湖北省宜昌市葛洲坝中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

湖北省宜昌市葛洲坝中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析）

湖北省宜昌市葛洲坝中学2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ 一、选择题 ‎1.普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，下列关于描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体符合实验规律的是 A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】D ‎【解析】‎ 黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故AC错误。黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射。即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故B错误，D正确。故选D。‎ ‎2.关于物质波下列说法中正确的是（　　）‎ A. 实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质 B. 物质波和光波都不是概率波 C. 粒子的动量越小，其波动性越易观察 D. 粒子的动量越大，其波动性越易观察 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，但实物粒子与光子不是同一种物质，故选项A错误；‎ B、根据德布罗意的物质波理论，物质波和光波一样都是概率波，故选项B错误；‎ CD、根据德布罗意的物质波理公式，可知粒子的动量越大，波长越小，其波动性越不明显；粒子的动量越小，波长越长，其波动性越明显，越容易观察，故选项C正确，D错误。‎ ‎3.将3A的直流电通过电阻R时，ts内产生的热量为Q．现让正弦交流电通过电阻R，若2ts内产生的热量为Q，则该交流电流的有效值和最大值分别为（　　）‎ A. ，3A B. 3A， C. ， D. ，6A ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】根据3A直流电通过电阻R时，t时间内产生的热量为Q可知：Q=I12Rt ①‎ 当让一交流电通过电阻R，若2t时间内产生的热量为Q，则有：Q=I有2R•2t ②‎ 联立①②，代入数据解得:,则最大值：.‎ 故A正确，B、C、D错误.故选A.‎ ‎4.如图所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是(　)‎ A. 增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小 B. a光照射金属板时验电器的金属小球带负电 C. 增大b光的强度，验电器指针偏转 D. 若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A、增大a光的强度，单位时间内发出的光电子数目增多，则验电器的指针偏角增大，故A错误；‎ B、a光照射金属板时，发生光电效应，有光电子逸出，金属板带正电，所以验电器金属小球带正电，故B错误；‎ C、用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现b光照射时指针未偏转，根据发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率可知b的频率小于该金属的极限频率，增大b光的强度，或增大b光的照射时间都不能使金属发生光电效应，验电器的指针偏角一定不偏转，故C错误；‎ D、因为a光的频率大于b光的频率，则辐射a光的两能级差大于辐射b光的两能级差，因为n=4和n=1间的能级差大于n=5和n=2之间的能级差，则从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的，可能是b光，故D正确；‎ 故选D。‎ ‎【点睛】发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率，根据光电效应的条件比较出a、b两光的频率大小，从而比较波长的大小，能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差。‎ ‎5.经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则(　　)‎ A. 所有电子的运动轨迹均相同 B. 所有电子到达屏上的位置坐标均相同 C. 电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定 D. 电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述它的位置 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】由物质波原则可知，它受波动概率影响，由测不准原则得无法确定坐标，所以D是正确的，ABC错误。故选D。‎ ‎6.物理学理论总是建立在对事实观察的基础上。下列说法正确的是（　　）‎ A. 电子的发现使人们认识到电荷是量子化的 B. 密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的 C. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大 D. 氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出射线 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A、电子的发现使人们认识到原子具有复杂结构，并不使人们认识到电荷是量子化的，故选项A错误；‎ B、密立根油滴实验测出了电子的电荷量，发现了电荷量的量子化，不能说明核外电子的轨道是不连续的，故选项B错误；‎ C、氢原子辐射出一个光子后，从高能级向低能级跃迁，轨道半径减小，能级减小，根据可得动能增大，故选项C正确；‎ D、射线的产生机理是原子核受激发，是原子核变化才产生的，不是氢原子跃迁产生的，故选项D错误。‎ ‎7.2020年8月23日，位于广东东莞的国家大科学工程——中国散裂中子源（CSNS）投入正式运行，这一设施将为诸多领域的基础研究和高新技术开发提供强有力的研究平合。对于有关中子的研究，下面说法正确的是 A. 在原子核中，中子和质子依靠库仑力聚合在一起 B. 在β衰变中，一个中子转变为一个质子和一个电子 C. 卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D. 一个氘核和一个氚核经过核反应后生成氦核和中子是裂变反应 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．在原子核中，中子和质子依靠核力聚合在一起，故A项错误；‎ B．衰变的过程中，一个中子转变成了一个质子和电子，故B正确；‎ C．卢瑟福通过α粒子散射，解释了原子核和核外电子的分布，故C选项错误；‎ D．聚变反应，不是裂变反应。故D错误。‎ ‎8.下列说法正确的是 A. 原子核的质量大于组成它的核子的总质量，这个现象叫做质量亏损 B. 玻尔认为，原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的 C. 在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，若用波长为λ(λ>λ0)的单色光照射该金属，会产生光电效应 D. 爱因斯坦提出质能方程E=mc2，其中E是物体以光速c运动时的动能 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 原子核的质量小于组成它的核子的总质量，这个现象叫做质量亏损。故A错误。‎ B. 玻尔原子模型：电子的轨道是量子化的，原子的能量也是量子化的，所以他提出能量量子化。故B正确。‎ C. 光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，根据，结合光电效应发生的条件可知，若用波长为的单色光做该实验，其频率变小，不好产生光电效应。故C错误。‎ D. 其中E是与物体相联系的一切能量的总和，即不是单一的动能，也不是单一的核能。故D错误。‎ ‎9.下列关于核力、原子核的结合能、比结合能的说法正确的是 A. 维系原子核稳定的力是核力，核力就是表现为相邻核子间的相互吸引力 B. 核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力小 C. 比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会释放核能 D. 自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 核力与万有引力性质不同．核力只存在于相邻的核子之间；比结合能：原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度；‎ 结合能：两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．自由原子结合为分子时放出的能量叫做化学结合能，分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能。‎ ‎【详解】A项：维系原子核稳定的力是核力，核力可以是核子间的相互吸引力，也可以是排斥力，故A错误；‎ B项：核力是强相互作用的一种表现，原子核尺度内，核力比库仑力大的多，故B错误；‎ C项：比结合能小的原子核分解成比结合能大的原子核时会亏损质量，放出核能，故C正确；‎ D项：自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量等该原子核的结合能，故D错误。‎ 故选：C。‎ ‎【点睛】本题考查对核力的理解．核力是自然界四种基本作用力之一，与万有引力性质、特点不同，同时考查了结合能和比结合能的区别，注意两个概念的联系和应用，同时掌握质量亏损与质能方程。‎ ‎10.不同的原子核，其核子的平均质量m（原子核的质量除以核子数）与原子序数Z的关系如图所示。下列说法中正确的是（ ）‎ A. 随原子序数的增大核子的平均质量先减小后增大 B. 原子核E的比结合能比原子核F的比结合能大 C. 原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量 D. 原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎（1）由图象可知，随原子序数的增大核子的平均质量先减小后增大，A正确；‎ ‎（2）由图象可知，原子核E的核子的平均质量大于原子核F核子的平均质量，若从E核转变为F，必然存在核子的质量亏损，释放能量，比结合能增加，故原子核F的比结合能更大，B错误；‎ ‎（3）由图象可知，D和E核子的平均质量大于F核子的平均质量，原子核D和E聚变成原子核F时，核子总质量减小，有质量亏损，要释放出核能，C错误；‎ ‎（4）由图象可知，A裂变成原子核B和C时，核子的平均质量变小，核子发生了质量亏损，释放出核能，D正确；‎ 故本题选AD ‎【点睛】根据图象判断出各原子核质量关系，然后判断发生核反应时质量变化情况，结合质能方程分析判断。‎ ‎11.下列关于原子核衰变的说法中正确的是 A. 放射性元素发生β衰变时所释放出的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的 B. 有6个放射性元素的原子核，当有3个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期 C. Th钍发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4‎ D. 铀核(U)衰变为铅核(Pb)的过程中，要经过8次α衰变和6次β衰变 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】放射性元素发生β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的，A正确 半衰期是大量原子的统计规律，少数原子没有，B错误；‎ Tn核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，质量数减少了4，中子数减少2，故C错误 根据238-206=4×8，知发生了8次α衰变，92-82=2×8-6，知发生了6次β衰变， D正确 ‎12.下列说法正确的是（　　）‎ A. 原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验 B. 普朗克曾经大胆假设：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子 C. 粒子散射实验中少数粒子发生了较大角度偏转，这是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一 D. 由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】AC、根据α粒子散射实验卢瑟福提出了原子的核式结构，实验很好的解释了原子的核式结构，故选项C正确，A错误；‎ B、普朗克认为：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值叫做能量子，故选项B正确；‎ D、由玻尔理论可知，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要辐射一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，故选项D错误。‎ ‎13.如图所示为氢原子的能级图，已知某金属的逸出功为6.44eV，则下列说法正确的是（　　）‎ A. 处于基态的氢原子不可以吸收能量为12.5 eV的光子而被激发 B. 用能量为12.5 eV的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁 C. 用n＝4能级跃迁到n＝l能级辐射的光子照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为6.31 eV D. 一群处于n＝4能级上氢原子向低能级跃迁时最多产生4种谱线 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、由于，不等于任何能级的能量，则处于基态的氢原子不吸收能量为的光子，故选项A正确；‎ B、大于1、2和1、3之间的能级差，则用能量为的电子轰击处于基态的氢原子，能使氢原子发生能级跃迁，故选项B正确；‎ C、从能级跃迁到能级辐射的光子能量为，则用它照射金属，从金属表面逸出的光电子最大初动能为，故选项C正确；‎ D、一群处于能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生种谱线，故选项D错误。‎ ‎14.图示是氢原子的能级示意图，大量处于基态的氢原子吸收了某种单色光的能量后能发出6种不同频率的光子，分别用它们照射某种金属板时，只有频率分别为v1、v2、v3、v4（v1＞v2＞v3＞v4）的四种光能发生光电效应。则普朗克常量可表示为（　　）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】BD ‎【解析】‎ 大量处于基态氢原子吸收了某种单色光的能量后能发出6种不同频率的光子，可知氢原子从n=1跃迁到了n=4能级，根据能级差可知从n=4跃迁到n=1放出光子的频率最大即v1，有：，可得：‎ ‎，故A错误；根据能级差可知从n=3跃迁到n=1放出光子的频率为v2，有，可得：，故B正确；根据能级差可知从n=2跃迁到n=1放出光子的频率为v3，有：，可得：，故C错误；根据能级差可知从n=4跃迁到n=2放出光子的频率为v4，有：，可得：，故D正确。所以BD正确，AC错误。‎ ‎15.如图所示为交流发电的简易图，n匝矩形线圈的面积为S，整个装置处在磁感应强度为B的竖直向下匀强磁场中，已知线圈的电阻值为r，通过电刷与定值电阻R相连接，与定值电阻并联一理想的交流电压表，现矩形线圈绕中心轴线OO’以恒定的角速度ω匀速转动。t=0时刻线圈处在中性面。下列说法正确的是 A. t=0时刻流过定值电阻的电流方向向左 B. 线圈中产生感应电动势的瞬时表达式为e=nBSωsinωt（V）‎ C. 线圈转过的过程中，电压表的读数为 D. 从t=0时刻起，线圈转过60º时流过定值电阻的瞬时电流为 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据矩形线圈绕中心轴线OO’以恒定的角速度ω匀速转动可知，本题考查交变电流的产生原理，根据交变电流的产生过程进行分析求解。‎ ‎【详解】A项：t=0时刻线圈位于中性面位置，此时线圈平面与磁场垂直，没有任何一边切割磁感线，所以此时无电流，故A错误；‎ B项：线圈中产生感应电动势的瞬时表达式为，故B正确；‎ C项：电压表的示数为有效值，所以电压表的示数为：，故C错误；‎ D项：线圈转过60º时，线圈中的电动势为，由闭合电路欧姆定律可得：，故D正确。‎ 故选：BD。‎ ‎16.如图所示，b是理想变压器原线圈的一个抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，示数分别为U和I，在原线圈两端加上交变电流，把单刀双掷开关S与b连接，则：（　　）‎ A. 保持其它条件不变，触头P向上移动的过程中，I变大 B. 保持其它条件不变，触头P向下移动的过程中，U变小 C. 保持其它条件不变，S由b扳向a时，U和I均变小 D. 保持其它条件不变，S由b扳向a时，U变大，I变小 ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、保持其它条件不变，滑动变阻器触头 向上移动的过程中，滑动变阻器的电阻减小，电路的总电阻减小，由于副线圈的电压是由变压器和原线圈的电压决定的，副线圈的电压不变，根据欧姆定律可知副线圈的电流增大，根据电流与匝数成反比可知原线圈的电流增大，故选项A正确；‎ B、保持其它条件不变，滑动变阻器触头向下移动的过程中，滑动变阻器的电阻增大，电路的总电阻增大，根据欧姆定律可知副线圈的电流减小，两端的电压减小，根据串联分压可知两端的电压增大，电压表示数变大，故选项B错误；‎ CD、保持其它条件不变，当单刀双掷开关与连接时，根据电压与匝数成正比可知副线圈的电压变小，副线圈的电流变小，根据电流与匝数成反比可知原线圈的电流减小，所以电压表和电流表的示数都变小，故选项C正确，D错误。‎ ‎17.关于分子动理论和物体的内能，下列说法正确的是________‎ A.某种物体的温度为0℃，说明该物体中分子的平均动能为零 B.物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，但内能不一定增大 C.当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都增大但引力增大的更快，所以分子力表现为引力 D.10g100℃水的内能小于10g100℃水蒸气的内能 E.两个铝块挤压后能紧连在一起，说明分子间有引力 ‎【答案】BDE ‎【解析】‎ ‎【详解】A、某种物体的温度是0℃，不是物体中分子的平均动能为零，故A错误；‎ B、温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与物质的多少有关，所以但内能不一定增大，故B正确；‎ C、当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快，故表现为引力，故C错误；‎ D、温度是分子平均动能的标志，所以10g 100℃的水的分子平均动能等于10g 100℃的水蒸气的分子平均动能，同样温度的水变为同样温度的水蒸气要吸收热量，所以100℃的水的内能小于100℃相同质量的水蒸气的内能，故D正确；‎ E、两个铅块相互紧压后，它们会黏在一起，是分子运动的结果，说明了分子间有引力，故E正确；‎ 故选BDE ‎【点睛】关键是知道温度是分子平均动能的标志，故物体的温度升高时，分子的平均动能一定增大，内能的多少还与物质的多少有关，所以但内能不一定增大；当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力均减小，斥力减小得快，故表现为引力。‎ ‎18.分子力F、分子势能Ep与分子间距离r的关系图线如图所示(取无穷远处分子势能Ep＝0)。若甲分子固定于坐标原点O，乙分子从某处（分子间的距离大于r0小于10r0）静止释放，在分子力的作用下沿r正半轴靠近甲。由下列说法正确的是 A. 乙分子所受甲分子的引力逐渐增大 B. 乙分子在靠近甲分子的过程中乙分子的动能逐渐增大 C. 当乙分子距甲分子为r＝r0 时，乙分子的速度最大 D. 当乙分子距甲分子为r＝r0 时，乙分子的势能最小 E. 甲分子与乙分子之间的作用力随r 的减小而增大 ‎【答案】ACD ‎【解析】‎ 乙分子到达O点前，随分子距离的减小，乙分子所受甲分子的引力逐渐增大，选项A正确；乙分子到达O点前，分子力先做正功后做负功，分子动能先增加后减小，选项B错误；当乙分子距甲分子为r>r0 时，分子力表现为引力，则当乙分子从某处运动到r＝r0 时，分子力一直做正功，此时乙分子的速度最大，乙分子的势能最小，选项CD正确；甲分子与乙分子之间的作用力随r 的减小，先增加后减小，再增大，选项E错误；故选ACD.‎ 点睛：本题对分子力、分子势能与分子间距离的关系要熟悉，知道分子间距离等于平衡距离时分子势能最小，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．‎ 二、计算题 ‎19.一个中子和一个质子结合成氘核时要放出2.22MeV的能量，这些能量以γ光子的形式辐射出来。‎ ‎（C＝3.0×108m/s，1Mev＝1.6×10﹣13J，普朗克常数h＝6.63×10﹣34J•S）‎ ‎（1）写出这一过程的核反应方程；‎ ‎（2）该反应质量亏损△m为多少；（单位用kg，结果保留一位有效数字）‎ ‎【答案】（1） ；（2）4.0×10﹣30Kg ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)由质量数和电荷数守恒可知核反应方程是：‎ ‎(2)由爱因斯坦质能方程可知 质量亏损：‎ ‎20.在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。某小型发电站，输送的电功率为P＝500 kW，发电站输出电压为U1＝250 V。为减少输送功率的损失，变电站先用一升压变压器将电压升高到U2＝5 kV再输出，在这种情况下，用户端获得的电功率为P1＝340 kW。所用变压器均为理想变压器。求 ‎（1）升压变压器原副线圈的匝数之比为多少？‎ ‎（2）这样输电，效率仍然较低，若想使输电效率提高到98％，又不改变输电线，那么变电应将电压升高到多少向外输电？‎ ‎【答案】(1)1:20；(2)20kV ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 根据P=UI求出输电的电流，结合损失的功率求出输电线的总电阻，根据输电的效率求出损失的功率，从而得出输送的电流，结合P=UI求出输送的电压。‎ ‎【详解】(1)由变压器原、副线圈的电压比等于匝数比即：；‎ ‎(2) 设输电线上的电流为I，则有：‎ 输电线上损耗的功率为：P损=P-P1=160 Kw P损=I2r 代入数据得：r=16Ω P损′=2%P=10kw P损′=I′2r=‎ 代入数据解得： 。‎ ‎【点睛】解决本题的关键知道输送功率、输送电压、电流的关系，知道损失的功率P损＝I2R，并能灵活运用。‎ ‎21.如图甲所示是研究光电效应规律光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过G表的电流I与AK之间的电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10﹣34J•s．结合图象，求：（以下所求结果均保留两位有效数字）‎ ‎（1）每秒钟阴极发射的光电子数；‎ ‎（2）光电子飞出阴极K时的最大动能为多少焦耳；‎ ‎（3）该阴极材料的极限频率．‎ ‎【答案】（1）4.0×1012个； （2）9.6×10﹣20J ；（3）4.6×1014Hz ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)每秒发射光电子个数：个 ‎(2) 光电子飞出阴极K时的最大动能：‎ ‎(3)由光电方程可得：‎ 代入数据可得极限频率：‎ ‎22.如图，变压器原线圈匝数n1＝800匝，副线圈匝数n2＝200匝，灯泡A标有“10V、2W”，电动机D的线圈电阻为1Ω，将交变电压u＝100sin100πt加到理想变压器原线圈两端，灯泡恰能正常发光，求：‎ ‎（1）副线圈两端电压，‎ ‎（2）电动机D输出功率，‎ ‎（3）原线圈的输入功率。‎ ‎【答案】（1）25V；（2）2.96W；（3）5W。‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】解：(1)交变电流的最大值为，‎ 交变电流的有效值为 根据理想变压器的变压比公式，则有：‎ ‎(2)灯泡正常发光，电流为：‎ 电动机电压为：‎ 电动机的输入电功率为：‎ 电动机的输出功率：‎ ‎(3)副线圈的输出功率为：‎ 根据变压器的输入功率等于输出功率可得原线圈的输入功率为