2017-2018学年山西省太原市第五中学高二下学期5月月考 物理（理）试题 解析版 11页

‎2017-2018学年山西省太原市第五中学高二下学期5月月考 物理（理）试题 解析版 一、选择题（本大题共12个小题，每小题4分，共48分。其中1-8题只有一个选项符合题意，9-12题有多个选项符合题意，全选对的给4分，选对选不全的给2分，有错选的不给分。请将正确选项填写到答题纸的相应位置）‎ ‎1. 关于卢瑟福的粒子散射实验，下列说法中正确的是 A. 全部粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进 B. 根据粒子散射实验可以估测原子的大小 C. 粒子散射实验揭示了原子核由质子和中子构成 D. 粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型 ‎【答案】D ‎【解析】卢瑟福的粒子散射实验中，大多数的α粒子穿过金箔后仍按原来的方向前进，选项A错误； 根据α粒子散射实验可以估测原子核的大小，选项B错误；α粒子散射实验揭示了原子的核式结构模型，但不能揭示原子核由质子和中子构成，选项D正确，C错误；故选D.‎ ‎2. 关于光的波粒二象性下列说法中正确的是 A. 光子说完全否定了波动说 B. 光的波粒二象性是指光与经典的波与粒子很相似 C. 光的波动说和光子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有不能解释的实验现象 D. 光的波粒二象性是指光要么具有波动性要么具有粒子性，而不是同时具有波动性和粒子性 ‎【答案】C ‎【解析】光子说的确立，没有完全否定了波动说，使人们对光的本性认识更完善，光既有波动性，又有粒子性，光具有波粒二象性，故AD错误；光的波粒二象性，与宏观概念中的波相同又与微观概念中的粒子完全不相同，故B错误；波动说和粒子说都有其正确性，但又都是不完善的，都有其不能解释的实验现象，故C正确；故选C。‎ ‎3. 如图所示，四个示意图所表示的实验中，能说明光具有粒子性的是 A. ‎ B. ‎ C. ‎ D. ‎ ‎【答案】C ‎【解析】试题分析：该实验是α粒子散射实验，依据此实验卢瑟福提出了原子核式结构学说，与光的性质无关．故A错误．干涉是波的特有性质，本实验是双孔干涉实验，说明光具有波动性．故B错误．此实验是光电效应的实验，说明光具有粒子性．故C正确．三种射线在磁场偏转的实验，能判定射线的电性，不能说明光的性质．故D错误．故选C．‎ 考点：双孔干涉实验、光电效应实验、α粒子散射实验和三种射线 ‎【名师点睛】本题中的四个实验分别是双孔干涉实验、光电效应实验、α粒子散射实验和三种射线在磁场中偏转实验,关键要熟悉人类对光的本性的认识过程，知道光的干涉和衍射能证明光的波动性．光电效应能说明光的粒子性．‎ ‎4. 关于光子说对光电效应的解释，下列说法中正确的是 A. 金属内的每个电子一次只能吸收一个光子 B. 只要入射光足够强，便一定能发生光电效应 C. 当入射光频率一定时，入射光越强，光电子的初动能就一定越大 D. 光电子的最大初动能与入射光的频率、光强有关 ‎【答案】A ‎【解析】根据光电效应的规律，金属表面的一个电子一次只能吸收一个光子。故A正确；能否发生光电效应与入射光的强度无关，只与入射光的频率有关，只有当入射光的频率大于金属的极限频率时才能发生光电效应，选项B错误；入射光频率越大，光电子的初动能就一定越大，选项C错误；光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与光强无关，选项D错误；故选A.‎ ‎5. 目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法中正确的是 A. 氡的半衰期为3.8天，若取100个氡原子核，经7.6天后就一定剩下25个原子核了 B. β衰变所释放的电子来自于原子核外的电子 C. γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最弱,α射线的电离能力最强 D. 发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，质量数减少了4‎ ‎【答案】D ‎【解析】半衰期的对大量原子核的衰变的统计规律，对于单个是不成立的，故A错误；发生β衰变的过程是：一个中子变为质子同时放出一个电子，故B正确；根据α、β、γ三种射线特点可知，γ射线穿透能力最强，电离能力最弱，α射线电离能量最强，穿透能力最弱，故C错误；根据质量数和电荷数守恒可知：发生α衰变放出，导致质子数减小2个，质量数减小4，故中子数减小2，故D错误。所以B正确，ACD错误。‎ ‎6. 对公式 ΔE=Δmc2的理解，下列说法正确的是 A. 质量和能量之间可以相互转化 B. 如果物体吸收了Δmc2的能量，则其质量也一定相应增加了Δm C. Δmc2是某原子核在衰变过程中增加的质量 D. 核子结合成原子核时，若放出的能量是Δmc2，则组成的原子核的质量比这些核子的总质量多了Δm ‎【答案】B ‎【解析】质能方程表明，一定的质量总是和一定的能量相对应，并非质量和能量之间可以相互转化，选项A错误；如果物体吸收了Δmc2的能量，则其质量也一定相应增加了Δm，选项B正确；只有在核反应过程中，对应着质量的减少，才有能量释放出来， C错误；核子结合成原子核时，若放出的能量是Δmc2，则组成的原子核的质量比这些核子的总质量少了Δm，选项D错误；故选B.‎ ‎7. 频率为的光射到某种光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，则该光电材料的逸出功为(设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】A 点睛：解决本题的关键掌握光电效应方程EKm=hν-W并理解其意义，以及掌握带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式．‎ ‎8. 静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核，当它放出一个α粒子后，其速度方向与磁场方向垂直，测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44:1，则 A. α粒子与反冲核的动量相同 B. 原来放射性元素的原子核电荷数为90‎ C. α粒子的轨迹是反冲核轨迹的内切圆 D. α粒子和反冲核的动能之比为1:44‎ ‎【答案】B ‎【解析】微粒之间相互作用的过程中遵守动量守恒定律，由于初始总动量为零，则末动量也为零，即α粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，选项A错误；由于释放的α粒子和反冲核均在垂直于磁场的平面内，且在洛伦兹力作用下做圆周运动。由Bqv=得：‎ ‎。若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对α粒子：R1=。对反冲核：R2=。由于p1=p2，得R1：R2=44：1，得Q=90。选项B正确；α粒子和反冲核都带正电，速度反向，受洛伦兹力方向相反，则α粒子和反冲核的轨迹时外切圆，选项C错误；根据，反冲核的核电荷数为90-2=88，则α粒子和反冲核的动能之比为44:1，选项D错误。故选B。‎ 点睛：原子核的衰变过程类比于爆炸过程，满足动量守恒，而带电粒子在匀强磁场中圆周运动的半径公式中的分子恰好是动量的表达式，要巧妙应用.‎ ‎9. 关于动量和冲量下列说法中正确的是 A. 动量是状态量，动量的大小跟所选参考系无关 B. 冲量描述力对时间的积累效应，是过程量 C. 动量变化时动能一定变化，且动能改变时，动量也一定变化 D. 动量变化量的方向一定与物体所受合外力的冲量方向保持一致 ‎【答案】BD ‎【解析】动量是状态量，动量的大小跟所选参考系有关，选项A错误；冲量描述力对时间的积累效应，是过程量，选项B正确；动量变化时动能不一定变化（例如匀速圆周运动的物体），且动能改变时，速度的大小一定变化，则动量一定变化，选项C错误；根据动量定理，动量变化量的方向一定与物体所受合外力的冲量方向保持一致，选项D错误；故选BD.‎ ‎10. 某同学质量为50kg，他从岸上以大小为4m/s的速度跳到湖中一条向他飘来的小船上，小船的质量是150kg，原来的速度大小是1m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上（不计任何阻力），则 A. 人和小船最终静止在水面上 B. 该过程同学的动量变化量为 C. 船最终的速度是0.25m/s D. 船的动量变化量是 ‎【答案】BC ‎【解析】规定人原来的速度方向为正方向。设人和小船最终的共同速度为v。由题意，水的阻力忽略不计，该同学跳上小船后与小船达到同一速度的过程，人和船组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，由动量守恒定律得：m人v人-m船v船=（m人+m船）v，代入数据解得：v=0.25m/s，方向与人原来的速度方向相同。故A错误，C正确；该过程同学的动量变化量为：△p=m人v-m 人v人=50×[0.25-4]=-187.5kg•m/s，故B正确；船的动量变化量为：△p′=m船v-m船v船=150×（0.25+1）=187.5kg•m/s；故D错误。故选BC。‎ 点睛：解答本题的关键是抓住已知条件，判断人和船系统的动量守恒，同时要注意选取正方向，用符号表示速度的方向。‎ ‎11. 已知氢原子的结构可以简化为一个电子绕一个质子做匀速圆周运动。如图所示为氢原子能级示意图，一群氢原子(称为a群)处于n=3的激发态，它们向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子，用这些光子分别照射逸出功为4.54eV的金属钨和处于基态的另一群氢原子(称为b群)，下列说法正确的是 A. b群中的全部氢原子被激发到n=2的激发态 B. 金属的表面所发出的光电子的最大初动能是7.55eV C. a群氢原子在辐射光子的过程中电子绕质子运动的动能增大，电势能减小 D. a群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光波长最短 ‎【答案】BC ‎【解析】一群氢原子(称为a群)处于n=3的激发态，它们向较低能级跃迁的过程中向外辐射光子的最大能量为（-1.51）-（-13.6）=12.09eV，则用这些光子照射处于基态的另一群氢原子(称为b群)时，b群中的部分氢原子最高可以被激发到n=3的激发态；金属的表面所发出的光电子的最大初动能是12.09eV-4.54eV =7.55eV，选项A错误，B正确；a群氢原子在辐射光子的过程中，电子轨道半径减小，则根据可知，电子绕原子核运动的动能增大，电势能减小，选项C正确；a群氢原子能辐射出种不同频率的光，其中从n=3能级跃迁到n=2能级所发出的光频率最小，波长最长，选项D错误；故选BC.‎ 点睛：解决本题的关键知道能级间跃迁所满足的规律，即Em-En=hv，以及掌握光电效应方程，并能灵活运用；知道一群氢原子从高能级向低能级跃迁时最多辐射的光子数为Cn2．‎ ‎12. 把皮球从地面以初速度v1竖直上抛，经过一段时间后皮球又落回抛出点，此时速度为v2。设皮球运动过程中受到的空气阻力大小与其速率成正比，则 A. 皮球上升过程与下降过程空气阻力的冲量大小相等 B. 皮球上升过程中重力的冲量大于下降过程中重力的冲量 C. 皮球在空中运动的时间为 D. 皮球在空中运动的时间为 ‎【答案】AC ‎【解析】做出小球的v-t图像如下图，第一、第四象限中阴影部分的面积表示上升和下降过程的位移大小相等方向相反；若将纵坐标改为f，由于f∝v，因此第一、第四象限中阴影部分的面积仍相等，其物理意义为上升、下降过程阻力的冲量等大反向；故A正确；‎ ‎ 小球往返运动回到地面时，由于阻力做负功，因此一定有v1＞v2，因此上升过程的平均速度一定大于下降过程的平均速度，上升时间小于下降时间，即上升过程重力冲量较小；故B错误；对整个过程，设向下为正方向，根据动量定理： ，因，解得，选项C正确，D错误；故选AC. ‎ 点睛：本题的难点是讨论上下过程的阻力的冲量，采用了图象法进行分析，由解答过程可以得出图象法应用恰当，可以起到事半功倍的效果，应注意应用．‎ 二、实验题（本题共2个小题，共14分）‎ ‎13. 用如图所示装置来验证动量守恒定律，质量为mB的钢球B放在小支柱N上，支柱顶端离地面高度为H;质量为mA的钢球A用细线拴好悬挂于O点，当细线被拉直时O点到球心的距离为L，细线与竖直线之间夹角为；A球由静止释放，摆到最低点时恰与球发生正碰，碰撞后，球摆到与竖直方向夹角为处，球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸，用来记录球的落点（已知重力加速度为g）。‎ ‎(1)用图中所示各个物理量的符号表示：碰撞前球的速度＝________；碰撞后球的速度vB＝________；此实验验证动量守恒定律的表达式为________________‎ ‎(2)请你提供一条提高实验精度的建议：______________________‎ ‎【答案】 (1). (2). (3). (4). 多次测落点取平均值 ‎【解析】（1）小球从A处下摆过程只有重力做功，机械能守恒，由机械能守恒定律得： mAgL（1-cosα）=mAvA2-0，解得：； 碰撞后B球做平抛运动，水平方向：S=vBt，竖直方向H=gt2 解得vB=S； （2）要提高实验精度，可让球A多次从同一位置摆下，求B球落点的平均位置； ‎ ‎14. 根据如图所示电路图，利用能够产生光电效应的两种频率已知(分别为，且)的光来进行实验测量普朗克常量。‎ ‎(1)请你设计实验，写出具体的实验步骤和应该测量的物理量：①__________ ;‎ ‎ ②__________.‎ ‎(2)根据本实验计算普朗克常量的关系式为___________（已知电子电量为e）‎ ‎【答案】 (1). 将电源正负极对调，滑动变阻器滑动触头至最右边。用频率为的光照射，此时电流表中有电流，将滑动变阻器触头缓慢右滑，同时观察电流表，当电流表示数为0，停止滑动，记下电压表示数V1 (2). 用频率为的光照射，重复①操作，记下V2 (3). ‎ ‎【解析】（1）①将电源正负极对调，滑动变阻器滑动触头至最右边。用频率为的光照射，此时电流表中有电流，将滑动变阻器触头缓慢右滑，同时观察电流表，当电流表示数为0，停止滑动，记下电压表示数V1；‎ ‎②用频率为的光照射，重复①操作，记下V2 ‎ ‎（2）由光电效应方程可知：；；两式相减： ‎ 三.计算题（本题共4个小题，共38分）‎ ‎15. 取质子的质量，中子的质量，氧原子核的质量，光速，请计算氧原子核的结合能。（计算结果保留两位有效数字）‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】核反应方程为： ，‎ 则反应的质量亏损：‎ 根据质能方程：‎ ‎............‎ ‎【答案】个 ‎【解析】每个光子 每秒发射光子数个 ‎ ‎ 解得：个 ‎17. 已知小球、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动，初动量分别为和，已知追上并发生碰撞后，的动量减小了且方向保持不变，求、质量之比的取值范围。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】（1）A能追上B，则即 碰时 ‎（2）碰后 所以 碰撞后动能不增 所以 点睛：对于碰撞过程，往往根据三大规律，分析两个质量的范围：1、动量守恒；2、总动能不增加；3、碰撞后两物体同向运动时，后面物体的速度不大于前面物体的速度．‎ ‎18. 如图所示，质量M=2kg的滑块套在光滑的水平轨道上，质量m=1kg的小球通过长的轻质细杆与滑块上的光滑轴连接，小球和轻杆可在竖直平面内绕轴自由转动，开始轻杆处于水平状态。现给小球一个竖直向上的初速度（g取10m/s2）。‎ ‎(1)若锁定滑块，试求小球初速度为多少时，其通过最高点P时对水平轨道的压力为零；‎ ‎(2)若解除对滑块的锁定，试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离。‎ ‎【答案】(1) (2)‎ ‎【解析】（1）对由水平到达最高点时，有①‎ 对m在最高点②‎ 解得 对m、M作用全程，水平方向系统动量守恒 ‎ 有③‎ 又④‎ 所以 点睛：本题考查了连接体问题中的动量守恒和机械能守恒，滑块锁定和不锁定的区别非常重要：滑块锁定小球机械能守恒，滑块解锁系统机械能守恒两个物体水平方向上动量守恒，滑块和小球系统的机械能守恒．‎ ‎ ‎