2023年高考物理15章综合检测.docx

第十四章 光的传播 光的波动性 第十五章　量子论初步　原子核综合检测 一、选择题(此题共12小题，共48分，在每题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 1．(2023·上海综合能力)二十世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子，如图是 (　　) A．卢瑟福的α粒子散射实验装置 B．卢瑟福发现质子的实验装置 C．汤姆逊发现电子的实验装置 D．查德威克发现中子的实验装置 【解析】　由图知是粒子轰击金箔，应选项A对． 【答案】　A 2．(2023·武汉局部学校调研测试)U放射性衰变有多种途径，其中一种途径是先衰变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成X(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Ti，X和Ti最后都衰变变成Pb，衰变路径如以下图，那么可知图中 (　　) A．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变 B．过程①是β衰变，过程③是α衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变 C．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是α衰变，过程④是β衰变 D．过程①是α衰变，过程③是β衰变；过程②是β衰变，过程④是α衰变 【解析】　在Bi衰变变成X的过程中质量数不变，过程①是β衰变；X衰变变成Pb过程中质量数减少4，过程③是α衰变；Bi衰变变成Ti，核电荷数减少2，过程②是α衰变；Ti衰变变成Pb，核电荷数增加1，过程④是β衰变，所以选项A正确． 【答案】　A 3．μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为μ氢原子的能级示意图．假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光，且频率依次增大，那么E等于 (　　) A．h(ν3－ν1)　　　　　　　　 B．h(ν5＋ν6) C．hν3 D．hν4 【解析】　由能级跃迁知识及题意可知，处于n＝2能级的μ氢原子吸收能量为E的光子后，发出6种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级跃迁的，而ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6频率依次增大，说明从n＝4跃迁到n＝2时，辐射能量为hν3的光子，综上可知E＝hν3，C正确，A、B、D错误． 【答案】　C 4．如以下图，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 【解析】　由于两圆内切，可知原子核发生的是β衰变，衰变时动量守恒，在磁场中做圆周运动的半径r＝，r∝，可见大圆是β粒子的运动轨迹，小圆是新核的运动轨迹． 【答案】　AC 5．太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁波(场)的形式向四面八方辐射出去，×1026，单纯地由于这种辐射，太阳每秒钟减少的物质质量的数量级最接近于 (　　) A．1018kg　　B．109kg　　C．10－10kg　　D．10－17kg 【解析】　太阳每秒钟辐射的总能量ΔE＝P·t×1026J，由质能方程ΔE＝Δmc2，每秒钟减少的量Δm＝＝kg≈4×109kg，应选B. 【答案】　B 6．(2023·江苏省宿迁)在以下各种说法中，正确的选项是 (　　) A．2008年5月12日，地震波是机械波，其中即有横波也有纵波 B．地震波只有纵波 C．如果测量到来自遥远星系上某些元素发出的光波波长比地球上这些元素静止时发光的波长长，这说明该星系正在远离我们而去 D．照相机镜头采用镀膜技术增加透射光，这是利用了光的衍射原理 【解析】　地震波既有纵波，应选项A对、B错；选项C与多普勒效应类似，是对的；选项D是利用了光的干预原理，应选项D错． 【答案】　AC 7．一束复色光由空气射向一块平行的平面玻璃砖，经折射后分为两束单色光a和b，a光是红光，b光是蓝光，那么如图中光路图可能正确的选项是 (　　) 【解析】　当光射入平行平面玻璃砖后，出射光线应与入射光线平行，故CD错；出射光线相对入射光线发生侧移，折射率越大那么侧移量越大，而玻璃对蓝光的折射率比红光的折射率大，侧移量大，故B正确，A错误． 【答案】　B 8．用绿光做双缝干预实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx.以下说法正确的有 (　　) A．如果增大单缝到双缝间的距离，Δx将增大 B．如果增大单缝之间的距离，Δx将增大 C．如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx将增大 D．如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx将增大 【解析】　公式Δx＝λ中l表示双缝到屏的距离，d表示双缝之间的距离，λ表示光波的波长．因此Δx与单缝到双缝间的距离无关，A项错误；双缝之间的距离d增大时，条纹间距将减小，B项错误；条纹间距与缝本身的宽度也无关，D项错误．增大双缝到屏的距离时条纹的宽度增大，应选C项． 【答案】　C 9．如以下图是用干预法检查某块厚玻璃的上外表是否平的装置，所用单色光是普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干预条纹是由以下哪个外表反射光线叠加而成的 (　　) A．a的上外表和b的下外表 B．a的上外表和b的上外表 C．a的下外表和b的上外表 D．a的下外表和b的下外表 【解析】　下面待查的厚玻璃和上面的标准板之间形成了一个劈型的空气膜，当光照到劈型膜上时，从膜的上外表(a的下外表)反射的光和从膜的下外表(b的上外表)反射的光的路程差不相等，于是出现明暗相间的干预条纹．应选C项． 【答案】　C 10．如以下图为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜．棱镜材料的折射率n＝，假设不考虑原入射光在bc面上的反射光，那么有光线 (　　) A．从ab面射出 B．从ac面射出 C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直 【解析】　根据折射定律，光从棱镜射向空气，假设发生全反射，入射角应大于临界角．先求临界角C，因sinC＝，所以C＝45°，n＝，sinθ1＝nsinθ2＝·sin30°＝，θ1＝45°，因此光束在棱镜中的光路如以下图，故BD项正确． 【答案】　BD 11．一个半径为5m的圆形蓄水池装满水，水面与地面相平，在池的中心上空离水面3m处吊着一盏灯，一个身高的人离水池边缘多远的距离恰能看到灯在水中的像(　　) A． B． C．3m D．5m 【解析】　水池面相当于平面镜，作反射光光路图如以下图，假设人在某位置时恰能通过水池的边缘看到灯在水中的像，这时光源发出的光恰好通过水池反射入人的眼睛． 由反射定律可知α＝β 由几何分析得：ΔSBO∽ΔDCO， 故有h/H＝x/r 故x＝hr/H×5/3m＝3m. 【答案】　C 12．如以下图是研究光的双缝干预用的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时会产生干预条纹，入射激光的波长为λ，屏上的P点到两缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的亮纹为2号亮纹，那么P1处的亮纹恰好是10号亮纹．设直线S1P1的长度为y1，S2P1的长度为y2，那么y2－y1等于 (　　) A．5λ B．10λ C．20λ D．40λ 【解析】　由干预加强区的点到两光源距离之差为半波长的偶数倍可知，第10号亮纹到两光源距离之差y2－y1＝λ＝10λ，B项正确． 【答案】　B 二、实验题(此题共2小题，共18分) 13．某同学设计了一个测定激光波长的实验装置，如图(甲)所示，激光器发出的一束直径很小的红色激光进入一个一端装双缝、另一端装有感光片的遮光筒，感光片的位置上出现一排等距的亮点，图(乙)中的黑点代表亮点的中心位置． (1)通过量出相邻光点的距离可算出激光的波长．据资料介绍：假设双缝的缝间距离为a，双缝到感光片的距离为L，感光片相邻两光点间的距离为b，那么光的波长λ＝. 该同学测得L＝，双缝间距a＝，用带十分度游标的卡尺测感光片上的点间距离时，尺与点的中心位置如图(乙)所示． λ＝________m．(保存两位有效数字) (2)如果实验时将红激光换成蓝激光，屏上相邻两光点间的距离将________． 【解析】　(1)由(乙)图可知第1个光点到第4个光点间的距离b′＝，b＝＝ 由b＝λ得： λ＝·b＝××10－3m≈×10－7m. (2)如果实验时将红激光换成蓝激光，λ变小了，由b＝可得，屏上相邻两光点的间距将变小． 【答案】　　×10－7　(2)变小 14．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图中①、②、③所示，其中甲、丙同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖．他们的其他操作均正确，且均与aa′、bb′为界面画光路图．那么 甲同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大〞、“偏小〞或“不变〞)； 乙同学测得的折射率与真实值相比________(填“偏大〞、“偏小〞或“不变〞)； 丙同学测得的折射率与真实值相比________． 【解析】　用图①测定折射率，玻璃中折射光线偏转大了，所以折射角增大，折射率减小；用图②测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关；用图③测折射率时，无法确定折射光线偏角偏折的大小，所以测得的折射率可能偏大、可能偏小、可能不变． 【答案】　偏小　不变　可能偏大、可能偏小、可能不变 三、计算题(此题共包括4小题，共54分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位) 15．如以下图是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径．今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体．假设一条入射光线经折射后恰经过B点，那么这条入射光线到AB的距离是多少？ 【解析】　光线P经折射后经过B点，光路如右图所示． 根据折射定律n＝＝ 在OBC中，＝ 可得β＝30°，α＝60°， 所以CD＝R·sinα＝R. 【答案】　R 16．如以下图，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面(O为圆心)，折射率为.今有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一局部不能从柱体的AB面上射出，设凡射到OB面的光线全部被吸收．求柱体AB面上能射出光线的局部占AB外表的几分之几？并在图中用阴影局部标示． 【解析】　从O点射入的光线，折射角为r，根据折射定律有： n＝　　 ① 解得r＝30° 从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时， 入射角恰等于临界角C，有： sinC＝　　 ② 代入数据得：C＝45° PQO中角α＝180°－90°－r－C＝15° 所以能射出的光线区域对应的圆心角 β＝90°－α－r＝45° 能射出光线的局部占AB面的比例为 ＝　 ③ 图中阴影局部为能射出光线的区域． 【答案】　，阴影见图 17．天文学家测得银河系中氦的含量约为25%.有关研究说明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后3分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内的氢核聚变反响生成的． (1)把氢核聚变反响简化为4个氢核(H)