物理卷·2018届辽宁师大附中高二下学期期中考试（2017-05）

物理卷·2018届辽宁师大附中高二下学期期中考试（2017-05）

辽师大附中 2016—2017 学年度下学期期中考试 高二物理试题 考试时间： 90 分钟 满分：100 分 第Ⅰ卷 选择题（共 48 分） 一、选择题(本题包括 12 个小题，每小题 4 分，共 48 分。1 到 8 题只有一个选项正确，对 的得 4 分，9 到 12 题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或 不选的得 0 分) 1． 以下说法正确的是( ) A．氢原子的能量是量子化的 B．在核反应过程中，质子数守恒 C．半衰期越大，原子核衰变越快 D．如果一个系统不受外力，系统的总动量一定为零 2． 图为氢原子能级示意图．现有大量的氢原子处于 n＝4 的激发态，当向低能 级跃迁时，辐射出若干不同频率的光．下列说法正确的是( ) A．这些氢原子总共可辐射出 4 种不同频率的光 B．由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级发出的光频率最小 C．由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级过程中原子的能量在增加 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 的金属铂能发生光 电效应 3．典型的铀核裂变是生成钡和氪，同时放出 x 个中子，即 235 92U＋ 1 0n→ 144 56Ba＋ 89 36Kr＋x 1 0n， 铀 235 的质量为 m1，中子的质量为 m2，钡 144 的质量为 m3，氪 89 的质量为 m4，真空中的 光速度为 c.下列说法正确的是( ) A．该核反应类型属于人工转变 B．该反应放出能量为(m1－xm2－m3－m4)c2 C．x 的值是 3 D．该核反应比聚变反应对环境的污染小 4． 在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用．下列说法不符 合历史事实的是( ) A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论 B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D．卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构 5． 下列说法错误的是( ) A．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说 B．若使用某种频率的光不能使某金属发生光电效应，即使增大入射光光照强度也不能 发生光电效应 C．结合能越大，原子核结构一定越稳定 D．用一束绿光照射某金属，能发生光电效应，若换成紫光来照射该金属，也一定能发 生光电效应 6．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( ) A．太阳表面大气层中缺少相应的元素 B．太阳内部缺少相应的元素 C．太阳表面大气层中存在着相应的元素 D．太阳内部存在着相应的元素 7．频率为ν的光子，具有的能量为 hν，动量为 hν c ，将这个光子打在处于静止状态的电子上， 光子将偏离原运动方向，这种现象称为光子的散射，下列关于光子散射的说法正确的是( ) A．光子改变原来的运动方向，但传播速度大小不变 B．光子由于在与电子碰撞中获得能量，因而频率增大 C．由于受到电子碰撞，散射后的光子波长小于入射光子的波长 D．由于受到电子碰撞，散射后的光子频率大于入射光子的频率 8． 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 4×1026 J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( ) A．1036 kg B．1018 kg C．1013 kg D．109 kg 9． 人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有 如图所示的关系．下列关于原子结构和核反应的说法中正确的是( ) A．原子核 d 和 e 聚变成原子核 f 时会有质量亏损，要放出能量 B．原子核 a 裂变成原子核 b 和 c 时会有质量亏损，要放出能量 C. 已知原子核 a 裂变成原子核 b 和 c 时放出的γ射线能使某金属板逸出光电子，若增 加γ射线强度，则逸出光电子的最大初动能增大 D．核反应堆中的“慢化剂”是减慢核反应速度的 10． 在光电效应实验中，采用极限频率为νc＝5.5×1014 Hz 钠阴极，已知普朗克常量 h＝ 6.6×10－34 J·s，电子质量 m＝9.1×10－31 kg.用频率ν＝7.5×1014 Hz 的紫光照射钠 阴极产生光电子的( ) A．动能的数量级为 10－19 J B．速率的数量级为 108 m/s C．动量的数量级为 10－27 kg·m/s D．德布罗意波长的数量级为 10－9 m 11．如图所示是研究光电效应的电路，阴极 K 和阳极 A 是密封在真空玻璃管中 的两个电极，K 在受到光照时能够发射光电子．阳极 A 吸收阴极 K 发出的光电 子，在电路中形成光电流．如果用单色光 a 照射阴极 K，电流表的指针发生偏 转；用单色光 b 照射光电管阴极 K 时，电流表的指针不发生偏转．下列说法正 确的是( ) A．a 光的波长一定小于 b 光的波长 B．只增加 a 光的强度，可使通过电流表的电流增大 C．只增加 a 光的强度，可使逸出的光电子的最大初动能变大 D．用单色光 a 照射阴极 K，当电源的正负极对调时，电流表的读数可能减为零 12． 238 92U 放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成 210 83Bi，而 210 83Bi 可以经 一次衰变变成 210 a X(X 代表某种元素)，也可以经一次衰变变成 b 81Ti， 210 a X 和 b 81Ti 最后都 变成 206 82Pb，衰变路径如图所示．可知图中( ) A．a＝82，b＝206 B．U 经过 8 次α衰变和 6 次β衰变后可生成新核 206 82Pb C．①是β衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子和电子而生成的 D．②是α衰变，放出的是正电子，正电子是由质子转变成中子和一个正电子而生成的 第Ⅱ卷 （共 52 分） 二、填空题（共 14 分） 13．高空作业须系安全带，如果质量为 m 的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对 人刚产生作用力前人下落的距离为 h(可视为自由落体运动)．此后经历时间 t 安全带达到最 大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为 _____________. 14． 太阳内部不断进行着各种核聚变反应，一个氘核和一个氚核结合成一个氦核是其中一 种，请写出其核反应方程_____________________________；如果氘核的比结合能为 E1，氚 核 的 比 结 合 能 为 E2 ， 氦 核 的 比 结 合 能 为 E3 ， 则 上 述 反 应 释 放 的 能 量 可 表 示 为 __________________________________________． 15． 某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车 A 的前端粘有橡皮 泥，推动小车 A 使之做匀速运动．然后与原来静止在前方的小车 B 相碰并粘合成一体继续 做匀速运动．他设计的具体装置如图甲所示，在小车 A 后连着纸带，电磁打点计时器的电源 频率为 50 Hz，长木板下垫着小木片以平衡摩擦力． (1)若已得到打点纸带如图乙所示，并测得各计数点间距标在图上，A 为运动起始的第一 点，则应选____段计算 A 的碰前速度，应选段_______来计算 A 和 B 碰后的共同速度．(选 填“AB”“BC”“CD”或“DE”) (2)已测得小车 A 的质量 m1＝0.40 kg.小车 B 的质量 m2＝0.20 kg，由以上测量结果可得： 碰前总动量为_________kg·m/s，碰后总动量为______________ kg·m/s. 三、计算题（其中 15 题 12 分，16 题 12 分，17 题 14 分） 16． 一静止原子核发生α衰变，生成一α粒子及一新核．α粒子垂直进入磁感应强度大小 为 B 的匀强磁场，其运动轨迹是半径为 R 的圆．已知α粒子的质量为 m，电荷量为 q；新核 的质量为 M，光在真空中的速度大小为 c，释放出的核能全部转化为动能.求衰变前原子核的 质量． 17．如图所示，CDE 为光滑的轨道，其中 ED 是水平的，CD 是竖直平面内的半圆，与 ED 相切于 D 点，且半径 R＝0.5 m．质量 m＝0.1 kg 的滑块 A 静止在水平轨道上，另一质量 M ＝0.5 kg 的滑块 B 前端装有一轻质弹簧(A、B 均可视为质点)，以速度 v0 向左运动并与滑块 A 发生弹性正碰，若相碰后滑块 A 能过半圆最高点 C，取重力加速度 g＝10 m/s2. (1)则滑块 B 至少要以多大速度向前运动？ (2)如果滑块 A 恰好能过 C 点，滑块 B 与滑块 A 相碰后轻质弹簧的最大弹性势能为多少？ 18．如图所示，宽度为 L 的平行光滑的金属轨道，左端为半径为 r1 的四分之一圆弧轨道， 右端为半径为 r2 的半圆轨道，中部为与它们相切的水平轨道．水平轨道所在的区域有磁感 应强度为 B 的竖直向上的匀强磁场．一根质量为 m 的金属杆 a 置于水平轨道上，另一根质 量为 M 的金属杆 b 由静止开始自左端轨道最高点滑下．当 b 滑入水平轨道某位置时，a 就滑 上了右端半圆轨道最高点(b 始终运动且 a、b 未相撞)，并且 a 在最高点对轨道的压力大小为 mg，此过程中通过 a 的电荷量为 q，a、b 棒的电阻分别为 R1、R2，其余部分电阻不计．在 b 由静止释放到 a 运动到右端半圆轨道最高点过程中，求： (1)在水平轨道上运动时，b 的最大加速度是多大？ (2)a 刚到达右端半圆轨道最低点时 b 的速度是多大？ (3)自 b 释放到 a 到达右端半圆轨道最高点过程中系统产生的焦耳 热是多少？ 辽师大附中 2016—2017 学年度下学期期中考试 高二物理试题答案 一、选择题(本题包括 12 个小题，每小题 4 分，共 48 分。1 到 8 题只有一个选项正确，对 的得 4 分，9 到 12 题有多个选项正确，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，错选或 不选的得 0 分) 1．A 2．D 3．C 4．B 5． C 6． C 7． A 8．D 9． AB 10． AD 11．ABD 12． BC 二、填空题（共 14 分，每空 2 分） 13． . 2gh t ＋mg 14． 2 1H＋3 1H→ 4 2He＋1 0n； 4E3－2E1－3E2 15． BC DE 0.420 0.417 三、计算题。（其中 15 题 12 分，16 题 12 分，17 题 14 分） 16． (M＋m) qBR2 2Mmc2 设衰变产生的α粒子的速度大小为 v.由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得 qvB＝m v2 R ① 设衰变后新核的速度大小为 v′，衰变前后动量守恒，有 0＝Mv′－mv② 设衰变前原子核质量为 M0 衰变前后能量守恒，有 M0c2＝Mc2＋ 1 2Mv′2＋mc2＋ 1 2mv2③ 联立①②③式得 M0＝(M＋m) qBR2 2Mmc2 17． (1)3 m/s (2)0.375 J 解析] (1)设滑块 A 过 C 点时速度为 vC，B 与 A 碰撞后，B 与 A 的速度分别为 v1、v2，B 碰撞前的速度为 v0，过圆轨道最高点的临界条件是重力提供向心力，由牛顿第二定律得 mg ＝m 2 CC 由机械能守恒定律得 m 1 2v 2 2＝mg·2R＋ 1 2mv 2 C B 与 A 发生弹性碰撞，碰撞过程动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒 定律得 Mv0＝Mv1＋mv2 由机械能守恒定律得 1 2Mv 2 0＝ 1 2Mv 2 1＋ 1 2mv 2 2 解得 v0＝3 m/s. (2)B 与 A 碰撞后，当两者速度相同时弹簧有最大弹性势能 Ep，设共同速度为 v，A、B 碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒，以向左为正方向，由动量守恒定律得 Mv0＝(M＋m)v 由机械能守恒定律得 1 2Mv 2 0＝Ep＋ 1 2(M＋m)v2 联立解得 Ep＝0.375 J. 18． (1) 2gr1 M（R1＋R2） (2)－ m M (3)BLq－3mgr2－ B2L2q2 2M 解析] (1)由机械能守恒定律得 1 2Mv 2 b1＝Mgr1 解得 vb1＝ b 刚滑到水平轨道时加速度最大，有 E＝BLvb1 I＝ E R1＋R2， 由牛顿第二定律有 F 安＝BIL＝Ma 解得 a＝ 2gr1 M（R1＋R2） (2)a 由最低点到最高点，由能量守恒定律，有 2mgr2＝ 1 2mv 2 a2－ 1 2mv 2 a1 解得 va2＝ 由 a 刚开始运动至到达半圆轨道最低点，由动量守恒定律有 Mvb1＝Mvb3＋mva2 解得 vb3＝－ m M (3)由动量定理有－BILt＝Mvb2－Mvb1 即－BLq＝Mvb2－Mvb1 解得 vb2＝－ BLq M a 在半圆轨道最高点，有 mg＋N＝m 2 a1a1 根据牛顿第三定律得 N＝N′＝mg 解得 va1＝ 从 b 释放至 a 到达右端半圆轨道最高点过程中，由能量守恒定律，有 Mgr1＝ 1 2Mv 2 b2＋ 1 2mv 2 a1＋mg·2r2＋Q 解得 Q＝BLq－3mgr2－ B2L2q2 2M