徐州市2023-2024学年高二下学期第三次检测物理试题
班级：___________姓名：___________考号：___________
一、单选题（每题4分）
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 普朗克提出能量子的概念
B. 麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
C. 电磁波是一种物质，可以在真空中传播
D. 变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场
【答案】B
【解析】
【详解】A．普朗克提出能量子的概念，故A正确；
B．麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹证实了电磁波的存在，故B错误；
C．电磁波是一种物质，可以在真空中传播，故C正确；
D．变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场，故D正确。
本题选错误的，故选B。
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 电场、磁场都是客观存在的物质
B. 只要存在电场和磁场，就能产生电磁波
C. 能量子与电磁波的波长成正比
D. 磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
【答案】A
【解析】
【详解】A．电场和磁场看不见摸不着，但都是客观存在的物质，故A正确；
B．周期性变化的电磁场才能产生电磁波，故B错误；
C．根据
能量子与电磁波的波长成反比，故C错误；
D．磁场中某点磁感应强度B由磁场本身决定，与磁场力F和电流元IL无关，故D错误。
故选A。
3. 一个钍原子核（）可自发释放出一个较小质量的原子核并生成一个较大质量的原子核镭（Ra）。已知钍核的质量为，镭核的质量为，核的质量为，取光速下列说法正确的是（ ）
A. 该反应属于核裂变
B. 该反应过程前后电荷数、质量数不变
C. 该反应约释放了的能量
D. 加热可以使该反应速度加快
【答案】B
【解析】
【详解】A．该反应自发释放出一个核，即α粒子，属于α衰变，故A错误；
B．原子核发生衰变，聚变，裂变前后有质量变化，但电荷数、质量数不变，故B正确；
C．衰变后的质量亏损为
根据爱因斯坦质能方程，释放的能量为
故C错误；
D．加压、加热、化学反应均不会改变衰变速度，故D错误。
故选B
4. 根据玻尔提出的轨道量子化模型，氢原子不同能级的能量关系为，部分能级如图所示，已知可见光的波长在之间，对应的可见光光子能量范围为。由此可推知氢原子在能级跃迁时（ ）
A. 从能级跃迁到基态时发出可见光
B. 从高能级向能级跃迁时发出的光均为可见光
C. 处于基态的氢原子吸收能量为的光子后可以跃迁至激发态
D. 从高能级向能级跃迁时发出的光波长比红光更长
【答案】D
【解析】
【详解】A．由能级图得从能级向基态跃迁时，发出的光子能量为
不在可见光的能量范围内，故A错误；
B．从高能级向能级跃迁时，辐射出的光子最大能量为
因此从高能级向能级跃迁时发出的光有部分为非可见光，故B错误；
C．根据能级图，基态的氢原子吸收能量为的光子无法处于任何一个定态能级，故C错误；
D．从高能级向能级跃迁时，辐射出的光子能量最大为
可知从高能级向能级跃迁时发出的光频率小于红光频率，则发出的光的波长均大于红光波长，故D正确。
故选D。
5. 关于电磁波及其应用，下列说法中正确的是（ ）
A. 射线的穿透力很强，经常在医学中用于探测人体骨折情况
B. 收音机放进密封的金属薄膜袋内，就不能正常收音
C. 电磁波必须依靠介质来传播
D. 射线不是电磁波
【答案】B
【解析】
【详解】A．射线的穿透力很强，可用于探测金属部件内部的缺陷，探测人体骨骼的是X射线。A错误；
B．收音机放进密封的金属薄膜袋内，电磁波被屏蔽，就不能正常收音，B正确；
C．电磁波的传播不需要介质，电磁波可以在真空中传播，C错误；
D．射线也是电磁波，D错误。
故选B。
6. 2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（如图所示）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步，下列核反应方程中，属于核聚变的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【分析】
详解】A．核反应方程式
是两个轻核结合成质量较大的原子核，是核聚变，故A正确；
B．核反应方程式
是原子核的衰变，故B错误；
C．核反应方程式
是原子核的人工转变，故C错误；
D．核反应方程式
为重核裂变，故D错误。
故选A。
7. 2022年诺贝尔物理学奖授予了三位量子信息领域的科学家，以表彰他们在纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面所作出的贡献。下列关于量子理论的表述，说法正确的是（ ）
A. 量子是类似于电子、质子一样的基本粒子
B. 能量量子化就是指能量不连续、只能取某些分立的值
C. 普朗克测定了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化
D 爱因斯坦最早把量子观念引入到光子与原子领域
【答案】B
【解析】
【详解】AB．普朗克通过对黑体辐射规律的研究最早提出能量子概念，即微观粒子的能量是不连续的，只能取某些分立的值，故A错误，B正确；
C．密立根测定了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化，故C错误；
D．爱因斯坦最早把量子观念引入到光子领域，玻尔最早把量子观念引人到原子领域，故D错误
故选B。
8. 原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，判断下列说法正确的是（ ）
A. 比更稳定
B. 的比结合能比大
C. 两个结合成时需要吸收能量
D. 的结合能约为
【答案】A
【解析】
【详解】A．比比结合能更大，则比更稳定，选项A正确；
B．由图像可知，的比结合能比小，选项B错误；
C．两个结合成时，由比结合能小向比结合能大的方向反应，质量亏损，会释放能量，故C错误；
D．的比结合能约为，则结合能约为，选项D错误。
故选A。
9. 用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两种单色光的强度相同
B. 三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短
C. 单色光甲的频率大于单色光丙的频率
D. 三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】A．根据
则遏止电压越大，入射光的频率越大，则甲光的频率等于乙光的频率，但是甲光的饱和光电流大于乙光的，则甲光的强度大于乙光的强度，所以A错误；
B．由于丙光的频率最大，则三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短，所以B正确；
C．根据
则遏止电压越大，入射光的频率越大，则单色光甲的频率小于单色光丙的频率，所以C错误；
D．根据
则遏止电压越大，光电子的最大初动能越大，所以三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最大，则D错误；
故选B。
10. 有关下列四幅图的说法正确的是
A. 甲图中，一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中可发出8种不同频率的光子
B. 乙图中，在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C. 丙图中，1为β射线，2为γ射线，3为α射线
D. 丁图中，此反应属于轻核聚变
【答案】B
【解析】
【详解】A．一群原来处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中可辐射的光子频率的种数为
即辐射的光子频率为6种，A错误；
B．在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B正确；
C．射线带正电荷，在磁场中根据左手定则判定向左偏转对应图中的1；射线带负电荷，偏转的方向与射线相反对应图中的3；射线不带电，在磁场中不偏转对应图中的2；C错误；
D．丁图中是链式反应属于重核的裂变，D错误；
故选B。
11. 2022年10月31日“梦天”实验舱成功发射，其上配置了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，利用太空中的微重力环境和冷却技术，可获得地面无法制备的超冷原子。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子（质量约10-27kg），其运动速度约为室温下原子速度（约500m/s）的5×10-5倍。超冷原子的制备要先利用激光冷却技术，使用方向相反的两束激光照射原子，原子会吸收激光的光子然后再向四周随机辐射光子，经过多次吸收和辐射后，原子的速度减小。同时施加磁场将原子束缚在一定区域内，避免原子逃逸，以延长原子与激光作用的时间。再用蒸发冷却技术，将速度较大的原子从该区域中排除，进一步降低温度。取普朗克常量h=6.63×10-34J·s。下列说法错误的是（ ）
A. 太空中的微重力环境可使实验舱中的原子长时间处于悬浮状态，利于获得超冷原子
B. 超冷原子的物质波波长约为10-5m量级
C. 原子减速是通过原子向四周随机辐射光子实现的
D. 超冷原子的蒸发冷却的机制，与室温下水杯中的水蒸发冷却的机制类似
【答案】C
【解析】
【详解】A．在微重力环境下，原子几乎不受外力，故而能够长时间处于悬浮状态，有利于激光照射，故利于获得超冷原子，A正确，不符合题意；
B．由德布罗意波波长公式
其中
解得超冷原子的物质波波长
故B正确，不符合题意；
C．原子减速是通过吸收迎面射来的激光光子的能量，从而动量减少，速度减小，故C错误，符合题意；
D．超冷原子的蒸发冷却的机制，与室温下水杯中的水蒸发冷却的机制类似，D正确，不符合题意。
故选C。
二、实验题（15分）
12. 如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。
(1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的______极（填“正”或“负”）。
(2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是_____。
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变
D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大
(3)已知用光照强度为Ja的a光和光照强度为Jb的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按(1)问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率______b光的频率（填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。实验发现，用光照强度为Ja的a光照射该光电管时，电压须大于+0.2V，继电器才能将衔铁吸附。若用光照强度为Jb的b光照射该光电管，调整电源电压，当继电器刚好不能将衔铁吸附时，电源电压为_____V（需指出正负）；若将电源电压调整为+1.6V，用a光照射该光电管，能使继电器将衔铁吸附的最小光强为______Ja（结果保留两位有效数字）。
【答案】 ①. 正 ②. BD ③. 小于 ④. -0.4 ⑤. 0.78
【解析】
【详解】(1)[1]电路中要产生电流，则a端接电源的正极，阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大后的电流使电磁铁M被磁化，将衔铁N吸住；无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M。
(2)[2]AB．根据光电效应规律可知，增大光照强度时，光电子的最大初动能不变，但光电流增大，故A错误，B正确；
CD．根据光电效应方程
可知，因为紫光的频率大于绿光的频率，光电子的最大初动能增加，故C错误，D正确。
故选BD。
(3)[3][4][5]根据光电效应方程
由于b光的图象与横轴交点在a光的图象与横轴交点的左侧，可知a光的反向遏止电压小于b光的反向遏止电压，根据方程得出a光的频率小于b光的频率；
由题干图像可知，用a光照射该光电管，且电源电压为+0.2V时，得到此时的光电流，如果使用b光照射该光电管，要得到相同的光电流，此时电源电压为；
根据光电效应规律，当入射光频率一定时，光电流强度与光强成正比。根据题意得，若用光照强度为Ja的a光照射该光电管时，电压等于+0.2V，继电器刚好不能将衔铁吸附时，此时的光电流占11个小格，当电源电压调整为+1.6V，此时的光电流占14个小格，要使继电器刚好不能将衔铁吸附时，就要降低光强使光电流恢复到11个小格，故
根据光电流与光强成正比，故
解得
三、解答题
13. 一个氡核Rn衰变成钋核Po，并放出一个α粒子，其半衰期T＝3.8天。
（1）写出该核反应方程；
（2）求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡？
【答案】（1）Rn→Po＋He；（2）19
【解析】
【详解】（1）核反应方程为
Rn→Po＋He
（2）设32g氡经过时间t还剩余1g，根据半衰期的定义可得
解得
14. 有三个原子核A、B、C，A核放出一个正电子后变为B核，B核与质子发生核反应后生成C核并放出一个氨核（），问A核质量数比B核的质量数多多少？A、B、C三个原子核的电荷数是否相同？
【答案】0；不同
【解析】
【详解】A核放出一个正电子后变为B核，则A核的质量数与B核的质量数相等，A核的电荷数比B核的电荷数多1；
B核与质子发生核反应后生成C核并放出一个氨核（），方程
根据电荷数守恒可知，B核的电荷数比C核的电荷数多1，故三个原子核的电荷数不同。
15. 如图所示为某光学元件的横截面，，现使用一束波长、功率的激光照射到边上的M点，，入射角，此时反射光与入射光的功率之比为。元件对激光的折射率，真空中光速，普朗克常量为，求：
(1)激光通过元件经历的时间t（不考虑多次反射）；
(2)单位时间内进入元件的激光的光子数N。
【答案】(1)；(2) 个
【解析】
【分析】
详解】光路如图所示
(1)根据折射定律得
解得
所以有
光在光学元件中传播的速度为
激光在光学元件中的临界角满足
所以激光在F处发生全反射，在ED面射出。所以传播时间为
(2) 单位时间内进入元件的激光的能量为
解得
个
16. 一个钚的同位素的原子核静止在匀强磁场中。某时刻该原子核垂直于磁场方向放射出一个粒子，变成铀的同位素，同时辐射出能量为的光子。已知钚原子核的质量，粒子的质量，反冲核的质量。取。
(1)写出衰变的核反应方程。
(2)请用圆规作出粒子和反冲核在匀强磁场中运动轨迹的示意图。
(3)粒子和反冲核的动能各是多少？
【答案】(1) ；(2) ；(3) 4.19MeV；0.07MeV
【解析】
【详解】(1)由题意根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程为
(2)如图所示；
(3)设衰变后粒子的速度为，反冲核的速度为，根据动量守恒和能量守恒，有
由
可整理得
所以粒子的动能
反冲核的动能2023-2024学年度第二学期第三次检测
高二年级物理试题
班级：___________姓名：___________考号：___________
一、单选题（每题4分）
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 普朗克提出能量子的概念
B. 麦克斯韦预言并证实了电磁波的存在
C. 电磁波是一种物质，可以在真空中传播
D. 变化的电场周围一定产生磁场，变化的磁场周围一定产生电场
2. 下列说法正确的是（ ）
A. 电场、磁场都是客观存在的物质
B. 只要存在电场和磁场，就能产生电磁波
C. 能量子与电磁波的波长成正比
D. 磁场中某点的磁感应强度B与F成正比，与IL成反比
3. 一个钍原子核（）可自发释放出一个较小质量的原子核并生成一个较大质量的原子核镭（Ra）。已知钍核的质量为，镭核的质量为，核的质量为，取光速下列说法正确的是（ ）
A. 该反应属于核裂变
B. 该反应过程前后电荷数、质量数不变
C. 该反应约释放了的能量
D. 加热可以使该反应速度加快
4. 根据玻尔提出的轨道量子化模型，氢原子不同能级的能量关系为，部分能级如图所示，已知可见光的波长在之间，对应的可见光光子能量范围为。由此可推知氢原子在能级跃迁时（ ）
A. 从能级跃迁到基态时发出可见光
B. 从高能级向能级跃迁时发出的光均为可见光
C. 处于基态的氢原子吸收能量为的光子后可以跃迁至激发态
D. 从高能级向能级跃迁时发出的光波长比红光更长
5. 关于电磁波及其应用，下列说法中正确的是（ ）
A. 射线穿透力很强，经常在医学中用于探测人体骨折情况
B. 收音机放进密封金属薄膜袋内，就不能正常收音
C. 电磁波必须依靠介质来传播
D. 射线不是电磁波
6. 2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院有“人造太阳”之称的全超导托卡马克核聚变实验装置（如图所示）创造了新的世界纪录，成功实现可重复的1.2亿摄氏度101秒和1.6亿摄氏度20秒等离子体运行，向核聚变能源应用迈出重要一步，下列核反应方程中，属于核聚变的是（ ）
A. B.
C. D.
7. 2022年诺贝尔物理学奖授予了三位量子信息领域的科学家，以表彰他们在纠缠光子实验、证明违反贝尔不等式和开创量子信息科学方面所作出的贡献。下列关于量子理论的表述，说法正确的是（ ）
A. 量子是类似于电子、质子一样的基本粒子
B. 能量量子化就是指能量不连续、只能取某些分立的值
C. 普朗克测定了电子的电荷量，揭示了电荷的量子化
D. 爱因斯坦最早把量子观念引入到光子与原子领域
8. 原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，判断下列说法正确的是（ ）
A. 比更稳定
B. 的比结合能比大
C. 两个结合成时需要吸收能量
D. 的结合能约为
9. 用甲、乙、丙三种单色光在同一个光电管上做光电效应实验，发现光电流I与电压U关系如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 甲、乙两种单色光的强度相同
B. 三种单色光在同种介质中传播时，丙的波长最短
C. 单色光甲的频率大于单色光丙的频率
D. 三种单色光中，丙照射时逸出光电子的最大初动能最小
10. 有关下列四幅图的说法正确的是
A. 甲图中，一群处于n=4能级的氢原子跃迁到n=1能级的过程中可发出8种不同频率的光子
B. 乙图中，在光的颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大
C. 丙图中，1为β射线，2为γ射线，3为α射线
D. 丁图中，此反应属于轻核聚变
11. 2022年10月31日“梦天”实验舱成功发射，其上配置了世界领先的微重力超冷原子物理实验平台，利用太空中的微重力环境和冷却技术，可获得地面无法制备的超冷原子。超冷原子是指温度接近0K状态下的原子（质量约10-27kg），其运动速度约为室温下原子速度（约500m/s）的5×10-5倍。超冷原子的制备要先利用激光冷却技术，使用方向相反的两束激光照射原子，原子会吸收激光的光子然后再向四周随机辐射光子，经过多次吸收和辐射后，原子的速度减小。同时施加磁场将原子束缚在一定区域内，避免原子逃逸，以延长原子与激光作用的时间。再用蒸发冷却技术，将速度较大的原子从该区域中排除，进一步降低温度。取普朗克常量h=6.63×10-34J·s。下列说法错误的是（ ）
A. 太空中的微重力环境可使实验舱中的原子长时间处于悬浮状态，利于获得超冷原子
B. 超冷原子的物质波波长约为10-5m量级
C. 原子减速是通过原子向四周随机辐射光子实现的
D. 超冷原子的蒸发冷却的机制，与室温下水杯中的水蒸发冷却的机制类似
二、实验题（15分）
12. 如图所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。其原理是：当光照射光电管时电路中产生光电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M被磁化，将衔铁N吸住。当光照消失时，电路中电流消失，衔铁N自动离开M。
(1)示意图中，为了尽可能增大光电流，a端应是电源的______极（填“正”或“负”）。
(2)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列说法正确的是_____。
A．增大绿光照射强度，光电子最大初动能增大
B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大
C．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能不变
D．仅改用同等强度的紫光照射，光电子的最大初动能变大
(3)已知用光照强度为Ja的a光和光照强度为Jb的b光照射该光电管，分别产生的光电流I随电源电压U的关系如图中曲线所示（其中电源按(1)问连接时电压为正），且在电源电压和入射光频率确定时，光电流与光照强度成正比。则a光的频率______b光的频率（填“大于”“小于”“等于”或“无法比较”）。实验发现，用光照强度为Ja的a光照射该光电管时，电压须大于+0.2V，继电器才能将衔铁吸附。若用光照强度为Jb的b光照射该光电管，调整电源电压，当继电器刚好不能将衔铁吸附时，电源电压为_____V（需指出正负）；若将电源电压调整为+1.6V，用a光照射该光电管，能使继电器将衔铁吸附的最小光强为______Ja（结果保留两位有效数字）。
三、解答题
13. 一个氡核Rn衰变成钋核Po，并放出一个α粒子，其半衰期T＝3.8天
（1）写出该核反应方程；
（2）求32g氡经过多少天衰变还剩余1g氡？
14. 有三个原子核A、B、C，A核放出一个正电子后变为B核，B核与质子发生核反应后生成C核并放出一个氨核（），问A核质量数比B核的质量数多多少？A、B、C三个原子核的电荷数是否相同？
15. 如图所示为某光学元件的横截面，，现使用一束波长、功率的激光照射到边上的M点，，入射角，此时反射光与入射光的功率之比为。元件对激光的折射率，真空中光速，普朗克常量为，求：
(1)激光通过元件经历的时间t（不考虑多次反射）；
(2)单位时间内进入元件的激光的光子数N。
16. 一个钚的同位素的原子核静止在匀强磁场中。某时刻该原子核垂直于磁场方向放射出一个粒子，变成铀的同位素，同时辐射出能量为的光子。已知钚原子核的质量，粒子的质量，反冲核的质量。取。
(1)写出衰变的核反应方程。
(2)请用圆规作出粒子和反冲核在匀强磁场中运动轨迹的示意图。
(3)粒子和反冲核的动能各是多少？
