2017-2018学年安徽省六安市第一中学高二下学期第二次阶段性考试物理试题 解析版

2017-2018学年安徽省六安市第一中学高二下学期第二次阶段性考试物理试题 解析版

六安一中2017～2018学年第二学期高二年级第二次阶段检测物理试卷 一、选择题（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，第1～8题只有一个选项符合题目要求，第9～12题有多项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分）‎ ‎1. 下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法错误的是（ ）‎ A. 图甲：康普顿通过研究石墨对X射线的散射实验，证明了光子具有动量 B. 图乙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 C. 图丙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 D. 图丁：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 ‎【答案】B ‎【解析】康普顿在研究石墨对X射线的散射中发现了康普顿效应，康普顿效应进一步表面光子具有动量，故A正确；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，故B错误。玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的，故C正确。普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，故D正确。本题选错误的，故选B。‎ ‎【点睛】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念；玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的；卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型；根据电子束通过铝箔后的衍射图样，说明电子具有波动性；康普顿效应进一步表面光子具有动量，进一步证明了光具有粒子性．‎ ‎2. 某同学研究光电效应的实验电路如图所示，用不同的光分别照射同一密封真空管的钠阴极（阴极K），钠阴极发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流，实验得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（为甲光、乙光、丙光），如图所示，则以下说法错误的是（ ）‎ ‎ ‎ A. 甲光的强度大于乙光的强度 B. 乙光的频率小于丙光的频率 C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D. 甲光对应的光电子最大初动能小于丙光的光电子的最大初动能 ‎【答案】C ‎..................‎ ‎【点睛】根据入射光的频率越高，对应的截止电压越大．从图象中看出，丙光对应的截止电压最大，所以丙光的频率最高，丙光的波长最短，丙光对应的光电子最大初动能也最大，即可求解．‎ ‎3. 关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（ ）‎ A. 太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B. 霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是连续谱 C. 进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱 D. 观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成 ‎【答案】C ‎【解析】A：太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是线状谱。故A项错误。‎ B：炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱。故B项正确。‎ C：光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱。故C项正确。‎ D：月亮是反射太阳光，月球没有大气层，故观察月亮光谱，不可以确定月亮的化学组成，只能反映太阳的化学组成。故D项错误。‎ 点睛：光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们气化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱．‎ ‎4. 在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末系。若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线（ ）‎ A. 2 B. 3 C. 4 D. 6‎ ‎【答案】D ‎【解析】氢原子光谱中只有两条巴耳末系，即是从n=3，n=4轨道跃迁到n=2轨道，故电子的较高能级应该是在n=4的能级上。然后从n=4向n=3，n=2，n=1跃迁，从n=3向n=2，n=1，从n=2向n=1跃迁，故这群氢原子自发跃迁时最大能发出条不同频率的谱线。故选D。‎ ‎【点睛】处于较高能级的电子可以向较低的任意能级跃迁，而所有的激发态都是不稳定的，一定会再次向较低能级跃迁，直到到达基态．而任意两个能级之间的能级差都不同，故发出的谱线也不同，故会产生条谱线．‎ ‎5. 一个德布罗意波波长为的中子和另一个德布罗意波长为的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A ‎【解析】中子的动量 ，氘核的动量 ，对撞后形成的氚核的动量P3=P2+P1‎ ‎ 所以氚核的德布罗意波波长为，故选A．‎ ‎6. 在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后，1913年由玻尔提出玻尔能级理论，玻尔理论不但回答了氢原子稳定存在的原因，而且还成功地解释了氢原子和类氢原子的光谱现象。如图为氢原子的能级图，则下列说法中正确的是（ ）‎ A. 由能级图可知某一氢原子由第3能级跃迁到第1能级将吸收能量为12.09eV的光子 B. 玻尔理论采用了量子化的思想，适用于所有原子 C. 如果用大量功能是11eV的电子轰击大量的氢原子，氢原子不会发生跃迁 D. 某一个处于第3能级的氢原子向基态跃迁时，可能释放2种频率的光子 ‎【答案】D ‎【解析】由能级图可知某一氢原子由第3能级跃迁到第1能级将辐射出能量为(-1.51eV)-(-13.6eV)=12.09eV的光子，选项A正确；玻尔理论采用了量子化的思想，但是只适用于氢原子，不适应所有原子，选项B错误；要使基态的氢原子受到激发，至少需要能量△E1=-3.40 eV-（-13.60eV）=10.20eV＜11eV，故用能量为11eV的电子轰击基态的氢原子时，可以使基态的氢原子会受到激发而跃迁，故C错误；某一个处于第3能级的氢原子向基态跃迁时，可能的跃迁有：3→2和2→1，则最多释放2种频率的光子，选项D正确；故选AD.‎ ‎7. 如图是卢瑟福设计的一个实验：他在铅块上钻了一个小孔，孔内放入一点镭，使射线只能从这个小孔里发出，随后他将射线引入磁场中，发现射线立即分成三股，他把三束射线分别命名为α射线、β射线、γ射线。基于对这三种射线的深入分析，卢瑟福获得了1907年的诺贝尔奖。以下对这三束射线描述准确的是（ ）‎ A. α射线的穿透能力最弱，容易被物体吸收 B. β射线在真空中的运动速度是光速 C. γ射线本质上是波长极短的电磁波，电离能力极强 D. β射线带负电，是来自镭原子的核外电子 ‎【答案】A ‎【解析】穿透能力最弱是α射线，电离作用强，容易被物体吸收，故A正确；‎ B、β射线的速度约是光速的十分之九，故B错误；‎ C、γ射线是一种波长很短的电磁波，电离能力极弱，故C错误；‎ D、β射线（高速电子束）带负电，是由一个中子释放一个质子后转化而来的，故D错误；‎ 故选A。‎ ‎8. 实验观察到静止在匀强磁场中A点的原子核发生α衰变，衰变产生的新核与α粒子恰在纸面内做匀速圆周运动，运动方向和轨迹如图所示。则（ ）‎ A. 轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里 B. 轨迹2是α粒子的，磁场方向垂直纸面向外 C. 轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里 D. 轨迹1是α粒子的，磁场方向垂直纸面向外 ‎【答案】A ‎【点睛】静止的原子核发生衰变，根据动量守恒可知，发生衰变后粒子与反冲核的运动方向相反，动量的方向相反，大小相等。由半径公式，P是动量，分析两个粒子半径轨迹半径之比。‎ ‎9. 核能作为一种新能源在现代社会中己不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设，核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险.已知钚的一种同位素的半衰期为24100年，其衰变方程为，下列有关说法正确的是（ ）‎ A. 100个经过24100年后一定还剩余50个 B. X原子核中含有143个中子 C. 由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量减小 D. 升高温度能够使Pu衰变的更快 ‎【答案】BC ‎【解析】半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故A错误。根据电荷数守恒、质量数守恒知，X的电荷数为92，质量数为235，则中子数为143，故B正确。由于衰变时释放巨大能量，根据，衰变过程总质量减小，故C正确。改变元素所处的物理环境和化学状态，不会影响半衰期，故D错误。故选BC。‎ ‎【点睛】根据电荷数守恒、质量数守恒得出X原子核中的电荷数和质量数，从而得出X原子核中的中子数；半衰期具有统计规律，对于大量的原子核适用，半衰期的大小与元素所处的物理环境和化学状态无关；根据爱因斯坦质能方程分析反应前的质量和反应后质量的大小关系。‎ ‎10. 下列说法正确的（ ）‎ A. 是α衰变方程 B. 是核聚变反应方程 C. 是核裂变反应方程 D. 是原子核的人工核反应方程 ‎【答案】BD ‎【解析】A是原子核的人工转变方程，B是聚变方程，C是衰变方程，D是原子核的人工转变方程，故BD正确。故选BD。‎ ‎【点睛】聚变是较轻的核聚变成较重的核，裂变是质量较大的核分裂成两个质量中等的核，衰变生成氦原子核。‎ ‎11. 下列说法正确的是（ ）‎ A. 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动 B. 两个分子间的距离变大的过程中，分子间引力比斥力减小的快 C. 分子间作用力为零时，分子间的势能一定是零（取无穷远为势能零点）‎ D. 已知阿伏伽德罗常数，气体的摩尔质量和密度，能估算出气体分子的间距 ‎【答案】AD ‎【解析】布朗运动是悬浮在水中花粉的无规则运动是由于液体分子对花粉颗粒的无规则撞击形成的，所以布朗运动反映了水分子的热运动，故A正确；两个分子间的距离变大的过程中，分子间斥力比引力减小的快，故B错误；分子力表现为斥力时，分子之间距离的增大的过程中分子力做正功，所以分子势能随分子间距离的增大而减小；可知在分子作用力为0时，分子势能最小；一般取分子之间的距离为无穷大时分子势能为0，所以在分子间作用力为零时，分子间的势能不是零，故C错误；已知阿伏加伽德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子所占空间的大小，或分子之间的距离，故D正确；故选AD。‎ ‎【点睛】布朗运动是固体颗粒的运动，是液体分子无规则热运动的反映；根据分子力做功的关系判断分子势能的变化；知阿伏加伽德罗常数、某种气体的摩尔质量和密度，可以估算该种气体分子所占空间的大小。‎ ‎12. 核能具有高效、清洁等优点，利用核能是当今世界解决能源问题的一个重要方向。原子核的比结合能随质量数变化的曲线如图所示，根据该曲线判断下列说法正确的是（ ）‎ A. 核的比结合能大于核的比结合能，因此核更稳定 B. 核的结合能约为7MeV C. 两个核结合成核时释放核能 D. 裂变成两个中等质量的核时释放核能 ‎【答案】CD ‎【解析】核的比结合能大于核的比结合能，故核更稳定，故A错误；核的比结合能约为7MeV，核的比结合能约为1MeV，则两个核结合成核时释放能量，故B错误，C正确；核裂变成两个中等质量的核时，有质量亏损，向外释放能量，故D正确。故选CD。‎ ‎【点睛】由图得出氦核的比结合能，抓住比结合能等于结合能与核子数的比值得出氦核的结合能；比结合能越大，原子核越稳定，通过图示得出比结合能的大小。‎ 二、实验题（每空2分，共12分）‎ ‎13. 小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量。（计算结果均保留3位有效数字）‎ ‎（1）实验中测得铷的遏止电压与入射光频率v之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率___________Hz，逸出功___________J；‎ ‎（2）如果实验中入射光的频率，则产生的光电子最大初动能______J。‎ ‎【答案】 (1). ； (2). ； (3). ‎ ‎【解析】（1）由和得：，因此当遏制电压为零时，，根据图象可知，铷的截止频率，根据，则可求出该金属的逸出功大小。（2）由，解得：。‎ ‎【点睛】根据光电效应方程由和得出遏止电压与入射光频率v的关系式，从而进行判断。根据逸出功和光电效应方程：直接进行求解。‎ ‎14. 关于“油膜法估测油酸分子的大小”实验：‎ ‎（1）“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的科学依据是____________.‎ A.将油膜看成足单层油酸分子铺成的 B.不考虑各油酸分子间的间隙 C.考虑了各油酸分子间的间隙 D.将油酸分子看成球形 ‎（2）下述步骤中，正确的顺序是____________.（填写步骤前面的数字）‎ ‎①往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上。‎ ‎②用注射器将事光配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定。‎ ‎③将画有油膜形状的玻璃板平放正坐标纸上，计算出油膜的面积。根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小。‎ ‎④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积。‎ ‎⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。‎ ‎（3）将的油酸溶于酒精，制成的油酸酒精溶液；测得的油酸酒精溶液有50滴，现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是。由此估算出油酸分子的直径为____________m.（结果保留l位有效数字）‎ ‎【答案】 (1). ABD； (2). ④①②⑤③； (3). ‎ ‎【解析】（1）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验的基本原理是：①让油膜尽可能散开，形成单分子层；②把油酸分子看成球形；③不考虑分子之间空隙，故ABD正确，C错误，故选ABD。（2）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积（题中的④）→准备浅水盘（①）→形成油膜（②）→描绘油膜边缘（⑤）→测量油膜面积（③）→计算分子直径（③），故正确的顺序是④①②⑤③。（3）计算步骤：先计算一滴油酸酒精溶液中油酸的体积，，则分子直径为：。‎ ‎【点睛】明确“用油膜法估测分子的大小”实验的实验原理：油酸以单分子呈球型分布在水面上，且一个挨一个，从而可以由体积与面积相除求出油膜的厚度，即可正确解答．将配制好的油酸酒精溶液，通过量筒测出1滴此溶液的体积．再统计出油酸薄膜的面积．则用1滴此溶液的体积除以1滴此溶液的面积，恰好就是油酸分子的直径．‎ 三、计算题（每题10分，共40分）‎ ‎15. 一个静止的氮核俘获一个速度为的氦核变成B、C两个新核，设B的速度方向与氦核速度方向相同、大小为，B的质量数是C的17倍，B、C两原子核的电荷数之比为8:1。‎ ‎（1）写出核反应方程；‎ ‎（2）计算C核的速度大小及方向。‎ ‎【答案】(1)；(2) ‎ ‎【解析】试题分析：（1）根据电荷数守恒、质量数守恒确定C为何种粒子，（2）根据动量守恒定律求出C核的速度大小．‎ ‎（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得，B、C电荷数之和为9，因为B、C两原子核的电荷数之比为8：1．则C的电荷数为1，B、C质量数之和为18．因为B的质量是中子的17倍，则B的质量数为17，则C的质量数为1，所以C为质子；‎ 故核反应方程为：‎ ‎（2）设氦核的速度方向为正方向，根据动量守恒得：‎ 即：‎ 解得：，与氦核的速度方向相反。‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及在衰变的过程中动量守恒，明确动量守恒定律的正确应用即可求解．‎ ‎16. 一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）。已知：原子质量单位1u相当于能量931MeV（计算结果均保留至小数点后两位）。‎ ‎（1）计算该核反应释放出的核能；‎ ‎（2）假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，请计算钍核的动能大小。‎ ‎【答案】(1) 5.49MeV；(2) 0.09MeV ‎【解析】（1） ‎ 质量亏损Δm=0.0059u 由爱因斯坦质能方程得：ΔE=Δmc2‎ ‎△E≈5.50MeV ‎ ‎（2）系统动量守恒，钍核和α粒子的动量大小相等，即 ；‎ 由，‎ ‎ ‎ ‎ 所以钍核获得的动能 点睛：解决本题的关键知道在核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，以及掌握爱因斯坦质能方程，知道在衰变的过程中动量守恒．‎ ‎17. 图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变成状态C的V-T图象。已知气体在状态A时的压强是。‎ ‎（1）说明A→B过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图中的温度值；‎ ‎（2）请在图乙坐标系中，作出由状态A经过状态B变为状态C的p-T图象，并在图象相应位置上标出字母A、B、C，同时写出分析过程。‎ ‎【答案】(1)；(2) ‎ ‎【解析】试题分析：由图示图象求出气体各状态的状态参量、判断出气体状态变化过程，然后应用气体状态方程求出气体状态参量，再作出图象。‎ ‎（1）由图甲所示图象可知，A与B的连线的延长线过原点O 所以A→B是一个等压变化，即 由图示图象可知：，，，‎ 从A到B过程，由盖吕-萨克定律得：‎ 解得：‎ ‎（2）由图甲所示图象可知，从B到C为等容过程，由（1）知：，，‎ 由查理定律得：‎ 解得：，气体状态变化图象如图所示：‎ ‎【点睛】本题考查了作图象、求气体状态参量问题，分析清楚图示图象，根据图象判断出气体的状态变化过程与状态参量、应用气体状态方程即可正确解题。‎ ‎18. 卢瑟福从1909年起做了著名的α粒子散射实验，并提出了原子核式结构模型。在卢瑟福核式结构模型的基础上，玻尔引入定态假设和量子化条件提出了氢原子的玻尔模型。‎ 根据玻尔模型，可假设静止的基态氢原子的轨迹半径为r、电子的质量为m、电子的电荷量为e，静电力常量为k，普朗克常数为h；根据玻尔理论可知电子绕原子核仅在库仑力的作用下做匀速圆周运动（提示：氢原子的能量为电子绕核运动的动能和系统电势能之和。理论证明，系统的电势能与电子绕核运动的轨道半径r存在关系：）。求：‎ ‎（1）氢原子处于基态时，电子绕核运动形成的等效电流I；‎ ‎（2）已知氢原子处于第一激发态时，电子绕核运动的轨迹半径为4r；求氢原子第一激发态与基态能量差及氢原子从第一激发态跃迁至基态时释放的光子的频率v。‎ ‎【答案】(1)；(2) ‎ ‎【解析】试题分析：（1）按电流的定义，先求电子的绕行周期，再由定义求出等效电流；（2）按同样的道理，先求出第一态的电子的速度，从而求得电子的动能，再由题目所给的电势能的公式求出电子的电势能，从而求出第一态的能级，再按玻尔的跃迁假说，求出释放的光子的频率v。‎ ‎（1）电子绕核运动的周期：‎ 所以电流：‎ ‎（2）基态氢原子的能量 对处于第一激发态的氢原子：‎ 所以 则 故光子的频率：‎ ‎【点睛】本题是重温玻尔的假说，把经典电磁理论与玻尔的假说结合起来，实际是对经典理论的一个进一步证明，涉及向心力、牛顿第二定律、运动学公式等。‎ ‎ ‎ ‎ ‎