海淀区高二物理期末考试

海淀区高二物理期末考试

第一部分（共90分）

一．本题共10个小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，只有一个选项是正确的。请将正确答案的序号填写在题后的括号内。

1．如图1所示，一条单色光线从空气射入某介质时，若入射角是60°，折射角是30°，则该介质的折射率为 （ ）

A ．1

B ．3

3

C ．2

D ．3

2．下列几种光学现象中，属于光的干涉现象的是 （ ）

A ．太阳光通过玻璃三棱镜后形成彩色光带

B ．用分光镜（其中色散元件为三棱镜）进行光谱分析

C ．水面上的薄油层，在阳光照射下呈现彩色花纹

D ．在空气中观察水中的鱼，看到的景物的位置比实际景物的位置变浅了

3．在下列所述情况中，能在空气和玻璃的界面上发生全反射的是 （ ） A ．光从空气射向玻璃，入射角大于临界角 B ．光从空气射向玻璃，入射角小于临界角 C ．光从玻璃射向空气，入射角大于临界角 D ．光从玻璃射向空气，入射角小于临界角

4．氢原子的核外电子，在由离核较远的可能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的过程中 （ ） A ．辐射光子，获得能量 B ．吸收光子，获得能量 C ．吸收光子，放出能量 D ．辐射光子，放出能量

5．图2中的四幅图是分别通过四个光学实验获得的图样，其中A 图是单色光通过单缝

后在光屏上形成的图样；B 图是单色光通过双缝后在光屏上形成的图样；C 图是白光通过两层玻璃之

间的空气薄膜形成的图样；D 图是白光通过三棱镜后形成的图样。这四幅图中属于衍射图样的是 （ ）

6．关于光子的能量，下列说法中正确的是 （ ） A ．光子的能量跟它的频率成反比 B ．光子的能量跟它的频率成正比 C ．光子的能量跟它的速度成正比 D ．光子的能量跟它的速度成反比

A

B C D

图

2

图1 介质

60°

30°

空气

7．如图3甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图，图乙是工业上利用射线的穿透性来测量金属板厚度装置的示意图，图乙中测量金属板厚度利用的射线是 （ ）

A ．α射线

B ．β射线

C ．γ射线

D ．三种射线都可以

8．铋210的半衰期是5天，10g 的铋210经过5天后，还应该剩下 （ ） A ．7.5g B ．5g C ．2.5g D ．1.25g

9．某种单色光，在真空中的频率为f ，波长为λ，速度为c ，射入折射率为n 的介质中后，其频率、速度和波长为 （ ）

A ．频率为f ，速度为c ，波长为λ

B ．频率为f n ，速度为c

n ，波长为λn

C ．频率为f ，速度为c n ，波长为λn

D ．频率为f ，速度为c

n

，波长为λ

10．某金属在一束绿光的照射下发生光电效应，则 （ ） A ．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目一定不变 B ．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能一定增加 C ．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能一定增加 D ．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目一定增加

二．本题共4个小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项正确。全选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。请将正确答案的序号填在题后的括号内。

11．关于光，下列说法中正确的是 （ ） A ．有的光是波，有的光是粒子 B ．光的频率越大，光子能量越大 C ．光的波长越长，光的波动性越显著 D ．光既具有波动性，又具有粒子性

12．下列叙述中，符合物理学史实的是 （ ） A ．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子

B ．卢瑟福通过α 粒子的散射实验，提出了原子核式结构学说

C ．玻尔通过对天然放射性的研究，发现了两种放射性新元素镭和钋

D ．爱因斯坦提出了光子说，并且很好地解释了光电效应现象

13．在下列核反应方程中，平衡的是 （ ）

A ．N 147＋（质子）→

B 115＋He 4

2 B ．Be 9

4＋He 4

2→C 12

6＋（中子） C ．H 2

1＋H 3

1→He 4

2＋（正电子） D ．Ra 22688→Rn 22286＋（α粒子）

厚度控制装置

金属板

探测器

放大器

放射性同位素 甲

乙

图3 纸

铝箔

混凝土

α射线 β射线 γ射线

14．如图4所示，一细束红光和一细束紫光以相同的入射角i 从空气射入长方体玻璃砖的同一点，并且都直接从下表面射出。对于这一过程，下列说法中正确的是 （ ）

A ．从上表面射入，紫光的折射角比红光的折射角小

B ．从下表面射出，紫光的折射角比红光的折射角大

C ．紫光和红光将从下表面的同一点射出

D ．从下表面射出后紫光和红光一定平行

三、本题共4个小题，每小题4分，共16分。请把答案填在题中的横线上。

15．光从折射率为2的介质中以40°的入射角射到介质与空气的交界面上时， 发生全反射。（选填“能”或“不能”）

16．已知光在真空中的传播速度为3×108m/s ，则光在折射率为32 的玻璃中的传播速度为

m/s 。

17．核电站是人类和平利用核能的一个实例。目前核电站是利用 释放的核能来发电的。（选填“核裂变”或“核聚变”）

18．一对正、负电子对撞，转变为一对频率相同的光子。已知正、负电子的静止质量为m e ，对撞前的动能均为E k ，普朗克常量为h ，光在真空中传播的速度为c 。则辐射出的每一个光子的能量为 ，其在真空中的波长为 。

四、本题共3个小题，共18分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

19．如图5所示，在光滑水平面上，有一质量m 1=0.30kg 的小球A 处于静止状态，现有一质量m 2=0.20kg 的小球B 沿水平面以v 0=10m/s 的速度与小球A 发生对心正碰，碰后两小球立即合为一个整体在光滑水平面上运动。求：

（1）碰撞前，小球B 的动量大小； （2）两小球碰撞后它们共同运动的速度大小；

图4

i

v 0

m 2

m 1 图5

20．如图6所示为氢原子的能级图。一群处在n =2能级的氢原子跃迁回基态时释放出一定频率的光子。已知1eV ＝1.6×10-19J ，普朗克常量h=6.63×10-34J·s ，计算时不考虑相对论效应。（计算结果保留3位有效数字）求：

（1）氢原子从n =2能级跃迁回基态时释放出光子的能量； （2）氢原子从n =2能级跃迁回基态时释放出光子的频率； （3）用这种频率的光照射极限频率为4.55×1014Hz 的金属铯，可

以发生光电效应，产生光电子的最大初动能为多大。

21．如图7所示，固定在转台上的激光器发出一细光束，转台在折射率为2的液体中按照图中箭头所示方向匀速转动，使激光束在竖直平面内扫描，扫描一周（转过360°）的时间为32s 。当激光束在液体和空气界面发生全反射时，观察者在液面上方无法观察到激光束。求：

（1）光发生全反射的临界角；

（2）通过分析、计算说明在激光束转动一周时间内，观察者在液面上方可观察到激光束的时

间。

E /e V

0 -0.85

-1.51 -3.4

-13.6

n 4 3

2

1

∞

图 6

液面 图7

第二部分（共30分）

一、本题共2个小题，每小题4分，共8分。请把答案填在题中的横线上。 22．图8所示为“用双缝干涉测光的波长”的实验装置，某同学用此装置测量绿光的波长。测量前，他先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使光源发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。做好调整后，他将双缝安装好，在单缝与光源之间放上绿色的滤光片，然后开始观察和测量。

测量的核心部件是测量头，它由分划板、目镜、手轮等构成。测量时转动手轮，使分划板左右移动，让分划板的中心刻线对准亮纹的中心。当他转动手轮，使分划板的中心刻线与他所选的第1条亮纹的中心对齐时，手轮的初始示数为2.12mm ；继续转动手轮，当分划板的中心刻线移动到第3条亮纹中心时，手轮的示数为5.72mm 。已知此次实验他所选用的双缝间的距离d =0.25mm ，双缝到屏的距离l =900mm 。由此可知他所测量的相邻亮条纹间的距离为 mm ，绿光的波长为 m 。

23．一个物理兴趣小组的同学根据所学光学知识，设计了一个直接测液体折射率的装置。图9是这个装置的示意图，其中的圆是一个

圆盘，两条直线BC 、EF 是在圆盘上所画的两条相互垂直的直径，它

们分别代表界面和法线。P 1、P 2是插在圆盘上的两枚大头针，大头针与圆盘表面垂直且在圆盘的同一半径上。每次测量时让圆盘的下半部

分竖直浸入液体中，并保持圆盘上的直线BC 与液面相平，然后在圆

盘右上方区域观察大头针P 1、P 2，用一枚大头针P 3沿圆周EC 部分移

动，使其挡住P 1、P 2，这样只要根据此时P 3的位置，就可以直接读出

待测液体折射率的值。

若测得∠AOF ＝30°，OP 3与OC 之间的夹角为45°，则在此时P 3所在位置标注的折射率值应为 。

现有一白光光源从F 位置沿圆盘边缘向B 位置移动，在移动过程中光源发出的细光束始终射向O 点，那么在液面上方最先消失的是 颜色的光。

E

B C A O P 1

P 2 P 3 液体 F 图9 图8

遮光筒

光源 滤色片 单缝 双缝 测量头 测量头手轮

屏

二、本题共2个小题，共22分。解答应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案必须明确写出数值和单位。

24．在原子反应堆中，用石墨做减速剂，使铀核裂变产生的快中子通过与碳原子核发生碰撞而变成慢中子，从而控制核反应的速度。若中子每次与碳原子核发生的碰撞都是弹性正碰，并已知铀核裂变产生的快中子的初速度为v 0，碳原子核的质量为中子质量的12倍。求（结果可用分数和指数表示）： （1）快中子与第一个静止的碳原子核碰撞后的速度大小； （2）快中子连续与50个静止的碳原子核碰撞后的速度大小。

25．现代科学研究表明，太阳可以不断向外辐射能量其来源是它内部的核聚变反应，其中最主要

的核反应方程是+→+-He H 4e 24

21101释放的核能。若太阳内部只有这一种核反应，且这些“释放的核

能”最后都以可见光的形式辐射，其平均频率为6.0×1014Hz 。在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上，通过的太阳能辐射功率为P ＝1.35×103 W/m 2。已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s ，质子质量m p ＝1.6726×10-27 kg ，He 42质量m α＝6.6458×10-27 kg ，电子质量m e ＝0.9×10-30 kg ，光速c ＝3×108 m/s ，太阳到地球之间的距离r=1.5×1011m 。求：

（1）每发生一次题中所述的核聚变反应所释放的核能；

（2）在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上1s 内接收到的太阳辐射光子的个数； （3）每年太阳由于发光所减少的质量。

海淀区高中课改水平检测参考答案及评分标准

第一部分（共90分）

一．本题共10小题，每小题4分，共40分。

题号 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

答案

D

C

C

D

A

B

C

B

C

C

二．本题共4小题，每小题4分，共16分。全选对的得4分，选不全的得3分，有选错或不答的得0分。

题号 11

12

13

14

答案

BCD

ABD

BD

AD

三．本题共16分。每题4分。

15．不能 16．2×108 17．核裂变 18．E k +m e c 2，

hc

m e c 2+E k

四．本题共3个小题，共计18分。（说明：各题的得分见答案后圈中的数字；用其他解法做答，正确的同样得分。）

19．（1）小球B 碰撞前的动量P B =m 2v 0=0.20×10kg ?m/s=2.0 kg ?m/s 。……3分

（2）设A 、B 两球碰撞后共同运动的速度为v ，由于A 、B 两球构成的系统所受的外力的矢量和为零，所以A 、B 两球构成的系统在相互作用过程中动量守恒。

根据动量守恒定律有 2012()m v m m v =+…………………………………2分 代入数据解得： 20

12

m v v m m =

+=4.0m/s ………………………………………1分

20．（1）根据玻尔理论可知氢原子从n =2能级跃迁回基态时释放出光子的能量 E =E 2?E 1= ?3.4?（?13.6）eV=10.2eV （=1.63×10-18J ）……………………2分 （2）设氢原子从n =2能级跃迁回基态时释放出光子的频率为ν，

根据 h ν=E ………………………………………………………………………1分 解得：151046.2?==

h

E

νHz …………………………………………………1分 （3）设金属铯发生光电效应的极限频率为ν0，逸出光电子的最大初动能为E k ， 根据爱因斯坦光电效应方程 E k =E ? h ν0………………………………………1分 解得： E k =1.33×10-18J …………………………………………………………1分

21．（1）设光由这种液体射向空气发生全反射的临界角为C ，

根据sin C = 1

n

，有 sin C =

2

2

……………………………………………2分

代入数据解得： C =45°………………………………………………………1分

（2）由于光从液体射向空气发生全反射的临界角为45°，所以激光束

A

B

90°

照射到答图1中AB 范围光不发生全反射，此阶段观察者在液面上方观察者可观察到激光束。…………………………………………2分

设在激光束转动一周时间（T ）内，观察者在液面上方观察到激光束的时间为t ，

由图可知t = 90°360°T = 1

4

T =8.0s …………1分 第二部分（共30分）

一、本题共8分，每空2分。

22．1.80，5.0×10-7 23．2（1.4），紫

二、本题共2个小题，共22分。

24．（1）因为快中子与碳原子核发生弹性正碰，所以快中子与碳原子核相互作用过程中系统的动量和机械能均守恒。

设快中子的质量为m ，碳原子核的质量为M ，快中子与碳原子核发生第一次碰撞后快中子、碳原子核的速度分别为v 1、v 。

根据动量守恒定律有 mv 0＝mv 1＋Mv ，○

1………………………………………2分 根据机械能守恒定律有 222

01111222

mv mv Mv =+○

2 ……………………………1分 联立○

1○2两式，可解得：v 1＝-m M

m+M

v 0…………………………………………1分

将M =12m 代入上式，可解得快中子第一次与碳原子核碰撞后的速度大小

v 1＝11

13

v 0……………………………………………………………………………1分

（2）中子连续与碳原子核碰撞，设中子与第二个静止的碳原子核碰撞后的速度为v 2，与第三个静止的碳原子核碰撞后的速度为v 3……，与第50个静止的碳原子核碰撞后的速度为v 50。

因中子与每一个静止碳原子核碰撞过程中，中子与静止的碳原子核构成系统的动量和机械能均守恒。

同理可解得中子与第2个静止的碳原子核碰撞后的速度v 2＝-m M

m+M

v 1……2分

将v 1＝

-m M m+M v 0代入上式，解得v 2＝(-m M m+M

)2

v 0……………………………1分 中子与第3个静止的碳原子核碰撞后的速度v 3＝

-m M m+M v 2＝(-m M m+M )3

v 0

中子与第50个静止的碳原子核碰撞后的速度v 50＝(

-m M m+M

)50

v 0……………1分

将M =12m 代入上式，解得中子连续与第50个静止的碳原子核碰撞后的速度大小

v 50＝（11

13）50v 0…………………………………………………………………1分

25．（1）根据质量亏损和质能关系，可知每发生一次该核反应释放的核能为 △E ＝（4m p ＋2m e －m α）c 2……………………………………………………2分 代入数值，解得：△E ＝4.2×10－

12 J …………………………………………2分 （2）设每秒内在地球上与太阳光垂直的每平方米截面上光子的个数为N ，

根据题设条件可知 E 0=Pt ＝Nh ν，所以 Pt

N h ν

=

……………………………2分 代入数值，解得：N =3.4×1021个………………………………………………2分

（3）设1s 内太阳辐射的能量为E 1，1年内太阳辐射的能量为E ，每年太阳由于发光减少的质量为m 。

根据题设条件可知E 1＝4πr 2P ，E ＝E 1t ＝4πr 2Pt 年…………….………………2分 根据质量亏损和质能关系可知E ＝△E ＝△mc 2，

所以每年太阳由于发光减少的质量2

2

24c Pt r c E m 年

π=?=?

代入数值，解得：△m =1.3×1017kg ………………………………………………2分