第十二、十三章
(90分钟 100分)
第Ⅰ卷(选择题 共50分)
一、单项选择题(本大题共5小题，每小题4分，共20分，每小题只有一个选项符合题意)
1.关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是( )
A.爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说[高考资源网KS5U.COM]
B.光电效应现象说明了光的粒子性
C.频率越高的电磁波，波动性越显著
D.波长越长的电磁波，粒子性越显著
2.卢瑟福的α粒子散射实验结果表明( )
A.原子核是由质子和中子组成的，质子带正电，中子不带电
B.某些原子核容易发生衰变，自身变成另一种元素的原子核
C.原子的正电部分和几乎全部质量都集中在体积很小的核上，整个原子很空旷
D.电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破
3.如图所示，印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家.核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇.在核反应中有一种是一个U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为U＋n→X＋Sr＋10n，则下列叙述正确的是( )
A.X原子核中含有54个质子
B.X原子核中含有53个中子
C.裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量
D.裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒
4.(2012·汕头模拟)对一定质量的理想气体，下列说法中正确的是( )
A.先等压膨胀，再等容降温，其温度必低于起始温度
B.若压强增大，体积增大，则分子的平均动能一定增大
C.当分子间的平均距离变大时，压强必变小
D.若分子的平均动能不变，则气体既不吸热，也不放热
5.(滚动交汇考查)如图所示，实线表示在竖直平面内匀强电场的电场线，电场线与水平方向成α角，水平方向的匀强磁场与电场正交，有一带电液滴沿斜向上的虚线l做直线运动，l与水平方向成β角，且α>β，则下列说法中错误的是( )
A.液滴一定做匀变速直线运动
B.液滴一定带正电
C.电场线方向一定斜向上
D.液滴一定做匀速直线运动
二、双项选择题(本大题共5小题，每小题6分，共30分，每小题有两个选项符合题意)
6.(2012·衡水模拟)下列关于内能的说法正确的是( )
A.温度高的物体，其内能也一定大
B.物体吸收热量，其内能一定增加
C.一定质量的0℃的冰熔化成0℃的水，其内能一定增大
D.物体克服滑动摩擦力做功，其内能一定增大
7.(2012·青岛模拟)日本福岛第一核电站在地震后，数秒内就将控制棒插入核反应堆芯，终止了铀的裂变链式反应.但海啸摧毁了机组的冷却系统，因裂变遗留的产物铯、钡等继续衰变不断释放能量，核燃料棒温度不断上升.则下列说法正确的是( )
A.控制棒通过吸收中子来实现对核反应的控制
B.衰变释放的射线中，α射线的穿透力最强
C.铯、钡等衰变时释放能量，故会发生质量亏损
D.核裂变遗留物铯、钡等原子的质量可能比铀原子质量更大
8.(2012·珠海模拟)如图所示，铁芯右边绕有一个线圈，线圈两端与滑动变阻器、电池组连成回路.左边的铁芯上套有一个环面积为0.02 m2、电阻为0.1 Ω的金属环.铁芯的横截面积为0.01 m2，且假设磁场全部集中在铁芯中，金属环与铁芯截面垂直.调节滑动变阻器的滑动头，使铁芯中的磁感应强度每秒均匀增加0.2 T，则从上向下看( )[高考资源网]
A.金属环中感应电流方向是逆时针方向
B.金属环中感应电流方向是顺时针方向[高考资源网KS5U.COM]
C.感应电动势大小为4.0×10－3 V
D.感应电动势大小为2.0×10－3 V
9.如图所示，汽缸放置在水平台上，活塞质量为5 kg，若保持密闭气体温度不变，将汽缸缓慢竖起倒置， 汽缸倒置过程中(活塞没有脱离汽缸)，下列说法正确的是( )
A.密闭气体的压强增大了
B.密闭气体的压强减小了
C.密闭气体吸收热量，对外做功
D.外界气体对缸内密闭气体做功，放出热量
10.(滚动单独考查)学校的变压器把电压为1 000 V的交流电降压为u＝311sin100πt (V)后供给各教室，输电线的零线b上保持零电势不变，而火线a上的电势随时间做周期性变化.为保证安全用电，教室里电灯的开关要接在火线上，如图所示.下列说法正确的是( )
A.变压器原线圈与副线圈的匝数比为50∶11
B.此交流电的频率为100 Hz
C.开关断开时其两触点间的电压为220 V
D.火线上的最高电势与最低电势之差为311 V
第Ⅱ卷(非选择题 共50分)
三、实验题(本大题共2小题，共12分)[高考资源网KS5U.COM]
11.(4分)利用油膜法可粗略地测定分子的大小和阿伏加德罗常数.若已知n滴油的总体积为V，一滴油形成的油膜面积为S，这种油的摩尔质量为μ，密度为ρ，则每个油分子的直径d和阿伏加德罗常数NA分别为(球的体积公式为V＝πd3)
_______(把正确答案填在横线上).
A.d＝，NA＝ B.d＝，NA＝
C.d＝，NA＝ D.d＝，NA＝
12.(8分)热敏电阻是传感电路中常用的电子元件，现用伏安法研究电阻在不同温度下的伏安特性曲线，要求特性曲线尽可能完整.已知常温下待测热敏电阻的阻值约4～5 Ω.将热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水瓶(图中未画出)、电源(3 V、内阻可忽略)、直流电流表(内阻约1 Ω)、直流电压表(内阻约5 kΩ)、滑动变阻器(0～20 Ω)、开关、导线若干.
(1)在图(a)中画出实验电路图.
(2)根据电路图，在图(b)所示的实物图上连线.
(3)简要写出完成接线后的主要实验步骤.
四、计算题(本大题共4小题，共38分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)
13.(8分)一定质量的理想气体从外界吸收了4.2×105 J的热量，同时气体对外做了6.0×105 J的功，问：[Ks5u.com]
(1)理想气体的内能如何变化？[高考资源网KS5U.COM]
(2)这部分理想气体的压强如何变化？(回答“增大”、“减小”或“不变”)
(3)若这种气体的摩尔质量是32 g/mol，则0.48 g该种气体内包含有多少个分子？(阿伏加德罗常数取6.02×1023 mol－1，结果保留两位有效数字)
14.(2012·茂名模拟)(8分)如图甲所示，质量为m＝50 g，长l＝10 cm的铜棒，用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝T.未通电时，轻导线在竖直方向，通入恒定电流后，棒向外偏转的最大角度θ＝37°，求此棒中恒定电流的大小.
某同学对棒中恒定电流的解法如下：对铜棒进行受力分析，通电时导线向外偏转，说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外，受力如图乙所示(侧视图).
当最大偏转角θ＝37°时，棒受力平衡.有
tanθ＝＝，得I＝＝11.25 A.
(1)请判断，该同学的解法正确吗？若不正确则请指出错在哪里.
(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果.
15.(10分)某实验室工作人员，用初速度v0＝0.09c(c为光速)的α粒子，轰击静止的氮原子核N，产生了质子H.如果某次碰撞可以看做对心正碰，碰后新核与质子同方向运动，垂直磁场方向射入磁场，通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1∶20.已知质子质量为m.
(1)写出核反应方程.
(2)求出质子的速度v.
(3)若使上述两个质子发生对心弹性碰撞，则每个质子的动量变化量是多少？(结果保留两位有效数字)
16.(滚动单独考查)(12分)如图所示，宽度L＝0.5 m的光滑金属框架MNPQ固定于水平面内，并处在磁感应强度大小B＝0.4 T，方向竖直向下的匀强磁场中，框架的电阻非均匀分布.将质量m＝0.1 kg，电阻可忽略的金属棒ab放置在框架上，并与框架接触良好，以P为坐标原点，PQ方向为x轴正方向建立坐标.金属棒从x0＝1 m处以v0＝2 m/s的初速度，沿x轴负方向做a＝2 m/s2的匀减速直线运动，运动中金属棒仅受安培力作用.求：
(1)金属棒ab运动0.5 m，框架产生的焦耳热Q；
(2)框架中aNPb部分的电阻R随金属棒ab的位置x变化的函数关系；[高考资源网KS5U.COM]
(3)为求金属棒ab沿x轴负方向运动0.4 s过程中通过ab的电荷量q，某同学解法为：先算出经过0.4 s金属棒的运动距离x，以及0.4 s时回路内的电阻R，然后代入q＝＝求解.指出该同学解法的错误之处，并用正确的方法解出结果.
[Ks5u.com]
答案解析
1.【解析】选B.光电效应现象说明光具有粒子性，爱因斯坦的光子说并没有否定光的电磁说，故A错，B正确.波长越长，频率越低的电磁波其波动性越显著；频率越高，波长越短的电磁波其粒子性越显著，故C、D均错.
2.【解析】选C.汤姆生发现电子，打破了原子不可再分的观念，但不是卢瑟福α粒子散射实验的结果，D错误；卢瑟福根据α粒子散射实验结果，建立了原子的核式结构学说，C正确，A、B错误.
3.【解析】选A.由核反应方程的质量数守恒和电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A正确，B、D错.释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错.
4.【解析】选B.根据＝C，体积V增加，压强减小时，T不一定如何变化，A错.若p增大，V增大，则T一定增大，故B正确.分子间距增大，即V增大，但压强不一定如何变化，C错.分子平均动能不变即T不变，若对外做功或对内做功一定要吸热或放热，D错.
5.【解析】 选A.在电磁场复合区域粒子一般不会做匀变速直线运动，因速度变化，洛伦兹力变化，合外力要发生变化，因此带电液滴做匀速直线运动，所受合力为零，其受力情况如图所示.由左手定则可知液滴带正电，所以电场线斜向上，故A错，B、C、D对.
6.【解析】选C、D.物体的内能与物质的量、体积及温度有关，只是温度高，内能不一定大，A错.根据ΔU＝W＋Q，如果物体吸热时，同时对外做功，内能有可能减少，B错.0℃的冰熔化成0℃的水，平均动能没变，但吸热后势能增加，内能增大，C正确.物体克服滑动摩擦力做功时，机械能转化为内能，其内能增大，D正确.
7.【解析】选A、C.反应堆靠控制棒吸收中子来控制反应速度，A正确.在α、β、γ三种射线中，γ射线穿透力最强，α射线穿透力最弱，B错.铯、钡衰变时，向外辐射能量，发生质量亏损，C正确.铀裂变时质量要亏损，D错.
8.【解析】选A、D.金属环中的原磁场方向竖直向下，由楞次定律，感应电流的磁场向上，电流方向是逆时针方向，故A正确，B错误；由法拉第电磁感应定律，电动势大小E＝S铁芯＝2.0×10－3 V，故D正确，C错误.
9.【解析】选B、C.在题图中，大气压力加上活塞的重力等于容器内气体的压力，汽缸倒置后，容器内气体的压力加上活塞的重力等于大气压力，很显然密闭气体的压强减小了，A错B对；因为气体温度不变，内能不变，汽缸倒置过程中气体体积增大，对外做功，需吸收热量，C对D错.
10.【解析】选A、C.教室需要的交变电压有效值U2＝ V＝220 V，故匝数比＝＝＝50∶11，A正确；变压器不改变交流电的频率，故f1＝f2＝＝ Hz＝50 Hz，B错；开关断开时两点电压为有效值，即为220 V，C正确；火线上最高电势为311 V，最低电势为－311 V，故电势之差为622 V，D错误.
11.【解析】单分子油膜法估测分子直径的公式为d＝＝；根据摩尔质量、密度和阿伏加德罗常数关系有NA×πd3＝，化简得NA＝.
答案：A
12.【解析】常温下待测热敏电阻的阻值(约4～5 Ω)较小，应该选用电流表外接法.热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，热敏电阻两端的电压由零逐渐增大，滑动变阻器选用分压式.
(1)实验电路如图甲所示.
(2)根据电路图，连接实物图如图乙所示.
(3)完成接线后的主要实验步骤：①往保温杯里加一些热水，待温度计稳定时读出温度计示数；②调节滑动变阻器，快速测出几组电压和电流的值；③重复①和②，测量不同温度下的数据；④绘出各测量温度下的热敏电阻的伏安特性曲线.
答案：见解析
13.【解析】(1)根据热力学第一定律ΔU＝W＋Q，
得ΔU＝－6.0×105＋4.2×105＝－1.8×105 (J)，
所以内能减少1.8×105 J. (3分)
(2)理想气体内能减小，温度一定降低，又由于气体对外做功，气体体积增大，根据理想气体状态方程＝C可得气体压强一定减小. (3分)
(3)气体所含的分子数为
n＝×6.02×1023＝9.0×1021(个). (2分)
答案：(1)减少1.8×105 J (2)压强减小
(3)9.0×1021个
14.【解析】(1)该同学的解法错误. (1分)
错误原因：认为棒到达最高点速度为零时，一定处于平衡状态；或者认为偏角最大的是平衡位置.实际上在最大偏角时铜棒并不是处于平衡状态. (2分)
(2)正确的解法如下：铜棒向外偏转过程中，导线拉力不做功，如图所示，安培力F做功为
WF＝Fx1＝BIl2sin37° (1分)
重力做功为WG＝－mgx2＝－mgl(1－cos37°) (1分)
由动能定理得
BIl2sin37°－mgl(1－cos37°)＝0 (2分)
解得：I＝＝5 A. (1分)
答案：(1)见解析
(2)过程见解析 5 A
15.【解析】(1)由核反应中质量数和电荷数守恒可得
N＋He―→O＋H. (2分)
(2)设α粒子、新核的质量分别为4m、17m，质子的速度为v，二者对心正碰过程中，由动量守恒定律可得：
4mv0＝17m＋mv (2分)
解得：v≈0.19c. (2分)
(3)两个质子发生对心弹性碰撞时，发生速度交换.对某一个质子，选其末动量方向为正方向，则
p2＝mv，p1＝－mv，故Δp＝p2－p1＝2mv＝0.38mc
方向与末动量方向一致. (4分)
答案：(1)N＋He―→O＋H (2)0.19c
(3)0.38mc，方向与末动量方向一致
16.【解析】(1)金属棒仅受安培力作用，其大小
F＝ma＝0.1×2 N＝0.2 N (1分)
金属棒运动0.5 m，框架中产生的焦耳热等于克服安培力做的功
所以Q＝Fx＝0.2×0.5 J＝0.1 J. (2分)
(2)金属棒所受安培力
F＝BIL (1分)
I＝＝ (1分)
所以F＝v＝ma (1分)
由于棒做匀减速直线运动，
v＝
所以R＝ (2分)
＝＝0.4. (1分)
(3)错误之处是把0.4 s时回路内的电阻R代入q＝进行计算. (1分)
正确的解法是q＝It
因为F＝BIL＝ma (1分)
所以q＝t＝×0.4＝0.4 (C). (1分)
答案：(1)0.1 J (2)R＝0.4 (3)见解析
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