2024北京十五中高三（上）開學考物理試題及答案

2024北京十五中高三（上）開學考物理2024.08一．單項選擇題（本題共12小題，每小題3分，共分。在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）1.盧瑟福提出原子核式結構模型是為了解釋（A.α粒子散射實驗B.核聚變反應2.下列核反應方程中括號內的粒子為中子的是（））C.天然放射現(xiàn)象D.核裂變反應1n144+89+()U→T+h(A.C.U+0B.D.925636NHe4O)7+14C4N+(6)723.氫原子能級示意如圖?，F(xiàn)有大量氫原子處于n=3能級上，下列說法正確的是（）A.這些原子躍遷過程中最多可輻射出2種頻率的光子B.從n3=能級躍遷到n=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子波長長C.從n3=能級躍遷到n=4能級需吸收的能量0.66eVD.n=3能級的氫原子電離至少需要吸收13.6eV的能量4.關于天然放射現(xiàn)象，下列說法正確的是（A.天然放射現(xiàn)象表明原子核內部是有結構的C.升高溫度可以減小放射性元素的半衰期）B.β射線是原子核外電子形成的電子流D.β射線比α射線的穿透能力弱5.太陽能源于太陽內部的聚變反應，太陽質量也隨之不斷減少。設每次聚變反應可看作4個氫核結合成1個氮核，太陽每秒鐘輻射的能量約為4.01026J。下列說法正確的是（）A.該聚變的核反應方程是11H→42+20?1eB.聚變反應在常溫下也容易發(fā)生C.太陽每秒鐘減少的質量約4.4109kgD.目前核電站采用的核燃料主要是氫核6.應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入。如圖所示，某同學坐在列車的車廂內，列車正在前進中，桌面上有一個小球相對桌面靜止。如果他發(fā)現(xiàn)小球突然運動，可以根據(jù)小球的運動，分析判斷列車的運動。下列判斷正確的是（）A.小球相對桌面向前運動，可知列車在減速前進B.小球相對桌面向后運動，可知列車在勻速前進C.小球相對桌面向前運動，可知列車在加速前進D.小球相對桌面向后運動，可知列車在減速前進7.下列說法中正確的是（）A.加速度增大，速度一定增大C.速度變化越大，加速度越大B.速度為零，加速度也一定為零D.速度變化越快，加速度越大8.某質點沿直線運動的-t圖像如圖所示，由圖像可知（）A.前2秒物體做勻速直線運動C.前5秒物體的位移為30mB.第5秒時物體的加速度為?6m/s2D.5秒末物體返回出發(fā)點9.甲乙兩汽車在一平直公路上同向行駛，在t=0到t=1的時間內，它們的-t圖象如圖所示，在這段時間內（）A.汽車甲的平均速度比乙大1+v2B.汽車乙的平均速度等于C.甲乙兩汽車的位移相同2D.汽車甲的加速度大小逐漸減小，汽車乙的加速度大小逐漸增大238U→34Th+24He234Th，生成的經過一系9010.一靜止的鈾核放出一個α粒子衰變成釷核，衰變方程為92Pb列α衰變和β衰變后變成，以下說法正確的是（）A.鈾單核衰變生成的釷核的動能小于生成的α粒子的動能B.β衰變過程中釋放的電子來自核外電子234Th90Pb需經過7次α衰變、8次β衰變轉化為C.234Th90D.釷核（）的半衰期是天，20個釷核經過48天后，還剩5個釷核利用如圖所示的裝置研究光電效應，閉合單刀雙擲開關1，用頻率為的光照射光電管，調節(jié)滑動變1阻器，使電流表的示數(shù)剛好為0，此時電壓表的示數(shù)為U，已知電子電荷量為e，普朗克常量為h1說法正確的是（）A.其他條件不變，增大光強，電壓表示數(shù)增大B.更大頻率的光照射，調整電流表的示數(shù)為零，此時電壓表示數(shù)仍為U1C.其他條件不變，使開關接S，電流表示數(shù)仍為零2eU1hD.光電管陰極材料的截止頻率=?c112.在高中物理中，我們會遇到許多不同的物理概念和分析方法，這些概念和方法對我們認識自然規(guī)律會有很大幫助，因此要重視對概念和方法的準確理解和正確應用。自然界中某個物理量D的變化可以記為△D，發(fā)生這個變化所用的時間間隔可以記為△t；變化量△D與△t之比就是這個量對時間的變化率，簡稱變化率。在運動學中也可以引入“加速度的變化率”來表示加速度對時間變化的快慢。圖表示某一物體做直線運動時的a-t圖像。下列表述中正確的是（）A.“加速度的變化率”的單位應該是m/s2B.“加速度的變化率”為0的運動一定是勻速直線運動C.由a-t圖像可知，在前內該物體一定做勻減速直線運動D.由a-t圖像可知，在前內該物體的速度變化量為3m/s二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得013.如圖所示，甲同學用手拿著一把長50cm的直尺，并使其處于豎直狀態(tài)：乙同學把手放在直尺0刻度線位置做捏尺的準備。某時刻甲同學松開直尺，直尺保持豎直狀態(tài)下落，乙同學看到后立即用手指捏住直尺，手捏住直尺位置的刻度值為20cm；重復以上實驗，乙同學第二次手捏住直尺位置的刻度值為10cm。直尺下落過程中始終保持豎直狀態(tài)。若從乙同學看到甲同學松開直尺，到他捏住直尺所用時間叫“反應時間”，取重力加速度g=10m/s2則下列說法中正確的是（）A.乙同學第一次捏住直尺之前的瞬間，直尺的速度約為4m/sB.乙同學第一次的“反應時間”比第二次長C.若某同學的“反應時間”大于0.4s，則用該直尺將無法用上述方法測量他的“反應時間”D.若將尺子上原來的長度值改為對應的“反應時間”值，則可用上述方法直接測出“反應時間”14.在距離地面15m高的位置以10m/s的初速度豎直向上拋出一小球，小球上升到某一高度后回落，最后落至地面。規(guī)定豎直向上為正方向，忽略空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2從小球被拋出到落至地面，下列說法中正確的是（）A.若以拋出點為坐標原點，則小球在最高點的坐標為5mB.從拋出點到落地點，小球的運動時間為3sC.從拋出點到落地點，小球的平均速度為5m/sD.從拋出點到落地點，小球的速度變化量為-30m/s15.高鐵列車做直線運動進站，總能準確地?？吭趯囬T的位置，這是利用計算機控制制動裝置，實現(xiàn)列車安全準確地進站停車。如圖所示為某列車在進站停車過程中加速度大小av的變化曲線。則該列車（）A.速度從17m/s降至3m/s經過的時間為20sB.速度從20m/s降至3m/s行進的距離為mC.速度從100m/s降至20m/s過程中受到的合力變大D.進站過程，先做勻減速運動，后做加速度越來越小的減速運動16.產生阿秒光脈沖的研究工作獲得2023年的諾貝爾物理學獎，阿秒（as）是時間單位，11018s，阿秒光脈沖是發(fā)光持續(xù)時間在阿秒量級的極短閃光，提供了阿秒量級的超快“光快門”，使探測原子內電子的動態(tài)過程成為可能。設有一個持續(xù)時間為100as的阿秒光脈沖，持續(xù)時間內至少包含一個完整的光波=?c=3.0108m/s，普朗克常量h6.61034Js，下列說法正確的是（=?周期。取真空中光速）A.對于0.1mm寬的單縫，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的衍射現(xiàn)象更明顯B.此阿秒光脈沖和波長為550nm的可見光束總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更少(J)的基態(tài)氫原子電離?2.21018??C.此阿秒光脈沖可以使能量為D.為了探測原子內電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應大于電子的運動周期三、實驗題（本題共2小題，共17.某同學用圖1所示的實驗裝置研究小車沿斜面向下運動的規(guī)律。安裝好器材后，接通電源，釋放小車，打出一條紙帶。舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每隔四個點取一個計數(shù)點，如圖2中0、、2……7點所示。（1）實驗中，除打點計時器、小車、長木板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的器材中，還必須使用的有______。A.電壓合適的50Hz交流電源C.刻度尺B.電壓可調的直流電源D.秒表E.天平（2）某同學計算出打下、2、345這五個計數(shù)點時小車的速度，并在圖3上畫出坐標點。請幫助他計v=v?t圖線。算打下計數(shù)點6時小車的速度______m/s，并在圖3中標出計數(shù)點6對應的坐標點，作出a=______m/s2（結果保留2（3）根據(jù)圖3，測得小車的加速度18.某同學利用如圖所示的小球落體運動的頻閃照片（局部）測量當?shù)氐闹亓铀俣萭的值，采集到小球下落距離h與時間t的部分數(shù)據(jù)如下：t（s）0.040.080.120.160.200.240.280.320.360.40h0.0140.0460.090.150.230.320.430.550.690.85（m）（1）若取t=0s時小球初速度為0.00m/s，則以________為橫軸、h為縱軸來繪圖以產生一條直線，該直線的斜率就是g的值。（2）實際上很難做到在頻閃時刻釋放小球，所以小球的初速度不一定為0.00m/s。以豎直向下為正方向，h=At+Bt+C，其中A=2，2將表中的數(shù)據(jù)擬合出下落距離ht變化的方程為B0.15ms1，=C=0.00m。使用上述方程，計算得：g的值為_________m/s2；小球下落=0.5s________m/s。四、論述與計算題（本題共4小題，共3419.某激光器能發(fā)射波長為λ的激光，發(fā)射功率為P，c表示光速，h表示普朗克常量，則激光器每秒發(fā)射的光子數(shù)為多少？20.氣墊導軌上有很多小孔，氣泵送來的壓縮空氣從小孔噴出，使得滑塊與導軌之間有一層薄薄的空氣，兩者不會直接接觸。這樣，滑塊運動時受到的阻力很小，可忽略不計。為測定氣墊導軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為3.0cm的遮光條，如圖所示．滑塊在傾斜的氣墊導軌頂端由靜止釋放，先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過第一個光電門的時間t1＝0.015s，通過第二個光電門的時間t2＝0.010s，遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間t＝0.200s。(1)求滑塊的加速度大??；(2)若使滑塊以3.2m/s的初速度由氣墊導軌的底端出發(fā)向上運動，請通過計算分析說明滑塊是否能到達1.5m長的氣墊導軌的頂端。21.如圖所示，在垂直紙面向里的磁感應強度大小為B的勻強磁場中，一個靜止于P點的放射性元素氡的222Rn86發(fā)生了一次衰變，變?yōu)獒暎≒o粒子（He）和生成的新核釙（Po）均在與42原子核磁場方向垂直的平面內做圓周運動。已知粒子的質量為m，電荷量為。222Rn86發(fā)生衰變的核反應方程，并定性畫出新核釙（Po）和粒子的運動軌跡；(1)寫出(2)新核釙（Po）和粒子的圓周運動均可等效成一個環(huán)形電流，求粒子做圓周運動的周期T和環(huán)形電流大小I；(3)磁矩是描述環(huán)形電流特征的物理量，把粒子做圓周運動形成的環(huán)形電流與圓環(huán)面積的乘積叫做粒子的回旋磁矩，用符號μ表示。設粒子做圓周運動的速率為v，試推導粒子回旋磁矩μ的表達式，并據(jù)此比較粒子和新核釙（Po）做圓周運動的回旋磁矩的大小關系。22.在量子力學誕生以前，玻爾提出了原子結構假說，建構了原子模型：電子在庫侖引力作用下繞原子核做勻速圓周運動時，原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中（定態(tài)），原子在各定態(tài)所具有的能量值叫做能級，不同能級對應于電子的不同運行軌道。電荷量為+Q的點電荷A固定在真空中，將一電荷量為-q的點電荷從無窮遠移動到距A為r的過程中，庫侖力做功W=k。已知電子質量為、元電荷為mer力常量為k、普朗克常量為h，規(guī)定無窮遠處電勢能為零。（1）若已知電子運行在半徑為r的軌道上，請根據(jù)玻爾原子模型，求電子的動能E及氫原子系統(tǒng)的能級1k1E1。（2）為了計算玻爾原子模型的這些軌道半徑，需要引入額外的假設，即量子化條件。物理學家索末菲提出了“索末菲量子化條件”，它可以表述為：電子繞原子核（可看作靜止）做圓周運動的軌道周長為電子h=物質波波長（電子物質波波長λ與其動量p的關系為）的整數(shù)倍，倍數(shù)n即軌道量子數(shù)。p①請結合索末菲量子化條件，求氫原子軌道量子數(shù)為n的軌道半徑r，及其所對應的能級E。nn②玻爾的原子模型除了可以解釋氫原子的光譜，還可以解釋核外只有一個電子的一價氦離子（He+）的光譜。已知氫原子基態(tài)的能級為-13.6eV，請計算為使處于基態(tài)的He+躍遷到激發(fā)態(tài)，入射光子所需的最小能量。參考答案一．單項選擇題（本題共12小題，每小題3分，共分。在每小題給出的四個選項中，只有一個選項是符合題意的）1.【答案】A【詳解】盧瑟福提出原子核式結構模型是為了解釋α粒子散射實驗。故選A。2.【答案】A【詳解】A．根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒知，核反應方程為U+01n+89+n)10925636故A符合題意；B．根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒知，核反應方程為U→Th+(24He)故B不符合題意；C．根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒知，核反應方程為14NH+e4O()H72+117故C不符合題意；D．根據(jù)電荷數(shù)和質量數(shù)守恒知，核反應方程為4C4N+(1e)0故D不符合題意。故選A。3.【答案】C【詳解】A．有大量氫原子處于n=3能級上，根據(jù)32=3可知這些原子躍遷過程中最多可輻射出3種頻率的光子，故A錯誤；B．從n3=能級躍遷到n=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子能量大，根據(jù)c==h可知從n=3能級躍遷到n=1能級比躍遷到n=2能級輻射的光子波長短，故B錯誤；C．從n3=能級躍遷到n=4能級需要吸收的能量為E=E?E=43故C正確；D．n=3能級的氫原子電離至少需要吸收1.51eV的能量，故D錯誤。故選C。4.【答案】A【詳解】A．射線的放射表明原子核內部存在著復雜的結構和相互作用。例如α衰變過程中，2個質子和2個中子結合在一起形成α粒子。所以天然放射現(xiàn)象表明原子核內部有一定結構，故A正確；B．發(fā)生一次β衰變，實際是原子核內的一個中子轉化為一個質子和一個電子，這個電子被拋射出來，故B錯誤；C．原子核衰變的半衰期由自身結構決定，與物理條件和化學狀態(tài)無關，故升高溫度不能改變原子核衰變的半衰期，故C錯誤；D．放射性元素衰變時放出的三種射線，γ射線穿透能力最強，β射線穿透能力居中，α射線穿透能力最弱，故D錯誤。故選A。5.【答案】C【詳解】A．根據(jù)核反應過程中的質量數(shù)守恒可得，該聚變的核反應方程為411H→42He+1e0生成物中是正電子，不是電子，A錯誤；B．該聚變反應需要在高溫高壓條件下發(fā)生，所以常溫下不容易發(fā)生，B錯誤；C．根據(jù)愛因斯坦的質能方程，可得太陽每秒鐘減少的質量為Em==4.410kg9c2C正確；D．目前核電站采用的核燃料是鈾核，利用鈾核的裂變反應過程中釋放的核能，D錯誤。故選C。6.【答案】A【詳解】BD．若小球相對桌面向后運動，說明列車的速度大于小球的速度，故可知列車在加速前進，選項BD錯誤；AC．若小球突然相對桌面向前運動，可知列車的速度小于小球的速度，故列車在減速前進，選項A正確，C錯誤。故選A。7.【答案】D【詳解】A．加速度增大，如果加速度方向與速度方向相反，則速度減小，故A錯誤；B．速度為零，加速度不一定為零，比如自由落體運動的初始時刻，故B錯誤；vCD．加速度是描述速度變化快慢的物理量，速度變化越快，加速度越大；加速度的定義式為a=，加t速度與速度和速度的變化量均沒有直接關系，所以速度變化越大，加速度不一定越大，故C錯誤，D正確。故選D。8.【答案】B【詳解】A．由圖像可知，前2s物體做勻加速直線運動，不是勻速直線運動，A錯誤；B．4物體做勻加速直線運動，此時的加速度為v0?6a==2=?2t1B正確；CD．圖線與坐標軸圍成的面積為位移的大小，前5s物體的位移為(2+6x=25秒末物體沒有返回出發(fā)點，CD錯誤。故選B。9.【答案】A【詳解】試題分析：因為圖線與坐標軸所夾的面積是物體的位移，故在0-t1時間內，甲車的位移大于乙車，xv=故根據(jù)不等于可知，甲車的平均速度大于乙車，選項A正確，C錯誤；因為乙車做變減速運動故平均速度t1+v2，選項B錯誤；因為圖線的切線的斜率等于物體的加速度，故甲乙兩車的加速度均逐漸減小，2選項D錯誤．考點：v-t圖象及其物理意義10.【答案】A【詳解】A．鈾單核衰變過程系統(tǒng)動量守恒，故釷核的動量與α粒子動量相等，由p2Ek=2m可知釷核的動能小于α粒子的，A正確；B．β衰變過程中釋放的電子是核內中子轉變成質子時放出的，B錯誤；234Th90Pb，C錯誤；C．由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知，需經過7次α衰變，6次β衰變轉化為D．半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，適用于大量原子核，對少數(shù)原子核不適用，D錯誤。故選A?！敬鸢浮緿【詳解】A．當開關S接1時，由愛因斯坦光電效應方程=?W011故其他條件不變時，增大光強，電壓表的示數(shù)不變，故A錯誤；B．若改用比更大頻率的光照射時，調整電流表的示數(shù)為零，而金屬的逸出功不變，故遏止電壓變大，1即此時電壓表示數(shù)大于U，故B錯誤；C．其他條件不變時，使開關S接2＞0可發(fā)生光電效應，故電流表示數(shù)不為零，故C錯誤；D．根據(jù)愛因斯坦光電效應方程=?W011其中0=c聯(lián)立解得，光電管陰極材料的截止頻率為eU1h=?c1故D正確。故選D。12.【答案】Dat【詳解】A．“加速度的變化率”是，則其單位應該是m/s3，A錯誤；B．“加速度的變化率”為0的運動，加速度是不變的，則一定是勻變速直線運動，B錯誤；C．由a-t圖像可知，在前2s內該物體的加速度減小，則物體做非勻變速直線運動，C錯誤；D．由于a-t圖像的面積等于速度的變化量，則由圖像可知，在前2s內該物體的速度變化量為1v=22D正確。故選D。二、多項選擇題（本題共4小題，每小題4分，共16分。每小題全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得013.【答案】BCD【詳解】A．根據(jù)2v=2gh可知，乙第一次抓住直尺的速度v=2m/sA錯誤；B．直尺下降的高度h，根據(jù)1h=22得2ht=g所以下落的高度最大時用的時間最長，所以第一次測量的反應時間最長，B正確；C．若某同學的反應時間為，則下落的高度1h=gt=0.8m2002大于該直尺的長度，所以將無法測量該同學的反應時間，C正確；D．將計算出的反應時間對應到尺子上的長度時，可用上述方法直接測出“反應時間”，D正確。故選BCD。14.【答案】ABD【詳解】A．小球從拋出到上升到最高點的高度為v202gh==5m規(guī)定豎直向上為正方向，若以拋出點為坐標原點，則小球在最高點的坐標為5mA正確；B．從拋出點到最高點，小球的運動時間為01==g從最高點落回地面，小球做自由落體運動，則有10+h=gt2=20m22解得t2=則從拋出點到落地點，小球的運動時間為t=t+t=12故B正確；C．規(guī)定豎直向上為正方向，從拋出點到落地點，小球的平均速度為xt15v==m/s=?5m/s3故C錯誤；D．規(guī)定豎直向上為正方向，從拋出點到落地點，小球的速度變化量為v=?gt=?30m/s故D正確。故選ABD。15.【答案】AC【詳解】A．速度從17m/s降至3m/s的加速度恒定為a0.7m/s2，經過勻減速直線運動的時間為=v17?3t==s=a0.7故A正確；B．速度從20m/s降至3m/s的加速度恒定為a=0.7m/s2，行進的距離為v22?12a2202?32x==m279m20.7故B錯誤；C．速度從100降至20m/s過程中加速度逐漸增大，由牛頓第二定律可知合力逐漸增大，故C正確；a?vD．進站過程速度逐漸減小，由定的勻減速直線運動，故D錯誤；故選AC。圖像可知列車先做加速度逐漸增大的變減速直線運動，再做加速度恒16.【答案】BC【詳解】A．此阿秒光脈沖的波長為==30nm550nm由障礙物尺寸與波長相差不多或比波長小時，衍射現(xiàn)象越明顯知，所以波長為550nm的可見光比此阿秒光脈沖的衍射現(xiàn)象更明顯，故A錯誤；cB．由=h知，此阿秒光脈沖比波長為550nm的可見光的光子能量大，故總能量相等時，阿秒光脈沖的光子數(shù)更少，故B正確；C．阿秒光脈沖的光子能量最小值為h===6.610J2?018J.21?18T故此阿秒光脈沖可以使能量為?13.6eV（?2.2×10?18J）的基態(tài)氫原子電離，故C正確；D．為了探測原子內電子的動態(tài)過程，阿秒光脈沖的持續(xù)時間應小于電子的運動周期，故D錯誤。故選BC。三、實驗題（本題共2小題，共17.1）AC（2）0.57（3）0.41##0.42##0.43【小問1必須使用電壓合適的50Hz交流電源給打點計時器供電，需要用刻度尺測量計數(shù)點之間的距離；通過打點計時器可以得到紙帶上計數(shù)點的時間間隔，所以不需要秒表，本實驗不需要用天平測質量。故選AC?！拘?因電源頻率為50Hz，每隔四個點取一個計數(shù)點，故相鄰兩計時點之間的時間間隔為T=5=則打下計數(shù)點6時小車的速度為(?)232.4521.051057Tv==m/s=0.57m/s2【小問3根據(jù)圖3中圖像的斜率可知，小車的加速度為Δv0.61?0.32a==m/s2/s2Δt0.712t2②.9.82③.5.0618.【答案】①.）[1]根據(jù)初速度為0的勻速直線運動的位移與時間關系1h=2212直線斜率為g的話，要以（2）[2]根據(jù)t2為橫軸；1x=vt+gt202可知g=2A=22=9.82m/s2[3]根據(jù)1x=vt+gt202可知0=B=)=vvgt0.159.820.55.06m/s=+=(+0四、論述與計算題（本題共4小題，共3419.【答案】hc【詳解】波長為的單色光的頻率為c=一個光子的能量為cE==ht該激光器的發(fā)光功率為P，則時間內發(fā)光能量為總=Ptt