高中物理人教版5本册总复习总复习 模块检测2

模块检测(二)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．光电效应实验中，下列表述正确的是()A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率有关D．入射光频率大于极限频率时才能产生光电子答案CD解析由爱因斯坦光电效应方程知，只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，光电流几乎是瞬时产生的，其大小与光强有关，与光照时间长短无关，易知eUc＝Ek＝hν－W0(其中Uc为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W0为逸出功，ν为入射光的频率)．由以上分析知，A、B错误，C、D正确．2．下列四幅图涉及不同的物理知识，其中说法正确的是()A．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α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答案AB解析图(甲)为黑体辐射的实验规律，为了解释这一实验规律，提出能量子概念，选项A正确；图(乙)为氢原子的能级图，氢原子处于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α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．3．在下列几种现象中，所选系统动量守恒的有()A．原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人，人车为一系统B．运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统C．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一系统D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以重物和斜面为一系统答案A解析判断动量是否守恒的方法有两种：第一种，从动量守恒的条件判定，动量守恒定律成立的条件是系统受到的合外力为零，故分析系统受到的外力是关键．第二种，从动量的定义判定．B选项叙述的系统，初动量为零，末动量不为零．C选项末动量为零而初动量不为零．D选项，在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大等．4．(2023·江苏卷)已知钙和钾的截止频率分别为×1014Hz和×1014Hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的()A．波长B．频率C．能量D．动量答案A解析两种金属的截止频率不同，则它们的逸出功也不同，由W＝hν0可知截止频率大的，逸出功也大．由Ek＝hν－W可知，用同样的单色光照射，钙逸出的光电子的最大初动能较小，由p＝eq\r(2mEk)知，其动量也较小，根据物质波p＝eq\f(h,λ)知，其波长较长．5．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝8μm，λ2＝μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为()A．eVB．eVC．eVD．eV答案D解析由跃迁公式得ΔE1＝eq\f(hc,λ1)，ΔE2＝eq\f(hc,λ2)，联立可得ΔE2＝eq\f(λ1,λ2)ΔE1＝eV，D对．6.图1光子有能量，也有动量p＝eq\f(h,λ)，它也遵守有关动量的规律．如图1所示，真空中有一“∞”字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直纸面向里照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况(俯视)的下列说法中正确的是()A．沿顺时针方向转动B．沿逆时针方向转动C．都有可能D．不会转动答案B解析由动量定理可知，白光垂直照射到白纸片上，反射能力较好，白光垂直照射到黑纸片上时，吸收性较好，白纸片受到的冲力约为黑纸片受到的冲力的两倍，故俯视看到装置开始逆时针方向转动．7.图2钚的一种同位素eq\o\al(239,94)Pu衰变时释放巨大能量，如图2所示，其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ，则()A．核反应中γ的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的结合能B．核燃料总是利用比结合能小的核\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更稳定，说明eq\o\al(235,92)U的结合能大D．由于衰变时释放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的比结合能小答案BD解析核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用比结合能小的核，才能更容易实现，B、D正确；核反应中γ光子的能量是结合能中的一小部分，A错；C项说明eq\o\al(235,92)U的结合能小，更稳定，C错．8．由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．已知eq\o\al(237,93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq\o\al(209,83)Bi，下列论断中正确的是()\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28个中子\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变答案BC解析eq\o\al(209,83)Bi的中子数为209－83＝126，eq\o\al(237,93)Np的中子数为237－93＝144，eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18个中子，A错、B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为eq\f(237－209,4)＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对、D错．9.图3如图3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．第一次弹丸的速度为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，第二次弹丸以水平速度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eq\f(1,40)倍，则以下结论中正确的是()A．v1＝v2B．v1∶v2＝41∶42C．v1∶v2＝42∶41D．v1∶v2＝41∶83答案D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＝(M＋m)v，第二次：mv2－(M＋m)v＝(M＋2m)v，比较两式可以解得v1∶v2＝41∶83.10．某实验室工作人员，用初速度为v0＝(c为真空中的光速)的α粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核eq\o\al(23,11)Na，产生了质子．若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运动方向与α粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动．通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1∶10，已知质子质量为m.则()A．该核反应方程是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)HB．该核反应方程是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,0)nC．质子的速度约为D．质子的速度为答案AC解析由质量数守恒和电荷数守恒得：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H.又因α粒子、新核的质量分别为4m、26m，设质子的速率为v，因为α粒子与钠原子核发生对心正碰，由动量守恒定律得：4mv0＝26m·eq\f(v,10)－mv，解得：v＝.二、填空题(本题共3小题，共18分)11．(4分)1919年卢瑟福通过如图4所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，由此发现________．图中银箔的作用是恰好阻挡α粒子不射透银箔，实验中充入氮气后显微镜观察到了闪光．完成该实验的核反应方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋________．图4答案(1)质子(2)eq\o\al(1,1)H12.图5(8分)贝可勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕．如图5中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束．(1)构成A射线的粒子是________；构成B射线的粒子是________；构成C射线的粒子是________．(2)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是________射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个________粒子．(3)请完成以下与上述粒子有关的两个核反应方程：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________；________＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.答案(1)电子e(或β粒子)γ光子氦核He(或α粒子)(2)γαβ(3)eq\o\al(0,－1)eeq\o\al(4,2)He13．(6分)如图6所示，在橄榄球比赛中，一个质量为95kg的橄榄球前锋以5m/s的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分．就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名质量均为75kg的队员，一个速度为2m/s，另一个为4m/s，然后他们就扭在了一起．图6(1)他们碰撞后的共同速率是________(结果保留一位有效数字)．(2)在框中标出碰撞后他们动量的方向，并说明这名前锋能否得分：________．答案(1)m/s(2)能够得分解析(1)设前锋运动员的质量为M1，两防守队员质量均为M2，速度分别为v1、v2、v3，碰撞后的速度为v，设v1方向为正方向，由动量守恒定律得M1v1－M2v2－M2v3＝(M1＋2M2)v代入数据解得，v＝m/s(2)因v>0，故碰后总动量p′的方向与pA方向相同，碰撞后的状态及动量如图所示，即他们都过了底线，该前锋能够得分．三、计算题(本题共4小题，共42分．解答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)14．(8分)一粒质量为4×10－4g的尘埃，在空中下落的速度从1m/s增加到3m/s时，它的德布罗意波长从多少变化到多少？分析是否可通过衍射现象观察到其波动性．答案见解析解析速度v1＝1m/s时德布罗意波长为λ1＝eq\f(h,mv1)＝eq\f×10－34,4×10－4×10－3×1)m≈×10－27m，速度v2＝3m/s时德布罗意波长为λ2＝eq\f(h,mv2)＝eq\f×10－34,4×10－4×10－3×3)m≈×10－28m.由于波长太短，所以不能通过衍射现象观察到其波动性．15．(12分)已知氢原子基态的电子轨道半径为r1＝×10－10m，量子数为n的能级值为En＝eq\f(－,n2)eV.(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长．(静电力常量k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10－34J·s，真空中光速c＝×108m/s)．答案(1)eV(2)如图所示(3)×10－7m解析(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，则keq\f(e2,req\o\al(2,1))＝eq\f(mv2,r1)，又知Ek＝eq\f(1,2)mv2，故电子在基态轨道的动能为：Ek＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9×109×（×10－19）2,2××10－10)J＝×10－18J＝eV.(2)当n＝1时，能级值为E1＝eq\f(－,12)eV＝－eV；当n＝2时，能级值为E2＝eq\f(－,22)eV＝－eV；当n＝3时，能级值为E3＝eq\f(－,32)eV＝－eV.能发出的光谱线分别为3→2，2→1，3→1共3种，能级图如图所示．(3)由n＝3能级向n＝1能级跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．hν＝E3－E1，又知ν＝eq\f(c,λ)，则有λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f×10－34×3×108,××10－19)m＝×10－7m.16.图7(10分)如图7所示，质量为m2和m3的物体静止放在光滑水平面上，两者之间有压缩着的弹簧(与m2、m3不拴接)．质量为m1的物体以速度v0向右冲来，为了防止冲撞，释放弹簧将m3物体发射出去，m3与m1碰撞后粘合在一起．问m3的速度至少多大，才能使以后m3和m2不发生碰撞？答案eq\f(m1m2v0,（m1＋m2＋m3）m3)解析设m3发射出去的速度大小为v1，m2的速度大小为v2.以向右的方向为正方向，由动量守恒定律得m2v2－m3v1＝0，则v2＝eq\f(m3v1,m2)，只要m1和m3碰后速度不大于v2，则m3和m2就不会再发生碰撞．m3与m2恰好不相撞时，由动量守恒定律得，m1v0－m3v1＝(m1＋m3)v2代入v2＝eq\f(m3v1,m2)，得v1＝eq\f(m1m2v0,（m1＋m2＋m3）m3).即弹簧将m3发射出去的速度至少为eq\f(m1m2v0,（m1＋m2＋m3）m3).17.图8(12分)如图8所示，有界的匀强磁场的磁感应强度为B＝T，磁场方向垂直于纸面向里，MN是磁场的左边