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- 2021-05-25 发布
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2018-2019学年度下学期高二模块考试
物理试题
第Ⅰ卷(选择题共45分)
一、本题包括15小题,每小题3分,共45分。在每小题给出的四个选项中,第1~10小题只有一项符合题目要求,第11~15小题有多项符合题目要求。全部选对的得3分,选对但不全的得2分,选错或不答的得0分。
1. 在人类探索原子及其结构的历史中,科学实验起到了非常重要的作用。下列说法符合历史事实的是( )
A. 汤姆孙发现电子,并提出原子的核式结构模型
B. 密立根通过“油滴实验”,发现电荷是量子化
C. 查德威克用α粒子轰击氮原子核,打出一种新的粒子叫质子
D. 爱因斯坦发现铀核被中子轰击后分裂成两块,把这类核反应定名为核裂变
【答案】B
【解析】A.汤姆孙发现电子,卢瑟福提出原子的核式结构模型,故A错误;
B.密立根通过著名的油滴实验发现电荷是量子化的,并测出了电子的电量,故B正确;
C.1919年英国物理学家卢瑟福通过对α粒子轰击氮原子核实验的研究,首次完成了人工核转变,发现了质子,并猜测“原子核是由质子和中子组成的”,故C错误;
D.1938年底,德国物理学家哈恩与斯特拉曼斯利用中子轰击铀核时,发现了铀核裂变,故D错误。故选B。
2. 对几种物质的认识,错误的是( )
A. 彩色液晶显示器利用了光学性质具有各向异性的特点
B. 食盐熔化过程中温度保持不变,说明食盐是晶体
C. 玻璃的裂口放在火焰上烧熔后尖端变钝,是液体表面张力的作用结果
D. 天然水晶是晶体,将其熔化以后再凝固形成的石英玻璃仍然是晶体
【答案】D
【解析】A.彩色液晶显示器利用了光学性质具有各向异性的特点,选项A正确,不符合题意;
B.食盐熔化过程中温度保持不变,说明食盐是晶体,选项B正确,不符合题意;
C.玻璃的裂口放在火焰上烧熔后尖端变钝,是液体表面张力的作用结果,选项C正确,不符合题意;
D.天然水晶也叫石英,但天然水晶在熔化再凝固后叫人造水晶,人造水晶不是晶体,故D错误,符合题意。故选D。
3. 国产科幻片《流浪地球》中,为使地球逃离太阳系,在赤道上建造了一万多座行星发动机,产生推力使地球停止自转并将地球推离太阳系,成为流浪行星。这些行星发动机就利用了核聚变,下列核反应中,属于核聚变的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】聚变是质量轻的核结合成质量大的核;裂变是质量较大的核分裂成较轻的几个核。
A.属于轻核聚变,故A正确;
BCD.,,是原子核的人工转变,是发现中子和质子的核反应方程,故BCD错误。故选A。
4. 电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的是( )
A. 振荡电路的频率越高,发射电磁波的本领越大
B. 电磁波在真空中的波长与电磁波的频率无关
C. 均匀变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波
D. 麦克斯韦通过测量证明,电磁波在真空中具有与光相同的速度
【答案】A
【解析】A.振荡电路的频率越高,发射电磁波的本领越大,故A正确;
B.电磁波在真空中的速度相同,所以电磁波在真空中的波长与电磁波的频率反比,故B错误;
C.均匀变化的电场和磁场形成稳定的磁场和电场,不能形成电磁波,故C错误;
D.麦克斯韦预言电磁波在真空中具有与光相同的速度,赫兹通过测量证明,电磁波在真空中具有与光相同的速度,故D错误。故选A。
5. 如图所示为氢原子的能级图,已知金属钨的逸出功为4.54eV,则下列说法正确的是( )
A. 处于基态的氢原子可以吸收10.3eV的光子而被激发
B. 一个氢原子处于n=4能级,最多辐射6种波长的光
C. 用n=4能级跃迁到n=2能级的辐射光照射钨,能发生光电效应
D. 氢原子从能级n=4跃迁到n=3比从能级n=3跃迁到n=2辐射的电磁波波长要长
【答案】D
【解析】A.处于基态的氢原子可以吸收(-3.40eV)-(-13.6eV)=10.2eV的光子而被激发,但是不能吸收能量为10.3eV的光子,选项A错误;
B.一个氢原子处于n=4能级,最多辐射3种波长的光,分别对应于4→3,3→2,2→1的跃迁,选项B错误;
C.从n=4能级跃迁到n=2能级辐射光子的能量为(-0.85eV)-(-3.4eV)=2.55eV<4.54eV,则当照射钨时不能发生光电效应,选项C错误;
D.能级n=4到n=3的能级差要比能级n=3到n=2的能级差小,则氢原子从能级n=4跃迁到n=3比从能级n=3跃迁到n=2辐射的电磁波波长要长,选项D正确。故选D。
6. 关于原子和原子核的认识,正确的是( )
A. 温度越高,放射性元素衰变就越快
B. α、β和γ三种射线中,α射线的穿透力最强
C. 比结合能越大,原子核越稳定
D. 氢原子辐射光子后,其绕核运动的电子动能减小
【答案】C
【解析】A.放射性元素的半衰期与原子的化学状态和物理状态无关,由原子核本身来决定,故A错误;
B.α、β和γ三种射线中,α射线穿透力最差,电离能力最强,γ射线的穿透能力最强,故B错误;
C.比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢靠,原子核越稳定,故C正确;
D.氢原子辐射光子后,轨道半径变小,其绕核运动的电子动能变大,故D错误。故选C。
7. 下列关于热力学定律的说法,正确的是( )
A. 第二类永动机并没有违反能量守恒定律
B. 热量只能从高温物体传到低温物体
C. 晶体熔化的过程要吸收热量,因此分子的平均动能增大
D. 一定质量的理想气体经历等容变化,气体吸收热量,其内能有可能减小
【答案】A
【解析】A.第二类永动机违反热力学第二定律,并没有违反能量守恒定律,故A正确;
B.热量能自发从高温物体传到低温物体,在外力做功的情况下,能从低温物体传到高温物体,故B错误;
C.晶体熔化的过程要吸收热量,但温度不变,所以分子的平均动能不变,故C错误;
D.一定质量的理想气体经历等容变化,则不做功,有W=0 气体吸收热量,有Q>0
根据热力学第一定律有 所以其内能有增大,故D错误;故选A。
8. 某弹簧振子沿着x轴的简谐运动图像如图所示,下列描述正确的是( )
A. t=0.5s时与t=1.5s时的回复力相同 B. t=0.5s时与t=1.5s时的弹性势能相同
C. t=1s时与t=2s时的速度相同 D. t=2.3s时速度为正,加速度也为正
【答案】B
【解析】AB.t=0.5s时,振子处于正的最大位移处,弹簧被拉伸,t=1.5s时,振子处于负的最大位移处,故回复力大小相等,方向相反,弹簧被压缩;且t=0.5s时与t=1.5s时弹簧的拉伸量和压缩量相等,故弹性势能相同,故A错误,B正确;
C.t=1s时,振子位于平衡位置正在向负方向运动,振子的速度最大,t=2s时,振子位于平衡位置正在向正方向运动,振子的速度最大,由简谐运动的特点可知,t=1s时与t=2s时的速度大小相等,方向相反,故C错误;
D.t=2.3s时振子向正方向运动,速度为正,位移为正,故加速度为负,故D错误。故选B。
9. 浸润现象和不浸润现象在日常生活中是常见的,下列几种现象的说法,正确的是( )
A. 水银不能浸润玻璃,说明水银是不浸润液体
B. 水可以浸润玻璃,说明附着层内分子间的作用表现为引力
C. 脱脂棉球脱脂的目的,是使它从不能被水浸润变为可以被水浸润
D. 建筑房屋时在地基上铺一层涂着沥青的纸,是利用了毛细现象
【答案】C
【解析】
附着层里的分子既受固体分子的吸引,又受到液体内部分子的吸引。如果受到固体分子的吸引力较弱,附着层的分子就比液体内部稀疏,在附着层里分子间吸引力较大,造成跟固体接触的液体表面有缩小的趋势,形成不浸润。反之,如果附着层分子受固体分子吸引力相当强,附着层分子比液体内部更密集,附着层就出现液体相互推斥的力,造成跟固体接触的液体表面有扩展的趋势,形成浸润。
A.水银不能浸润玻璃,说明水银和玻璃的附着层里分子间吸引力较大,形成不浸润,但是不能说明水银是不浸润液体,故A错误;
B.水可以浸润玻璃,,说明附着层内分子间的作用表现为斥力,故B错误;
C.脱脂棉能够吸取药液,在于脱脂后把它从不能被水浸润变成了可以被水浸润,以便吸取药液,故C正确;
D.砖的内部也有许多细小的孔道,会起到毛细管的作用,在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,可以防止地下水分沿着夯实的地基以及砖墙的毛细管上升,以保持房屋干燥,不是浸润现象,故D错误。故选C。
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变化的图线如图所示,图线的反向延长线与纵轴交点纵坐标为-a(a>0),与横轴交点横坐标为b,电子的电荷量大小为e,则由图获取的信息,错误的是( )
A. 该金属的截止频率为b B. 该金属的逸出功为a
C. 普朗克常量为 D. 入射光的频率为2b时,遏止电压为
【答案】C
【解析】ABC.根据爱因斯坦光电效应方程
结合图像,当Ekm=0时,;当时
即该金属的逸出功为a;普朗克常量为
则选项AB正确,不符合题意;选项C错误,符合题意;
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
而 则 故D正确,不符合题意。故选C。
11. 下列说法正确的是( )
A. 有的原子发射光谱是连续谱,有的原子发射光谱是线状谱
B. 可以用原子的特征谱线确定物质的组成成分
C. 可以利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施
D. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
【答案】BC
【解析】AB.各种原子的发射光谱都是线状谱,线状谱是原子的特征谱线,可以用原子的特征谱线确定物质的组成成分,故A错误,B正确;
C.紫外线有荧光作用,则可以利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施,选项C正确;
D.太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变反应,选项D错误。故选BC。
12. 康普顿效应深入地解释了光的粒子性,表明光子除了具有能量之外还具有动量。用λ表示光的波长,v表示光的频率,h表示普朗克常量,c表示光速。下列关于光子的动量表达式,正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】根据质能方程有又因为且得,故选BD。
13. 下列说法正确的是( )
A. 当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大
B. 只有缝、孔的宽度跟波长相差不多或比波长更小时,才能发生波的衍射现象
C. 当波源的频率发生变化时,就会发生多普勒效应现象
D. 频率不同的两列波相互叠加时,各个质点的振幅是不断变化的
【答案】AD
【解析】A.当驱动力的频率等于系统的固有频率时,产生共振,此时受迫振动的振幅最大,选项A正确;
B.只有缝、孔宽度跟波长相差不多或比波长更小时,才能发生波的明显的衍射现象,选项B错误;
C.多普勒效应是波源与观察者间相对运动时,接收到的频率与波源的频率不同而产生的现象;当波源与观察者有相对运动时,才会发生多普勒效应,故C错误;
D.频率不同的两列波相互叠加时,各个质点的振幅是不断变化的,选项D正确。故选AD。
14. 光学既是一门古老的基础科学,又是现代科学领域中最活跃的前沿科学之一,具有强大的生命力和不可估量的发展前景。关于光的应用,下列说法正确的是( )
A. 光导纤维传递信息时,利用了光的衍射原理
B. 检查一个平面的平整程度,可以利用光的干涉
C. 望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,是利用了光的偏振
D. 激光雷达能精确测出目标的距离和运动速度,是利用了激光平行度好的特点
【答案】BD
【解析】A.光导纤维传递信息时,利用了光的全反射,故A错误;
B.检查一个平面的平整程度,可以利用光的薄膜干涉,故B正确;
C.望远镜的镜头表面常常镀一层透光的膜,是利用了光的薄膜干涉,故C错误;
D.激光雷达能精确测出目标的距离和运动速度,是利用了激光平行度好的特点,故D正确;
故选BD。
15. 用如图所示的电路,可以研究光电效应中电子发射的情况与照射光的强弱、光的颜色等物理量间的关系。K在受到光照射时能够发射光电子,K与A之间电压的大小可以调整,电源的正负极也可以对调。电源按图示极性连接时,阳极A吸收阴极K发出的光电子,在电路中形成光电流。关于实验结果,下列说法正确的是( )
A. 不断增大入射光的光照强度,光电流也不断增大
B. 不断增大K与A之间电压,光电流也不断增大
C. 不断增大入射光的频率,遏止电压也不断增大
D. 不断增大光照时间,无论什么样的单色光,迟早都能发生光电效应
【答案】AC
【解析】A.由图可知,光电管加的是正向电压,当不断增大入射光的光照强度时,单位时间逸出光电子的个数增加,则光电流也不断增大,选项A正确;
B.光电管加的是正向电压,开始时不断增大K与A之间电压,光电流也不断增大,但是当光电流达到饱和光电流时,即使再增加电压光电流也是不变的,选项B错误;
C.根据遏止电压与光的频率关系
可知,不断增大入射光频率,遏止电压也不断增大,选项C正确;
D.根据光电效应的规律可知,能否发生光电效应与光照时间无关,选项D错误。故选AC。
第Ⅱ卷(非选择题共55分)
二、本题包括2小题,共17分。根据题目要求将答案填写在答题卡中指定的位置。
16. 某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验,步骤如下,请帮助该同学将步骤补充完整。
(1)让细线的一端穿过摆球的小孔,然后打一个比小孔大的线结,制成一个单摆。线的另一端悬挂在铁架台上,如图甲所示有两种不同的悬挂方式,最好选______(填“A”或“B”);
(2)把铁架台放在实验桌边,使悬挂点伸到桌面以外,让摆球自由下垂。用米尺量出悬线长度l,用游标卡尺测出摆球的直径d,如图乙所示,则d=______mm;
(3)单摆的摆长为______(用字母l和d表示);
(4)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5°)后释放,使摆球只在一个竖直平面内摆动,此时单摆做简谐运动,当摆球通过平衡位置时,按下秒表并从“1”开始计数,摆球通过平衡位置的次数为n时,记下所用的时间t,则单摆的周期T=______;
(5)改变摆长,重做几次实验,由几组周期的平方和摆长做出T2-L图象如图丙所示,若图象的斜率为k,则重力加速度g=______。
【答案】 (1). B (2). 4.60 (3). (4). (5).
【解析】(1)[1]方法A中当摆球摆动时摆长会发生变化,则如图甲所示的两种不同的悬挂方式中,最好选B;
(2)[2]摆球直径d=4mm+0.05mm×12=4.60mm;
(3)[3]单摆摆长为
(4)[4]单摆的周期
(5)[5]根据单摆周期公式 可得 则 解得
17. 同学们用双缝干涉实验测黄光的波长。已知双缝间距d=2.0×10-4m,双缝到屏的距离l=0.8m,屏幕上出现黄光的干涉条纹如图甲所示。回答下列问题:
(1)分划线对准最左边的亮条纹中心时,螺旋测微器的读数x1=0.300mm,转动手轮,分划线向右移,对准另一条亮条纹时,螺旋测微器的示数如图乙所示,x2=______mm;
(2)相邻的亮条纹的间距Δx=______mm(结果保留两位小数);
(3)黄光的波长的计算式λ=______(用前面给出的字母d、l、Δx表示),代入相关数据,求得所测黄光的波长为______m(结果保留两位小数);
(4)若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是_____(填选项前的字母代号)
A.改用强度大的黄色激光做实验 B.改用红色的单色光做实验
C.减小双缝之间的距离 D.将光源向远离双缝的位置移动
【答案】 (1). 12.212(12.211~12.214之间都对) (2). 2.38 (3). 5.95×10-7 (4). BC
【解析】(1)[1]图乙中螺旋测微器的固定刻度读数为12mm,可动刻度读数为0.01×21.2mm=0.212mm,所以最终读数为12.212mm,由于误差(12.211mm~12.214mm之间都对)
(2)[2]相邻的亮条纹的间距
(3)[3]根据双缝干涉条纹的间距公式得
[4]代入数据得
(4)[5]根据双缝干涉条纹的间距公式可知,为了增大光屏上干涉条纹的间距,应使得双缝间距离d缩小,或者增大L与λ
A.改用强度大的黄色激光做实验时,波长不变,光屏上干涉条纹间距不变,故A错误;
B.改用红色的单色光做实验即增大入射光的波长,光屏上干涉条纹间距增大,故B正确;
C.减小双缝之间的距离可使光屏上干涉条纹间距增大,故C正确;
D.将光源向远离双缝的位置移动,不会影响条纹间距,故D错误。故选BC。
三、本题包括4小题,共38分。解答时应写出必要的文字说明、主要公式和重要的演算步骤,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。
18. 如图所示,一定质量的理想气体,经历A→B→C→A的过程,其中A→B是双曲线的一部分。则
(1)气体从A到B的过程中,吸收热量还是放出热量,请分析说明。
(2)从C到A的过程中,气体对外做功还是外界对气体做功,做了多少功?
(3)若在A→B→C→A的整个过程中,气体对外界放出86J的热量,从A到B的过程中,对外做了多少功?
【答案】(1)见解析;(2)600J;(3)514J
【解析】(1)A→B是双曲线的一支,故为等温变化,内能不变。体积增大,气体对外做功,即WAB为负,由热力学第一定律可知,气体吸收热量
(2)由图可知,从C到A的过程是等压变化,体积减小,故外界对气体做功。
WCA=p(VC-VA) 解得WCA=600J
(3)在A→B→C→A的整个过程中,气体的内能不变,而B→C的过程中为等容变化,做功为零 由热力学第一定律WAB+WCA-Q=0 解得WAB=-514J 即对外做功514J
19. 一个静止的铀核()衰变为钍核()时释放出一个粒子X。
(1)写出核反应方程(标上质量数和电荷数);
(2)若衰变后钍核的速度大小为v0,求粒子X的速度大小;
(3)已知铀核的质量为3.853131×10-25kg,钍核的质量为3.786567×10-25kg,粒子X的质量为6.64672×10-27kg,光速c=3×108m/s。则衰变过程中释放的能量是多少焦耳(结果保留两位有效数字)?
【答案】(1);(2)58.5v0;(3)8.7×10-13J
【解析】(1)核反应方程
(2)铀核衰变过程中动量守恒,若钍核的质量为234m,根据上面的核反应方程,X粒子的质量为4m,根据动量守恒定律有0=234mv0-4mv 解得X粒子的速度大小v=58.5v0
(3)根据已知条件,核反应过程的质量亏损Δm=M铀-M钍-MX 解得Δm=9.68×10-30kg
根据质能方程有ΔE=Δmc2 代入数据,解得ΔE=8.7×10-13J
20. 如图,一列简谐横波沿x轴方向传播。实线为t=0时的波形图,此时x=4m的质点M速度方向沿y轴正方向。虚线为t=0.6s时的波形图。求:
(1)这列波的传播方向;
(2)简谐波的周期;
(3)波的最小传播速度。
【答案】(1)向右;(2)s(n=0,1,2……);(3)
【解析】(1)t=0时x=4m的质点M速度方向沿y轴正方向,可知波传播方向向右;
(2)由图可知,波长λ=8m
设波的周期为T,在Δt的时间内,波向右运动了(n=0,1,2……)即
(n=0,1,2……) 简谐波的周期s(n=0,1,2……)
(3)由 周期最大时,波的传播速度最小,故当n=0时,周期最大为0.8s
波的最小速度
21. 如图,△ABC是一直角三棱镜的横截面,∠A=90°,∠B=60°。一细光束从BC边的D点入射,折射后,射到AC边的E点,并在E点恰好发生全反射,后经AB边的F点射出。已知反射光线EF平行于棱镜的BC边,AC=d,E点恰好是AC的中点。不计多次反射。
(1)棱镜的折射率n;
(2)光束从BC边的D点入射时,入射角的正弦值sinα;
(3)光束在三棱镜中的传播时间t。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)由于光在E点反射后的光线与BC边平行,由几何关系可知,在E点的反射角等于60° 又由于光恰好在E点发生全反射,可得临界角C=60°
根据全反射临界角与介质折射率的关系得 解得棱镜的折射率
(2)由几何关系可知,光线在D点的折射角γ=30°
由折射定律得 解得得
(3)已知AC=d,E点为AC的中点,即CE=EA=
由几何关系可得,
光束在棱镜中经过的路程为
光在棱镜中的传播速度 光束在三棱镜中的传播时间 解得