- 原子物理学与相对论
- 共457题
请考生从给出的2道物理题中,任选一题做答,如果多做,则按所做的第一题计分。
33.【物理——选修3-4】
(1)下列属于光的衍射现象的是( )
A.雨后天空出现的绚丽的彩虹
B.阳光下肥皂膜上的彩色条纹
C.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹
D.眼睛透过纱巾看到的灯光的条纹
E.眼睛眯成一条线看到的发光的电灯周围有彩色花纹
(2)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R的黑球,距球心为2R处有一点光源S,球心O和光源S皆在圆筒轴线上,如图所示。若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收,则筒的内半径r最大为多少?
34.【物理——选修3-5】
(1)根据玻尔原子结构理论,氦离子()的能级图如图所示。 电子处在n=5轨道上比处在n=3轨道上离氦核的距离_______ (选填“近”或“远”)。 当大量
处在n=3的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有_______条。
(2)如图所示,一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M。现以地面为参照系,给A和B以大小相等、方向相反的初速度,使A开始向左运动、B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离木板。以地面为参照系。
①若已知A和B的初速度大小为v0,求它们最后的速度的大小和方向。
②若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。
33.请考生从给出的2道物理题中,任选一题做答,如果多做,则按所做的第一题计分。33.【物理——选修3-4】
(1)下列属于光的衍射现象的是( )
34.【物理——选修3-5】
(1)根据玻尔原子结构理论,氦离子()的能级图如图所示。 电子处在n=5轨道上比处在n=3轨道上离氦核的距离_______ (选填“近”或“远”)。 当大量
处在n=3的激发态时,由于跃迁所发射的谱线有_______条。
(2)如图所示,一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M。现以地面为参照系,给A和B以大小相等、方向相反的初速度,使A开始向左运动、B开始向右运动,但最后A刚好没有滑离木板。以地面为参照系。
(1)若已知A和B的初速度大小为v0,求它们最后的速度的大小和方向。
(2)若初速度的大小未知,求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。
正确答案
正确答案
14.如图所示氢原子能级图,如果有大量处在n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,则能辐射出几种频率不同的光及发出波长最短的光的能级跃迁是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
13.(1)如图为氢原子能级图,现有一群处于n=3激发态的氢原子,则这些原子( )
A.能发出3种不同频率的光子
B.发出的光子最小能量是0.66eV
C.由n=3跃迁到n=2时发出的光子波长最长
D.由n=3跃迁到n=l时发出的光子频率最高
(2)在如图所示的光滑水平面上,小明站在静止的小车上用力向右推静止的木箱,木箱最终以速度v向右匀速运动。已知木箱的质量为m,人与车的质量为2m,木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹回来后被小明接住。求:
①推出木箱后小明和小车一起运动的速度v1的大小;
②小明接住木箱后三者一起运动的速度v2的大小.
正确答案
(1)ACD
(2)解:①取向左为正方向,由动量守恒定律有
0=2mv1- mv
得
②小明接木箱的过程中动量守恒,有
解得
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答。
33.(1)如图甲,一个导热气缸竖直放置,气缸内封闭有一定质量的气体,活塞与气缸壁紧密接触,可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变,而环境温度缓慢升高,在这个过程中( )(填入正确选项前的字母,选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A.汽缸内每个分子的动能都增大
B.封闭气体对外做功
C.汽缸内单位体积内的分子数增多
D.封闭气体吸收热量
E.汽缸内单位时间内撞击活塞的分子数减少
(2)某同学用一端封闭的U形管,研究一定质量封闭气体的压强,如图乙所示,U形管竖直放置,当封闭气柱长为L0时,两侧水银面的高
度差为h ,大气压强为P0。求
①封闭气体的压强(用cmHg作单位);
②若L0=500px,h=217.49999999999997px,该同学用与U形管口径
相同的量筒往U形管内继续缓慢注入水银,当再注入
332.5px长水银柱时,右侧水银面恰好与管口相平齐。设
环境温度不变,求大气压强是多少cmHg?
34.(1) 一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图甲实线所示,从此刻起,经0.1s波形图如图甲虚线所示,若波传播的速度为10m/s,则( )
A.这列波沿x轴负方向传播
B.这列波的周期为0.4s
C.t=0时刻质点a沿y轴正方向运动
D.从t=0时刻开始质点a经0.2s通过的路程为0.4m
E.x=2m处的质点的位移表达式为y = 0.2sin(5πt+π)(m)
(2)由透明体做成的三棱柱,横截面为有一个锐角为
300的直角三角形,如图乙所示,AC面镀膜,经透明体射到AC
面的光只能反射。现有一束光从AB面的D点垂直AB面射入透
明体,经AC面E点反射后从BC面射出透明体,出射光线与
BC面成300角
①求该透明体的折射率;
②若光线从BC面的F点垂直BC面射入透明体,经AC面E点反射后从AB面射出透明体,
试画出经E点后的光路图,并标明出射光线与AB面所成夹角的角度(不用列式计算)。
35.(1)如图甲是氢原子的能级图,对于一群处于n=4
的氢原子,下列说法中正确的是 (填入正确选项
前的字母,选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给
6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
A.这群氢原子能够吸收任意能量的光子后向更高能级跃迁
B.这群氢原子能够发出6种不同频率的光
C.这群氢原子发出的光子中,能量最大为10.2 eV
D.如果发出的光中子有两种能使某金属产生光电效应,
其中一种一定是由n=3能级跃迁到 n=1能级发出的
E.从n= 4能级跃迁到n =3能级发出的光的波长最长
(2)如图乙,一质量为m的平板车左端放有质量为M的小滑块,滑块与平板车之间的动摩擦因数为μ。开始时,平板车和滑块共同以速度v0沿光滑
水平面向右运动,并与竖直墙壁发生碰撞,设碰撞时间
极短,且碰撞后平板车速度大小保持不变,但方向与原
来相反。平板车足够长,以至滑块不会滑出平板车右端,
重力加速度为g。求
①平板车第一次与墙壁碰撞后再次与滑块速度相同时两者的共同速度;
②平板车第一次与墙壁碰撞后再次与滑块速度相同时,平板车右端距墙壁的距离。
33.(1)如图甲,一个导热气缸竖直放置,气缸内封闭有一定质量的气体,活塞与气缸壁紧密接触,可沿汽缸壁无摩擦地上下移动。若大气压保持不变,而环境温度缓慢升高,在这个过程中 (填入正确选项前的字母,选对1个给3分,选对2个给4分,选对3个给6分,每选错1个扣3分,最低得分为0分)。
正确答案
14.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
18.大量处于基态的氢原子在某单色光束照射下,只能发出频率为v1、v2、v3的三种光,且v1<v2<v3,则该照射光子的能量为( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题做答。
33.(1)以下说法中正确的是()
A.墒增加原理说明一切自然过程总是向着分子热运动的无序性减少的方向进行
B.在绝热条件下压缩气体,气体的内能一定增加
C.封闭气体的密度变小,单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少,分子动能增加,气体的压强可能不变
D.由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力,所以液体表面具有收缩的趋势
(2)如图所示,一导热性能良好、内壁光滑的气缸水平放置,横截面积为S=2×10-3m2、质量为m=4kg厚度不计的活塞与气缸底部之间封闭了一部分气体,此时活塞与气缸底部之间的距离为600px,在活塞的右侧300px处有一对与气缸固定连接的卡环,气体的温度为300K,大气压强P0=1.0×105Pa。现将气缸开口向上竖直放置,取g=10m/s2 。求:
①活塞与气缸底部之间的距离;
②加热到675K时封闭气体的压强。
34.(1)一细束复色光(含红、蓝两种单色光)沿PO射向半圆形玻璃砖圆心O,观察到反射光线和折射光线分别为OQ、OR。下列判断不正确的是()
A.OQ一定是蓝光,OR一定是红光
B.OQ、OR都可能是复色光
C.OQ一定是复色光,OR一定是红光
D.OQ一定是复色光,OR一定是蓝光
(2)一列简谐横波上有A、O、B三点,OA间距离为4.0m,OB间距离为2.4m,以O为波源上下振动,振幅为0.2m,某时刻O点处在波峰位置,观察发现经过2s此波峰传到A点,此时0点正通过平衡位置向下运动,OA间还有一个波峰。
①求此波的传播速度、周期和波长;
②以O点处在波峰位置为0时刻,画出B点振动图象。
35.(1)已知金属钙的逸出功为2.7eV,氢原子的能级图如图所示,一群氢原子处于量子数n=4能量状态,则()
A.氢原子可能辐射6种频率的光子
B.氢原子可能辐射5种频率的种子
C.有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
D.有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应
(2)如图2-4-6所示,光滑的水平面上有mA=2kg,mB=mC=1kg的三个物体,用轻弹簧将A与B连接.在A、C两边用力使三个物体靠近,A、B间的弹簧被压缩,弹簧获得弹性势能72J,然后从静止开始释放,求:
①当物体B与C分离时,C的速度是多大?
②B、C分离后,弹簧可获得的最大弹性势能为多少?
33.(1)以下说法中正确的是()
正确答案
第29、30题为物理题,第31、32题为化学题,考生从两道物理、化学题中任选一题作答。
29.(1)下列说法正确的是( )
A.由阿伏加德罗常数、气体的摩尔质量和密度,可以估算该种气体分子的大小
B.悬浮在液体中的固体微粒越小,布朗运动就越明显
C.分子间的引力随分子间距离的增大而增大,分子间斥力随分子间距离的增大而减小
D.根据热力学第二定律可知,热量不可能从低温物体传到高温物体
(2)如图所示,汽缸内封闭一定质量的某种理想气体,活塞通过滑轮和一重物连接并保持平衡,已知活塞距缸口0.2 m,活塞面积10 cm2,大气压强1.0×105 Pa,物重50 N,活塞质量及一切摩擦不计,缓慢升高环境温度,使活塞刚好升到缸口,封闭气体吸收了60 J的热量,则封闭气体的压强将如何变,气体内能变化量为多少?( ).
A.增大 50J B.减小 60J
C.不变 50J D.不变 60J 30.(1)以下说法中正确的是 ( ).
A.光电效应揭示了光的粒子性,而康普顿效应揭示了光的波动性
B.C的半衰期为5 730年,若测得一古生物遗骸中的C含量只有活体中的,则此遗骸距今约有17 190年
C.核反应方程:Be+He―→C+X中的X为质子
D.一群氢原子处在n=4的能级,由较高能级跃迁到较低能级时,辐射的光谱线条数为4条
(2)在光滑的水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球,其中甲球的质量m1=2kg,乙球的质量m2=1kg,规定向右为正方向,碰撞前后乙球的速度随时间变化情况如图所示。已知两球发生正碰后,甲球静止不动,碰撞时间极短,则碰前甲球速度的大小和方向分别为( )
A. 0.5m/s,向右 B. 0.5m/s,向左
C. 1.5m/s,向左 D. 1.5m/s,向右
29.(1)下列说法正确的是( )
正确答案
17.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 ( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
请考生从给出的3道物理题、3道化学题、2道生物题中每科任选一题作答。
33.【选修3-3】(15分)略34.【选修3-4】(15分)略35.【物理——选修3 – 5】(15分)
(1)(6分)图中甲、乙两幅图是氢原子的能级图,图中箭头表示出核外电子在两能级间跃迁的方向,________(填“甲”或“乙”)图中电子在跃迁时吸收光子;在光电效应实验中,有两个学生分别用蓝光和不同强度的黄光来研究光电流与电压的关系,得出的图象分别如丙、丁两幅图象所示、能正确表示光电流与电压关系的是________(填“丙”或“丁”)图.
(2)(9分)如图所示,质量为m1=3 kg的光滑半圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1 kg 的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上,B为半圆轨道的最低点,AC为轨道的水平直径,轨道半径R=0.3 m.一质量为m3=2 kg的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A处由静止释放,g取10 m/s2,求:
①小球第一次滑到B点时的速度v1;
②小球第一次经过B点后,相对B能上升的最大高度h.
33.【选修3-3】(15分)略34.【选修3-4】(15分)略35.【物理——选修3 – 5】(15分)
(1)(6分)图中甲、乙两幅图是氢原子的能级图,图中箭头表示出核外电子在两能级间跃迁的方向,________(填“甲”或“乙”)图中电子在跃迁时吸收光子;在光电效应实验中,有两个学生分别用蓝光和不同强度的黄光来研究光电流与电压的关系,得出的图象分别如丙、丁两幅图象所示、能正确表示光电流与电压关系的是________(填“丙”或“丁”)图.
(2)(9分)如图所示,质量为m1=3 kg的光滑半圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1 kg 的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上,B为半圆轨道的最低点,AC为轨道的水平直径,轨道半径R=0.3 m.一质量为m3=2 kg的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A处由静止释放,g取10 m/s2,求:
①小球第一次滑到B点时的速度v1;
②小球第一次经过B点后,相对B能上升的最大高度h.
正确答案
16.图(1)所示为氢原子的能级,图(2)为氢原子的光谱。已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则谱线b是氢原子( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
1.氢原子从n=3的能级跃迁到n=2的能级辐射出a光,从n=4的能级跃迁到n=2的能级辐射出b光。关于这两种光的下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
19.如图所示为氢原子的能级图。现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
此题有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分。
知识点
选考题:从给出的3道物理题中任选一道作答。
33. 【模块3—3试题】
(1)下列说法正确的是( )
A. 当一定量气体吸热时,其内能可能减小
B. 玻璃、石墨和金刚石都是晶体,木炭是非晶体
C. 单晶体有固定的熔点,多晶体和非晶体没有固定的熔点
D. 当液体与大气相接触时,液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部
E. 气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数,与单位体积内气体的分子数和气体温度有关。
(2)如图所示,
气缸放置在水平平台上,活塞质量为10 kg,横截面积为50 cm2,厚度为1 cm,气缸全长为21 cm,大气压强为1×105 Pa,当温度为7 ℃时,活塞封闭的气柱长10 cm,若将气缸倒过来放置时,活塞下方的空气能通过平台上的缺口与大气相通。(g取10 m/s2,不计活塞与气缸之间的摩擦,计算结果保留三位有效数字)
①将气缸倒过来放置,若温度上升到27 ℃,求此时气柱的长度。
②汽缸倒过来放置后,若逐渐升高温度,发现活塞刚好接触平台,求此时气体的温度。
34. 【模块3—4试题】
(1)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t秒与(t+0.2)秒两个时刻,x轴上(-3m,3m)区间的波形完全相同,如图所示。
并且图中M、N两质点在t秒时位移均为,下列说法中不正确的是( )
A.该波的最大波速为20m/s
B.(t+0.1)秒时刻,x=-2m处的质点位移一定是a
C.从t秒时刻起,x=2m处的质点比x=2.5m的质点先回到平衡位置
D.从t秒时刻起,在质点M第一次到达平衡位置时,质点N恰好到达波峰
E.该列波在传播过程中遇到宽度为d=3m的狭缝时会发生明显的衍射现象
(2)如图所示,
MN为竖直放置的光屏,光屏的左侧有半径为R、折射率为的透明半球体,O为球心,轴线OA垂直于光屏,O至光屏的距离
。位于轴线上O点左侧R/3处的点光源S发出一束与OA夹角θ=60°的光线射向半球体,求光线从S传播到达光屏所用的时间。(已知光在真空中传播的速度为c。)
35. 【模块3—5试题】
(1)氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线,它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n=2能级跃迁时产生的.四条谱线中,一条红色、一条蓝色、两条紫色,则下列说法正确的是( )
A.红色光谱是氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时产生的
B.蓝色光谱是氢原子从n=6能级或n=5能级直接向n=2能级跃迁时产生的
C.若氢原子从n=6能级直接向n=1能级跃迁,则能够产生红外线
D.若氢原子从n=6能级直接向n=3能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应,则氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应
E.若氢原子从n=3能级向n=2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应,则氢原子从n=6能级直接向n=2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应
(2)如图所示,
竖直平面内一光滑水平轨道左边与墙壁对接,右边与一足够高的1/4光滑圆弧轨道平滑相连,木块A、 B静置于光滑水平轨道上,A、B质量分别为1.5kg和0.5kg。现让A以6m/s的速度水平向左运动,之后与墙壁碰撞,碰撞时间为0.3s,碰后速度大小变为4m/s。当A与B碰撞后会立即粘在一起运动,已知g=10m/s2 求 :
①A与墙壁碰撞过程中,墙壁对小球平均作用力的大小;
②A、B滑上圆弧轨道的最大高度。
正确答案
33.
(1)ADE
(2)以活塞为研究对象,汽缸未倒过来时,有p0S+mg=pS
汽缸倒过来后,有p′S+mg=p0S 温度为7 °C不变,有pSl0=p′Sl′
联立解得l′=l0=15 cm
①温度由7 °C升高到27 °C的过程中,封闭气体压强不变
由盖—吕萨克定律知:
解得l″≈16.1 cm
②活塞刚好接触平台时,气体的温度为T , 则
解得T≈373 K 故t=100 °C
34.
(1)ABD
(2)解:光从光源S射出经半球体到达光屏的光路如图。
光由空气射向半球体,由折射定律,有
解得
在中,由正弦定理得
解得
光由半球体射向空气,由折射定律,有
解得,即出射光线与轴线OA平行
光从光源S出发经玻璃半球体到达光屏所用的总时间
且
解得
35.
(1)ADE
(2)解:①设水平向右为正方向,当A与墙壁碰撞时根据动能定理有:
解得 方向水平向左
②当A与B碰撞时,设碰撞后两物体的速度为v,根据动量守恒定律有
A B在光滑圆形轨道上升时,机械能守恒,由机械能守恒定律得
解得h=0.45m
解析
解析已在路上飞奔,马上就到!
知识点
26.(5分)已知能使某种金属发生光电效应的光子的最小频率为ν0。一群氢原子处于量子数n=4的激发态,这些氢原子能够自发地跃迁到较低的能量状态,并向外辐射多种频率的光,且氢原子从量子数n=3的激发态跃迁到量子数n=2的能量状态时向外辐射频率为ν0的光子。下列说法正确的是( )(填正确答案标号,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分)(选做题)
正确答案
解析
A.一群处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时共产生种不同频率的光子,故A正确;
B.逸出功由金属的本身属性决定,与照射光的频率无关,故B错误;
C.根据光电效应方程,其中
,故C正确;
D.光电子的最大初动能与照射光的频率有关,与光强无关,故D错误;
E.n=4跃迁到n=3辐射的光子能量小于n=3跃迁到n=2辐射的光子能量,该光子不能使金属发生光电效应,故E正确;
考查方向
爱因斯坦光电效应方程
解题思路
逸出功与极限频率的关系为,每种金属都有自己固定的极限频率,即每种金属的光电子的逸出功是固定的;根据光电效应方程可以判断光电子最大初动能的变化情况.
易错点
关键正确理解爱因斯坦光电效应方程,明确逸出功与极限频率的关系为.
教师点评
本题考查了爱因斯坦光电效应方程,在近几年的各省高考题出现的频率较高,常与图象法等知识点交汇命题.
知识点
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