1、阶段综合检测(六)(第十二十五章)(90分钟100分)一、单项选择题(本题共8小题,每小题3分,共24分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.下列关于光的说法中正确的是()A.雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的B.“和谐号”动车组高速行驶时,地面上测得其车厢长度将明显变短C.在双缝干涉实验中,用绿光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距D.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的波长不同【解析】选D。雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生折射形成的,故A错误;“和谐号”动车组高速行驶时,其速度远小于光速c,故狭义相对论的“尺缩效应”不明显,车厢长
2、度不会明显变短,故B错误;双缝干涉实验中,用绿光代替黄光后,波长变短,则导致干涉条纹的间距减小,故C错误;白光通过双缝后产生干涉,因波长不一,导致干涉条纹间距不同,从而出现彩色条纹,故D正确。2.一根不可伸长的细线上端悬挂在O点,下端系一个小球,如图甲所示,某同学利用此装置来探究周期与摆长的关系。该同学用米尺测得细线两端的长度,用卡尺测量小球的直径,二者相加为l,通过改变细线的长度,测得对应的周期T,得到该装置的l-T2图象如图乙所示(取2=9.86)。利用所学单摆相关知识,下列说法中不正确的是()A.T=2 s时摆长为1 mB.T=2 s时摆长为0.994 mC.摆球半径为0.006 mD.
3、当地重力加速度为9.80 m/s2【解析】选A。设摆长为l,由单摆的周期公式T=2(l=l-0.006 m)并结合图乙推导得:l=0.006 m+T 2,可知为l-T 2图象的斜率,所以有:= m/s2,解得:g=9.80 m/s2,故D正确;由单摆的周期公式有:l=T2=22 m=0.994 m,故B正确,A错误;由图乙可知,l-T2图象没有经过坐标原点,同时由l=0.006 m+T2可知,纵轴的截距为球的半径,故半径为r=0.006 m,选项C正确。3. (2017北京高考)物理学原理在现代科技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。如图所示,两个可
4、发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是()A.天线发出的两种无线电波必须一样强B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合【解析】选C。两列无线电波若发生干涉,只需频率相同,无线电波的强度不用相同,A选项错误;发生干涉的是从两处发射的波长是1的电磁波或从两处发射的波长是2的电磁波,波长为1和2的两种无线电波不能发生干涉现象,B选项错误;杨氏双缝干涉实验中,
5、在屏上形成明暗相间的稳定的条纹,所以我们可知两种无线电波在空间的强弱分布也是稳定的,C选项正确;因为波长不同,两种无线电波各自在空间的强弱分布不完全重合,D选项错误。4.某同学用单色光进行双缝干涉实验,在屏上观察到如图甲所示的条纹,仅改变一个实验条件后,观察到的条纹如图乙所示。他改变的实验条件可能是()A.减小光源到单缝的距离B.减小双缝之间的距离C.减小双缝到光屏之间的距离D.换用频率更高的单色光源【解析】选B。根据x=知,要使条纹间距变大,可减小双缝之间的距离,增大光的波长(即降低光的频率)或增大双缝到屏的距离,故只有B正确。5.如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC
6、两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()A.B.C.D.【解析】选A。设光线在AB面上的折射角为r,由几何关系有=2(i-r),=2r,从而求出i=,r=,由折射定律n=。只有选项A正确。【加固训练】两束不同频率的单色光a、b以相同的入射角从空气射入水中,发生了如图所示的折射现象()。下列说法中正确的是()A.光束b的频率比光束a的频率低B.相同条件下b光的双缝干涉条纹间距比a光的大C.光束b在水中的传播速度比光束a在水中的传播速度大D.若让a、b光分别从同种玻璃射向空气,a光发生全反射
7、时的临界角较大【解析】选D。由折射定律=n知,b光的折射角小,折射率大,频率高,波长小,选项A错误;由x=知,相同条件下b光的双缝干涉条纹间距小,选项B错误;由v=知,b光在水中的传播速度小,选项C错误;由sinC=知,a光发生全反射时的临界角较大,选项D正确。6.下列描绘三种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中,符合黑体辐射实验规律的是()【解析】选B。黑体辐射以电磁辐射的形式向外辐射能量,温度越高,辐射越强越大,选项A、D错误;黑体辐射的波长分布情况也随温度而变,如温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射,在500 以至更高的温度时,则顺次发射可见光以至紫外辐射,即温度越高,辐射的电磁波的波
8、长越短,选项C错误,B正确。7.中国承诺到2020年碳排放量下降40%45%。为了实现负责任大国的承诺,我国将新建核电站项目。目前关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是()AUnnBNaeCHeHDUHe【解析】选A。重核的裂变是指质量数较大的原子核分裂成两个中等质量的原子核,A是裂变反应,选项A正确;B为衰变,C是发现质子的反应,D是衰变,都不是核电站获取核能的基本核反应方程,选项B、C、D错误。【加固训练】下列核反应方程及其表述中错误的是()ANaMge是原子核的衰变BHeAlPn是原子核的人工转变CHHHen是原子核的衰变DUnKrBa+n是重核裂变【解析】选C。NaMge是原子核的衰
9、变,选项A正确HeAlPn是原子核的人工转变,选项B正确HHHen是轻核聚变方程,选项C错误UnKrBa+n是重核裂变,选项D正确。8. (2019黄冈模拟)如图为氢原子的能级示意图,大量处于激发态(n=4)的氢原子,当向低能级跃迁过程中辐射出N种不同频率的光子,用这些光子照射逸出功为2.29 eV的金属钠,下列说法正确的是()A.N=5B.其中从n=4跃迁到n=3所发出的光子频率最高C.N种频率的光子中,共有4种光子能使金属钠发生光电效应D.金属钠表面逸出的光电子最大初动能为11.31 eV【解析】选C。大量氢原子向低能级跃迁时能辐射光子的频率种类数N=,得N=6种,选项A错误;光子的频率由
10、能级差决定,其中从n=4跃迁到n=1能级差最大,所发出的光子频率最高,选项B错误;由能级差可确定出6种光子的能量为:0.66 eV、1.89 eV、2.55 eV、10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV,有4种光子能使金属钠发生光电效应,选项C正确;金属钠表面逸出的光电子最大初动能为12.75 eV-2.29 eV=10.46 eV,选项D错误。【加固训练】如图所示为氢原子的能级图,用某种频率的光照射大量处于基态的氢原子,受到激发后的氢原子只辐射出三种不同频率的光a、b、c,频率abc,让这三种光照射逸出功为10.2 eV的某金属表面,则()A.照射氢原子的光子能量为12.75 e
11、VB.从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出的光频率为aC.逸出的光电子的最大初动能为1.89 eVD.光a、b、c均能使金属发生光电效应【解析】选C。根据公式=3,可知n=3,因此受到激发后的氢原子处于第n=3能级。根据氢原子由n=3跃迁到n=1产生的光子能量与从n=1跃迁到n=3所吸收的光子能量相等可知,照射氢原子的光子能量为:E31=E3-E1=-1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,选项A错误;频率大小关系为abc,从n=3跃迁到n=2辐射出的能量最小,即其对应的光频率为c,选项B错误;氢原子由n=2向n=1能级跃迁时辐射的光子能量为E21=E2-E1=10.2 eV,而
12、由n=3跃迁到n=1产生的光的能量12.09 eV,依据光电效应方程,逸出的光电子的最大初动能为12.09 eV-10.2 eV=1.89 eV,选项C正确;氢原子由n=3跃迁到n=2能级时,辐射的光子能量为E32=E3-E2=1.89 eV,所以不能使逸出功为10.2 eV的金属发生光电效应,选项D错误。二、多项选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)9.以下说法中正确的是()A.上午十时,教室内空气中的水蒸气分子和氧气分子的平均动能是相同的B.液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离,
13、所以液体表面存在表面张力C.水中的水分子总是在永不停息地做杂乱无章的运动,当两个水分子运动到适当的位置使分子力为零时,它们具有的分子势能一定最小D.一定质量的水蒸气发生等温膨胀时,可能会向外散热【解析】选A、C。温度相同的物体的分子平均动能都相同,则上午十时,教室内空气中的水蒸气分子和氧气分子的平均动能是相同的,选项A正确;液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,所以液体表面存在表面张力,选项B错误;水中的水分子总是在永不停息地做杂乱无章的运动,当两个水分子运动到适当的位置使分子力为零时,它们具有的分子势能一定最小,选项C正确;一定质量的水蒸气发生等温膨胀时,对外做功,内能不变,则水蒸气吸
14、热,选项D错误。10.如图所示,一定质量的理想气体从状态a变化到状态b,在这一过程中,下列说法正确的是()A.气体体积变大B.气体温度升高C.气体从外界吸收热量D.气体的内能不变【解析】选A、B、C。ab,p-T图线的斜率反映的变化,ab,p-T图线的斜率减小,V增大,T升高,内能增加,根据U=W+Q,U0,W0,气体吸热,故A、B、C正确,D错误。11. (2019佛山模拟)光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,可看成一段直线,其内芯和外套的材料不同,光在内芯中传播,下列关于光导纤维的说法正确的是()A.内芯的折射率比外套的大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B.内
15、芯的折射率比外套的大,光传播时在外套与外界的界面上发生全反射C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大【解析】选A、C。当内芯的折射率比外套的大时,光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射,故选项A正确,B错误;波长越长的光,频率越小,介质对它的折射率n越小,根据公式v=,光在光纤中传播的速度越大,故选项C正确,D错误。12.科幻大片流浪地球影片中的行星发动机为“聚变发动机”,通过燃烧石头获得能量,其燃烧石头指的是石头里的Si原子核聚变生成Fe原子核。原子核的比结合能(即平均结合能)曲线如图所示,根据该曲线,下列判断正确的是()AH核比He核更稳定BHe核的
16、结合能约为28 MeVCSi核的比结合能比Fe核大DSi核聚变生成Fe核的过程要释放能量【解析】选B、D。比结合能越大,核越稳定He核比H核的比结合能大,所以He核更稳定,选项A错误;根据图象知He核的比结合能约为7 MeV,所以结合能E=74 MeV=28 MeV,选项B正确;根据图象得Fe核比Si核的比结合能大,选项C错误;轻核聚变成重核会放出能量,所以Si核聚变生成Fe核要释放出能量,选项D正确。【总结提升】结合能与比结合能的比较结合能是核子结合成原子核放出的能量或原子核拆散成核子吸收的能量,而比结合能是核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量或原子核拆散成核子时每个核子平均吸收的能量,
17、结合能大的原子核,比结合能不一定大;结合能小的原子核,比结合能不一定小。三、实验题(本题共2小题,共14分)13.(6分)甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。(1)甲组同学采用图甲所示的实验装置。A.该组同学先测出悬点到小球球心的距离L,然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式g=_(用所测物理量表示)。B.在测量摆长后,测量周期时,摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动,摆长略微变长,这将会导致所测重力加速度的数值_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2)乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器,如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运
18、动,速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系,得到如图丙所示的v-t图线。A.由图丙可知,该单摆的周期T=_s;B.更换摆线长度后,多次测量,根据实验数据,利用计算机作出T2-L(周期平方摆长)图线,并根据图线拟合得到方程T2=4.04L+0.035。由此可以得出当地的重力加速度g=_m/s2。(取2=9.86,结果保留三位有效数字)【解析】(1)A.根据T=2,T=可得g=。B.测量周期时,摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动,摆长略微变长,则摆长的测量值偏小,测得的重力加速度偏小。(2)A.根据简谐运动的图线知,单摆的周期T=2.0 s;B.根据T=2得T2=L,知图线的斜率
19、k=4.04,解得g=9.76 m/s2。答案:(1)A.B.偏小(2)A.2.0B.9.7614.(8分)某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体折射率的仪器。如图所示,在一个圆盘上,过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF。在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变,每次测量时让圆盘的下半部分竖直浸入液体中,而且总使液面与直径BC相平,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2的像,并在圆周上插上大头针P3,使P3正好挡住P1、P2的像。同学们通过计算,预先在圆周EC部分刻好了折射率的值,这样只要根据P3所插的位置,就可以直接读出液体折
20、射率的值。(1)大头针P3插在M位置时液体的折射率值_(选填“大于”“小于”或“等于”)插在N位置时液体的折射率值。(2)若AOF=30,OP3与OC的夹角为30,则液体的折射率为_。【解析】(1)N处对应的入射角较大,根据折射定律,n=,可知N处对应的折射率较大。(2)入射角i=60,折射角r=30,故折射率为n=。答案:(1)小于(2)四、计算题(本题共4小题,共46分。需写出规范的解题步骤)15.(8分)如图所示,一连通器与贮有水银的瓶M用软管相连,连通器的两直管A和B竖直放置,两管粗细相同且上端封闭,直管A和B内充有水银,当气体的温度为T0时,水银面的高度差h=10 cm,两管空气柱长
21、均为h1=10 cm,A管中气体的压强p1=20 cmHg。现使两管中的气体的温度都升高到2.4T0,同时调节M的高度,使B管中的水银面的高度不变,求流入A管的水银柱的长度。【解析】由题意可知,当温度为T0时B管中气体的压强=p1+10 cmHg=30 cmHg当温度为2.4T0时,B管中气体体积不变,设其压强为,B中气体状态变化为等容过程,由查理定律有:=解得:pB 2=72 cmHg当温度为T0时A管中气体的压强p1=20 cmHg,体积为=h1S设流入A管的水银柱的长度为x cm,则温度为2.4T0时,压强=-水银(h+x)g=(62-x) cmHg体积=(h1-x)SA中气体状态变化符
22、合理想气体状态方程,则有:=代入数据整理得:x2-72x+140=0解得:x=2 cm(另一解舍去)。答案:2 cm16.(8分) (2019长沙模拟)如图所示,足够长的圆柱形汽缸竖直放置,其横截面积为S=110-3 m2,汽缸内有质量m=2 kg的活塞,活塞与汽缸壁封闭良好,不计摩擦。开始时活塞被销子K销于如图位置,离缸底高度L1=12 cm,此时汽缸内被封闭气体的压强p1=1.5105 Pa,温度T1=300 K,外界大气压p0=1.0105 Pa,g取10 m/s2。世纪金榜导学号(1)现对密闭气体加热,当温度升到T2=400 K时,其压强p2多大?(2)若在此时拔去销子K,活塞开始向上
23、运动,当它最后静止在某一位置时,汽缸内气体的温度降为T3=360 K,则这时活塞离缸底的距离L3为多少?(3)保持气体温度为360 K不变,让汽缸和活塞一起在竖直方向做匀变速直线运动,为使活塞能停留在离缸底L4=16 cm处,求汽缸和活塞做匀变速直线运动的加速度a的大小及方向。【解析】(1)此过程为等容变化,则有=,解得p2=2.0105 Pa(2)活塞受力平衡,故封闭气体压强p3=p0+=1.2105 Pa根据理想气体状态方程,有=,又V2=L1S,V3=L3S,解得L3=18 cm(3)此过程为等温变化:p3V3=p4V4,解得p4=1.35105 Pa汽缸和活塞应向上做匀加速直线运动对活
24、塞,由牛顿第二定律得p4S-p0S-mg=ma解得a=7.5 m/s2。答案:(1)2.0105 Pa(2)18 cm(3)7.5 m/s2,方向向上17.(14分) (2017全国卷)如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求:(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值。(2)距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。【解析】(1)如图所示,从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值,这
25、个入射光刚好发生全反射,其临界角C的正弦sinC=,由几何关系可知从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值dm=RsinC=R (2)设距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离为L。由几何关系可知:入射角sin=,由折射定律n=解得sin=,=30,由正弦定理得:=,解得L=答案:(1)R(2)18. (16分)中国在“人造太阳”方面的研究取得了较大的成就,“人造太阳”被评为2018年中国10大科技之一。其原理是一个质量mD=3.343610-27 kg的氘核H)与一个质量mT=5.008510-27 kg的氚核H)发生核聚变,结合后生成了一个质量大小为m=6.646710
26、-27 kg的新核,同时放出一个质量mn=1.675010-27 kg的中子n),并释放出大小为E的能量。(光的速度c=3.0108 m/s,结果保留三位有效数字)(1)写出“人造太阳”轻核聚变的方程式;(2)求该聚变释放的能量E。【解题指导】解答本题应注意以下两点:(1)根据质量数与质子数守恒,书写核反应方程;(2)由爱因斯坦质能方程求出释放的核能。【解析】(1)轻核聚变的方程式:HHHen(2)轻核聚变中质量亏损为:m=mD+mT-m-mn=3.343610-27 kg+5.008510-27 kg-6.646710-27 kg-1.675010-27 kg=0.030410-27 kg轻核聚变中释放的能量为:E=mc2由两式可得:E=0.030410-27(3108)2 J2.7410-12 J答案:(1HHHen(2)2.7410-12 J关闭Word文档返回原板块
