霍城县2023-2024学年高三上学期开学摸底考试
物理试题
一、单选题（每题5分）
1. 关于理想气体，说法正确的是（ ）
A. 理想气体吸热后温度一定升高 B. 理想气体等压压缩过程可能吸热
C. 理想气体绝热膨胀过程内能一定减少 D. 理想气体自由膨胀一定对外做功
2. 1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，关于能量子假说，下列说法不正确的是（ ）
A. 物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B. 能量子假说中将每一份能量单位，称“能量子”
C. 能量子假说中的能量子的能量，为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量
D. 能量子假说认为能量是连续，是不可分割的
3. 关于光的波粒二象性，则（ ）
A. 光子的能量由光的强度决定
B. 光子的能量与光子的频率成正比
C. 光电效应现象反映光的粒子性，说明光没有波动性
D. 光子说中的光子与牛顿微粒说中的微粒相似
4. 用图甲所示的装置研究光电效应，闭合S，用频率为υ的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率υ的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，－b）。下列说法正确的是（ ）
A. 该光电管阴极的截止频率为a
B. 断开开关S后，电流表G的示数为零
C. 普朗克常量h＝
D. 仅增大入射光的光强，则遏止电压也随之增大
5. 天然放射性元素（钍）经过一系列衰变和衰变之后，变成（铅）。下列判断中正确的是（ ）
A. 衰变过程共有6次衰变和2次衰变 B. 铅核比钍核少8个质子
C. 衰变所放出电子来自原子核外 D. 钍核比铅核多24个中子
6. 日本福岛核废水中含有氚、锶、铯、碘等放射性元素，如果将该废水倒入大海将对海洋生态造成恶劣影响。其中锶（）半衰期为30年，它通过衰变变为钇核，下列说法正确的是（ ）
A. 钇核的质量数为89
B. 衰变产生的射线比射线穿透本领强
C. 钇核的比结合能比锶核大
D. 如果核废水不排入大海，人们可以通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间
7. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（ ）
A. 普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象
B. 卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C. 玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D. 贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
8. 2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。下列关于核聚变的说法正确的是（ ）
A. 核电站采用核聚变技术发电
B. 任何两个原子核都可以发生聚变
C. 两个轻核结合成质量较大原子核，核子的比结合能变小
D. 两个轻核结合成质量较大的原子核，生成核的质量小于两轻核的质量之和
二、多选题（每题5分）
9. 不合格的地板砖释放的射线是白血病的重要诱因之一。地板砖释放的氡具有放射性，其衰变方程为（是反应中放出的能量），氡元素的半衰期为3.8天。下列说法正确的是（ ）
A. X为粒子
B. X为粒子
C. 100个氡核经3.8天后还剩50个
D. 衰变后射出的X粒子与钋核（）的质量之和小于衰变前氡核（）的质量
10. 如图所示为氢原子的能级图，金属钨的逸出功为4.54eV。现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，由图可知（ ）
A. 发生跃迁时对外辐射光的光谱是连续谱
B. 发生跃迁时最多能辐射6种频率的光
C. 发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种
D. 从能级跃迁到能级发出的光波长最长
三、填空题（每空2分）
11. 研究光电效应实验的电路如甲图所示，实验中光电流与电压的关系如乙图所示。乙图中①、②两束入射光较强的是光束______（选填“①”或“②”）；光束①比光束③的频率_____（选填“大”或“小”或“相等”）；用光束①照射K极时，逸出的光电子的最大初动能Ek =_____(已知电子电量为e)；若把光束①换成光束③照射K极，则K极的逸出功_________(选填“变大”或“变小”或“不变”)。
12. 如图，气缸中的气体膨胀时，推动活塞向外运动，若气体对活塞做的功是4×104J，气体的内能减少了6×104J，则在此过程中气体___________（选填“吸收”或“放出”）的热量是___________J。
四、解答题（20分）
13. 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，其p－V图像如图所示。图线ac的反向延长线过坐标原点O，图线ab平行于V轴，图线bc平行于p轴。已知a状态的气体温度为，求：
（1）气体在状态c的温度 ；
（2）从a到b过程中气体对外做的功。
14. 掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一、太阳上的一种核反应为两个氘核（）聚变成一个核。已知氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。1u对应931.5MeV。
（1）写出该核反应方程；
（2）计算上述核反应中释放的核能（保留三位有效数字）；
（3）若两个氘核以相等的动能0.45MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？
霍城县2023-2024学年高三上学期开学摸底考试
物理试题 答案解析
一、单选题（每题5分）
1. 关于理想气体，说法正确的是（ ）
A. 理想气体吸热后温度一定升高 B. 理想气体等压压缩过程可能吸热
C. 理想气体绝热膨胀过程内能一定减少 D. 理想气体自由膨胀一定对外做功
【答案】C
【解析】
【详解】A．根据热力学第一定律，气体吸热后如果对外做功，则温度不一定升高，故A错误；
B．根据理想气体状态方程，气体等压压缩过程，压强不变，体积减小，温度一定降低，内能也减小，即；体积减小，外界对气体做功，，再根据热力学第一定律，则，所以理想气体等压压缩过程一定放热，故B错误；
C．理想气体绝热膨胀过程，，，根据热力学第一定律可知，，所以理想气体绝热膨胀过程内能一定减少，故C正确；
D．理想气体自由膨胀对外不做功，故D错误。
故选C。
2. 1900年德国物理学家普朗克在研究黑体辐射时提出了一个大胆的假说，即能量子假说，关于能量子假说，下列说法不正确的是（ ）
A. 物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的
B. 能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子”
C. 能量子假说中的能量子的能量，为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量
D. 能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
【答案】D
【解析】
【详解】AD．能量子假说认为，物质发射（或吸收）能量时，能量不是连续的，而是一份一份进行的，故A正确，D错误；
B．能量子假说认为，物质发射（或吸收）能量时，能量不连续，是一份一份进行的，每一份能量单位，称为“能量子”，故B正确；
C．能量子的能量，其中为带电微粒的振动频率，h为普朗克常量，故C正确。
本题选择不正确的，故选D。
3. 关于光的波粒二象性，则（ ）
A. 光子的能量由光的强度决定
B. 光子的能量与光子的频率成正比
C. 光电效应现象反映光的粒子性，说明光没有波动性
D. 光子说中的光子与牛顿微粒说中的微粒相似
【答案】B
【解析】
【详解】A B．光子的能量
与光子的频率成正比，不是由光的强度决定。故A错误；B正确；
C．光电效应现象反映光的粒子性，光的衍射现象和干涉现象说明光具有波动性。C错误；
D．牛顿微粒说认为光是一种实物粒子，而爱因斯坦的光子说认为光是一种量子化的物质，D错误;
故选B。
4. 用图甲所示的装置研究光电效应，闭合S，用频率为υ的光照射光电管时发生了光电效应。图乙是该光电管发生光电效应时光电子的最大初动能Ek与入射光频率υ的关系图像，图线与横轴的交点坐标为（a，0），与纵轴的交点坐标为（0，－b）。下列说法正确的是（ ）
A. 该光电管阴极的截止频率为a
B. 断开开关S后，电流表G的示数为零
C. 普朗克常量为h＝
D. 仅增大入射光的光强，则遏止电压也随之增大
【答案】A
【解析】
【详解】A．使光电子的最大初动能恰好为零时的频率为截止频率，所以该光电管阴极的截止频率为a，故A正确；
B．断开开关S后，虽然此时光电管之间正向电压为零，但仍有光电子可以到达阳极从而形成光电流使电流表G的示数不为零，若要使电流表G的示数为零，必须加反向电压，故B错误；
C．根据爱因斯坦光电效应方程有
结合题给图像可得
故C错误；
D．遏止电压只与入射光的频率有关，与光强无关，故D错误。
故选A。
5. 天然放射性元素（钍）经过一系列衰变和衰变之后，变成（铅）。下列判断中正确的是（ ）
A 衰变过程共有6次衰变和2次衰变 B. 铅核比钍核少8个质子
C. 衰变所放出的电子来自原子核外 D. 钍核比铅核多24个中子
【答案】B
【解析】
【详解】A．衰变的次数为
衰变的次数
故A错误；
B．铅核、钍核质子数差为
可知铅核比钍核少8个质子，故B正确；
C．衰变所放出的电子来自原子核内，故C错误；
D．钍核、铅核中子数差为
可知钍核比铅核多16个中子，故D错误。
故选B。
6. 日本福岛核废水中含有氚、锶、铯、碘等放射性元素，如果将该废水倒入大海将对海洋生态造成恶劣影响。其中锶（）半衰期为30年，它通过衰变变为钇核，下列说法正确的是（ ）
A. 钇核的质量数为89
B. 衰变产生的射线比射线穿透本领强
C. 钇核的比结合能比锶核大
D. 如果核废水不排入大海，人们可以通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间
【答案】C
【解析】
【详解】A．衰变过程满足质量数守恒，则衰变方程
故钇核质量数为
A错误；
B．衰变产生的三种射线中，射线的穿透本领最强，射线的穿透本领最弱，即衰变产生的射线比射线穿透本领弱，B错误；
C．原子核的比结合能越大，原子核就越稳定，锶核通过衰变变为钇核，说明钇核比锶核更稳定，故钇核的比结合能比锶核大，C正确；
D．原子核衰变的半衰期只由原子核内部决定，与外界环境没有关系，故人们不可以通过改变储藏环境缩短其放射性持续的时间，D错误；
故选C。
7. 物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是（ ）
A. 普朗克提出了光子说，成功地解释了光电效应现象
B 卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了中子
C. 玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D. 贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核
【答案】C
【解析】
【详解】A．爱因斯坦提出了光子说，成功地解释了光电效应现象，故A错误；
B．卢瑟福用α粒子轰击获得反冲核，发现了质子，故B错误；
C．波尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律，故C正确；
D．卢瑟福通过对α射线散射的研究提出了原子的核式结构模型，发现了原子中存在原子核，故D错误。
故选C。
8. 2023年4月12日21时，中国有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）创造新的世界纪录，成功实现稳态高约束模式等离子体运行403秒。下列关于核聚变的说法正确的是（ ）
A. 核电站采用核聚变技术发电
B. 任何两个原子核都可以发生聚变
C. 两个轻核结合成质量较大的原子核，核子的比结合能变小
D. 两个轻核结合成质量较大的原子核，生成核的质量小于两轻核的质量之和
【答案】D
【解析】
【详解】A．核电站采用核裂变技术发电，故A错误；
B．自然界中最容易实现的聚变反应是氢的同位素，氘和氚的聚变，不是任何两个原子核都可以发生聚变，故B错误；
C．两个轻核结合成质量较大的原子核，新生成的核子更加稳定，核子的比结合能变大，故C错误；
D．两个轻核结合成质量较大的原子核，要释放能量，根据爱因斯坦质能方程可知生成核的质量小于两轻核的质量之和，故D正确。
故选D。
二、多选题（每题5分）
9. 不合格的地板砖释放的射线是白血病的重要诱因之一。地板砖释放的氡具有放射性，其衰变方程为（是反应中放出的能量），氡元素的半衰期为3.8天。下列说法正确的是（ ）
A. X为粒子
B. X为粒子
C. 100个氡核经3.8天后还剩50个
D. 衰变后射出的X粒子与钋核（）的质量之和小于衰变前氡核（）的质量
【答案】AD
【解析】
【详解】AB．根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为
可知X为粒子，故A正确，B错误；
C．半衰期适用于大量氡原子核，对少量氡原子核不适用，故C错误；
D．核反应放出能量，根据质能方程可知，衰变后射出的X粒子与钋核（）的质量之和小于衰变前氡核（）的质量，故D正确。
故选AD。
10. 如图所示为氢原子的能级图，金属钨的逸出功为4.54eV。现有大量处于能级的氢原子向低能级跃迁，由图可知（ ）
A. 发生跃迁时对外辐射光的光谱是连续谱
B. 发生跃迁时最多能辐射6种频率的光
C. 发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种
D. 从能级跃迁到能级发出的光波长最长
【答案】BC
【解析】
【详解】A．发生跃迁时对外辐射光的光谱是线状光谱，选项A错误；
B．大量处于能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射种频率的光，选项B正确；
C．发生跃迁时辐射的光中能使钨发生光电效应的有3种，分别对应着4→1，3→1，2→1，选项C正确；
D．从4→1的跃迁能级差最大，则辐射光子的频率最大，即从能级跃迁到能级发出的光波长最短，选项D错误。
故选BC。
三、填空题（每空2分）
11. 研究光电效应实验的电路如甲图所示，实验中光电流与电压的关系如乙图所示。乙图中①、②两束入射光较强的是光束______（选填“①”或“②”）；光束①比光束③的频率_____（选填“大”或“小”或“相等”）；用光束①照射K极时，逸出的光电子的最大初动能Ek =_____(已知电子电量为e)；若把光束①换成光束③照射K极，则K极的逸出功_________(选填“变大”或“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. ① ②. 小 ③. ④. 不变
【解析】
【详解】[1]由图乙可知，光束①照射K极产生的光电流比②的大。根据光电效应规律：用光照射金属发生光电效应时，光的强度越强，产生的光电子数目就越多，对应的光电流就越大，所以可判断光束①的光强度较强；
[2]根据光电效应方程可得
根据动能定理可得
联立可得
由图乙可知光束①对应的遏止电压小于光束③对应的遏止电压，则光束①比光束③的频率小；
[3]由图乙可知，光束①的遏止电压为，则根据功能关系可得：用光束①照射K极时，逸出的光电子的最大初动能为
[4]K极的逸出功由金属本身性质决定，与照射光无光，故若把光束①换成光束③照射K极，K极的逸出功仍保持不变。
12. 如图，气缸中的气体膨胀时，推动活塞向外运动，若气体对活塞做的功是4×104J，气体的内能减少了6×104J，则在此过程中气体___________（选填“吸收”或“放出”）的热量是___________J。
【答案】 ①. 放出 ②. 2×104
【解析】
【详解】[1][2]根据热力学第一定律，有
结合题意，气体对活塞做的功是4×104J，气体的内能减少了6×104J，代入数据，得
负号表示气体对外放出热量，放出热量的大小为2×104J。
四、解答题（20分）
13. 一定质量的理想气体，从状态a开始，经历a→b、b→c、c→a三个过程回到原状态，其p－V图像如图所示。图线ac的反向延长线过坐标原点O，图线ab平行于V轴，图线bc平行于p轴。已知a状态的气体温度为，求：
（1）气体在状态c的温度 ；
（2）从a到b过程中气体对外做的功。
【答案】（1）；（2）
【解析】
【详解】（1）根据理想气体状态方程有
解得
（2）从a到b过程中气体对外做的功为图线与横轴围成的面积，有
解得
14. 掌握并采用核聚变产生能源是核物理中最具有前景的研究方向之一、太阳上的一种核反应为两个氘核（）聚变成一个核。已知氘核的质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，核的质量为3.0150u。1u对应931.5MeV。
（1）写出该核反应方程；
（2）计算上述核反应中释放的核能（保留三位有效数字）；
（3）若两个氘核以相等的动能0.45MeV做对心碰撞即可发生上述核反应，且释放的核能全部转化成动能，则反应中生成的核和中子的动能各是多少？
【答案】（1）；（2）；（3），
【解析】
【详解】（1）核反应方程为
（2）设核反应的质量亏损为，则有
解得
（3）设核反应后核和中子的质量分别为3m、m，动量分别为、，动能分别为、，则有
解得
