北京市第十五中学2024-2025学年高三上学期8月开学考试物理试题

北京五中高三阶段测试物理试卷 2024.08 一.单项选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分。在每小题给出的四个 选项中,只有一个选项是符合题意的) 1. 卢瑟福提出原子核式结构模型是为了解释 B. 核聚变反应 A. a粒子散射实验 C. 天然放射现象 效。 D.核裂变反应 2. 下列核反应方程中括号内的粒子为中子的是 A. 3U+n→Ba+Kr+() B. 2U→3Th+() C."N+Hc→o+() D.C→N+() 3. 氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n3能级上,下列说法正确的是 n E/eV A. 这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子 0 5 B. 从n三3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n三2能级辐射 -0.54 4 -0.85 的光子波长长 3 -1.5 1 C.从n三3能级跃迁到n三4能级需吸收0.66eV的能量 2 -3.4 D.n三3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6eV的能量 1 4. 关于天然放射现象,下列说法正确的是 -13.f A. 天然放射现象表明原子核内部是有结构的 B. B射线是原子核外电子形成的电子流 C. 升高温度可以减小放射性元素的半衰期 D. B射线比a射线的穿透能力弱 5. 太阳能源于其内部的聚变反应,太阳质量也随之不断减少。设每次聚变反应可看作4个 氢核结合成1个氢核,太阳每秒钟辐射的能量约为4.0x102J。下列说法正确的是 A. 该聚变反应在常温下也容易发生 B. 该聚变的核反应方程是4H→He+2:e C. 太阳每秒钟减少的质量约4.4x10kg D. 目前核电站采用的核燃料主要是氢核 6. 应用物理知识分析生活中的常见现象,可以使物理学习更加有趣和深入。如图所示,某同 学坐在列车的车厢内,列车正在前进中,桌面上有一个小球相对桌面静止。如果他发现小 球突然运动,可以根据小球的运动,分析判断列车的运动。下列判断正确的是 A. 小球相对桌面向后运动,可知列车在匀速前进 B. 小球相对桌面向后运动,可知列车在减速前进 C. 小球相对桌面向前运动,可知列车在加速前进 后 D. 小球相对桌面向前运动,可知列车在减速前进 7. 下列说法中正确的是 A. 加速度增大,速度一定增大 B. 速度为零,加速度也一定为零 C. 速度变化越大,加速度越大 D. 速度变化越快,加速度越大 8. 某质点沿直线运动的v-t图像如图所示,由图像可知 l(m/s) A. 前2秒物体做匀速直线运动 B. 第5秒时物体的加速度为-6m/s} C. 前5秒物体的位移为30m D.5秒末物体返回出发点 9. 甲乙两汽车在一平直公路上同向行驶。在r-0到(-t的时间内,它们的v-t图像如图所 示。在这段时间内 A. 汽车甲的平均速度比乙大 B. 汽车乙的平均速度等于+V2 C. 甲乙两汽车的位移相同 D. 汽车甲的加速度大小逐渐减小,汽车乙的加速度大小逐渐增大 10. 一静止的铀核放出一个a粒子衰变成针核,衰变方程为238U→24Th+He,生成 的Th经过一系列a衰变和B衰变后变成2Pb,以下说法正确的是 A. 铀核衰变生成的针核的助能小于生成的a粒子的动能 B. 8衰变过程中释放的电子来自核外电子 C. Th需经过7次a衰变、8次B衰变转化为2Pb D. 针核(234Th)的半衰期是24天,20个针核经过48天后,还剩5个针核 11. 利用如图所示的装置研究光电效应,闭合单刀双掷开关S.,用频率为V的光照射光电 管,调节滑动变阻器,使电流表的示数刚好为0,此时电压表的示数为U.,已知电子电荷 量为e,普朗克常量为h,下列说法正确的是 A. 其他条件不变,增大光强,电压表示数增大 #7# B. 改用比V更大频率的光照射,调整电流表的示数为零,此 时电压表示数仍为U/ C. 其他条件不变,使开关接S。,电流表示数仍为零 12. 在高中物理中,我们会遇到许多不同的物理概念和分析方法,这些概念和方法对我们 认识自然规律会有很大帮助,因此要重视对概念和方法的准确理解和正确应用。自然界中 某个物理量D的变化可以记为△D,发生这个变化所用的时间间隔可以记为△t;变化量 △D与△:之比就是这个量对时间的变化率,简称变化率。 在运动学中也可以引入“加速 度的变化率”来表示加速度对时间变化的快慢。右图表示某一物体做直线运动时的a-1图 像。下列表述中正确的是 a/ms2 A. “加速度的变化率”的单位应该是m/s B. “加速度的变化率”为0的运动一定是匀速直线运动 C. 由a-t图像可知,在前2s内该物体一定做匀减速直线运动 D. 由a-t图像可知,在前2s内该物体的速度变化量为3m/s 2 二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题全部选对的得 4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分。) 13. 如图所示,甲同学用手拿着一把长50cm的直尺,并使其处于竖直状态;乙同学把手放 在直尺0刻度线位置做抓尺的准备。某时刻甲同学松开直尺,直尺保持竖直状态下落,乙同 学看到后立即用手抓直尺,手抓住直尺位置的刻度值为20cm;重复以上实验,乙同学第二 次手抓住直尺位置的刻度值为10cm。直尺下落过程中始终保持竖直状态。若从乙同学看到 甲同学松开直尺,到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”,取重力加速度g-10m/s2。则下列 说法中正确的是 A. 乙同学第一次的“反应时间”比第二次长 B. 乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间,直尺的速度约为4m/s C. 若某同学的“反应时间”大于0.4s,则用该直尺将无法用上述方 法测量他的“反应时间” D. 若将尺子上原来的长度值改为对应的“反应时间”值,则可用上 述方法直接测出“反应时间” 14. 在距离地面15m高的位置以10m/s的初速度竖直向上抛出一小球,小球上升到某一高 度后回落,最后落至地面。规定竖真向上为正方向,忽略空气阻力,取重力加速度g一10m/s 从小球被抛出到落至地面,下列说法中正确的是 A. 若以抛出点为坐标原点,则小球在最高点的坐标为5m B. 从抛出点到落地点,小球的运动时间为3s C. 从抛出点到落地点,小球的平均速度为5m/s D. 从抛出点到落地点,小球的速度变化量为-30m/s 15. 高铁列车做直线运动进站,总能准确地停靠在对应车门的位置,这是利用计算机控制制 动装置,实现列车安全准确地进站停车。如图所示为某列车在 a/(ms) 进站停车过程中加速度大小a随速度v的变化曲线。则该列车 2222 a* A. 速度从17m/s降至3m/s经过的时间为20 B. 速度从20m/s降至3m/s行进的距离为11.9m C. 速度从100m/s降至20m/s过程中受到的合力变大 0 D. 进站过程,先做匀减速运动,后做加速度越来越小的减 3 20 40 60 80 100 o^m.s) 速运动 n 16. 产生阿秒光脉冲的研究工作获得2023年的诺贝尔物理学奖,阿秒(as)是时间单位 las=1x10s,阿秒光脉冲是发光持续时间在阿秒量级的极短闪光,提供了阿秒量级的超快 “光快门”,使探测原子内电子的动态过程成为可能。设有一个持续时间为100as的阿秒 光脉冲,持续时间内至少包含一个完整的光波周期。取真空中光速c-3.0x10{m/s,普朗克 常量h=6.6x10-)“]s,下列说法正确的是 A. 对于0.1mm宽的单缝,此阿秒光脉冲比波长为550nm的可见光的衍射现象更明显 B. 此阿秒光脉冲和波长为550nm的可见光束总能量相等时,阿秒光脉冲的光子数更少 C. 此阿秒光脉冲可以使能量为-13.6eV(-2.2x10-)的基态氢原子电离 D. 为了探测原子内电子的动态过程,阿秒光脉冲的持续时间应大于电子的运动周期 三、实验题(本题共2小题,共14分。) 17.(8分)某同学用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后 接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四 个点取一个计数点,如图2中0、1、2.....-7点所示。 单位:cm 打点计时器 -21.05- 接电源 -26.55- 7777 -32.45- 图1 图2 (1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中, 还必须使用的有___。 A. 电压合适的50Hz交流电源 B. 电压可调的直流电源 D. 秒表 C. 刻度尺 口. 天平 (2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标 点。请帮助他计算打下计数点6时小车 v/(ms") 的速度v=__m/s,并在图3中 0.70 标出计数点6对应的坐标点,作出v-l 0.60 图线。 (3)根据图3,测得小车的加速度 0.50 a=4.m/s2(结果保留2位有效 0.40 数字)。 0.30 0.20 0.10 0.1 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 s 图3 18.(6分)某同学利用如图所示的小球落体运动的频闪照片(局部)测量当地的重力加速 度8的值,采集到小球下落距离h与时间!的部分数据如下; (1) 0.12 0.16 0.20 00.24 0.28 0.32 0.36 t(s) 0.04 0.08 0.40 0.69 I0.55 h(m) 0.09 0.15 0.23 0.32 0.43 0.014 0.046 0.85 若取t=0s时小球初速度为0.00m/s,则以为横轴、h为纵轴来绘图以产 生一条直线,该直线的斜率就是g的值。 (2)实际上很难做到在频闪时刻释放小球,所以小球的初速度不一定为0.00m/s。以 竖直向下为正方向,将表中的数据拟合出下落距离h随时间:变化的方程为 $=Ar+Bt+C,其中A-4.91ms-2,B=0.15ms-1,C=0.00m。 使用上述方程,计算得:g的值为_m/s2;小球下落t=0.5s时(未触地). 瞬时速度的大小为__m/s。 四、论述与计算题(本题共4小题,共34分。提示:要有必要的文字说明。) 19.(6分)某激光器能发射波长为入的激光,发射功率为p,c表示光速,h表示普朗克常 量,则激光器每秒发射的光子数为多少 20.(8分)气垫导轨上有很多小孔,气聚送来的压缩空气从小孔喷出,使得滑块与导轨之间 有一层薄薄的空气,两者不会直接接触。这样,滑块运动时受到的阻力很小,可忽略不计。 为测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光条,如图所示。渭 块在倾斜的气垫导轨顶端由静止释放,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光 条通过第一个光电门的时间At三0.015s,通过第二个光电门的时间At2三0.010s,遮光条从开 始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间A/一0200s (1)求滑块的加速度大小 (2)若使滑块以3.2m/s的初速度由气垫导轨的底端出发向上运动,请通过计算分析说 明滑块是否能到达1.5m长的气垫导轨的顶端。 光电门! 遮光条 光电门2 连接气 21.(10分)如图所示,在垂直纸面向里的磁感应强度大小为B的匀强磁场中,一个静止于 P点的放射性元素氢的原子核22Rn发生了一次a衰变,变为针(Po).放射出的a粒子(He) 和生成的新核针(Po)均在与磁场方向垂直的平面内做圆周运动。已知a粒子的质量为m 电荷量为q。 (1)写出22Rn发生x衰变的核反应方程,并定性画出新核针(Po)和a粒子的运动 轨迹。 (2)新核针(Po)和a粒子的圆周运动均可等效成一个环形电流,求a粒子做圆周运 动的周期了和环形电流大小1 (3)磁矩是描述环形电流特征的物理量,把粒子做圆周运动形成的环形电流与圆环面 积的乘积叫做粒子的回旋磁矩,用符号表示。设a粒子做圆周运动的速率为v; 试推导o粒子回旋磁矩ua的表达式,并据此比较a粒子和新核针(Po)做圆周运 动的回旋磁矩的大小关系。 x 。 B x x。 高 x xxx xx ,P xxxxxx x x x ,2 ,→ ,。1 1 22.(10分)在量子力学诞生以前,玻尔提出了原子结构假说,建构了原子模型:电子在库 仑引力作用下绕原子核做匀速圆周运动时,原子只能处于一系列不连续的能量状态中(定 态),原子在各定态所具有的能量值叫做能级,不同能级对应于电子的不同运行轨道 电荷量为+O的点电荷A固定在真空中,将一电荷量为-g的点电荷从无穷远移动到距A 为r的过程中,库仑力做功W-kq. 已知电子质量为m、元电荷为e、静电力常量为k、普朗克常量为h,规定无穷远处电势 能为零。 (1)若已知电子运行在半径为的轨道上,请根据玻尔原子模型,求电子的动能E 及氢原子系统的能级E (2)为了计算玻尔原子模型的这些轨道半径,需要引入额外的假设,即量子化条件。 物理学家索末菲提出了“索末菲量子化条件”,它可以表述为:电子绕原子核(可 看作静止)做圆周运动的轨道周长为电子物质波波长(电子物质波波长A与其动 _ ①请结合索末菲量子化条件,求氢原子轨道量子数为n的轨道半径r,及其所对应 的能级E。 ②玻尔的原子模型除了可以解释氢原子的光谱,还可以解释核外只有一个电子的 一价氢离子(He)的光谱。已知氢原子基态的能级为-13.6eV,请计算为使处于 基态的He跃迁到激发态,入射光子所需的最小能量。