精品解析：新疆乌鲁木齐县庙尔沟中学2023-2024学年高二下学期末物理模块测试卷（奥赛）

乌鲁木齐县庙尔沟中学2023-2024学年第二学期高二年级期末物理模块测试卷（奥赛） 一、单项选择题（8小题，共32分，选对的得4分；） 1. 关于原子核的变化、核能及核力，下列说法正确的是（　　） A. 核力是一种弱相互作用，只能发生在原子核内相邻核子之间 B. 某原子经过一次α衰变和两次衰变后，核内质子数不变 C. 放射性原子核X发生衰变，生成物的结合能一定小于X的结合能 D. 是太阳内部发生的核反应之一 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】A．核力是一种强相互作用，是一种短距作用，只能发生在原子核内相邻核子之间，A错误； B．某原子核经过一次α衰变和两次β衰变后，电荷数不变，质量数少4，可知核内质子数不变，B 正确； C．放射性原子核X发生衰变，要释放能量，衰变产物的结合能之和一定大于原来X的结合能，C错误； D．太阳内部发生的核反应是聚变反应，而该核反应是裂变反应，D错误。 故选B。 2. 如图所示，物体B被钉牢在放于光滑水平地面的平板小车上，物体A以速率v沿水平粗糙车板向着B运动并发生碰撞。则（　　） A. 对于A与B组成的系统动量守恒 B. 对于A、B与小车组成的系统动量守恒 C. 对于A与小车组成的系统动量守恒 D. 以上说法都不正确 【答案】B 【解析】 【详解】A．对于A与B组成的系统，由于受到小车给A的摩擦力和小车通过钉子施加给B的作用力，因此系统合外力不为零，故系统动量不守恒，故A错误； B．对于A、B与小车组成的系统，摩擦力和小车与B之间的作用力都属于内力，系统合外力为零，因此系统动量守恒，故B正确； C．对于A与小车组成的系统，受到B通过钉子施加给小车的作用力，系统的合外力不为零，因此系统动量不守恒，故C错误； D．由于B正确，因此D错误。 故选B。 3. 氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n =3能级的激发态，则下列说法正确的是（　　） A. 这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子 B. 波长最长的辐射光是氢原子从n =3能级跃迁到能级n =1能级产生的 C. 辐射光子的最小能量为12.09 eV D. 处于该能级的氢原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能电离 【答案】A 【解析】 【详解】A．这群氢原子能辐射出 种不同频率的光子，故A正确； B．波长最长的辐射光对应着能级差最小的，则是氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级产生的，故B错误； C．辐射光子的最小能量是从n=3到n=2的跃迁，能量为 E=（-1.51）eV -（-3.4）eV =1.89eV 故C错误； D．处于该能级的氢原子至少需吸收1.51eV能量的光子才能电离，故D错误。 故选A。 4. 如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( ) A. ①表示γ射线，③表示α射线 B. ②表示β射线，③表示α射线 C. ④表示α射线，⑤表示γ射线 D. ⑤表示β射线，⑥表示α射线 【答案】C 【解析】 【详解】α带正电，β带负电，γ不带电，γ射线在磁场、电场中都不偏转，②⑤为γ射线；在左图所示的电场中，场强方向向右，α射线受电场力方向向右，β射线受电场力方向向左，在右图所示磁场中，由左手定则判断，α射线向左偏，β射线向右偏，故①⑥为β射线，③④为α射线。 故选C。 5. 在光滑的水平面上，有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球碰撞后的速度图象如图所示，下列关系正确的是（　　） A. ma>mb B. ma<mb C. ma=mb D. 无法判断 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】碰撞过程由动量守恒定律及机械能守恒定律分别可得 联立解得 由于碰撞后a反弹，即，可知 B正确。 故选B。 6. 某单色光照射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h，则该光波的频率为（ ） A. B. C. - D. + 【答案】D 【解析】 【详解】试题分析：根据光电效应方程得，EKm=hν-W0．根据洛伦兹力提供向心力，有：evB＝，最大初动能EKm＝mv2 该光波的频率：v＝+,D正确． 7. 质量为m、速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰．碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度可能有不同的值．碰撞后B球的速度大小可能是( ) A. 0.6v B. 0.4v C. 0.2v D. v 【答案】B 【解析】 【详解】设碰撞后A球速度是，B球的速度是，假如碰撞的能量损失是Q（）那么根据能量守恒定律有： ①， 根据动量守恒有：②， 当Q=0时，完全弹性碰撞，得， 当，得， 由此得，B正确． 8. 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始下滑，则（　　） A. 在以后的运动过程中，小球和槽的动量始终守恒 B. 在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功 C. 小球被弹簧反弹后，小球和槽的机械能不守恒，小球能回到槽高h处 D. 被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球在槽上运动时，由于小球受重力，故两物体组成的系统外力之和不为零，故动量不守恒；当小球与弹簧接触后，小球受外力，故小球和槽组成的系统动量不守恒，故A错误； B．下滑过程中两物体都有水平方向的位移，而力是垂直于球面的，故力的方向和位移的方向不垂直，故两力均做功，故B错误； CD．小球在光滑弧形槽槽上下滑过程中，小球与槽组成的系统水平方向动量守恒，球与槽的质量相等，球与槽分离后，小球与槽的速度大小相等，小球被反弹后球与槽的速度相等，小球和槽都做速率不变的直线运动，小球不能滑到槽上，不能回到槽高处，故C错误，D正确； 故选D。 二、多项选择题（9-12小题有多个选项正确，全选对的得5分，选对但不全的得2分，有错选的得0分，共计20分） 9. 如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知（　　） A. 该金属的逸出功等于E B. 该金属的逸出功等于hν0 C. 入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E D. 入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．根据光电效应方程Ekm=hv-W0得，纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，等于E，故A正确； B．当最大初动能为零时，入射光的能量等于逸出功，即等于hv0，故B正确； C．入射光的频率ν0时，等于极限频率，恰能发生光电效应，最大初动能为零．故C错误； D．根据光电效应方程可知，入射光的频率变为原来的2倍，由于逸出功不变，最大初动能为E，故D正确． 故选ABD． 10. 氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则（　　） A. λb=λa＋λc B. =＋ C. λb=λaλc D. Eb=Ea＋Ec 【答案】BD 【解析】 【详解】D．Ea=E3−E2，Eb=E3−E1，Ec=E2−E1，所以Eb=Ea+Ec，D正确; ABC．由得，，，取倒数后得到，B正确AC错误。 故选BD。 11. 如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=4kg的小物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　） A. 木板A获得的动能为2J B. 系统损失的机械能为2J C. 木板A的最小长度为2m D. A、B间的动摩擦因数为0.1 【答案】AD 【解析】 【详解】A．由图示图象可知，木板获得的速度为v=1m/s，A、B组成的系统动量守恒，以B的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得 解得 木板获得的动能为 故A正确； B．系统损失的机械能 代入数据解得 故B错误； C．由图得到0－1s内B的位移为 A的位移为 木板A的最小长度为 故C错误； D．由图示图象可知，B的加速度 负号表示加速度的方向，由牛顿第二定律得 代入解得 故D正确。 故选AD。 12. 将一长木板静止放在光滑的水平面上，如下图甲所示，一个小铅块（可视为质点）以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止。现将木板分成A和B两段，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由木块A的左端 开始向右滑动，如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列有关说法正确的是（　　） A. 小铅块将从木板B的右端飞离木板 B. 小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止 C. 甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等 D. 图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．在第一次小铅块运动过程中，小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速，第二次小铅块先使整个木板加速，运动到B部分上后A部分停止加速，只有B部分加速，加速度大于第一次的对应过程，故第二次小铅块与B木板将更早达到速度相等，所以小铅块还没有运动到B的右端，两者速度相同，A错误，B正确； CD．根据摩擦力产生的热量计算式 由于第一次的相对位移大于第二次的相对位移的大小，则图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量，C错误，D正确。 故选BD。 三、填空题（本题共2小题，4+6=10分） 13. 某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，其操作步骤如下： A．将操作台调为水平，并在两侧挂上重垂线； B．用天平测出滑块A、B的质量mA、mB； C．用细线将滑块A、B连接，滑块A、B 紧靠在操作台边缘，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态； D．剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录A、B滑块的落地点M、N； E．用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2； F．用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。 ①上述步骤中，多余的步骤是____________； ②如果系统动量守恒，须满足的关系是______________________。 【答案】 ①. F ②. 【解析】 【分析】剪断细线后，两球离开桌面做平抛运动，由于高度相等，则平抛时间相等，水平位移与初速度成正比，把平抛的时间作为时间单位，小球的水平位移可替代平抛运动的初速度。验证系统动量守恒，就只需要验证质量和水平位移满足一定的关系就可以。 【详解】①②[1][2]在该实验中，需要验证的方程 由于两物体做平抛运动的高度相同，可知两球做平抛运动的时间相同，又因为 代入，故只需要验证 在上述步骤中，不需要用刻度尺测出操作台面距地面的高度h，故多余的步骤是F。 【点睛】本题运用等效思维方法，因为两物体平抛时间相等，可以用水平位移代替初速度，这样将不便验证的方程变成容易验证的方程。 14. 如图所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过． （1）当变阻器的滑动端P向_____滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大． （2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________（已知电子电荷量为e）． （3）如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将_______（填“增加”、“减小”或“不变”）． 【答案】 ①. 左 ②. eU ③. 不变 【解析】 【详解】①当变阻器的滑动端P向左移动，反向电压减小，光电子到达右端的速度变大，则通过电流表的电流变大； ②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，则光电子的最大初动能为eU； ③光的强度影响单位时间内发出光电子的数目，光照强度增大，光子数目增多，光电流增大． 四、计算题：本题共4小题，共38分（6+8+10+12=38）。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位 15. 一个静止的铀核 (原子质量为232.0372 u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026 u)后衰变成钍核 (原子质量为228.0287 u)．(已知1 u相当于931.5 MeV的能量，结果均保留两位有效数字) (1)写出铀核的衰变方程； (2)求该衰变反应中释放出的核能为多少MeV． 【答案】(1) (2) 5.50Mev 【解析】 【详解】（1）根据电荷数守恒、质量数守恒 （2）反应过程中的质量亏损为： 所以释放出来的能量为： 16. 蹦床运动有“空中芭蕾”之称，某质量m=50kg的运动员从空中h1=1.25m落下，接着又能弹起h2=1.8m高度，此次人与蹦床的接触时间t=0.50s，取g=10m/s2，求： （1）运动员与蹦床接触时间内，所受重力的冲量大小I； （2）运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小F。 【答案】（1）；（2） 【解析】 【详解】（1）重力的冲量大小为 （2）设运动员下落h1高度时的速度大小为，再次弹起时的速度大小为，则有 以竖直向上为正方向，对运动员由动量定理有 代入数据得 17. 如图甲所示，静止在匀强磁场中的核俘获一个速度为 v0＝7.7×104m/s 的中子而发生核反应，即，若已知的速度大小v2＝2.0×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求： (1)的速度大小和方向； (2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比； (3)当 旋转三周时，粒子旋转几周？ 【答案】(1)；跟v0的方向相反；(2)3：40；(3)2周 【解析】 【详解】(1) 核俘获中子的过程，系统动量守恒，设中子质量为mn，的质量为mH，α粒子的质量为mα．则 mnv0=mHv1+mαv2 即： 负号表示跟v0的方向相反。 (2) 两个粒子都做匀速圆周运动，由洛伦兹力提供向心力，由得： 在磁场中半径之比为 (3) 运动周期为： 则 ， 设α粒子转3周的时间内，反冲核旋转n周，则有 n•TH=3Ta 代入数据得： n=2周 18. 两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v0/2向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图所示．现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为m/4，速度为v0，子弹射入木块A并留在其中．求： (1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小． (2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能． 【答案】vB＝v0/2 ， vA＝v0/5 ，mv02 【解析】 【详解】试题分析：(1)在子弹打入木块A的瞬间，由于相互作用时间极短，弹簧来不及发生形变，A、B都不受弹力的作用，故vB＝v0/2 ； 由于此时A不受弹力，木块A和子弹构成的系统在这极短过程中不受外力作用，系统动量守恒： mv0/2 — mv0/4 ＝ (m/4＋m) vA， 解得vA＝v0/5 （2）由于木块A、木块B运动方向相同且vA＜vB，故弹簧开始被压缩，分别给A、B木块施以弹力，使得木块A加速、B变减速运动，弹簧不断被压缩，弹性势能增大，直到二者速度相等时弹簧弹性势能最大，在弹簧压缩过程木块A(包括子弹)、B与弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒． 设弹簧压缩量最大时共同速度为v，弹簧的最大弹性势能为Epm，有 mvA+ mvB ＝ (5m/4＋m)v ·mvA2 +mvB2 ＝(5m/4＋m)v2 ＋ Epm 联立解得： v＝v0， Epm＝mv02 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 乌鲁木齐县庙尔沟中学2023-2024学年第二学期高二年级期末物理模块测试卷（奥赛） 一、单项选择题（8小题，共32分，选对的得4分；） 1. 关于原子核的变化、核能及核力，下列说法正确的是（　　） A. 核力是一种弱相互作用，只能发生在原子核内相邻核子之间 B. 某原子经过一次α衰变和两次衰变后，核内质子数不变 C. 放射性原子核X发生衰变，生成物的结合能一定小于X的结合能 D. 是太阳内部发生的核反应之一 2. 如图所示，物体B被钉牢在放于光滑水平地面的平板小车上，物体A以速率v沿水平粗糙车板向着B运动并发生碰撞。则（　　） A. 对于A与B组成的系统动量守恒 B. 对于A、B与小车组成的系统动量守恒 C. 对于A与小车组成的系统动量守恒 D. 以上说法都不正确 3. 氢原子的能级图如图所示，如果大量氢原子处在n =3能级的激发态，则下列说法正确的是（　　） A. 这群氢原子能辐射出3种不同频率的光子 B. 波长最长的辐射光是氢原子从n =3能级跃迁到能级n =1能级产生的 C. 辐射光子的最小能量为12.09 eV D. 处于该能级的氢原子至少需吸收13.6 eV能量的光子才能电离 4. 如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( ) A. ①表示γ射线，③表示α射线 B. ②表示β射线，③表示α射线 C. ④表示α射线，⑤表示γ射线 D. ⑤表示β射线，⑥表示α射线 5. 在光滑的水平面上，有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球碰撞后的速度图象如图所示，下列关系正确的是（　　） A. ma>mb B. ma<mb C. ma=mb D. 无法判断 6. 某单色光照射到一逸出功为W的光电材料表面，所产生的光电子在垂直于磁感应强度为B的匀强磁场中做圆周运动的最大半径为r，设电子的质量为m，带电量为e，普朗克常量为h，则该光波的频率为（ ） A. B. C. - D. + 7. 质量为m、速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰．碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后B球的速度可能有不同的值．碰撞后B球的速度大小可能是( ) A. 0.6v B. 0.4v C. 0.2v D. v 8. 如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽高h处开始下滑，则（　　） A. 在以后的运动过程中，小球和槽的动量始终守恒 B. 在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功 C. 小球被弹簧反弹后，小球和槽的机械能不守恒，小球能回到槽高h处 D. 被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动 二、多项选择题（9-12小题有多个选项正确，全选对的得5分，选对但不全的得2分，有错选的得0分，共计20分） 9. 如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知（　　） A. 该金属的逸出功等于E B. 该金属的逸出功等于hν0 C. 入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为E D. 入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E 10. 氢原子能级图的一部分如图所示，a、b、c分别表示氢原子在不同能级间的三种跃迁途径，设在a、b、c三种跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和λa、λb、λc，则（　　） A. λb=λa＋λc B. =＋ C. λb=λaλc D. Eb=Ea＋Ec 11. 如图所示，长木板A放在光滑的水平面上，质量为m=4kg的小物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的表面，由于A、B间存在摩擦，之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示，取g=10m/s2，则下列说法正确的是（　　） A. 木板A获得的动能为2J B. 系统损失的机械能为2J C. 木板A的最小长度为2m D. A、B间的动摩擦因数为0.1 12. 将一长木板静止放在光滑的水平面上，如下图甲所示，一个小铅块（可视为质点）以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止。现将木板分成A和B两段，使B的长度和质量均为A的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由木块A的左端 开始向右滑动，如图乙所示。若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列有关说法正确的是（　　） A. 小铅块将从木板B的右端飞离木板 B. 小铅块滑到木板B的右端前就与木板B保持相对静止 C. 甲、乙两图所示的过程中产生的热量相等 D. 图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量 三、填空题（本题共2小题，4+6=10分） 13. 某同学用如图所示的装置“验证动量守恒定律”，其操作步骤如下： A．将操作台调为水平，并在两侧挂上重垂线； B．用天平测出滑块A、B的质量mA、mB； C．用细线将滑块A、B连接，滑块A、B 紧靠在操作台边缘，使A、B间的轻弹簧处于压缩状态； D．剪断细线，滑块A、B均做平抛运动，记录A、B滑块的落地点M、N； E．用刻度尺测出M、N距操作台边缘的水平距离x1、x2； F．用刻度尺测出操作台面距地面的高度h。 ①上述步骤中，多余的步骤是____________； ②如果系统动量守恒，须满足的关系是______________________。 14. 如图所示是使用光电管的原理图，当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过． （1）当变阻器的滑动端P向_____滑动时（填“左”或“右”），通过电流表的电流将会增大． （2）当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为________（已知电子电荷量为e）． （3）如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将_______（填“增加”、“减小”或“不变”）． 四、计算题：本题共4小题，共38分（6+8+10+12=38）。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位 15. 一个静止的铀核 (原子质量为232.0372 u)放出一个α粒子(原子质量为4.0026 u)后衰变成钍核 (原子质量为228.0287 u)．(已知1 u相当于931.5 MeV的能量，结果均保留两位有效数字) (1)写出铀核的衰变方程； (2)求该衰变反应中释放出的核能为多少MeV． 16. 蹦床运动有“空中芭蕾”之称，某质量m=50kg的运动员从空中h1=1.25m落下，接着又能弹起h2=1.8m高度，此次人与蹦床的接触时间t=0.50s，取g=10m/s2，求： （1）运动员与蹦床接触时间内，所受重力的冲量大小I； （2）运动员与蹦床接触时间内，受到蹦床平均弹力的大小F。 17. 如图甲所示，静止在匀强磁场中的核俘获一个速度为 v0＝7.7×104m/s 的中子而发生核反应，即，若已知的速度大小v2＝2.0×104m/s，其方向与反应前中子速度方向相同，试求： (1)的速度大小和方向； (2)在图乙中，已画出并标明两粒子的运动轨迹，请计算出轨道半径之比； (3)当 旋转三周时，粒子旋转几周？ 18. 两块质量都是m的木块A和B在光滑水平面上均以速度v0/2向左匀速运动，中间用一根劲度系数为k的轻弹簧连接着，如图所示．现从水平方向迎面射来一颗子弹，质量为m/4，速度为v0，子弹射入木块A并留在其中．求： (1)在子弹击中木块后的瞬间木块A、B的速度vA和vB的大小． (2)在子弹击中木块后的运动过程中弹簧的最大弹性势能． 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $