精品解析：河北省辛集中学2024-2025学年高二下学期第二次月考物理试题

河北辛集中学2024-2025学年度第二学期第二次阶段考试 高二物理试卷 考试时间：75分钟 一、单选题（共7题，每题4分，共28分） 1. 以下说法中正确的是（　　） A. 如甲图是卢瑟福的α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多 B. 如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=4能级跃迁到n=l能级时放出了一定能量的光子 C. 如丙图是光电效应实验示意图，原来验电器指针闭合，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是负电荷 D. 如丁图是爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图 2. 下列说法正确的是（　　） A. 是衰变方程 B. 是核聚变方程 C. 是人工核转变方程 D. 是核裂变方程 3. 我国造出世界首个人造迷你心脏，人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚238，钚238衰变快慢有一定的规律。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻钚238的质量m与时的质量的比值。则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约为（ ） A. 0.250 B. 0.875 C. 0.500 D. 0.707 4. 迪塞尔循环是一种热力学循环，常用在柴油引擎中。该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则（　　） A. 在过程中，气体的温度降低 B. 在过程中，气体对外界做的功小于气体吸收的热量 C. 在过程中，气体分子的平均速率增加 D. 在过程中，气体的内能增大 5. 不同原子核的比结合能是不一样的，如图是按照实际测量结果画出的图线，下列说法正确的是（　　） A. 铀核比氪核的结合能小，平均核子质量大 B. 的结合能约为1MeV C. 核拆分成两个核时吸收的能量恰好等于的结合能 D. 核的结合能比核的小，比结合能大 6. 如图为太阳内部的一种轻核聚变的示意图，此反应需要超高温；另一种核反应是几个氦核在高温高压的作用下变成一个，此核反应是放热反应。已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，光速为c，下列说法正确的是（ ） 核聚变示意图 A. 图像所对应的核反应方程式为 B. 另外一种核反应的方程式为 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 另外一种核反应中的质量亏损为 7. 在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能与入射光波长的关系如图所示，为图像的渐近线，真空中光速为，则（　　） A. 该金属的逸出功为3 B. 普朗克常量为 C. 时，光电子的最大初动能为 D. 波长为的光能使该金属发生光电效应 二、多选题（共3题，每题6分，共18分） 8. 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，这些射线会导致细胞发生癌变，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　） A. 射线是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流 B. 铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和6次衰变 C. 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 D. 已知氡的半衰期为3.8天，100个氡原子，经7.6天后未衰变的氡原子还有25个 9. 光子的能量为，动量的大小为。如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，则下列说法正确的是（　　） A. 衰变后的原子核仍然静止 B. 衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动 C. 该过程中质量亏损为 D. 该过程中质量亏损大于 10. 氢原子能级图如图所示，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656 nm。下列判断正确的是（　　） A. 氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长小于656 nm B. 当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应 C. 一个处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线 D. 用能量为1.0eV的光子照射处于n=4的氢原子，可以使氢原子电离 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 某实验小组用图1所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。 （1）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，实验小组保持封闭气体质量不变的情况下，在不同的环境温度下进行了实验，得到的图像如图2所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T1_________T2（选填“<”“=”或“>”）。 （2）实验小组同学做出图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图3的__________（选填“①”或“②”）所示。 12. 某同学要探究“光电效应”的实验规律，根据实验需要设计了部分电路如图1所示。图中A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的截止频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。 （1）请你将该同学的电路图连接完整。 （2）实验时，将电路图中的滑动变阻器的滑片移到最左端，用频率为ν1（大于ν0）的光照射在阴极上，此时会看到电压表的示数___________（填“为零”或“不为零”），电流表的示数___________（填“为零”或“不为零”），将滑动变阻器的滑片逐渐向右移到很大的电压，会看到电流表的示数变化情况是__________（先“变大后变小”或“一直变大”或“先变大后不变”）。 （3）将电源反接，使用频率为ν1的单色光进行实验，仍将滑动变阻器的滑片从左向右移，当电流表的示数刚好减为零时，理论上电压表的示数应为U=___________（用h、e、ν0、ν1表示）。 （4）换用频率为ν2的单色光进行第二次实验，两次实验测得多组电压表示数和电流表示数，在同一坐标系中作I-U图像如图2所示，若ν1>ν2，则第一次实验作出的图像应是___________（填“a”或“b”）图像 四、解答题（共 3 题，第 13 题 10分，14 题 12 分，第 15题 16 分，共 38 分。解答应写 出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，在竖直放置的圆柱形导热容器内用质量为的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S。开始时容器内气体的温度为，活塞与容器底的距离为，将整个装置放在温度为、大气压恒为的空气中，活塞缓慢上升一段距离后再次平衡，此过程气体从外界吸收热量为。已知重力加速度为，求： （1）活塞上升的距离； （2）密闭气体内能的增加量。 14. 静止的重原子核在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中发生衰变后，产生的粒子的运动轨迹如图所示， （1）发生的是衰变还是衰变？写出衰变方程式（新核用X表示）； （2）求大、小圆对应的周期之比 （3）求大、小圆对应的半径之比。 15. （1）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系．但在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。 例如玻尔建立的氢原子模型，仍把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动．即氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，元电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1。 ①氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。 ②氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能与电子和原子核系统的电势能之和．已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷q为r处的电势φ＝．求处于基态的氢原子的能量。 （2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能E0＝0.35MeV对心碰撞，假设该反应中释放的核能也全部转化为氦核（）和中子（）的动能．已知氘核的质量mD＝2.0141u，中子的质量mn＝1.0087u，氦核的质量mHe＝3.0160u，其中1u相当于931MeV．在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV（结果保留1位有效数字）。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 河北辛集中学2024-2025学年度第二学期第二次阶段考试 高二物理试卷 考试时间：75分钟 一、单选题（共7题，每题4分，共28分） 1. 以下说法中正确的是（　　） A. 如甲图是卢瑟福的α粒子散射实验示意图，当显微镜在a、b、c、d中的d位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多 B. 如乙图是氢原子的能级示意图，氢原子从n=4能级跃迁到n=l能级时放出了一定能量的光子 C. 如丙图是光电效应实验示意图，原来验电器指针闭合，当光照射锌板时验电器的指针发生了偏转，则此时验电器的金属杆带的是负电荷 D. 如丁图是爱因斯坦在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图 【答案】B 【解析】 【详解】A．图甲是α粒子散射实验示意图，多数α粒子穿过金箔后运动方向几乎没有改变，当显微镜在a位置时荧光屏上接收到的α粒子数最多。故A错误； B．图乙是氢原子的能级示意图，结合氢光谱可知，氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时辐射了一定频率的光子能量。故B正确； C．当光照射锌板时，金属板失去电子，将带正电，所以与之相连的验电器的指针将发生偏转，此时验电器的金属杆带的是正电荷。故C错误； D．普朗克在研究黑体辐射的基础上，提出了量子理论，故D错误。 故选B。 2. 下列说法正确的是（　　） A. 是衰变方程 B. 是核聚变方程 C. 是人工核转变方程 D. 是核裂变方程 【答案】C 【解析】 【详解】A．是衰变方程，A错误； B．是核裂变方程，B错误； C．是人工核转变方程，C正确； D．是核聚变方程，D错误。 故选C。 3. 我国造出世界首个人造迷你心脏，人造心脏的放射性同位素动力源用的燃料是钚238，钚238衰变快慢有一定的规律。如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示任意时刻钚238的质量m与时的质量的比值。则经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值约为（ ） A. 0.250 B. 0.875 C. 0.500 D. 0.707 【答案】D 【解析】 【详解】原子核发生衰变时，剩余质量 由图可知，半衰期为86.4年，经过43.2年剩余钚238的质量与初始值的比值为 故选D。 4. 迪塞尔循环是一种热力学循环，常用在柴油引擎中。该循环由两个绝热过程、一个等压过程和一个等容过程组成。如图所示为一定质量的理想气体经历的迪塞尔循环，则（　　） A. 在过程中，气体的温度降低 B. 在过程中，气体对外界做的功小于气体吸收的热量 C. 在过程中，气体分子的平均速率增加 D. 在过程中，气体的内能增大 【答案】B 【解析】 【详解】A．在过程中，此过程为绝热过程，外界对气体做功，根据热力学第一定律，气体内能增大，温度升高，故A错误； B．在过程中，为等压过程，气体体积增大，根据理想气体状态方程，温度升高，内能增大；根据热力学第一定律，气体对外界做的功小于气体吸收的热量，故B正确； C．在过程中，此过程为绝热过程，气体对外界做功，根据热力学第一定律，气体内能减小，温度降低，气体分子的平均速率减小，故C错误； D．在过程中，为等容过程，气体压强减小，根据理想气体状态方程，温度降低，气体的内能减小，故D错误。 故选B。 5. 不同原子核的比结合能是不一样的，如图是按照实际测量结果画出的图线，下列说法正确的是（　　） A. 铀核比氪核的结合能小，平均核子质量大 B. 的结合能约为1MeV C. 核拆分成两个核时吸收的能量恰好等于的结合能 D. 核的结合能比核的小，比结合能大 【答案】D 【解析】 【详解】A．铀核核子数比氪核的核子数多，结合能大，平均核子质量大，故A错误； B．的比结合能约为1MeV，结合能约为2MeV，故B错误； C．核拆分成两个质子、两个中子时吸收的能量恰好等于的结合能，故C错误； D．核的比结合能约为5.5MeV，核有6个核子，结合能约为 核的比结合能约为7MeV，结合能约为 则核的结合能比核的小，比结合能大，故D正确。 故选D。 6. 如图为太阳内部的一种轻核聚变的示意图，此反应需要超高温；另一种核反应是几个氦核在高温高压的作用下变成一个，此核反应是放热反应。已知的比结合能为E1，的比结合能为E2，光速为c，下列说法正确的是（ ） 核聚变示意图 A. 图像所对应的核反应方程式为 B. 另外一种核反应的方程式为 C. 的比结合能小于的比结合能 D. 另外一种核反应中的质量亏损为 【答案】D 【解析】 【详解】A．图像所对应的核反应方程式为 A项错误； B．另外一种核反应的方程式为 B项错误； C．另外一种核反应是放热反应，则反应后的产物比反应之前要稳定，比结合能越大，原子核越稳定，则的比结合能大于的比结合能，C项错误； D．对另外一种核反应，由能量守恒可得 解得 D项正确。 故选D。 7. 在研究光电效应时，用不同波长的光照射某金属，产生光电子的最大初动能与入射光波长的关系如图所示，为图像的渐近线，真空中光速为，则（　　） A. 该金属的逸出功为3 B. 普朗克常量为 C. 时，光电子的最大初动能为 D. 波长为的光能使该金属发生光电效应 【答案】B 【解析】 【详解】A．由爱因斯坦光电效应方程有 又 可知 结合图像可知当时，，可知 选项A错误； B．当时， 即 B正确； C．当时，代入 得 C错误； D．当时，才能使该金属发生光电效应，的光不能使该金属发生光电效应，D错误。 故选B。 二、多选题（共3题，每题6分，共18分） 8. 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，这些射线会导致细胞发生癌变，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（　　） A. 射线是由原子核外的电子电离后形成的高速电子流 B. 铀核（）衰变为铅核（）的过程中，要经过8次衰变和6次衰变 C. 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 D. 已知氡的半衰期为3.8天，100个氡原子，经7.6天后未衰变的氡原子还有25个 【答案】BC 【解析】 【分析】 【详解】A．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A错误； B.．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 解得 又 得 即要经过8次衰变和6次衰变，故B正确； C．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C正确； D．半衰期是对大量原子核在衰变时的统计规律，只适用于大量原子核的衰变，不适用于少原子核的衰变，故D错误。 故选BC。 9. 光子的能量为，动量的大小为。如果一个静止的放射性元素的原子核在发生γ衰变时只发出一个γ光子，则下列说法正确的是（　　） A. 衰变后的原子核仍然静止 B. 衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动 C. 该过程中质量亏损为 D. 该过程中质量亏损大于 【答案】BD 【解析】 【详解】AB．由动量守恒知，衰变后的原子核沿着与光子运动方向相反的方向运动，故A错误B正确； CD．对光子，根据 可知光子的能量对应的亏损质量为 但这仅仅是光子对应的质量亏损，而原子核具有动能，还对应部分质量亏损，该过程中质量亏损大于，故C错误，D正确。 故选BD。 10. 氢原子能级图如图所示，当氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656 nm。下列判断正确的是（　　） A. 氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长小于656 nm B. 当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出的光子能使逸出功为2.25 eV的钾发生光电效应 C. 一个处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生6种谱线 D. 用能量为1.0eV的光子照射处于n=4的氢原子，可以使氢原子电离 【答案】ABD 【解析】 【详解】A．氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的能量大于氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时辐射光的能量，根据 可知，辐射光的波长一定小于656nm，故A正确； B．从n=4能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子能量为2.55eV，大于金属的逸出功，能使钾发生光电效应，故B正确； C.一个处于n=4能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线，故C错误； D．当处于n=4的氢原子吸收的能量大于或等于0.85eV时，将会被电离，故D正确。 故选ABD。 三、实验题（每空2分，共16分） 11. 某实验小组用图1所示实验装置来进行“探究气体等温变化的规律”实验。 （1）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，实验小组保持封闭气体质量不变的情况下，在不同的环境温度下进行了实验，得到的图像如图2所示，由图可知，这两次实验气体的温度大小关系为T1_________T2（选填“<”“=”或“>”）。 （2）实验小组同学做出图像，发现当气体压强增大到一定值后，实验数据描绘的图线偏离过原点的直线。若是因实验装置漏气导致的偏离，则描绘的图线可能如图3的__________（选填“①”或“②”）所示。 【答案】（1） （2）② 【解析】 【小问1详解】 根据，由题图可知对应的图像的值较大，可知对应的温度较高，即这两次实验气体的温度大小关系为。 【小问2详解】 根据 可知 若漏气，则C减小，即图像的斜率减小，则描绘的图线可能如图3的②所示。 12. 某同学要探究“光电效应”的实验规律，根据实验需要设计了部分电路如图1所示。图中A、K是光电管的两个电极，已知该光电管阴极的截止频率为ν0，元电荷为e，普朗克常量为h。 （1）请你将该同学的电路图连接完整。 （2）实验时，将电路图中的滑动变阻器的滑片移到最左端，用频率为ν1（大于ν0）的光照射在阴极上，此时会看到电压表的示数___________（填“为零”或“不为零”），电流表的示数___________（填“为零”或“不为零”），将滑动变阻器的滑片逐渐向右移到很大的电压，会看到电流表的示数变化情况是__________（先“变大后变小”或“一直变大”或“先变大后不变”）。 （3）将电源反接，使用频率为ν1的单色光进行实验，仍将滑动变阻器的滑片从左向右移，当电流表的示数刚好减为零时，理论上电压表的示数应为U=___________（用h、e、ν0、ν1表示）。 （4）换用频率为ν2的单色光进行第二次实验，两次实验测得多组电压表示数和电流表示数，在同一坐标系中作I-U图像如图2所示，若ν1>ν2，则第一次实验作出的图像应是___________（填“a”或“b”）图像 【答案】（1） （2） ①. 为零 ②. 不为零 ③. 先变大后不变 （3） （4）b 【解析】 【小问1详解】 电路连线如图 【小问2详解】 [1][2][3]实验时，将电路图中的滑动变阻器的滑片移到最左端，用频率为ν1（大于ν0）的光照射在阴极上，此时会看到电压表的示数为零，因能发生光电效应，可知电流表的示数不为零，将滑动变阻器的滑片逐渐向右移到很大的电压，即正向电压逐渐变大，则会看到电流表的示数变化情况是先逐渐变大，当达到饱和光电流时电流保持不变，即电流表示数先变大后不变。 【小问3详解】 将电源反接，即光电管加反向电压，当电流表示数为零时，根据 解得 即理论上电压表的示数应为 【小问4详解】 因ν1>ν2，根据 则第一次的截止电压较大，则第一次实验作出的图像应是b图像。 四、解答题（共 3 题，第 13 题 10分，14 题 12 分，第 15题 16 分，共 38 分。解答应写 出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位） 13. 如图所示，在竖直放置的圆柱形导热容器内用质量为的活塞密封一部分气体，活塞能无摩擦地滑动，容器的横截面积为S。开始时容器内气体的温度为，活塞与容器底的距离为，将整个装置放在温度为、大气压恒为的空气中，活塞缓慢上升一段距离后再次平衡，此过程气体从外界吸收热量为。已知重力加速度为，求： （1）活塞上升的距离； （2）密闭气体内能的增加量。 【答案】（1） （2） 【解析】 【小问1详解】 取密闭气体为研究对象，活塞上升过程为等压变化，由盖-吕萨克定律有 解得 【小问2详解】 活塞上升的过程，密闭气体克服大气压力和活塞的重力做功，所以外界对系统做的功 根据热力学第一定律得密闭气体增加的内能 14. 静止的重原子核在磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场中发生衰变后，产生的粒子的运动轨迹如图所示， （1）发生的是衰变还是衰变？写出衰变方程式（新核用X表示）； （2）求大、小圆对应的周期之比 （3）求大、小圆对应的半径之比。 【答案】（1）衰变； （2） （3） 【解析】 【小问1详解】 静止的在发生衰变的过程中动量守恒，新核X与或的动量等大反向，且新核X的电量大于或的电量，根据 又p=mv 可得 可见新核X的半径小于或的半径，新核X带正电对应小圆2。由左手定则可知新核X沿逆时针方向运动，则或对应大圆1也沿逆时针方向运动，由左手定则可知大圆1对应的粒子带正电，是，发生α衰变，衰变方程式为 【小问2详解】 粒子匀速圆周运动的周期公式为 则有 轨迹2对应粒子即新核X的动量为p，带电量为q，则的动量为p，带电量为 【小问3详解】 由 可得， 则有 15. （1）从宏观现象中总结出来的经典物理学规律不一定都能适用于微观体系．但在某些问题中利用经典物理学规律也能得到与实际比较相符合的结论。 例如玻尔建立的氢原子模型，仍把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动．即氢原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做匀速圆周运动。已知电子质量为m，元电荷为e，静电力常量为k，氢原子处于基态时电子的轨道半径为r1。 ①氢原子处于基态时，电子绕原子核运动，可等效为环形电流，求此等效电流值。 ②氢原子的能量等于电子绕原子核运动的动能与电子和原子核系统的电势能之和．已知当取无穷远处电势为零时，点电荷电场中离场源电荷q为r处的电势φ＝．求处于基态的氢原子的能量。 （2）在微观领域，动量守恒定律和能量守恒定律依然适用。在轻核聚变的核反应中，两个氘核（）以相同的动能E0＝0.35MeV对心碰撞，假设该反应中释放的核能也全部转化为氦核（）和中子（）的动能．已知氘核的质量mD＝2.0141u，中子的质量mn＝1.0087u，氦核的质量mHe＝3.0160u，其中1u相当于931MeV．在上述轻核聚变的核反应中生成的氦核和中子的动能各是多少MeV（结果保留1位有效数字）。 【答案】（1）①； ②；（2）EkHe＝1MeV ；Ekn＝3MeV 【解析】 【详解】（1）①电子绕原子核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，有 且电子绕原子核运动的等效电流 联立以上三式解得 ②处于基态的氢原子的电子的动能为 取无穷远处为电势零点，距氢原子核为r1处的电势为 处于基态氢原子的电势能为 解得 （2）由爱因斯坦质能方程，核聚变反应中释放的核能为 核反应中系统动量守恒 核反应中系统能量守恒 由 可知 解得 代入数据可得 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $