- 2021-05-27 发布 |
- 37.5 KB |
- 17页
申明敬告: 本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。
文档介绍
河南省开封市兰考县第一高级中学2020学年高二物理下学期3月月考试题(含解析)
河南省开封市兰考县第一高级中学2020学年高二物理下学期3月月考试题(含解析) 1.下列说法中正确的是 A. 一群处于n=3激发态的氢原子,在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出三种不同波长的光子,其中从n=3跃迁到n=1所发出的光子波长最长 B. α粒子散射实验验证了卢瑟福原子核式结构模型的正确性 C. 放射性元素的半衰期随温度的升高而变小 D. 发生光电效应时,入射光越强,光予能量就越大,光电子的最大初动能就越大 【答案】B 【解析】 【分析】 能级间跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差,即Em-En=hv.放射性元素的半衰期与温度、压强等外部因素无关;粒子散射实验中少数α粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据,根据光电效应方程分析。 【详解】A.氢原子从n=3的能级向较低能级跃迁的过程中向外辐射出三种不同波长的光子,根据:可知,从n=3跃迁到n=1所发出的光子的能量值最大,波长最短;故A错误. B.粒子散射实验中,α粒子发生偏转是α粒子与原子内带正电的部分相互排斥的作用结果,少数α粒子发生较大偏转这一实验事实否定了汤姆生的枣糕模型,引发了卢瑟福提出核式结构模型;故B正确. C.放射性元素的半衰期只与核内部的自身因素有关,与原子所处的化学状态和温度、压力等于外部因素无关;故C错误. D.光子的能量值与光的强度无关,与光的频率有关;根据光电效应方程:Ekm=hγ-W0,可知发生光电效应时,光电子的最大初动能也与光的强度无关;故D错误. 故选B. 【点睛】本题考查了半衰期、α粒子散射实验、能级的跃迁以及光电效应等基础知识点,难度不大,关键要熟悉教材,牢记并理解这些基础知识点. 2. 如图,放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线,分别进入匀强电场和匀强磁场中,下列说法正确的是( ) A. ①表示γ射线,③表示α射线 B. ②表示β射线,③表示α射线 C. ④表示α射线,⑤表示γ射线 D. ⑤表示β射线,⑥表示α射线 【答案】C 【解析】 α带正电,β带负电,γ不带电,γ射线在磁场中一定不偏转,②⑤为γ射线;如左图所示的电场中,α射线向右偏,β射线向左偏,①为β射线,③为α射线;在如右图所示磁场中,由左手定则判断,α射线向左偏,β射线向右偏,即④为α射线,⑥为β射线,故正确选项是C。 3.在光电效应实验中,用同一种单色光,先后照射锌和银的表面,都能产生光电效应.对于这两个过程,可能相同的物理量是________. A. 遏止电压 B. 饱和光电流 C. 光电子的最大初动能 D. 逸出功 【答案】ACD 【解析】 同一束光照射不同的金属,由可知,一定相同的是入射光的光子能量,不同的金属,逸出功不同,根据光电效应方程Ekm=hv-W0知,最大初动能不同,则遏止电压不同;同一束光照射,光中的光子数目相等,所以饱和光电流是相同的,故ACD正确,B错误。 4.如图1所示为研究光电效应的实验装置示意图,在电极K、A之间加上反向电压U,即将阴极K接电源正极,阳极A接电源负极,在K、A之间就形成了使光电子减速的电场。现用不同频率的光源照射阴极K,调节滑动变阻器改变反向电压的值,当电流表示数恰好为零时,记下所加反向电压U的值和对应照射光的频率,作出反向电压U随入射光频率变化的图线如图2所示,则下列说法正确的是 A. 该金属的截止频率为4.25×1014Hz B. 该金属截止频率为5.5×1014Hz C. 该图线的斜率表示普朗克常量 D. 该金属的逸出功为0.52eV 【答案】A 【解析】 【分析】 根据,结合图像判断各个选项的对错。 【详解】AB、从图像上可以看出,当遏制电压为零时,此时刚好发生光电效应,即该金属的截止频率为4.25×1014Hz,故A对B错 C、因为图像是关于 的图像,所以图像的斜率代表的是 ,故C错; D、根据,当 时 再结合图像可知该金属的逸出功1.76eV,故D错; 故选A 5.甲、乙两物体沿同一直线相向运动,甲物体的速度大小是6m/s,乙物体的速度大小是2m/s,碰撞后两物体都沿各自原方向的反方向运动,速度大小都是4m/s,则甲、乙两物体的质量之比是( ) A. 1:1 B. 3:1 C. 3:5 D. 1:5 【答案】C 【解析】 由动量守恒定律可知,。解得,故C正确。 6.以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是( ) A. 原子核发生一次衰变,该原子外层就失去一个电子 B. 按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,但原子的能量增大 C. 比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收能量 D. 在核电站中,要使链式反应的更激烈些,就将镉棒插入的更深些 【答案】B 【解析】 【详解】A、衰变反应发生在原子核内部,原子核由质子和中子组成,发生β衰变时一个中子变为质子并释放一个电子,故A错误; B、根据玻尔理论,电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子要克服原子核的引力,电子的动能减小,由于吸收了光子的能量,原子的能量增大,B正确; C、比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时会出现质量亏损,根据爱因斯坦质能方程得知,一定释放核能,故C错误; D、用镉棒来吸收中子,以控制燃料铀在反应堆中发生裂变反应速度,将镉棒插入得更深些,反应堆的核反应速度将降低。故D错误。 7.如图所示,半径分别为R和r(R>r)甲、乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内,两轨道之间由一条光滑水平轨道CD相连,在水平轨道CD上一轻弹簧被a、b两小球夹住,同时释放两小球,a、b球恰好能通过各自的圆轨道的最高点。则两小球的质量之比为( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】 【详解】在最高点,根据牛顿第二定律得,mag=ma,解得a球在最高点的速度v1=,同理,b球在最高点的速度v2=,对a球,根据动能定理得,-2magR=mav12-mava2,解得:va=5gR,同理:vb=5gr,规定向右为正方向,根据动量守恒定律得:0=mbvb-mava,则:,A正确,B、C、D错误。 8.如图所示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种不同频率的光。关于这些光,下列说法正确的是( ) A. 最容易表现出波动性的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的 B. 这些氢原子最多可辐射出6种不同频率光 C. 若用n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光照射某金属恰好发生光电效应,则用n=4能级跃迁到n=3能级辐射出的光照射该金属一定能发生光电效应 D. 用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂产生的光电子的最大初动能为3.86 eV 【答案】BD 【解析】 【分析】 波长越短的光越不容易产生波动性;大量处于激发态n的氢原子,在向低能级跃迁时可产生的光子种类为个;处于激发态的氢原子的电子从高能级向低能级跃迁过程中,产生的光子能量由前后两个能级的能量差决定,;根据爱因斯坦光电效应方程,电子从金属表面逸出时的最大初动能。 【详解】A、最容易表现出波动性的光是波长较大,即频率较小的光。根据,在所有辐射出的光中,只有从n=4能级到n=3能级跃迁的能量差最小,波长最长,最满足题意,故A错误; B、由于是一群氢原子处于n=4能级,故它们在向低能级跃迁过程中产生的光子种类为种,故B正确; C、根据,从n=4能级跃迁到n=3能级辐射出的光子的频率小于从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光子的频率,用频率的光恰好发生光电效应,则频率小于该种金属的极限频率(截止频率),无论光多么强,都不能发生光电效应,C错误; D、用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子的能量为;又根据光电效应方程,最大初动能,D正确。 故选BD。 【点睛】本题考查了能级跃迁和光电效应的综合运用,知道能级间跃迁辐射的光子频率与能级差的关系以及光电效应的条件是解决本题的关键。 9.在匀强磁场中,一个原来静止的原子核,由于衰变放射出某种粒子,结果得到一张两个相切圆1和2的径迹照片如图所示,已知两个相切圆半径分贝为、下列说法正确的是 A. 原子核可能发生的是衰变,也可能发生的是衰变 B. 径迹2可能是衰变后新核的径迹 C. 若衰变方程是,则::45 D. 若是衰变,则1和2的径迹均是顺时针方向 【答案】CD 【解析】 【分析】 静止的原子核发生衰变,根据动量守恒可知,发生衰变后的粒子的运动的方向相反,在根据粒子在磁场中运动的轨迹可以判断粒子的电荷的性质;衰变后的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力可得半径公式,结合轨迹图分析。 【详解】原子核衰变过程系统动量守恒,由动量守恒定律可知,衰变生成的两粒子动量方向相反,粒子速度方向相反,由左手定则知:若生成的两粒子电性相反则在磁场中的轨迹为内切圆,若电性相同则在磁场中的轨迹为外切圆,所以为电性相同的粒子,可能发生的是衰变,但不是衰变,故A错误;核反应过程系统动量守恒,原子核原来静止,初动量为零,由动量守恒定律可知,原子核衰变后生成的两核动量P大小相等、方向相反,粒子在磁场中做匀速圆周运动洛伦兹力提供向心力,由牛顿第二定律得:,解得:,由于P、B都相同,则粒子电荷量q越大,其轨道半径r越小,由于新核的电荷量大于粒子的电荷量,则新核的轨道半径小于粒子的轨道半径,则半径为的圆为放出新核的运动轨迹,半径为的圆为粒子的运动轨迹,故B错误;由B选项的分析知::::45,故C正确;若是衰变,生成的两粒子电性相同,图示由左手定则可知,两粒子都沿顺时针方向做圆周运动,故D正确。所以CD正确,AB错误。 【点睛】知道原子核衰变过程动量守恒是本题解题的前提与关键,分析清楚图示运动轨迹、应用动量守恒定律与牛顿第二定律即可解题。 10.一群处于第4能级的氢原子,向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光,将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上,只能测得3条电流随电压变化的图象如图乙所示,已知氢原子的能级图如图丙所示,则下列推断正确的是 A. 图乙中的c光是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的 B. 图乙中的b光光子能量为12.09eV C. 动能为leⅤ的电子能使处于第4能级的氢原子电离 D. 阴极金属的逸出功可能为W0=6.75eV 【答案】BCD 【解析】 【分析】 爱因斯坦光电效应方程为,最大初动能和遏止电压的关系为,联立得方程。所以用频率越大的光照射金属,遏止电压就越大。所以由乙图可知,a、b、c三种光的频率大小关系为: 【详解】A、由以上分析可知,c光的频率最小。根据玻尔跃迁理论,能级差,故c光频率对应的能级差最小,不可能是氢原子由第4能级向基态跃迁发出的,因为第4能级和基态之间的能级差最大,故A错误; B、6种光子中,只有三种能使阴极发生光电效应,故a光子是氢原子由能级4向基态跃迁的产物,b光子是氢原子由能级3向基态跃迁的产物,c光子是氢原子由2能级向基态跃迁的产物。故b光子的能量,B正确; C、处于第4能级的氢原子电离至少需要吸收0.85eV的能量,故动能为leⅤ的电子能使处于第4能级的氢原子电离,C正确; D、由题意可知,c光子的频率最小,则跃迁产生c光子的能级差,根据爱因斯坦光电效应方程,,要想有效地发生光电效应,需满足,故逸出功可能等于6.75eV,D正确。 故本题选BCD。 【点睛】本题考查光电效应规律和玻尔跃迁理论等相关问题,设计相关计算,需要细心。 11.一个Th原子核具有天然放射性,它经过若干次衰变,放出N1个α粒子和N2个β粒子后会变成一个Po原子核。下列说法中正确的是( ) A. 核比少16个核子 B. 核比Th少6个中子 C. , D. , 【答案】AD 【解析】 【详解】A、核子数等于质量数,可知Po核比Th少16个核子,故A正确。 B、Po核的中子数为132,Th核的中子数为142,可知Po核比Th少10个中子,故B错误。 CD、整个过程中,电荷数少6,质量数少16,根据4N1=16,2N1-N2=6知,N1=4,N2=2,故C错误,D正确。 12.如图所示,物块A、B静止在光滑的水平面上,质量均为1kg,B通过轻弹簧与墙相连,弹簧处于自然伸长状态,现给A一个向左的初速度v0=10m/s,使A向B撞去并瞬间锁定在一起,当弹簧被压缩至最短时解除锁定,物块A最终会被反弹出来,则下列说法正确的是( ) A. 弹簧能获得的最大弹性势能为25J B. 物块A最终的速度大小为5m/s C. 整个过程中物块B对物块A产生的冲量大小为15N·s D. 整个过程中的机械能损失37.5J 【答案】ABC 【解析】 【分析】 AB碰撞动量守恒,但是在碰撞过程中机械能有损失,但是在与弹簧相互作用过程中系统机械能守恒,根据动量守恒定律和能量守恒进行接题即可; 【详解】A、当A与B相撞过程中动量守恒,则,则,当AB速度为零时,弹簧被压缩到最短时二者速度为零,此时弹性势能最大,则获得最大弹性势能为:,故选项A正确; B、由于水平面光滑且反弹时AB间的锁定解除,故A、B在弹簧恢复原长时分离,根据能量守恒可知,弹性势能又转变为二者的动能,则分离时物块A的速度为 ,故选项B正确; C、以物块A为研究对象,整个过程中根据动量定理可知:,故选项C正确; D、因碰撞后压缩弹簧过程在中只有弹力做功,机械能守恒,故只有碰撞过程机械能有损失,即整个过程的机械能损失为:,故选项D错误。 【点睛】本题考查动量守恒和能量守恒,同时也考查了动量定理,关键知道在碰撞过程中机械能出现损失。 13.如图所示,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:先安装好实验装置,在地上铺一张白纸,白纸上铺放复写纸,记下重垂线所指的位置O。接下来的实验步骤如下: 步骤1:不放小球2,让小球1从斜槽上A点由静止滚下,并落在地面上。重复多次,用尽可能小的圆,把小球的所有落点圈在里面,其圆心就是小球落点的平均位置; 步骤2:把小球2放在斜槽前端边缘位置B,让小球1从A点由静止滚下,使它们碰撞。重复多次,并使用与步骤1同样的方法分别标出碰撞后两小球落点的平均位置; 步骤3:用刻度尺分别测量三个落地点的平均位置M、P、N离0点的距离,即线段OM、OP、ON的长度。 (1)对于上述操作,下列说法正确的是___________(填序号)。 A.每次小球释放的高度可以不同 B.斜槽轨道末端必须水平 C.小球1的质量应大于小球2的质量 D.斜槽轨道尽量光滑可以减小误差 (2)上述实验除需测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量有___________(填序号) A.A、B两点间的高度差h1 B.点离地面的高度h2 C.小球1和小球2的质量m1和m2 (3)当所测物理量满足表达式______________________(用所测物理量的字母表示)时,即说明两球碰撞遵守动量守恒定律。 【答案】 (1). BC (2). C (3). 【解析】 【详解】(1)(2)根据实验的原理以及注意事项对各个选项进行判断,并确定需要测量的物理量.(3)小球碰后做平抛运动,根据水平位移关系和速度的关系,求出初速度与距离的表达式,从而得出动量守恒的表达式; 【点睛】(1)每次小球释放的高度必须相同,以保证到达底端的速度相同,选项A错误;斜槽轨道末端必须水平,以保证两球正碰,选项B正确;小球1的质量应大于小球2的质量,以防止入射球反弹,选项C正确;斜槽轨道没必要必须光滑,只要小球到达底端的速度相同即可,选项D错误;故选BC. (2)根据动量守恒得,m1•OP=m1•OM+m2•ON,所以除了测量线段OM、OP、ON的长度外,还需要测量的物理量是小球1和小球2的质量m1、m2.故选C. (3)因为平抛运动的时间相等,则水平位移可以代表速度,OP是A球不与B球碰撞平抛运动的位移,该位移可以代表A球碰撞前的速度,OM是A球碰撞后平抛运动的位移,该位移可以代表碰撞后A球的速度,ON是碰撞后B球的水平位移,该位移可以代表碰撞后B球的速度,当所测物理量满足表达式m1•OP=m1•OM+m2•ON,说明两球碰撞遵守动量守恒定律. 14.氢原子能级图如图所示,现有一群处于n=3的激发态的氢原子, (1)这群氢原子跃迁时能放出几种频率的光子? (2)求从n=3的激发态跃迁到基态的氢原子辐射的光子能量。 (3)用从n=3的激发态跃迁到基态辐射的光子照射逸出功为3.34eV的锌板时,求逸出光电子的最大初动能。 【答案】(1)3 (2) (3) 【解析】 【分析】 (1) 据组合规律计算一群氢原子跃迁时放出光子的种数;(2)据玻尔理论计算氢原子跃迁时辐射光子的能量;(3)据光电效应方程计算光电子的最大初动能。 【详解】(1)一群处于n=3的激发态的氢原子,可能放出光子的种数。 (2)从n=3的激发态跃迁到基态的氢原子辐射的光子能量 (3) 光电子的最大初动能 15.如图所示,一个有界的匀强磁场,磁感应强度B=0.50T,磁场方向垂直于纸面向里,MN是磁场的左边界。在距磁场左边界MN的1.0m处有一个放射源A,内装放射物质(镭), 发生α衰变生成新核Rn(氡)。放在MN左侧的粒子接收器接收到垂直于边界MN方向射出的α粒子,此时接收器位置距直线OA的距离为1.0m。 ①试写出Ra的衰变方程; ② 求衰变后Rn(氡)的速率.(质子、中子的质量为1.6×10-27kg,电子电量e=1.6×10-19C). 【答案】(1) (2)对α粒子 动量守恒得 【解析】 【分析】Ra的衰变质量数守恒和电荷数守恒,衰变过程系统动量守恒,衰变后粒子在磁场中做匀速圆周运动,应用动量守恒定律与牛顿第二定律可以求出Rn(氡)的速度; 解:①衰变方程:; ②衰变后α粒子做匀速圆周运动,洛伦兹力提供向心力 由牛顿第二定律得: 衰变过程系统动量守恒,以α粒子的速度方向为正方向, 由动量守恒定律得: 代入数据解得: 16.如图所示是研究光电效应实验的装置简图。在抽成真空的玻璃管内,K为阴极(用金属铯制成)发生光电效应的逸出功为1.9eV,A为阳极。当a、b间不接任何电源,用频率为v(高于铯的极限频率)的单色光照射阴极K时,会发现电流表指针有偏转;若在a、b间接入直流电源,a接正极,b接负极,并使a、b间的电压从零开始逐渐增大,发现当电压表的示数增大到1.1V时,电流表的示数刚好减小到零(电流表和电压表的零刻度都在表盘中央,已知普朗克常量)求: (ⅰ)a、b间未接直流电源时,通过电流表的电流方向; (ⅱ)当电流表的示数刚好减小到零时,从阴极K发出的光电子的最大初动能是多少焦耳?这时入射的单色光波长是多少? (ⅲ)若将a接负极,b接正极,电压表的示数为2.5v时,光电子到达阳极的最大动能是多少电子伏? 【答案】(1)从下向上;(2)1.76×10-19J;4.14×10-7m(3)3.6eV 【解析】 【详解】(1)单色光照射阴极K,K发射出光电子,光电子由K向A定向移动,光电流由A向K.所以通过电流表的电流从下向上. (2)根据动能定理得:光电子的最大初动能EKm=eUc=1.1eV=1.76×10-19J. 由光电效应方程:EK=-W0,得λ=4.14×10-7m (3)若将a接负极,b接正极,则所加的电压为正向电压,若电压表的示数为2.5V时,光电子到达阳极的最大动能是 . 【点睛】本题考查光电效应规律的应用能力,涉及两个过程:一个产生光电效应的过程;一个是电子在电场中加速或减速运动的过程,注意正向电压还是反向电压. 17.如图所示,光滑水平台面MN上放两个相同小物块A,B,右端N处与水平传送带理想连接,传送带水平部分长度L=17m,沿逆时针方向以恒定速度v0 =4m/s匀速转动。物块A,B(大小不计,视作质点)与传送带间的动摩擦因数均为μ=0.2,物块A,B质量均为m=1kg。开始时A,B静止,A,B间压缩一轻质短弹簧。现解除锁定,弹簧弹开A,B,弹开后B滑上传送带,A掉落到地面上的Q点,已知水平台面高h=0.8m,Q点与水平台面间右端间的距离S=3.2m,g取10m/s2。 (1)求物块A脱离弹簧时速度的大小,及弹簧储存的弹性势能; (2)求物块B在水平传送带上运动的时间; (3)求B与传送带间摩擦产生的热量。 【答案】(1)8m/s,64J(2)9s(3)72J 【解析】 【分析】 A离开平台后做平抛运动,应用平抛运动规律求出A离开平台时的速度,解锁过程A、B系统动量守恒,应用动量守恒定律与能量守恒定律可以去除速度与弹性势能;应用牛顿第二定律求出加速度,然后应用运动学公式求出运动时间;应用运动学公式求出相对位移,应用公式求出摩擦力产生的热量。 【详解】(1)A作平抛运动,竖直方向:,水平方向: 代入数据联立解得: 解锁过程系统动量守恒,规定A的速度方向为正方向, 由动量守恒定律得:, 代入数据解得:, 由能量守恒定律得:, 代入数据解得:; (2)B作匀变速运动,由牛顿第二定律有, 解得; B向右匀减速至速度零,由, 解得:,所以B最终回到水平台面。 设B向右匀减速的时间为:,解得:; 设B向左加速至与传送带共速的时间为 由,解得:; 共速后做匀速运动的时间为,有:; 代入数据解得总时间:; (3)B向右减速运动时,相对于传送带的位移:; B向左加速运动,相对于传送带的位移:; B与传送带间摩擦产生的热量:, 代入数据解得:Q=72J; 【点睛】本题考查了动量守恒定律、能量守恒定律和牛顿第二定律的综合运用,理清物块在传送带上的运动规律,知道物块先向右做匀减速运动,然后返回做匀加速运动,再做匀速运动,结合牛顿第二定律和运动学公式综合求解。查看更多