物理-盐城中学2013-2014学年高二下学期期中考试 物理(选修).doc

盐城中学2013—2014学年度第二学期期中考试
高二年级物理（选修）试题（2014.04）
命题人：孙万祥 李娟 审题人：周建功
试卷说明：本场考试100分钟，总分150分。
一、本题共12小题，每小题4分，共48分。在每小题给出的四个选项中只有一个选项正确。
1．关于动量，以下说法中正确的是（ ）
A．速度大的物体动量一定大
B．物体的动量改变，其动能也一定改变
C．两个物体的质量相等，速度大小也相等，则它们的动量一定相等
D．两个物体的速度相等，那么质量大的物体动量一定大
【答案】D

A、动量等于质量与速度的乘积，速度大的物体动量不一定大，故A错误；
B、速度变化可能仅是方向发生变化，故动量改变动能不一定改变，故B错误；
C、动量是矢量，大小相等，方向不一定相同，故C错误；
D、动量等于质量与速度的乘积，速度相同时，质量大的物体动量一定大，故D正确。
故选D。
【考点】动量定理；动量
2．质量为M的原子核，原来处于静止状态，当它以速度V放出一个质量为m的粒子时，剩余部分的速度为（ ）
A．mV/(M—m) B．-mV/(M—m)　　 C．mV/(M+m) D．-mV/(M＋m)
【答案】B

原子核放出粒子前后动量守恒，设剩余部分速度为v，则有：
所以解得：，负号表示速度与放出粒子速度相反。
故选B。
【考点】动量守恒定律
3．当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时（ ）
A．锌板带负电 B．有正离子从锌板逸出
C．有电子从锌板逸出 D．锌板会吸附空气中的正离子
【答案】C
发生光电效应时锌板中有电子逸出，锌板失去电子带正电，故C正确。
故选C。
【考点】光电效应
4．当粒子被重核散射时,如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的( 　　 )

【答案】C
在α粒子的散射现象中绝大多数的α粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数α粒子发生角度很大的偏转，个别的α粒子偏转角大于90°，极少数的α粒子偏转角大于150°，甚至个别粒子沿原方向弹回．原因在α粒子的散射现象中粒子所受原子核的作用力是斥力，故越靠近原子核的粒子受到的斥力越大，轨迹的偏转角越大，故ABD可能C不可能。
故选C。
【考点】α粒子散射实验
5．一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（ ）
A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量减少
C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量减少
【答案】B
氢原子从高能级向低能级跃迁，释放光子，能量减少，故B正确
故选B。
【考点】氢原子的能级公式和跃迁
6．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是（ ）
A．x射线 B．α射线 C．β射线 D．γ射线
【答案】D

α、β、γ三种射线的穿透能力不同，α射线不能穿过钢板，β射线只能穿过3 mm厚的铝板，而γ射线能穿透钢板，故D正确。
故选D。
【考点】α、β、γ的性质
7．与原子核内部变化有关的现象是（ ）
A．电离现象 B．光电效应现象 C．天然放射现象 D．a 粒子散射现象
【答案】C

A、电离现象是电子脱离原子核的束缚，不涉及原子核内部变化，故A错误；
B、光电效应是原子核外层电子脱离原子核的束缚而逸出，没有涉及到原子核的变化，故B错误；
C、天然放射现象是原子核内部自发的放射出α粒子或电子的现象，反应的过程中核内核子数，质子数，中子数发生变化，涉及到原子核内部的变化，故C正确；
D、α粒子散射实验表明了原子内部有一个很小的核，并没有涉及到核内部的变化，故D错误。
故选C。
【考点】天然放射现象
8．关于下列四幅图说法正确的是（ ）

A．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的
B．光电效应实验说明了光具有波动性
C．电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有粒子性
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】D

A、根据玻尔理论知道，电子的轨道不是任意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；
B、光电效应实验说明了光具有粒子性的，故B错误；
C、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错误；
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，故D正确。
故选D。
【考点】光电效应；粒子散射实验
9．下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是（ ）

【答案】A

BD、黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量，温度越高，辐射越强越大，故BD错误；
AC、黑体辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射，在500℃以至更高的温度时，则顺次发射可见光以至紫外辐射，即温度越高，辐射的电磁波的波长越短，故C错误A正确
故选A。
【考点】黑体辐射
10．原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源。当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量。
这几种反应总的效果可以表示为
由平衡条件可知（ ）
A．k=1 d=4 B．k=2 d=2 C．k=1 d=6 D．k=2 d=3
【答案】B

在核反应的过程由质量数守恒可得6×2=4k+d+2×1
根据核电荷数守恒可得6×1═2k+d
联立两式解得k=2，d=2。
故选B。
【考点】轻核的聚变
11．一个235 92U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为235 92U + 1 0n → X + 94 38Sr + 2 1 0n，则下列说法正确的是（ ）
A．新核X中含有54个质子
B．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理
C．因为裂变释放能量，根据E=mc2，所以裂变后的总质量数增加
D．因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量数减少
【答案】A

A、设X的原子核中含有x个质子，质量数为y，根据电荷数和质量数守恒有：92=x+38，235+1=y+94+2，
解得x=54，y=140，所以X的中子数为：y-x=86，故A正确；
B、反应后的核废料仍具有放射性，需要进一步处理，故B错误；
C、裂变反应过程中质量数守恒，质量数不会增加，裂变过程存在质量有亏损，质量不守恒，故C错误；
D、因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后的总质量减少，但是总质量数不变，故D错误。
故选A。
【考点】爱因斯坦质能方程；裂变反应和聚变反应
12. 在衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量，普朗克常量，
试估算德布罗意波长的热中子动能的数量级为（ ）
A．J    B．J    C．J   D．J
【答案】C

由德布罗意波公式得
而，则
所以，
因此热中子的动能的数量级。
故选C。
【考点】物质波
二、本题共8小题，每小题4分，共32分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分。
13.下列属于原子核裂变链式反应的是（ ）
A．原子弹爆炸 B．氢弹爆炸 C．核电站发电 D．太阳能辐射
【答案】AC

A、如果原子核的链式反应在可控的核反应堆中进行，就可和平利用核能发电，若不加控制，就会发生原子弹爆炸，故A正确；
B、氢弹爆炸是利用核聚变释放能量的原理制成的，故B错误；
C、核电站是利用原子核的链式反应在可控制的核反应堆中进行，故C正确；
D、太阳能辐射是以热传递的形式传递热量，故D错误。
故选AC。
【考点】裂变反应和聚变反应
14．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（ ）
A．是核聚变反应
B．是β衰变
C．是核裂变反应
D．是α衰变
【答案】AC

A、核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程，氢原子核聚变为氦原子核，故A正确；
B、β衰变放出的是电子，而这里是中子．故B错误；
C、核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量非常大的原子核才能发生核裂变，故C正确；
D、α衰变放出的是核原子核，这是裂变反应，故D错误。
故选AC。
【考点】裂变反应和聚变反应；
15．放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下列有关放射性同位素的应用说法正确的是 （ ）
A．给人注射碘的放射性同位素碘131，有助于诊断甲状腺的疾病
B．利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，经过筛选，从而培育出新的优良品种
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害
【答案】ABD

A、给人注射碘的放射性同位素碘131，做示踪原子，有助于诊断甲状腺的疾病，故A正确；
B、利用γ射线照射种子，会使种子的遗传基因发生变异，可以培育出新的优良品种，故B正确；
C、DNA变异并不一定都是有益的，也有时发生变害的一面，故C错误；
D、γ射线对人体细胞伤害太大，在用于治疗肿瘤时要严格控制剂量，故D正确。
故选ABD。
【考点】X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性
16．有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，下列说法正确的是（ ）
A．采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子而产生的
C．γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下一个原子核
【答案】BC

A、半衰期的大小由原子核内部因素决定，与原子所处的化学状态无关，与外界因素无关．故A错误；
B、β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，故B正确；
C、γ射线一般伴随α或β射线产生，三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱．α射线的电离能力最强，故C正确；
D、半衰期对大量的原子核适用，对几个原子核不适用．故D错误。
故选BC。
【考点】原子核衰变及半衰期、衰变速度；X射线、α射线、β射线、γ射线及其特性
17．某放射性元素的原子核发生两次α衰变和六次β衰变，关于它的原子核的变化，下列说法中正确的是（ ）
A．核子数减小8               B．质子数减小2 C．质子数增加2  D．中子数减小10
【答案】CD

设该原子核的质量数（核子数）为m，电荷数（质子数）为n，衰变后的质量数为x，电荷数为y，
则有：m=x+8；n=-6+4+y
由此可知衰变后核子数减小8，质子数增加2，中子数减小10，故CD正确。
故选CD。
【考点】原子核衰变及半衰期、衰变速度
18．如图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不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（ ）
A．由n=4能级跃迁到n=l能级产生的光子能量最大
B．由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光子频率最小
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 
D．用n=2能级跃迁到n=l能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应
【答案】AD

A、根据，由n=4能级跃到n=1能级产生的光子能量最大，故A正确；
B、由n=4能级跃迁到n=3能级产生的光子频率最小，故B错误；
C、大量的氢原子处于n=4的激发态，可能发出光子频率的种数，故C错误；
D、n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光子能量，大于逸出功，能发生光电效应，故D正确。
故选AD。
【考点】氢原子的能级公式和跃迁
19．用同一光电管研究、两种单色光产生的光电效应，得到光 电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光的说法正确的有（ ）
A．用光照射该光电管时逸出的光电子最大初动能大
B．单位时间内光照射到光电管上的光子数少
C．光的光子频率大于光的光子频率
D．光的遏止电压小于光的遏止电压
【答案】AD

A、由光电效应方程，由题图可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，故A正确；
B、由图可知，a光的光强大于b光，则单位时间内a光照射到光电管上的光子数多，故B错误；
C、由A的分析可得b光照射光电管时反向截止电压大，使其逸出的光电子最大初动能大，所以b的频率大，故C错误；
D、由图可得，b光照射光电管时反向截止电压大，故D正确。
故选AD。
【考点】光电效应
20．如图是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象。由图象可知( 　　)
A．该金属的截止频率等于ν0
B．该金属的逸出功等于hν0
C．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/2
【答案】AB

A、根据得，金属的截止频率等于ν0，故A正确；
 B、纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，逸出功等于E，则，故B正确；
C、根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能大于原来的2倍，故C错误；
D、入射光的频率时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D错误。
故选AB。
【考点】光电效应
三、本题共3小题，共18分。请把答案填在答题纸相应的横线上或按题目要求作答。
21．在光电效应实验中，某金属的截止频率为ν0，该金属的逸出功为 。若用频率为ν（ν＞ν0）的单色光做该实验，则其遏止电压为 。（已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为、和）
【答案】

金属的逸出功
根据光电效应方程知：，
又，则遏止电压。
【考点】光电效应
22．如图所示为氢原子的能级图。用光子能量为12.09eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有 种，其中最短波长为 。
(已知普朗克常量，1eV=1.6×10-19J)（结果保留两位有效数字）
【答案】3种

氢原子的能量为，知氢原子跃迁到第3能级，
根据知，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有3种；
从第5能级跃迁到第1能级辐射的光子能量最大，波长最短，
则
解得。
【考点】氢原子的能级公式和跃迁
23．在某些恒星内部，3个α粒子可以结合成一个12 6C核，已知12 6C 核的质量为1.99302×10-26kg，α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中光速c=3×108m/s，这个核反应方程是                ，这个反应中释放的核能为           。（结果保留一位有效数字）
【答案】

3个α粒子可以结合成一个核，这个核反应方程是
由质能方程得。
【考点】爱因斯坦质能方程；裂变反应和聚变反应
三、本题共4小题，共52分。解答时请写出必要的文字说明、方程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。
24．水平面上质量m=2kg的滑块A以v=3m/s的速度碰撞质量为4kg的静止滑块B，问：
（1）碰撞前它们的总动量为多少？
（2）如果碰撞后AB合在一起，它们一起运动的速度为多少？
（3）如果碰撞后A以1m/s的速度弹回，则碰撞后滑块B的速度为多少？
【答案】

（1）碰撞前物体的总动量：；
（2）碰撞过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
解得：；
（3）碰撞过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
解得：。
【考点】动量守恒定律
25.人眼对绿光最为敏感，正常人眼睛接收到波长为5.3×10-7m的绿光时，每秒内只要有6个绿光光子射入瞳孔即可引起视觉。已知普朗克常量h＝6.63×10-34J·s,真空中光速c=3.0×108m/s,求：
（1）绿光光子的能量为多少？(结果保留两位有效数字)
（2）若用此绿光照射逸出功为3.6×10-19J的某金属，则产生的光电子的最大初动能为多少？(结果保留两位有效数字)
（3）功率为100W绿灯泡每秒钟发出绿光光子数是多少？(结果保留两位有效数字)
【答案】

（1）绿光光子能量；
（2）根据爱因斯坦光电方程；
所以；
（3）灯泡在1秒内辐射能量为，
则每秒钟辐射光子数为。
【考点】光电效应
26. 核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u, 1u=1.66×10－27kg。
（1）写出氘和氚聚合的反应方程；
（2）试计算这个核反应释放出来的能量；
（3）若建一座功率为3.0×105kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半变成了电能，每年要消耗多少氘的质量？（一年按3.2×107s计算，光速c=3.0×108m/s，结果取二位有效数字）
【答案】

（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得；
（2）根据爱因斯坦质能方程得
（3）设每年消耗氘的质量为m，根据能量守恒定律得
代入数据解得m=23kg。
【考点】爱因斯坦质能方程；能量守恒定律
27．如图所示，有界匀强磁场的磁感应强度为B，区域足够大，方向垂直于纸面向里，直角坐标系xoy的y轴为磁场的左边界，A为固定在x轴上的一个放射源，内装镭核（）沿着与+x以一定夹角释放一个粒子后衰变成氡核（）。粒子在y轴上的N点沿方向飞离磁场，N点到O点的距离为，已知OA间距离为，粒子质量为，电荷量为q，氡核的质量为，真空中的光速为c。
（1）写出镭核的衰变方程；
（2）求粒子的速度；
（3）如果镭核衰变时释放的能量全部变为粒子和氡核的动能，求一个原来静止的镭核衰变时的质量亏损。(用题中已知量表示)
【答案】

（1）镭核衰变方程为
（2）镭核衰变放出α粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，α粒子射出y轴时平行于x轴，
设α粒子在磁场中的轨道半径为R，其圆心位置如图中O′点，有，
则
α粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，即，
α粒子的动能为
所以α粒子的速度：
（3）所以衰变过程中动量守恒，
则氡核反冲的动能为
释放的总能量：，
由质能方程知质量亏损：。
【考点】衰变；带电粒子在匀强磁场中的运动

参考答案
1．D 2．B 3．C 4．C 5．B 6．D 7．C 8．D 9．A 10．B 11．A 12. C
13.AC 14．AC 15．ABD 16．BC 17．CD 18．AD 19．AD 20．AB
21．
22．3种
23．
24．
（1）碰撞前物体的总动量：；
（2）碰撞过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
解得：；
（3）碰撞过程动量守恒，以A的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：，
解得：。
25.
（1）绿光光子能量；
（2）根据爱因斯坦光电方程；
所以；
（3）灯泡在1秒内辐射能量为，
则每秒钟辐射光子数为。
26.
（1）根据电荷数守恒、质量数守恒得；
（2）根据爱因斯坦质能方程得
（3）设每年消耗氘的质量为m，根据能量守恒定律得
代入数据解得m=23kg。
27．
（1）镭核衰变方程为
（2）镭核衰变放出α粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，α粒子射出y轴时平行于x轴，
设α粒子在磁场中的轨道半径为R，其圆心位置如图中O′点，有，
则
α粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，即，
α粒子的动能为
所以α粒子的速度：
（3）所以衰变过程中动量守恒，
则氡核反冲的动能为
释放的总能量：，
由质能方程知质量亏损：。

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