2019-2020学年高中物理 模块综合检测（含解析）新人教版选修3-5

模块综合检测一、单项选择题(本题共6个小题，每小题4分，共24分)1在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是a查德威克通过研究阴极射线发现了电子b汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说c居里夫人首先发现了天然放射现象d卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子解析汤姆孙研究阴极射线发现了电子，a错；卢瑟福首先提出了原子核式结构学说，b错；贝可勒尔首先发现了天然放射现象，c错，d对。答案d2核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天，会释放射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射射线。下列说法正确的是a碘131释放的射线由氦核组成b铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量c与铯137相比，碘131衰变更慢d铯133和铯137含有相同的质子数解析射线是高速电子流，选项a错误；光子是高频电磁波，穿透本领最强，光子能量大于可见光光子能量，选项b错误；与铯137相比，碘131的半衰期小，说明碘131衰变更快，选项c错误：铯137是铯133的同位素，它们的原子序数相同，质子数也相同，选项d正确。答案d3如图1所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的a、b两滑块。它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与a、b不拴连)，由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下述说法正确的是图1a两滑块的动能之比ekaekb12b两滑块的动量大小之比papb21c两滑块的速度大小之比vavb21d弹簧对两滑块做功之比wawb11解析根据动量守恒定律知，两滑块脱离弹簧后动量大小相等，b项错误；mavambvb，故vavbmbma12。c项错误；由ek得ekaekb，a项正确；由wek知wawbekaekb12。d项错误。答案a4氢原子的能级图如图2所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是图2a13.6 evb. 10.20 evc0.54 evd27.20 ev解析要使氢原子变成氢离子，需要吸收的能量大于等于eene10(13.6 ev)13.6 ev。答案a5如图3所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)。由图可知图3a该金属的截止频率为4.271014 hzb该金属的截止频率为5.51014 hzc该图线的斜率表示普朗克常量的倒数d该金属的逸出功为0.5 ev解析根据光电效应方程ekhw0可知，图线的斜率表示普朗克常量，图线与轴的交点对应的频率表示截止频率；ek图像中0时对应的ek的值表示逸出功的负值，易知该金属的逸出功不等于0.5 ev，所以选项a正确。答案a6如图4所示，一沙袋用轻细绳悬于o点，开始时沙袋处于静止，此后用弹丸以水平速度击中沙袋后均未穿出。第一个弹丸的速度为v1，打入沙袋后二者共同摆动的最大摆角为30。当其第一次返回图示位置时，第二个弹丸以水平速度v2又击中沙袋，使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30。若弹丸质量是沙袋质量的倍，则以下结论中正确的是图4av1v2bv1v24142cv1v24241dv1v24183解析根据摆动过程中机械能守恒和两次击中沙袋摆动的角度相等可知，两次击中沙袋后整体的速度相同，设为v，用m表示沙袋的质量，m表示弹丸的质量。由动量守恒定律得：第一次：mv1(mm)v，第二次：mv2(mm)v(m2m)v，比较以上各式子弹打入沙袋后二者共同摆动的过程中，设细绳长为l由机械能守恒得(mm)gl(1cos30)(mm)v2得v可见v与系统的质量无关，因两次向上的最大摆角均为30，故vv可以解得v1v24183。d正确。答案d二、多项选择题(本题共4个小题，每小题5分，共20分)7如图5所示，子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出，此时木块动能增加了6 j，那么此过程产生的内能可能为图5a10 jb8 jc6 jd4 j解析设子弹的初速度为v0，射入木块后子弹与木块共同的速度为v，木块的质量为m，子弹的质量为m。根据动量守恒定律得：mv0(mm)v得：v木块获得的动能为ekmv2系统产生的内能为qmv(mm)v2可得qek6 j，故a、b正确。答案ab8如图6所示，四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是图6a图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一b图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的c图丙：卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子d图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性解析图甲为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，提出了能量子概念，选项a正确；图乙为氢原子的能级图，氢原子在不同能级间跃迁时辐射或吸收一定频率的光子，选项b正确；图丙是粒子散射实验结果，证明了原子的核式结构，选项c不正确；图丁是电子束通过铝箔后的衍射图样，说明了电子的波动性，选项d不正确。答案ab9如图7所示，水平放置的两根足够长的平行光滑杆ab和cd，各穿有质量分别为m和m的小球，两杆之间的距离为d，两球用自由长度为d的轻质弹簧连接，现从左侧用挡板将m球挡住，再用力把m向左边拉一段距离(在弹性限度内)后由静止释放，释放后，下面判断中正确的是图7a在弹簧第一次恢复原长的过程中，两球和弹簧组成的系统动量守恒、机械能守恒b弹簧第二次恢复原长时，m的速度达到最大c弹簧第一次恢复原长后，继续运动的过程中，系统的动量守恒、机械能守恒d释放m以后的运动过程中，弹簧的最大伸长量总小于运动开始时弹簧的伸长量解析从释放m到弹簧第一次恢复原长的过程中，挡板对m有外力作用，两球组成的系统动量不守恒，a错误；第一次恢复原长后，m向右做减速运动，m向右做加速运动，当弹簧恢复原长时，m的速度最大，b正确；第一次恢复原长后，继续运动的过程中，系统所受的外力之和为零，系统动量守恒，因为只有弹簧弹力做功，系统机械能守恒，c正确；释放m后的过程中，当第一次恢复到原长，弹簧的弹性势能全部转化为m的动能，在以后的运动过程中，弹簧伸长量最大时，两者都有速度，结合动量守恒定律和能量守恒定律知，弹簧的最大伸长量总小于释放m时弹簧的伸长量，d正确。答案bcd10在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的轨迹是两个相切的圆，圆的半径比为51，如图8所示，那么碳的衰变方程不正确的是图8a.6che4beb.6ce5bc.6c01e7nd.6ch5b解析由于两个轨迹为外切圆，所以放出的粒子和反冲核速度方向相反，由左手定则可知它们均带正电荷。而衰变过程中两核的动量守恒，即两核的动量大小相等，方向相反，即m1v1m2v2，由于qvb则q，知半径之比r1r251，则它们的电荷量之比为q1q2r2r115，d项正确。答案abc三、填空题(本题共2个小题，共14分)11(6分)如图9所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。图9(1)示意图中，a端应是电源_极。(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，_。(3)当用绿光照射光电管阴极k时，可以发生光电效应，则_说法正确。a增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大b增大绿光照射强度，电路中光电流增大答案(1)正(2)阴极k发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯m磁化，将衔铁n吸住，无光照射光电管时，电路中无电流，n自动离开m(3)b12(8分)某同学用图10甲所示的装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来探究碰撞中的守恒量，图中sq是斜槽，qr为水平槽。实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，再把b球放在水平槽上靠近末端的地方，让a球仍从位置g由静止滚下，和b球碰撞后，a、b两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中o点是水平槽末端r在记录纸上的垂直投影点。b球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于g、r、o所在平面，米尺的零点与o点对齐。(1)碰撞后b球的水平射程on应取为_cm。图10(2)该同学在实验过程中记录了如下数据，设a球做平抛运动的时间为t，请根据数据求出两球碰撞前的质量与速度的乘积之和是_，两球碰撞后的质量与速度的乘积之和是_，由此得出的结论是_。ma/gmb/gom/cmon/cmop/cm20.010.015.247.9解析(1)水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为平均落点，从图乙上可读出约为65.2 cm。(2)a、b两球在碰撞前后都做平抛运动，高度相同，在空中运动的时间相同，而水平方向都做匀速直线运动，其水平射程等于速度与落地时间t的乘积。碰撞前a球的速度为va，碰撞前质量与速度的乘积之和为mava20.0 g碰撞后a球的速度为va，碰撞后b球的速度为vb。碰撞后质量与速度的乘积之和为mavambvb20.0 g10.0 g。答案(1)65.2(2)在误差允许的范围内，碰撞前后质量与速度的乘积之和不变三、计算题(本题共4个小题，共42分)13(10分)一群氢原子处于量子数n4的能级状态，氢原子的能级图如图11所示，则：图11(1)氢原子可能发射几种频率的光子？(2)氢原子由量子数n4的能级跃迁到n2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？金属铯钙镁钛逸出功w/ev1.92.73.74.1解析(1)可能发射6种频率的光子。(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为ee4e2，代入数据得e2.55 ev。(3)e只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应。根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为ekmew0代入数据得，ekm0.65 ev。答案(1)6种(2)2.55 ev(3)铯0.65 ev14(10分)一个静止的氮核7n俘获了一个速度为2.3107m/s的中子生成一个复核a，a又衰变成b、c两个新核，设b、c的速度方向与中子方向相同，b的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，b、c在同一磁场中做圆周运动的半径之比rbrc1130，求：(1)c核的速度大小；(2)根据计算判断c核是什么？(3)写出核反应方程。解析氮核吸收了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统，在反应过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出c核的速度，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，写出核反应方程。氮核俘获中子到衰变成b、c两个新核的过程中动量守恒mnvnmbvbmcvc。根据衰变规律，可知c核的质量数为141114由此解得vc3106 m/s由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动r可得：qbqc7联立可得qc2，而mc4，则c核是氦原子核，核反应方程为nnbhe。答案(1)3106m/s(2)氦原子核(3)nnbhe15(10分)如图12所示，光滑水平地面上固定一个半径r0.2 m的光滑四分之一圆轨道，圆轨道末端与紧靠着的两个长为l0.2 m的长木块a、b的上表面齐平，一可视为质点的滑块c从圆轨道顶端由静止释放，滑下后依次滑上长木块a、b，已知a、b、c的质量均为m1 kg，c与a上表面的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2。求滑块c从a刚滑上b时三者的速度。图12解析滑块c从圆轨道滑下的过程，由机械能守恒定律得mgrmv可得v02 m/s滑块滑上a过程，对a、b、c整体，由动量守恒定律mv02mvamvc又由能量守恒定律mglmv联立可得：vavbm/svcm/s。答案vavbm/svcm/s。16(12分)如图13所示，水平地面上有两个静止的小物块a和b，其连线与墙垂直，a和b相距l，b与墙之间也相距l。a的质量为m，b的质量为m，两物块与地面间的动摩擦因数均相同，现使a以初速度v0向右滑动