高考物理一輪復習基礎(chǔ)測試模擬試題 優(yōu)秀獎 一等獎 省賽獲獎

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法正確的是()A．β衰變現(xiàn)象說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)子同時生成電子，即β粒子，故A錯．半衰期由原子核本身決定，與外界環(huán)境因素無關(guān)，C錯．比結(jié)合能越大表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，D錯．玻爾提出的氫原子能級不連續(xù)就是原子能量量子化，B對．答案：B2．(6分)如圖所示，一沙袋用輕細繩懸于O點．開始時沙袋靜止，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的最大擺角為30°，當其第一次返回圖示位置時，第二粒彈丸以水平速度v2又擊中沙袋，使沙袋向右擺動且最大擺角仍為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，故在最低點的速度相同．由動量守恒定律可知，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項正確．答案：D3．(6分)(2022年高考福建卷)隨著現(xiàn)代科學的發(fā)展，大量的科學發(fā)展促進了人們對原子、原子核的認識，下列有關(guān)原子、原子核的敘述正確的是________．(填選項前的編號)①盧瑟福α粒子散射實驗說明原子核內(nèi)部具有復雜的結(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能級躍遷到n＝1能級和從n＝2能級躍遷到n＝1能級，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的長解析：盧瑟福通過α粒子散射實驗提出原子核式結(jié)構(gòu)模型，天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部具有復雜的結(jié)構(gòu)，①錯；天然放射線中放出的β粒子是原子核中的一個中子衰變?yōu)橘|(zhì)子放出的電子，原子核內(nèi)并沒有電子，②錯；氫原子從n＝3能級躍遷到n＝1能級放出的光子能量比從n＝2能級躍遷到n＝1能級大，由公式E＝eq\f(hc,λ)可知，前者躍遷輻射出的光子波長比后者的短，④錯．正確選項為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 此在實驗中很難探測.1953年，萊尼斯和柯文建造了一個由大水槽和探測器組成的實驗系統(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€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)生的每個光子的能量約為______J．正電子與電子相遇不可能只轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€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項正確．(2)產(chǎn)生的能量是由于質(zhì)量虧損．兩個電子轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓚€光子之后，質(zhì)量變?yōu)榱?，由E＝Δmc2，故一個光子的能量為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)總動量為零，故如果只產(chǎn)生一個光子是不可能的，因為此過程遵循動量守恒．答案：(1)A(2)×10－14見解析5．(9分)質(zhì)量為M的小物塊A靜止在離地面高h的水平桌面的邊緣，質(zhì)量為m的小物塊B沿桌面向A運動并以速度v0與之發(fā)生正碰(碰撞時間極短)．碰后A離開桌面，其落地點離出發(fā)點的水平距離為L.碰后B反向運動，求B后退的距離．(已知B與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g)解析：設(shè)t為A從離開桌面到落地經(jīng)歷的時間，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，由動量守恒定律有：mv0＝Mv－mV設(shè)B后退的距離為s，由動能定理有：－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程中，其動量的大小________(選填“增大”、“減小”或“不變”)，原因是________．(2)已知氫原子處在第一、第二激發(fā)態(tài)的能級分別為－eV和－eV，金屬鈉的截止頻率為×1014Hz，普朗克常量h＝×10－34J·s.請通過計算判斷，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因為E＜W0，所以不能發(fā)生光電效應(yīng)．答案：見解析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)強度為B的勻強磁場中；不帶電小球a以速度v0進入磁場，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.碰撞過程動量守恒mav0＝mava＋mbvb，所以v0＝eq\f(5mg,2qB).答案：eq\f(5mg,2qB)8．(8分)原來靜止的原子核eq\o\al(b,a)X，發(fā)生α衰變后放出一個動能為E0的α粒子，求：(1)生成的新核動能是多少？(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在衰變過程中動量守恒mαvα＝mYvY又因為Ek＝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量相碰，則α粒子和氘的動能之比是多少？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，由動量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2氦核、氘核的動能之比Ek1∶Ek2＝eq\f(m1v12,2m1)∶eq\f(m2v22,2m2)＝m2∶m1＝3∶4.答案：(1)見解析(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)過一系列α衰變和β衰變，變成eq\o\al(208,82)Pb(鉛)．以下說法正確的是()A．鉛核比釷核少8個質(zhì)子B．鉛核比釷核少16個中子C．共經(jīng)過4次α衰變和6次β衰變D．共經(jīng)過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年的諾貝爾化學獎，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隨時間衰變的關(guān)系如圖所示，請估算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D對．鉛核、釷核的質(zhì)子數(shù)分別為82、90，故A對．鉛核、釷核的中子數(shù)分別為126、142，故B對．(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)見解析12．(10分)光子具有能量，也具有動量．光照射到物體表面時，會對物體產(chǎn)生壓強，這就是“光壓”．光壓的產(chǎn)生機理如同氣體壓強：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．設(shè)太陽光中每個光子的平均能量為E，太陽光垂直照射地球表面時，在單位面積上的輻射功率為P0.已知光速為c，則光子的動量為E/c.求：(1)若太陽光垂直照射在地球表面，則時間t內(nèi)照射到地球表面上半徑為r的圓形區(qū)域內(nèi)太陽光的總能量及光子個數(shù)分別是多少？(2)若太陽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)，則太陽光在該區(qū)域表面產(chǎn)生的光壓(用I表示光壓)是多少？(3)有科學家建議利用光壓對太陽帆的作用作為未來星際旅行的動力來源．一般情況下，太陽光照射到物體表面時，一部分會被反射，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產(chǎn)生光壓的eq\f(1＋ρ,2)倍．設(shè)太陽帆的反射系數(shù)ρ＝，太陽帆為圓盤形，其半徑r＝15m，飛船的總質(zhì)量m＝100kg，太陽光垂直照射在太陽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)問中的結(jié)論，求太陽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)時間t內(nèi)太陽光照射到面積為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