江苏省镇江市八校联盟2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷

这是一份江苏省镇江市八校联盟2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷，共11页。试卷主要包含了单选题，实验题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1.如图所示，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是
A. ②⑤表示γ射线，①④表示α射线B. ②⑤表示γ射线，③⑥表示α射线
C. ③④表示α射线，①⑥表示β射线D. ①④表示β射线，③⑥表示α射线
2.关于布朗运动，下列说法不正确的是
A. 布朗运动证明组成固体微粒的分子在做无规则运动
B. 液体中悬浮微粒的无规则运动是布朗运动
C. 布朗运动反映了液体分子的无规则运动
D. 悬浮微粒越小，某一瞬间跟它相撞的分子数越少，布朗运动越明显
3.玻璃的出现和使用在人类生活里已有四千多年的历史，它是一种非晶体。关于玻璃，下列说法正确的是( )
A. 天然具有规则的几何形状B. 分子在空间上周期性排列
C. 沿不同方向的导热性能不同D. 没有固定的熔点
4.合格的医用防护口罩内侧所用材料对水都是不浸润的，图为一水滴落在某防护口罩内侧的示意图，以下说法正确的是
A. 图片中水滴形状的成因与液体表面张力有关
B. 图片中的口罩为不合格产品
C. 图片中水滴与口罩间附着层内水分子比水滴内部分子密集
D. 该材料对所有的液体都是不浸润的
5.A、B两种光子的能量之比为3:1，下列关于两种光子的说法正确的是
A. A和B频率之比为3:1，波长之比为3:1B. A和B频率之比为1:3，波长之比为3:1
C. A和B频率之比为3:1，动量之比为3:1D. A和B频率之比为1:3，动量之比为3:1
6.将粗细不同的两端开口的玻璃细管插入某种液体的玻璃容器里，下列各图中可能正确的是
A. B.
C. D.
7.关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有
A. 汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B. 汤姆孙通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷
C. α粒子散射实验是卢瑟福原子核式结构模型建立的基础
D. 玻尔原子理论中的轨道量子化和能量量子化的假说，启发了普朗克将量子化的理论用于黑体辐射的研究
8.核污染水中的放射性元素锶(3890Sr)会发生β衰变，半衰期为28.8年，则
A. β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
B. 海水稀释不能改变锶的半衰期
C. 秋冬气温逐渐变低时，锶的衰变速度会变慢
D. 经过约57.6年，核污染水中的锶(3890Sr)将全部衰变结束
9.中科院近代物理研究所利用兰州重离子加速器(HIRFL)通过“熔合蒸发”反应合成超重核 110271Ds，并同时辐射出一个中子．下列可能合成该超重核的原子核组合是
A. 2864Ni， 82207PbB. 2864Ni， 82208PbC. 2864Ni， 83209BiD. 2864Ni， 83210Bi
10.用不同频率的光照射某种金属时，逸出光电子的最大初动能随入射光频率的图线如图所示，图线的反向延长线与纵轴交点坐标为-a(a>0)，与横轴交点坐标为b，电子的电荷量大小为e，则由图像获取的信息，正确的是
A. 该金属的截止频率为aB. 该金属的逸出功为b
C. 普朗克常量为baD. 入射光的频率为2b时，遏止电压为ae
11.关于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2和ΔE=Δmc2，下列说法不正确的是
A. E=mc2中的E是发生核反应时释放的核能
B. E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
C. 根据ΔE=Δmc2，可以计算核反应中释放的核能
D. 两个质子和两个中子结合成一个氦核时，释放出核能，说明此过程中出现了质量亏损
二、实验题：本大题共1小题，共9分。
12.在“单分子层油膜法估测分子大小”的实验中，将1mL的纯油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器测得1mL溶液为80滴，再滴入1滴这样的溶液到准备好的浅盘中，描出的油膜轮廓如图所示，数出油膜共占140个小方格，每格边长是0.5cm。则
(1)1滴溶液中含有油酸的体积为________m3
(2)描出的油膜的面积为________m2
(3)由此估算出油酸分子直径为________m(保留两位有效数字)
(4)若实验中撒的爽身粉过多，则计算油酸分子的直径将_______(填“偏大”或“偏小”)
(5)实验中要让油酸在水面尽可能散开，形成单分子油膜，并将油膜分子看成球形且紧密排列。本实验体现的物理思想方法为________
A.控制变量法 B.理想化模型法 C.极限思想法 D.等效替代法
三、计算题：本大题共4小题，共40分。
13.图甲为一气压升降椅，其简要原理图如图乙所示，椅面和底盘间有一个开口向上，导热性能良好的气缸，稳定时气缸内封闭有压强为p0，体积为V0的理想气体，某同学坐上座椅后，座椅连带活塞缓慢下降，气体被压缩，最终静止时气体体积为23V0.已知活塞截面积为S，与汽缸间摩擦不计，环境温度不变，气缸不漏气．重力加速度为g.求：
(1)该同学坐上稳定后，气缸内气体的压强p；
(2)该同学的质量m.
14.如图所示为氢原子的能级图，现有大量的氢原子处于n=3的激发态，求：
(1)氢原子向低能级跃迁，最多辐射出多少种不同频率的光
(2)频率最大的光能量值ΔE1(注明其单位)
(3)频率最小的光能量值ΔE2(注明其单位)
15.如图所示，一定质量的理想气体从状态A到状态B，再从状态B到状态C，最后从状态C回到状态A。已知气体在状态A的温度TA=200K和体积VA=3.0×10-3m3，从B到C过程中气体对外做功1000J。求：
(1)气体在状态B时的温度
(2)气体在状态C时的体积
(3)从C到A过程中外界对气体做的功
(4)气体A→B→C→A的整个过程中气体吸收的热量。
16.图甲为研究光电效应现象的实验电路图。现用频率为ν0的光照射阴极K，其光电流与光电管两端电压的关系图线如图乙所示，遏止电压大小为Uc，饱和光电流大小为I0.已知电子电量为e，普朗克常量h。求：
(1)阴极K中逸出的光电子的最大初动能Ek
(2)阴极材料的逸出功W0
(3)照射到阴极上的光的最小功率P
答案和解析
1.【答案】C
【解析】【分析】
根据α、β、γ三种射线的带电性质和本质以及带电粒子在电场和磁场中受力特点即可正确判断。
本题应明确α、β、γ三种射线性质及应用，解题时主要考查两个方面的问题：①三种射线的性质，各自所带电性；②根据左手定则判定洛伦兹力的方向。
【解答】
α射线实质为氦核，带正电，β射线为电子流，带负电，γ射线为高频电磁波，不带电，根据电荷所受电场力特点可知：①为β射线，②为γ射线，③为α射线，
根据左手定则，α射线受到的洛伦兹力向左，故④是α射线；根据左手定则，β射线受到的洛伦兹力向右，故⑥是β射线；
故C正确，ABD错误。
故选：C。
2.【答案】A
【解析】B.根据布朗运动的定义可知，液体中悬浮微粒的无规则运动是布朗运动，故B正确；
AC.布朗运动是液体内部分子做无规则运动时，对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的，布朗运动是液体分子无规则运动的反映，不是固体微粒分子的无规则运动的反映，故A错误，C正确；
D.布朗运动是液体内部分子做无规则运动时，对悬浮小颗粒碰撞作用的不平衡所引起的，悬浮微粒越小，某一瞬间跟它相撞的分子数越少，微粒越不平衡，布朗运动越明显，故D正确。
本题选不正确的故选A。
3.【答案】D
【解析】由非晶体的特点可知，非晶体是指组成物质的分子(或原子、离子)不呈现空间有规则周期性排列的固体，它没有一定规则的外形，它的物理性质在各个方向上是相同的，即“各向同性”，它没有固定的熔点。
故选D。
4.【答案】A
【解析】【分析】
根据图中水滴不浸润判断口罩是否合格；小水滴为球形是由于液体表面张力造成的，照片中附着层内分子比水的内部稀疏；浸润与不浸润现象是相对的。
本题以一次性医用防护口罩是预防新冠肺炎的有效措施之一为背景考查了浸润与不浸润现象，有助于培养学生应用所学物理知识来解决实际问题的能力。
【解答】B、根据题意合格的一次性医用防护口罩内则所用材料对水都是不浸润的，如图所示水没有浸润到口罩内侧，所以图中的口罩一定为合格产品，故B错误；
AC、如图所示，小水滴为球形是由于液体表面张力造成的，图中附着层内分子比水的内部稀疏，表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用，故A正确，C错误；
D、浸润与不浸润现象是相对的，所以水不是对所有材料都是不浸润的，故D错误。
5.【答案】C
【解析】【分析】
详细解答和解析过程见【答案】
【解答】
由E=hν=hcλ，可得A、B光子的频率之比为3:1，波长之比为1:3，AB错误;
由p=hλ可得，A、B光子的动量大小之比为3:1，C正确，D错误。
6.【答案】B
【解析】【分析】
本题主要考查毛细现象。在毛细现象中，浸润液体在细管中上升，液面向下凹，不浸润液体在细管中下降，液面向上凸，管越细，毛细现象越明显，由此分析即可正确求解。
【解答】
在毛细现象中，浸润液体在细管中上升，液面向下凹，管越细，毛细现象越明显，液面在管中上升的越高；不浸润液体在细管中下降，液面向上凸，管越细，毛细现象越明显，液面在管中下降的越低，故B正确，ACD错误。
7.【答案】C
【解析】A、汤姆孙发现了电子后，认为原子是一个带正电的均匀球体，电子一个个镶嵌在其中，故A错误；
B、密立根通过著名的“油滴实验”精确测定了电子电荷，故B错误；
C、α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，故C正确；
D、玻尔受到普朗克的能量子观点的启发，得出原子轨道的量子化和能量的量子化，故D错误。
8.【答案】B
【解析】【分析】
本题考查β衰变以及半衰期。要注意β衰变电子的来源。放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫作这种元素的半衰期，放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
【解答】
A、β衰变所释放的电子是是原子核内一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故A错误；
BC、半衰期由原子核内因素决定，不受外界环境影响，故海水稀释以及温度变化都不能改变锶的半衰期，故B正确，C错误；
D、经过约57.6年，经历了两个半衰期，核污染水中的锶(3890Sr)将衰变为原来的14，故D错误。
故选B。
9.【答案】B
【解析】【分析】
解：核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，需满足Z1+Z2=110，A1+A2=271+1=272，将选项代入检验，只有B项符合，故ACD错误，B正确。
故选：B。
根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒，将选项代入检验即可。
解答本题的关键是知道根据核反应过程中电荷数守恒、质量数守恒。
【解答】
10.【答案】D
【解析】解：ABC、根据爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-hν0，其中ν0为金属的截止频率，结合图像，当Ekm=0时，b=ν0，即该金属的截止频率为b；当ν=0时，Ek=-hν0=-a，即该金属的逸出功为a；普朗克常量为h=k=ab，故ABC错；
D.根据爱因斯坦光电效应方程可得，当入射光的频率为2b时，光电子最大初动能为Ek=hν-hν0=ab⋅2b-a=a，而eUc=Ekm=a，则Uc=ae，故D正确；
故选：D。
当入射光频率大于金属截止频率时，产生光电效应，结合图象，作答A选项；将图象与爱因斯坦光电效应方程结合，可求出逸出功和普朗克常量；利用求得的普朗克常量和逸出功结合遏止电压表达式，作答D选项。
本题考查了爱因斯坦光电效应方程和遏止电压的概念，同时与图象问题结合，利用数形结合的方法作答本题即可。
11.【答案】A
【解析】【分析】
本题考查了质能关系；解决本题的关键掌握爱因斯坦质能方程，知道释放核能与质量亏损的关系。
质能方程E=mc2，知物体具有的能量与其质量成正比，根据△E=△mc2可计算核反应中的能量。
【解答】
A.E=mc2中的E是物体蕴含的能量，不是核反应中释放的核能，释放的核能为△E=△mc2，故A错误；
B.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比，故B正确；
C.根据△E=△mc2可计算核反应的能量，故C正确；
D.两个质子和两个中子结合成一个氦核时释放能量，根据爱因斯坦质能方程知，该过程有质量亏损，故D正确。
本题选不正确的，故选A。
12.【答案】(1)2.5×10-12；(2)3.5×10-3；(3)7.1×10-10；(4)偏大；(5)B。
【解析】(1)根据题意1滴油酸酒精溶液中含有的纯油酸体积为V=15000mL×180=2.5×10-6mL=2.5×10-12m3
(2)油膜轮廓的面积为S=0.5×0.5×10-4m2×140=3.5×10-3m2
(3)故油酸分子直径为d=VS=7.1×10-10m；
(4)若实验过程中撒入的爽身粉过多，导致油酸分子未形成单分子层，则油膜面积的测量值偏小，根据d=VS，则计算得到的油酸分子直径将偏大；
(5)实验中把分子看作小球，认为油酸分子能够一个一个紧密排列，在水面上形成单分子油膜层，是采用了理想模型法，故选B。
13.【答案】解：(1)同学坐上后，气体等温压缩，由p0V0=p⋅23V0，解得p=1.5p0；
(2)由受力平衡mg=(p-p0)S，代入数据解得m=p0S2g。
答：(1)该同学坐上稳定后，气缸内气体的压强为1.5p0；
(2)该同学的质量为p0S2g。
【解析】(1)被封闭气体做等温变化，根据玻意耳定律即可求出气缸内气体的压强；
(2)对活塞受力分析，根据共点力平衡求得同学的质量。
本题关键找出初末状态，然后根据气体实验定律列方程求解，利用好共点力平衡即可。
14.【答案】解：(1)根据C32=3知，这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光；
(2)由n=3能级跃迁到n=1能级，辐射的光子能量值最大，△E1=-1.51eV-(-13.6eV)=12.09eV；
(3)由n=3能级跃迁到n=2能级，辐射的光子能量值最小，△E2=-1.51eV-(-3.40eV)=1.89eV.
【解析】详细解答和解析过程见【答案】
15.【答案】解：(1)气体从 A→B ，发生等容变化，则PATA =PBTB
解得气体在状态B时的温度：TB=600K;
(2)气体从 C→A ，发生等压变化VCTC =VATA，解得VC=9.0×10-3m3
(3)气体从 A→B ，根据查理定律 PT=C 可知气体发生等容变化，则WAB=0
气体从 B→C ，气体膨胀对外做功，则WBC=-1000J
气体从 C→A ，气体体积减小，外界对气体做功，则WCA=pC(VC-VA)=600J
(4)全过程中W=WAB+WBC+WCA=-400J
初末状态温度相同，所以全过程ΔU=0
根据热力学第一定律 ΔU=Q+W
得吸收热量Q=-W=400J

【解析】详细解答和解析过程见【答案】
16.【答案】解：(1)由动能定理可知：-eUc=0-Ekm，解得光电子的最大初动能Ekm=eUc；
(2)由光电效应方程Ekm=hν0-W0，解得逸出功W0=hν0-eUc；
(3)在t时间内的电荷量I0t=n⋅e，设光照时间为t照射光的能量为E=Pt，根据能量守恒可知E=n⋅hν0，联立解得：P=hv0I0e。
答：(1)阴极K中逸出的光电子的最大初动能Ekm为eUc；
(2)阴极材料的逸出功W0为hν0-eUc；
(3)照射到阴极上的光的最小功率P为hν0I0e。
【解析】【分析】
(1)根据动能定理求解光电子的最大初动能；
(2)由光电效应方程求解阴极材料的逸出功；
(3)由电流的定义式解得单位时间内的光子个数，再由入射光子的能量解得其最小功率；
本题主要考查光电效应现象及爱因斯坦光电效应方程的理解与应用，知道需求解单位时间内的光子个数是解题的关键。