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盐城中学20132014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】DA、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（ ）AmV/(Mm) B-mV/(Mm) CmV/(M+m) D-mV/(Mm)【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在粒子的散射现象中绝大多数的粒子都照直穿过薄金箔，偏转很小，但有少数粒子发生角度很大的偏转，个别的粒子偏转角大于90，极少数的粒子偏转角大于150，甚至个别粒子沿原方向弹回原因在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】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（ ） Ax射线 B射线 C射线 D射线【答案】D、三种射线的穿透能力不同，射线不能穿过钢板，射线只能穿过3 mm厚的铝板，而射线能穿透钢板，故D正确。故选D。【考点】、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 Da 粒子散射现象【答案】CA、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、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】DA、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】ABD、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（ ）Ak=1 d=4 Bk=2 d=2 Ck=1 d=6 Dk=2 d=3【答案】B在核反应的过程由质量数守恒可得62=4k+d+21根据核电荷数守恒可得612k+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】AA、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（ ）AJ BJ CJ DJ【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】ACA、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是衰变C是核裂变反应D是衰变【答案】ACA、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、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、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】ABDA、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、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、射线、射线、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、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射线的穿透能力最强，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】BCA、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、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、射线一般伴随或射线产生，三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱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、射线、射线、射线及其特性17某放射性元素的原子核发生两次衰变和六次衰变，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】ADA、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】ADA、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与入射光频率的关系图象。由图象可知( )A该金属的截止频率等于0B该金属的逸出功等于h0C入射光的频率为20时，产生的光电子的最大初动能为ED入射光的频率为0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/2【答案】ABA、根据得，金属的截止频率等于0，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0，该金属的逸出功为 。若用频率为（0）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=1.610-19J)（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个粒子可以结合成一个12 6C核，已知12 6C 核的质量为1.9930210-26kg，粒子的质量为6.6467210-27kg，真空中光速c=3108m/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5.310-7m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h6.6310-34Js,真空中光速c=3.0108m/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3.610-19J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=1.661027kg。（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3.0105kW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3.2107s计算，光速c=3.0108m/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）镭核衰变放出粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，粒子射出y轴时平行于x轴，设粒子在磁场中的轨道半径为R，其圆心位置如图中O点，有，则粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，即，粒子的动能为所以粒子的速度：（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1D 2B 3C 4C 5B 6D 7C 8D 9A 10B 11A 12. C13.AC 14AC 15ABD 16BC 17CD 18AD 19AD 20AB21 223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）镭核衰变放出粒子和氡核，分别在磁场中做匀速圆周运动，粒子射出y轴时平行于x轴，设粒子在磁场中的轨道半径为R，其圆心位置如图中O点，有，则粒子在磁场中做匀速圆周运动，有，即，粒子的动能为所以粒子的速度：（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：。17
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