河南省洛阳市第一中学2020学年高二物理下学期3月月考试题（含解析）

河南省洛阳市第一中学2020学年高二物理下学期3月月考试题（含解析）

河南省洛阳市第一中学2020学年高二下学期3月月考 ‎ 理综物理试题 一、单选题（本大题共8小题，共24.0分）‎ ‎1. 关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是(　　)‎ A. 不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B. 运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道 C. 波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D. 实物粒子的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律.大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性.光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显.而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性.‎ ‎2.（2020北京卷）2020年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm（1 nm=10–9 m）附近连续可调的世界上最强的极紫外激光脉冲。大连光源因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为（取普朗克常量h=6.6×10–34 J·s，真空光速c=3×108 m/s）‎ A. 10–21 J B. 10–18 J C. 10–15 J D. 10–12 J ‎【答案】B ‎【解析】‎ 一个处于极紫外波段的光子的能量约为 ‎，由题意可知，光子的能量应比电离一个分子的能量稍大，因此数量级应相同，故选B。‎ ‎【名师点睛】根据题意可知光子的能量足以电离一个分子，因此该光子的能量应比该分子的电离能大，同时又不能把分子打碎，因此两者能量具有相同的数量级，不能大太多。‎ ‎3.一静止的铀核放出一个粒子衰变成钍核，衰变方程为。下列说法正确的是 A. 衰变后钍核的动能等于粒子的动能 B. 衰变后钍核的动量大小等于粒子的动量大小 C. 铀核的半衰期等于其放出一个粒子所经历的时间 D. 衰变后粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 根据动量守恒定律可知，生成的钍核的动量与粒子的动量等大反向，选项B正确；根据可知，衰变后钍核的动能小于粒子的动能，选项A错误；铀核的半衰期等于一半数量的铀核衰变需要的时间，而放出一个粒子所经历的时间是一个原子核衰变的时间，故两者不等，选项C错误；由于该反应放出能量，由质能方程可知，衰变后粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误；故选B。‎ ‎【名师点睛】此题考查了原子核的反冲问题以及对半衰期的理解；对于有能量放出的核反应，质量数守恒，但是质量不守恒；知道动量和动能的关系。‎ ‎4. 研究放射性元素射线性质的实验装置如图所示。两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出。则 ‎（A）a为电源正极，到达A板的为α射线 ‎（B）a为电源正极，到达A板的为β射线 ‎（C）a为电源负极，到达A板的为α射线 ‎（D）a为电源负极，到达A板的为β射线 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 从图可以看出，到达两极板的粒子做类平抛运动，到达A极板的粒子的竖直位移小于到达B板的粒子的竖直位移，粒子在竖直方向做匀速直线运动，则根据公式，两个粒子初速度相同，两极板间电压u相同，放射源与两极板的距离也相同，而电子的小，所以电子的竖直位移小，故达到A极板的是β射线，A极板带正电，a为电源的正极，故选项B正确。‎ ‎【考点定位】带电粒子在匀强电场中的偏转、α射线和β射线的本质 ‎【方法技巧】通过类平抛运动计算粒子在竖直方向的位移关系式，根据公式分析该位移与比荷的关系，再结合图示进行比较判断。‎ ‎5.下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　）‎ A. 图甲：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B. 图乙：用中子轰击铀核使其发生聚变，链式反应会释放出巨大的核能 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：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子核内还有复杂结构 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】图甲：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，得出原子的核式结构模型。故A错误。图乙： 用中子轰击铀核使其发生裂变，裂变反应会释放出巨大的核能。故B错误。 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，故C正确；图丁：汤姆孙通过电子的发现揭示了原子有复杂结构，天然放射现象的发现揭示了原子核内还有复杂结构。故D错误。 故选C。‎ ‎6.下列关于核反应及衰变的表述正确的有（　　）‎ A. 中，X表示 B. 是轻核聚变 C. 半衰期与原子所处的化学状态有关 D. 衰变中产生的射线实际上是原子的核外电子挣脱 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】根据质量数和电荷数守恒得 中，X的质量数为17+1-14=4，电荷数：z=8+1-7=2，表示He，故A错误；轻核聚变是把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应称聚变反应，因此核反应是轻核聚变，故B正确；半衰期是一个统计规律，只与放射性元素本身有关，与所处的化学状态无关，故C错误；β衰变中产生的β射线实际上是原子核中的中子转变成质子，而放出电子，故D错误；故选B。‎ ‎7.太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近 A. 1036kg B. 1018kg C. 1013kg D. 109kg ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据△E=△mc2得： ，故D正确，ABC错误。‎ ‎8.下列说法中正确的是（　　）‎ A. 氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率 B. 钍核衰变为镤核时，衰变前Th核质量等于衰变后Pa核与粒子的总质量 C. 粒子散射实验的结果证明原子核是质子和中子组成的 D. 分别用X射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X射线照射时光电子的最大初动能较大 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的种类可能不止一种，故放出光子的频率小于或等于入射光子的频率，A错误；钍核衰变为镤核时，衰变前后有质量亏损，因为有能量释放，B错误；α粒子散射实验的结果证明原子具有核式结构，C错误；X射线的频率大于绿光的频率，根据光电效应方程知用X射线照射时光电子的最大初动能较大，D正确；故选D。‎ 二、多选题（本大题共6小题，共18.0分）‎ ‎9. 下列说法正确的是_________。‎ A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程 B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量 C．成功地解释了氢原子光谱的实验规律 D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 爱因斯坦提出了光子假说，建立了光电效应方程，故选项A正确；康普顿效应表明光不仅具有能量，还具有动量，故选项B错误；波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子核式结构模型，故D正确；布罗意波波长为：，其中P为微粒的动量，故动量越大，则对应的波长就越短，故选项E错误。‎ ‎10.下列说法正确的是（　　）‎ A. 发现天然放射现象的意义在于使人类认识到原子具有复杂的结构 B. 在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，若从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，则这种金属的逸出功W越小 C. 原子核内的某一核子与其它核子间都有核力作用 D. 氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子的动能增加，原子的电势能减小 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】元素的放射性不受化学形态影响，说明射线来自原子核，说明原子核内部是有结构的，故A错误；B、由Ekm=hγ-W0可知在光电效应实验中，用同种频率的光照射不同的金属表面，若从金属表面逸出的光电子的最大初动能 越大，则这种金属的逸出功W越小，故B正确；核力属于短程力，只有相近的才有作用力，故C错误；氢原子的核外电子，在由离核较远的轨道自发跃迁到离核较近的轨道的过程中，放出光子，电子的速度增加，动能增加，原子的电势能减小，故D正确；故选BD。‎ ‎11.氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是（ 　）‎ A. 氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm B. 用波长为325 nm的光照射可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级 C. 大量处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线 D. 用波长为633 nm的光照射不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ 试题分析：从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm，即有：，而当从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射能量更多，则频率更高，则波长小于656nm．故A错误．当从n=2跃迁到n=1的能级，释放的能量：=[-3．4-（-13．6）]×1．6×10-19，则解得，释放光的波长是λ=122nm，则用波长为122nm的光照射，才可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级．故B错误．根据数学组合，可知一群n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C正确；同理，氢原子的电子从n=2跃迁到n=3的能级，必须吸收的能量为△E′，与从n=3跃迁到n=2的能级，放出能量相等，因此只能用波长656nm的光照射，才能使得电子从n=2跃迁到n=3的能级．故D正确．‎ 故选CD．‎ 考点：波尔理论 ‎12.下列说法中正确的是 A. 铀核裂变的核反应是 B. 已知质子、中子、粒子的质量分别为，那么质子和中子结合成一个粒子，释放的能量是 C. 铀（）经过多次、β衰变形成稳定的铅（）的过程中，有6个中子转变成质子 D. 一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射10种不同频率的电磁波 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ 铀核裂变时要用中子轰击铀核才能产生核反应，则选项A错误； 已知质子、中子、粒子的质量分别为，因两个质子和两个中子结合成一个α粒子，那么质子和中子结合成一个粒子，质量亏损为2m1+2m2-m3，释放的能量是，选项B正确；根据质量数和电荷数守恒知：238-206=4×8，发生8次α衰变；92=82+2×8-6，发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，所以有6个中子转变成质子．故C正确；一个处于n=5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波．故D错误．故选BC.‎ 点睛：该题考查原子物理学的几个不同的知识点，都是记忆性的知识点，要牢记．这其中，铀235的裂变是人工可控的核反应，该裂变有多种裂变的方式，但是每一种都要有慢中子的参与，这是该题中容易出错的地方．另外选项D中，要注意“一个”与“一群”的差别．‎ ‎13.布朗运动是生物学家布朗首先发现的物理现象，成为分子动理论和统计力学发展的基础，下列关于布朗运动的说法正确的是（　　）‎ A. 布朗运动就是小颗粒分子的运动 B. 悬浮在液体中的小颗粒不停地无规则互相碰撞是产生布朗运动的原因 C. 在尽量排除外界影响的情况下如振动、液体对流等，布朗运动依然存在 D. 布朗运动的激烈程度与颗粒大小、温度有关 E. 布朗运动说明了小颗粒周围液体或气体分子是运动的 ‎【答案】CDE ‎【解析】‎ ‎【详解】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，不是小颗粒分子的运动，故A错误； 布朗运动的实质是液体分子不停地做无规则撞击悬浮微粒，当悬浮微粒越小时，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡表现的越强，即布朗运动越显著，所以与悬浮的颗粒有关；温度越高，液体分子的热运动越剧烈，布朗运动越显著，故B错误，D正确； 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，所以在尽量排除外界影响的情况下（如振动、液体对流等），布朗运动依然存在。故C正确； 布朗运动的实质是液体分子不停地做无规则撞击悬浮微粒，悬浮微粒受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用不平衡导致悬浮微粒无规则运动，其反映是液体内部分子运动的无规则性，故E正确。 故选CDE。‎ ‎14.如图所示，甲分子固定于坐标原点O，乙分子从无穷远处由静止释放，在分子力的作用下靠近甲．图中b点是引力最大处，d点是分子靠得最近处，则乙分子速度最大处是(　　)‎ A. a点 B. b点 C. c点 D. d点 ‎【答案】C ‎【解析】‎ 从图中可得d处分子力最大，故此处分子加速度最大，D正确．‎ 三、计算题（本大题共5小题，共58.0分）‎ ‎15. 在“用单分子油膜估测分子大小”实验中 ‎（1）某同学操作步骤如下 ‎①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液 ‎②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积 ‎③在蒸发皿中盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 ‎④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明的方格纸测量油膜的面积 改正其中的错误 ‎（2）若油酸酒精溶液浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为 。‎ ‎【答案】（1）②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉；（2）1.2×10-9m ‎【解析】‎ 试题分的：实验原理为通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积，然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积．则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径；根据浓度和一滴溶液的体积相乘得到纯油酸的体积，用此纯油酸的体积除以其的面积，就是油酸分子的直径．‎ ‎（1）②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为；‎ ‎③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉．‎ ‎（2）1滴酒精油酸溶液的体积为V0=4.8×10-3ml，由油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，可得1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为V=0.1%V0；在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积 S=40×10-4m2，所以油酸分子直径 ‎16.吸烟有害健康，香烟中含有钋210，‎ 是一种很强的放射性同位素，为了探测放射线的性质，真空室中在放射源钋210的对侧放有一荧光屏，可以根据荧光屏上的打点情况来检测放射线的强弱。‎ ‎（1）在放射源与荧光屏之间不加任何场时发现荧光屏的中间有闪光产生，当施加一垂直的匀强磁场时，发现荧光屏的闪光都向一侧偏移，撤去磁场在放射源与荧光屏中间放一厚纸，发现荧光屏上没有闪光产生，请你根据上面的情况分析判断是什么射线，同时写出衰变方程（新原子核用Y表示）‎ ‎（2）α粒子以初速度v0轰击静止的氮14原子核打出一种新的粒子，同时产生一个新的原子核，新的粒子速度为3v0，且方向不变，反应过程中释放的能量完全转化为系统的动能，已知中子质量为m，质子质量和中子质量相等，光速为c，试计算此反应过程中的质量亏损。‎ ‎【答案】（1）射线是α射线，该衰变方程为：PoHe（2）此反应过程中的质量亏损是。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）因为α粒子的贯穿本领较小，一张纸即可把它挡住，而β和γ两种射线都可以穿透纸，所以射线是α射线，该衰变为α衰变，所以衰变方程为：‎ PoHe ‎（2）根据物理学史可知，用α粒子轰击静止的氮14原子核打出一种新的粒子，即质子，则新原子核的质量数为：m=14+4-1=17，核电荷数为：Z=7+2-1=8，核反应方程为：HeH 设α粒子、新核的质量分别为4m、17m，质子的速度为v，对心正碰，选取α粒子运动的方向为正方向，则由动量守恒得：4mv0=17m•3v0+mv 解出：v=-47v0‎ 释放的核能为：△E=∙17m(3v0)2+m∙(47v0)2-∙4 mv02=1179mv02‎ 由质能方程得△E=△m•c2‎ 所以△m=‎ ‎17.已知氢原子的基态电子轨道半径为r1=0.528×10－10 m，量子数为n的能级值为En=eV，求：‎ ‎（1）求电子在基态轨道上运动的动能；‎ ‎（2）有一群氢原子处于量子数n=3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；‎ ‎（3）计算这几种光谱线中的最短波长。（静电力常量k=9×109 N·m2/C2，电子电荷量e=1.6×10－19 C，普朗克常量h=6.63×10－34 J·s，真空中光速c=3.00×108 m/s）‎ ‎【答案】（1）13.6eV.（2）能发出光谱线分别为3→2,2→1,3→1共三种，能级图如图所示．‎ ‎（3）1.03×10－7m ‎【解析】‎ ‎(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有m＝∴Ek＝Ek＝2.18×10－18J＝13.6 eV.（3分）‎ ‎(2)当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线．如图所示．（1分）‎ ‎(3)与波长最短的一条光谱线对应的能级差为E3－E1.‎ λ＝‎ λ＝1.03×10－7 m. （3分）‎ ‎18.A、B两球沿同一直线发生正碰，如图所示的x-t图象记录了两球碰撞前、后的运动情况。图中a、b分别为A、B碰前的位移-时间图象，c为碰撞后它们的位移-时间图象。若A球的质量为mA=2kg，则：‎ ‎（1）从图象上读出A、B碰前的速度及碰后的共同速度。‎ ‎（2）B球的质量mB为多少千克？‎ ‎（3）A球对B球的冲量大小是多少？‎ ‎（4）A球对B球做的功为多少？‎ ‎【答案】（1）从图象上读出A、B碰前的速度分别是-3 m/s和2m/s，碰后的共同速度是-1m/s。（2）B球的质量mB为kg。（3）A球对B球的冲量大小是4N•s。（4）A球对B球做的功为-2J。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据x-t图象的斜率等于速度，由题图得碰前vA= m/s=-3 m/s，vB=m/s=2 m/s 碰后共同速度v= m/s=-1 m/s。‎ ‎（2）由动量守恒定律得mAvA+mBvB=（mA+mB）v，‎ 代入数据，得mB=kg。‎ ‎（3）A球对B球的冲量IB=△pB=mBv-mBvB=-4 N•s，‎ 故A球对B球的冲量大小为4 N•s。‎ ‎（4）WAB=mBv2-mBvB2‎ 解得WAB=-2 J。‎ ‎19.如图所示，可看成质点的A物体叠放在上表面光滑的B物体上，一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动，与静止在同一光滑水平轨道上的木板C发生完全非弹性碰撞，B，C的上表面相平且B，C不粘连，A滑上C后恰好能到达C板的最右端，已知A，B，C质量均相等，木板C长为L，求 ‎①A物体的最终速度 ‎②A在木板C上滑行的时间 ‎【答案】① ；②‎ ‎【解析】‎ 试题分析：①设、、的质量为，、碰撞过程中动量守恒，‎ 令、碰后的共同速度为，则，解得，‎ ‎、共速后以的速度滑上，滑上后，、脱离 ‎、相互作用过程中动量守恒，设最终、的共同速度，‎ 则 解得 ‎②在、相互作用过程中，根据功能关系有 ‎（为、间的摩擦力）‎ 代入解得·‎ 此过程中对，根据动量定理有 代入相关数据解得 考点：动量守恒定律；能量守恒定律及动量定理。‎