模块综合测试题

学而思网校 1 模块综合测试题模块综合测试题 本试卷分为第 卷 选择题 和第 卷 非选择题 两部分 满分 100 考试时间 60 分钟 第 卷 选择题 共 40 分 一 选择题 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 有选错或不选的得 0 分 1 关于 粒子的散射实验 下述不正确的是 A 粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷 B 粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用 C 只有少数 粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中 在一个很小的核上 D 相同条件下 换用原子序数越小的物质做实验 沿同一偏转角散射的 粒子就越 少 解析 原子显电中性 而电子带负电 所以原子中一定存在带正电的物质 但是汤姆 孙的原子模型就不能解释 粒子的散射现象 所以 粒子大角度散射的主要原因不能直接 说是原子中正电荷的作用 而是正电荷集中在原子核中的原因 所以 A 选项错误 而 B 选 项正确 只有少数 粒子发生大角度散射的结果证明原子存在一个集中所有正电荷和几乎 所有质量的很小的原子核 即 C 选项正确 使 粒子发生大角度散射的原因是受到原子核 的库仑斥力 所以为使散射实验现象更明显 应采用原子序数大的金箔 若改用原子序数 小的物质做实验 粒子受到原子核的库仑斥力小 发生大角度散射的 粒子少 所以 D 选项正确 所以题中选不正确的答案为 A 选项 答案 A 2 放射性同位素钴 60 能放出较强的 射线 其强度容易控制 这使得 射线得到广 泛应用 下列选项中 属于 射线的应用的是 A 医学上制成 刀 无需开颅即可治疗脑肿瘤 B 机器运转时常产生很多静电 用 射线照射机器可将电荷导入大地 C 铝加工厂将接收到的 射线信号输入计算机 可对薄铝板的厚度进行自动控制 D 用 射线照射草莓 荔枝等水果 可延长保存期 解析 射线的电离作用很弱 不能使空气电离成为导体 B 错误 射线的穿透能力 很强 薄铝板的厚度变化时 接收到的信号强度变化很小 不能控制铝板厚度 C 错误 学而思网校 2 答案 A D 3 一质量为 m 的运动员从下蹲状态向上起跳 经 t 时间 身体伸直并刚好离开地面 速度为 v 在此过程中 A 地面对他的冲量为 mv mg t 地面对他做的功为 mv2 1 2 B 地面对他的冲量为 mv mg t 地面对他做的功为零 C 地面对他的冲量为 mv 地面对他做的功为 mv2 1 2 D 地面对他的冲量为 mv mg t 地面对他做的功为零 解析 运动员受到两个作用力 地面对他向上的作用力 F 和重力 mg 根据动量定理 有 F mg t mv 所以地面对他的冲量为 F t mv mg t 地面对他的作用力 因脚的 位移为零 故做功为零 正确答案为 B 答案 B 4 光电效应的实验结论是 对于某种金属 A 无论光强多强 只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应 B 无论光的频率多低 只要光照时间足够长就能产生光电效应 C 超过极限频率的入射光强度越弱 所产生的光电子的最大初动能就越小 D 超过极限频率的入射光频率越高 所产生的光电子的最大初动能就越大 解析 根据光电效应规律可知 A 正确 B C 错误 根据光电效应方程 mv h W 频率 越高 初动能就越大 D 正确 1 22 m 答案 A D 5 用波长为 2 0 10 7 m 的紫外线照射钨的表面 释放出来的光电子中最大的动能是 4 7 10 19 J 由此可知 钨的极限频率是 普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 光速 c 3 0 108 m s 结果取两位有效数字 A 5 5 1014 Hz B 7 9 1014 Hz C 9 8 1014 Hz D 1 2 1015 Hz 解析 由爱因斯坦的光电方程 h Ekm W 而金属的逸出功 W h 0 由以上两式得 c 钨的极限频率为 0 7 9 1014 Hz B 项正确 c Ekm h 答案 B 6 一炮艇在湖面上匀速行驶 突然从船头和船尾同时向前和向后各发射一发炮弹 设 两炮弹的质量相同 相对于地的速率相同 牵引力 阻力均不变 则船的动量和速度的变 化情况是 学而思网校 3 A 动量不变 速度增大 B 动量变小 速度不变 C 动量增大 速度增大 D 动量增大 速度减小 解析 整个过程动量守恒 由于两发炮弹的总动量为零 因而船的动量不变 又因为 船发射炮弹后质量减小 因此船的速度增大 答案 A 7 为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强 小明在雨天将一圆柱形水杯置 于露台 测得 1 小时内杯中水位上升了 45 mm 查询得知 当时雨滴竖直下落速度约为 12 m s 据此估算该压强约为 设雨滴撞击睡莲叶后无反弹 不计雨滴重力 雨水的密度为 1 103 kg m3 A 0 15 Pa B 0 54 Pa C 1 5 Pa D 5 4 Pa 解析 由题中 1 小时内水位上升 45 mm 可知每一秒钟水位上升的高度 h m 在 t 秒内雨水对睡莲叶面的冲量 I t mv V体v S底 h v 可得 45 10 3 3 600F 雨滴对睡莲叶面的压强 p hv 0 15 Pa 故 A 正确 F S底 答案 A 8 研究光电效应的电路如图 Z 1 所示 用频率相同 强度不同的光分别照射密封真空 管的钠极板 阴极 K 钠极板发射出的光电子被阳极 A 吸收 在电路中形成光电流 下列 光电流 I 与 A K 之间的电压 UAK的关系图像中 正确的是 图 Z 1 解析 虽然入射光强度不同 但光的频率相同 所以截止电压相同 又因当入射光强 学而思网校 4 时 单位时间逸出的光电子多 饱和光电流大 所以选 C 答案 C 9 下列说法正确的是 A 7N H C He 是 衰变方程 151 112 64 2 B H H He 是核聚变反应方程 1 12 13 2 C U Th He 是核裂变反应方程 23892234904 2 D He Al P n 是原子核的人工转变方程 4 2271330151 0 解析 核反应类型分四种 核反应的方程特点各有不同 衰变方程的左边只有一个原 子核 右边出现 或 粒子 聚变方程的左边是两个轻核反应 右边是中等原子核 裂变 方程的左边是重核与中子反应 右边是中等原子核 人工核转变方程的左边是氦核与常见 元素的原子核反应 右边也是常见元素的原子核 由此可知 B D 两选项正确 答案 B D 10 氢原子能级的示意图如图 Z 2 所示 大量氢原子从 n 4 的能级向 n 2 的能级跃 迁时辐射出可见光 a 从 n 3 的能级向 n 2 的能级跃迁时辐射出可见光 b 则 图 Z 2 A 氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出 射线 B 氢原子从 n 4 的能级向 n 3 的能级跃迁时会辐射出紫外线 C 在水中传播时 a 光较 b 光的速度小 D 氢原子在 n 2 的能级时可吸收任意频率的光而发生电离 解析 射线是从原子核内部放出的 A 错误 紫外线的光子能量比可见光的光子能 量大 从 n 4 的能级向 n 3 的能级跃迁时放出的光子能量小于可见光的光子能量 B 错 误 因 a 光频率大于 b 光频率 在水中传播时的折射率 na nb 由波速 v 故 va vb C c n 正确 只有入射光的光子能量 h E2 时 才可使 n 2 能级上的氢原子电离 D 错误 答案 C 第 卷 非选择题 共 60 分 二 填空题 共 4 小题 每小题 5 分 共 20 分 把答案直接填写在题中横线上 不 要求写出演算过程 11 5 分 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 这就是光电子 光电子 从金属表面逸出的过程中 其动量的大小 选填 增大 减小 或 不变 学而思网校 5 原因是 答案 减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 12 5 分 激光器是一个特殊的光源 它发出的光便是激光 红宝石激光器发射的激光 是不连续的一道一道的闪光 每道闪光称为一个光脉冲 现有一红宝石激光器 发射功率 为 P 1 0 1010 W 所发射的每个光脉冲持续的时间为 t 1 0 10 11 s 波长为 793 4 nm 则每列光脉冲的长度 l 是 m 其中含有的能量子数 N 是 解析 每列光脉冲的长度 l c t 3 108 1 0 10 11 m 3 10 3 m 由光速公式 c 能量子公式 h 及能量关系 P t N 得 N 个 4 0 1017个 P t hc 7 934 10 7 1 0 1010 1 0 10 11 6 626 10 34 3 108 答案 3 10 3 4 0 1017个 13 5 分 氢原子光谱谱线波长遵循公式 R R 为里德伯常量 赖曼系是从 1 1 m2 1 n2 高能级向基态跃迁时产生的 巴耳末系是从高能级向第二能级跃迁时产生的 帕邢系是从 高能级向第三能级跃迁时产生的 则各线系的第一条谱线的波长之比为 解析 赖曼系的第一条谱线 R R 1 1 1 1 22 3 4 巴耳末系的第一条谱线 R R 1 2 1 22 1 32 5 36 帕邢系的第一条谱线 R R 1 3 1 32 1 42 7 144 故波长之比 1 2 3 35 189 540 4 3R 36 5R 144 7R 答案 35 189 540 14 5 分 在 衰变中常伴有一种称为 中微子 的粒子放出 中微子的性质十分特别 因此在实验中很难探测 1953 年 莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验 系统 利用中微子与水中 H 的核反应 间接地证实了中微子的存在 1 1 1 中微子与水中的 H 发生核反应 产生中子 n 和正电子 e 即中微子 H 1 11 00 11 1 n e 可以判定 中微子的质量数和电荷数分别是 填写选项前的字母 1 00 1 A 0 和 0 B 0 和 1 C 1 和 0 D 1 和 1 2 上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇 与电子形成几乎静止的整体后 可以 转变为两个光子 即e e 2 已知正电子和电子的质量都为 9 1 10 31 kg 0 10 1 反应中产生的每个光子的能量约为 J 正电子与电子相遇不可能只转变为一个光 学而思网校 6 子 原因是 解析 1 由质量数守恒和电荷数守恒 可判断中微子的质量数和电荷数均为零 2 正负电子相遇转变为一对光子 由能量守恒和质能方程得 2mec2 2E 故 E mec2 9 1 10 31 32 1016 J 8 2 10 14 J 相遇前总动量为零 相遇后总动量也为零 故不可能转变为一个光子 答案 1 A 2 8 2 10 14 总动量为零 三 计算题 共 6 小题 共 40 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 15 6 分 如图 Z 3 所示 一轻质弹簧两端各连一质量为 m 的滑块 A 和 B 两滑块都 置于光滑的水平面上 今有质量为 m 4 的子弹以水平速度 v0射入 A 中不再穿出 试分析弹 簧在什么状态下滑块 B 具有最大动能 其值是多少 图 Z 3 解析 子弹与 A 碰撞时 因碰撞时间极短 且 A 用弹簧与 B 相连 故可认为此时刻 B 未参与此过程 则子弹与 A 组成的系统动量守恒 设碰撞子弹与 A 的共同速度为 vA 则有 m 4 v0 m m 4 vA 解得 vA v0 5 此后 弹簧被压缩 B 被加速 显然当弹簧再次恢复原长时 弹簧的弹性势能为零 B 有最大速度 vBm 即有最大动能 EkBm 在此过程并以速度 vA运动的滑块 A 与静止滑块 B 发生弹性碰撞 应用弹性正碰的结论 立刻得到 vBm v0 2 m m 4 m m m 4 v0 5 2 9 EkBm m 2 mv 1 2 2 9v0 2 812 0 答案 当弹簧第一次恢复原长时 mv 2 812 0 16 6 分 如图 Z 4 所示 一辆质量为 M 的平板小车在光滑水平面上以速度 v 做直线 运动 今在车的前端轻轻地放上一质量为 m 的物体 物体放在小车上时相对于地面的速度 为零 设物体与车之间的动摩擦因数为 为使物体不致从车上滑跌下去 车的长度最短 为多少 图 Z 4 解析 设车的最短长度为 L 物体滑到车的末端时 恰好与车保持相对静止 即跟车 学而思网校 7 有共同速度 v 车和物体组成的系统动量守恒 故有 Mv M m v 由动能关系得 mgL Mv2 M m v 2 1 2 1 2 解得 L Mv2 2 M m g 答案 Mv2 2 M m g 17 7 分 一电子具有 200 m s 的速率 动量的不确定范围是 0 01 我们确定该电子 位置时 有多大的不确定范围 电子质量为 9 1 10 31 kg 解析 由不确定性关系 x p 得 电子位置的不确定范围 x h 4 h 4 p m 6 63 10 34 4 3 14 9 1 10 31 200 0 01 2 90 10 3 m 答案 x 2 90 10 3 m 18 7 分 研究光电效应规律的实验装置如图 Z 5 所示 光电管的阴极材料为金属钾 其逸出功为 W0 2 25 eV 现用光子能量为 10 75 eV 的紫外线照射光电管 调节变阻器滑 片位置 使光电流刚好为零 求 图 Z 5 1 电压表的示数是多少 2 若照射光的强度不变 紫外线的频率增大一倍 阴极 K 每秒内逸出的光电子数如何 变化 到达阳极的光电子动能为多大 3 若将电源的正负极对调 到达阳极的光电子动能为多大 解析 1 由光电效应方程 Ek h W0 得光电子最大初动能 Ek 8 50 eV 光电管两端加有反向电压 光电子由 K 向 A 减速运动 由动能定理 eU EkA Ek 因 EkA 0 则 U 8 50 V Ek e 2 设光的强度为 nh 光强不变 频率增大一倍 则每秒入射的光子数 n 减为原来的 学而思网校 8 一半 阴极 K 每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半 由光电效应方程得光电子的最大初动能 E k h W0 2h W0 19 25 eV 电子由阴极向阳极做减速运动 由动能定理 eU E kA E k 得 EkA 10 75 eV 3 若将电源的正负极对调 光电管上加有正向电压 光电子从阴极向阳极做加速运动 由动能定理 eU EkA Ek 得 EkA 17 00 eV 答案 1 8 50 V 2 减半 10 75 eV 3 17 00 eV 19 7 分 一个容器中有 2g 氢气 假设所有氢原子均处于第 5 能级 在向低能级跃迁 时 求 1 一共能辐射几种光子 2 若阿伏加德罗常数用 NA表示 当所有氢原子都跃迁到基态时 辐射的光子总数为 多少 解析 1 辐射的光子种类 N 种 10 种 5 5 1 2 2 2 g 氢气共含有 2NA个氢原子 如图所示 处于第 5 能级时 有 4 种跃迁方式 每种跃迁方式各放出 2NA NA个 1 4 1 2 光子 处于第 4 能级的原子数为 NA 有 3 种跃迁方式 各放出 NA NA个光子 1 2 1 3 1 2 1 6 处于第 3