高中物理 本冊(cè)綜合能力測試題 新人教版選修3-5

【成才之路】-學(xué)年高中物理本冊(cè)綜合能力測試題新人教版選修3-5本卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分。滿分100分，時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題共40分)一、選擇題(共10小題，每小題4分，共40分，在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，第7～10小題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求，全部選對(duì)的得4分，選不全的得2分，有選錯(cuò)或不答的得0分)1．(襄州一中、棗陽一中、宜城一中、曾都一中～學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)下列敘述中不正確的是()A．麥克斯韋提出了光子的電磁說B．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象C．在光的干涉現(xiàn)象中，干涉亮紋部分是光子到達(dá)幾率大的地方D．宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，不易觀察到它的波動(dòng)性答案：B解析：麥克斯韋根據(jù)他提出的電磁理論，認(rèn)為光是一種電磁波，并預(yù)言了電磁波的存在，從而提出了光的電磁說，故A正確；玻爾建立了量子理論，能夠很好解釋氫原子發(fā)光現(xiàn)象，但是不能解釋所有原子的發(fā)光現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；光波是一種概率波，即光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小，故C正確；宏觀物體的物質(zhì)波波長非常小，而波長越小，越難觀察到它的波動(dòng)性，故D正確。2．關(guān)于核反應(yīng)方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X，以下說法中正確的是()A．X是eq\o\al(1,0)n，該核反應(yīng)屬于聚變B．X是eq\o\al(1,1)H，該核反應(yīng)屬于裂變C．X是eq\o\al(1,0)n，該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料D．X是eq\o\al(1,1)H，該反應(yīng)中的核燃料是當(dāng)前核電站采用的核燃料答案：A解析：根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒知X是eq\o\al(1,0)n，此核反應(yīng)屬于聚變，A正確B錯(cuò)誤。當(dāng)前核電站采用的燃料是鈾235，C、D錯(cuò)誤。3．在一次救災(zāi)行動(dòng)中，需要把飛機(jī)上的50麻袋糧食投放到行駛的列車上，已知列車的質(zhì)量為M，列車在鐵軌上以速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)，列車上方的飛機(jī)也沿鐵軌以速度v1同向勻速飛行。在某段時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)連續(xù)釋放下50袋糧食，每袋糧食質(zhì)量為m，且這50袋糧食全部落在列車車廂內(nèi)。不計(jì)列車與鐵軌之間的摩擦，則列車載有糧食后的速度為()A.eq\f(Mv0＋50mv1,M＋50m) B.eq\f(Mv0－50mv1,M＋50m)C.eq\f(Mv0,M＋50m) D.eq\f(50mv1,M＋50m)答案：A解析：把列車和50袋糧食看做一個(gè)系統(tǒng)，此系統(tǒng)水平方向不受外力，故系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，50袋糧食在落入車廂前因慣性在水平方向具有飛機(jī)的速度v1，則Mv0＋50mv1＝(M＋50m)v2，v2＝eq\f(Mv0＋50mv1,M＋50m)。故選項(xiàng)A正確。4.(效實(shí)中學(xué)～學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示的單擺，擺球a向右擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，恰好與一沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)的粘性小球b發(fā)生碰撞，并粘在一起，且擺動(dòng)平面不變，已知碰撞前a球擺動(dòng)的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為h，擺動(dòng)的周期為T，a球質(zhì)量是b球質(zhì)量的5倍，碰撞前a球在最低點(diǎn)的速度是b球速度的一半，則碰撞后()A．?dāng)[動(dòng)的周期為eq\r(\f(5,6))TB．?dāng)[動(dòng)的周期為eq\r(\f(6,5))TC．?dāng)[動(dòng)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為0.3hD．?dāng)[動(dòng)最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的高度差為0.25h答案：D解析：單擺的周期只與擺長和當(dāng)?shù)刂亓铀俣扔嘘P(guān)，A、B錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒得：mava－mbvb＝(ma＋mb)v由機(jī)械能守恒得：magh＝eq\f(1,2)maveq\o\al(2,a)(ma＋mb)gh′＝eq\f(1,2)(ma＋mb)v2將ma＝5mb，va＝eq\f(1,2)vb，代入上面各式解得h′＝0.25h，C錯(cuò)D正確。5．紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體，利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光。鉻離子的能級(jí)圖如圖所示，E1是基態(tài)，E2是亞穩(wěn)態(tài)，E3是激發(fā)態(tài)，若以脈沖氙燈發(fā)出的波長為λ1的綠光照射晶體，處于基態(tài)的鉻離子受到激發(fā)而躍遷到E3，然后自發(fā)地躍遷到E2，釋放波長為λ2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時(shí)輻射出的光就是激光，這種激光的波長為()A.eq\f(λ1λ2,λ2－λ1) B.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C.eq\f(λ1－λ2,λ1λ2) D.eq\f(λ2－λ1,λ1λ2)答案：A解析：由題意知E3－E1＝heq\f(c,λ1) ①E3－E2＝heq\f(c,λ2) ②E2－E1＝heq\f(c,λ) ③由①②③式解得λ＝eq\f(λ1λ2,λ2－λ1)，故A選項(xiàng)正確。6．一個(gè)靜止在磁場中的放射性同位素原子核eq\o\al(30,15)P，放出一個(gè)正電子后變成原子核eq\o\al(30,14)Si，下列各圖中近似反映正電子和Si核軌跡的圖是()答案：B解析：把放出的正電子和衰變生成物Si核看成一個(gè)系統(tǒng)，衰變過程中系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，放出的正電子的運(yùn)動(dòng)方向跟Si核的運(yùn)動(dòng)方向一定相反，且由于它們都帶正電，在洛倫茲力作用下一定形成兩個(gè)外切圓的軌跡，選項(xiàng)C、D錯(cuò)。因?yàn)橛陕鍌惼澚μ峁┫蛐牧?，即qvB＝meq\f(v2,r)，所以半徑r＝eq\f(mv,qB)。衰變時(shí)，放出的正電子獲得的動(dòng)量大小與反沖核Si的動(dòng)量大小相等，因此在同一個(gè)磁場中正電子和Si核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑與它們的電量成反比，即eq\f(re,rSi)＝eq\f(qSi,qe)＝14，可見正電子運(yùn)動(dòng)形成的圓的半徑較大。故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。7．(山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二檢測)下列實(shí)驗(yàn)中，深入地揭示了光的粒子性一面的有()答案：AB解析：選項(xiàng)A為康普頓效應(yīng)，選項(xiàng)B為光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)和光電效應(yīng)都深入揭示了光的粒子性；選項(xiàng)C為α粒子散射實(shí)驗(yàn)，未涉及光子，揭示了原子的核式結(jié)構(gòu)；選項(xiàng)D為光的折射，揭示了氫原子能級(jí)的不連續(xù)。8．下列說法正確的是()A．相同頻率的光照射到不同的金屬上，逸出功越大，出射的光電子最大初動(dòng)能越小B．釷核eq\o\al(234,90)Th，衰變成鏷核eq\o\al(234,91)Pa，放出一個(gè)中子，并伴隨著放出γ光子C．根據(jù)玻爾理論，氫原子輻射出一個(gè)光子后能量減小，核外電子運(yùn)動(dòng)的加速度減小D．比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定答案：AD解析：釷核衰變的核反應(yīng)方程式為eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子輻射出一個(gè)光子后能量減小，核外電子軌道半徑減小，由a＝eq\f(kQq,mr2)，核外電子運(yùn)動(dòng)的加速度增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；故只有選項(xiàng)A、D正確。9．a(chǎn)、b兩種單色光組成的光束從介質(zhì)進(jìn)入空氣時(shí)，其折射光束如圖所示。用a、b兩束光()A．先后照射雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，在縫后屏上都能出現(xiàn)干涉條紋，由此確定光是橫波B．先后照射某金屬，a光照射時(shí)恰能逸出光電子，b光照射時(shí)不能逸出光電子C．從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，若b光不能進(jìn)入空氣，則a光也不能進(jìn)入空氣D．從同一介質(zhì)以相同方向射向空氣，其界面為平面，a光的反射角比b光的反射角大答案：BC解析：考查光傳播過程遵循的規(guī)律，解題的關(guān)鍵是弄清兩種單色光的折射率關(guān)系。不論是橫波還是縱波都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)光路可逆原理，結(jié)合折射圖象知，折射率na>nb，其光子能量Ea>Eb，當(dāng)a光恰能逸出光電子，b光則不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)B正確；由全反射知識(shí)sinC＝eq\f(1,n)知，臨界角Ca<Cb，當(dāng)b光發(fā)生全反射時(shí)，a光一定也發(fā)生全反射，選項(xiàng)C正確；由反射定律知，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。10．核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會(huì)中已不可缺少，我國在完善核電安全基礎(chǔ)上將加大核電站建設(shè)。核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，它可破壞細(xì)胞基因，提高患癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有關(guān)說法正確的是()A．X原子核中含有92質(zhì)子B．100個(gè)eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個(gè)C．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加D．衰變發(fā)出的γ射線是波長很短的光子，具有很強(qiáng)的穿透能力答案：AD解析：根據(jù)“電荷數(shù)”守恒，可知A選項(xiàng)正確；半衰期是對(duì)大量原子的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以B錯(cuò)；放出能量質(zhì)量減少，C錯(cuò)；γ光子穿透能力很強(qiáng)，D正確。第Ⅱ卷(非選擇題共60分)二、填空題(共3小題，每小題6分，共18分。把答案直接填在橫線上)11．(5分)人類認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和開發(fā)利用原子能經(jīng)歷了十分曲折的過程。請(qǐng)按要求回答下列問題。(1)盧瑟福、玻爾、查德威克等科學(xué)家在原子結(jié)構(gòu)或原子核的研究方面做出了卓越的貢獻(xiàn)。請(qǐng)選擇其中的兩位，指出他們的主要成績。①__________________________________。②__________________________________。(2)在貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象后，人們對(duì)放射線的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，下圖為三種射線在同一磁場中的運(yùn)動(dòng)軌跡，請(qǐng)從三種射線中任選一種，寫出它的名稱和一種用途。________________________________________________________________________答案：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型；玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜規(guī)律；查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(2)2為γ射線；利用γ射線的貫穿本領(lǐng)，工業(yè)用來探傷。解析：(1)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型(或其他成就)。玻爾把量子理論引入原子模型，并成功解釋了氫光譜規(guī)律(或其他成就)。查德威克發(fā)現(xiàn)了中子(或其他成就)。(2)1為α粒射線；利用α射線的電離作用消除有害靜電。或：2為γ射線；利用γ射線很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)，工業(yè)用來探傷。或：3為β射線；利用β射線自動(dòng)控制鋁板厚度。12．(6分)如圖所示，這是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放電器、電磁繼電器等幾部分組成。(1)示意圖中，a端應(yīng)是電源________極。(2)光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時(shí)，________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則下列________說法正確。A．增大綠光照射強(qiáng)度，光電子最大初動(dòng)能增大B．增大綠光照射強(qiáng)度，電路中光電流增大答案：(1)正(2)陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大的電流產(chǎn)生的磁場使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸住。無光照射光電管時(shí)，電路中無電流，N自動(dòng)離開M。(3)B13．(湛江市～學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示為“驗(yàn)證碰撞中動(dòng)量守恒”實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖。(1)設(shè)小球A質(zhì)量為mA，小球B質(zhì)量為mB，為保證實(shí)驗(yàn)成功，必須保證mA________mB。(填“大于”，“等于”或“小于”)。小球半徑________測量。(填“需要”或“不需要”)。(2)實(shí)驗(yàn)中小球的落點(diǎn)情況如圖所示：P是不放B球時(shí)，將A球從斜槽上某一高度靜止釋放后A球的落點(diǎn)，M、N分別為A球從同一高度靜止釋放到達(dá)斜槽水平端與B球相碰后A、B球落點(diǎn)，現(xiàn)已測得O到M、P、N距離分別為s1、s2、s3，若關(guān)系式________________________成立，則驗(yàn)證了A、B相碰動(dòng)量守恒。(3)若A、B兩球的質(zhì)量之比為mAmB＝31。先使A球從斜槽上某一高度處由靜止釋放，在水平地面的記錄紙上留下落點(diǎn)痕跡P，重復(fù)10次，得到10個(gè)落點(diǎn)。再把B球放在水平槽上的末端R處，讓A球仍從同一高度處由靜止釋放，與B球碰撞，碰后A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)10次。A、B兩球在記錄紙上留下的落點(diǎn)痕跡如圖所示，其中米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。①碰撞后A球的水平射程應(yīng)取________cm。②本實(shí)驗(yàn)巧妙地利用小球飛行的水平距離表示小球的水平速度。下面的實(shí)驗(yàn)條件中，不能使小球飛行的水平距離的大小表示水平初速度大小的是________(填選項(xiàng)符號(hào))。A．使A、B兩小球的質(zhì)量之比改變?yōu)?1B．升高小球初始釋放點(diǎn)的位置C．使A、B兩小球的直徑之比改變?yōu)?3D．升高桌面的高度，即升高R點(diǎn)距地面的高度③利用此次實(shí)驗(yàn)中測得的數(shù)據(jù)計(jì)算碰撞前的總動(dòng)量與碰撞后的總動(dòng)量的比值為________。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)答案：(1)大于不需要(2)mAs2＝mAs1＋mBs3(3)①14.45－14.50②C③1.01－1.02解析：(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，碰后A球不能反彈，所以要使mA>mB，不需要測小球的半徑。(2)若取小球平拋下落時(shí)間為一個(gè)單位，則只要滿足mAs2＝mAs1＋mBs3，便可驗(yàn)證動(dòng)量守恒。(3)①用最小的圓的圓心確定落點(diǎn)的平均位置，則M、P、N距O點(diǎn)的距離即為碰后各個(gè)球的水平射程：xOM＝14.45cm；xOP＝29.90cm，xON＝44.40cm，所以碰后A球的水平射程應(yīng)為xOM＝14.45cm；②本實(shí)驗(yàn)的前提條件是兩個(gè)球是對(duì)心碰撞，即要求碰撞前后的速度在兩個(gè)球的球心連線方向上。由此可以選出答案為C。③碰撞前后的總動(dòng)量比值為：eq\f(p前,p后)＝eq\f(mAxOP,mAxOM＋mBxON)＝1.02，考慮誤差因素可取1.01～1.02。三、論述·計(jì)算題(共4小題，共42分。解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分，有數(shù)值計(jì)算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)14．(9分)一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)圖如圖所示，則：(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由量子數(shù)n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)？發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能是多大？金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1答案：(1)6種(2)2.55eV(3)銫；0.65eV解析：(1)可發(fā)射6種頻率的光子(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E＝E4－E2，代入數(shù)據(jù)得E＝2.55eV(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬上時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝E－W代入數(shù)據(jù)得，Ekm＝0.65eV(或1.0×10－19J)15．(10分)(銀川一中～學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，木板A質(zhì)量mA＝1kg，足夠長的木板B質(zhì)量mB＝4kg，質(zhì)量為mC＝1kg的木塊C置于木板B上，水平面光滑，B、C之間有摩擦，開始時(shí)B、C均靜止，現(xiàn)使A以v0＝12m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，與B碰撞后以4m/s速度彈回。求：(1)B運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度大小。(2)C運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度大小。答案：(1)4m/s(2)3.2m/s解析：(1)A與B碰后瞬間，C的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未變，B速度最大。由A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒(取向右為正方向)有：mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB代入數(shù)據(jù)得：vB＝4m/s。(2)B與C相互作用使B減速、C加速，由于B板足夠長，所以B和C能達(dá)到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有mBvB＋0＝(mB＋mC)vC代入數(shù)據(jù)得：vC＝3.2m/s16．(11分)山東煙臺(tái)海陽核電站項(xiàng)目，一期工程和2號(hào)常規(guī)島正在進(jìn)行設(shè)備安裝，一期工程規(guī)劃建設(shè)兩臺(tái)125萬千瓦AP1000核電機(jī)組，預(yù)計(jì)年并網(wǎng)發(fā)電。如果鈾235在中子的轟擊下裂變?yōu)閑q\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe，質(zhì)量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u。(1)寫出裂變方程；(2)求出一個(gè)鈾核裂變放出的能量；(3)若鈾礦石的濃度為3%，一期工程建成后，一年將消耗多少噸鈾礦石？答案：(1)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n(2)140.3MeV(3)45.7t解析：(2)裂變過程的質(zhì)量虧損Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.1507u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.1507×931MeV≈140.3MeV。(3)核電站一年的發(fā)電量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J，由E＝NΔE＝eq\f(m·