2020-2021物理3-5模块综合测评

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年人教版物理选修3-5模块综合测评模块综合测评(时间:90分钟分值：100分)一、选择题（本题包括10小题,每小题4分，共40分．在每小题给出的4个选项中，第1~6题只有一个选项符合要求,第7～10题有多个选项符合要求．全选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．）1．下列说法正确的是（)A．eq\o\al(14,6)C的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变B．爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说C．处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子D．普朗克在研究黑体辐射问题时提出了光子说［解析]元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外界温度无关;爱因斯坦为解释光电效应提出了光子说；处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子;普朗克为了解释黑体辐射，提出了能量子假说．[答案]C2．根据玻尔理论，下列说法正确的是()A．原子处于定态时,虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量B．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量等于动能的增加量C．氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子,因而轨道半径可以连续增大D．电子没有确定轨道，只存在电子云［解析]根据玻尔理论中的定态假设可知，原子处于定态时，不向外辐射能量，A项正确;氢原子发生跃迁辐射光子，减少的电势能一部分转化为电子的动能，另一部分转化为光子能量辐射出去,B错误；氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子，轨道半径也是一系列不连续的特定值,C、D项错．［答案］A3．下列四幅图的有关说法中正确的是()ABCDA．原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B．发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小的空间范围C．光电效应实验说明了光具有波动性D．射线甲由α粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷[解析]根据玻尔理论可以知道，电子绕原子核运动过程中是沿着特定轨道半径运动的，A错;根据卢瑟福的α粒子散射实验现象，可以知道B对；光电效应表明了光的粒子性，C错；根据左手定则可以判断射线甲带负电,D错．[答案]B4．根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图1所示．当某个He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所释放的光子最多有（）图1A．1 B．2个C．3个 D．6个[解析］本题研究是某个He＋，若从n＝4到n＝1能级跃迁，则只放出一个光子；若从n＝4能级跃迁到n＝2能级，可以从n＝2能级跃迁到n＝1能级,则有2个光子放出；同理，若从n＝4能级先跃迁到n＝3能级，则还可从n＝3能级向n＝2能级跃迁,也可从n＝2能级向n＝1能级跃迁，则放出3个光子,C项正确．[答案]C5．如图所示,有两个质量相同的小球A和B（大小不计）,A球用细绳吊起,细绳长度等于悬点距地面的高度,B点静止放于悬点正下方的地面上．现将A球拉到距地面高度为h处由静止释放，摆动到最低点与B球碰撞后粘在一起共同上摆，则它们升起的最大高度为（g取10m/s2）（）A．h/2 B．hC．h/4 D．h/eq\r(2）[解析］A球由释放到摆到最低点的过程做的是圆周运动，由动能定理得,mgh＝eq\f(1，2)mveq\o\al（2,1），所以v1＝2eq\r(5h)；A、B的碰撞过程动量守恒：mv1＝（m＋m）v2，所以v2＝eq\r(5h），对A、B粘在一起共同上摆的过程应用机械能守恒,eq\f(1,2)（m＋m）veq\o\al（2，2）＝(m＋m)gh′,解得h′＝eq\f(h,4）.选项C正确．[答案]C6．在一对很大的平行正对金属板间可形成匀强电场，通过改变两金属板间的电压，可使其间的电场强度E随时间t按如图所示的规律变化．在这个电场中间，有一个带电粒子从t＝0时刻由静止释放，若带电粒子只受电场力作用，且运动过程中不接触金属板,则下列说法正确的是(）A．带电粒子一定只向一个方向运动B．0~3。0s内，电场力的冲量等于0,电场力做的功小于0C．4。0s末带电粒子回到原出发点D．2。5～4。0s内，电场力的冲量等于0[解析]带电粒子在匀强电场中受到的电场力F＝Eq，其冲量I＝Ft＝Eqt，可见，电场力的冲量与E­t图象与横轴所围“面积"成正比（注意所围图形在横轴之上和横轴之下时的“面积”符号相反）．带电粒子在平行正对金属板间先向某一方向运动,而后反向运动，4。0s末带电粒子不能回到原出发点，选项A、C错误；由图象与横轴所围“面积”表示与电场力冲量成正比的量可知，0～3。0s内，电场力的冲量不等于0，2。5～4。0s内，电场力的冲量等于0,选项B错误，选项D正确．［答案]D7．恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应．核反应方程为eq\o\al（4,2)He＋eq\o\al(4，2）He→eq\o\al(8，4）Be＋γ。以下说法正确的是(）A．该核反应为聚变反应B．热核反应中有质量亏损C．热核反应会放出巨大能量D．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的［解析]该核反应为聚变反应，故A正确；核反应中的裂变和聚变,都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B、C正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故D错误．［答案］ABC8．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,下列判断中正确的是(）A．eq\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B。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［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144－126＝18个中子，A错误，B正确；衰变过程中共发生的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正确，D错误．［答案］BC9．在光滑水平面上,动能为Ek0、动量大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞,碰撞前后球1的运动方向相反，将碰撞后球1的动能和动量的大小分别记为Ek1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为Ek2、p2,则必有（）A．Ek1<Ek0B．p1<p0C．Ek2>Ek0D．p2＜p0［解析]两个钢球在相碰过程中同时遵守能量守恒和动量守恒，由于外界没有能量输入,而碰撞中可能产生热量，所以碰后的总动能不会超过碰前的总动能,即Ek1＋Ek2≤Ek0，A正确，C错误；另外,A选项也可写成eq\f(p\o\al(2，1）,2m）＜eq\f（p\o\al(2，0）,2m），B正确；根据动量守恒,设球1原来的运动方向为正方向，有p2－p1＝p0，D错误．［答案]AB10．下列说法正确的是()A．eq\o\al（232,90)Th经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核eq\o\al(208，82)PbB．发现中子的核反应方程为eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al（4，2）He→eq\o\al（12，6)C＋eq\o\al（1,0)nC．γ射线一般伴随着α或β射线产生,在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小,电势能增大,原子能量减小[解析]eq\o\al（232，90)Th经过6次α衰变和4次β衰变后,质量数是:m＝232－6×4＝208,电荷数:z＝90－2×6＋4＝82,成为稳定的原子核eq\o\al（208，82)Pb.故A正确；发现中子的核反应方程是eq\o\al(9，4）Be＋eq\o\al（4,2）He→eq\o\al（12，6)C＋eq\o\al(1，0)n，故B正确;γ射线一般伴随着α或β射线产生,在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C正确;根据波尔理论可知，核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子的电势能增大，核外电子遵循:keq\f(e2，r2）＝eq\f(mv2，r)，据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径的增大而增大，故D错误．［答案]ABC二、非选择题（本题共6小题，共60分．按题目要求作答．)11．(8分）若在做“验证动量守恒定律”的实验中,称得入射小球1的质量m1＝15g，被碰小球2的质量m2＝10g,由实验得出它们在碰撞前后的位移—时间图线如图所示，则由图可知，入射小球在碰前的动量是________g·cm/s，入射小球在碰后的动量是________g·cm/s，被碰小球的动量是______g·cm/s,由此可得出的结论是__________________________________．[解析］由题图知碰前p1＝m1v1＝m1eq\f(Δx1,Δt1)＝1500g·cm/s碰后p1′＝m1eq\f（Δx1′，Δt1′)＝750g·cm/sp2′＝m2eq\f（Δx2′，Δt2′）＝750g·cm/s。由此可得出的结论是两小球碰撞前后的动量守恒．［答案]1500750750两小球碰撞前后的动量守恒12．(8分）用半径相同的两个小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图所示,斜槽与水平槽圆滑连接．实验时先不放B球,使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹,再把B球静置于水平槽边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹．记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O点距离:OM＝2。68cm，OP＝8。62cm,ON＝11.50cm,并知A、B两球的质量比为2∶1，则未放B球时A球落地点是记录纸上的________点,系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p′的百分误差eq\f(｜p－p′|,p）×100％＝________％(结果保留一位有效数字)．［解析］M、N分别是碰后两球的落地点的位置，P是碰前A球的落地点的位置，碰前系统的总动量可等效表示为p＝mA·OP，碰后系统的总动量可等效表示为p′＝mA·OM＋mB·ON,则其百分误差eq\f(|p－p′｜,p）＝eq\f(｜mA·OP－mA·OM＋mB·ON｜,mA·OP）≈2%。[答案]P213．(10分)（1)大多数核反应释放核能，而有的需要吸收一定的能量才能发生核反应，比如：X＋eq\o\al（14,7）N→eq\o\al（17，)8O＋eq\o\al（1，1)H中，X粒子、eq\o\al(14，7)N、eq\o\al（17,8）O、eq\o\al（1，1)H的质量分别为mX、mN、mO、mH，由爱因斯坦质能方程可知该反应需要吸收的能量为Q＝［（mO＋mH)－(mX＋mN)］c2,反应方程式中的X粒子为________，如果用动能为Ek＝Q的X粒子轰击速度为0的eq\o\al（14,7）N，该反应________发生(填“能”或“不能”），其理由是________．（2）氚(eq\o\al(3，1)H)是最简单的放射性原子核，夜光手表即是利用氚核衰变产生的β射线激发荧光物质发光．氚核发生β衰变过程中除了产生β粒子和新核外,还会放出不带电且几乎没有静止质量的反中微子eq\x\to(ν)e。在某次实验中测得一静止的氚核发生β衰变后，产生的反中微子和β粒子的运动方向在一条直线上，设反中微子的动量为p1,β粒子的动量为p2。求：①氚发生β衰变的衰变方程．②产生新核的动量．［解析]（1）由核反应过程中电荷数守恒和质量数守恒可得X为eq\o\al（4，2)He；假设该反应能发生，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝mc2知，在此反应中将吸收能量,eq\o\al(4，2）He粒子的动能将全部被吸收,生成物的质量将增加，所以生成物的速度为0,故生成物的动量为0，而反应物的动量不为0，违背了动量守恒定律，故该反应不能发生．（2）①根据质量数与电荷数守恒，则氚发生β衰变的衰变方程：eq\o\al（3,1)H→eq\o\al(0，－1)e＋eq\o\al（3,2)He＋eq\x\to（ν）e②衰变过程中动量守恒，0＝p1＋p2＋p所以新核的动量为p＝－p1－p2［答案]（1)α粒子(或eq\o\al(4,2）He)不能违背了动量守恒定律（2）①eq\o\al（3,1）H→eq\o\al(0，－1)e＋eq\o\al（3,2）He＋eq\x\to（ν)e②－p1－p214．(10分）如图所示，一个半径为R、内侧光滑的圆形轨道平放于光滑水平面上并被固定，其圆心为O.有a、b两个可视为质点的小球,分别静止靠在轨道内侧直径AB的两端,两球质量分别为ma＝4m和mb＝m。现给a球一个沿轨道切线方向的水平初速度v0,使其从A向B运动并与b球发生弹性碰撞，已知两球碰撞时间极短，求两球第一次碰撞和第二次碰撞之间的时间间隔．［解析］a球与b球在B点第一次相碰，以逆时针方向为正方向，设第一次碰后a、b的速度分别为va和vb，由弹性碰撞规律得：mav0＝mava＋mbvbeq\f（1，2)maveq\o\al(2，0)＝eq\f（1，2)maveq\o\al(2,a）＋eq\f(1,2）mbveq\o\al（2,b)解得vb＝eq\f（2ma,ma＋mb）v0＝eq\f(8,5)v0va＝eq\f(3，5)v0va和vb均为正值,表明碰后两球运动方向相同（都朝逆时针方向）到第二次碰前，设时间间隔为Δt,有：（vb－va)·Δt＝2πR,则Δt＝eq\f(2πR，v0).[答案］eq\f(2πR,v0)15．(12分)如图所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平桌面上，B、C之间有一轻质弹簧,轻质弹簧的两端与木块接触而不固连．将轻质弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使轻质弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体．现A以初速度v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并粘在一起．以后细线突然断开，轻质弹簧伸展，从而使C与A、B分离．已知C离开轻质弹簧后的速度为v0。求轻质弹簧释放的势能．［解析］设碰后A、B和C的共同速度大小为v,由动量守恒定律得3mv＝mv0设C离开轻质弹簧时，A、B的速度大小为v1,由动量守恒定律得3mv＝2mv1＋mv0设轻质弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到C与轻质弹簧分开的过程中机械能守恒，有eq\f(1,