2019-2020学年云南省昭通市水富市云天化中学高二(下)开学物理试卷
一.本题共12小题,每小题5分,在每小题给出的四个选项中,第11--12题有不只一项符合题目要求,其余题只有一项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有错选得0分.
1.(5分)在原子物理学的发展过程中,出现了许多著名的科学家和他们的研究成果,有关他们的说法中哪个是正确的( )
A.汤姆孙证实了阴极射线就是电子流,并测出了电子所带的电荷量
B.卢瑟福通过对α粒子散射实验数据的分析提出了原子的核式结构模型
C.玻尔的原子理论把量子观念引入了原子领域,成功地揭示了微观粒子的运动规律
D.巴耳末发现的巴耳末公式可求出氢原子所发光的波长
2.(5分)如图所示是原子物理史上几个著名的实验,关于这些实验,下列说法正确的是( )
A.卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的核式结构模型
B.放射线在磁场中偏转,中间没有偏转的为γ射线,电离能力最强
C.电压相同时,光照越强,光电流越大,说明遏止电压和光的强度有关
D.链式反应属于重核的裂变
3.(5分)关于对热辐射的认识,下列说法中正确的是( )
A.热的物体向外辐射电磁波,冷的物体只吸收电磁波
B.温度越高,物体辐射的电磁波越强
C.辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况无关
D.常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色
4.(5分)放射性元素钋(Po)发生α衰变时,会产生一种未知元素,并放出γ射线,下列说法正确的是( )
A.α射线的穿透能力比γ射线强
B.未知元素的原子核核子数为208
C.未知元素的原子核中子数为124
D.这种核反应也称为核裂变
5.(5分)为了做好疫情防控工作,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。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,最少应给处于n=2激发态的氢原子提供的能量为( )
A.10.20eV B.2.89eV C.2.55eV D.1.89eV
6.(5分)关于原子核的相关知识,下面说法正确的是( )
A.原子核内相邻质子之间存在相互排斥的核力
B.原子核的比结合能越小,说明原子核越不稳定
C.温度越高放射性元素的半衰期越小
D.β射线是电子流,表明原子核内除质子中子之外还有电子
7.(5分)某金属发生光电效应,光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν之间的关系如图所示。已知h为普朗克常量,e为电子电荷量的绝对值,结合图象所给信息,下列说法正确的是( )
A.入射光的频率小于ν0也可能发生光电效应现象
B.该金属的逸出功随入射光频率的增大而增大
C.若用频率是2ν0的光照射该金属,则遏止电压为
D.遏止电压与入射光的频率无关
8.(5分)核反应→+X中,放出的能量为E.下列相关说法中,正确的是( )
A.X是来自原子核外的电子
B.该反应是β衰变,衰变的快慢与物理和化学变化有关
C.核的比结合能大于核的比结合能
D.反应中的质量亏损为
9.(5分)下列说法正确的是( )
A.天然放射性现象表明了原子内部是有复杂的结构
B.一个氢原子从高能级向低能级跃迁的过程中,该氢原子辐射光子,总能量减少
C.某放射性元素由单质变为化合物后,其半衰期会变短
D.目前核电站的能量主要来自轻核的聚变
10.(5分)一个静止的放射性原子核处于垂直纸面向里的匀强磁场中,由于发生了某种衰变而形成了如图所示的两个圆形径迹,两圆半径之比为1:42,有( )
A.该原子核发生了β衰变,β粒子沿小圆作顺时针方向运动
B.该原子核发生了α衰变,α粒子沿大圆作顺时针方向运动
C.原来静止的原子核的原子序数为42
D.原来静止的原子核的原子序数为82
11.(5分)用中子轰击U原子核,发生一种可能的裂变反应,其裂变方程为+n→X+Sr+2n,则以下说法中正确的是( )
A.X原子核中含有84个中子
B.反应生成物的总结合能比原子核的结合能小
C.X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小
D.X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大
12.(5分)下列对于光的本质的说法正确的是( )
A.光有时是一种粒子,有时是一种波
B.光既具有波的特性又具有粒子的特性
C.在宏观上,大量光子传播往往表现为波动性
D.在微观上,个别光子在与其他物质产生作用时,往往表现为粒子性
二.实验题(共16分)
13.(16分)小明用金属铷为阴极的光电管,观测光电效应现象,实验装置示意如图甲所示。已知普朗克常量h=6.63×10﹣34J?s。
(1)图甲中电极A为光电管的 (填“阴极”或“阳极”);
(2)实验中测得铷的遏止电压UC与入射光频率ν之间的关系如图乙所示,则铷的截止频率νC= Hz,逸出功W0= J;
(3)如果实验中入射光的频率ν=7.00×1014Hz,则产生的光电子的最大初动能Ek= J。
三、解答题(写出推导和计算过程)
14.(12分)如图所示,质量分别为mA=0.5kg、mB=0.4kg的长板紧挨在一起静止在光滑的水平面上,质量为mC=0.1kg的木块C以初速vC0=10m/s滑上A板左端,最后C木块和B板相对静止时的共同速度vCB=1.5m/s。求:
(1)A板最后的速度vA;
(2)C木块刚离开A板时的速度vC。
15.(12分)氢原子的基态能量E1=﹣13.6eV,电子绕核做圆周运动的半径r1=0.53×10﹣10m.(已知能量关系En=,半径关系rn=n2r1,静电力常量k=9.0×109N?m2/C2,e=1.6×10﹣19C,普朗克常量h=6.63×10﹣34J?S)
(1)氢原子处于n=4激发态时:
①求原子系统具有的能量;
②求电子在n=4轨道上运动的动能(用eV表示,保留两位小数);
(2)若要使处于n=2轨道上的氢原子电离,至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子(保留两位小数)?
2019-2020学年云南省昭通市水富市云天化中学高二(下)开学物理试卷
参考答案
一.本题共12小题,每小题5分,在每小题给出的四个选项中,第11--12题有不只一项符合题目要求,其余题只有一项符合题目要求,全部选对得5分,选对但不全的得3分,有错选得0分.
1. 解:A、汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子,密立根测出了电子所带的电荷量,故A错误;
B、卢瑟福通过对α粒子散射实验现象的分析,得出了原子的核式结构模型,故B正确;
C、玻尔的原子模型是在核式结构模型的基础上提出的几条假设,解释了氢原子的光谱,不是揭示了微观粒子的运动规律,故C错误;
D、巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式,只能求出处于氢原子光谱的四条在可见光区的波长,不是能求出氢原子所发光的波长,故D错误。
故选:B。
2. 解:A、卢瑟福通过α粒子散射实验否定了原子的“枣糕模型”结构,提出了原子的“核式结构模型”,故A错误;
B、中间没有偏转的为γ粒子,电离能力最弱,而穿透能力最强,故B错误;
C、由图可知,光照越强,光电流越大,但遏止电压是一样,说明遏止电压与光的强度无关,故C错误;
D、重核的裂变属于链式反应。故D正确;
故选:D。
3. 解:AB、一切物体都不停地向外辐射电磁波,且温度越高,辐射的电磁波越强,故A错误,B正确;
C、辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关,与材料种类及表面状况也有关,这是黑体辐射的特性,故C错误;
D、常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色,不是物体辐射电磁波的颜色,故D错误。
故选:B。
4. 解:A、α射线的穿透能力比γ射线弱,故A错误;
BC、依据质量数与质子数守恒,那么Po→+,则未知元素的原子核质量数,即核子数为206,而原子核中子数为206﹣82=124,故B错误,C正确;
D、这种核反应属于α衰变,并没有出现质量数大的原子核分裂成中等质量数原子核,因此不是核裂变,故D错误;
故选:C。
5. 解:由氢原子能级示意图可知,最少应给处于n=2激发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=2激发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:△E=E4﹣E2=﹣0.85eV﹣(﹣3.4eV)=2.55eV,故C正确,ABD错误。
故选:C。
6. 解:A、原子核内相邻质子之间存在强相互吸引的核力,故A错误;
B、原子核比结合能越小,拆开原子核越容易,说明原子核越不稳定,故B正确;
C、放射性元素的半衰期是原子核的衰变规律,由原子核内部因素决定,即与元素的种类有关,与温度无关,故C错误;
D、β射线是原子核内中子转变为质子时产生的,不能说明原子核内有电子,故D错误。
故选:B。
7. 解:A、金属产生光电效应的极限频率为ν0,该金属的逸出功为hν0.当入射光的频率小于ν0,则不可能发生光电效应现象,故A错误;
B、逸出功的大小与入射光频率无关,由金属本身决定。故B错误;
C、根据光电效应方程知,Ekm=hv﹣W0=hv﹣hv0,若用频率是2ν0的光照射该金属,则光电子的最大初动能是hv0,而遏止电压为Uc==,故C正确;
D、由上分析可知,遏止电压与光电子的最大初动能有关,则也与入射光的频率有关,故D错误;
故选:C。
8. 解:根据质量数守恒与电荷数守恒可知,题干中的核反应方程中,X为电子,该核反应表示β衰变。
A、β衰变放出的电子来自组成原子核的中子转化为质子时放出的电子,故A错误;
B、根据衰变的特点可知,衰变的快慢与物理和化学变化无关。故B错误;
C、由于在衰变的过程中释放能量,可知核的结合能大于核的结合能,由结合能与比结合能的定义可知,核的比结合能小于核的比结合能。故C错误;
D、根据爱因斯坦质能方程可知,在该核反应中质量亏损为.故D正确。
故选:D。
9. 解:A、天然放射现象说明原子核内部有复杂结构,故A错误;
B、氢原子从高能级向低能级跃迁时,辐射出光子,氢原子的能量减少,故B正确;
C、放射性元素的半衰期由原子核决定,与外界的温度等外界条件无关,以单质形式存在的原子半衰期与以化合态存在的原子半衰期相同,故C错误;
D、目前核电站的能量主要来自重核的裂变,故D错误。
故选:B。
10. 解:AB、由运动轨迹可以知道,衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力的方向相反,且两者的运动方向相反,故粒子都带正电荷,所以发生了α衰变,再结合洛伦兹力作用下的匀速圆周运动满足:qvB=m,即:r=,所以α粒子必沿大圆周运动,由左手定则可知α粒子运动方向为顺时针方向,故A错误,B正确;
CD、由qvB=m得:r=,又r1:r2=1:42,且衰变过程中满足动量守恒,所以:q1:q2=1:42,反冲核核电荷数为84,结合核反应的电荷数守恒可知,静止的原子核原子序数为86,故CD错误。
故选:B。
11. 解:A、由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知:X原子核中含有92﹣38=54个质子,235+1﹣94﹣2﹣54=86个中子,故A错误;
B、裂变反应中,质量亏损,释放核能,说明生成的原子核更加稳定,即往比结合能大的方向反应,所以反应生成物的总结合能比原子核的结合能大,故B错误;
C、裂变反应中,质量亏损,释放核能,说明生成的原子核更加稳定,即X原子核中核子的平均质量比U原子核中核子的平均质量小,故C正确;
D、裂变的过程中释放能量,则的比结合能小于X原子核的比结合能,即X原子核中核子的比结合能比原子核中核子的比结合能大,故D正确;
故选:CD。
12. 解;AB、光具有波粒二象性,即具有波的特性又具有粒子性,故A错误,B正确;
CD、大量光子运动的规律表现出光的波动性,在微观上,个别光子在与其他物质产生作用时,往往表现为粒子性,故CD正确。
故选:BCD。
二.实验题(共16分)
13. 解:(1)电子从金属板上射出后被电场加速,由此可知A板为阳极,故A错误;
由Ekm=hv﹣W0和eUC=EKm得:eUC=hv﹣W0,因此当遏制电压为零时,hvc=W0,
根据图象可知,铷的截止频率νC=5.15×1014Hz,
(2)根据hvc=W0,则可求出该金属的逸出功大小W0=6.63×10﹣34×5.15×1014=3.41×10﹣19J。
(3)根据图象求出频率ν=7.00×1014Hz时的遏止电压,然后根据eUC=EKm可求出光电子的最大初动能;
由Ekm=hv﹣W0;
解得:Ekm=6.63×10﹣34×7.0×1014﹣3.41×10﹣19J=1.23×10﹣19J,
故答案为:(1)阳极;
(2)5.15×1014;3.41×10﹣19
(3)1.23×10﹣19
三、解答题(写出推导和计算过程)
14. 解:(1)C在A上滑动的过程中,A、B、C组成系统的动量守恒,
规定向右为正方向,则
mCvC0=mCvC+(mA+mB)vA
(2)C在B上滑动时,B、C组成系统的动量守恒,则
mCvC+mBvA=(mC+mB)vCB
联立以上两等式解得:vA=0.5 m/s,速度方向向右。
vC=5.5 m/s,速方向向右
答:(1)A板最后的速度vA=0.5 m/s,速度方向向右。
(2)C木块刚离开A板时的速度vC=5.5 m/s,速方向向右。
15. 解:(1)①由得:==﹣0.85eV.
(2)因为,所以有:r4=42r1
由圆周运动知识得:,
所以,J≈0.85eV.
(2)要使处于n=2的氢原子电离,照射光的光子能量应能使电子从第2能级跳跃到无限远处,最小频率的电磁波的光子能量应为
hv=0﹣,
代入数据解得v≈8.21×1014Hz.
答:(1)①原子系统具有的能量为=﹣0.85eV.
②电子在n=4轨道上运动的动能为0.85eV.
(2)若要使处于n=2轨道上的氢原子电离,至少要用频率为8.21×1014Hz的电磁波照射氢原子.