2019-2020学年开封市兰考县高二下学期期中物理试卷(含答案解析)

2019-2020学年开封市兰考县高二下学期期中物理试卷
一、单选题（本大题共4小题，共20.0分）
1.以下哪个事实可以说明分子之间有相互作用力？()
A. 布朗运动
B. 物体可以被压缩
C. 扩散现象
D. 使物体发生形变要用外力
2.下列说法正确的是()
A. 某种放射性元素的半衰期为T，则这种元素的12个原子核在经过2T时间后，这些原子核一
定还有3个没有发生衰变
B. 根据爱因斯坦的光电效应方程E K=ℎν−W，若频率分别为ν1和ν2(ν1<ν2)的光均能使某种
金属发生光电效应，则频率为ν1的光照射该金属时产生的光电子的初动能一定比频率为ν2的光照射该金属时产生的光电子的初动能更大
C. 氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金
属发生光电效应，则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应
D. 放射性元素发生β衰变时，放射性元素的原子放出核外电子，形成高速电子流一一即β射线
3.有一宇宙飞船，它的正对面积S=2m2，以v=3×103m/s的相对速度飞入一宇宙微粒区。

此微
粒区1m2空间中有一个微粒，每一个微粒的平均质量为m=2×10−6kg.设微粒与飞船外壳碰撞后附着于飞船上，要使飞船速度不变，飞船的牵引力应增加()
A. 36N
B. 3.6N
C. 12N
D. 1.2N
4.频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为占E km.改用频率2v的光照射同一金属，
所产生光电子的最大初动能为：(ℎ为普朗克常量)()
A. E km−ℎv
B. 2E km
C. E km+ℎv
D. E km+2ℎv
二、多选题（本大题共6小题，共30.0分）
5.下列关于紫外线的说法正确的是()
A. 一切物体都在对外辐射紫外线
B. 验钞机中利用的是紫外线的荧光效应
C. 利用紫外线可以进行医疗消毒
D. 紫外线的衍射现象比红外线更明显
6.关于热现象和相关知识的描述，下列说法正确的是()
A. 生产半导体器件时，需要在纯净的半导体材料中掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子
的扩散来完成
B. 摄氏温度是国际单位制中七个基本物理量之一
C. 晶体管、集成电路的工作性能与材料的微观结构有关，材料内原子的排列不能是杂乱无章的，
所以制作晶体管、集成电路只能用单晶体
D. 英国物理学家焦耳测量了热与机械功之间的当量关系--热功当量，为热力学第一定律和能量
守恒定律的建立奠定了实验基础
E. 电冰箱通电后箱内温度低于箱外，但还会继续降温，直至达到设定的温度。

这个过程不遵从
热力学第二定律
7.2012年01月21日起北京市环境保护监测中心网站实时发布PM2.5研究性监测小时浓度数据，
这标志着北京污染物指数从PM10迈入“准PM2.5”时代．PM2.5是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，这些悬浮颗粒很难自然沉降到地面，通过呼吸后会进入人的血液循环系统，从而对人体形成危害，矿物燃料燃烧时废弃物的排放是形成PM2.5的主要原因，用一个透明容器取一定量的污染空气后密封，通过显微镜观察到，悬浮颗粒漂浮在容器中做无规则运动，下列关于PM2.5的运动说法中正确的是()
A. PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
B. 温度越高，PM2.5无规则运动越剧烈
C. PM2.5的质量和体积越小，其无规则运动越剧烈
D. 因为周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，所以PM2.5做无规则运动
E. 由于空气阻力作用，悬浮于空气中的PM2.5经过一小段时间就会停止运动
8.关于核反应方程 90234Tℎ→ 91234Pa+X+△E(△E为释放出的核能，X为新生成粒子)，已知 90234Tℎ
的半衰期为T，则下列说法正确的是()
A. 原子序数大于或等于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素则不能放出
射线
B. 91234Pa比 90234Tℎ少1个中子，X粒子是从原子核中射出的，此核反应为β衰变
N0△E(N0数值很大)
C. N0个 90234Tℎ经2T时间因发生上述核反应而放出的核能为3
4
D. 90234Tℎ的比结合能为△E
234
E. 该放射性元素( 90234Tℎ)与其它元素形成化合物的半衰期仍等于T
9.如图所示是氢原子的能级E n随轨道半径r n的关系图，其中r1为基态氢原子核外电子的轨道半径，
E1为基态氢原子的能级，a、b、c分别为量子数n=1、2、3时氢原子的三个状态。

下列说法正确的是()
A. 当核外电子轨道半径为2r1时，对应能级为E1
2
B. 从状态a跃迁到状态c需要吸收能量为−E1
的光子
9
C. 处于状态c的一群氢原子能辐射出3种不同频率的光子
D. 从状态b跃迁到状态a辐射光子的波长小于从状态c跃迁到状态b辐射光子的波长
10.类比是一种常用的研究方法，对于直线运动，教科书中讲解了由v−t图象求位移的方法，请你
借鉴此方法分析下列说法，其中正确的是()
A. 由a−t(加速度−时间)图线和横轴围成的面积可求出对应时间内做直线运动物体的速度变
化量
B. 由F−v(力−速度)图线和横轴围成的面积可求出对应速度变化过程中F做功的功率
C. 由F−x(力−位移)图线和横轴围成的面积可求出对应位移内F所做的功
D. 由F−t(力−时间)图线和横轴围成的面积可求出对应时间内F的冲量
三、实验题（本大题共2小题，共14.0分）
11.某实验小组在用油膜法估测分子的大小的实验中，具体操作如下：
(1)取油酸lmL注入250mL的容量瓶内，然后向瓶中加入酒箱，直到液面达到250mL的刻度为
止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸酒精溶液；
(2)用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.0mL为止，恰好共滴
了100滴；
(3)在边长约20cm的正方形浅盘内注入约2cm深的水，将细石膏粉均匀地撒在水面上，再用滴
管吸取油酸酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上形成一层油膜；
(4)待油膜形状稳定后，将事先准备好的玻璃板放在战盘上，在玻璃板上绘出油膜的形状；
(5)将画有油膜形状的玻璃板放在边长为1.0cm的方格纸上，数得完整的方格有87个，大于半格
的有24个，小于半格的有21个．
①该实验小组将______视为油酸分子的直径；
②由上述具体操作中的有关数据可知一滴油酸酒精溶液含纯油酸为______m3，求得的油膜分子
直径为______m，(结果全部取2位有效数字)，求出油膜分子直径后，他们发现所求数据与课本的理论数据有较大差距，可能的原因是______．
12.某同学用如图的装置做“验证动量守恒定律”的实验，操作步骤如下：
(1)先将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖立
于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下，撞到木板在记录纸上留下压痕O。

(2)将木板向右平移适当距离，再使小球a从原固定点由静止释放，撞到木板在记录纸上留下压
痕B。

(3)把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的右边缘，让小球a仍从原固定点由静止开始
滚下，与b球相碰后，两球撞在木板上，并在记录纸上留下压痕A和C。

①本实验中小球a、b的质量m a、m b关系是______。

②放上被碰小球，两球相碰后，小球a在图中的压痕点为______。

③记录纸上O点到A、B、C的距离y1、y2、y3，若两球碰撞动量守恒，则应满足的表达式为______。

四、计算题（本大题共4小题，共46.0分）
13.如图所示，在一端开口、一端封闭粗细均匀的足够长玻璃管内，一段长为ℎ=25cm的水银柱封
闭着一定质量的理想气体，当玻璃管水平放置时，管内封闭的气柱长度为L1=20cm(如图甲)，这时的大气压强P0=75cmHg，室温是t1=27℃.将玻璃管缓慢地转过90°角，使它开口向上，并竖直浸入热水中(如图乙)，待稳定后，测得玻璃管内气柱的长度L2=17.5cm。

(1)求此时管内气体的温度t2；
(2)保持管内气体的温度t2不变，往玻璃管内缓慢加入水银，当封闭的气柱长度L3=12.5cm时，
加入的水银柱长度△ℎ是多少？
14.如图所示，质量为M=1.6kg的足够长的木板，静止在光滑的水平面
上，另一个质量为m=0.4kg的小煤块以v0=20m/s的速度从木板的
左端向右运动，煤块最后相对长木板静止。

若它们之间的动摩擦因数
为μ=0.2，取g=10m/s2，求
(1)煤块和木板的共同速度为v
(2)小煤块在木板上留下的划痕的长度S
(3)这一过程所经历的时间t
15.如图，小球a、b用等长的细线悬挂于同一固定点O.让小球a静止下垂，
将小球b向右拉起，使细线水平．从静止释放小球b，两球发生弹性正碰．已知a、b两个小球的质量分别为2m和m，细线的长为L，重力加速度为g，
忽略空气阻力．求：
(1)两球相碰前瞬间小球b的速度；
(2)两球相碰后小球a上升的最大高度；
(3)两球相碰后瞬间细线对小球b的拉力．
16.如图所示，上端开口带有卡环、内壁光滑的绝热容器内有两个厚度不计的活
塞封闭了上、下两部分气体，其中小活塞导热性能良好，质量m1=1kg，大活塞绝热，质量m2=2kg，两活塞密封性均良好。

细管道横截面积S1= 1cm2，粗管道横截面积S2=2cm2，下部分气体中有电阻丝可以通电对封闭气进行加热。

若下部分封闭气体初始温度为300K，此时各部分气体和管道长度ℎ1=ℎ2=ℎ3=ℎ4=10cm。

已知大气压强P0=1×105Pa，外界环境温度保持不变，重力加速度g取10m/s2，现对电阻丝通电缓慢升高气体温度，求当大活塞刚好移至粗细管道交接处时，下部分封闭气体的温度。

【答案与解析】
1.答案：D
解析：解：
A、由布朗运动的定义，可知布朗运动证明的是分子的无规则运动，故A错误；
B、物体可以被压缩证明分子间有间隙，故B错误；
C、扩散是物体分子相互渗入分子间隙，说明分子间有间隙，故C错误；
D、使物体形变需要用外力，说明物体间有作用力，要克服这种作用，物体才能形变，故D正确．故选：D．
布朗运动证明的是分子的无规则运动；
物体可以被压缩证明分子间有间隙；
扩散也证明分子间由间隙；
使物体形变需要用外力，说明分子间有作用力．
本题重点是对各种现象的实质掌握透彻，这就要求在学习时候不能只停留在表面，而是要深入进去．2.答案：C
解析：解：A、原子核有半数发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期，是大量原子核衰变的统计结果，对少量的放射性元素的原子核，无法确定，故A错误；
B、根据爱因斯坦的光电效应方程E k=ℎν−W，若频率分别为ν1和ν2(ν1<ν2)的光均能使某种金属发生光电效应，则频率为ν1的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能一定比频率为ν2的光照射该金属时产生的光电子的最大初动能更小，故B错误；
C、氢原子由高能级向低能级跃迁时，从n=4能级跃迁到n=2能级所放出的光子恰能使某种金属发生光电效应，从n=4能级跃迁到n=3能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，从n=3能级跃迁到n=2能级所放出的光子不能使某种金属发生光电效应，其余跃迁时所放出的光子都能使某种金属发生光电效应，即则处在n=4能级的一大群氢原子跃迁时所放出的光子中有4种光子能使该金属发生光电效应，故C正确；
D、β射线的本质是原子核内部一个中子变成一个质子和电子产生的，故D错误；
故选：C。

解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及知道能级间跃迁辐射或吸收的光子能量等于两能级间的
能级差。

3.答案：A
解析：解：选在时间△t内与飞船碰撞的微粒为研究对象，其质量应等于底面积为S，高为v△t的圆柱体内微粒的质量。

即M=mSv△t，初动量为0，末动量为mv。

设飞船对微粒的作用力为F，由动量定理得：F⋅△t=Mv−0
则F=Mv
△t =mSv△t⋅v
△t
=mSv2；
根据牛顿第三定律可知，微粒对飞船的撞击力大小也等于mSv2，则飞船要保持原速度匀速飞行牵引力应增加F′=F=mSv2；
代入数据得：F′=2×10−6×2×(3×103)2N=36N.故A正确，BCD错误
故选：A。

选在时间△t内与飞船碰撞的微粒为研究对象，表示出其质量，再根据动量定理即可求解。

本题主要考查了动量定理及根据牛顿第三定律的直接应用，关键要会选择研究对象，运用动量定理列式。

4.答案：C
解析：解：频率为v的光照射某金属时，产生光电子的最大初动能为E km，根据光电效应方程知，逸出功W0=ℎv−E km。

改用频率2v的光照射同一金属，则最大初动能E km′=2ℎv−W0=ℎv+E km.故C正确，A、B、D错误。

故选：C。

根据光电效应方程求出逸出功的大小，改用频率2v的光照射同一金属，再通过光电效应方程求出光电子的最大初动能。

本题考查光电效应方程的基本运用，抓住逸出功不变进行求解，难度不大。

5.答案：BC
解析：解：A、一切物体发出的光在都含有红外线，该选项说法错误；
B、验钞机中利用的是紫外线的荧光效应，该选项说法正确；
C、紫外线化学效应强，能杀菌，医院里和食品加工厂以及一些公共场合经常利用紫外线进行杀菌，该选项说法正确；
D、紫外线的波长比红外线短，则其衍射现象比红外线不明显，该选项说法错误．
故选：BC．
紫外线化学效应强，能杀菌，制成消毒灯；紫外线的波长比红外线短，不容易发生衍射；紫外线能使荧光物质发光，制成验钞机来验钞．
本题考查学生对紫外线具体应用的了解情况，要根据实例进行解释，注意紫外线的显著特征．
6.答案：ACD
解析：
根据分子的扩散现象说明生产半导体器件掺入其他元素的微观实质：绝对温度是国际单位制中的基本物理量：单晶体具有各向异性：英国物理学家焦耳测量了热功当量：根据热力学第二定律分析电冰箱工作过程。

本题主要是考查了热学部分的基本内容，掌握分子动理论的基本内容、热力学第二定律的内容是解答本题的关键。

A、生产半导体器件掺入其他元素，可以在高温条件下利用分子的扩散来完成，故A正确；
B、绝对温度是国际单位制中七个基本物理量之一，故B错误；
C、制作晶体管、集成电路只能用单晶体，因为单晶体具有各向异性，故C正确；
D、英国物理学家焦耳测量了热与机械功之间的当量关系--热功当量，为热力学第一定律和能量守恒定律的建立奠定了实验基础，选项D正确；
E、电冰箱工作时热量可以从低温物体传到高温物体，同时要消耗一定的电能，引起其他的变化，因而电冰箱工作过程仍然遵从热力学第二定律。

故E错误；
故选：ACD。

7.答案：BCD
解析：
PM2.5是微粒而不是分子，微粒做无规则运动与温度和体积与质量有关，微粒由于受到空气对它的碰撞，故很难停止；
题考查了PM2.5的有关问题，涉及的知识点是分子的热运动，难度不大，在当今雾霾天气严重的情况下，其与环保相结合具有很好的科普意义．
解：A 、PM2.5是微粒而不会是分子，故A 错误；
B 、微粒的无规则运动与温度有关，温度越高，越剧烈，故B 正确；
C 、微粒的无规则运动与质量和体积有关，质量和体积越小，越剧烈，故C 正确；
D 、因为周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，所以PM2.5做无规则运动，故D 正确；
E 、因为周围大量空气分子对PM2.5碰撞的不平衡，所以PM2.5很难停止，故E 错误；
故选：BCD 。

8.答案：BCE
解析：解：A 、原子序数小于83的元素，有些元素的同位素也能放出射线，故A 错误； B 、由质量数和电荷数守恒知X 的质量数是0，电荷数是−1，为电子，是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子，故B 正确；
C 、经2T 时间还剩余四分之一没衰变，发生上述核反应而放出的核能为34N 0△E ，故C 正确；
D 、 91234Pa 的比结合能是234个核子结合成Pa 234时放出的能量，
该能量不是它衰变时放出的能量△E ，所以 91234Pa 的比结合能不是△E 234， 90234Tℎ的比结合能也不是△E 234故．D 错误； E 、半衰期与原子核所处状态无关，故E 正确；
故选：BCE
质量数较大的核都有放射性，β衰变是原子核内的中子转化为质子而释放一个电子，半衰期与原子核
所处状态无关．
本题关键是掌握爱因斯坦质能方程△E =△mc 2以及比结合能的计算公式，掌握衰变的实质和半衰期的特点．
9.答案：CD
解析：解：A 、根据玻尔理论，量子数为n 的氢原子其核外电子的轨道半径为r n =n 2r 1(n =1,2，
3…)，不存在轨道半径为2r 1的轨道半径，故A 错误；
B 、根据玻尔理论，量子数为n 的氢原子其能级E n =n 2E 1，所以从状态a 跃迁到状态c 需要吸收能
量为△E =E 3−E 1=E 132−E 1=−89E 1的光子，故B 错误； C 、处于状态c 的一群氢原子，即处于n =3能级的氢原子最多能辐射出C 32=3种不同频率的光子，
故C 正确；。