高中物理人教版4第十三章光 高二下學(xué)期線上考試物理模擬試題詳解版

高二下學(xué)期線上考試物理試題本試卷分第=1\*ROMANI卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，考試時間90分鐘。第I卷(選擇題共40分)一、單項選擇題(本題共8小題，每小題3分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。)1．下列說法正確的是()A．根據(jù)玻爾理論，氫原子在輻射光子的同時，原子中電子的軌道半徑也在連續(xù)地減小B．放射性物質(zhì)的溫度升高，則半衰期減小C．用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核不可能使氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子D．某放射性原子核經(jīng)過2次α衰變和1次β衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少5個[根據(jù)玻爾理論，原子中電子的軌道半徑是量子化的，是不連續(xù)的，A錯誤；放射性物質(zhì)的半衰期由物質(zhì)本身決定，與外界環(huán)境無關(guān)，B錯誤；用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核不可能使氘核分解為一個質(zhì)子和一個中子，必須用能量大于氘核結(jié)合能的光子照射才可能使其分解，C正確；根據(jù)α衰變和β衰變的實質(zhì)知，2次α衰變放出2個eq\o\al(4,2)He,1次β衰變放出1個eq\o\al(0,－1)e，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減小3個，D錯誤．]2．我國對中微子的研究處于世界領(lǐng)先水平，大亞灣反應(yīng)堆中微子實驗工程獲國家自然科學(xué)獎一等獎．太陽發(fā)生核反應(yīng)時會放出大量中微子及能量．假設(shè)太陽釋放的能量是由“燃燒氫”的核反應(yīng)——4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2eq\o\al(0,1)e＋2ν提供的，式中ν為中微子，這一核反應(yīng)平均每放出2個中微子，相應(yīng)釋放28MeV的能量．已知太陽每秒約輻射×1039MeV的能量，地球與太陽間的距離r約為×1011m，則地球表面與太陽光垂直的一平方米面積上每秒接收到中微子數(shù)目的數(shù)量級為()A．1011 B．1014C．1017 D．1020[由題中條件可算得太陽每秒放出中微子的個數(shù)n＝2×eq\f×1039,28)個＝2×1038個，中微子向四面八方輻射，成球面形狀分布，地球表面與太陽光垂直的一平方米面積上每秒可接收到的數(shù)目為eq\f(2×1038,4πr2)個≈7×1014個，選項B正確．]3．在勻強磁場中有一個原來靜止的碳14原子核，它放射出的粒子與反沖核的徑跡是兩個內(nèi)切的圓，兩圓的直徑之比為7∶1，如圖所示，那么碳14的衰變方程為()\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,1)e＋eq\o\al(14,5)B \o\al(14,6)C→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(10,4)Be\o\al(14,6)C→eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(14,5)B \o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N[原子核的衰變過程滿足動量守恒，粒子與反沖核的速度方向相反，根據(jù)左手定則判斷可知，粒子與反沖核的電性相反，則知粒子帶負電，所以該衰變是β衰變，此粒子是β粒子，符號為eq\o\al(0,－1)e，兩帶電粒子動量大小相等，方向相反，有m1v1－m2v2＝0，帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動的半徑r＝eq\f(mv,qB)，可見動量一定時，r與q成反比．因大圓與小圓的直徑之比為7∶1，半徑之比為7∶1，則粒子與反沖核的電荷量之比為1∶7，所以反沖核的電荷量為7e，電荷數(shù)是7，其符號為eq\o\al(14,7)N，所以碳14的衰變方程為eq\o\al(14,6)C→eq\o\al(0,－1)e＋eq\o\al(14,7)N，選項D正確．]4．研究放射性元素射線性質(zhì)的實驗裝置如圖所示．兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線從其上方小孔向外射出，則()A．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為α射線B．a(chǎn)為電源正極，到達A板的為β射線C．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為α射線D．a(chǎn)為電源負極，到達A板的為β射線[從題圖中可以看出，到達兩極板的粒子做類平拋運動，到達A板粒子的豎直位移小于到達B板粒子的豎直位移，粒子在豎直方向做勻速直線運動，在水平方向的加速度a＝eq\f(qE,m)，α粒子的比荷遠小于β粒子的比荷，則β粒子的加速度大，偏轉(zhuǎn)效果強，所以到達A板的為β射線，又因為β粒子帶負電，向A板偏轉(zhuǎn)，故a為電源正極，選項B正確．]5.元素的放射性衰變共有四個系列，分別是U238系列(從開始到穩(wěn)定的為止)、Th232系列、U235系列及Np237系列(從開始到穩(wěn)定的為止)，其中，前三個系列都已在自然界找到，而第四個系列在自然界一直沒有被發(fā)現(xiàn)，只是在人工制造出Np237后才發(fā)現(xiàn)的，下面的說法正確的是A．的中子數(shù)比中子數(shù)少20個B．從到，共發(fā)生7次α衰變和4次β衰變C．Np237系列中所有放射性元素的半衰期隨溫度的變化而變化D．與是不同的元素5.【答案】B【解析】的中子數(shù)為238-92=146個，的中子數(shù)為209-83=126個，則的子數(shù)比的中子數(shù)多20個，A錯誤；根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒有：237-209=4×7，知發(fā)生了7次衰變，根據(jù)電荷數(shù)守恒有：93-83=2×7-4，知發(fā)生了4次衰變，B正確；放射性物質(zhì)的半衰期不受外界因素的影響，C錯誤；與的質(zhì)子數(shù)相同年愛因斯坦把普朗克的量子化概念進一步推廣，成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象，提出了光子說。下列給出的與光電效應(yīng)有關(guān)的四個圖像中，下列說法正確的是（）A．圖甲中，當紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器帶負電B．圖乙中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以得到：電壓相同時，光照越強，光電流越大，說明遏止電壓和光的強度有關(guān)C．圖丙中，若電子電荷量用表示，已知，由圖像可求得普朗克常量的表達式為D．圖丁中，由光電子最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖像可知，該金屬的逸出功為或6.【答案】D【解析】A．圖甲中，當紫外線照射鋅板時，發(fā)現(xiàn)驗電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明鋅板帶正電，驗電器也帶正電，選項A錯誤；B．圖乙中，從光電流與電壓的關(guān)系圖像中可以得到：電壓相同時，光照越強，飽和光電流越大，但是遏止電壓和光的強度無關(guān)，選項B錯誤；C．根據(jù)，則由圖像可得解得選項C錯誤；D．圖丁中，根據(jù)，由光電子最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖像可知，該金屬的逸出功為或，選項D正確。故選D。7.任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波與之對應(yīng)，波長，式中h為普朗克常量，p為運動物體的動量，人們把這種波叫做德布羅意波，現(xiàn)有一德布羅意波波長為λ1的中子和一個德布羅意波波長為λ2的氘核相向?qū)ψ埠蠼Y(jié)合成一個氚核，該氚核的德布羅意波波長為（）A． B． C． D．7.【答案】A【解析】中子與氘核相向運動發(fā)生碰撞，滿足動量守恒定律，則結(jié)合則所以A正確，BCD錯誤。故選A。8.如圖所示，質(zhì)量為m的滑環(huán)套在足夠長的光滑水平滑桿上，質(zhì)量為M＝3m的小球（可視為質(zhì)點）通過長為L的輕質(zhì)細繩與滑環(huán)連接。將滑環(huán)固定時，給小球一個水平?jīng)_量，小球擺起后剛好碰到水平桿；若滑環(huán)不固定時，仍給小球以同樣的水平?jīng)_量，則小球擺起的最大高度為（）A． B． C． D．8.【答案】B【解析】滑環(huán)固定時，根據(jù)機械能守恒定律，有水平?jīng)_量大小為滑環(huán)不固定時、物塊初速度仍為，在物塊擺起最大高度時，它們速度都為，在此程中物塊和滑環(huán)組成的系統(tǒng)機械能守恒，水平方向動量守恒，則由以上各式可得．故選：B。二．多選題(本題共6小題;每小題4分,共24分，全部選對得4分，選對但不全得2分)9．原子核外的電子在不同軌道上具有不同的能量，氫原子的能級圖如圖所示，已知氫原子從某一能級躍遷到n＝2的能級時輻射出的光子能量為eV，由此可推知()A．要使處于該能級的氫原子電離，至少需要吸收的能量為eVB．處于該能級的氫原子可能向外輻射出能量小于eV的光子C．用eV的光照射大量的處于基態(tài)的氫原子可輻射出eV的能量D．用eV的電子轟擊大量的處于基態(tài)的氫原子可輻射出eV的能量[氫原子從某一能級躍遷到n＝2能級時輻射出的光子能量為eV，可知躍遷前氫原子的能量為－eV，可知氫原子處于n＝4能級，要使處于該能級的氫原子電離，至少要吸收eV的能量，A正確；氫原子從n＝4能級向低能級躍遷，輻射出的光子的最小能量為eV，B錯誤；由于沒有一個能級與基態(tài)的能量差等于eV，可知eV的光子不能被氫原子吸收而發(fā)生躍遷，C錯誤；用eV的電子轟擊大量的處于基態(tài)的氫原子，部分電子的動能被氫原子吸收，氫原子可以躍遷到n＝4能級，從n＝4能級躍遷到n＝2能級時輻射出的光子能量為eV，D正確．]10.原子核的平均結(jié)合能與質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系圖線如圖所示。下列說法正確的是（）A．核的結(jié)合能約為14MeVB．核比核更穩(wěn)定C．三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成核時放出能量D．在核反應(yīng)中，要吸收熱量10.【答案】BC【解析】A．根據(jù)圖像可知的平均結(jié)合能約為，核子數(shù)為，所以結(jié)合能約為A錯誤；B．平均結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，所以核比核更穩(wěn)定，B正確；C．核子結(jié)合成原子核時會質(zhì)量虧損放出核能，即結(jié)合能，所以三個中子和三個質(zhì)子結(jié)合成核時放出能量，C正確；D．重核裂變會質(zhì)量虧損，所以會釋放能量，D錯誤。故選BC。11．如圖所示，光滑地面上有P、Q兩個固定擋板，A、B是兩擋板連線的三等分點．A點有一質(zhì)量為m2的靜止小球2，P擋板的右側(cè)有一質(zhì)量為m1的與小球2等大的小球1以速度v0向右運動．小球與小球、小球與擋板間的碰撞均沒有機械能損失，兩小球均可視為質(zhì)點．已知兩小球之間的第二次碰撞恰好發(fā)生在B點處，則小球1與小球2的質(zhì)量之比m1∶m2可能為()A．3∶1 B．1∶3C．1∶5 D．1∶7[設(shè)小球1、2碰撞后的速度大小分別為v1、v2，若碰后球1的速度方向與原來的方向相同，可知球1的速度小于球2的速度，兩球在B點相遇，是球2與擋板Q碰撞反彈后在B點與球1相遇，有v2t＝3v1t，即v2＝3v1，根據(jù)動量守恒得m1v0＝m1v1＋m2v2，根據(jù)機械能守恒得eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)，聯(lián)立解得m1＝3m2，故A正確．若碰撞后球1的速度方向與原來的方向相反，與擋板P碰撞后反彈，在B點追上球2，則有v1t＝3v2t，即v1＝3v2，根據(jù)動量守恒得m1v0＝－m1v1＋m2v2，根據(jù)機械能守恒得eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)，聯(lián)立解得m2＝7m1，故D正確．若碰撞后球1的速度方向與原來的方向相反，與擋板P碰后反彈，球2與擋板Q碰后反彈在B點與球1相遇，則有v1t＝v2t，即v1＝v2，根據(jù)動量守恒得m1v0＝－m1v1＋m2v2，根據(jù)機械能守恒得eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)，聯(lián)立解得m2＝3m1，故B正確．]12.如圖，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑的水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點，一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點靜止開始沿軌道滑下，然后滑入BC軌道，最后恰好停在C點，已知小車質(zhì)量M=3m，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則下列說法正確的是（）A．μ、L、R三者之間的關(guān)系為R=μLB．滑塊m運動過程中的最大速度C．全程滑塊水平方向相對小車的位移R+LD．全程滑塊相對地面的位移大小12.【答案】ACD【解析】A．根據(jù)功能關(guān)系可知，滑塊減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能解得R=μL，故A正確；B．滑塊到B點是速度最大，設(shè)為，設(shè)小車速度大小為v，由系統(tǒng)機械能守恒可得水平方向動量守恒聯(lián)立得說明滑塊m運動過程中的最大速度，故B錯誤；C．全程滑塊水平方向相對小車的位移AC水平方向的距離，即R+L，故C正確；D．滑塊從A滑到B過程中，小車和滑塊組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒作用時間相同，則有由幾何關(guān)系可得聯(lián)立可得到B點后滑塊做勻減速運動，由牛頓第二定律可得可得由前面分析可知此時滑塊速度為，減速為零位移設(shè)為，由運動學(xué)公式可得全程滑塊相對地面的位移大小故D正確。故選ACD。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)三、非選擇題(共6小題，共60分。)13.(8分) 某同學(xué)設(shè)計了一個探究碰撞中的不變量的實驗：將打點計時器固定在光滑的長木板的一端，把紙帶穿過打點計時器，連在小車A的后面．讓小車A運動，小車B靜止．在兩小車的碰撞端分別裝上撞針和橡皮泥，如圖甲，碰撞時撞針插入橡皮泥把兩小車粘合成一體．他在安裝好實驗裝置后，先接通電源然后輕推小車A，使A獲得一定的速度，電磁打點計時器在紙帶上打下一系列的點，已知電源頻率為50Hz.(1)實驗中打出的紙帶如圖乙所示，并測得各計數(shù)點間距標在圖上，則應(yīng)選________段計算A的碰前速度；應(yīng)選________段計算A和B碰后的共同速度(填“BC”、“CD”或“DE”)．(2)已測得小車A的質(zhì)量m1＝，小車B的質(zhì)量m2＝，由以上測量結(jié)果可得：碰前A、B兩小車質(zhì)量和速度的乘積之和為________kg·m/s；碰后A、B兩小車質(zhì)量和速度的乘積之和為________kg·m/s.(計算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)13.【答案】(1).BC(2).DE(3).(4).【解析】【詳解】(1)[1][2]．A與B碰后粘在一起，速度減小，相等時間內(nèi)的間隔減小，可知通過BC段來計算A的碰前速度，通過DE段計算A和B碰后的共同速度．(2)[3][4]．A碰前的速度碰后共同速度碰前A、B兩小車質(zhì)量和速度的乘積之和碰后的A、B兩小車質(zhì)量和速度的乘積之和．14．(6分)光電效應(yīng)證明了光具有粒子性，圖中光電管的K為陰極，A為陽極，理想電流計可檢測通過光電管的電流，理想電壓表用來測量光電管兩端的電壓．(1)當開關(guān)S斷開時，用光子能量為eV的一束光照射陰極K，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當電壓表讀數(shù)大于或等于V時，電流表讀數(shù)為零．從上述實驗數(shù)據(jù)可知，此時光電子的最大初動能為________eV，該陰極材料的逸出功為________eV.當電壓表的示數(shù)U0＝V時，若只增大入射光的強度，電流計的讀數(shù)________(選填“為零”或“不為零”)．(2)現(xiàn)將電源正、負極對調(diào)，閉合開關(guān)S，若光電管的陰極K用截止頻率為ν的金屬銫制成，光電管陽極A和陰極K之間的電壓為U.用波長為λ的單色光射向陰極，產(chǎn)生了光電流．已知普朗克常量為h，電子電荷量為e，真空中的光速為c，則金屬銫的逸出功W＝________，光電子到達陽極A的最大動能Ek＝________.[解析](1)接通開關(guān)，當電壓表讀數(shù)大于或等于V時，電流表讀數(shù)為零，可知光電管的遏止電壓為Uc＝V，則光電子的最大初動能為Ekm＝eUc＝eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得Ekm＝hν－W0，解得逸出功為W0＝hν－Ekm＝eV－eV＝eV.當U0＝V時，若只增大入射光的強度，而入射光頻率仍不變，則電流計的讀數(shù)為零。(2)金屬銫的逸出功為W＝hν，根據(jù)光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動能為Ekm＝heq\f(c,λ)－W＝heq\f(c,λ)－h(huán)ν根據(jù)動能定理得eU＝Ek－Ekm解得光電子到達陽極A的最大動能為Ek＝eU＋Ekm＝eU＋heq\f(c,λ)－h(huán)ν.[答案](1)為零(2)hνeU＋heq\f(c,λ)－h(huán)ν四.解答題(共4個小題，共38分。應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題必須明確寫出數(shù)據(jù)值和單位。)15．(8分)原子核的能量是量子化的，eq\o\al(226,89)Ac能發(fā)生β衰變產(chǎn)生新核eq\o\al(226,90)Th，處于激發(fā)態(tài)n=3的新核eq\o\al(226,90)Th的能級圖如圖所示．(1)寫出eq\o\al(226,89)Ac發(fā)生β衰變的方程；(2)大量eq\o\al(226,89)Ac發(fā)生上述衰變時，探測器能接收到的γ射線譜線有幾條？求出波長最長的γ光子的能量E.[解析](1)由質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)守恒可知，β衰變的方程為eq\o\al(226,89)Ac→eq\o\al(226,90)Th＋eq\o\al(0,－1)e.(2)根據(jù)Ceq\o\al(2,3)＝3知可能觀測到的釷原子發(fā)射的不同波長的光有3種，所以這群釷原子發(fā)出的光譜共有3條．當兩能級間的能量差最小時，對應(yīng)的γ光子的波長最長，則有E＝E2－E1＝MeV.[答案](1)eq\o\al(226,89)Ac→eq\o\al(226,90)Th＋eq\o\al(0,－1)e(2)3條MeV一個靜止的鈾核（U）要放出一個α粒子變成釷核（Th），已知α粒子動能為Ek1，且在核反應(yīng)中釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為兩個粒子的動能．（已知真空中的光速為c），求：①釷核的動能②該核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損．【答案】①；②．【解析】①衰變過程系統(tǒng)動量守恒，以α粒子的速度方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律得：根據(jù)動能與動量的關(guān)系可知α粒子的質(zhì)量數(shù)為4，釷核的質(zhì)量數(shù)為234，則故②根據(jù)動能表達式，則釋放的總能量：解得：由質(zhì)能方程知釋放總能量為：E=△mc2解得17.（14分）如圖所示，AB為傾角θ=37°的粗糙斜面軌道，通過一小段光滑圓弧與光滑水平軌道BC相連接，質(zhì)量為m乙的小球乙靜止在水平軌道上，質(zhì)量為m甲的小球甲以速度v0與小球乙發(fā)生彈性正碰。若m甲:m乙=2:3，且軌道足夠長。sin37°=，cos37°=，求：（1）兩球第一次碰后甲球的速度；（2）要使兩球能發(fā)生第二次碰撞，小球乙與斜面之間的動摩擦因數(shù)μ的取值范圍?！敬鸢浮浚?），方向水平向右；（2）【解析】（1）設(shè)第一次碰后小球甲的速度為，小球乙的速度為。以小球甲的初速度方向為正方向，由動量守恒定律和機械能守恒定律得聯(lián)立解得，負號表示方向水平向右。（2）設(shè)小球乙上滑的最大位移大小為s，滑到斜面底端的速度大小為v，由動能定理得聯(lián)立解得小球乙要能追上小球甲，應(yīng)有解得18．(14分)如圖所示，P、Q為一對處于足夠大的勻強磁場中與磁場方向垂直的熒光板，兩板間區(qū)域內(nèi)的正中心A點處一靜止的eq\o\al(238,92)U核發(fā)生α衰變，釋放出一個α粒子和一個反沖Th核．設(shè)α粒子初速度方向沿y軸正方向(y軸與磁感線垂直)，最后α粒子和Th核