2021高中物理-高二物理教科版選修3-5模塊綜合檢測卷

綜合檢測卷(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1．下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)是()A．光電效應(yīng)試驗(yàn) B．倫琴射線的發(fā)覺C．α粒子散射試驗(yàn) D．氫原子光譜的發(fā)覺答案C解析光電效應(yīng)試驗(yàn)說明白光的粒子性，A錯(cuò)；倫琴射線的發(fā)覺說明白原子內(nèi)部有能級結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)；α粒子散射試驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，C對；氫原子光譜的發(fā)覺說明原子內(nèi)軌道量子化，D錯(cuò)．2．氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列挨次是()A．核力、萬有引力、庫侖力B．萬有引力、庫侖力、核力C．庫侖力、核力、萬有引力D．核力、庫侖力、萬有引力答案D解析核子間的核力最大，萬有引力最小，D正確．3．光電效應(yīng)試驗(yàn)中，下列表述正確的是()A．光照時(shí)間越長光電流越大B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D．入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子答案CD解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，只有當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電子，光電流幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的，其大小與光強(qiáng)有關(guān)，與光照時(shí)間長短無關(guān)，易知eU0＝Ek＝hν－W(其中U0為遏止電壓，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，W為逸出功，ν為入射光的頻率)．由以上分析知，A、B錯(cuò)誤，C、D正確．4．自然?放射性元素放出的三種射線的穿透力氣試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，由此可知()圖1A．②來自于原子核外的電子B．①的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波C．③的電離作用最強(qiáng)，是一種電磁波D．③的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子答案D解析從題圖中三種射線的穿透力氣可以看出，①為α射線，②為β射線，③為γ射線．三種射線都來自于原子核內(nèi)部，A錯(cuò)；α射線的電離作用最強(qiáng)，為氦核流，B、C錯(cuò)；γ射線的電離作用最弱，D正確．5．火警的報(bào)警系統(tǒng)通常利用镅(eq\o\al(241,95)Am)衰變成镎(eq\o\al(237,93)Np)時(shí)放出一種很簡潔被空氣阻隔的新粒子，這種粒子是()A.eq\o\al(4,2)He B.eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(1,0)n D.eq\o\al(0,1)e答案A解析依據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可以寫出核反應(yīng)方程eq\o\al(241,95)Am→eq\o\al(237,93)Np＋eq\o\al(4,2)He.6．如圖2所示，在光滑水平面上，有質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩滑塊，它們中間夾著一根處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧，由于被一根細(xì)繩拉著而處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)剪斷細(xì)繩，在兩滑塊脫離彈簧之后，下述說法正確的是()圖2A．兩滑塊的動(dòng)能之比EkA∶EkB＝1∶2B．兩滑塊的動(dòng)量大小之比pA∶pB＝2∶1C．兩滑塊的速度大小之比vA∶vB＝2∶1D．彈簧對兩滑塊做功之比WA∶WB＝1∶1答案A7．a(chǎn)、b兩球在光滑的水平面上沿同始終線發(fā)生正碰，作用前a球動(dòng)量pa＝30kg·m/s，b球動(dòng)量pb＝0，碰撞過程中，a球的動(dòng)量削減了20kg·m/s，則作用后b球的動(dòng)量為()A．－20kg·m/s B．10kg·m/sC．20kg·m/s D．30kg·m/s答案C解析依據(jù)動(dòng)量守恒定律知：Δpa＝－Δpb，由于a球動(dòng)量削減了20kg·m/s，所以b球動(dòng)量增加了20kg·m/s，C項(xiàng)正確．8．如圖3所示為氫原子的能級圖．用光子能量為13.07eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子放射不同波長的光有多少種()圖3A．15 B．10C．4 D．1答案B解析本題考查能級躍遷規(guī)律，13.07eV恰好為n＝5與n＝1的能級差，從而使基態(tài)氫原子躍遷到n＝5的激發(fā)態(tài)，這些氫原子再向較低能級躍遷時(shí)，可產(chǎn)生不同波長Ceq\o\al(2,5)＝10種，B正確．9．已知一價(jià)氦離子He＋能級En與量子數(shù)n的關(guān)系為En＝eq\f(E1,n2)，處于基態(tài)的一價(jià)氦離子He＋的電離能為54.4eV，為使處于基態(tài)的一價(jià)氦離子He＋變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，入射光子的最小能量為()A．13.6eV B．40.8eVC．48.4eV D．54.4eV答案B解析由hν＝E1－eq\f(E1,n2)，當(dāng)n＝2時(shí)，所需入射光子的能量最小，而E1＝54.4eV，代入數(shù)值可得hν＝40.8eV.10．如圖4所示，光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同始終線上運(yùn)動(dòng)．兩球質(zhì)量關(guān)系為mB＝2mA，規(guī)定向右為正方向，A、B兩球的動(dòng)量均為6kg·m/s，運(yùn)動(dòng)中兩球發(fā)生碰撞，碰撞后A球的動(dòng)量增量為－4kg·m/s，則()圖4A．左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5B．左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10C．右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為2∶5D．右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為1∶10答案A解析碰撞前總動(dòng)量p＝(6＋6)kg·m/s＝12kg·m/s，碰后A動(dòng)量pA′＝2kg·m/s，則pB′＝10kg·m/s，又由mB＝2mA，可知vA′∶vB′＝2∶5，所以可知A項(xiàng)正確．二、非選擇題(本題共5小題，共60分)11．(10分)如圖5，用“碰撞試驗(yàn)器”可以驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，即爭辯兩個(gè)小球在軌道水平部分碰撞前后的動(dòng)量關(guān)系．圖5(1)試驗(yàn)中，直接測定小球碰撞前后的速度是不簡潔的，但是，可以通過僅測量________(填選項(xiàng)前的符號)，間接地解決這個(gè)問題．A．小球開頭釋放高度hB．小球拋出點(diǎn)距地面的高度HC．小球做平拋運(yùn)動(dòng)的射程(2)圖5中O點(diǎn)是小球拋出點(diǎn)在地面上的垂直投影．試驗(yàn)時(shí)，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點(diǎn)的位置P，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)．接下來要完成的必要步驟是__________．(填選項(xiàng)前的符號)A．用天平測量兩個(gè)小球的質(zhì)量m1、m2B．測量小球m1開頭釋放的高度hC．測量拋出點(diǎn)距地面的高度HD．分別找到m1、m2相碰后平均落地點(diǎn)的位置M、NE．測量平拋射程OM、ON(3)若兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，其表達(dá)式可表示為________(用(2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達(dá)式為__________(用(2)中測量的量表示)．(4)經(jīng)測定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地點(diǎn)的平均位置距O點(diǎn)的距離如圖6所示．碰撞前、后m1的動(dòng)量分別為p1與p1′，則p1∶p1′＝________∶11；若碰撞結(jié)束時(shí)m2的動(dòng)量為p2′，則p1′∶p2′＝11∶________.圖6試驗(yàn)結(jié)果說明，碰撞前、后總動(dòng)量的比值eq\f(p1,p1′＋p2′)為________．答案(1)C(2)ADE或DEA或DAE(3)m1·OP＝m1·OM＋m2·ONm1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2(4)142.91(1～1.01均可)解析(1)該試驗(yàn)是驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，也就是驗(yàn)證兩球碰撞前后動(dòng)量是否相等，即驗(yàn)證m1v1＝m1v1′＋m2v2′，由題圖中裝置可以看出，不放被碰小球m2時(shí)，m1從拋出點(diǎn)下落的高度與放上m2兩球相碰后下落的高度H相同，即在空中做平拋運(yùn)動(dòng)的下落時(shí)間t相同，故有v1＝eq\f(OP,t)，v1′＝eq\f(OM,t)，v2′＝eq\f(ON,t)，代入m1v1＝m1v1′＋m2v2′，可得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，只需驗(yàn)證該式成馬上可，在試驗(yàn)中不需測出速度，只需測出小球做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移即可．(2)需先找出落地點(diǎn)才能測量小球的水平位移，測量小球的質(zhì)量無先后之分．(3)若是彈性碰撞，還應(yīng)滿足能量守恒，即eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)m1v1′2＋eq\f(1,2)m2v2′2，即m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2.(4)eq\f(p1,p1′)＝eq\f(m1·OP,m1·OM)＝eq\f(OP,OM)＝eq\f(44.80,35.20)＝14∶11eq\f(p1′,p2′)＝eq\f(m1·OM,m2·ON)＝eq\f(45.0×35.20,7.5×55.68)＝11∶2.9.eq\f(p1,p1′＋p2′)＝eq\f(m1·OP,m1·OM＋m2·ON)＝eq\f(45.0×44.80,45.0×35.20＋7.5×55.68)≈1(1～1.01均可)12．(1)(4分)碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為8天．①碘131核的衰變方程：eq\o\al(131,)53I→______________(衰變后的元素用X表示)．②經(jīng)過________天有75%的碘131核發(fā)生了衰變．(2)(6分)如圖7所示，甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m，兩船沿同始終線同一方向運(yùn)動(dòng)，速度分別為2v0、v0.為避開兩船相撞，乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船，甲船上的人將貨物接住，求拋出貨物的最小速度．(不計(jì)水的阻力)圖7答案(1)①eq\o\al(131,54)X＋eq\o\al(0,-1)e②16(2)4v0解析(1)①依據(jù)衰變過程電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒可得衰變方程：eq\o\al(131,53)I→eq\o\al(131,54)X＋eq\o\al(0,-1)e；②每經(jīng)1個(gè)半衰期，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變，經(jīng)2個(gè)半衰期將剩余eq\f(1,4)，即有75%發(fā)生衰變，故經(jīng)過的時(shí)間為16天．(2)設(shè)乙船上的人拋出貨物的最小速度大小為vmin，拋出貨物后船的速度為v1，甲船上的人接到貨物后船的速度為v2，由動(dòng)量守恒定律得12mv0＝11mv1－m×vmin①10m×2v0－mvmin＝11mv2②為避開兩船相撞應(yīng)滿足v1＝v2③聯(lián)立①②③式得vmin＝4v013．(10分)在可控核反應(yīng)堆中需要給快中子減速，輕水、重水和石墨等常用作減速劑．中子在重水中可與eq\o\al(2,1)H核碰撞減速，在石墨中與eq\o\al(12,6)C核碰撞減速．上述碰撞可簡化為彈性碰撞模型．某反應(yīng)堆中快中子與靜止的靶核發(fā)生對心正碰，通過計(jì)算說明，僅從一次碰撞考慮，用重水或石墨作減速劑，哪種減速效果更好？答案見解析解析設(shè)中子質(zhì)量為mn，靶核質(zhì)量為m，由動(dòng)量守恒定律得mnv0＝mnv1＋mv2由機(jī)械能守恒得eq\f(1,2)mnveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mnveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得v1＝eq\f(mn－m,mn＋m)v0在重水中靶核質(zhì)量mH＝2mnv1H＝eq\f(mn－mH,mn＋mH)v0＝－eq\f(1,3)v0在石墨中靶核質(zhì)量mC＝12mnv1C＝eq\f(mn－mC,mn＋mC)v0＝－eq\f(11,13)v0與重水靶核碰后中子速度較小，故重水減速效果更好．14．(1)(5分)2011年3月11日，日本發(fā)生九級大地震，造成福島核電站嚴(yán)峻的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs兩種放射性核素，它們通過一系列衰變產(chǎn)生對人體有危害的輻射．在下列四個(gè)式子中，有兩個(gè)能分別反映131I和137Cs的衰變過程，它們分別是________和________(填入正確選項(xiàng)前的字母).131I和137Cs原子核中的中子數(shù)分別是________和________．A．X1→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(1,0)n B．X2→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(0,－1)eC．X3→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(0,－1)e D．X4→eq\o\al(131,54)Xe＋eq\o\al(1,1)p(2)(10分)一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面上，其截面如圖8所示．圖中ab為粗糙的水平面，長度為L；bc為一光滑斜面，斜面和水平面通過與ab和bc均相切的長度可忽視的光滑圓弧連接．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，在斜面上上升的最大高度為h，返回后在到達(dá)a點(diǎn)前與物體P相對靜止．重力加速度為g.求：圖8①木塊在ab段受到的摩擦力f；②木塊最終距a點(diǎn)的距離s.答案(1)BC7882(2)①eq\f(mv\o\al(2,0)－3mgh,3L)②eq\f(v\o\al(2,0)L－6ghL,v\o\al(2,0)－3gh)解析(1)依據(jù)核反應(yīng)方程的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒知，131I的衰變?yōu)檫x項(xiàng)B,137Cs的衰變?yōu)檫x項(xiàng)C,131I的中子數(shù)為131－53＝78,137Cs的中子數(shù)為137－55＝82.(2)木塊m和物體P組成的系統(tǒng)在相互作用過程中遵守動(dòng)量守恒和能量守恒．①以木塊開頭運(yùn)動(dòng)至在斜面上上升到最大高度為爭辯過程，當(dāng)木塊上升到最高點(diǎn)時(shí)兩者具有相同的速度，依據(jù)動(dòng)量守恒有mv0＝(2m＋m)v①依據(jù)能量守恒有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)(2m＋m)v2＋fL＋mgh②聯(lián)立①②得f＝eq\f(mv\o\al(2,0),3L)－eq\f(mgh,L)＝eq\f(mv\o\al(2,0)－3mgh,3L)③②以木塊開頭運(yùn)動(dòng)至最終與物體P在水平面ab上相對靜止為爭辯過程，木塊與物體P相對靜止，兩者具有相同的速度，依據(jù)動(dòng)量守恒有mv0＝(2m＋m)v④依據(jù)能量守恒有eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)(2m＋m)v2＋f(L＋L－s)⑤聯(lián)立③④⑤得s＝eq\f(v\o\al(2,0)L－6ghL,v\o\al(2,0)－3gh)15．(1)(5分)氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋x，式中x是某種粒子．已知：eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(4,2)He和粒子x的質(zhì)量分別為2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是________，該反應(yīng)釋放出的能量為________MeV(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)．(2)(10分)如圖9所示，小球a、b用等長細(xì)線懸掛于同一固定點(diǎn)O.讓球a靜止下垂，將球b向右拉起，使細(xì)線水平．從靜止釋放球b，兩球碰后粘在一起向左搖擺，此后細(xì)線與豎直方向之間的最大偏角為60°.忽視空氣阻力，求：圖9(i)兩球a、b的質(zhì)量之比；(ii)兩球在碰撞過程中損失的機(jī)械能與球b在碰前的最大動(dòng)能之比