学年河北省衡水市安平中学实验班高二上学期期末考试物理试题 解析版.docx

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学年河北省衡水市安平中学实验班高二上学期期末考试物理试题解析版

2018-2019学年河北省衡水市安平中学实验班高二（上）期末物理试卷

一、选择题：

本题共19个小题，有的小题只有一项符合题目要求，有的小题有多项符合题目要求.全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.满分共76分.

1．（4分）关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（　　）

A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的

D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

2．（4分）用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为2：

1，善朗克常数和真空中光速分别是h和c表示，那么下列说法正确的有（　　）

A．该种金属的逸出功为

B．该种金属的逸出功为

C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应

D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应

3．（4分）实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v的关系如图所示。

表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是（　　）

金属

钨

钙

钠

截止频率ν0（×1014）/Hz

10.95

7.73

5.53

逸出功W/eV

4.54

3.20

2.29

A．如用金属钨做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B．如用金属钠做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

C．如用金属钠做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，﹣Ek2），则Ek2＜Ek1

D．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜ν1时，可能会有光电子逸出

4．（4分）在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。

已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（　　）

A．最长波长为

B．最短波长为

C．最小频率为

D．最大频率为

5．（4分）一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（　　）

A．

B．

C．

D．

6．（4分）在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子的（　　）

A．电量太小B．速度太小C．体积太小D．质量太小

7．（4分）氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。

已知基态的氦离子能量为E1＝﹣54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示。

在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（　　）

A．54.4eV（光子）B．50.4eV（光子）

C．48.4eV（电子）D．42.8eV（光子）

8．（4分）红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E3，然后自发跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（　　）

A．

B．

C．

D．

9．（4分）关于天然放射性，下列说法正确的是（　　）

A．所有元素都可能发生衰变

B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关

C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强

10．（4分）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（　　）

A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能

C．铯原子核（

Cs）的结合能小于铅原子核（

Pb）的结合能

D．比结合能越大，原子核越不稳定

11．（4分）烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅

Am来探测烟雾。

当正常空气分子穿过探测器时，镅

Am会释放出射线将它们电离，从而产生电流。

烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。

则下列说法不正确的是（　　）

A．镅

Am发出的是α射线

B．镅

Am发出的是β射线

C．镅

Am发出的是γ射线

D．0.2mg的镅

Am经864年将衰变掉0.15mg

12．（4分）一静止的铝原子核

AI俘获一速度为1.0×107m/s的质子P后，变为处于激发态的硅原子核

Si．下列说法正确的是（　　）

A．核反应方程为p+

Al→

Si

B．核反应过程中系统动量不守恒

C．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和

D．硅原子核速度的数量级105m/s，方向与质子初速度方向一致

13．（4分）对于分子动理论和物体内能的理解，下列说法正确的是（　　）

A．温度高的物体内能不一定大，但分子平均动能一定大

B．温度越高，布朗运动越显著

C．当分子间的距离增大时，分子间作用力就一直减小

D．当分子间作用力表现为斥力时，分子势能随分子间距离的减小而增大

14．（4分）下列叙述正确的是（　　）

A．扩散现象说明了分子在不停地做无规则运动

B．布朗运动就是液体分子的运动

C．物体的温度越高，分子运动越激烈，每个分子的动能都一定越大

D．两个铅块压紧后能连在一起，说明分子间有引力

15．（4分）有关分子的热运动和内能，下列说法正确的是（　　）

A．一定质量的气体，温度不变，分子的平均动能不变

B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈

C．物体的内能是物体中所有分子热运动动能和分子势能的总和

D．布朗运动是由悬浮在液体中的微粒之间的相互碰撞引起的

16．（4分）如图所示，用F表示两分子间的作用力，用Ep表示分子间的分子势能，在两个分子之间的距离由10r0变为r0的过程中（　　）

A．F不断增大，Ep不断减小

B．F先增大后减小，Ep不断减小

C．F不断增大，Ep先增大后减小

D．F、Ep都是先增大后减小

17．（4分）如图所示，纵坐标表示两个分子间引力、斥力的大小，横坐标表示两个分子间的距离，图中两条曲线分别表示两分子间引力、斥力的大小随分子间距离的变化关系，e为两曲线的交点，则下列说法正确的是（　　）

A．ab为斥力曲线，cd为引力曲线，e点横坐标的数量级为10﹣10m

B．ab为引力曲线，cd为斥力曲线，e点横坐标的数量级为10﹣10m

C．由分子动理论可知：

温度相同的氢气和氧气，分子平均动能相同

D．若两个分子间距离增大，则分子势能也增大

18．（4分）近期我国多个城市的PM2.5数值突破警戒线，受影响最严重的是京津冀地区，雾霾笼罩，大气污染严重。

PM2.5是指空气中直径等于或小于2.5微米的悬浮颗粒物，其飘浮在空中做无规则运动，很难自然沉降到地面，吸入后对人体形成危害。

矿物燃料燃烧的排放是形成PM2.5的主要原因。

下列关于PM2.5的说法中正确的是（　　）

A．PM2.5的尺寸与空气中氧分子的尺寸的数量级相当

B．PM2.5在空气中的运动属于布朗运动

C．倡导低碳生活减少煤和石油等燃料的使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度

D．PM2.5中颗粒小一些的，其颗粒的运动比其他颗粒更为剧烈

19．（4分）已知阿伏加德罗常数为NA，某物质的摩尔质量为M，则该物质的分子质量和mkg水中所含氢原子数分别是（　　）

A．

，

mNA×103B．MNA，9mNA

C．

，

mNA×103D．

，18mNA

二.填空题（本题共有2题，共12分，把答案写在横线上）

20．（8分）如图所示是研究光电管产生的电流的电路图，A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的极限频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。

现将频率为ν（大于ν0）的光照射在阴极上，则：

（1）　　是阴极（填A或K），阴极材料的逸出功等于　　。

（2）加在A、K间的正向电压为U时，到达阳极的光电子的最大动能为　　，将A、K间的正向电压从零开始逐渐增加，电流表的示数的变化情况是　　。

（3）为了阻止光电子到达阳极，在A、K间应加上U反＝　　的反向电压。

（4）下列方法一定能够增加饱和光电流的是　　

A．照射光频率不变，增加光强

B．照射光强度不变，增加光的频率

C．增加A、K电极间的电压

D．减小A、K电极间的电压

21．（4分）如图为氢原子的能级图，氢原子从某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55eV的光子。

（1）最少要给基态的氢原子提供　　eV的能量，才能使它辐射上述能量的光子？

（2）请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图。

三.计算题：

（本题共2个小题，共22分.要求写出必要的答题过程.）

22．（12分）用速度大小为v的中子轰击静止的锂核（

Li），发生核反应后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向与中子的初速度方向相反，氚核与α粒子的速度之比为7：

8．中子的质量为m，质子的质量可近似看做m，光速为c．

（1）写出核反应方程；

（2）求氚核和α粒子的速度大小；

（3）若核反应过程中放出的核能全部转化为α粒子和氚核的动能，求出质量亏损．

23．（10分）如图所示，两端开口、粗细均匀的长直U形玻璃管内由两段水银柱封闭着长度为15cm的空气柱，气体温度为300K时，空气柱在U形管的左侧。

（i）若保持气体的温度不变，从左侧开口处缓慢地注入25cm长的水银柱，管内的空气柱长为多少？

（ii）为了使空气柱的长度恢复到15cm，且回到原位置，可以向U形管内再注入一些水银，并改变气体的温度，应从哪一侧注入长度为多少的水银柱？

气体的温度变为多少？

（大气压强P0＝75cmHg，图中标注的长度单位均为cm）

2018-2019学年河北省衡水市安平中学实验班高二（上）期末物理试卷

参考答案与试题解析

一、选择题：

本题共19个小题，有的小题只有一项符合题目要求，有的小题有多项符合题目要求.全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分.满分共76分.

1．（4分）关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是（　　）

A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性

B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道

C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的

D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性

【分析】一切物质都具有波粒二象性，波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的；它们没有特定的运动轨道．

【解答】解：

光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。

光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显。

而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性。

故D选项是错误，ABC正确；

本题选择错误的，故选：

D。

【点评】考查波粒二象性基本知识，掌握宏观与微观的区别及分析的思维不同．

2．（4分）用波长为λ和2λ的光照射同一种金属，分别产生的速度最快的光电子速度之比为2：

1，善朗克常数和真空中光速分别是h和c表示，那么下列说法正确的有（　　）

A．该种金属的逸出功为

B．该种金属的逸出功为

C．波长超过2λ的光都不能使该金属发生光电效应

D．波长超过4λ的光都不能使该金属发生光电效应

【分析】根据爱因斯坦光电效应方程，

，结合

，并依据发生光电效应现象的条件，即可求解。

【解答】解：

由题意可知，由爱因斯坦光电效应方程，

，与

，

可得：

，

列出两个方程，即为

＝

解得：

，故A正确，B错误；

根据发生光电效应现象的条件，λ0≤3λ，即可发生，故C错误，D正确，

故选：

AD。

【点评】考查爱因斯坦光电效应方程的应用，理解光电效应产生的条件，掌握

公式的应用。

3．（4分）实验得到金属钙的光电子的最大初动能Ekm与入射光频率v的关系如图所示。

表中列出了几种金属的截止频率和逸出功，参照下表可以确定的是（　　）

金属

钨

钙

钠

截止频率ν0（×1014）/Hz

10.95

7.73

5.53

逸出功W/eV

4.54

3.20

2.29

A．如用金属钨做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

B．如用金属钠做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，其斜率比图中直线的斜率大

C．如用金属钠做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，﹣Ek2），则Ek2＜Ek1

D．如用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜ν1时，可能会有光电子逸出

【分析】光电效应的特点：

①金属的逸出功是由金属自身决定的，与入射光频率无关；②光电子的最大初动能Ekm与入射光的强度无关；③光电子的最大初动能满足光电效应方程。

【解答】解：

A、由光电效应方程：

EKm＝hγ﹣W0＝hγ﹣hγ0可知，EKm﹣γ图线的斜率表示普朗克常量，横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，此时的频率等于金属的极限频率，也可能知道极限波长，根据W0＝hγ0可求出逸出功。

A、普朗克常量与金属的性质、与光电子的最大初动能、入射光的频率无关，如用金属钨做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故A错误；

B、普朗克常量与金属的性质、与光电子的最大初动能、入射光的频率无关，如用金属钠做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，其斜率与图中直线的斜率相等，故B错误；

C、如用金属钠做实验得到的Ekm﹣ν图线也是一条直线，设其延长线与纵轴交点的坐标为（0，﹣Ek2），由于钠的逸出功小于钨的逸出功，则Ek2＜Ek1，故C正确；

D、如用金属钨做实验，当入射光的频率ν＜ν1时，不可能会有光电子逸出，故D错误；

故选：

C。

【点评】只要记住并理解了光电效应的特点，只要掌握了光电效应方程就能顺利解决此题，所以可以通过多看课本加强对基础知识的理解。

解决本题的关键掌握光电效应方程EKm＝hγ﹣W0＝hγ﹣hγ0，知道逸出功与极限频率的关系。

4．（4分）在X射线管中，由阴极发射的电子被加速后打到阳极，会产生包括X光在内的各种能量的光子，其中光子能量的最大值等于电子的动能。

已知阳极与阴极之间的电势差U、普朗克常数h、电子电量e和光速c，则可知该X射线管发出的X光的（　　）

A．最长波长为

B．最短波长为

C．最小频率为

D．最大频率为

【分析】根据光子的能量E＝hγ＝h

可知光子的能量越大，光的波长越短，而能量最大的光子的能量为E＝EK＝eU，该X射线管发出的X光有最短波长，且最短波长为λ＝

。

【解答】解：

由阴极发射的电子被加速后打到阳极时电子的动能EK＝eU，

由题意可知光子能量的最大值等于电子的动能，故能量最大的光子的能量为E＝EK＝eU，

而光子的能量E＝hγ＝h

，

显然光子的能量越大，光的波长越短，故该X射线管发出的X光有最短波长，

且有E＝h

＝eU，

故最短波长为λ＝

，故B正确。

当波长最短时，光的频率最大，故最大频率γ＝

＝

＝

故D正确。

故选：

BD。

【点评】本题考查动能定理，光子的能量表达式，光子波长、频率和波速的关系式；发射的“光子能量的最大值等于电子的动能”是本题的突破口，故在学习过程中要努力学会挖掘隐含条件。

5．（4分）一个德布罗意波波长为λ1的中子和另一个德布罗意波波长为λ2的氘核同向正碰后结合成一个氚核，该氚核的德布罗意波波长为（　　）

A．

B．

C．

D．

【分析】任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有德布罗意波．分别写出中子和氘核的动量的表达式，然后根据动量守恒定律得出氚核的动量，代入公式即可．

【解答】解：

中子的动量P1＝

，氘核的动量P2＝

对撞后形成的氚核的动量P3＝P2+P1

所以氚核的德布罗意波波长为λ3＝

＝

故选：

A。

【点评】同一物质不同的速度，对应的德布罗意波的波长也不相同．

6．（4分）在α粒子散射实验中，电子对α粒子运动的影响可以忽略，这是因为与α粒子相比，电子的（　　）

A．电量太小B．速度太小C．体积太小D．质量太小

【分析】在α粒子散射实验中，由于电子的质量较小，α粒子与电子相碰，就像子弹碰到灰尘一样．

【解答】解：

α粒子的质量是电子质量的7000多倍，α粒子碰到电子，像子弹碰到灰尘，损失的能量极少，几乎不改变运动的轨迹。

故D正确，A、B、C错误。

故选：

D。

【点评】该题考查对α粒子散射实验的解释，解决本题的关键知道α粒子散射实验，会解释α粒子偏转的原因．基础题目．

7．（4分）氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。

已知基态的氦离子能量为E1＝﹣54.4eV，氦离子的能级示意图如图所示。

在具有下列能量的粒子中，能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（　　）

A．54.4eV（光子）B．50.4eV（光子）

C．48.4eV（电子）D．42.8eV（光子）

【分析】根据玻尔理论，能级间发生跃迁吸收或辐射的光子能量等于两能级间的能级差。

【解答】解：

由玻尔理论知，基态的氦离子要实现跃迁，入射光子的能量（光子能量不可分）应该等于氦离子在某激发态与基态的能量差，因此只有能量恰好等于两能级差的光子才能被氦离子吸收；而实物粒子（如电子）只要能量不小于两能级差，均可能被吸收。

氦离子在图示的各激发态与基态的能量差为：

△E1＝E∞﹣E1＝0﹣（﹣54.4eV）＝54.4eV

△E2＝E4﹣E1＝﹣3.4eV﹣（54.4eV）＝51.0eV

△E3＝E3﹣E1＝﹣6.0eV﹣（﹣54.4eV）＝48.4eV

△E4＝E2﹣E1＝﹣13.6eV﹣（54.4eV）＝40.8eV

可见，42.4eV的光子不能被基态氦离子吸收而发生跃迁，故AC正确，BD错误；

故选：

AC。

【点评】解决本题的关键掌握玻尔理论，知道能级间跃迁所满足的规律，即Em﹣En＝hv。

8．（4分）红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受激发跃迁到E3，然后自发跃迁到E2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为（　　）

A．

B．

C．

D．

【分析】根据离子跃迁要辐射能量，由

的公式，即可求解．

【解答】解：

由题意可知

根据

可得：

E3﹣E1＝

E3﹣E2＝

设处于亚稳态E2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为λ，

E2﹣E1＝

由以上各式可得

λ＝

，故A正确，BCD错误；

故选：

A。

【点评】考查离子跃迁要辐射能量，掌握

的应用，注意各波长的含义．

9．（4分）关于天然放射性，下列说法正确的是（　　）

A．所有元素都可能发生衰变

B．放射性元素的半衰期与外界的温度无关

C．放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性

D．α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强

【分析】自然界中有些原子核是不稳定的，可以自发地发生衰变，衰变的快慢用半衰期表示，与元素的物理、化学状态无关．

【解答】解：

A、有些原子核不稳定，可以自发地衰变，但不是所有元素都可能发生衰变，故A错误；

B、放射性元素的半衰期由原子核决定，与外界的温度无关，故B正确；

C、放射性元素的放射性与核外电子无关，故放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性，故C正确；

D、α、β和γ三种射线，γ射线的穿透力最强，电离能力最弱，故D正确；

故选：

BCD。

【点评】本题关键是明确原子核衰变的特征、种类、快慢，熟悉三种射线的特征，基础问题．

10．（4分）关于原子核的结合能，下列说法正确的是（　　）

A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能

C．铯原子核（

Cs）的结合能小于铅原子核（

Pb）的结合能

D．比结合能越大，原子核越不稳定

【分析】比结合能：

原子核结合能对其中所有核子的平均值，亦即若把原子核全部拆成自由核子，平均对每个核子所要添加的能量．用于表示原子核结合松紧程度．

结合能：

两个或几个自由状态的粒子结合在一起时释放的能量．分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能．

根据平均结合能随原子序数的变化图线如图分析C选项．

【解答】解：

A、分散的核子组成原子核时放出的能量叫做原子核结合能，它等于使其完全分解成自由核子所需的最小能。

故A正确；

B、一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，该过程中要释放能量，所以衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能。

故B正确；

C、铯原子核（

Cs）与铅原子核（

Pb）都是稳定的原子核，结合平均结合能随原子序数的变化图线的特点可知，铯原子核的平均结合能略大于铅原子核的平均结合能，而铅208的原子核比铯133的原子核的核子数目多接近一半，所以铯原子核（

Cs）的结合能小于铅原子核（

Pb）的结合能。

故C正确；

D、比结合能越大，原子核越稳定，故D错误；

故选：

ABC。

【点评】本题考查了结合能的知识，知道当核子结合成原子核时有质量亏损，要释放一定能量，原子核的平均结合能越大，表示原子核的核子结合得越牢固．

其中C选项要结合课本中的图线来分析，要知道．

11．（4分）烟雾探测器使用了一种半衰期为432年的放射性元素镅

Am来探测烟雾。

当正常空气分子穿过探测器时，镅

Am会释放出射线将它们电离，从而产生电流。

烟尘一旦进入探测腔内，烟尘中的微粒会吸附部分射线，导致电流减小，从而触发警报。

则下列说法不正确的是（　　）

A．镅

Am发出的是α射线

B．镅

Am发出的是β射线

C．镅

Am发出的是γ射线

D．0.2mg的镅

Am经864年将衰变掉0.15mg

【分析】根据三种射线可知，电离能力大小，即可判定镅

Am会释放出什么射线；

再结合半衰期与外界因素无关，及半衰期的概念，即可求解。

【解答】解：

ABC、镅

Am会释放出射线将它们电离，从而产生电流，而三种射线中，α射线能使空气电离，故A正确，BC错误；

D、半衰期为432年，当经864年，发生两次衰变，还剩下m＝

＝0.05mg没有衰变，则要衰变了0.15mg，故D正确；

因选错误的，故选：

BC。

【点评】考查三种射线的电离能力大小，注意它们的穿透能力的大小，掌握半衰期的概念，注意半衰期与外界因素无关，只与自身元素性质有关。

12．（4分）一静止的铝原子核

AI俘获一速度为1.0×107m/s的质子P后，变为处于激发态的硅原子核

Si．下列说法正确的是（　　）

A．核反应方程为p+

Al→

Si

B．核反应过程中系统动量不守恒

C．核反应前后核子数相等，所以生