2020-2021学年河南省信阳市某校高二期中考试物理试卷

这是一份2020-2021学年河南省信阳市某校高二期中考试物理试卷，共8页。试卷主要包含了选择题，实验探究题，解答题等内容，欢迎下载使用。


1. 在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，下列表述物理学史实的说法错误的是（ ）
A.普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论
B.爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说
C.卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型
D.贝克勒尔通过对天然放射性的研究，揭示了原子有复杂的结构

2. 关于波粒二象性的有关知识，下列说法正确的是（ ）
A.速度相同的质子和电子相比，质子的波动性更为明显
B.用E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则E=hcλ，p=hλ
C.由爱因斯坦的光电效应方程Ek=hν−W0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
D.德布罗意利用晶体做了电子束的衍射实验，从而验证了电子的波动性

3. 为了做好新冠疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入人员进行体温检测，红外测温仪的原理是：被测物体辐射的光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号，如图为氢原子能级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，最少应给基态的氢原子提供的能量为（ ）


4. 用如图甲所示的电路研究光电效应中遏止电压Uc与入射光频率ν的关系，某次实验中得到的甲、乙两种金属对应的遏止电压Uc与入射光频率ν关系图像如图乙所示，用频率为ν0的光同时照射甲、乙两种金属时，两种金属逸出的初动能最大的光电子分别用a、b表示．下列说法正确的是（ ）

A.照射的单色光越强，饱和光电流就越小
B.光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长
C.光电子b的初动能小于光电子a的初动能
D.遏止电压Uc与入射光的频率ν成正比

5. 钍基熔盐堆核能系统（TMSR）是第四代核能系统之一、其中钍基核燃料铀由较难裂变的钍吸收一个中子后经过若干次β衰变而来；铀的一种典型裂变产物是钡和氪．以下说法正确的是（ ）
A.题中铀核裂变的核反应方程为​92233U→56142Ba+3689Kr+301n
B.钍核​90232Th经过2次β衰变可变成镤​9123Pa
C.钍核衰变的快慢与原子所处的化学状态和外部条件无关
D.在铀核裂变成钡和氮的核反应中，核子的比结合能增大

6. 放射性元素氡​86222Rn的半衰期为T，氡核放出一个X粒子后变成钋核​84218P，设氡核、钋核和X粒子的质量分别为m1，m2和m3，下列说法正确的是（ ）
A.该过程的核反应方程是​86222Rn→84218P+24He
B.发生一次核反应释放的核能为m2+m3−m1c2
C.1g氡经2T时间后，剩余氡的质量为0.25g
D.钋核的比结合能比氡核的比结合能小

7. 关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
A.分子是组成物质的最小微粒
B.布朗运动是液体分子的无规则运动
C.扩散现象只能发生在气体、液体之间
D.分子动理论是在一定实验基础上提出的

8. 关于气体的性质及热力学定律，下列说法正确的是（ ）
A.外界对气体做正功，气体的内能一定增加
B.在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁没有压强
C.第二类水动机不可能造成的原因是违反了热力学第二定律
D.一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，分子间的平均距离不一定增大

9. 下列说法错误的是（ ）
A.将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍然是晶体
B.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变
C.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体
D.固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质

10. 一定质量的理想气体经历了ABCDA的循环，其p−V图像如图所示，则下列说话正确的是（ ）

A.由B到C的过程中，气体释放热量
B.由C到D的过程中，气体吸收热量
C.由D到A的过程中，气体对外做功
D.经历ABCDA一个循环，气体吸收的总热量大于释放的总热量

11. 下列说法正确的是（ ）
A.悬浮在水中的花粉颗粒越大，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越明显
B.零摄氏度的水比等质量的零摄氏度的冰的内能大
C.在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会增加
D.晶体熔化过程中吸收热量，分子平均动能不变

12. 下列说法正确的是（ ）
A.当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小
B.当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大
C.晶体的物理性质都是各向异性
D.水的饱和汽压随温度的升高而增大
二、实验探究题

如图甲所示是使用光电管的原理图，当频率为ν的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过．

（1）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则阴极K的逸出功为________（已知电子电荷量为e，普朗克常量h）．

（2）如果不改变入射光的强度，而增大入射光的频率，则光电子的最大初动能将________（填“变大”“变小”或“不变”）．

（3）用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压Uc与入射光频率ν，得到Uc−ν图像如图乙所示，根据图像求出该金属的截止频率 vc=________Hz，普朗克常量h=________J⋅s（已知电子电荷量e=1.6×10−19C）．

实验所用油酸酒精溶液的浓度为每104mL溶液中含有纯油酸6mL，用注射器测得1mL上述溶液为80滴．把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用笔在玻璃板上描出油膜的轮廓形状，再把玻璃板放在坐标纸上，其形状和尺寸如图所示，坐标中正方形方格的边长为1cm：
①油酸膜的面积是________cm2；
②按以上实验数据估测油酸分子的直径为________m（保留2位有效数字）；
③利用单分子油膜法可以粗测分子的大小和阿伏加德罗常数，如果已知体积为V的一滴油酸在水面上散开形成的单分子油膜的面积为S，这种油的密度为ρ，摩尔质量为M，则阿伏加德罗常数的表达式为________．（每个油酸分子视为球体）

三、解答题

原子核的结合能与核子数之比称作比结合能，已知中子​01n 的质量是mn=1.6749×10−27kg，质子​11H的质量是mH=1.6726×10−27kg，氘核​12H的质量是mD=3.3436×10−27kg，已知c=3×108m/s．求：
（1）质子和中子结合成氘核过程中释放的能量．

（2）氘核的比结合能．

速度为v0的中子​01n击中静止的氮核​714N，生成碳核​612C和另一种新原子核X，已知​612C与X的速度方向与碰撞前中子的速度方向一致，碰后​612C与X的动量之比为2:1．
（1）求X的速度大小．

（2）碰后​612C与X在同一磁场中做匀速圆周运动的半径之比．

如图所示，圆柱形汽缸竖直放置，质量为m=4.0kg、横截面积为S=1.0×10−3m2的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞与汽缸壁封闭良好，不计摩擦，不计活塞和汽缸的厚度。开始时活塞距汽缸底的距离h1=0.50m，此时温度T1=280K，给汽缸缓慢加热至T2，活塞上升到距离汽缸底h2=0.75m处，同时缸内气体内能增加210J，已知外界大气压强p0=1.0×105Pa，取g=10m/s2．求：

（1）缸内气体加热后的温度T2；

（2）此过程中缸内气体吸收的热量Q．

如图所示装置中两玻璃泡的容积均为V0=0.5L，玻璃管的容积忽略不计，开始时阀门K关闭，将上面玻璃泡抽成真空，下面玻璃泡中有一定质量的理想气体，外界大气压强为p0=1.0×105Pa，温度为t0=27∘C时，玻璃管中水银面高出水银槽内水银面h=10cm，水银密度（假设不随温度改变）为13.6×103kg/m3，重力加速度g=10m/s2．

（1）如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上升2cm，则环境温度改变了多少摄氏度？

（2）如果在环境温度急剧升高到t=40∘C的过程中，打开阀门，改变外界大气压使玻璃管中的水银面高度几乎不发生变化，则玻璃泡中气体的压强变为多少？
参考答案与试题解析
2020-2021学年河南省信阳市某校高二期中考试物理试卷
一、选择题
1.
【答案】
D
【考点】
物理学史
天然放射现象
量子化现象
【解析】
根据物理学史和常识解答，记住普朗克、爱因斯坦、卢瑟福等著名物理学家的主要贡献即可．
【解答】
解：A．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论，故A正确；
B．爱因斯坦为了解释光电效应的规律，提出了光子说，故B正确；
C．卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子的核式结构模型，故C正确；
D．贝克勒尔通过对天然放射性的研究，揭示了原子核有复杂的结构，故D错误．
本题选择错误的，故选D．
2.
【答案】
B
【考点】
物理学史
爱因斯坦光电效应方程
【解析】
一切物体具有波粒二象性，光也具有波粒二象性，德布罗意波长公式λ=hp，p是动量，h是普朗克常量，据此分析；由光电效应方程Ek=hv−W0分析；康普顿效应表明光子除了具有能量之外还有动量。
【解答】
解：A．根据德布罗意波波长公式可知，λ=hp，速度相同的质子和电子相比，电子的动量小，波长长，波动性明显，故A错误；
B．用E和p分别表示光子的能量和动量，则E=hv=hcλ，根据德布罗意波波长公式λ=hp，可知p=hλ，故B正确；
C．由光电效应方程Ek=hv−W0可知，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，但是不成正比，故C错误；
D．德布罗意波提出来各种粒子都具有波动性，戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，从而证实了电子的波动性，故D错误．
故选B．
3.
【答案】
B
【考点】
氢原子的能级公式和跃迁
【解析】
根据题意，氢原子在跃迁时辐射能量的最小能量要小于1.62eV，才能被红外测温仪捕捉．因此n=1基态的氢原子吸收最小能量跃迁到更高能级，再向低能级跃迁时，辐射能量最小值小于1.62eV即可．
【解答】
解：由氢原子能级示意图可知，最少应给处于n=1基态的氢原子提供的能量，
若使其跃迁到n=4激发态，然后氢原子从n=4激发态向低能级跃迁时，所辐射光子能量最小值为：
Emin=−0.85eV−−1.51eV=0.66eV<1.62eV，
同理，若氢原子从n=3激发态向低能级跃迁时，所辐射光子能量最小值为：
Emin=−1.51eV−−3.4eV=1.89eV>1.62eV，
红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要使氢原子辐射出的光子可被红外测温仪捕捉，
因此最少应给处于n=1基态的氢原子提供的能量，跃迁到n=4激发态满足条件，
那么提供的能量为：ΔE=E4−E1=−0.85eV−−13.6eV=12.75eV，故B正确，ACD错误．
故选B．
4.
【答案】
B,C
【考点】
光电效应现象及其解释
爱因斯坦光电效应方程
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．照射的单色光光越强，单位时间内发出的光电子越多，饱和光电流就越大，故A错误；
B．根据物质波的波长λ=hp，p=2mEk，可得Ek=h22mλ2，可知甲金属逸出的初动能最大的光电子的物质波波长较短，光电子b的物质波波长比光电子a的物质波波长长，故B正确；
C．由Uc—ν图线可知，当Uc=0时，金属甲的极限频率νc1小于金属乙的极限频率νc2，当用相同频率的入射光照射时，则逸出功越大，其光电子的最大初动能最小，则光电子b的初动能小于光电子a的初动能，故C正确；
D．根据爱因斯坦光电效应方程，Ekm=hν−W0，Ekm=eUc，可得Uc=hν2−W0e，遏止电压与入射光的频率成一次函数关系，不是成正比，故D错误．
故选BC．
5.
【答案】
C,D
【考点】
原子核衰变
原子核的结合能
裂变反应和聚变反应
【解析】
根据质量数守恒和电荷数守恒判断核反应方程式；β衰变不改变质量数；衰变过程由原子核内部自身因素决定；根据裂变的特点分析．
【解答】
解：A．根据质量数守恒与电荷数守恒可知，铀核裂变的核反应方程为​92233U+01n→56142Ba+3689Kr+301n，故A错误；
B．β衰变的本质是一个中子变成一个质子和一个电子，故不改变质量数，故B错误；
C．原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C正确；
D．重核裂变的过程中释放能量，所以重核分裂成中等大小的核，核子的比结合能增大，故D正确．
故选CD．
6.
【答案】
A,C
【考点】
原子核衰变
核能的计算
原子核的结合能
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．根据质量数守恒可知，X的质量数是222−218=4，电荷数是：86−84=2，所以该过程的核反应放出是​86222Rn→84218P+24He，故A正确；
B．该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以发生一次核反应释放的核能为ΔE=Δmc2=m1−m2−m3c2，故B错误；
C．经过两个半衰期，1g氨经2T时间后，剩余氡原子的质量为：m=m0122=14m0=0.25g，故C正确；
D．该核反应的过程中释放能量，有质量亏损，所以钋核的比结合能比氡核的比结合能大，故D错误．
故选AC．
7.
【答案】
D
【考点】
分子动理论的基本观点和实验依据
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．分子是保持物质的化学性质的最小微粒，但不是组成物质的最小微粒，它又由原子构成，A错误；
B．布朗运动是固体小颗粒的运动，从侧面反映了液体分子的无规则运动，B错误；
C．扩散现象发生在气体、液体、固体之间，C错误；
D．分子动理论是在扩散现象、布朗运动等实验基础上提出的，D正确．
故选D．
8.
【答案】
C
【考点】
热力学第一定律
热力学第二定律
理想气体的状态方程
气体压强的微观意义
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．热传递和做功是改变物体内能的两种方式，在热传递不明确的情况下，外界对气体做正功，气体的内能不一定增加，故A错误；
B．气体压强是由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力，和重力无关，在完全失重的情况下，密闭容器内的气体对器壁压强几乎不变，故B错误；
C ．第二类永动机不可能造成的原因是违反了热力学第二定律，故C正确；
D．根据理想气体状态方程pVT=C，一定质量的理想气体，压强不变，温度升高时，体积增大，分子间的平均距离一定增大，故D错误．
故选C．
9.
【答案】
B
【考点】
* 晶体和非晶体
温度、气体压强和内能
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．将一块晶体敲碎后，物理性质和化学性质都没有变化，得到的小颗粒仍然是晶体，故A正确；
B．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，但内能增加，故B错误；
C．在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体，例如天然石英是晶体，熔融过程中的石英是非晶体，故C正确；
D．固体可以分为晶体和非晶体两类，晶体有各向异性，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质，故D正确．
本题选择错误的，故选B．
10.
【答案】
A,D
【考点】
理想气体的状态方程
热力学第一定律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．由B到C的过程，发生等容变化，根据查理定律pT=C，知气体压强减小，温度降低，气体内能减小，气体不对外界作功，根据热力学第一定律ΔU=W+Q，气体放出热量，故A正确；
B．由C到D的过程，pV的乘积变小，由理想气体状态方程pVT=C可知，气体温度降低，内能减小，而外界还对气体做功，故气体一定放热，故B错误；
C．由D到A的过程，气体发生等容变化，体积不变，不对外界作功，故C错误；
D．图中平行四边形的面积表示气体对外界所做的功，全过程气体内能没有变化，根据热力学第一定律，全过程气体一定吸热，故D正确．
故选AD．
11.
【答案】
B,D
【考点】
布朗运动
有序、无序和熵
温度、气体压强和内能
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：A．悬浮在水中的花粉颗粒越小，撞击花粉颗粒的水分子越多，布朗运动越明显，A错误；
B．温度是分子平均动能的标志，温度相同分子的平均动能一定相同，0度的冰融化成0度的水，在融化过程中吸收热量，内能增大，所以分子势能增大，故零摄氏度的水比等质量的零摄氏度的冰的内能大，B正确；
C．在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小，C错误；
D．晶体熔化过程中吸收热量，但温度不变，故分子平均动能不变，D正确．
故选BD．
12.
【答案】
A,D
【考点】
*相对湿度
* 晶体和非晶体
*饱和汽、未饱和汽和饱和汽压
【解析】
绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强，相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比．
当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小．
【解答】
解：A．在一定气温条件下，大气中相对湿度越大，水气蒸发也就越慢，人就感受到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，但绝对湿度不一定大；而当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小，故A正确，B错误；
C．单晶体的物理性质都是各向异性的，多晶体的物理性质都是各向同性的，故C错误；
D．气体的饱和汽压与温度和材料有关，水的饱和汽压随温度的升高而增大，故D正确．
故选AD．
二、实验探究题
【答案】
（1）hν−eU
（2）变大
（3）5.0×1014,6.4×10−34
【考点】
光电效应实验
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，根据动能定理得eU=hν−W0，
则阴极K的逸出功为W0=hν−eU．
（2）[根据光电效应方程Ekm=hν−W0知入射光的频率变大，则光电子的最大初动能变大．
（3）根据eUc=Ekm=hv−hv0得Uc=hev−hv0e，
Uc—v图像横轴截距的绝对值等于金属的截止频率为：
vc=5.0×1014Hz
图线的斜率k=he=ΔUΔv，
所以h=eΔUv−v0=1.6×10−19×2.05×1014J⋅s=6.4×10−34J⋅s．
【答案】
①115,②6.5×10−10 ,③6MS3πρV3
【考点】
用油膜法估测分子的大小
【解析】
采用估算的方法求油膜的面积，通过数正方形的个数：面积超过正方形一半算一个，不足一半的不算，数出正方形的总个数乘以一个正方形的面积，近似算出油酸膜的面积。
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，油膜的厚度近似等于油酸分子的直径，由d=VS求出油酸分子直径。
【解答】
解：①面积超过正方形一半的正方形的个数为15个，则油酸膜的面积约为S＝115cm2，
②每滴酒精油酸溶液中含有纯油酸的体积为：V＝6104×180mL=7.5×10−6mL，
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为：d=VS=7.5×10−6×10−6115×10−4m≈6.5×10−10m，
③单个分子的直径为：d0=VS，
单个分子的体积为V0=43π(d02)3=43πV38S3=πV36S3，
摩尔体积为Vml=Mρ，
则阿伏伽德罗常数为NA=VmlV0=6MS3πρV3．
三、解答题
【答案】
（1）质子和中子结合成氘核过程中释放的能量为2.19MeV或3.51×10−13J．
（2）氘核的比结合能为1.10MeV或1.755×10−13J．
【考点】
核能的计算
原子核的结合能
【解析】


【解答】
解：（1）氘核是由1个质子、1个中子构成，其核子与原子核的质量差为：
Δm=mH+mn−mD=1.6726+1.6749−3.3436×10−27kg=0.0039×10−27kg，
氘核的结合能为ΔE=Δmc2，
代入数据解得ΔE=0.0039×10−27×3×1082J=3.51×10−13J=2.19MeV．
（2）氘核的比结合能为ΔE2=1.10MeV或1.755×10−13J．
【答案】
（1）X的速度大小vX=19v0．
（2）碰后​612C与X在同一磁场中做匀速圆周运动的半径之比为1:3．
【考点】
原子核的人工转变
动量守恒定律的综合应用
带电粒子在匀强磁场中的运动规律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）核反应方程为​01n+714N→612C+13H，
规定中子的速度方向为正方向，根据动量守恒得：
m0v0=12m0vC+3m0vX，
因为12m0vC:3m0vX=2:1，
解得vX=19v0．
（2）由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的知识：
qvB=mv2r，
可得r=mvqB，
根据轨道半径公式有：
r1r2=12m0vCB6e3m0vXBe=1:3．
【答案】
（1）缸内气体加热后的温度T2是420K；
（2）此过程中缸内气体吸收的热量是245J．
【考点】
“汽缸活塞类”模型
热力学第一定律
【解析】
此题暂无解析
【解答】
解：（1）气缸缓慢加热，气缸内的压强恒为
p=p0+mgS=1.4×105Pa
对气缸内气体，由盖—吕萨克定律可得Sh1T1=Sh2T2，
可得缸内气体加热后的温度为T2=420K．
（2）外界对缸内气体做功W=pS(h2−h1)，
由热力学第一定律ΔU=Q+W，
可得缸内气体吸收的热量为Q=245J．
【答案】
（1）如果外界大气压强保持不变，玻璃管中水银面上升2cm，则环境温度改变了9.4摄氏度．
（2）玻璃泡中气体的压强变为4.51×104Pa．
【考点】
“玻璃管封液”模型
【解析】


【解答】
解：（1）设玻璃泡中气体初态压强为p1，有p0=p1+ρ水银gh，
解得p1=8.64×104Pa，
温度T1=t0+273K=300K，
设末态压强为p2，则p0=p2+ρ水银gh+Δh，
故p2=8.37×104Pa，
根据查理定律有p1T1=p2T2，
代入数据解得T2=290.6K，
则环境温度降低了Δt=T1−T2=9.4∘C．
（2）打开阀门之前，有p1=8.64×104Pa，
V1=V0=0.5L，
T1=300K，
打开阀门之后，有V2=2V0=1.0L，
T2=t+273K=313K，
根据理想气体状态方程有p1V1T1=p2′V2T2，
代入数据解得p2′=4.51×104Pa．