物体，D错误．‎ ‎5. 若用表示氢原子处于基态时能量的绝对值,处于第能级的能量为 ‎,则在下列各能量值中,可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出来的能量的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】处于第二能级的能量，则向基态跃迁时辐射的能量．处于第三能级的能量，则向基态跃迁时辐射的能量；处于第4能级的能量为，向基态跃迁时辐射的能量，B正确．‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即．‎ ‎6. 是一种半衰期是5730年的放射性同位素,若考古工作者探测到某古木中的含量为原来的,则该古树死亡的时间距今大约（ ）‎ A. 22920年 B. 2856年 C. 5730年 D. 11460年 ‎【答案】D ‎【解析】根据得，探测到某古木中14C的含量为原来的，知经历了2个半衰期，则t=2×5730年=11460年，D正确．‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道每经过一个半衰期，有半数发生衰变，衰变后的质量和初始质量的关系为，n表示半衰期的次数．‎ ‎7. 关于饱和汽和相对湿度,下列说法中错误的是（ ）‎ A. 使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法 B. 空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压 C. 密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽,若温度升高,同时增大容器的容积,容器中仍有液体,饱和汽压可能会减小 D. 相对湿度过小时,人会感觉空气干燥 ‎【答案】C ‎【解析】饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和气压越大，则使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，故A 正确；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压，故B正确；温度升高，饱和气压增大。故C错误；相对湿度过小时，人会感觉空气干燥。故D正确。本题选错误的，故选C。‎ ‎【点睛】饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度． 饱和汽压越大，表示该物质越容易挥发．绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强，相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比．‎ ‎8. 如图所示,一个向右开口的汽缸放置在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸中间位置有小挡板.初始时,外界大气压为,活塞紧压小挡板处,现缓慢升高缸内气体温度,则如图所示的图象能正确反应缸内气体压强变化情况的是（ ）‎ A. A B. B C. C D. D ‎【答案】B ‎【解析】试题分析：初始时，活塞紧压小挡板处，说明外界大气压大于缸内气体的压强．当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气体发生等压膨胀．‎ 当缓慢升高缸内气体温度时，气体先发生等容变化，根据查理定律，缸内气体的压强P与热力学温度T成正比，图线是过原点的倾斜的直线，故CD错误；当缸内气体的压强等于外界的大气压时，气体发生等压膨胀，图线是平行于T轴的直线，故A错误，B正确；‎ ‎9. 用不同频率的光分别照射钨()和锌(),产生光电效应,根据实验可画出光电子的最大初动能随入射光频率变化的图线.已知钨的逸出功是,锌的逸出功为,若将二者的图线画在同一个坐标系中,则正确的图是（ ）‎ A. A B. B C. C D. D ‎【答案】A ‎【解析】由光电效应方程知，对金属钨，对金属锌，所以图象的斜率相同，图线应平行。又有，则图线与横轴的截距点越大，金属锌的极限频率越大，A正确．‎ ‎10. 如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为和的两滑块,它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与不拴连),由于被一根细绳拉着而处于静止状态.当剪断细绳,在两滑块脱离弹簧之后,下述说法正确的是（ ）‎ A. 两滑块的动量大小之比 B. 两滑块的速度大小之比 C. 两滑块的动能之比 D. 弹簧对两滑块做功之比 ‎【答案】C ‎【解析】在两滑块刚好脱离弹簧时运用动量守恒得：，得，两滑块速度大小之比为：；两滑块的动能之比，B错误C正确；两滑块的动量大小之比，A错误；弹簧对两滑块做功之比等于两滑块动能之比为：1：2，D错误．‎ ‎11. 如图所示,光滑水平面上有两个大小相同的钢球,球的质量大于球的质量.开始时球以一定的速度向右运动, 球处于静止状态.两球碰撞后均向右运动.设碰前 球的德布罗意波长为,碰后两球的德布罗意波长分别为和,则下列关系正确的是（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】球A、B碰撞过程中，满足动量守恒。则，由，可得，即动量守恒表达式也可写成，所以，D正确．‎ ‎【点睛】在光滑水平面上，大小虽然相同，但质量不等．在碰撞过程中系统满足动量守恒定律，因此可以利用运动物体的德布罗意波长和动量之间的关系列出动量守恒表达式，从而求出结果．‎ ‎12. 绿色植物在光合作用中,每放出1个氧分子要吸收8个波长为的光量子,每放出的氧气,同时植物储存的能量,则绿色植物能量转换效率为(普朗克常量)（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】根据“每放出一个氧分子需吸收8个波长为6.88×10-7m的光量子”，绿色植物释放1mol氧气吸收的光量子数目为，那么消耗的光量子能量，因此，绿色植物能量转换效率为：，C正确．‎ 二.多项选择题 ‎13. 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. 卢瑟福通过对粒子散射实验现象的分析,证实了原子核是可以再分的 C. 巴耳末根据对氢原子可见光区的谱线分析,总结出了氢原子光谱可见光区波长公式 D. 玻尔提出的原子模型,彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说 ‎【答案】AC ‎【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，B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，C正确；玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，引入了量子理论，提出的原子模型，并没有完全否定卢瑟福的原子核式结构学说，D错误．‎ ‎14. 用表示分子引力与斥力平衡时两分子间的距离,下列各图中可以定性反映分子作用力或分子势能随分子间距离变化关系的图线是 A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】BC ‎【解析】分子之间的相互作用都随分子间距离的增大而减小分子引力的变化慢，当时分子引力等于分子斥力，所以，是分子的平衡距离，r大于平衡距离，分子力表现为引力，当r小于r0时，分子间的作用力表现为斥力：分析间距离为时分子势能最小；当r由小于逐渐增大到10r0的过程中，和均减小，是分子的平衡距离，此时分子间的作用力为0；所以在该过程中合力F先是斥力逐渐减小，大于r0后表现为分子引力并逐渐增大，达到最大后又逐渐减小，A错误B正确；当 时分子引力小于分子斥力，当r减小时，分子之间的作用力做负功，分子势能增大；当时分子引力大于分子斥力当r增大时，分子之间的作用力做负功，分子势能增大。所以当r等于时，分子势能最小，C正确D错误．‎ ‎【点睛】当分子间距离等于平衡距离时，分子力为零，分子势能最小；掌握分子间作用力与分子间距离的关系、分子清楚图象，即可正确解题．‎ ‎15. 如图所示是一定质量的理想气体的图线,若其状态由,且等容, 等压, 等温,则气体在三个状态时（ ）‎ A. 单位体积内气体的分子数 B. 气体分子的平均速率 C. 气体分子在单位时间内,对器壁的平均作用力 D. 气体分子在单位时间内,对器壁单位面积碰撞的次数是 ‎【答案】CD ‎【解析】由图示图象可知，则单位体积的分子数关系为，A错误；C→A为等温变化，，A→B为等容变化，，由查理定律可知，，则，分子的平均速率，B错误；由B可知，，分子的平均速率，气体分子在单位时间内对器壁的平均作用力，C正确；由A、B可知，，，c状态分子数密度最小，单位时间撞击器壁的分子数最少，a与b状态的分子数密度相等，但a状态的分子平均速率大，单位时间a状态撞击器壁的分子数多，则气体分子在单位时间内对器壁单位面积碰撞次数，D正确．‎ ‎【点睛】对一定量的理想气体，气体体积越大，分子数密度越小，体积越小分子数密度越大；温度是分子平均动能的标志，温度越高分子平均动能越大，对同种气体分子，温度越高分子平均速率越大；分子数密度越大，气体温度越高，单位时间内撞击器壁的分子数越多．‎ ‎16. 下列现象中,属于克服分子力做功的是（ ）‎ A. 手用力撕纸做功 B. 将吸在墙上的吸盘用力拉下 C. 用力压缩液体 D. 人压打气筒给自行车打气 ‎【答案】AC ‎【解析】撕开纸时，纸张分子间的距离变大了，所以撕开纸张是克服分子间引力做功；将吸盘从墙下拉下时用力，也是克服大气压强做功；液体分子间排列较为紧密，随分子间距离减小，分子间斥力大于引力，表现为斥力，压缩气体时需克服斥力做功；给自行车打气时要用力是内外压强不一样，需要克服内外压强差做功，AC正确．‎ ‎17. 一定质量的理想气体经历一个等压变化从状态1变化到状态2。在这两个状态下,各速率区间的气体分子数占总分子数的百分比与分子速率之间的关系分别如图中1、2所示。下列说法中正确的是（ ）‎ A. 气体在状态1时温度较高 B. 气体经历的是等压膨胀过程 C. 在此过程中外界对气体做正功 D. 在此过程中气体从外界吸热 ‎【答案】BD ‎【解析】由图知气体在状态1时分子平均速率较小，则知气体在状态1时温度较低，A错误；气体发生等压变化，温度升高，由气态方程，知气体的体积增大，即气体经历的是等压膨胀过程，B正确；气体膨胀时对外界做功，C错误；温度升高，理想气体的内能增大，气体对外界做功，根据热力学第一定律可知气体从外界吸热，D正确．‎ ‎【点睛】根据温度是分子平均动能的标志，分析温度的变化，由气态方程分析体积的变化．由热力学第一定律分析热量的变化．‎ ‎18. 一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中,由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹,两圆半径之比为,有（ ）‎ A. 该原子核发生了衰变 B. 反冲核沿小圆作逆时针方向运动 C. 原静止的原子核的原子序数为15‎ D. 该衰变过程结束后其系统的总质量略有增加 ‎【答案】BD ‎【解析】试题分析：由图看出，原子核衰变后放出的粒子与新核所受到的洛伦兹力的方向上相同的，而二者的速度方向是相反的，所以二者的电性相反，新核带正电，故放出的一定是负电荷的粒子，故是β粒子，选项A错误；根据动量守恒可知，放出的粒子与新核的动量大小相等，由R=可知，半径与电荷量成反比，因为两圆半径之比是1：16，故电荷量之比是16：1，由于新核的电荷量较大，故新核的电荷量为16，所以原来静止的原子核的原子序数为15，选项C正确；新核（反冲核）的半径较小，故它做小圆运动，再由左手定则可知，其沿逆时针方向运动，故选项B正确；衰变过程会放出能量，故质量会略有亏损，选项D错误。‎ 考点：动量守恒，洛伦兹力，衰变，圆周运动。‎ ‎19. 利用金属晶格(大小约)作为障碍物观察电子的衍射图样,方法是让电子束通过电场加速后,照射到金属晶格上,从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为,电荷量为,初速度为0,加速电压为,普朗克常量为,则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 该实验说明了电子具有波动性 B. 实验中电子束的德布罗意波的波长为 C. 加速电压越大,电子衍射现象越明显 D. 若用相同动能的质子替代电子,衍射现象将更加明显 ‎【答案】AB ‎【解析】该实验观察电子的衍射图样，衍射现象说明粒子的波动性，A正确；电子束通过电场加速，由动能定理可得，故有，所以，实验中电子束的德布罗意波的波长为，加速电压U越大，波长越小，那么，衍射现象越不明显，B正确C错误；若用相同动能的质子替代电子，质量变大，那么粒子动量 变大，故德布罗意波的波长变小，故衍射现象将不明显，D错误．‎ ‎【点睛】带电物体在匀强电场中的运动，分析物体受力情况，明确物体的运动规律，然后选择恰当的过程运用牛顿第二定律和运动学公式列式求解，根据衍射现象得到波动性，然后由动能定理得到粒子速度，进而得到动量，从而得到波长，根据波长表达式得到电压或粒子变化下波长的变化，从而判断衍射现象变化．‎ ‎20. 图甲是光电效应的实验装置图,图乙是光电流与加在阴极和阳极上的电压的关系图象,下列说法正确的是（ ）‎ A. 由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下,入射光越强,饱和电流越大 B. 由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说,其遏止电压只由入射光的频率决定 C. 只要增大电压，光电流就会一直增大 D. 遏止电压越大,说明从该金属中逸出来的光电子的最大初动能越大 ‎【答案】ABD 三、填空题： ‎ ‎21. 天然放射性元素经过___________次衰变和_________次衰变,最后变成铅的同位素.‎ ‎【答案】 (1). 8； (2). 4；‎ ‎【解析】设发生了x次衰变和y次衰变，根据质量数和电荷数守恒可知，，‎ ‎，由数学知识可知x=8，y=4．‎ ‎【点睛】设发生x次衰变，y次衰变，写出衰变方程，求解x，y即可．原子核经过一次衰变，电荷数减小2，质量数减小4，一次衰变后电荷数增加1，质量数不变．‎ ‎22. 一个静止的怀核自发衰变成一个铀核和另一个原子核,并释放出一定的能量.其核衰变方程为: .‎ ‎(1)方程中的核符号为_____________.‎ ‎(2)钚核的质量为,铀核的质量为,核的质量为,已知相当于的能量,则该衰变过程放出的能量是___________.(保留两位小数)‎ ‎【答案】 (1). ； (2). ；‎ ‎【解析】根据质量数和电荷数守恒可得，故为,该核反应的质量亏损；‎ 释放能量。‎ ‎23. 如图所示,一定质量的理想气体从状态开始按箭头所示经一系列状态变化又回到状态。由图知:气体在三个状态的密度大小之比____________，气体的热力学温度之比_____________.‎ ‎【答案】 (1). 3:1:1； (2). 1:5:1；‎ ‎【解析】过程中理想气体的质量不变，气体的密度可得；由理想气体状态方程，可知，气体温度，气体在各状态时的温度：，，，故．‎ 四、解答题 ‎ ‎24. 图示为火灾报警器的原理图,竖直放置的玻璃试管中装入水银,当温度升高时，水银柱上升,使电路导通,蜂鸣器发出响声,在时,下端封闭的空气柱长为,水银柱上表面与导线端点的距离为,管内水银柱的重量为,横截面积为，大气压强,问:‎ ‎(1)当温度达到多少时报警器会报警?‎ ‎(2)如果温度从升到报警温度的过程中,封闭空气柱从外界吸收的热量为,则空气柱的内能增加了多少?‎ ‎【答案】（1）；（2）18J；‎ ‎【解析】（1）过程为等压变化，由，得， ‎ ‎（2）气体对外做功，‎ 由热力学第一定律。‎ ‎25. 分别用和的单色光照射同一金属板,发出的光电子的最大初动能之比为.以表示普朗克常量,表示真空中的光速.‎ ‎(1)求此金属板的逸出功和极限频率；‎ ‎(2)如图所示,由上述金属板做成的电容器,板间电压恒为,波长为的光束照射到金属板板中央,使板发生光电效应,已知电子电荷量为,求从板运动到板所需时间最短的光电子到达板时的动能.‎ ‎【答案】（1），；（2）；‎ ‎【解析】（1）设此金属的逸出功为,根据光电效应方程得如下两式：‎ 当用波长为入的光照射时①‎ 当用波长为3/4的光照射时②，又③‎ 解①②③组成的方程组得，‎ 由④⑤⑥联立解得。‎ ‎26. 在真空中,原来静止的原子核在进行衰变时,放出粒子的动能为。假设衰变后产生的新核用字母表示,衰变时产生的能量全部以动能形式释放出来,真空中的光速为,原子核的质量之比等于质量数之比.‎ ‎(1)写出衰变的核反应方程;‎ ‎(2)求衰变过程中总的质量亏损.‎ ‎【答案】（1）；（2）；‎ ‎【解析】（1）衰变的核反应方程为: ；‎ ‎（2）根据动量守恒定律,反冲核的动量与粒子的动量大小相等，‎ 根据公式，反冲核的动能为，‎ 衰变时释放出的总能量为，‎ 质量亏损是。‎ ‎27. 如图所示,在一光滑的水平面上有两块相同的木板和重物 (视为质点)位于的右端, 的质量相等,现和以同一速度v滑向静止的,与发生正碰，碰后和粘在一起运动, 在上滑行, 与之间有摩擦力,已知滑到的右端而未掉下.问：‎ ‎(1) 发生正碰后的瞬间,三个物体的速度各为多少；‎ ‎(2)从发生正碰到刚移动到右端期间, 所走过的距离是板长度的多少倍?‎ ‎【答案】（1），；（2）7:3；‎ ‎【解析】（1）设的质量均为，碰撞前， 与的共同速度为，碰撞后与的共同速度为.碰撞瞬间，内力远大于外力，对由动量守恒定律得 故速度为，的速度为.‎ ‎（2）设滑到的右端时，三者的共同速度为；‎ 对，由动量守恒定律得；‎ 设与之间的动摩擦因数为，从发生碰撞到移至的右端时所走的距离为，对，由功能关系；‎ 设的长度为，对，由功能关系；‎ 由以上各式解得。‎ ‎【点睛】本题要注意物体的运动过程及临界条件的确定，由题意可得出A移动的对地距离比BC移动的距离恰好多出了C的长度l，则由动能定理即可求解出距离间的关系。‎ ‎ ‎ ‎ ‎