2019-2020学年北京八中乌兰察布分校高二下学期期中物理试卷(含答案解析)

2019-2020学年北京八中乌兰察布分校高二下学期期中物理试卷

一、单选题（本大题共8小题，共32.0分）

1. 下列说法中正确的是( )

A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动

B. 大量分子的集体行为是不规则的，带有偶然性

C. 当分子势能增大时，两分子间作用力可能减小

D. 气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子之间斥力大于引力

2. 如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，在管口右端盖板A密闭，两液面的高度差为h，U形管内液柱的总长度为4ℎ.现拿去盖板，液体开始运动，当两液面高度相等时，右侧液面下降的速度为( )

A. √12𝑔ℎ B.

√14𝑔ℎ

C. √16𝑔ℎ

D. √18𝑔ℎ

3. 被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，就会重新鼓起来．这过程乒乓球内的气体( )

A. 吸热，对外做功 B. 吸热，内能不变

C. 温度升高，压强不变 D. 压强变大，温度不变

4. 氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从𝑛=4的能级向𝑛=2的能级跃迁时辐射出可见光a，从𝑛=3的能级向𝑛=2的能级跃迁时辐射出可见光b，则( )

A. b光的光子能量大于a光的光子能量

B. b光频率小于a光的频率

C. 在真空中，a光较b光的速度小

D. 氢原子从𝑛=4的能级向𝑛=3的能级跃迁时会辐射出紫外线

5. 如图所示，图甲为氢原子的能级图，大量处于𝑛=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率不同的大量光子。其中频率最高的光子照射到图乙电路中光电管阴极K上时，电路中电流随电压变化的图像如图丙。下列说法正确的是( )

A. 光电子的最大初动能为6eV，金属的逸出功6.75𝑒𝑉

B. 氢原子跃迁时共发出4种频率的光

C. 光电子最大初动能与入射光的频率成正比

D. 氢原子跃迁放出的光子中有2种频率的光子可以使阴极K发生光电效应现象

6. 23290𝑇ℎ(钍)经过一系列𝛼和𝛽衰变，变成20882𝑃𝑏(铅)，需经过𝛼衰变和𝛽衰变的次数为( )

A. 4 6 B. 6 4 C. 6 6 D. 4 4

7. 下列说法中正确的是( )

A. 重核裂变需要吸收能量

B. 原子核经过6次𝛼衰变和4次𝛽衰变后成为原子核

C. 用升温、加压或发生化学反应的方法可以改变放射性元素的半衰期

D. 𝛽射线比𝛾射线的穿透能力更强

8. 目前核电站所用核燃烧主要是浓缩铀 92235𝑈发生裂变反应，一种可能的裂变方程为 92235𝑈+01𝑛→𝑋+3894𝑆𝑟+201𝑛，则下列说法正确的是( )

A. X原子核中含有86个中子

B. 因为裂变释放能量，出现质量亏损，所以裂变后总质量数减少

C.  92235𝑈是天然放射性元素，半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短

D. 现已建成的核电站的能量也有利用热核聚变

二、多选题（本大题共5小题，共20.0分）

9. 下列叙述中正确的是( ) A. 光电效应和康普顿效应都表明光具有粒子性

B. 放射性元素的半衰期跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系

C. 德布罗意通过实验验证了物质波的存在

D. 核反应方程 714𝑁+ 24𝐻𝑒→ 817𝑂+ 11 H是𝛼衰变方程

E. 据波尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态的过程中，放出光子的能量等于氢原子前后两个能级之差

10. 下列说法正确的是( )

A. 气体分子的速率分布规律遵从统计规律，在一定温度下，某种气体的分子速率分布是确定的

B. 随着科技的发展，绝对零度是可能达到的

C. 不论温度多高，速率很大和很小的分子总是少数

D. 气体分子的运动速率可由牛顿运动定律求得

E. 相对湿度是100%，表明在当时的温度下，空气中水蒸气已达到饱和状态

11. 下列说法正确的是( )

A. 一定量100℃的水变成100℃的水蒸气，其分子之间的势能增加

B. 液晶的光学性质与某些晶体相似，具有各向异性

C. 如果气体分子总数不变，而气体温度升高，气体分子的平均动能增大，因此压强必然增大

D. 晶体在熔化过程中吸收热量，主要用于破坏空间点阵结构，增加分子势能

12. 下列说法正确的是( )

A. 气体的压强是气体分子频繁撞击容器壁产生的

B. 一定质量的气体温度不变时，体积减小，压强增大，说明每秒撞击单位面积器壁的分子数增多

C. 热力学温度和摄氏温度每一度大小是相同的

D. 热力学温度和摄氏温度每一度大小是不同的

13. 关于对分子动理论、气体和晶体等知识的理解，下列说法正确的是( )

A. 温度高的物体，其分子的平均动能一定大

B. 液体的分子势能与体积无关

C. 晶体在物理性质上可能表现为各向同性

D. 温度升高，气体的压强一定变大

E. 热量可以从低温物体传给高温物体

三、计算题（本大题共4小题，共40.0分） 14. 静止状态的镭原子核 88228𝑅𝑎经一次𝛼衰变后变成一个新核．

(1)写出核衰变方程．(核电荷数为86的元素符号是𝑅𝑛)

(2)若测得放出的𝛼粒子的动能为𝐸1，求反冲核的动能𝐸2及镭核衰变时放出的总能量E．

15. 如图所示，一定质量的理想气体从状态A开始经状态B到达状态C，已知气体在状态C时的压强为𝑃0，该理想气体的内能与温度关系满足𝑈=𝑘𝑇(𝑘为常数)，求：

(𝑖)气体在状态A的压强；

(𝑖𝑖)气体从状态A变化到状态B再变化到状态C整个过程吸收的热量。

16. 内壁光滑的导热气缸竖直放置，用质量不计、横截面积为2×10−4𝑚2的活塞封闭了一定质量的气体．先在活塞上方缓缓倒上沙子，使封闭气体的体积逐渐变为原来的一半．接着边在活塞上方缓缓倒上沙子边对气缸加热，使活塞位置保持不变，直到气体温度达到177℃.(外界环境温度为27℃，大气压强为1.0×105𝑃𝑎，𝑔=10𝑚/𝑠2).

(1)求加热前倒入多少质量的沙子？

(2)求整个过程总共倒入多少质量的沙子？

(3)在𝑝−𝑇图上画出整个过程中气缸内气体的状态变化过程．

17. 如图1所示，一个粗细均匀的圆管，左端用一橡皮塞住，橡皮离右端管口的距离是20cm，把一个带手柄的活塞从右端管口推入，将活塞向左端缓慢推动到离橡皮5cm时橡皮被推动．已知圆管的横截面积为𝑆=2.0×10−5𝑚2，手柄的横截面积为𝑆′=1.0×10−5𝑚2，大气压强为1.0×105帕，若活塞和圆管间的摩擦不计，且整个过程管内气体温度不变．求：

(1)橡皮与圆管间的最大静摩擦力f；

(2)这一过程中作用在活塞手柄上的推力F的最大值．

(3)在图2的𝑃−𝑉图象中画出气体经历的状态变化过程图象，并用箭头标出状态变化的方向．

【答案与解析】

1.答案：C

解析：

布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，大量分子的集体行为符合统计规律，体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子处于永不停息的无规则运动之中．

本题重点掌握布朗运动的实质，分子间距与分子势能的变化关系．

A、布朗运动是固体颗粒的运动，间接反映了液体分子的无规则运动，故A错误．

B、根据分子动理论，大量分子的集体行为符合统计规律，故B错误．

C、当分子间距离增大时，分子力作用力可能减小，分子势能可能增大，故C正确．

D、气体如果失去了容器的约束就会散开，这是因为气体分子处于永不停息的无规则运动之中，D错误．

故选：C

2.答案：D

解析：解：设管子的横截面积为S，液体的密度为𝜌.拿去盖板，液体开始运动，根据机械能守恒定律得

𝜌ℎ𝑆𝑔⋅14ℎ=12𝜌4ℎ𝑆𝑣2

解得，𝑣=√18𝑔ℎ

故选D

拿去盖板，液体开始运动，当两液面高度相等时，液体的机械能守恒，即可求出右侧液面下降的速度．当两液面高度相等时，右侧高为h液柱重心下降了14ℎ，液柱的重力势能减小转化为整个液体的动能．

本题运用机械能守恒定律研究液体流动的速度问题，要注意液柱h不能看成质点，要分析其重心下降的高度．

3.答案：A

解析：解：A、B球内气体的体积增大，则气体对外做功．温度升高，内能增大，由热力学第一定律△𝑈=𝑊+𝑄可知，此过程气体吸热．故A正确，B错误．

C、D被压瘪但尚未破裂的乒乓球放在热水里泡一会儿，重新鼓起来，说明温度升高，压强增大．故C、D错误．

故选：A．

被压瘪的乒乓球放在热水里泡一会儿，重新鼓起来，这过程乒乓球内的气体温度升高，内能增大，对外做功，根据热力学第一定律分析可知是吸热的．

解决该题关键要根据热力学第一定律求解，知道一定质量的理想气体的内能只跟温度有关，温度升高，内能增大．

4.答案：B

解析：解：A、氢原子从𝑛=4的能级向𝑛=2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从𝑛=3的能级向𝑛=2的能级跃迁时辐射出的光子能量，故A错误；

B、氢原子从𝑛=4的能级向𝑛=2的能级跃迁时辐射出的光子能量大于从𝑛=3的能级向𝑛=2的能级跃迁时辐射出的光子能量，则a光的频率大于b光的频率，故B正确；

C、真空中的光速都是相等的。故C错误；

D、氢原子从𝑛=4的能级向𝑛=3的能级跃迁时，光子能量小于从𝑛=4的能级向𝑛=2的能级跃迁时的光子能量，知光子频率小于可见光的光子频率，不可能是紫外线。故D错误；

故选：B。

氢原子能级间发生跃迁时，辐射光子的能量等于能级差，真空中的光速相等。

解决本题的关键知道能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，即𝐸𝑚−𝐸𝑛=ℎ𝑣。

5.答案：A

解析：解：A、大量处于𝑛=4激发态的氢原子跃迁时，发出频率最高的光子是对应着从𝑛=4到𝑛=1的跃迁，频率最高光子的能量为ℎ𝑣𝑚=𝐸4−𝐸1=−0.85𝑒𝑉−(−13.6𝑒𝑉)=12.75𝑒𝑉，由图可知辐射光电子的最大初动能为6eV，根𝐸𝑘𝑚=ℎ𝑣−𝑊可知，金属的逸出功𝑊=12.75𝑒𝑉−6𝑒𝑉=6.75𝑒𝑉，故A正确；

BD、从𝑛=4到低能级的跃迁中能辐射出6种不同频率的光子，其中光子能量大于6.75𝑒𝑉的跃迁有：

𝑛=2到𝑛=1的跃迁，辐射光子的能量为△𝐸1=−3.4𝑒𝑉−(−13.6𝑒𝑉)=10.2𝑒𝑉；

𝑛=3到𝑛=1的跃迁，辐射光子的能量为△𝐸2=−1.51𝑒𝑉−(−13.6𝑒𝑉)=12.09𝑒𝑉；