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- 2021-05-12 发布
物理
一、单选题
1.关于分子动理论，下列说法中正确的是（ ）
A. 布朗运动就是液体分子的无规则运动
B. 扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的
C. 当r=r0时，分子间的引力和斥力均为零
D. 当分子间距离增大时，分子间的引力和斥力均增大
【答案】B
【解析】
【详解】A．布朗运动是悬浮于液体中的固体小颗粒的运动，故A错误；
B．扩散现象是由物质分子的无规则运动产生的，故B正确；
C．当r=r0时，分子间的引力和斥力大小相等，方向相反，但两力均不为零，故C错误；
D．当分子间距增大时，分子间的引力和斥力均减小，故D错误。
故选B。
2.下列四幅图中，能正确反映分子间作用力F和分子势能Ep随分子间距离r变化关系的图线是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】ABCD. 根据分子间作用力F、分子势能与分子间距离关系可知，当 分子力为零，分子势能最小，由此可知ACD错误，B正确；
故选B。
3.PM2.5是指大气中直径d≤2.5μm悬浮细颗粒物，PM2.5悬浮在空中做无规则运动，与较大的颗粒物相比，在大气中的停留时间更长，很难自然沉降到地面。关于PM2.5的说法中错误的是（ ）
A. 气温越高，PM2.5的运动越激烈
B. PM2.5在空气中的运动属于分子热运动
C. 周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动
D. 倡导低碳生活、减少化石燃料使用，能有效减小PM2.5在空气中的浓度
【答案】B
【解析】
【详解】A．气温越高，空气分子热运动越剧烈，布朗运动越剧烈，故PM2.5运动越剧烈，故A正确，不符合题意；
BC．布朗运动是固体颗粒的无规则运动，PM2.5在空气中的运动是指空气中直径小于2.5微米的悬浮颗粒物，是周围大量分子对PM2.5碰撞的不平衡使其在空中做无规则运动，所以PM2.5的不属于分子的运动，故B错误，符合题意；C正确，不符合题意；
D．倡导低碳生活减少煤和石油等燃料使用能有效减小PM2.5在空气中的浓度，故D正确，不符合题意。故选B。
4.某固体物质的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数为NA，则每个分子的质量和分子直径分别为（ ）
A. ， B. ，
C. ， D. ，
【答案】D
【解析】
【详解】每个分子的质量
摩尔体积为
每个分子的体积
又分子的体积
所以分子的直径，故D正确，ABC错误。
故选D。
5.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )
A. 原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大
B. 原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小
C. 原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小
D. 原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大
【答案】D
【解析】
【详解】从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，原子要吸收光子，能级增大，总能量增大，
根据知，电子的动能减小，则电势能增大．
A. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，与结论不相符，选项A错误；
B. 原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，与结论不相符，选项B错误；
C. 原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，与结论不相符，选项C错误；
D. 原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，与结论相符，选项D正确．
6.下列说法正确的是( )
A. 普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说
B. 汤姆孙发现了电子，表明原子具有核式结构
C. 卢瑟福的α粒子散射实验，揭示了原子核具有复杂的结构
D. 玻尔对原子模型提出了三点假设，成功解释了各种原子发光现象
【答案】A
【解析】
普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；汤姆孙发现了电子，说明原子还可以再分；卢瑟福的α粒子散射实验，揭示了原子的核式结构，而天然放射现象，说明原子核具有复杂的结构，故BC错误；玻尔对原子模型提出了三点假设，成功解释了氢原子发光现象，故D错误．
7.根据如图所给图片及课本中有关历史事实，结合有关物理知识，判断下列说法正确的是（ ）
A. 图1是发生光电效应现象的示意图，发生光电效应现象的条件是入射光的波长不小于金属的“极限波长”
B. 图2是链式反应的示意图，发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于等于临界体积
C. 图3是氢原子能级图，一个处于n=4能级的氢原子，跃迁可以产生6种光子
D. 图4是氡的衰变规律示意图，氡的半衰期是3.8天，若有16个氡原子核，经过7.6天后一定只剩下4个氡原子核
【答案】B
【解析】
【详解】A、发生光电效应现象的条件是入射光的波长不大于金属的“极限波长”，不小于金属的极限频率，选项A错误；B、发生链式反应的条件之一是裂变物质的体积大于等于临界体积，选项B正确；
C、处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁，最终跃迁到基态，跃迁情况可能是：4→1，释放1种频率的光子；4→3→1，4→2→1，释放2种频率的光子．4→3→2→1，释放3种频率的光子．最多产生3种频率的光子，选项C错误；
D、半衰期是大量原子衰变的统计规律，对少数原子不适应，选项D错误．
8.大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量用来发电，氘核聚变反应方程是，已知的质量为，的质量为，的质量为
，．氘核聚变反应中释放的核能约为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】氘核聚变反应的质量亏损，则该反应释放的核能为．
A. 与上述计算结果不符，故A不符合题意；
B. 与上述计算结果相符，故B符合题意；
C 与上述计算结果不符，故C不符合题意；
D. 与上述计算结果不符，故D不符合题意．
9.放射性元素A经过2次α衰变和1次β 衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了
A. 1位 B. 2位 C. 3位 D. 4位
【答案】C
【解析】
【详解】α粒子是，β 粒子是，因此发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位．故选项C正确．
【点睛】衰变前后质量数和电荷数守恒，根据发生一次α衰变电荷数减少2，发生一次β 衰变电荷数增加1可以计算出放射性元素电荷数的变化量．
10.匝数为100匝的线圈通有如图所示的交变电流(图中曲线为余弦曲线的一部分)，单匝线圈电阻r＝0.02Ω，则在0～10s内线圈产生的焦耳热为( )
A. 80J B. 85J C. 90J D. 125J
【答案】B
【解析】
【详解】根据有效值的定义方法可知：
（）2R×+22×=I2RT
解得
I=A
总电阻为
r=100×0.02=2Ω；
则10s内产生的焦耳热
Q=I2rt=（）2×2×10=85J；
故选B．
【点睛】本题要注意明确该交流电中前二分之一周期为正弦交流电的四分之一周期，该时间内的有效值和最大值之间的关系仍然为.
二、多选题
11.在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图示正弦规律变化设线圈总电阻为，则
A. 时，线圈平面平行于磁感线
B. 时，线圈中的电流改变方向
C. 时，线圈中的感应电动势最大
D. 一个周期内，线圈产生的热量为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．根据图象可知，在t=0时穿过线圈平面的磁通量为零，所以线圈平面平行于磁感线，A正确；
B．Φ-t图象的斜率为，即表示磁通量的变化率，在0.5s～1.5s之间，“斜率方向“不变，表示的感应电动势方向不变，则电流强度方向不变，B错误；
C．所以在t=1.5s时，通过线圈的磁 量最大，线圈位于中性面，感应电动势为0，故C错误；
D．感应电动势的最大值为，有效值，根据焦耳定律可得一个周期产生的热为，故D正确．
12.如图甲所示矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动，产生的交变电流输入理想变压器的原线圈，矩形线圈以两种角速度转动产生的电动势随时间的变化规律如图乙中a、b所示，则下列说法正确的是 ( )
A. 曲线a、b对应的线圈角速度之比为
B. 曲线b表示的交变电流的电动势有效值为5V
C. 仅将原线圈抽头P向上滑动时，灯泡变暗
D. 仅将电容器的电容C变大时，灯泡变暗
【答案】AC
【解析】
【详解】A.由图乙可知的周期为，的周期为，则由，角速度与周期成反比，故角速度比为．故A正确．
B.由图乙可知曲线表示的交变电流的电动势最大值为，根据可得
，所以可得曲线表示的交变电流的电动势的最大值为，则有效值为．故B错误．
C. 仅将原线圈抽头向上滑动时，原线圈的匝数变大，根据变压器的电压与匝数的关系，输出电压减小，故灯泡会变暗．故C正确．
D.电容器的电容变大，容抗减小，故干路电流增加，灯泡变亮．故D错误．
13.已知阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol－1，下列关于分子动理论的说法中正确的是（ ）
A. 把冰分子看成一个球体，不计冰分子间的空隙，由冰的密度可估算出冰分子直径的数量级为
B. 布朗运动是指液体分子的无规则运动
C. 某油轮载有密度为的原油在海面上航行，由于故障使部分原油泄漏，若共泄漏出原油9000 kg，这次泄漏事故造成的最大污染面积可达到
D. 由某气体的密度、体积和摩尔质量可估算出该气体分子的直径
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】A．将冰分子看成立方体形，且一个挨一个紧密排列，则冰的摩尔体积为
则冰分子的体积
根据
解得冰分子直径，将冰分子的摩尔质量M=18×10-3kg/moL，NA=6.0×1023mol－1
和代入上式，可得，故A正确；
B．布朗运动是悬浮在液体中固体小颗粒的无规则运动，反映了液体分子的无规则运动，故B错误；
C．原油体积为
而分子直径数量级为d=10-10m，所以污染的海洋面积
故C正确；
D．已知该气体的密度、体积和摩尔质量，可以得到摩尔体积，但缺少阿伏加德罗常数，故不能算出分子间的平均距离；况且由于气体间隙较大，就是可以估算，也只能估算出分子间的平均距离，不可能估算出分子直径，故D错误。故选AC。
14.如图所示，两个相切的圆表示一个静止的原子核发生某种衰变后，释放出来的粒子和反冲核在磁场中运动的轨迹，可以判断
A. 原子核发生β衰变
B. 原子核发生α衰变
C. 大圆是释放粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹
D. 大圆是新核的运动轨迹，小圆是释放粒子的运动轨迹
【答案】AC
【解析】
【详解】分裂前后动量守恒，由半径可知小圆粒子带电量大，为生成的新核，肯定带正电，由洛伦兹力可判断新核沿逆时针转动，另一个粒子沿顺时针转动，由洛伦兹力可判断为电子，A对； C对；
三、填空题
15.在某次光电效应实验中，得到的遏止电压UC与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和纵截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则所用材料的逸出功可表示为______________，普朗克常量可表示为____________。
【答案】 (1). -eb (2). ek
【解析】
【详解】[1][2]根据光电效应方程
根据动能定理
联立解得
利用一次函数性质，对比系数得
，
解得
W=-eb，h=ek
16.如（甲）和（乙）图中是某同学从资料中查到的两张记录水中炭粒运动位置连线的图片，记录炭粒位置的时间间隔均为30 s，两方格纸每格表示的长度相同。比较两张图片可知：若炭粒大小相同，____（选填“甲”或“乙”）中水分子的热运动较剧烈；若水温相同，______（选填“甲”或“乙”）中炭粒的颗粒较大。
【答案】 (1). 乙 (2). 甲
【解析】
【详解】[1][2]布朗运动是悬浮在液体或气体中固体小颗粒的永不停息地做无规则运动，布朗运动是由于液体分子对小颗粒的撞击不平衡造成的；颗粒越小，液体分子对颗粒的撞击越不平衡，布朗运动越明显。由图可知，乙图中颗粒的布朗运动更明显，温度越高，布朗运动越激烈，所以若炭粒大小相同，乙中水分子的热运动较剧烈；若水温相同，甲中炭粒的颗粒较大。
17.在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：
①往边长约为40 cm的浅盘里倒入约2 cm深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
②用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定；
③将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子直径的大小；
④用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积；
⑤将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上；
完成下列填空：
（1）上述步骤中，正确的顺序是__________；（填写步骤前面的数字）
（2）将6mL的油酸溶于酒精，制成
mL的油酸酒精溶液；测得1mL的油酸酒精溶液有75滴。现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，所形成的油膜的面积如图所示。图中正方形小方格的边长为1cm。油酸膜的面积是________cm2，按以上数据，估算出油酸分子的直径为_________m。（该结果保留1位有效数字）
【答案】 (1). ④①②⑤③ (2). 114（113、115同样对） (3).
【解析】
【分析】
【详解】（1）[1]“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（教师完成，记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积（④）→准备浅水盘（①）→形成油膜（②）→描绘油膜边缘（⑤）→测量油膜面积，计算分子直径（③），故上述步骤中，正确的顺序是④①②⑤③；
（2）[2] 以坐标纸上边长为1cm的正方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多余半个的算一个，由图示油膜可知，正方形的个数是114个，油膜面积为
S=114cm2=1.14×10-2m2
[3]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
油酸分子直径为
四、计算题
18.如图所示，线圈abcd的面积是0.05m2，共100匝，线圈的总电阻为1Ω，外接电阻R=9Ω，匀强磁场的磁感应强度B=T，当线圈以300r/min的转速匀速旋转时．问：
（1）若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式；
（2）线圈转过s时电动势的瞬时值多大？
（3）电路中，电压表和电流表的示数各是多少？
（4）从中性面开始计时，经s通过电阻R的电荷量是多少？
【答案】（1）e=50sin 10πt V；（2）43.3 V （3）31.86 V， 3.54 A．（4） C．
【解析】
【详解】(1) 若从线圈处于中性面开始计时，写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式
(2)当t＝s时
(3)电动势的有效值为
电流表示数
．
电压表示数
(4)s内线圈转过的角度
，
该过程，
所以由公式求得;
19.氢4是氢的一种同位素，在实验室里，用氘核（）轰击静止的氚核（）生成氢4的原子核（）。已知、的质量分别为ml、m2，速度大小分别为vl、v2，方向相同：
①请写出合成的核反应方程式，并求出反应后生成的另一粒子的动量大小p；
②氘原子的能级与氢原子类似，已知其基态的能量为E1，量子数为n的激发态能量，普朗克常量为h。则氘原子从n=3跃迁到n=1的过程中，辐射光子的频率ν为多少？
【答案】①，；②
【解析】
【详解】①由质量数守恒与核电荷数守恒可知，核反应方程式为
核反应过程动量守恒，取的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得
解得另一粒子的动量大小为
②由波尔原子理论可知，氘原子跃迁过程中有
解得光子的频率
20.空气的摩尔质量M=29g/mol，则空气中气体分子的平均质量为多少？标况下，成年人做一次深呼吸约吸入450cm3的空气，试估算做一次深呼吸，吸入的空气质量是多少？所吸入的气体分子数大约是多少？（阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1 ，标况下Vm=22.4L/mol）（结果取两位有效数字）。
【答案】，，个
【解析】
【详解】根据题意可得空气分子的平均质量为
成年人做一次深呼吸吸入的空气质量
这些空气含有的分子为数为
个 个