2018-2019学年甘肃省兰州市第一中学高二下学期期末考试物理试题 解析版

2018-2019学年甘肃省兰州市第一中学高二下学期期末考试物理试题 解析版

兰州一中2018-2019-2学期高二年级期末考试试题 物理 第Ⅰ卷（选择题共48分）‎ 一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分。其中1~7题为单选，8~12题为多选。）‎ ‎1.关于近代物理的知识，下列说法正确的是 A. 结合能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定 B. 铀核裂变的一种核反应方程为 C. 设质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1+m2-m3)c2‎ D. 若氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 详解】A.比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，结合能大，原子核不一定越 稳定，故A错误；‎ B.铀核需要俘获一个慢中子才能发生裂变，其中的一种核反应方程：‎ ‎，故B错误；‎ C.根据爱因斯坦质能方程可知，设质子、中子、粒子的质量分别为，两个质子 和两个中子结合成一个粒子，释放的能量是，故C错误。‎ D.根据玻尔理论可知，氢原子从n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光子的能量大于氢原子从 n=6能级向n=2能级跃迁时辐射出的光的能量，根据光电效应发生的条件可知，若氢原子从 n=6能级向n=1能级跃迁时辐射出的光不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n=6能级向 n=2能级跃迁时辐射出的光也不能使该金属发生光电效应，故D正确。‎ ‎2.十九世纪末到二十世纪初，一些物理学家对某些物理现象的研究直接促进了“‎ 近代原子物理学”的建立和发展，关于以下4幅图中涉及物理知识说法正确的是 A. 图1是黑体辐射实验规律，爱因斯坦为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念 B. 强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，这已被实验证实。如图2所示，若用波长为的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为的强激光照射锌板，验电器指针可能偏转 C. 如图3所示，一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁，最多可以放出10种不同频率的光 D. 图4为天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中③线代表的β射线 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.黑体辐射实验规律，普朗克为了解释此实验规律，首次提出了“能量子”概念，‎ 故A错误；‎ B.强激光的出现使一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，若用波长为 的光照射锌板，验电器指针不偏转；则换用波长也为的强激光照射锌板，能吸 收多个光子，从而可能发生光电效应，验电器指针可能偏转，故B正确；‎ C.一个处于n=5能级的氢原子向低能级跃迁时，最多可能发出4种不同频率的光，‎ 即n=5能级到n=4能级，n=4能级到n=3能级，n=3能级到n=2能级，n=2能级到 n=1能级，故C错误；‎ D.天然放射现象中产生的三种射线在电场中偏转情况，其中①线带负电，则其代 表的射线，故D错误。‎ ‎3.如图所示，是研究光电效应的电路图，对于某金属用绿光照射时，电流表指针发生偏转。则以下说法正确的是 A. 将滑动变阻器滑动片向右移动，电流表的示数一定增大 B. 将电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑动片向右移动一些，电流表的读数可能不为零 C. 将K极换成逸出功小金属板，仍用相同的绿光照射时，电流表的示数一定增大 D. 如果改用紫光照射该金属时，电流表无示数 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A.滑动变阻器滑片向右移动，电压虽然增大，但已达到饱和电流，则电流表的示数可能不 变，故A错误；‎ B.电源的正负极调换，仍用相同的绿光照射时，将滑动变阻器滑片向右移动一些，此时的 电压仍小于反向截止电压，则电流表仍可能有示数，故B正确；‎ C.将K极换成逸出功小的金属板，仍用相同的绿光照射时，则光电子的最大初动能增加，‎ 但单位时间里通过金属表面的光子数没有变化，则光子与金属中的电子碰撞次数也不变，‎ 因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也不变，饱和电流不会变化，则电流表的示数 不一定增大，故C错误；‎ D. 如果改用紫光照射该金属时，因频率的增加，导致光电子最大初动能增加，则电流表 示数不为零，故D错误。‎ ‎4.光子有能量，也有动量，它也遵守有关动量的规律。如图所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′ 在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片。当用平行白光垂直照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况（俯视）下列说法中正确的是 A. 逆时针方向转动 B. 顺时针方向转动 C. 都有可能 D. 不会转动 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】白纸反射各种色光，故用平行白光垂直照射白纸片时光子会被反弹回去，而黑纸面会吸收各 种色光，即光子与黑纸片碰撞后具有相同的速度方向，结合动量守恒知光子与白纸片碰撞后，‎ 白纸片会获得较大速度，故此装置会逆时针方向转动。‎ A.通过分析可知此装置会逆时针方向转动，故A正确；‎ B.通过分析可知此装置会逆时针方向转动，故B错误；‎ C.通过分析可知此装置会逆时针方向转动，故C错误；‎ D.通过分析可知此装置会逆时针方向转动，故D错误。‎ ‎5.关于热现象的描述，下列说法中正确的是 A. 随着低温技术的不断发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度 B. 常温常压下，一定质量的气体被压缩后，气体分子的平均动能一定增加 C. ‎1 kg ‎0 ℃‎的水比‎1 kg ‎0 ℃‎的冰具有更多的分子势能 D. 用油膜法测出油分子的直径后，只要再知道油的摩尔质量，就能计算出阿伏伽德罗常数 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A.绝对零度只能无限接近，不能达到，故A错误；‎ B.常温常压下，一定质量的气体被压缩后，外界对气体做功，若同时气体对外放热，此时内 能可能增大、不变或减小，所以温度可能升高、不变或降低，所以平均动能不一定增加，‎ 故B错误；‎ C. ‎1 kg0℃‎冰变为‎1 kg0℃‎需吸热，内能增大，而温度相同则平均动能不变，内能与平均动能 作差可知水的分子势能增大，故C正确；‎ D.用油膜法测出油分子的直径后，只要再知道油滴的摩尔体积，就能计算出阿伏加德罗常数，‎ 知道摩尔质量不能求出阿伏伽德罗常数；故D错误。‎ ‎6.利用金属晶格（大小约10‎-9 m）作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是 A. 该实验说明了电子具有粒子性 B. 实验中电子束的德布罗意波的波长为 C. 加速电压U越大，电子的衍射现象越明显 D. 若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将不明显 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】A.该实验观察电子的衍射图样，衍射现象说明粒子的波动性，故A错误；‎ B.电子束通过电场加速，由动能定理可得：，得：，则动量 ‎，所以实验中电子束的德布罗意波的波长为：，‎ 故B错误；‎ C.由B可知：加速电压U越大，波长越小，衍射现象越不明显，故C错误；‎ D.若用相同动能的质子替代电子，质量变大，则粒子动量变大，故德布 罗意波的波长变小，故衍射现象将不明显，故D正确。‎ ‎7.如图所示，两端开口、内径均匀的玻璃弯管竖直固定，两段水银柱将空气柱B封闭在玻璃管左侧的竖直部分，A侧水银有一部分在水平管中。若保持温度不变，向右管缓缓注入少量水银，稳定后 A. 右侧水银面高度差h1增大 B. 空气柱B的长度不变 C. 空气柱B的压强增大 D. 左侧水银面高度差h2减小 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD.向右管注入少量水银，左侧的压强就增大，左侧的水银就会向左移动，从而左侧的水银A 向上运动，这时左侧水银的高度差h2就会减小，气体的压强减小，而空气柱B的压强为 ‎，得：，所以右管与B的水银面的高度差h1也减小，‎ 故AC错误，D正确；‎ B.温度保持不变，气体的压强减小，根据玻意耳定律，气体的体积就会增大，长度变大，‎ 故B错误。‎ ‎8.下列说法正确的是 A. 气体温度升高，则每个气体分子的动能都将变大 B. 分子间距离增大时，分子间的引力和斥力先增大后减小 C. 一定质量理想气体温度升高，则内能增大 D. 在绝热过程中，外界对气体做功，气体的内能一定增加 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.温度是分子的平均动能的标志，气体温度升高，气体分子的平均动能增大，不是每个气体 分子的动能都将变大。故A错误；‎ B. 根据分子力的特点可知，分子间距离增大时，分子间的引力和斥力都减小，故B错误；‎ C. 气体的分子之间的距离比较大，分子之间的作用力可以忽略不计，所以一定质量理想气体 温度升高，则内能增大。故C正确；‎ D.在绝热过程中气体与外界没有热交换，外界对气体做功，根据热力学第一定律可知气体的 内能一定增加，故D正确。‎ ‎9.下列说法中正确的是 A. 气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行 B. 晶体有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度 C. 钍衰变成氡一共经过3次α衰变和2次β衰变 D. 氡的半衰期是3.8天，16个氡原子核经过7.6天之后一定只剩下4个氡原子核 ‎【答案】ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据熵增加原理可知：气体的扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行，‎ 故A正确；‎ B.晶体、非晶体的区别，晶体有固定的熔点，所以有一定的熔化温度，而非晶体没有固定 的熔点，所以没有没有一定的熔化温度，故B正确；‎ C.钍衰变成氡，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次衰变，电荷数 少2，质量数少4，经过一次衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次衰变，2‎ 次衰变，故C正确；‎ D. 半衰期对大量的原子核适用，对少量的原子核不适用，故D错误。‎ ‎10.下列说法中正确的是 A. 一定量气体膨胀对外做功200 J，同时从外界吸收120 J的热量，则它的内能增大80J B. 在使两个分子间的距离由很远(r > 10‎-9 m)减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力先减小后增大，分子势能不断增大 C. 由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存在张力 D. 空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近同温度水饱和汽压，水蒸发越慢 ‎【答案】CD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.根据热力学第一定律知：△U=W+Q=-200+120=-80J，表示内能减少80J，故A错误；‎ B.在使两个分子间的距离由很远（m）减小到很难再靠近的过程中，分子间作用力 先减小后增大，分子势能先减小后增大，故B错误；‎ C.由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，液体表面存张力，故C正确；‎ D.相对湿度是空气中水蒸气的压强与同温度下的饱和蒸汽压的比值，空气相对湿度越大时，‎ 空气中水蒸气压强越接近同温度水的饱和汽压，水蒸发越慢，故D正确。‎ ‎11.一定质量的理想气体，从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程的p-V图象如图所示。已知气体处于状态A时的温度为‎27 ℃‎，则下列判断正确的是 A. 气体处于状态B时的温度是600 K B. 气体处于状态C时的温度是300 K C. 从状态A变化到状态C过程气体内能一直增大 D. 从状态B变化到状态C过程气体放热 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A.体处于状态A时的温度（273+27）K=300K；气体A→B过程为等压变化，则有 ‎，解得：K=900K，故A错误；‎ B.气体B→C过程是等容变化，则有，解得：K=300K，‎ 故B正确；‎ C.从状态A变化到状态C过程，气体的温度先升高后降低，则气体的内能先增大后减小，‎ 故C错误；‎ D.B→C过程气体的体积不变，不做功，温度降低，气体的内能减小，由热力学第一定律 ‎△U=W+Q知，气体放热，故D正确。‎ ‎12.一群处于第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中能发出6种不同频率的光，将这些光分别照射到图甲电路阴极K的金属上，只能测得3条电流随电压变化的图象如图乙所示，已知氢原子的能级图如图丙所示，则下列推断正确的是 A. 图乙中的c光是氢原子由第2能级向基态跃迁发出的 B. 图乙中的b光光子能量为10.2 eV C. 动能为1 eV的电子不能使处于第4能级的氢原子电离 D. 阴极金属的逸出功可能为W0=6.75 eV ‎【答案】AD ‎【解析】‎ ‎【详解】第4能级的氢原子，向低能级跃迁过程中可能的情况为：n=4→n=1，n=4→n=3，n=4→n=2，‎ n=3→n=2，n=3→n=1，n=2→n=1，能发出6种不同频率的光，能量值的大小关系排列从大 到小为：n=4→n=1，n=3→n=1，n=2→n=1，n=4→n=2，n=3→n=2，n=4→n=3；由图乙可知，‎ a的遏止电压最大，其次为b和c，则a为n=4→n=1，b为n=3→1，c为n=2→n=1；‎ A.由以上的分析可知，c的遏止电压最小，在三种光中频率最小，故c光是从氢原子由第2能级向 基态跃迁发出的，故A正确；‎ B.由以上的分析可知，b为n=3→n=1辐射的光子，其能量值：‎ ‎（-1.51eV）-（-13.6eV）=12.09eV，故B错误；‎ C.由图并可知，第4能级的能量值为-0.85eV，由玻尔理论可知，动能为leV的电子能使处于第4能 级的氢原子电离，故C错误；‎ D.由能级2到1辐射的光子的能量值：（-3.4eV）-（-13.6eV）=10.2eV；能量值第 ‎4大的光子的能量值：（-0.85eV）-（-3.4eV）=2.55eV，由于只能测得3条电流随 电压变化的图象，即只有三种光子能发生光电效应，则该金属的逸出功大于2.55eV，小于等于 ‎10.2eV，可以等于6.75eV，故D正确。‎ 第Ⅱ卷（非选择题共52分）‎ 二、填空题（本题共12分。请把答案填在答题卡相应的横线上或按照题目的要求作答。）‎ ‎13.己知质子的质量为m1，中子的质量为m2，碳核（）的质量为m3，则碳核（）的比结合能为_____，碳-14是碳的一种具有放射性的同位素，研究发现外来的宇宙射线与大气作用产生宇宙射线中子，宇宙射线中子和大气中氮核（）起核反应产生碳-14，请写出核反应方程__________。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ 此核反应方程为，故碳核（）的结合能为，因核子数为12，则比结合能为，根据电荷数守恒、质量数守恒，得核反应方程为．‎ ‎【点睛】本题关键是掌握爱因斯坦质能方程以及比结合能的计算公式，知道核反应过程中，电荷数守恒、质量数守恒；先求出质量亏损．核反应中质量亏损等于反应前后质量之差，再根据爱因斯坦质能方程求结合能，结合能与核子数之比等于比结合能，根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程．‎ ‎14.（1）测量分子大小方法有很多，如油膜法、显微法。在“用油膜法估测分子大小”的实验中，用滴管吸取浓度为的溶液，向小量筒中滴入100滴溶液，溶液的液面达到量筒中1 mL的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有痱子粉的盛水浅盘中滴下两滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标格的玻璃板下观察油膜。如图所示，坐标格的正方形大小为‎20 mm×‎20 mm 。图可以估算出油膜的面积是______m2，2滴油酸溶液中纯油酸的体积为______m3，由此估算出油酸分子的直径是______m（所有结果保留二位有效数字）。‎ ‎（2）某同学在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，计算结果明显偏小，可能是由于______。‎ A. 油酸未完全散开 B. 使用了纯油酸溶液 C. 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格 D. 求每滴溶液体积时，1 mL的溶液的滴数多计了10滴 ‎【答案】 (1). ‎0.03m2‎ (2). 2.0×10‎-11 m3‎ (3). 6.7×10‎-10 m (4). D ‎【解析】‎ ‎【详解】第一空：由图示油膜可知，油膜的面积：S=75×‎20mm×‎20mm≈‎0.03m2‎；‎ 第二空：两滴油酸溶液含纯油的体积为：‎ mLcm3=m3；‎ 第三空：油酸分子的直径为：m。‎ 第四空：计算油酸分子直径的公式是m，V是纯油酸的体积，S是油膜的面积 A.水面上痱子粉撒得较多，油膜没有充分展开，则测量的面积S偏小，导致结果计算偏大，‎ 故A错误；‎ B.计算时利用的是纯油酸的体积，酒精的作用是更易于油酸平铺成单层薄膜，自身溶于水 或挥发掉，使测量结果更精确，故B错误；‎ C.计算油膜面积时舍去了所有不足一格的方格，S将偏小，故得到的分子直径将偏大，‎ 故C错误；‎ D.计算时把向量筒中滴入1mL油脂酒精溶液时，滴数多数了10滴，浓度降低，则d偏小，‎ 故D正确。‎ 三、计算题（本题共4小题，满分40分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）‎ ‎15.如图是一太阳能空气集热器示意图，底面及侧面为隔热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0 ，开始时内部封闭气体的压强为p0 。经过太阳暴晒，气体温度由T0=300 K升至T1=360 K。‎ ‎（1）求此时气体的压强。 ‎ ‎（2）保持T1=360 K不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变回到p0。求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值。‎ ‎【答案】（1）（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设升温后气体的压强为P，由于气体做等容变化，‎ 根据查理定律得，‎ 又T0=300K，T1=360K 解得 ‎（2）根据克拉伯龙方程，得集热器内气体的体积不变，‎ 则得剩余气体的质量与原来总质量的比值 ‎16.用能量为50 eV的光子照射到光电管阴极后，测得光电流与电压的关系如图所示，已知电子的质量m＝9.0×10－‎31 kg、电荷量e＝1.6×10－‎19 C，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s。试求：‎ ‎①光电管阴极金属的逸出功W；‎ ‎②光电子的最大动量和对应物质波的波长λ。‎ ‎【答案】（1） (2) ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】(1)由图可知，遏止电压为-20eV，由动能定理可知， ‎ 由爱因斯坦光电效应方程可知，，即 代入数据解得：W=30eV；‎ ‎(2)由公式，‎ 整理得：‎ ‎；‎ 由公式 ‎17.如图所示，在温度为‎27 ℃‎、大气压为p0=105 Pa 的教室里，有一导热性能良好、内壁光滑的气缸，封闭着一定质量的某种理想气体。活塞密闭性良好，质量不计，横截面积S=‎100 cm2，离气缸底部距离L1=‎0.6 m。现将此气缸移至温度为‎-53 ℃‎的冷冻实验室中，并在活塞上方放置一质量为m=‎10 kg的铅块。冷冻实验室中气压也为p0=105 Pa。（取g=‎10 m/s2），求：‎ ‎（1）在冷冻实验室中，活塞稳定时距气缸底部的距离；‎ ‎（2）已知一定质量的理想气体内能与热力学温度成正比，且在教室时气缸内气体内能为U1=45 J。已知在教室中稳定状态到实验室稳定状态变化过程中，活塞对气体做功W=250 J，求此过程中通过缸壁传递的热量Q。‎ ‎【答案】（1）‎0.4m（2）262J ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）根据气体状态方程，有 ‎ 且 解得在冷冻实验室中，活塞稳定时距气缸底部的距离；‎ ‎（2）设气体在时的内能为，由题意有 ‎ 气体状态变化过程中内能变化了 ‎ 又，外界对气体做功W=250J ‎ 由热力学第一定律 得 ‎ 所以整个过程中通过缸壁传递的热量 ‎18.如图，粗细均匀U型玻璃管，高H=‎100 cm，横截面积S=‎1 cm2,管内水银柱高h=‎50 cm，现将左侧上端封闭，右端通过忽略粗细的软管与体积为V=‎9.95 L的导热容器相连接。设空气温度为‎27 ℃‎保持不变，大气压强p0=75 cmHg，开始时容器阀门处于打开状态。（空气视为理想气体） ‎ ‎（1）将容器开口与真空泵相接，抽气一段时间后达到真空，问U型管左侧的水银将下降多少。‎ ‎（2）现用打气筒（图中未画出）向抽成真空后的容器充气，每打一次可将压强为2p0、温度为−‎3 ℃‎、体积为‎1.5 L的空气压缩到容器内，需要打几次气才能使U型管中水银恢复到初始状态。‎ ‎【答案】（1）‎25cm（2）3次 ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）对左端封闭气体，等温变化 依题意知 设左侧水银下降了x，‎ 则：‎ 解得x=‎25cm；‎ ‎（2）设充气N次，对打入气体 依题意知 解得N=3次。‎