河南省开封市兰考县等五县联考2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） 17页

河南省开封市兰考县等五县联考2020学年高二物理下学期期中试题（含解析） ‎ 一、单选题 ‎1.下列关于分子运动和热现象的说法正确的是（   ）‎ A. 如果气体温度升高，那么所有分子的速率都增加 B. 一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子势能的总和 C. 一定量 的水变成 的水蒸气，其分子平均动能增加 D. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间存在斥力 ‎【答案】 B ‎【考点】分子动理论，物体的内能 ‎【解析】【解答】气体温度升高，分子的平均动能增大，但并不是所有分子的速率都增加，A不符合题意；根据物体内能的定义可知，一定量气体的内能等于其所有分子热运动动能和分子之间势能的总和。B符合题意； 一定量‎100℃‎的水变成‎100℃‎的水蒸气，温度不变，其分子平均动能不变，吸收的热量转化为分子势能，C不符合题意； 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子做永不停息的热运动的结果，D不符合题意。‎ 故答案为：B ‎【分析】物体的内能是分子动能和势能之和；分子的平均动能只与温度有关系，温度高，分子的平均动能越大，分子运动的越剧烈。‎ ‎2.下列说法中正确的是（   ）‎ A. 黑体辐射电磁波的强度按波长分布与黑体的温度无关 B. 钍的半衰期为24天，‎1g钍 经过120天后还剩 钍 C. 比结合能越大，原子核中核子结合的越不牢固，原子核越不稳定 D. 放射同位素 经 、 衰变会生成 ，其中经过了3次 衰变和2次 衰变 ‎【答案】 D ‎【考点】原子核的衰变、半衰期 ‎【解析】【解答】一般物体辐射电磁波的情况与温度有关，还与材料的种类及表面情况有关；但黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，A不符合题意；钍的半衰期为24天，‎1g钍 经过120天后，发生5个半衰期，‎1g钍经过120天后还剩 ，B不符合题意；比结合能越大，原子核越稳定，越牢固，C不符合题意；钍 衰变成氡 ，可知质量数少12，电荷数少4，因为经过一次α衰变，电荷数少2，质量数少4，经过一次β衰变，电荷数多1，质量数不变，可知经过3次α衰变，2次β衰变，D符合题意。‎ 故答案为：D ‎【分析】原子核的衰变是随机的，原子核的半衰期是指放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间，只与原子核内部的结构有关，与外界环境无关。‎ ‎3.2020年世界杯在俄罗斯举行，牵动着无数球迷的心，梅西和C罗成为最受瞩目的明星球员。某一运动员用头颠球热身，若足球被头连续竖直顶起，每次上升的高度为‎1.25 m，足球的质量为‎400 g，每次与头部作用时间Δt为0.1 s，则足球每一次在空中运动的时间及足球给头部的作用力大小分别为（空气阻力不计，g=‎10 m/s2）（   ）‎ A.   ；                                     B. ； ‎ C. ；                                       D. ； ‎ ‎【答案】 A ‎【考点】动量定理 ‎【解析】【解答】足球做竖直上抛运动，空中运动时间 。足球下落到头部时的速度 ，等速反弹，与头部作用时间△t=0.1s。设竖直向上为正方向，由动量定理得：（FN-mg）△t=mv-（-mv），解得：FN=44N，A符合题意，BCD不符合题意。‎ 故答案为：A ‎【分析】足球做竖直上抛运动，利用运动学公式求出足球的初速度和运动时间，利用动量定理求解头对足球的作用力。‎ ‎4.用频率为v的单色光照射阴极K时，能发生光电效应，改变光电管两端的电压，测得电流随电压变化的图象如图所示，U0为遏止电压．已知电子的带电荷量为e，普朗克常量为h，则阴极K的极限频率为（    ）‎ A.                                   B.                                   C.                                   D. v ‎【答案】 B ‎【考点】光电效应 ‎【解析】【解答】根据光电效应方程 ， ，得出 ，B符合题意。‎ 故答案为：B ‎【分析】利用遏止电压和最大初动能的关系，结合光电效应方程可以求出极限频率的大小。‎ ‎5.关于下列四幅图说法错误的是（   ）‎ A. 原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径可以是任意的 B. 光电效应实验说明了光具有粒子性 C. 电子束通过铝箔时的衍射图样证实了运动电子具有波动性 D. 发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围 ‎【答案】A ‎【考点】波的干涉和衍射，光电效应，玻尔原子理论，α粒子的散射 ‎【解析】【解答】解：A、由图和玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道．故A错误．‎ B、光电效应实验说明了光具有粒子性．故B正确．‎ C、衍射是波的特有现象，电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性．故C正确．‎ D、少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的几乎全部质量和所有正电荷主要集中在很小的核上，否则不可能发生大角度偏转．故D正确．‎ 本题选错误的，故选：A．‎ ‎【分析】根据玻尔理论分析电子的轨道；光电效应说明了光具有粒子性；衍射是波的特有现象；少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围．‎ ‎6.“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子，核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子（其质量小于电子质量且不带电）．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”（电子的初动量可不计），则(   )‎ A. 生成的新核与衰变前的原子核质量数相同           B. 生成新核的核电荷数增加 C. 生成的新核与衰变前的原子核互为同位素           D. 生成的新核与中微子的动量大小相等 ‎【答案】 A ‎【考点】原子核的衰变、半衰期 ‎【解析】【解答】设母核质子数为a中子数为b，发生衰变后质子数为a-1，中子数为b+1，质量数仍为a+b，A符合题意；原子核俘获一个核外电子，核内一个质子变为中子，核电荷数减少，B不符合题意；生成的新核与衰变前的原子核质量数相同，质子数不同中子数不同，所以根据同位素概念判断不是同位素，C不符合题意；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小等，方向相反，D不符合题意．‎ 故答案为：A ‎【分析】原子核衰变时，遵循质量数守恒、能量守恒、电荷守恒，结合选项分析求解即可。‎ 二、多选题 ‎7.一定质量的理想气体经历如图所示的一系列变化过程，ab、bc、cd和da这四个过程中在p-T图上都是直线段，其中ab的延长线通过坐标原点O，bc垂直于ab而cd平行于ab，由图可以判断（   ）‎ A. ab过程中气体体积不断增大                                B. bc过程中气体体积不断减小 C. cd过程中气体体积不断增大                                D. da过程中气体体积不断减小 ‎【答案】 B,C ‎【考点】气体的变化图像P-V图、P-T图、V-T图 ‎【解析】【解答】由理想气体状态方程 ，整理得： ，在p-T图象中a到b过程斜率不变， 不变，则得气体的体积不变，A不符合题意；由理想气体状态方程整理得： ，可以判断图象上的各点与坐标原点连线的斜率即为 ，所以bc过程中气体体积不断减小，cd过程中气体体积不断增大，BC符合题意；da过程中，od线的斜率大于oax线的斜率， 减小，则气体的体积变大，D不符合题意。‎ 故答案为：BC ‎【分析】对于P-T图像，从图中得到气体处在某种状态的压强和温度，根据理想气体物态方程求解体积的变化即可。‎ ‎8.如图所示为氢原子能级的示意图，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种不同频率的光。关于这些光，下列说法正确的是(    )‎ A. 最容易表现出波动性的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的 B. 这些氢原子最多可辐射出6种不同频率的光 C. 若用n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光照射某金属恰好发生光电效应，则用n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光照射该金属一定能发生光电效应 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的金属铂产生的光电子的最大初动能为3.86 eV ‎【答案】 B,D ‎【考点】氢原子光谱，玻尔原子理论 ‎【解析】【解答】A、最容易表现出波动性的光是波长较大，即频率较小的光。根据 ，在所有辐射出的光中，只有从n=4能级到n=3能级跃迁的能量差 最小，波长最长，最满足题意，A不符合题意；‎ B、由于是一群氢原子处于n=4能级，故它们在向低能级跃迁过程中产生的光子种类为 种，B符合题意；‎ C、根据 ，从n＝4能级跃迁到n＝3能级辐射出的光子的频率 小于从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子的频率 ，用频率 的光恰好发生光电效应，则频率 小于该种金属的极限频率（截止频率），无论光多么强，都不能发生光电效应，C不符合题意；‎ D、用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子的能量为 ；又根据光电效应方程，最大初动能 ，D符合题意。‎ 故答案为：BD。‎ ‎【分析】当电子由低能级跃迁到高能级时，电子需要吸收能量，当电子由高能级跃迁到低能级时，电子需要释放能量，结合公式求解产生或吸收光子的频率。‎ ‎9.以下说法正确的是（   ）‎ A. 玻尔将量子观点引入到原子模型中，成功解释了氢原子的发光现象 B. 铀核裂变的核反应是： ‎ C. 汤姆孙在研究 射线时发现了电子 D. 原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为 的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为 的光子，已知 ，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时需要吸收波长为 的光子 ‎【答案】 A,D ‎【考点】核反应方程，玻尔原子理论 ‎【解析】【解答】根据物理学史可知，玻尔将量子观点引入到原子模型中，成功解释了氢原子的发光现象，A符合题意；铀核在吸收一个慢中子后才能发生裂变，所以核反应前面的中子不能约掉，B不符合题意；汤姆逊通过对阴极射线的研究发现了电子，C不符合题意；原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子，知ac能级差 ，原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，知bc能级差为 ，因为λ1＞λ2 ， 所以△E2＞△E1 ， 所以c能级高于a能级，从a能级跃迁到c能级需吸收光子，即为： ，解得： ，D符合题意。‎ 故答案为：AD ‎【分析】氢原子的能级是分离的，不连续的，对应的氢原子中的能级时分立的，不是连续的。‎ 三、填空题 ‎10.下列说法中正确的是(   )‎ A. 温度相同的氢气和氮气，氢气分子比氨气分子的平均速率大 B. 由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和气体的密度，可以估算出理想气体分子间的平均距离 C. 当理想气体的体积增加时，气体的内能一定增大 D. 将碳素墨水滴入清水中，观察到布朗运动是碳分子的无规则运动 E. 容器内一定质量的理想气体体积不变，温度升高，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加．‎ ‎【答案】 A,B,E ‎【考点】分子动理论，布朗运动，物体的内能 ‎【解析】【解答】A：温度相同的氢气和氮气，分子平均动能相同，但氢气分子质量比氨气分子质量小，则氢气分子比氨气分子的平均速率大。A符合题意。‎ B：由气体的摩尔质量和气体的密度可求出气体的摩尔体积；气体摩尔体积与阿伏加德罗常数之比等于每个气体分子占据的空间大小，由气体分子占据的空间大小可以估算出理想气体分子间的平均距离。B符合题意。‎ C：理想气体的体积增加时，理想气体的温度可能降低，理想气体的内能可能减小。C不符合题意。‎ D：将碳素墨水滴入清水中，观察到的布朗运动是固体颗粒的运动，并不是碳分子的无规则运动。D不符合题意。‎ E：容器内一定质量的理想气体体积不变，分子密集程度不变，温度升高，分子平均动能增大，则单位时间内撞击容器壁的分子数增加。E符合题意。‎ 故答案为：ABE ‎【分析】分子的平均动能只与温度有关系，温度高，分子的平均动能越大，分子运动的越剧烈；压强的微观解释是大量分子对容器壁的碰撞的平均值。‎ 四、实验题 ‎11.在“用单分子油膜估测分子大小”实验中 ‎（1）某同学操作步骤如下 ‎①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液 ‎②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积 ‎③在蒸发皿中盛一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 ‎④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明的方格纸测量油膜的面积 改正其中的错误________‎ ‎（2）若油酸酒精溶液浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为‎40cm2 ， 则估测出油酸分子的直径为________。‎ ‎【答案】 （1）②在量筒中滴入N滴溶液 ③在水面上先撒上痱子粉 ‎（2）1.2×10-9m ‎【考点】估测分子大小 ‎【解析】【解答】实验原理为通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积，然后将此溶液1滴在有痱子粉的浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状，将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积．则用此溶液的体积除以其的面积，恰好就是油酸分子的直径；根据浓度和一滴溶液的体积相乘得到纯油酸的体积，用此纯油酸的体积除以其的面积，就是油酸分子的直径．（1）②要测出一滴油酸酒精溶液的体积，即在量筒中滴入N滴溶液，测出其体积为V，则一滴该溶液的体积为 ；③为了使一滴油酸酒精溶液散开后界面比较清晰，要在水面上先撒上痱子粉．（2）1滴酒精油酸溶液的体积为V0=4.8×10-3ml，由油酸酒精溶液体积浓度为0.10%，可得1滴酒精油酸溶液中纯油酸的体积为V=0.1%V0；在水面上形成的油酸薄膜轮廓面积 S=40×10‎-4m2‎ ， 所以油酸分子直径 ‎ ‎【分析】（1）一滴油酸溶液中的油酸太少，测量起来误差比较大；在水面上萨珊痱子粉，目的是使油酸的边界更清晰；‎ ‎（2）利用油酸估计分子的大小，利用油酸的体积除以油酸的底面积即可。‎ ‎12.某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导轨装置如图(a)所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．‎ ‎（1）下面是实验的主要步骤：‎ ‎①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；‎ ‎②向气垫导轨通入压缩空气；‎ ‎③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端，滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；‎ ‎④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；‎ ‎⑤先________，再________，让滑块1带动纸带一起运动；在中间与滑块2相撞并粘在一起运动；‎ ‎⑥取下纸带，重复步骤④⑤，选出理想的纸带如图(b)所示；‎ ‎⑦测得滑块1的质量‎310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量‎205g．‎ ‎（2）已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为________ kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为________ kg·m/s(保留三位有效数字)．‎ ‎（3）试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是________‎ ‎【答案】 （1）接通打点计时器的电源 ‎；放开滑块 1‎ ‎（2）0.620；0.618‎ ‎（3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦 ‎【考点】验证动量守恒定律 ‎【解析】【解答】(2)放开滑块1后，滑块1做匀速运动，跟滑块2发生碰撞后跟2一起做匀速运动，根据纸带的数据得，碰撞前滑块1的动量为： ，滑块2的动量为零，所以碰撞前的总动量为‎0.620kg•m/s.‎ 碰撞后滑块1、2速度相等，所以碰撞后总动量为： (3)结果不完全相等是因为纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用．‎ ‎【分析】（2）通过纸带上点的距离和时间求出两个物体的速度，利用公式p=mv求解动量；‎ ‎（3）两个物体碰撞时动量守恒，由于水平方向的摩擦力使得实验结果与理想实验有略微的差异。‎ ‎13.如图甲所示，气缸左右侧壁导热，其它侧壁绝热，平放在水平面上。质量为m、横截面积为S的绝热活塞将气缸分隔成A、B两部分，每部分都封闭有相同质量的同种理想气体，此时两部分气体体积相等。外界温度T0保持不变，重力加速度为g（不计活塞和气缸间的摩擦）。‎ ‎（1）若将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示，稳定后A、B两部分气体体积之比变为2：1，整个过程不漏气，求甲图中A、B气体压强和乙图中A、B气体的压强。‎ ‎（2）将丙图中B的底端加一绝热层，并通过电热丝对B部分气体缓慢加热，使A、B两部分气体体积再次相等，求此时B部分气体的温度T。‎ ‎【答案】 （1）解：假设开始时，AB两部分体积均为V 此时pA=pB=p、TA=TB=T0‎ 将气缸缓慢转动，直到气缸竖直如图乙所示时设A部分压强为pA′‎ 则pB′=pA′+ ‎ 由玻意耳定律得：对A：pAV=pA′• ‎ 对B：pBV=pB′ ‎ 联立解得：p= ，pA′= ，pB′= ‎ ‎（2）解：对B部分气体缓慢加热，使A、B两部分气体体积再次相等，A回到最初状态，‎ 此时pB″=p+ = ‎ 从乙到丙过程，对B由理想气体状态方程得： ‎ 联立解得：T= T0‎ ‎【考点】理想气体的状态方程 ‎【解析】【分析】（1）气缸由水平变为竖直状态，里边的气体会重新分布，气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的压强即可；‎ ‎（2）结合气体初末状态的温度、压强和体积，利用理想气体物态方程求解末状态气体的温度。‎ 五、解答题 ‎14.如图所示，在一端开口、一端封闭粗细均匀的足够长玻璃管内，一段长为h=‎25cm的水银柱封闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置时，管内封闭的气柱长度为L1=‎20cm（如图甲），这时的大气压强P0=75cmHg，室温是t1=‎27℃‎．将玻璃管缓慢地转过90°角，使它开口向上，并竖直浸入热水中（如图乙），待稳定后，测得玻璃管内气柱的长度L2=‎17.5cm。‎ ‎（1）求此时管内气体的温度t2；‎ ‎（2）保持管内气体的温度t2不变，往玻璃管内缓慢加入水银，当封闭的气柱长度L3=‎12.5cm时，加入的水银柱长度△h是多少？‎ ‎【答案】 （1）解：根据理想气体状态方程得： = ，‎ 代入数值解得：t2=‎77℃‎；‎ ‎（2）解：根据玻意耳定律得：（p0+h）SL2=（p0+h+△h）SL3 ，‎ 代入数值解得：△h=‎‎40cm ‎【考点】理想气体的状态方程 ‎【解析】【分析】（1）结合气体初末状态的温度、压强和体积，利用理想气体物态方程求解末状态气体的温度；‎ ‎（2）气体做等温变化，结合气体初状态和末状态的压强和体积，利用波意尔定律列方程求解末状态的体积即可。‎ ‎15.两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素)．已知氘核的质量mD＝2.01360 u，氦核的质量mHe＝3.0150 u，中子的质量mn＝1.0087 u .‎ ‎（1）写出聚变方程并计算释放的核能．‎ ‎（2）若反应前两个氘核的动能均为0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？‎ ‎【答案】 （1）解：聚变的核反应方程： ‎ 核反应过程中的质量亏损为 ‎ 释放的核能为 ‎ ‎（2）解：对撞过程动量守恒，由于反应前两氘核动能相同，其动量等值反向，因此反应前后系统的动量为0，即： ‎ 反应前后总能量守恒，得： ‎ 解得： ， ‎ ‎【考点】核裂变与核聚变，核反应方程，质能方程 ‎【解析】【分析】（1）原子核发生核裂变或核聚变，前后发生质量亏损，亏损的质量转变成了能量释放出来，利用E=mc2求解即可；‎ ‎（2）对撞时，系统动量守恒和能量守恒，利用动量守恒定律和能量守恒列方程分析求解即可。‎ ‎16.如图所示，一轻质弹簧的一端固定在滑块B上，另一端与滑块C接触但未连接，该整体静止放在离地面高为H=‎5 m的光滑水平桌面上，现有一滑块A从光滑曲面上离桌面h=‎1.8 m高处由静止开始滑下，与滑块B发生碰撞并粘在一起压缩弹簧推动滑块C向前运动，经一段时间，滑块C脱离弹簧，然后在水平桌面上运动一段距离后从桌面边缘飞出。已知mA=‎2 kg，mB=‎1 kg，mC=‎3 kg，g=‎10 m/s2 ， 求：‎ ‎（1）滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度；‎ ‎（2）压缩过程中弹簧的最大弹性势能；‎ ‎（3）滑块C落地点与桌面边缘的水平距离。‎ ‎【答案】 （1）解：滑块A从光滑曲面上h高处由静止开始滑下的过程，其机械能守恒，设其滑到底面的速度为v1 ， 由机械能守恒定律有：mAgh= mAv12‎ 解得：v1=‎6m/s 滑块A与B碰撞的过程，A、B系统的动量守恒，碰撞结束瞬间具有共同速度，设为v2 ， 取向右为正方向，由动量守恒定律有：mAv1=（mA+mB）v2‎ 解得：v2= v1=‎4m/s ‎（2）解：滑块A、B发生碰撞后与滑块C一起压缩弹簧，压缩的过程机械能守恒，被压缩弹簧的弹性势能最大时，滑块A、B、C速度相等，设为速度v3‎ 由动量守恒定律有：mAv1=（mA+mB+mC）v3‎ 解得：v3= =‎2m/s 由机械能守恒定律有：Ep= （mA+mB）v22- （mA+mB+mC）v32‎ 解得：Ep=12J ‎（3）解：被压缩弹簧再次恢复自然长度时，滑块C脱离弹簧，设滑块A、B的速度为v4 ， 滑块C的速度为v5 ，‎ 分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有：（mA+mB）v2=（mA+mB）v4+mCv5‎ ‎（mA+mB）v22= （mA+mB）v42+ mCv52‎ 解得：v4=0，v5=‎4m/s 滑块C从桌面边缘飞出后做平抛运动，则有：S=v5t H= gt2。‎ 解得：S=‎‎4m ‎【考点】机械能守恒及其条件，动量守恒定律 ‎【解析】【分析】（1）利用动能定理求解物体A的末速度，利用动量定理求解AB碰撞后的速度；‎ ‎（2）当A、B、C三个物体的速度相同时，弹簧的弹性势能最大，利用动量守恒定律和机械能守恒列方程分析求解即可；‎ ‎（3）三个物体组成系统动量守恒和机械能守恒，利用动量守恒定律和机械能守恒列方程分析求解平抛初速度，再利用平抛运动学公式求解水平位移。‎