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1、广州执信中学 2005 年高三物理热学光学 近代物理初步综合测试本试卷分第卷（选择题）和第卷（非选择题）两部分。共150 分考试用时120 分钟第卷 （选择题共40 分）一、本题共10 小题；每小题4 分，共 40 分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4 分，选不全的得2 分，有选错或不答的得0 分。1北京奥委会接受专家的建议，大量采用对环境有益的新技术。如奥运会场馆周围8090的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术。 太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，其核反应方程是（）A
2、 411H24 He 201 eB 147 N24He178 O 11HC 23592U01n13654Xe 3890Sr1001nD 23892U23490Th 24He2光纤维通信是利用光的全反射将大量信息高速传输，若采用的光导纤维是由内芯和包层介质组成，下列说法正确的是（）A 内芯和包层折射率相同，折射率都大B内芯和包层折射率相同，折射率都小C内芯和包层折射率不同，包层折射率较大D内芯和包层折射率不同，包层折射率较小3沙尘暴是由于土地沙化引起的一起恶劣的气象现象，对人类的生存造成极大的危害，发生沙尘暴时能见度只有几十米甚至几米，天空变黄发暗， 这是由于在这种情况下（）A 只有波长较短的一
3、部分光才能到达地面B只有波长较长的一部分光才能到达地面C只有频率较高的一部分光才能到达地面D只有频率较低的一部分光才能到达地面4分子运动是看不见、摸不着的，其运动特征不容易研究，但科学家可以通过对布朗运动认识它，这种方法在科学上叫做“转换法”。下面给出的四个研究实例，其中采取的方法与上述研究分子运动的方法相同的是（）A 伽利略用理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因的结论B爱因斯坦在普朗克量子学说的启发下提出了光子说C欧姆在研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变研究电流与电压的关系；然后再保持电压不变研究电流与电阻的关系D奥斯特通过放在通电直导线下方的小磁针发生偏转得出通电导线的周围存在
4、磁场的结论5要使氘核聚变， 必须使它们之间距离接近r 0cm ，也就是接近到核力能够发生作用的范围，物质温度很高时，氘原子将变为等离子体，等离子的分子平均动能为Ek=3K 1T/2，K1叫玻耳兹曼常数， T 为热力学温度，两个氘核之间的电势能为Ep=ke2/r ， r 为电荷之间的距离，则氘核聚变的温度至少为（）A ke2/K1r 0B ke2/2K 1r0C ke2/3K1r0C ke2 /4K1 r06处于激发态的原子，如果在入射光子的电磁场的影响下，引起高能态向低能态跃迁，同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去， 这种辐射叫受激辐射。 原子发生受激辐射时， 发出的光子的频率、
5、 发射方向等， 都跟入射光子完全一样， 这样使光得1到加强，这就是激光产生的机理。那么发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能 Ep、电子动能 Ek 的变化关系是（）A Ep 增大、 Ek 减小、 En 减小B Ep 减小、 Ek 增大、 En 减小CEp 增大、 Ek 增大、 En 增大D Ep 减小、 Ek 增大、 En 不变7一艘油轮装载着密度为9 102kg/m 3 的原油在海上航行，由于某种事故使原油发生部分泄露，设共泄露出9t，则这次事故造成的最大可能的污染面积约为（）A 1011m2B 1012m2C 108m2D 109m28处于基态的氢原子，能够从相互碰撞中或
6、从入射光子中吸收一定的能量，由基态跃迁到激发态。已知氢原子从基态跃迁到 n=2 的激发态需要吸收的能量为 10.2eV，如果静止的氢原子受其他运动的氢原子的碰撞跃迁到该激发态，则运动的氢原子具有的动能（）A 一定等于10.2eVB一定大于10.2eV ，且大的足够多C只要大于10.2eV ，就可以D一定等于10.2eV 的整数倍9 1924 年法国物理学家德布罗意提出物质波的概念，任何一个运动着的物体，小到电子，大到行星、恒星都有一种波与之对应，波长为h / p ，p 为物体运动的动量，h 为普朗克常数，同样光也具有粒子性，光子的动量为：ph /，根据上述观点可以证明一个静止的自由电子如果完全
7、吸收一个光子，会发生下列情况：设光子频率为，则Eh， phv / c ，被电子吸收后有：hme v2 / 2 ，得 v2c ，电子的速度为两倍光速，显然这是不可能的，关于上述过程下列说法正确的是（）A 因为微观世界动量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子有可能完全吸收一个光子B因为微观世界能量守恒定律不适用，上述论证错误，所以电子有可能完全吸收一个光子C动量守恒定律、能量守恒定律是自然界中普遍适用规律，所以唯一结论是电子不可能完全吸收一个光子D若 光子与一个静止的自由电子发生作用，则光子被电子散射后频率增大10太赫兹辐射（ 1THz=10 12Hz ）是指频率从0.3THz 到 10THz
8、、波长介于无线电波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域，所产生的T 射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。最近，意大利和英国的科学家终于研制出以红外线激光器为基础的首台可产生4.4THz 的 T 射线激光器， 从而使 T 射线的有效利用成为现实。关于 4.4THz 的 T 射线，下列说法中错误的是（）（谱朗克常数 h=6.63 1034J S）3.0 108m/sA 它在真空中的速度为B它是某种原子核衰变时产生的C它的波长比可见光长21D它的光子的能量约为 2.9 10 J第卷（非选择题共 110 分）二、本题共三小题，21 分。把答案填在题中的横线上或按题目要求作
9、图11正负电子对撞后湮灭成三个频率相同的光子。已知普朗恒量为h，电子质量为 m，电量为 e，电磁波在真空中传播速度为 c。则生成的光子射入折射率为 4 的水中，其波长为。3212在粗测油酸分子大小的实验中，具体操作如下：取油酸 1.00mL 注入 250mL 的容量瓶内， 然后向瓶中加入酒精， 直到液面达到 250mL 的刻度为止，摇动瓶使油酸在酒精中充分溶解，形成油酸的酒精溶液。用滴管吸取制得的溶液逐滴滴入量筒，记录滴入的滴数直到量筒达到1.00mL 为止，恰好共滴了 100 滴。在水盘内注入蒸馏水，静置后滴管吸取油酸的酒精溶液，轻轻地向水面滴一滴溶液，酒精挥发后，油酸在水面上尽可能地散开，
10、形成一油膜。测得此油膜面积为22。3.60 10 cm（1）这种粗测方法是将每个分子视为，让油酸尽可能地在水面上散开，则形成的油膜面积可视为，这层油膜的厚度可视为油分子的。（2）利用数据可求得油酸分子的直径为m。13某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图，在一个圆盘上，过其圆心 O 作两条相互垂直的直径 BC、EF。在半径 OA 上，垂直盘面插上两枚大头针 P1、P2 并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径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。同学们通过计算，预先在圆周EC 部分刻
11、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射率的值。（1）若 AOF =30 ， OP3 与 OC 之间的夹角为30，则 P3 处刻的折射率的值。（2）图中 P3、 P4 那一处对应的折射率大？（3）做 AO 的延长线交圆周于K， K 处对应的折射率为。三、本题共七小题， 90 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题答案中必须明确写出数值和单位。14.单色光束射到折射率n2 的透明球表面上，光束在过球心的平面内，入射角i=45 。研究经折射进入球内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图所示。（ 1）在图上画出
12、光线在球内的路径和方向。（ 2）求入射光与出射光之间的夹角。（ 3）如果入射的是一束白光， 透明球的色散情况与玻璃相仿，问哪种颜色光的 角最大，哪种颜色光的 角最小？15如图所示， 垂直于纸面向里的匀强磁场的磁感应强度B=0.500T ，MN 是磁场的左边界。 在磁场中的 A 点有一静止镭核 （ 22688 Ra ），OD=1.00m 。 22688 Ra 发A 距 MN 的距离 OA=1.00m 。D 为放置在 MN 边缘的粒子接收器，生放射性衰变， 放出某种粒子 x 后变为一氡 （ 22286Rn），接收器 D接收到了沿垂直于 MN 方向射来的粒子 x。（1）写出上述过程中的衰变方程（衰变
13、方程必须写出x 的具体符号） 。（2）求该镭核在衰变为氡核和x 粒子时释放的能量。 （保留三位有效数字，取 1u=1.66 102719kg，电子电荷量 e=1.60 10 C）316用功率 P0=1W 的光源，照射离光源 3m 处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长为 589nm 的单色光，求： 1s 内打到金属 1m2 面积上的光子数。17、人的体温是由下丘脑中特殊神经细胞监察和控制的，它们对人体血液温度很敏感， 当下丘脑温度高于 37时，人体散热机制（如血管舒张、出汗等）就活跃起来，已知37蒸发18g 汗水所需能量 E=4300J。现有一中年人慢步行走时肌体新陈代谢功率为35W ，而此
14、时人体通过传导辐射等方式（不包括出汗）产生散热功率只有33W，因此人体要通过出汗来保持散热和代谢的平衡，即保持体温为37，那么此人慢步行走1h 出汗约为多少克？18如图， MN 是竖直放置的长L=0.5m 的平面镜，观察者在A 处观察，有一小球从某处自由下落，小球下落的轨迹与平面镜相距d=0.25m ，观察者能在镜中看到小球像的时间t=0.2s。已知观察的眼睛到镜面的距离s=0.5m ，求小球从静止开始下落经多长时间，观察者才能在镜中看到小球的像。（取 g=10m/s2 ）19 为确定爱因斯坦的质能方程Emc 2 的正确性，设计了如下实验：用动能为E10.6Mev 的质子轰击静止的锂核37 L
15、i ，生成两个粒子，测得两个粒子的动能之和为 E219.9Mev ，求（1）写出该反应方程。（ 2 ） 通 过 计算 说 明Emc 2 正确 。（ 已 知 质子 、 粒 子 、 锂粒 子 的质 量分 别取、mu ）mp 1.0073um4.0015uLi7.0160参考答案12345678910ADBDDCBABCB4A 平面镜转过角，反射光线则要转过 2，反射光转过 60所需时间为 t/ 30.25s2此时间内在屏幕AB上出现的光斑次数为nft 12 0.253，若第一光斑恰出现在 A点，则屏幕上最多可出现4 个。5 C 由能量守恒要使氘核聚变，需2 3K1 T/2 ke2 /r 0，所以
16、T ke2/3K1r 08 B 当静止的氢原子与运动的氢原子发生完全非弹性碰撞时，损失的能量（即氢原子吸收的能量）最多。设运动的氢原子的动能为Ek=mv02/2，由 mv0=2 mv， Ek= mv02/2 2mv2/2，可求得 Ek=Ek/2。令 Ek=10.2eV ，则 Ek=20.4eV ，则运动的氢原子具有的动能应比10.2eV 大得多。所以B 正确。211答案：根据题干信息，正负电子湮灭成三个频率相同的光子，根据2mc =3h ， n=c/v ,4 =vT=v/f ，由于在水中和空气中频率相同，所以可得9h 。8mc12（ 1）球形单分子油膜直径 9（ 2） 1.11 10 。13答
17、案：（ 1） 1.73 (2)P4(3)114解：（ 1）光线入射到出射的光路图如下，入射光线AB 经透明球折射后，折射光线为BC，又经球内壁反射后，反射光线为CD ，再经折射后，折射出的光线为DE ， OB、OD 为球的半径。（2）由折射定律sini sinr =n，得 sinr=2 / 21/ 2 ，2r =30，由几何关系及对称性，有 /2=r (i r )=2r i，把 r=30 ， i=45 代入得， =30（ 3）由（ 2）知， n 越小， sinr 越小， r 越大， 越大，所以红光 最大，紫光 最小。15解：（ 1） 22688 Ra22286 Rn 24He（2）根据题意可知
18、，粒子在磁场中做圆运动的半径R=1.00m ，设粒子的速度为v ，带电量为 q，质量为m，则有 qvBmv2R( PqBR21.60 10 190.5001.001.6010 19 kgm/s)粒子的动能 E1P 2 / 2m1.9310 12 J镭核衰变满足动量守恒，设氡核的质量为M，速度为 v，有 mvMv 0氡核的动能 E21 Mv 2m E12M镭核衰变时释放的能量EE1E2(1m )E11.9610 12 J。M16解：离光源3m 处的金属板每1s 单位面积上接收的光能为PP0t118.910 3Js/m24 r 2432每个光子的能量为Ehh c6.63 10 3431083.37
19、710 19 J58910 9所以单位时间内打在金属板上单位面积上的光子数为nP2.641016 个。E17、解： 1h 内此人通过出汗所消耗的能量E=(P2P1)t，代入数据得 E=7200J由题意知，在 37的体温时，这些能量所对应的汗水质量m=7200 18 30.14 g430018解：由平面镜成像规律及光路图可逆可知，人在A处能够观察到平面镜中虚像所对应的空间区域在如图所示的直线PM 和 QN 所包围的区域中， 小球在这一区间里运动的距离为图中 ab 的长度 L/ 。由于 aA/ b MA /N bA/C NA/ D所以 L/L=bA/NA/bA/ /NA/ =(s+d)/s联立求解， L /=0.75m设小球从静止下落经时间t 人能看到，5则 L /=g(t+ t)2/2 gt2/2代入数据，得 t=0.275s19解： (1)核反应方程为 37 Li 11H224 He(2) 核反应的质量亏损mmLimp 2m 0.0203u ，由质能方程可得，质量亏损相当的能量Emc218.9Mev 而系统增加的能量EE2E1 19.3Mev这些能量来自核反应中，在误差允许的范围内可认为相等，所以Emc2正确。6