高考物理一輪復(fù)習(xí)基礎(chǔ)測(cè)試模擬試題 優(yōu)秀獎(jiǎng) 一等獎(jiǎng) 省賽獲獎(jiǎng)

1．(6分)(2022年高考天津理綜卷)下列關(guān)于原子和原子核的說(shuō)法正確的是()A．β衰變現(xiàn)象說(shuō)明電子是原子核的組成部分B．玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D．比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固解析：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，β衰變是核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變成為質(zhì)子同時(shí)生成電子，即β粒子，故A錯(cuò)．半衰期由原子核本身決定，與外界環(huán)境因素?zé)o關(guān)，C錯(cuò)．比結(jié)合能越大表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，D錯(cuò)．玻爾提出的氫原子能級(jí)不連續(xù)就是原子能量量子化，B對(duì)．答案：B2．(6分)如圖所示，一沙袋用輕細(xì)繩懸于O點(diǎn)．開(kāi)始時(shí)沙袋靜止，此后用彈丸以水平速度擊中沙袋后均未穿出．第一粒彈丸的速度為v1，打入沙袋后二者共同擺動(dòng)的最大擺角為30°，當(dāng)其第一次返回圖示位置時(shí)，第二粒彈丸以水平速度v2又擊中沙袋，使沙袋向右擺動(dòng)且最大擺角仍為30°，若彈丸質(zhì)量是沙袋質(zhì)量的eq\f(1,40)，則以下結(jié)論中正確的是()A．v1＝v2B．v1∶v2＝41∶42C．v1∶v2＝42∶41D．v1∶v2＝41∶83解析：由于兩次的最大擺角相同，故在最低點(diǎn)的速度相同．由動(dòng)量守恒定律可知，第一粒彈丸擊中沙袋后mv1＝(m＋M)v第二粒彈丸擊中沙袋后mv2－(M＋m)v＝(M＋2m)聯(lián)立可解得v1∶v2＝41∶83，D項(xiàng)正確．答案：D3．(6分)(2022年高考福建卷)隨著現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，大量的科學(xué)發(fā)展促進(jìn)了人們對(duì)原子、原子核的認(rèn)識(shí)，下列有關(guān)原子、原子核的敘述正確的是________．(填選項(xiàng)前的編號(hào))①盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)②天然放射現(xiàn)象表明原子核內(nèi)部有電子③輕核聚變反應(yīng)方程有：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n④氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)和從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)，前者躍遷輻射出的光子波長(zhǎng)比后者的長(zhǎng)解析：盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，①錯(cuò)；天然放射線中放出的β粒子是原子核中的一個(gè)中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子，原子核內(nèi)并沒(méi)有電子，②錯(cuò)；氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)放出的光子能量比從n＝2能級(jí)躍遷到n＝1能級(jí)大，由公式E＝eq\f(hc,λ)可知，前者躍遷輻射出的光子波長(zhǎng)比后者的短，④錯(cuò)．正確選項(xiàng)為③.答案：③4．(8分)(2022年高考江蘇卷)在β衰變中常伴有一種稱為“中微子”的粒子放出．中微子的性質(zhì)十分特別，因 此在實(shí)驗(yàn)中很難探測(cè).1953年，萊尼斯和柯文建造了一個(gè)由大水槽和探測(cè)器組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，利用中微子與水中eq\o\al(1,1)H的核反應(yīng)，間接地證實(shí)了中微子的存在．(1)中微子與水中的eq\o\al(1,1)H發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生中子(eq\o\al(1,0)n)和正電子(eq\o\al(0,1)e)，即中微子＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(0,1)e可以判定，中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)分別是________(填寫選項(xiàng)前的字母)．A．0和0B．0和1C．1和0D．1和1(2)上述核反應(yīng)產(chǎn)生的正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子(γ)，即eq\o\al(0,＋1)e＋eq\o\al(0,－1)e→2γ已知正電子和電子的質(zhì)量都為×10－31kg，反應(yīng)中產(chǎn)生的每個(gè)光子的能量約為_(kāi)_____J．正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)光子，原因是_____．解析：(1)發(fā)生核反應(yīng)前后，粒子的質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)均不變，據(jù)此可知中微子的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都是0，A項(xiàng)正確．(2)產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損．兩個(gè)電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€(gè)光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由E＝Δmc2，故一個(gè)光子的能量為eq\f(E,2)，代入數(shù)據(jù)得eq\f(E,2)＝×10－14J.正電子與水中的電子相遇，與電子形成幾乎靜止的整體，故系統(tǒng)總動(dòng)量為零，故如果只產(chǎn)生一個(gè)光子是不可能的，因?yàn)榇诉^(guò)程遵循動(dòng)量守恒．答案：(1)A(2)×10－14見(jiàn)解析5．(9分)質(zhì)量為M的小物塊A靜止在離地面高h(yuǎn)的水平桌面的邊緣，質(zhì)量為m的小物塊B沿桌面向A運(yùn)動(dòng)并以速度v0與之發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)．碰后A離開(kāi)桌面，其落地點(diǎn)離出發(fā)點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng).碰后B反向運(yùn)動(dòng)，求B后退的距離．(已知B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g)解析：設(shè)t為A從離開(kāi)桌面到落地經(jīng)歷的時(shí)間，v表示剛碰后A的速度，有h＝eq\f(1,2)gt2L＝vt設(shè)V為剛碰后B的速度大小，由動(dòng)量守恒定律有：mv0＝Mv－mV設(shè)B后退的距離為s，由動(dòng)能定理有：－μmgs＝0－eq\f(1,2)mV2由以上各式求得：s＝eq\f(1,2μg)(eq\f(ML,m)eq\r(\f(g,2h))－v0)2.答案：eq\f(1,2μg)(eq\f(ML,m)eq\r(\f(g,2h))－v0)26．(9分)(2022年高考江蘇單科)(1)鈉金屬中的電子吸收光子的能量，從金屬表面逸出，這就是光電子．光電子從金屬表面逸出的過(guò)程中，其動(dòng)量的大小________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是________．(2)已知?dú)湓犹幵诘谝?、第二激發(fā)態(tài)的能級(jí)分別為－eV和－eV，金屬鈉的截止頻率為×1014Hz，普朗克常量h＝×10－34J·s.請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷，氫原子從第二激發(fā)態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)過(guò)程中發(fā)出的光照射金屬鈉板，能否發(fā)生光電效應(yīng)．解析：(1)減小光電子受到金屬表面層中力的阻礙作用(或需要克服逸出功)(2)氫原子放出的光子能量E＝E3－E2，代入數(shù)據(jù)得E＝eV金屬鈉的逸出功W0＝hνc，代入數(shù)據(jù)得W0＝eV因?yàn)镋＜W0，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)．答案：見(jiàn)解析7．(8分)如圖所示，在光滑的絕緣水平桌面上，有直徑相同的兩個(gè)金屬球a和b，質(zhì)量分別為ma＝2m，mb＝m，b球帶正電荷2q，靜止在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中；不帶電小球a以速度v0進(jìn)入磁場(chǎng)，與b球發(fā)生正碰，若碰后a球和b球?qū)ψ烂鎵毫η『脼?，求a球的初速度v0.解析：依題意，碰后有qvaB＝mag，qvbB＝mbg.碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒mav0＝mava＋mbvb，所以v0＝eq\f(5mg,2qB).答案：eq\f(5mg,2qB)8．(8分)原來(lái)靜止的原子核eq\o\al(b,a)X，發(fā)生α衰變后放出一個(gè)動(dòng)能為E0的α粒子，求：(1)生成的新核動(dòng)能是多少？(2)如果衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子及新核的動(dòng)能，釋放的核能ΔE是多少？(3)虧損的質(zhì)量Δm是多少？解析：(1)衰變方程為：eq\o\al(b,a)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(b－4,a－2)Y在衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒mαvα＝mYvY又因?yàn)镋k＝eq\f(p2,2m)，所以eq\f(EY,E0)＝eq\f(mα,mY)＝eq\f(4,b－4)，EY＝eq\f(4,b－4)E0(2)由能量守恒，釋放的核能ΔE＝E0＋EY＝E0＋eq\f(4,b－4)E0＝eq\f(bE0,b－4)(3)由質(zhì)能關(guān)系ΔE＝Δmc2，解得Δm＝eq\f(bE0,b－4c2).答案：(1)eq\f(4,b－4)E0(2)eq\f(b,b－4)E0(3)eq\f(bE0,b－4c2)9．(10分)用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生氘和α粒子并放出MeV的能量．(1)寫出核反應(yīng)方程式；(2)求上述反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為多少(保留兩倍有效數(shù)字)；(3)若中子與鋰核是以等大反向的動(dòng)量相碰，則α粒子和氘的動(dòng)能之比是多少？解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋MeV(2)Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f×106××10－19,3×1082)kg≈×10－30(3)設(shè)m1、m2、v1、v2分別為氦核、氘核的質(zhì)量和速度，由動(dòng)量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2氦核、氘核的動(dòng)能之比Ek1∶Ek2＝eq\f(m1v12,2m1)∶eq\f(m2v22,2m2)＝m2∶m1＝3∶4.答案：(1)見(jiàn)解析(2)×10－30kg(3)3∶410．(8分)天然放射性鈾(eq\o\al(238,92)U)發(fā)生衰變后產(chǎn)生釷(eq\o\al(234,90)Th)和另一種原子核．(1)請(qǐng)寫出衰變方程；(2)若衰變前鈾(eq\o\al(238,92)U)核的速度為v，衰變產(chǎn)生的釷(eq\o\al(234,90)Th)核速度為eq\f(v,2)，且與核速度方向相同，求產(chǎn)生的另一種新核的速度．解析：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)設(shè)另一新核的速度為v′，原子單位質(zhì)量為m，由動(dòng)量守恒定律得：238mv＝234meq\f(v,2)＋4mv′解得：v′＝eq\f(121,4)v.答案：(1)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(121,4)v11．(10分)(1)eq\o\al(232,90)Th(釷)經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)．以下說(shuō)法正確的是()A．鉛核比釷核少8個(gè)質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個(gè)中子C．共經(jīng)過(guò)4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過(guò)6次α衰變和4次β衰變(2)約里奧—居里夫婦因發(fā)現(xiàn)人工放射性元素而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，他們發(fā)現(xiàn)的放射性元素eq\o\al(30,15)P衰變成eq\o\al(30,14)Si的同時(shí)放出另一種粒子，這種粒子是\o\al(32,15)P是eq\o\al(30,15)P的同位素，被廣泛應(yīng)用于生物示蹤技術(shù)，1mgeq\o\al(32,15)P隨時(shí)間衰變的關(guān)系如圖所示，請(qǐng)估算4mg的eq\o\al(32,15)P經(jīng)多少天的衰變后還剩mg?解析：(1)設(shè)α衰變次數(shù)為x，β衰變次數(shù)為y，由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得232＝208＋4x90＝82＋2x－y，解得x＝6，y＝4，C錯(cuò)D對(duì)．鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對(duì)．鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對(duì)．(2)寫出衰變方程eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,1)e，故這種粒子為eq\o\al(0,1)e(正電子)由m－t圖知eq\o\al(32,15)P的半衰期為14天，由m余＝m原(eq\f(1,2))eq\f(t,r)得0．25mg＝4mg×(eq\f(1,2))eq\f(t,14)，故t＝56天．答案：(1)ABD(2)見(jiàn)解析12．(10分)光子具有能量，也具有動(dòng)量．光照射到物體表面時(shí)，會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生壓強(qiáng)，這就是“光壓”．光壓的產(chǎn)生機(jī)理如同氣體壓強(qiáng)：大量氣體分子與器壁的頻繁碰撞產(chǎn)生了持續(xù)均勻的壓力，器壁在單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強(qiáng)．設(shè)太陽(yáng)光中每個(gè)光子的平均能量為E，太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí)，在單位面積上的輻射功率為P0.已知光速為c，則光子的動(dòng)量為E/c.求：(1)若太陽(yáng)光垂直照射在地球表面，則時(shí)間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)太陽(yáng)光的總能量及光子個(gè)數(shù)分別是多少？(2)若太陽(yáng)光垂直照射到地球表面，在半徑為r的某圓形區(qū)域內(nèi)被完全反射(即所有光子均被反射，且被反射前后的能量變化可忽略不計(jì))，則太陽(yáng)光在該區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓(用I表示光壓)是多少？(3)有科學(xué)家建議利用光壓對(duì)太陽(yáng)帆的作用作為未來(lái)星際旅行的動(dòng)力來(lái)源．一般情況下，太陽(yáng)光照射到物體表面時(shí)，一部分會(huì)被反射，還有一部分被吸收．若物體表面的反射系數(shù)為ρ，則在物體表面產(chǎn)生的光壓是全反射時(shí)產(chǎn)生光壓的eq\f(1＋ρ,2)倍．設(shè)太陽(yáng)帆的反射系數(shù)ρ＝，太陽(yáng)帆為圓盤形，其半徑r＝15m，飛船的總質(zhì)量m＝100kg，太陽(yáng)光垂直照射在太陽(yáng)帆表面單位面積上的輻射功率P0＝kW，已知光速c＝×108m/s.利用上述數(shù)據(jù)并結(jié)合第(2)問(wèn)中的結(jié)論，求太陽(yáng)帆飛船僅在上述光壓的作用下，能產(chǎn)生的加速度大小是多少？不考慮光子被反射前后的能量變化．(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)時(shí)間t內(nèi)太陽(yáng)光照射到面積為S的圓形區(qū)域上的總能量E總＝P0St解得E總＝πr2P0t照射到此圓形區(qū)域的光子數(shù)n＝eq\f(E總,E)，解得n＝eq\f(πr2P0t,E)(2)因光