江西省宜春市宜丰县宜丰中学2023-2024学年高二上学期10月第一次月考物理（创新部）试卷

2023-2024（上）创新部高二第一次月考物理试卷

一、单选题（每小题4分，共24分）

1．在电影《流浪地球2》中，拥有超强算力和自我意识的量子计算机550W让人惊叹。事实上，量子计算机并非科幻，在安徽合肥就藏着国内首条量子芯片生产线。根据最新消息，我国的最新款量子计算机“悟空”即将在这里出世。预计到2025年，所研发的量子计算机将突破1000位量子比特，同时尝试将量子计算机运用在不同行业，解决不同行业对应问题。关于量子理论下列说法中不正确的是（　　）

A．普朗克首次提出了量子论，他认为微观粒子的能量是量子化的，分立而不连续的

B．玻尔把微观世界中物理量取分立值的观点应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说

C．爱因斯坦在解释光电效应现象时，利用了量子论的观点，提出了光子说。认为只有吸收了足够多光子数的电子才能从金属板中逸出

D．量子理论的诞生改变了人们看事物的角度和方式，是对人们原有经典物理学的补充而不是推倒重建

2．下列四幅图分别对应四种说法，其中正确的是（   ）

A．图（a）中，分别用频率为和的光照射同一光电管，电流表均有示数，调节滑动变阻器的触头P，使微安表示数恰好为零，分别读出电压表对应的示数和，已知电子电量为e，可以推导出普朗克常量的计算式

B．图（b）中,一个氢原子吸收能量从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收3种不同频率的光

C．图（c）中，铀238的半衰期是45亿年，经过45亿年，两个铀238必定有一个发生衰变

D．图（d）中，氘核的核子平均质量小于氦核的核子平均质量

3．如图甲所示，一个上端开口内壁光滑的导热汽缸静止在地面上，一不计厚度的轻质活塞静止在汽缸正中央，下端封闭了一定质量的理想气体，气体的初始压强为，温度为。汽缸顶端两侧各有一个卡口，活塞到达顶端不会离开汽缸。现对封闭气体用电热丝缓慢加热。气体的压强随温度的变化如图乙所示，下列说法正确的是（　　）

A．，封闭气体对外放热

B．当气体温度达到时，活塞到达汽缸顶端

C．

D．，单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数减少

4．地球半径约为6400km，地球表面的大气随海拔高度增加而变薄，大气压强也随之减小到零，海拔100km的高度被定义为卡门线，为大气层与太空的分界线。有人设想给太空飞船安装“太阳帆”，用太阳光的“光子流”为飞船提供动力来实现星际旅行。已知在卡门线附近，一个正对太阳光、面积为1.0×106m2的平整光亮表面，受到光的压力约为9N；力虽小，但假设以同样材料做成面积为1.0×104m2的 “帆”安装在飞船上，若只在光压作用下，从卡门线附近出发，一个月后飞船的速度可达到2倍声速。设想实际中有一艘安装了“帆”（面积为1.0×104m2）的飞船，在卡门线上正对太阳光，下列说法正确的是（　　）

A．飞船无需其他动力，即可不断远离太阳

B．一年后，飞船的速度将达到24倍声速

C．与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，“帆”上的压力约为2.25×10-2N

D．与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，飞船的加速度为出发时的

5．2011年3月11日，日本东海岸发生9.0级地震，地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，最终导致福岛第一核电站的6座核反应堆不同程度损坏，向空气中泄漏大量碘131和铯137等放射性物质，这些放射性物质随大气环流飘散到许多国家，4月4日，日本开始向太平洋排放大量带有放射性物质的废水，引起周边国家的指责，下列说法中正确的是（        ）

A．福岛第一核电站是利用原子核衰变时释放的核能来发电

B．碘131能自发进行β衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个中子而少一个质子

C．铯137进行β衰变时，往往同时释放出γ射线，γ射线具有很强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板

D．铯137进入人体后主要损害人的造血系统和神经系统，其半衰期是30.17年，如果将铯137的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度

6．日本政府将核废水排放到大海中，这引起了全球社会各界的高度关注和深切担忧。核废水中的多种放射性元素都有可能对人类和其它生物的DNA造成损害。现有一块质量为M的含铀矿石，其中铀的质量为m，铀经过一系列衰变后，最终会生成铅，已知铀的半衰期为T，下列说法正确的是（   ）

A．经过T时间后，矿石的总质量变成0.5M

B．对此矿石加热，分子热运动会加剧，所以衰变会加速，半衰期会变短

C．经过2T时间后，此矿石中铀的质量会变成0.25m

D．在核聚变反应中，我们可以用石墨等慢化剂来控制聚变的反应速度

二、多选题（每小题5分，共20分，漏选3分）

7．如下图，是以状态a为起始点、在两个恒温热源之间工作的卡诺逆循环过程（制冷机）的图像，虚线、为等温线。该循环是由两个等温过程和两个绝热过程组成，该过程以理想气体为工作物质，工作物质与低温热源或高温热源交换热量的过程为等温过程，脱离热源后的过程为绝热过程。下列说法正确的是（　　）  

A．过程气体压强减小完全是由于气体的温度降低导致的

B．一个循环过程完成后，气体对外放出热量

C．过程向低温热源释放的热量等于过程从高温热源吸收的热量

D．过程气体对外做的功等于过程外界对气体做的功

8．氢原子的能级图如图（a）所示，一群处于能级的氢原子，用其向低能级跃迁过程中发出的光照射如图（b）电路阴极K的金属，只有1种频率的光能使之发生光电效应，产生光电子，测得其电流随电压变化的图像如图（c）所示。电子电荷量为，则下列说法正确的是（　　）

A．题述氢原子跃迁一共能发出4种不同频率的光子

B．阴极金属的逸出功为

C．题述光电子能使处于能级的氢原子电离

D．若图（c）中饱和光电流为，则内最少有个氢原子发生跃迁

9．如图所示，一静止的原子核（钍）在P点发生衰变，放出一个粒子并产生新核X，它们在匀强磁场中的运动轨迹如图中a、b所示。已知钍核质量为m1，新核X质量为m2，粒子质量为m3，真空中的光速为c。则（　　）  

A．b是新核X的轨迹

B．衰变方程为→

C．衰变释放的核能为E=（m1﹣m2﹣m3）c2

D．100个原子核经过一个半衰期后一定只剩下50个原子核

10．2023年8月24日，日本政府正式向海洋排放福岛第一核电站的核废水。核废水中的发生衰变时的核反应方程为，该核反应过程中放出的能量为Q。设的比结合能为，的比结合能为，X的比结合能为，已知光在真空中的传播速度为c，则下列说法正确的是（　　）

A．在该核反应方程中，X表示e粒子 B．该核反应过程中放出的能量

C．该核反应过程中的质量亏损可以表示为

D．若把X粒子射入匀强磁场中，它一定受到洛伦兹力作用

三、填空题（每空3分，共18分）

11．“空瓶起雾”是同学们经常玩的课间小魔术：将一空的矿泉水瓶拧紧盖子使其不漏气，再将矿泉水瓶下半部分捏扁（如图甲所示），此时瓶内气体单位体积内分子数将      （填写“增大”、“不变”或“减小”）；保持瓶子形状不变，将瓶盖慢慢旋松到某一位置，盖子“嘭”地一声飞出（如图乙所示），随即瓶内充满“白烟”。与盖子飞出前瞬间相比，此刻瓶内气体分子平均动能      （填写“增大”、“不变”或“减小”）。

12．某同学要测量一个微安表 （量程为0-500μA）的内阻。可供选择器材有：

A．电源（电动势6V，内阻较小）

B．电压表（量程0-3V，内阻约几千欧姆）

C．电阻箱（0-999.9欧）

D．电位器（可变电阻，与滑动变阻器相当）（0-1.5千欧）

E．电位器（0-15千欧）

该同学设计了如图的电路进行实验。连接后，主要操作步骤下：

①开关K和K1处于断开状态 ；

②将电位器R和电阻箱R1调至最大值。闭合开关K，调节电位器R，让微安表达到满偏，此时电压表示数为2.00V；

③闭合开关K1，调节电位器R和电阻箱R1，让微安表达到半偏，此时电阻箱的示数为300.0欧，电压表的示数为2.50V。完成下列填空：

（1）电位器R应该选择           。

（2）由实验数据可知电压表的内阻为RV=          ， 微安表的内阻为RA=        ；

（3）若电压表在制造过程中，由于分压电阻的误差，使得示数比真实值偏大，则由此造成微安表内阻的测量值          （选填“大于”、“小于”、“等于”）真实值

五、解答题

13．（9分）在某些恒星内部，3个氦核（）结合成1个碳核（）。已知1个氦核的质量为m1、1个碳核的质量为m2，1个质子的质量为mp，1个中子的质量为mn，真空中的光速为c。

（1）核反应方程为；（2）核反应的质量亏损为；（3）碳核的比结合能为。

14．（12分）从1907年起，美国物理学家密立根开始以精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量．他通过如图甲所示的实验装置测量某金属的遏止电压Uc与入射光频率ν作出Uc－ν的图象，由此算出普朗克常量h，并与普朗克根据黑体辐射测出的h相比较以检验爱因斯坦光电效应方程的正确性．图乙中频率ν1、ν2、遏止电压Uc1、Uc2及电子的电荷量e均为已知，求：

(1)普朗克常量h；

(2)该金属的截止频率ν0.

15．(14分)如图，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同汽缸直立放置，汽缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K，两汽缸的容积均为V0汽缸中各有一个绝热活塞（质量不同，厚度可忽略）．开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方充有气体（可视为理想气体），压强分别为p0和；左活塞在汽缸正中间，其上方为真空；右活塞上方气体体积为。现使汽缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至汽缸顶部，且与顶部刚好没有接触；然后打开K，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T0，不计活塞与汽缸壁间的摩擦。求：

（i）恒温热源的温度T；

（ii）重新达到平衡后左汽缸中活塞上方气体的体积Vx

创新部高二第一次月考物理参考答案：

1．C【详解】A．普朗克首次提出了量子论，他认为微观粒子的能量是量子化的，分立而不连续的，故A正确，不符合题意；B．根据物理学史的知识可知，玻尔把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出了自己的原子结构假说，成功地解释了氢原子的光谱，故B正确，不符合题意；C．爱因斯坦在解释光电效应现象时，利用了量子论的观点，提出了光子说；一个电子只能吸收一个光子，故C错误，不符合题意；D．量子理论的诞生改变了人们看事物的角度和方式，是对人们原有经典物理学的补充而不是推倒重建，故D正确，不符合题意。故选C。

2．A【详解】A．根据光电效应方程得，，，联立可得A正确；B．一个氢原子从基态向的能级跃迁时，最多可以吸收2种不同频率的光，B错误；C．半衰期是大量原子核发生衰变行为的预测，对个别原子核，我们只知道它发生衰变的概率，而不知道它将何时衰变，C错误；D．轻核聚变会释放能量，有质量亏损，反应物的核子平均质量大于生成物的核子平均质量，D错误。故选A。

3．B【详解】A．，气体温度升高缓慢加热气体，发生等压变化，气体体积变大，则由热力学第一定律可知则气体从外界吸收热量，故A错误；B．，气体发生等压变化，由盖—吕萨克定律可知则当温度达到时，活塞到达汽缸顶部，故B正确；C．，气体发生等容变化，由查理定律可知解得故C错误；

D．，气体体积不变，压强增大，温度升高，分子平均动能增大，分子热运动更剧烈，因此单位时间内气体分子对单位面积器壁的碰撞次数增多，故D错误。故选B。

4．C【详解】A．因为飞船受到太阳的引力作用，飞船依靠光的压力不能远离太阳，A错误；B．依据动量定理，只有持续受到恒定的光压一年，飞船的速度才能达到24倍声速，然而飞船运动到卡门点时才能接受光压而加速，一年时间内受到光压而加速的时间非常短，所以一年后，飞船的速度不能达到24倍声速，B错误；C．根据球表面积公式，半径变为原来的2倍，球的表面积变为原来的4倍，光子的密度减少为原来的，光子的压力也减少为原来的，与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，“帆”上的压力约为C正确；D．与太阳中心的距离为日地间距离2倍时，飞船受到的来自太阳和其他天体的万有引力，远大于光子的压力，其加速度不可能是出发时加速度的，D错误。故选C。

5．C【详解】A．核电站是利用核裂变发电的，故A错误；B．发生一次β衰变向外释放出一个电子，衰变的本质是原子核里的一个中子分裂为一个质子和一个电子发生的，所以生成的新核少了一个中子多了一个质子，故B错误；C．铯137进行β衰变时，往往同时释放出γ射线，γ射线具有很强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板，故C正确；D．衰变是原子核本身的性质，与周围的物理环境、化学环境都没有关系，故D错误。故选C。

6．C【详解】ABC．半衰期是与外界因素无关的，无论加热还是增加压强都不会改变半衰期的时长，经过2T时间后，此矿石中铀的质量会变成0.25M，铀会衰变成铅，整个矿石的质量几乎不变，故AB错误、C正确；D．石墨可以作为裂变核反应堆中的慢化剂，将“快”中子变成“慢”中子，并不能控制核反应的快慢；镉棒可以吸收中子，从而控制核裂变反应速度，故D错误。故选C。

7．BD【详解】A．由理想气体状态方程可知，pV越大，气体的温度T越高，由图示图像可知由图示图像可知，a→b过程，气体体积增大温度降低，气体体积增大单位体积的分子数减少，气体温度降低，分子平均动能减小，因此a→b过程气体压强减小是单位体积内分子数减少和分子平均动能减小共同导致的，故A错误；B．根据p-V图像与横轴围成的面积表示外界对气体做的功（体积减小时），或气体对外界做的功（体积增大时），可知一个循环过程完成后，外界对气体做功为正值，由热力学第一定律，可知所以气体对外放出热量，故B正确；C． d→a过程气体温度不变，气体内能不变，气体体积减小外界对气体做功，由热力学第一定律可知，气体向外界释放的热量等于外界对气体做的功，即|Qda|=|Wda|b→c过程气体气体温度不变，气体内能不变，气体体积变大，气体对外界做功，由热力学第一定律可知，气体吸收的热量等于气体对外界做的功，即|Qbc|=|Wbc|p-V图像与坐标轴所围图形的面积等于气体做的功，由图示图像可知，d→a过程p-V图像的面积大于b→c过程p-V图像的面积，即|Wda|＞|Wbc|则|Qda|＞|Qbc|即d→a过程向低温热源释放的热量大于b→c过程从高温热源吸收的热量，故C错误；D．a→b过程气体与c→d过程气体温度的变化量相等，两个过程气体内能的变化量相等，a→b过程气体与c→d过程都是绝热过程，则Q=0由热力学第一定律：可知由于两过程气体内能的变化量相等，则即a→b过程气体对外做的功等于c→d过程外界对气体做的功，故D正确。故选BD。

8．CD【详解】A．题述氢原子跃迁一共能发出6种不同频率的光子，故A错误；B．根据波尔定理，跃迁时能够释放出最大光子能量为逸出功为故B错误；C．使n=3能级氢原子电离所需要的能量为1.51eV，题中光电子最大动能大于电离所需要的能量，故能够使n=3能级的氢原子电离，故C正确；D．饱和光电流为3.2μA，则1s内阴极发出的光电子数目为故D正确。故选CD。

9．AC【详解】A．根据洛伦兹力提供向心力可得静止的原子核（钍）发生衰变过程动量守恒，因此新核X与衰变产生的粒子动量大小相等、方向相反，而新核X电荷量大，因此新核X的轨迹半径小，故b是新核X的轨迹，故A正确；B．由A中分析可知，新核X与衰变产生的粒子速度方向相反，由图可知，新核X与衰变产生的粒子在磁场中偏转方向相同，根据左手定则可知，新核X与衰变产生的粒子带异种电荷，该衰变为β衰变，故B错误；C．由质能方程可得衰变释放的核能为故C正确；D．半衰期是大量原子核有半数衰变用的时间，100个原子核经过一个半衰期后不一定只剩下50个原子核。故D正确。故选AC。

10．BC【详解】A．在该核反应方程中，根据质量数和电荷数守恒可知，X的质量数为4，电荷数为2，为α粒子（），选项A错误；B．该核反应过程中放出的能量Q=（206E2+4E3）-210E1故B正确；C．根据爱因斯坦质能方程可知Q=Δmc2解得故C正确；D．X的速度与匀强磁场方向平行时，不受洛伦兹力作用，故D错误。故选BC。

11．     增大     减小

【详解】[1]拧紧盖子，将矿泉水瓶下半部分捏扁，瓶内气体质量不变，体积减小，则单位体积内分子数将增大。

[2]保持瓶子形状不变，瓶盖“嘭”地一声飞出，说明瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，则瓶内气体分子平均动能减小。

12．     E     4000Ω     450Ω     等于

【详解】（1）[1]由电路图知，电压表串联在电路中，由于电压表内阻较大，所以电位器应选择大阻值的，故选E；

（2）[2]当K1断开时，电流表与电压表串联，微安表达到满偏，所以电压表内阻

[3]闭合开关K1，微安表达到半偏，可求电压表的电流为

根据并联电路的电流规律，可求电阻箱的电流为

电阻箱的电压

所以电流表的内阻

（3）[4]根据以上计算过程分析可知两次测量电压表造成的误差刚好消掉，所以微安表内阻的测量值等于真实值。

13．（1）；（2）；（3）

【详解】（1）依题意，该核反应方程式为

（2）核反应过程中的质量亏损

（3）由碳核的组成可知，碳核是由6个质子与6个中子组成，根据爱因斯坦质能方程

可知，核反应释放的能量

所以碳核的比结合能为

【点睛】写核反应方程式时，要注意核电荷数与质量数守恒；先求出质量亏损，然后再求释放的能量。

14．h，

【详解】根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0及动能定理eUc＝Ek得

结合图像知

普朗克常量

截止频率

15．（1）（i） （ii）

【详解】（i）设左右活塞的质量分别为M1、M2，左右活塞的横截面积为S，由平衡可知

得

由于左边活塞上升到顶部，但对顶部无压力，所以下面的气体发生等压变化，而右侧上部分气体的温度和压强均不变，所以体积仍保持，所以当下面放入温度为T的恒温源后，体积增大为，则由等压变化

解得

（ii）当把阀门K打开重新平衡后,由于右侧上部分气体要充入左侧的上部，且由①②两式知。打开活塞后，左侧降某位置，右侧活塞升到顶端，汽缸上部保持温度T0等温变化，汽缸下部保持温度T等温变化．设左侧上方气体压强为p，由

设下方气体压强为p2

解得

p2=p+p0

所以有

联立上述两个方程解出

解得

另一解

（舍去）