精品解析：北京市第八中学2023-2024学年高二下学期期末考试物理试卷

24学年度第二学期期末练习题 高二物理 考试时间90 分钟 满分100 分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分，每小题只有一个选项符合题意。） 1. 下列说法中正确是（　　） A. 核反应方程： 中，X 表示 B. 核反应是α衰变 C. 放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关 D. β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据质量数与电荷数守恒有 4+14-16=2，2+7-8=1 可知，X为氘核，故A错误； B．核反应是氢核聚变，故B错误； C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态与物理状态均无关，由原子自身决定，故C正确； D．β衰变中放出的β射线是核内一个中子转变为一个质子和一个电子，电子从核内跃出形成，故D错误。 故选C。 2. 生活中有很多有趣的光学现象，关于这些现象，下列表述中错误的一项是（ ） A. 甲图所示的光导纤维，内芯的折射率比外套的大 B. 乙图所示的肥皂膜看起来是彩色的，这是光的折射现象 C. 丙图所示的劈尖干涉，任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差恒定 D. 如丁图所示，要想减弱玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片 【答案】B 【解析】 【详解】A．光导纤维能够使光在有机玻璃内传播是利用光的全反射原理，要想发生全反射光必须从光密介质射入光疏介质，所以内芯的折射率大于外套的折射率，A正确； B．肥皂膜看起来是彩色的，这是薄膜干涉，是光的干涉现象，B错误； C．劈尖干涉中任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差恒定，C正确； D．要想减弱玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片，D正确。 本题选错误，故选B。 3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程，先后到达状态b和c，最后回到原状态a，其p­T图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 从状态a到状态b过程中，气体既不吸热也不放热 B. 从状态b到状态c的过程中，气体的内能增加 C. 从状态c到状态a的过程中，气体的体积不变 D. a、b和c三个状态中，状态a时分子的平均动能一定最大 【答案】C 【解析】 【详解】A．从状态a到状态b过程中，气体压强不变，温度升高，内能增加，体积变大，气体对外做功，则根据 则气体吸热，选项A错误； B．从状态b到状态c的过程中，气体的温度不变，则内能不变，选项B错误； C．根据 可知，从状态c到状态a的过程中，气体的体积不变，选项C正确； D．a、b和c三个状态中，状态a时温度最低，可知该状态下分子的平均动能一定最小，选项D错误。 故选C。 4. 如图所示，后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波（毫米波），并对前车反射的毫米波进行运算，则（　　） A. 毫米波的频率比可见光高 B. 毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象 C. 经前车反射后毫米波的速度将比反射前大 D. 前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流 【答案】D 【解析】 【详解】A．从电磁波谱的顺序可知毫米波的频率比可见光低，故A错误； B．毫米波的波长远小于车的大小，所以遇到前车时不会发生明显衍射现象，故B错误； C．电磁波在空中传播的速度不会变化，故C错误； D．系统判断有可能发生碰撞时会发出蜂鸣并显示警示信号，说明前车的金属尾板遇到毫米波时一定会产生极其微弱的感应电流，故D正确。 故选D。 5. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，，C为电容器。已知加在原线圈两端的正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图乙所示，则（　　） A. 副线圈交流电的频率为100Hz B. 副线圈中交流电压表的示数为20V C. 通过电阻的电流为 D. 电阻的电压小于20V 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据变压器原理可知原副线圈中电流的周期、频率相同，周期为0.02s，则频率为 故A错误； B．由图乙可知原线圈最大电压为，有效值为 再根据原副线圈的电压之比等于匝数之比可知副线圈电压的为 故B正确； CD．电压表同时测副线圈和电阻的电压，则电阻的电压等于20V，通过其电流 故CD错误。 故选B。 6. 波源垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波速为 B. 图甲中质点和的相位差为 C. 图甲中质点在该时刻速度方向垂直纸面向外 D. 图乙可能是质点的振动图像 【答案】B 【解析】 【详解】A．根据题意，由图甲可知 解得 由图乙可知，周期为，由公式可得，该波的波速为 故A错误； B．根据题意，由图甲可知，质点和距离为半个波长，则相位差为，故B正确； CD．根据题意，由图甲可知，再经过波谷传播到点，则该时刻质点的速度方向垂直纸面向里，图乙中质点在时刻速度方向为垂直纸面向外，则图乙不是质点的振动图像，故CD错误。 故选B。 7. 研究光电效应现象的装置如图所示。图中K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K极受到光照时能够发射电子。当用光子能量为2.82eV的光照射K极时，电流表的读数为30μA，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于1.82V时，电流表读数为零，保持滑片位置不变。下列说法中不正确的是（　　） A. 光电子的最大初动能为1.82eV B. K极材料的逸出功为1eV C. 电流表的读数为30μA时，电压表的示数大于1.82V D. 仅将电源正负极对调，电流表示数一定大于30μA 【答案】C 【解析】 【详解】A．电压表示数为1.82V时，电流表示数为零，即遏止电压为1.82V，则光电子最大初动能为 故A正确； B．K极材料的逸出功为 故B正确； C．电流表有示数，说明两极电压小于遏止电压1.82V，故C错误； D．仅将电源正负极对调，则两极间电场对光电子的运动有促进作用，电流表示数增大，一定大于30μA，故D正确。 本题选错的，故选C。 8. 氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光进行如下实验研究，则（　　） A. 照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽 B. 以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量小 C. 以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上光的平均光子数多 D. 相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的饱和光电流小 【答案】C 【解析】 【详解】A．根据巴耳末公式可知，光的波长较长。波长越长，越容易发生明显的衍射现象，故照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽，故A错误； B．光的波长较长，根据 可知光的频率较小，则光的折射率较小，在平行玻璃砖的偏折较小，光的侧移量小，故B错误； C．光的频率较小，光的光子能量较小，以相同功率发射的细光束，光的光子数较多，真空中单位长度上光的平均光子数多，故C正确； D．若、光均能发生光电效应，相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的频率较小，光的光子能量较小，光的光子数较多，则光的饱和光电流大，光的饱和光电流小，故D错误。 故选C。 9. 甲、乙两物体分别在水平面上做直线运动，取向右为正方向，它们运动的相关图像分别如图甲、乙所示。已知乙的初速度为0，下列说法正确的是（　　） A. 甲物体2s时的运动方向发生变化 B. 乙物体2s时的运动方向发生变化 C. 甲物体0～2s内的平均速度与2s～4s内的平均速度相同 D. 乙物体4s时的位置与0时刻的位置相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．甲物体2s时速度从负值变为正值，即运动方向发生变化，故A正确； B．因a-t图像与时间轴围成的面积等于速度的变化量，可知乙物体在0-2s时间内速度为负值，在2-4s内速度变化量为正值，在t=4s时速度减为零，但是在2-4s内速度仍为负值，则2s时的运动方向没有发生变化，故B错误； C．甲物体0~2s内的平均速度与2~4s内的平均速度大小相同，但是方向相反，故C错误； D．乙物体从0到4s速度一直为负，则4s时的位置与0时刻的位置不相同，故D错误。 故选A。 10. 核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根据统计物理学，绝对温度为T时，粒子的平均动能，其中，叫做玻尔兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法中正确的是（　　） A. 目前核电站利用核聚变反应 B. 将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为14MeV C. 若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合 D. 由以上信息可以估算出发生热核反应时的温度约为量级 【答案】D 【解析】 【详解】A．目前核电站利用核裂变反应。故A错误； B．四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量，反之将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为 故B错误； C．若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，由动量和能量守恒可知，质子结合能为2E0。则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，假如结合在一起，由动量和能量守恒可知 ， 质子结合能为E0小于2E0。则它们不能结合。故C错误； D．由题意有 解得 故D正确。 故选D 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题至少有两个选项符合正确题意，漏选得2分，错选不得分。） 11. 关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（ ） A. 布朗运动是固体颗粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动 B. 布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行 C. 布朗运动和扩散现象在没有重力作用下也能进行 D. 扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了这一观点 【答案】ACD 【解析】 【分析】 【详解】扩散现象是物质分子的迁移，而布朗运动是悬浮在气体或液体中的固体小颗粒的运动，气体或液体分子对固体小颗粒撞击的不平衡导致固体小颗粒的运动，由此可见扩散现象和布朗运动不需要附加条件；扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”。 故选ACD。 12. 某同学用如图所示的实验装置观察光的干涉现象。他使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。若要增加从目镜中观察到的条纹个数，以下措施可行的是（　　） A. 减小单缝到双缝的距离 B. 换用间距更大的双缝 C. 换用更长的遮光筒 D. 换用蓝色的滤光片 【答案】BD 【解析】 【详解】若要增加从目镜中观察到的条纹个数，则需要减小条纹间距，根据 可知，增大单缝到双缝的距离对条纹间距无影响；换用间距更大的双缝可减小条纹间距；换用更长的遮光筒可增大条纹间距；蓝光的波长小于绿光，则换用蓝色的滤光片条纹间距变小。 故选BD。 13. 分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是（　　） A. 两个分子间距时，分子力为零 B. 假设将两个分子从处释放，它们将相互靠近 C. 假设将两个分子从处释放，当 时它们的速度最大 D. 假设将两个分子间距从增大至的过程，分子力减小 【答案】CD 【解析】 【详解】A．由图可知，两个分子在处的分子势能最小，则此处为分子间作用力为零的位置，即平衡位置，也即的位置，故A错误； B．当分子间距离等于平衡距离时，分子间作用力为零，加速度为零，所以假设将两个分子从处释放，它们将静止不动，故B错误； C．由图像可知，分子间距离在之间分子作用力表现为斥力，之间分子作用力表现为引力。若将两个分子从处释放，分子力做正功，分子动能增大，当 时它们的速度达最大，故C正确。 D．假设将两个分子间距从增大至的过程中，分子间的引力和斥力均减小，根据分子间作用力变化规律的图像 可知分子力减小，故D正确。 故选CD。 14. 如图所示，某自动洗衣机洗衣缸的下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，细管中空气压强会随着洗衣缸中水面的升降而变化，再通过压力传感器控制进水阀门的开合，以达到自动控水的目的。下列说法正确的是（　　） A. 洗衣缸水位与细管水位总是等高 B. 洗衣缸水位越高，传感器受到压力越大 C. 洗衣缸水位与传感器受到压力成正比 D. 洗衣缸进水过程，细管中的空气体积会不断减小 【答案】BD 【解析】 【详解】BD．洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，随着水位的上升，细管中的空气被压缩，体积会不断减小。但气体温度认为近似不变，根据可知，压强增大。则传感器受到压力越大。故BD正确； A．由于细管中的空气压强大于洗衣缸水面上的压强，则洗衣缸水位高于细管水位。故A错误； C．设细管空气柱最初长度为H，进水后水的深度为h，洗衣缸里水的深度为。则 又 联立解得 显然与不是正比关系，即洗衣缸水位与传感器受到压力不成正比。故C错误。 故选BD。 三、实验题（本题共2小题，共16分。） 15. 利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了通过对宏观量的测量来间接测量微观量的方法。 （1）某同学进行了下列操作： A.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上扩展为形状稳定的油酸薄膜 C.取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液。测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S E.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上。 正确操作的合理顺序是_______________（填字母代号）； （2）已知实验室中使用的酒精油酸溶液每2000mL溶液中含有1mL油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上（如下图）。 ①油膜占有的面积约为__________cm²； ②油酸分子的大小d=_________m（结果保留一位有效数字）； （3）为减小误差，该实验并未直接测量1滴油酸酒精溶液体积，而是用滴管测得n滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，下列实验采用了类似方法的有。 A. “测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量 B. “用双缝干涉测光的波长”实验中的测量相邻亮条纹间的距离 C. “用单摆测重力加速度”实验中单摆的周期的测量 【答案】（1）CABED （2） ①. 123 ②. （3）BC 【解析】 【小问1详解】 本实验首先要制备酒精油酸溶液，并明确一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积，同时通过量筒测出N滴油酸酒精溶液的体积；再向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上；然后将一滴油酸酒精溶液滴在浅盘里的水面上，等待形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔描绘出油酸膜的形状；接着将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，按不足半个舍去，多于半个的算一个，统计出油酸薄膜的面积。最后用一滴溶液里纯油酸的体积除以其面积，恰好就是油酸分子的直径。 故正确的步骤为CABED。 【小问2详解】 [1]由图得油膜占有的面积约为123cm2。 [2]一滴溶液里油酸的体积为 油酸分子的大小 【小问3详解】 为减小误差，该实验并未直接测量1滴油酸酒精溶液体积，而是用滴管测得n滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL。该方法为累积法。 A．“测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量不是用累积法。故A错误； B．“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中相邻亮条纹间的距离的测量，也是测量多个亮条纹间距，然后求解相邻亮纹间距，也采用的是累积法，故B正确； C．“用单摆测量重力加速度的大小”实验中，单摆的周期的测量是测量至少30次全振动的时间，然后用求解周期，也采用的是累积法，故C正确。 故选BC。 16. 某实验小组用如图1所示实验装置来“探究气体等温变化的规律”。 （1）关于该实验，下列说法正确的是。 A. 实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换 B. 无需测出封闭气体的质量 C. 推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定 （2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的图像如图2所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T₁____T₂（选填“<”“=”或“>”）。 （3）某同学用传感器进行该实验，实验装置如图3所示。先在注射器内壁上涂一些润滑油，然后把活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接：缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V、以及由计算机显示的对应的气体压强值p。考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为请你借鉴教科书中“探究加速度与质量关系”的数据处理方法，怎样能得到V与p的线性函数图像，并定性画出该图像________，分析说明能否从图像中求出软管内气体体积V0？__________ 【答案】（1）B （2）> （3） ① ②. 见解析 【解析】 【小问1详解】 A．实验时应缓慢推拉活塞使气体与外界发生热交换保持气体温度不变，故A错误； B．本实验，只需测出气体压强和对应体积，不需要测出封闭气体的质量，故B正确； C．推拉活塞时，不能用手握住整个注射器，避免气体与外界发生热交换，故C错误。 故选B。 【小问2详解】 由得 结合图可知，当体积一定时，温度高则压强大，则。 【小问3详解】 [1][2]根据可得 化简得 为了能直观地判断气体压强p与气体体积V的函数关系，应作出图像，如下 由图的纵截距可以求出软管内气体体积V0。 四、计算题（本题共4小题，共38分。要求：写出必要的文字说明、基本的物理公式和受力分析图，只写出最后答案的不给分） 17. 汽车在路上出现故障时，应在车后放置三角警示牌（如图所示），以提醒后面驾车司机减速安全通过。夜间有一小汽车因故障停在一条平直公路上，后面有一货车以30m/s的速度向前驶来，由于夜间视线不好，货车司机只能看清前方 50m内的物体，并且他的反应时间为1.0s，制动后最大加速度为，假设车始终沿直线运动。求： （1）货车从刹车到停止所用的最短时间t； （2）为了避免两车相撞，三角警示牌至少要放在小汽车后多远处？ 【答案】．（1）6s；（2）70m 【解析】 【详解】（1）轿车从刹车到停止所用的最短时间为 （2）根据题意，有 所以 即三角警示牌至少要放在车后70m处。 18. 从分子动理论的观点来看，一个密闭容器中气体分子的运动是杂乱无章的，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，如图所示。为简化问题，假定：气体分子的大小可以忽略，速率均为v，每次分子与器壁碰撞作用时间为Δt，碰撞前后气体分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。已知每个分子的质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。利用所学力学知识，回答以下问题： （1）选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象，求碰撞过程气体分子对器壁的作用力 F0的大小； （2）推导出器壁单位面积受到的压力p的表达式； （3）对于一定量的气体，从宏观上看，仅升高温度或仅减小体积都会使气体压强增大，请从微观角度说明原因。 【答案】（1）；（2）；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）根据动量定理有 解得 （2）在空间截取边长为的正方体，其所含分子数为 由于向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，则在时间t内正方体内与其中一个面撞击的分子数占总分子数的，根据动量定理有 气体压强为 解得 （3）对于一定量的气体，若仅升高温度，气体分子运动的平均速率增大，气体分子撞击器壁的平均作用力增大，则压强增大，若仅减小体积，则气体分子分布的密集程度增大，单位时间撞击器壁单位面积的分子数目增大，则气体压强增大。 19. 如图所示，一根粗细均匀的木筷，下端绕几根铁丝，竖直浮在盛水的盆中。筷子与铁丝的总质量为m，筷子的直径远小于盆的直径。把木筷向上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动，振幅为A。不考虑水对筷子的阻力，忽略铁丝体积的影响，木筷始终有一部分露在水面上。 （1）证明：木筷在水中做简谐运动。 （2）某同学发现木筷与铁丝在最高点的机械能大于它们在最低点的机械能。他分析之后认为，木筷与铁丝损失的机械能应转化为了水的重力势能，请判断他的结论是否正确，并说明理由。 （3）证明木筷与铁丝的最大动能。 【答案】（1）见解析；（2）结论正确，理由见解析；（3）见解析 【解析】 【详解】（1）设木筷的截面积为S，质量为m，水的密度为ρ，静止时水下长度为x0，根据平衡条件有 把木筷向上提起一段距离后放手，以向上为正方向，设木筷在水下长度相对于平衡位置的长度为，则木筷受到的合力为 解得 可知木筷在水中做简谐运动。 （2）某同学发现木筷与铁丝在最高点的机械能大于它们在最低点的机械能。他分析之后认为，木筷与铁丝损失的机械能应转化为了水的重力势能，他的结论是正确的；当木筷与铁丝在最高点时，木筷在水下长度最小，排开水的体积最小，盆中水面高度最低，水的重力势能较小；当木筷与铁丝在最低点时，木筷在水下长度最大，排开水的体积最大，盆中水面高度最高，水的重力势能较大，故木筷与铁丝从最高点到最低点过程，水的重力势能增大，木筷与铁丝的机械能减小，则木筷与铁丝在最高点的机械能大于它们在最低点的机械能。 （3）由于木筷在水中做简谐运动，则有 木筷与铁丝在最高点时速度为0，平衡位置时速度最大，动能最大，从最高点到平衡位置，合力做的功为 根据动能定理可得 则有 20. 二十世纪初，卢瑟福进行粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的认识。 (1)如图1所示，有两个粒子均以速度射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中心。请在图1中分别画出两个粒子此后的运动轨迹示意图； (2)如图2所示，一个粒子以速度射向金原子，速度方向所在直线过金原子核中心。由于金原子受到周边其他金原子的作用，可将粒子与一个金原子核的作用等效为与一个静止的、质量非常大的粒子发生弹性碰撞。请推导说明粒子与金原子核作用后速度的大小和方向； (3)实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数粒子发生了大角度偏转（超过90°）。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设： ①将粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体； ②金箔中的金原子紧密排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成； ③各层原子核前后不互相遮蔽； ④大角度偏转是粒子只与某一层中的一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L，金原子直径为，大角度偏转的粒子数占总粒子的比例为，且。 a.请估算金原子核的直径； b.上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径的估算产生影响。已知金箔的厚度约，金原子直径约，金原子核直径约。请对“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性做出评价。 【答案】(1)见解析；(2)碰撞后速度大小几乎不变，方向与原来相反；(3)a.；b.不合理 【解析】 【详解】(1)如图，靠近原子核的偏转角度大一些。 (2)设粒子质量为m，金原子核质量为M，碰撞后，粒子速度为v1，金原子核速度为v2。根据动量守恒和机械能守恒可得 ， 解得 由题意，因此，即碰撞后粒子速度大小几乎不变，方向与原来相反。 (3)a．粒子在遇到第一层单原子膜时，被大角度散射的概率 由于大角度散射的概率很小，可以认为通过每一层单原子膜时的粒子数目不变，所以每 一层被大角度散射的概率相同，都为。 得 解得 b．这一简化不够合理。因为大角度散射的概率本来就很小，前后遮蔽的概率也很小,不能忽略前后遮蔽的影响。另外随着金箔厚度的增加，金箔前后遮蔽的概率将增大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 24学年度第二学期期末练习题 高二物理 考试时间90 分钟 满分100 分 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分，每小题只有一个选项符合题意。） 1. 下列说法中正确的是（　　） A. 核反应方程： 中，X 表示 B. 核反应是α衰变 C. 放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态无关 D. β衰变中放出的β射线是核外电子挣脱原子核的束缚而形成的 2. 生活中有很多有趣的光学现象，关于这些现象，下列表述中错误的一项是（ ） A. 甲图所示的光导纤维，内芯的折射率比外套的大 B. 乙图所示的肥皂膜看起来是彩色的，这是光的折射现象 C. 丙图所示的劈尖干涉，任意相邻明条纹所对应的薄膜厚度差恒定 D. 如丁图所示，要想减弱玻璃表面反射光的干扰，拍出清晰的车窗内景象，可以在相机镜头前装一片偏振滤光片 3. 一定质量的理想气体从状态a开始，经历三个过程，先后到达状态b和c，最后回到原状态a，其p­T图像如图所示。下列判断正确的是（　　） A. 从状态a到状态b的过程中，气体既不吸热也不放热 B. 从状态b到状态c的过程中，气体的内能增加 C. 从状态c到状态a的过程中，气体的体积不变 D. a、b和c三个状态中，状态a时分子的平均动能一定最大 4. 如图所示，后车安装了“预碰撞安全系统”，其配备的雷达会发射毫米级电磁波（毫米波），并对前车反射的毫米波进行运算，则（　　） A. 毫米波的频率比可见光高 B. 毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象 C. 经前车反射后毫米波速度将比反射前大 D. 前车的金属尾板遇到毫米波时会产生极其微弱的感应电流 5. 如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比，，C为电容器。已知加在原线圈两端的正弦式交变电流的电压随时间变化的规律如图乙所示，则（　　） A. 副线圈交流电的频率为100Hz B. 副线圈中交流电压表的示数为20V C. 通过电阻的电流为 D. 电阻的电压小于20V 6. 波源垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是（　　） A. 该波的波速为 B. 图甲中质点和的相位差为 C. 图甲中质点在该时刻速度方向垂直纸面向外 D. 图乙可能是质点的振动图像 7. 研究光电效应现象装置如图所示。图中K、A是密封在真空玻璃管中的两个电极，K极受到光照时能够发射电子。当用光子能量为2.82eV的光照射K极时，电流表的读数为30μA，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数等于1.82V时，电流表读数为零，保持滑片位置不变。下列说法中不正确的是（　　） A. 光电子的最大初动能为1.82eV B. K极材料的逸出功为1eV C. 电流表的读数为30μA时，电压表的示数大于1.82V D. 仅将电源正负极对调，电流表示数一定大于30μA 8. 氢原子光谱按频率展开的谱线如图所示，此四条谱线满足巴耳末公式，n=3、4、5、6用和光进行如下实验研究，则（　　） A. 照射同一单缝衍射装置，光的中央明条纹宽度宽 B. 以相同的入射角斜射入同一平行玻璃砖，光的侧移量小 C. 以相同功率发射的细光束，真空中单位长度上光的平均光子数多 D. 相同光强的光分别照射同一光电效应装置，光的饱和光电流小 9. 甲、乙两物体分别在水平面上做直线运动，取向右为正方向，它们运动的相关图像分别如图甲、乙所示。已知乙的初速度为0，下列说法正确的是（　　） A. 甲物体2s时的运动方向发生变化 B. 乙物体2s时的运动方向发生变化 C. 甲物体0～2s内的平均速度与2s～4s内的平均速度相同 D. 乙物体4s时的位置与0时刻的位置相同 10. 核聚变过程可以释放大量能量。一种典型的聚变反应就是四个氢原子核（质子）结合成一个氦原子核，大约释放28MeV的能量。太阳内部就时刻发生着核聚变。如果想实现人工核聚变，困难在于原子核都带正电，互相排斥，一般情况下不能相互靠近而发生结合，只有在温度达到极高温度时，原子核的热运动速度非常大，才能冲破库仑斥力的壁垒，碰撞到一起发生结合，这叫热核反应。根据统计物理学，绝对温度为T时，粒子的平均动能，其中，叫做玻尔兹曼常量。理论计算表明，当质子的平均动能达到约时，热运动的质子容易发生结合而发生聚变反应。不考虑量子效应及相对论效应，根据以上信息结合经典理论，判断下列说法中正确的是（　　） A. 目前核电站利用核聚变反应 B. 将氦核的核子全部分开，大约需要28MeV的能量，氦核的比结合能约为14MeV C. 若两个质子以相同初动能E0相向运动正碰而恰好结合，则一个质子从远处以初动能2E0与另一个静止的质子发生正碰，也能恰好结合 D. 由以上信息可以估算出发生热核反应时的温度约为量级 二、多项选择题（本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题至少有两个选项符合正确题意，漏选得2分，错选不得分。） 11. 关于布朗运动和扩散现象，下列说法中正确的是（ ） A. 布朗运动是固体颗粒的运动，反映了液体或气体分子的无规则运动 B. 布朗运动和扩散现象都需要在重力作用下才能进行 C. 布朗运动和扩散现象在没有重力作用下也能进行 D. 扩散现象直接证明了“组成物质的分子在永不停息地做无规则运动”，而布朗运动间接证明了这一观点 12. 某同学用如图所示的实验装置观察光的干涉现象。他使用绿色的滤光片，在目镜中观察到了一定数量的绿色条纹。若要增加从目镜中观察到的条纹个数，以下措施可行的是（　　） A. 减小单缝到双缝的距离 B. 换用间距更大的双缝 C. 换用更长的遮光筒 D. 换用蓝色的滤光片 13. 分子间存在着分子力，并且分子力做功与路径无关，因此分子间存在与其相对距离有关的分子势能。如图所示为分子势能Ep随分子间距离r变化的图像，取r趋近于无穷大时Ep为零。通过功能关系可以从此图像中得到有关分子力的信息，若仅考虑这两个分子间的作用，下述说法中正确的是（　　） A. 两个分子间距时，分子力为零 B. 假设将两个分子从处释放，它们将相互靠近 C. 假设将两个分子从处释放，当 时它们的速度最大 D. 假设将两个分子间距从增大至的过程，分子力减小 14. 如图所示，某自动洗衣机洗衣缸下部与一控水装置的竖直均匀细管相通，细管的上部封闭，并和一压力传感器相接。洗衣缸进水时，细管中的空气被水封闭，细管中空气压强会随着洗衣缸中水面的升降而变化，再通过压力传感器控制进水阀门的开合，以达到自动控水的目的。下列说法正确的是（　　） A. 洗衣缸水位与细管水位总是等高 B. 洗衣缸水位越高，传感器受到压力越大 C. 洗衣缸水位与传感器受到压力成正比 D. 洗衣缸进水过程，细管中的空气体积会不断减小 三、实验题（本题共2小题，共16分。） 15. 利用“油膜法估测分子直径”实验体现了构建分子模型的物理思想，应用了通过对宏观量的测量来间接测量微观量的方法。 （1）某同学进行了下列操作： A.向浅盘中倒入约2cm深的水，将痱子粉均匀地撒在水面上 B.将一滴油酸酒精溶液滴到水面上，在水面上扩展为形状稳定的油酸薄膜 C.取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液。测量一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V D.将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上计算出油酸膜的面积S E.将玻璃板盖到浅水盘上，用彩笔将油酸膜的轮廓画在玻璃板上。 正确操作的合理顺序是_______________（填字母代号）； （2）已知实验室中使用的酒精油酸溶液每2000mL溶液中含有1mL油酸，又用滴管测得每50滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上（如下图）。 ①油膜占有的面积约为__________cm²； ②油酸分子的大小d=_________m（结果保留一位有效数字）； （3）为减小误差，该实验并未直接测量1滴油酸酒精溶液体积，而是用滴管测得n滴这种酒精油酸溶液的总体积为1mL，下列实验采用了类似方法的有。 A. “测定玻璃的折射率”实验中折射角的测量 B. “用双缝干涉测光的波长”实验中的测量相邻亮条纹间的距离 C. “用单摆测重力加速度”实验中单摆的周期的测量 16. 某实验小组用如图1所示实验装置来“探究气体等温变化的规律”。 （1）关于该实验，下列说法正确的是。 A. 实验时应快速推拉活塞以避免气体与外界发生热交换 B. 无需测出封闭气体的质量 C. 推拉活塞时，应用手握住整个注射器以使装置更稳定 （2）为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同规律，他们进行了两次实验，得到的图像如图2所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为T₁____T₂（选填“<”“=”或“>”）。 （3）某同学用传感器进行该实验，实验装置如图3所示。先在注射器内壁上涂一些润滑油，然后把活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机逐一连接：缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V、以及由计算机显示的对应的气体压强值p。考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积V0不可忽略，则封闭气体的真实体积为请你借鉴教科书中“探究加速度与质量关系”的数据处理方法，怎样能得到V与p的线性函数图像，并定性画出该图像________，分析说明能否从图像中求出软管内气体体积V0？__________ 四、计算题（本题共4小题，共38分。要求：写出必要的文字说明、基本的物理公式和受力分析图，只写出最后答案的不给分） 17. 汽车在路上出现故障时，应在车后放置三角警示牌（如图所示），以提醒后面驾车司机减速安全通过。夜间有一小汽车因故障停在一条平直公路上，后面有一货车以30m/s的速度向前驶来，由于夜间视线不好，货车司机只能看清前方 50m内的物体，并且他的反应时间为1.0s，制动后最大加速度为，假设车始终沿直线运动。求： （1）货车从刹车到停止所用的最短时间t； （2）为了避免两车相撞，三角警示牌至少要放在小汽车后多远处？ 18. 从分子动理论的观点来看，一个密闭容器中气体分子的运动是杂乱无章的，在某一时刻，向着任何一个方向运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目几乎相等，如图所示。为简化问题，假定：气体分子的大小可以忽略，速率均为v，每次分子与器壁碰撞作用时间为Δt，碰撞前后气体分子的速度方向都与器壁垂直，且速率不变。已知每个分子的质量为m，单位体积内分子数量n为恒量。利用所学力学知识，回答以下问题： （1）选择一个与器壁发生正碰的气体分子为研究对象，求碰撞过程气体分子对器壁的作用力 F0的大小； （2）推导出器壁单位面积受到的压力p的表达式； （3）对于一定量的气体，从宏观上看，仅升高温度或仅减小体积都会使气体压强增大，请从微观角度说明原因。 19. 如图所示，一根粗细均匀的木筷，下端绕几根铁丝，竖直浮在盛水的盆中。筷子与铁丝的总质量为m，筷子的直径远小于盆的直径。把木筷向上提起一段距离后放手，木筷就在水中上下振动，振幅为A。不考虑水对筷子的阻力，忽略铁丝体积的影响，木筷始终有一部分露在水面上。 （1）证明：木筷在水中做简谐运动。 （2）某同学发现木筷与铁丝在最高点的机械能大于它们在最低点的机械能。他分析之后认为，木筷与铁丝损失的机械能应转化为了水的重力势能，请判断他的结论是否正确，并说明理由。 （3）证明木筷与铁丝的最大动能。 20. 二十世纪初，卢瑟福进行粒子散射实验的研究，改变了人们对原子结构的认识。 (1)如图1所示，有两个粒子均以速度射向金原子，它们速度方向所在的直线都不过金原子核中心。请在图1中分别画出两个粒子此后的运动轨迹示意图； (2)如图2所示，一个粒子以速度射向金原子，速度方向所在直线过金原子核中心。由于金原子受到周边其他金原子的作用，可将粒子与一个金原子核的作用等效为与一个静止的、质量非常大的粒子发生弹性碰撞。请推导说明粒子与金原子核作用后速度的大小和方向； (3)实验发现，绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有极少数粒子发生了大角度偏转（超过90°）。卢瑟福根据该实验现象提出了原子的核式结构模型。为了研究问题的方便，可作如下假设： ①将粒子视为质点，金原子视为球，金原子核视为球体； ②金箔中的金原子紧密排列，金箔厚度可以看成很多单原子层并排而成； ③各层原子核前后不互相遮蔽； ④大角度偏转是粒子只与某一层中一个原子核作用的结果。如果金箔厚度为L，金原子直径为，大角度偏转的粒子数占总粒子的比例为，且。 a.请估算金原子核的直径； b.上面的假设做了很多简化处理，这些处理会对金原子核直径的估算产生影响。已知金箔的厚度约，金原子直径约，金原子核直径约。请对“可认为各层原子核前后不互相遮蔽”这一假设的合理性做出评价。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$