河南省平顶山市高二（下）开学考试物理试题（word版含答案）

河南省平顶山市高二（下）开学考试物理试题
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．已知氢原子的基态能量为E1，n=2、3能级所对应的能量分别为E2和E3，大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁放出若干频率的光子，依据波尔理论，下列说法正确的是（ ）
A．能产生3种不同频率的光子
B．产生的光子的最大频率为
C．当氢原子从能级n=2跃迁到n=1时，对应的电子的轨道半径变小，能量也变小
D．若氢原子从能级n=2跃迁到n=1时放出的光子恰好能使某金属发生光电效应，则当氢原子从能级n=3跃迁到n=1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为
E．若要使处于能级n=3的氢原子电离，可以采用两种方法：一是用能量为的电子撞击氢原子，二是用能量为光子照射氢原子
2．下列关于近代物理科学家提出的理论说法正确的是
A．汤姆孙证实了射线是高速电子流，其电离作用比射线弱
B．爱因斯坦认为某材料发生光电效应时，遏止电压与入射光的频率成正比
C．玻尔的原子理论将量子观念引入原子领域，但该理论只能解释氢原子光谱
D．查德威克通过用“粒子轰击氮原子核发现了质子
3．下列说法正确的是（　　）
A．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均速率不同
B．当分子间的相互作用力表现斥力时，分子间距离越大，则分子势能越大
C．一定质量的某种气体体积分子数为V，则气体分子体积为
D．在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能减小
E．液体中两个分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大
4．如图所示，在水平面上固定一半径为R的半圆槽，O点为圆心，P点为最低点，直径MN水平。一质量为m的小球在M点正上方，与M点间距也为R小球由静止释放，沿半圆槽运动经P点到达N点时速度为零。已知重力加速度为g，则小球在此运动过程中（　　）
A．小球与槽摩擦产生的热量为mgR
B．小球在圆弧MP和PN两段克服摩擦力做的功相等
C．小球经过P点时速度大小为
D．小球经过P点时对槽的压力大于3mg
5．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有
A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才产生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大
C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，产生光电流的时间一般不超过
D．当入射光频率大于被照射金属的极限频率时，光电子数目与入射光的强度成正比
6．如图所示，质量为，长度一定的长木板放在光滑的水平面上，质量为，可视为质点的物块放在长木板的最左端，质量为m的子弹以水平向右的速度射入物块且未穿出（该过程的作用时间极短可忽略不计），经时间物块以的速度离开长木板的最右端，重力加速度为g，则下列说法正确的是（　　）
A．长木板最终的速度大小为
B．长木板的长度为
C．子弹射入物块的过程中损失的机械能为
D．物块与长木板间的动摩擦因数为
7．现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成，如图所示，其截面为直角三角形，。现有一条光线沿着截面从边上的点以45°的入射角射入工件，折射后到达边发生全反射，垂直边射出。已知，下列说法正确的是（　　）
A．光线在边的折射角为30°
B．该透明玻璃的折射率为2
C．该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45°
D．光线在工件中的传播时间为
8．甲、乙两小球在光滑水平面上发生正碰，碰撞前后两球的（位移-时间）图像如图所示，碰撞时间极短。已知被碰小球的质量，则（　　）
A．乙小球碰撞过程中的动量变化量是
B．甲小球碰撞过程中所受到的冲量大小为
C．甲、乙两小球发生的是弹性碰撞
D．若仅增大小球碰前速度，两小球碰后速度方向可能相同
二、单选题
9．目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出射线，这些起射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A．铀核()衰变为铅核()的过程中，要经过8次衰变和10次衰变
B．射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱
C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平上左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则7.6天后，需取走0.75g砝码天平才能再次平衡
D．射线是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流
10．如图甲所示，光滑水平面上静置一个长木板，长木板上表面粗糙，其质量为m0，t=0时刻质量为m的滑块以水平向右的速度v滑上长木板左端，此后长木板与滑块运动的v-t图像如图乙所示，下列分析正确的是 ( )
A．m0=m
B．m0=2m
C．长木板的长度为1 m
D．长木板与滑块最后的速度大小都是2 m／s
11．关于近代物理知识，下列说法中正确的是（　　）
A．光电效应现象说明了光具有波粒二象性
B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
C．铀核裂变的一种核反应方程为：
D．比结核能越大，原子核内核子结合得越牢固，原子核越稳定
12．14C测年法是利用14C衰变规律对古生物进行年代测定的方法．若以横坐标t表示时间，纵坐标m表示任意时刻14C的质量，m0为t=0时14C的质量．下面四幅图中能正确反映14C衰变规律的是
A． B．
C． D．
13．我国的“人造太阳”核聚变实验反应堆技术世界领先。在“人造太阳”中发生的一种核聚变反应方程为已知氘核（）的质量为2.0136u，中子（）的质量为1.0087u。氦核（He）的质量为3.0150u，u为原子质量单位，1u相当于931MeV，下列说法正确的是（　　）
A．氦核（He）和中子（）的质量数之和小于两个氘核（）的质量数之和
B．核反应过程中的质量亏损△m=1.0122u
C．核反应过程中释放的核能△E=3.2585MeV
D．核反应过程中中子数减少了1个
14．在某些恒星内，3个α粒子结合成一个，原子的质量是12.0000u，原子的质量是4.0026u，已知1u相当于931.5MeV，则此核反应中释放的核能约为
A．7.266eV B．5.266eV C．1.16×10-12J D．1.16×10-9J
三、实验题
15．某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验．先将球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，在水平地面上的记录纸上留下压痕，重复10次；再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端上，让球仍从固定点由静止开始滚下，和b球相碰后，两球分别落在记录纸的不同位置处，重复10次．
（1）本实验必须测量的物理量有________．（填写选项对应的字母）
A．斜槽轨道末端距水平地面的高度H
B．小球a、b的质量ma、mb
C．小球a、b的半径r
D．小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E．记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F．球的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
（2）放上被碰小球b，两球（ma>mb）相碰后，小球a、b的落地点依次是图中水平面上的_______点和________点．
（3）某同学在做实验时，测量了过程中的各个物理量，利用上述数据验证碰撞中的动量守恒，那么判断的依据是看________和________在误差允许范围内是否相等。
四、解答题
16．如图所示，长木板B的质量为m2=1.0kg，静止放在粗糙的水平地面上，质量为m3=1.0kg的物块C(可视为质点)放在长木板的最右端．一个质量为m1=0.5kg的物块A从距离长木板B左侧L=20m处，以速度v0=11m/s向着长木板运动．一段时间后物块A与长木板B发生弹性正碰(时间极短)，之后三者发生相对运动，整个过程物块C始终在长木板上．已知物块A及长木板与地面间的动摩擦因数均为μ1=0.1，物块C与长木板间的动摩擦因数μ2=0.05，物块C与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，求：
(1)A与B碰前瞬间A的速度大小；
(2)碰后瞬间物块A和长木板B的速度；
(3)长木板B的最小长度和物块A离长木板左侧的最终距离．
17．一光滑杆AB总长为L，与水平面成45°角放置，杆子一部分在界面MN下方，长度为L1，如图所示，一质量为m的小球穿在杆子上，由上端A静止释放，当到达MN界面时，立刻对其施加一恒力，并在之后的运动过程一直作用。已知小球在MN下方杆子上做匀速运动，由B点离开杆子后又经过B点正下方距B为h的C点，重力加速度为g。求：
(1)小球刚离开B点时的速度vB大小；
(2)若该恒力为水平方向，小球由B到C经历的时间；
(3)判断小球经过C点时，速度方向与竖直方向夹角是否等于15°角。
18．如图所示，质量相同的活塞A、B将开口向上的气缸分成I、II两气室，开始时，气室I中气体的压强为p0、气室II中气体的压强为p0，两气室体积相同，活塞间距为L，劲度系数为k的轻弹簧被压缩在两活塞之间。从某时刻起缓慢升高环境温度，当环境温度为T（为热力学温度）时，弹簧恰好处于原长。已知气缸和活塞的导热性能良好，活塞与气缸内壁间无摩擦且气密性好，大气压强为p0，开始时环境温度为T0（为热力学温度），活塞的横截面积为S，重力加速度为g，求：
（i）每个活塞的质量及初态时弹簧的压缩量；
（ii）当温度为T时，活塞A上移的距离。
19．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，t=0.2s时刻的波形如图中实线所示，t=0.5s时刻的波形如图中虚线所示，t=0时刻，x=2m处的质点正处在波谷，周期T＞0.5s，求：
(1)这列波传播的方向及传播的速度；
(2)从t=0时刻开始，波传播3s时间，x=2m处的质点运动的路程为3m，则这列波的振幅为多大？x=2m处的质点在t=2.5s时的位移为多少？
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参考答案：
1．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．于能级n=3的氢原子向低能级跃迁能产生3中不同频率的光子，A正确；
B．大量处于第3能级的氢原子向低能级跃迁，产生光子的最大能量为第3能级到第1能级，
则最大频率为
B错误；
C．当氢原子从能级n2跃迁到n1时，能量减小，离轨道越近，对应的电子的轨道半径变小，C正确；
D．若氢原子从能级n2跃迁到n1时放出的光子恰好能使某金属发生的光电效应，则当氢原子从能级n3跃迁到n1时放出的光子照到该金属表面时，逸出的光电子的最大初动能为，D正确；
E．电子是有质量的，撞击氢原子是发生弹性碰撞，由于电子和氢原子质量不同，故电子不能把的能量完全传递给氢原子，因此不能使氢原子完全电离，而光子的能量可以完全被氢原子吸收，E错误。
故选ACD。
2．AC
【解析】
【详解】
A项：汤姆孙证实了β射线是高速电子流，其电离作用比α射线弱，穿透能力也比α射线强，故A正确；
B项：爱因斯坦发现了光电效应，某材料发生光电效应时，根据光电效应方程，以及最大初动能与遏止电压的关系得：，知遏止电压Uc的大小与入射光的频率是线性关系，但不是正比，故B错误；
C项：玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，该理论只能解释氢原子光谱的实验规律，故C正确；
D项：查德威克通过用“粒子轰击氮原子核发现了中子，故D错误．
3．ADE
【解析】
【详解】
A．氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于它们的分子质量不同，所以它们分子的平均速率不相同，选项A正确；
B．当分子力表现为斥力时，分子之间的距离小于r0，当分子间的距离增大时，分子力做正功，分子势能减小，选项B错误；
C．因为气体有间隙，不等于气体分子体积，选项C错误；
D．分子间距离增大时，分子间先为斥力后为引力，其大小先减小再增大再减小，所以在两分子间距离增大的过程中，分子间的作用力可能减小，选项D正确；
E．液体分子之间距离与分子直径相当，当液体中两个分子间距离减小，分子间引力和斥力都增大，选项E正确。
故选ADE。
4．AD
【解析】
【详解】
A．由能量守恒，小球与槽摩擦产生热量为
Q=mgR
故A正确；
B．小球在圆弧MP段克服摩擦力做功大于在圆弧PN段克服摩擦力做功，故B错误；
C．圆弧PN段
故C错误；
D．小球经过点时
故D正确。
故选AD。
5．ABC
【解析】
【详解】
按经典的光的波动理论，光的能量随光的强度的增大而增大，与光的频率无关，从金属中飞出的电子，必须吸收足够的能量后才能从其中飞出，电子有一个能量积蓄的时间，光的强度越大，单位时间内辐射到金属表面的光子数越多，被电子吸收的光子数自然也越多，产生的光电子数也越多，所以不能解释的有A、B、C三项；
故选ABC。
6．BD
【解析】
【详解】
A．子弹、物块、木板整个系统，整个过程根据动量守恒定律，有
求得长木板最终的速度大小为
故A错误；
C．子弹射入物块的过程中，时间极短。子弹及物块根据动量守恒定律有
求得
该过程系统损失的机械能为
联立两式可求得
故C错误；
B．子弹射入物块后到从长木板滑离时，运动的位移大小为
长木板滑动位移大小为
则长木板的长度为
故B正确；
D．对长木板，整个过程根据动量定理有
可求得物块与长木板间的动摩擦因数为
故D正确。
故选BD。
7．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．画出光路图，如图所示，由图中几何关系可知光线在边的折射角为30°，故A正确；
B．由图可知，在点的入射角为45°，折射角为30°，由折射定律有
故B错误；
C．由可得全反射角，故C正确；
D．根据几何关系可知，，光线在工件中的传播速度
则光在工件中的传播时间
故D正确。
故选ACD。
8．BC
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图像可知，甲是被碰小球，根据动量守恒定律可知
根据图像可得
代入可解得
乙小球碰撞过程中的动量变化量
A错误；
B．根据动量定理可知甲小球碰撞过程中所受到的冲量大小为，B正确；
C．甲、乙两球碰前动能
碰后动能
均为，两球碰撞过程没有机械能损失，属于弹性碰撞，C正确；
D．由动量守恒定律及能量守恒定律得
可得
因为乙小球质量小于甲小球的质量，故两小球碰后速度方向一定不相同，D错误；
故选BC。
9．B
【解析】
【详解】
A.根据质量数守恒和电荷数守恒，铀核()衰变为铅核()的过程中，设发生x次衰变，y次衰变，衰变方程为：，则：238=206+4x，解得：x=8，又：92=82+8×2-y，得：y=6，即要经过8次衰变和6次衰变，故A错误；
B.射线一般伴随着或射线产生，在这三种射线中，射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故B正确；
C.氡的半衰期为3.8天，经7.6天后，有0.75克衰变成新核，故取走的砝码小于0.75克，天平才能再次平衡．故C错误．
D.衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的电子流，故D错误．
10．B
【解析】
【详解】
A、滑块滑上长木板后，滑块受到摩擦力作用做匀减速直线运动，长木板做匀加速直线运动，由图乙可知滑块加速度大小为，长木板加速度大小为，由牛顿第二定律有：，可知，故选项A错误，B正确；
C、从图可知，时滑块滑离长木板，此时长木板速度大小为，滑块速度大小为，在时间内两者相对运动的距离即为长木板的长度，即，故选项CD错误．
点睛：本题关键是分析清楚滑块的运动过程，抓住每个过程和各个状态的特点和物理规律，分段由动量守恒定律、牛顿运动定律等进行研究．
11．D
【解析】
【详解】
A．光电效应说明光具有粒子性，故A错误；
B．根据
，
可得德布罗意波长为
质子和电子的动能相同，但是质量不相同，故波长不相同，故B错误；
C．铀核裂变的核反应方程为
故C错误；
D．比结合能越大，说明把原子核拆分成单个核子需要的能量越多，故原子核越稳定，故D正确。
故选D。
12．C
【解析】
【详解】
设衰变周期为T，那么任意时刻14C的质量，可见，随着t的增长物体的质量越来越小，且变化越来越慢，很显然C项图线符合衰变规律．故选C．
【点睛】本题考查衰变规律和对问题的理解能力．根据衰变规律表示出两个物理量之间的关系再选择对应的函数图象．
13．C
【解析】
【详解】
A．核聚变反应方程中，反应前后质量数守恒，故氦核（He）和中子（）的质量数之和等于两个氘核（）的质量数之和，A错误；
B．由题意可知，核反应过程中的质量亏损为
B错误；
C．由题意可知，释放的核能为
C正确；
D．由核聚变反应方程可知，核反应过程中中子数没有发生变化，D错误。
故选C。
14．C
【解析】
【详解】
由爱因斯坦质能方程△E=△mc2
故选C．
点晴：解决本题应注意单位的换算，．
15． BE A C
【解析】
【详解】
（1）[1]小球离开轨道后做平抛运动，小球在空中的运动时间t相等，如果碰撞过程动量守恒，则有
两边同时乘以时间t得
则
因此A实验需要测量：两球的质量，两球做平抛运动的水平位移，故ACD错误，BE正确。
（2）[2][3]由图所示装置可知，小球a和小球b相撞后，小球b的速度增大，小球a的速度减小，b球在前，a球在后，两球都做平抛运动，由图示可知，未放被碰小球时小球a的落地点为B点，碰撞后a、b的落点点分别为A、C点。
（3）[4][5]由（1）可知，实验需要验证的表达式为
因此比较，与即可判断动量是否守恒。
16．（1）9m/s（2）-3m/s, 6m/s（3）6m，11.8m
【解析】
【分析】
（1）根据动能定理求解A与B碰前瞬间A的速度大小；（2）A与B发生完全弹性碰撞，满足动量守恒和动能守恒，列式求解物块A和长木板B的速度；（3）分析两物体运动的物理过程，结合牛顿第二定律和运动公式求解长木板B的最小长度和物块A离长木板左侧的最终距离．
【详解】
（1）设物块A与木板B碰前的速度为v，由动能定理：
解得
（2）A与B发生完全弹性碰撞，假设碰撞后瞬间的速度分别为v1和v2，由动量守恒定律可知：
由能量关系：
联立解得 即v1=-3m/s
即v2=6m/s
（3）AB碰后B减速运动，C加速运动，BC达到共同速度之前，由牛顿第二定律：
对木板：
对物块C:
设从碰撞后到两者达到共速经历的时间为t，则：v2+a1t=a2t
木板的最小长度
联立解得d=6m
BC达到共速后，因 所以两者不能保持相对静止，一起减速至停下.
对木板：
整个过程中B运动的位移xB；
AB碰撞后，A做减速运动的加速度也为a4
位移：
物块A离木板B左侧的最终距离为X=xA+xB
解得X=11.8m
17．(1)；(2)；（3）速度方向与竖直方向夹角大于15°
【解析】
【详解】
(1)小球由A到B，根据动能定理有
化简可得
(2)小球离开B点后，加速度设为a，则合力F合垂直AB斜向右下方，因此有
小球做类平抛运动，由B到C经历的时间设为，则如图建立坐标系
分解运动有
联立解得
(3)无论恒力F沿何方向，小球离开B后都做类平抛运动，如图分解运动，在x方向有
在y方向有
联立解得
即
则有
因此，速度方向与竖直方向夹角大于15°。
18．（i），；（ii）
【解析】
【详解】
（i）对两个活塞整体研究，根据力的平衡可知
解得每个活塞的质量
对活塞A研究，根据力的平衡
解得
（ii）弹簧恢复到原长的过程中，气室Ⅱ中气体发生等压变化，设活塞B上升的高度为h，则
解得
则活塞A上移的距离
19．(1)这列波沿+x方向传播，传播的速度10m/s；(2)这列波的振幅为0.2m，x=2m处的质点在t=2.5s时的位移为－m
【解析】
【详解】
(1)周期T＞0.5s，因此从实线到虚线的时间间隔
△t=0.3s＜T
假设波沿x轴正方向传播，则
=0.3s
求得
T=0.48s
将实线波形沿x轴正方向平移
x=×8m=m
的波形为t＝0时刻的波形，此波形表明x=2m处的质点不在波谷，因此假设不成立，则这列波沿+x方向传播，则
=0.3s
求得
T=0.8s
波传播的速度
v==10m/s
(2)由于
t=3s=3
振动的路程
s=3=3m
解得
A=0.2m
该质点的振动方程为
y=－0.2cos(m)
当t=2.5s时，质点的位移为
y=－m
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