江西省宜春市宜丰县宜丰中学2023-2024学年高二下学期6月月考物理试题

这是一份江西省宜春市宜丰县宜丰中学2023-2024学年高二下学期6月月考物理试题，共4页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题（每小题4分，共32分）
1．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（ ）
A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，10个铀238必定有5个发生衰变
B．图乙中氘核的比结合能小于氦核的比结合能
C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，最多可以放出6种不同频率的光
D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，则a光频率最高
2．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质和进行深入研究.氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：，n
=3、4、5…，E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为光在真空中的传播速度.锂离子Li+的光谱中某个线系的波长可归纳成一个公式：，m=9、12、15...，为锂离子Li+基态能量，经研究发现这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同.由此可以推算出锂离子Li+基态能量与氢原子基态能量的比值为（ ）
A．3B．6C．9D．12
3．自然界中很多具有放射性的原子核，需要发生一系列的衰变才能达到稳定状态。如图所示，某原子核X经过多次衰变后变成原子核Y，则（ ）
A．原子核X的比结合能大于原子核Y的比结合能，因而原子核X不稳定
B．原子核X变成原子核Y，需要经过8次衰变和6次衰变
C．20个原子核X经过一个半衰期后，还有10个未发生衰变
D．衰变的实质是
4．2023年11月6日，全球首座第四代核电站在山东石岛湾并网发电，这标志着我国在高温气冷堆核电技术领域领先全球。当前广泛应用的第三代核电站主要利用铀（）裂变产能，铀（）的一种典型裂变产物是钡（）和氪（）。下列说法正确的是（ ）
A．有92个中子，143个质子B．铀原子核的结合能大于钡原子核的结合能
C．重核裂变成中等大小的核，核的比结合能减小
D．上述裂变反应方程为：
5．如图所示是描述原子核核子的平均质量与原子序数Z的关系曲线，由图可知下列说法正确的是（ ）
A．将原子核A分解为原子核B、C吸收能量
B．将原子核D、E结合成原子核F吸收能量
C．将原子核A分解为原子核B、F一定释放能量
D．将原子核F、C结合成原子核B一定释放能量
6．如图甲是研究光电效应的实验原理图，用不同频率的光照射同一光电管的阴极K时，得到遏止电压。和入射光频率v关系的图像如图乙，e为元电荷。下列说法正确的是（ ）
A．从图乙可知遏止电压大小与入射光的频率成正比
B．用频率为的入射光照射时，也一定能发生光电效应
C．普朗克常量
D．阴极K的逸出功为
7．如图所示，一定质量的理想气体从状态，先后到达状态和，，，。则（ ）
A．过程气体分子平均动能减小
B．过程气体分子数密度减小
C．过程气体吸热比过程气体放热多
D．状态、、的压强大小关系为
8．静止在O点的原子核发生衰变的同时，空间中出现如图所示的匀强电场。之后衰变产物A、B两粒子的运动轨迹OA、OB如图虚线所示，不计重力和两粒子间的相互作用，下列说法正确的是（ ）
A．A粒子为粒子
B．原子核发生的是衰变
C．两粒子始终处在同一等势面上
D．经过相等时间A、B粒子位移比为2:5
二、多选题（每小题4分，共12分）
9．若原子的某内层电子被电离形成空位，其它层的电子跃迁到该空位上时，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出来，此电磁辐射就是原子的特征X射线。内层空位的产生有多种机制，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)。214P的原子核从某一激发态回到基态时，可将能量E0=1.416MeV交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离。实验测得从214P原子的K、L、M层电离出的电子的动能分别为EK=1.323MeV、EL=1.399MeV、EM=1.412MeV。则可能发射的特征X射线的能量为（ ）
A．0.013MeVB．0.017MeVC．0.076MeVD．0.093MeV
10．氢原子的能级图如图1所示，从高能级向低能级跃迁时，会产生四种频率的可见光。氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ。用两种光分别照射如图2所示的实验装置，都能产生光电效应。下列说法正确的是（ ）
A．光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的粒子性
B．两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的动能之差为1.13eV
C．欲使微安表示数变为0，滑片P应向b端移动
D．滑片P向b端移动过程中，到达阳极A的光电子的最大动能一直增大
11．在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核（X）发生了衰变放出了一个粒子。放射出的粒子（He）及生成的新核Y在与磁场垂直的平面内做圆周运动。粒子的运动轨道半径为R，质量为m和电荷量为q。下面说法正确的是（ ）
A．衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图甲
B．新核Y在磁场中圆周运动的半径
C．α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为
D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则衰变过程中的质量亏损为
三、实验题（每空2分，共14分）
12．在研究“光电效应”现象时，有如图1、2所示的两种电路连接方式。试回答下列问题：
（1）通过图 （填“1”或“2”）所示的电路进行研究，可以得出光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，而与照射光的强弱无关的结论；通过图 （填“1”或“2”）所示的电路进行研究，可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子数目多少的结论。
（2）某次实验时 ，先用图1所示电路研究，调节滑动变阻器，发现当电压表示数大于或等于1.5V时，电流表示数为零 。再用图2所示电路研究，则当电压表示数为3V时，电子到达阳极时的最大动能为
eV。
13．某同学用图甲所示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器活塞移动到体积最大的位置时，接上软管和压强传感器，记录此时压强传感器的压强为和注射器上的体积为，然后压缩气体，记录多组压强p和体积V的值。
（1）关于该实验下列说法正确的是 。
A．为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油
B．推拉活塞时，动作要快，以免气体进入或漏出
C．为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞
D．注射器旁的刻度尺只要刻度分布均匀即可，可以不标注单位
（2）实验中，若软管内气体体积可忽略，在压缩气体过程中漏气，则用上述方法作出的图线应为图乙中的 （选填“①”或“②”）。
（3）若软管内气体体积不可忽略，作出图像是一条曲线，如图丙所示。试用玻意耳定律分析，该曲线的渐近线（图中的虚线）的压强是 。（用、、表示）
（4）在（3）中，该同学找来一些绿豆将其装入上述装置中的注射器内，按照正确的实验操作，移动活塞，多次记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，作出图线如图丁所示，由此可测出这些绿豆的体积 。（已知物理量有、a、b）
四、解答题（12分+15分+15分）
14．如图所示，导热良好的汽缸固定在倾角为斜面上，面积为、质量为的活塞与汽缸壁无摩擦，汽缸内封闭一定质量的理想气体，整体处于静止状态。最初时气体处于状态A，温度，体积。先用外力缓慢拉动活塞使气体达到状态B，体积变为之后固定活塞，降低气体温度达到，气体达到状态C。已知大气压为，气体的内能满足，，重力加速度g取，从状态A到状态C的整个过程气体吸收总热量，求：
（1）气体在状态B的压强
（2）气体在状态C的压强及外力做的功W
15．铀核是一种具有强放射性的元素。如图所示，是匀强磁场I、II的分界线，磁场方向均垂直于纸面向外。静止在上O点的铀核经过一次衰变生成钍核，衰变后的粒子以动能垂直于在纸面内向上进入磁场I。已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，衰变过程中释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能，不计粒子和钍核的重力及粒子间相互作用。
（1）写出铀核的衰变方程，并求出匀强磁场I、II的磁感应强度之比；
（2）求衰变后生成的钍核的动能；
（3）若铀核的比结合能为，钍核的比结合能为，求氦核的比结合能。

16．汤姆孙测定电子比荷（电子的电荷量与质量之比）的实验装置如图所示。真空玻璃管内，阴极K发出的电子经加速后，穿过小孔A、C沿中心轴线OP1进入到两块水平正对放置的极板D1、D2间的区域，射出后到达右端的荧光屏上形成光点。若极板D1、D2间无电压，电子将打在荧光屏上的中心P1点；若在极板间施加偏转电压U，则电子将打P2点，P2与P1点的竖直间距为b，水平间距可忽略不计。若再在极板间施加一个方向垂直于纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁场（图中未画出），则电子在荧光屏上产生的光点又回到P1点。已知极板的长度为L1，极板间的距离为d，极板右端到荧光屏间的距离为L2.忽略电子的重力及电子间的相互作用。
(1)求电子进入极板D1、D2间区域时速度的大小；
(2)推导出电子的比荷的表达式；
(3)若去掉极板D1、D2间的电压，只保留匀强磁场B，电子通过极板间的磁场区域的轨迹为一个半径为r的圆弧，阴极射线射出极板后落在荧光屏上的P3点。不计P3与P1点的水平间距，求P3与P1点的竖直间距y。
江西省宜丰中学2023-2024（下）高二6月月考物理参考答案
1．B【详解】A．图甲中铀238的半衰期是45亿年，半衰期只适用大量原子核的衰变，所以经过45亿年，10个铀238不一定有5个发生衰变，故A错误；B．图乙中氦核比氘核更稳定，氘核的比结合能小于氦核的比结合能，故B正确；C．图丙中一个氢原子从n=4的能级向基态跃迁时，跃迁路径可能为、、、，所以最多可以放出3种不同频率的光，故C错误；D．图丁中为光电效应实验，用不同光照射某金属得到的关系图，根据，
由图像可知，c光对应的遏止电压最大，则c光对应的光电子最大初动能最大，c光频率最高，故D错误。故选B。
2．C【详解】因为锂离子这个线系光谱与氢原子巴耳末系光谱完全相同，则可知对应的各个波长都是相同的，由数学知识可知，可得El'=9E．A. 3与计算结果不符，A错误．B. 6与计算结果不符，B错误．C. 9与计算结果相符，C正确．D. 12与计算结果不符，D错误．
3．B【详解】A．原子核X经过多次衰变后变成原子核Y，原子核Y稳定，Y的比结合能大，故A错误；B．原子核X变成原子核Y，需要经过次衰变和次衰变，故B正确；C．半衰期对大量原子核才适用，故C错误；D．衰变是核内一个中子转变为一个质子和一个电子，故D错误。故选B。
4．B【详解】A．有92个质子，143个中子，故A错误；B．原子序数越大的原子核的结合能越大，所以铀原子核的结合能大于钡原子核的结合能，故B正确；C．重核裂变成中等大小的核，中等大小的核更稳定，核的比结合能变大，故C错误；D．根据质量数和电荷数守恒可知裂变反应方程为故D错误。故选B。
5．C【详解】A．若原子核A分裂成原子核B、C，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，释放能量，故A错误；B．由图可知原子核D、E结合成原子核F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，释放能量，故B错误；C．将原子核A分解为原子核B、F，有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，释放能量，故C正确；D．F与C的平均质量小于B的平均质量，所以若原子核F、C结合成原子核B，则质量增加，根据爱因斯坦质能方程，要吸收能量，故D错误。故选C。
6．C【详解】A．从图乙可知遏止电压大小与入射光的频率为一次函数，不是正比例函数，故选项A错误；B．用频率为的入射光照射，不一定发生光电效应现象，故选项B错误；C．根据光电效应方程得, 得由乙图可得斜率为故选项C正确；D．根据光电效应方程得，解得故选项D错误。故选C。
7．C【详解】A．过程中气体压强不变，体积增大，根据理想气体状态方程可知气体温度升高，分子平均动能变大，A错误；B．过程中，体积不变，分子数密度不变，B错误；C．过程中，体积增大，气体对外界做功，气体温度升高，内能增加，气体吸收热量，根据热力学第一定律有其中过程中，体积不变，外界对气体做功气体压强减小，可知气体温度降低，内能减少，气体向外放出热量，根据热力学第一定律有由于则则即过程气体吸热比过程气体放热多，C正确；D．根据状态、、的压强大小关系为D错误。故选C。
8．A【详解】B．根据A、B两粒子的运动轨迹，可知其所受电场力均与电场方向相同，即两粒子均带正电，可知，原子核发生的是衰变，B错误；A．根据上述，该衰变的核反应方程为衰变过程动量守恒，则有可知，质量越大，速度越小，即的初速度小于的初速度，粒子在电场中做类平抛运动，则有，解得根据图像可知，当竖直分位移大小相等时，的初速度小，电荷量多，则水平分位移小一些，可知A粒子为粒子，A正确；C．根据上述有可知，若时间相等，的比荷小于的比荷，即经历相等时间，的竖直分位移小于的竖直分位移，即两粒子飞出后不在同一等势面上，C错误；D．根据上述有，解得，经过相等时间A、B粒子水平分位移比为
可知，经历相等时间A、B粒子水平分位移比为2:5，位移之比并不等于2:5，D错误。故选A。
9．AC【详解】电离过程是：该能级上的电子获得能量后转化为其动能，当获得的动能足能使其脱离原子核的吸引后，则能电离，因此电离时获得的动能等于无穷远处能级和该能级之间能量差。所以内层三个能级的能量分别为E1=-1.412MeV，E2=-1.399MeV，E3=-1.323MeV因此放出的特征x射线的能量分别，，BD错误，AC正确。故选AC。
10．AD【详解】A．氢原子从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ；可知光Ⅰ的能量大于光Ⅱ能量，则光Ⅰ的频率大于光Ⅱ的频率，Ⅰ的波长小于光Ⅱ的波长，则光Ⅰ比光Ⅱ有更显著的粒子性，故A正确；B．从能级6跃迁到能级2产生可见光Ⅰ，则有从能级3跃迁到能级2产生可见光Ⅱ，则有根据光电效应方程可知两种光分别照射阴极K产生的光电子最大初动能之差为则对于最大初动能的光电子到达阳极A的动能之差为，但产生光电效应从金属表面溢出的光电子初动能不一定等于最大初动能，所以两种光分别照射阴极K产生的光电子到达阳极A的动能之差不一定为，故B错误；C．欲使微安表示数变为0，应加上反向电压，由电路图可知滑片P应向a端移动，故C错误；D．滑片P向b端移动过程中，由电路图可知极板间所加电压为正向电压，电场力对光电子做正功，所以到达阳极A的光电子的最大动能一直增大，故D正确。故选AD。
11．BD【详解】A．由于原子核X静止，根据动量守恒定律可知，放射出的粒子（He）及生成的新核Y在衰变初始位置的速度相反，根据左手定则可知，两者圆周运动的轨迹外切且转动方向相同，根据解得由于衰变过程动量守恒，即大小相等，即电荷量越大，轨道半径越小，可知粒子的轨道半径大一些，可知衰变后产生的粒子与新核Y在磁场中运动的轨迹（箭头表示运动方向）正确的是图丁，故A错误；B．根据质量数与电荷数守恒，该核反应方程为由于质量为m和电荷量为q，则新核Y的质量为和电荷量为，根据上述有，由于动量守恒，即有解得故B正确；C．α粒子圆周运动的周期则α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，环形电流大小为故C错误；
D．若衰变过程中释放的核能都转化为α粒子和新核的动能，则有根据质能方程有结合上述解得，衰变过程中的质量亏损为故D正确。故选BD。
12． 1 2 4.5
【详解】（1）[1]图1的电压加在光电管上是反向电压，所有光电子飞出后做减速运动，增大电压让电流表刚好无电流时对应为遏止电压，可用来研究光电子的最大初动能的大小，可以得出光电子的最大初动能只与照射光的频率有关，而与照射光的强弱无关的结论；
[2]图2的电压加在光电管上是正向电压，让尽量多的飞出的光电子能加速参与导电，形成光电流，利用饱和光电流的大小反映入射光的光强，可以得出照射光的强度大小决定了逸出光电子数目多少的结论；
（2）[3]由图1可知遏止电压为1.5V，则有可得最大初动能为
图2中的电压让所有光电子加速，由动能定理有则到达阳极的最大动能为
13． AD/DA ①
【详解】（1）[1]A．为保证封闭气体的气密性，应在活塞与注射器壁间涂上润滑油，A正确；B．若快速推动活塞容易使气体温度发生急剧变化，与实验等温条件不符，B错误；C．用手握注射器再推拉活塞，会对气体的温度造成影响，与实验等温条件不符，C错误；D．注射器的横截面不变，当刻度分布均匀时，可以用气体的长度来间接表示体积，即可以不标注单位，D正确。故选AD。
（2）[2]根据理想气体状态方程，C为常数可知当压缩气体过程中漏气时，之积会变小，即图像的斜率变小，可知图像为①。（3）[3]若软管内气体体积不可忽略，当注射器中的体积为时，实际气体的总体积为，当趋向于无穷大时，即此时注射器中的气体体积趋向于0，此时气体全部集中在软管内，根据玻意耳定律有解得
（4）[4]根据玻意耳定律有整理得由图像横轴截距可知解得
14．（1）；（2），
【详解】（1）以活塞为研究对象，根据共点力平衡条件有 解得
以气体为研究对象，从状态A到状态B，T不变，则 解得
（2）以气体为研究对象，从状态B到状态C，V不变，则 解得
以气体为研究对象，从状态A到状态C，则有
根据热力学第一定律有 解得
以活塞为研究对象，根据动能定理有 其中
解得
15．（1），；（2）；（3）
【详解】（1）铀核的衰变方程为
磁场中洛仑兹力提供向心力，有， 解得
已知粒子和钍核运动后同时第一次经过，所以周期相同，即解得
（2）衰变过程中遵循动量守恒，有
由题知衰变后生成的钍核的动能 解得
（3）根据能量守恒，有 氦核的比结合能为
16．(1) ；(2) ；(3)
【详解】(1)电子在极板D1、D2间电场力与洛伦兹力的作用下沿中心轴线运动，即受力平衡，设电子的进入极板间时的速度为v．
由平衡条件有 evB=Ee 两极板间电场强度 解得
(2)极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间
电子在竖直方向做匀加速运动，设其加速度为a．由牛顿第二定律有 F=ma
解得加速度 电子射出极板时竖直方向的偏转距离
电子射出极板时竖直方向的分速度为
电子离开极板间电场后做匀速直线运动，经时间t2到达荧光屏
电子在t2时间在竖直方向运动的距离
这样电子在竖直方向上的总偏移距离 b=y1+y2 解得电子比荷
(3)极板D1、D2间仅有匀强磁场时，电子做匀速圆周运动，射出磁场后电子做匀速直线运动，如图所示．
则
穿出磁场后在竖直方向上移动的距离
则

解得