2016-2017学年高中物理 全一册粤教版选修3-5_22

1 模块综合检测(二) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、单项选择题(本大题共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分在每小题给出的四个选项 中，只有一个选项符合题目要求，选对的得 3 分，选错或不答的得 0 分) 1关于太阳辐射的主要由来，下列说法正确的是( ) A来自太阳中氢元素聚变反应释放的核能 B来自太阳中碳元素氧化释放的化学能 C来自太阳中重元素裂变反应释放的核能 D来自太阳中本身贮存的大量内能 解析：太阳内部不断进行着热核反应，所以太阳辐射的主要由来是来自太阳中氢元素 聚变反应释放的核能，选项 A 正确 答案：A 2用绿光照射一个光电管能发生光电效应，欲使光电子从阴极逸出的最大初动能增大， 下列方法中可行的是( ) A增大光电管上的加速电压 B增大绿光的强度 C延长绿光的照射时间 D改用强度较小的紫光照 射 解析：增加最大初动能的方法只能从增加入射光的频率入手，与入射光的强度和照射 时间无关，所以选项 B、C 错误，选项 D 正确增大光电管上的加速电压只能增加光电流， 不能增加光电子的最大初动能，所以选项 A 错误 答案：D 3关于下列四幅图说法中错误的是( ) A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光电效应实验说明了光具有粒子性 C电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性 D在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 2 解析：原子中的电子绕原子核高速运转时，在自己固定的轨道运转，只有当吸收一定 的能量会向高能级跃迁，向外辐射一定的能量会向低能级跃迁 答案：A 4一群处于 n4 的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，可能发射出的谱线为( ) A3 B4 条 C5 条 D6 条 解析：一群处于 n4 的激发态的氧原子，向低能级跃迁时，可能发射出的谱线为 6(条)，故选 D. 432 答案：D 5一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一颗炮弹，设两 炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力和阻力均不变，则船的动量和速度的变化情 况是( ) A动量不变，速度增大 B动量变小，速度不变 C动量增大，速度增大 D动量增大，速度减小 解析：整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变又因为 船发射炮弹后总质量变小，因此船的速度增大 答案：A 6 14C 是一种半衰期为 5 730 年的放射性同位素若考古工作者探测到某古木中 14C 的含量为原来的 ，则该古树死亡时间距今大约( ) 14 A22 920 年 B11 460 年 C5 730 年 D2 865 年 解析： N N0 ， n0 n0 所以 t11 460 年( 12) tT1/2 14 (12) t5730 答案：B 7某放射性元素的原子核发生 2 次 衰变和 6 次 衰变，关于它的原子核的变化， 下列说法中不正确的是( ) A核子数减小 8 B质子数减小 2 C质子数增加 2 D中子数减小 10 解析：设该原子核的质量数(核子数)为 m，电荷数(质子数)为 n，衰变后的质量数为 x，电荷数为 y，则有： m x8； n64 y，由此可知衰变后核子数减小 8，质子数增 加 2，中子数减小 10，故选 B. 答案：B 3 8一质量为 m 的铁锤，以速度 v，竖直打在木桩上，经过 t 时间后停止，则在打击 时间内，铁锤对木桩的平均冲力的大小是( ) A mg t B. mv t C. mg D. mg mv t mv t 解析：铁锤对木桩的作用力和木桩对铁锤的作用力大小相等，对铁锤分析可得受到重 力和木桩的作用力，故根据动量定理可得( mg F)t0 mv，解得 F mg ，故铁锤对 mv t 木桩的平均冲力的大小为 mg ，C 正确 mv t 答案：C 9质量为 M 的小车在光滑的水平地面上以速度 v0匀速向右运动，当车中的沙子从底 部的漏斗中不断流下时，小车的速度将( ) A减小 B不变 C增大 D无法确定 解析：本题中小车与沙子组成的系统仅在水平方向上动量守恒因沙子从车上漏出前 在水平方向有速度为 v0，故沙子漏出后做平抛运动，水平方向的速度为 v0.由动量守恒定 律得，小车的速度仍为 v0，即不变 答案：B 10 A、 B 两球之间压缩一根轻弹簧，静置于光滑水平桌面上， A、 B 两球质量分别为 2m 和 m.当用板挡住小球 A 而只释放 B 球时， B 球被弹出落于距桌边水平距离为 s 的水平地 面上，如图所示现用同样的程度压缩弹簧，取走 A 左边的挡板，将 A、 B 同时释放， B 球 的落地点距桌边的水平距离为( ) A. B. s s3 3 C. D. s 6s3 6 解析：当用板挡住 A 球而只释放 B 球时， B 球做平抛运动，设高度为 h，则有 vB s ，所以弹簧的弹性势能为 E mv ，当用同样的程度压缩弹簧，取走 A st g2h 12 2B ms2g4h 左边的挡板，将 A、 B 同时释放，由动量守恒定律可得：02 mvA mvB， 所以 vA vB12，因此 A 球与 B 球获得的动能之比 EkA EkB12，所以 B 球获得动能为： 4 Ek ，那么 B 球抛出初速度为 vB ，则平抛后落地水平位移为 x ms2g6h s2g3h s2g3h 2hg ，故选 C. 6s3 答案：C 二、多项选择题(本大题共 4 小题，每小题 4 分，共 16 分在每小题给出的四个选项 中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得 4 分，选对但不全的得 2 分，有选错或不答 的得 0 分) 11以下说法正确的是( ) A玻尔理论认为，原子中的电子在某些不连续的特定轨道上绕核转动是稳定的，不产 生电磁辐射 B天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构 C爱因斯坦光电效应理论认为光电子的最大初动能跟照射光的频率有关 D铋 210 的半衰期是 5 天，则 8 个铋 210 经过 10 天后还剩 2 个 解析：玻尔理论认为，原子中的电子在某些不连续的特定轨道上绕核转动是稳定的， 不产生电磁辐射，选项 A 正确；天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构， 选项 B 正确；爱因斯坦光电效应理论认为光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大，选项 C 正确；半衰期是大量原子核衰变的统计规律，对少量原子核无意义，选项 D 错误故选 A、B、C. 答案：ABC 12如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数 Z 的关系图象下列说法中正确的 是( ) A若 D、 E 能结合成 F，结合过程一定要释放能量 B若 D、 E 能结合成 F，结合 过程一定要吸收能量 C若 A 能分裂成 B、 C，分裂过程一定要释放能量 D若 A 能分裂成 B、 C，分裂过程一定要吸收能量 解析： E、 D 结合成 F 时，平均质量减少，一定释放能量，选项 A 正确 A 裂变成 B、 C 时，原子核平均质量减少，也要释放能量，选项 C 正确 答案：AC 5 13两个小球在光滑水平面上沿同一直线，同一方向运动， B 球在前， A 球在后， mA1 kg， mB2 kg， vA6 m/s， vB3 m/s，当 A 球与 B 球发生碰撞后， A、 B 两球速度 可能为( ) A vA4 m/s， vB4 m/s B vA2 m/s， vB5 m/s C vA4 m/s， vB6 m/s D vA7 m/s， vB2.5 m/s 解析：两球碰撞过程系统动量守恒，以两球的初速度方向为正方向，如果两球发生完 全非弹性碰撞，由动量守恒定律得： mAvA mBvB( mA mB)v，则： v4 m/s，如果两球发生 完全弹性碰撞，有： mAvA mBvB mAvA mBvB，由机械能守恒定律得： mAv mBv mAv mBv ，代入数据解得： v 2 m/s， vB5 m/s，则碰撞后 12 2A 12 2B 12 2A 12 2B A A、 B 的速度：2 m/s vA4 m/s，4 m/s vB5 m/s，故 A、B 正确，C、D 错误 答案：AB 14如图所示，质量为 M 的封闭箱内装有质量为 m 的物体以某一初速度向上竖直抛 出，至最高点后又落回地面，箱运动过程受到的空气阻力大小与速度大小成正比则( ) A上升过程中，箱对物体的弹力逐渐减小 B下落过程中，箱对物体的弹力始终为零 C上升过程中箱受到的重力的平均功率大于下降过程中重力的平均功率 D上升过程中箱受到的重力的冲量大小等于下降过程重力的冲量大小 解析：上升过程中速度逐渐减小，因为空气阻力与速度大小成正比，所以阻力减小， 对整体有( M m)g f( M m)a，则加速度逐渐减小，且大于 g，对箱内物体有， mg N ma，可知箱对物体的弹力逐渐减小，故 A 正确；下落过程中，速度增大，阻力增大， 对整体有( M m)g f( M m)a，则加速度减小，且小于 g，对箱内物体有， mg N ma， 可知箱对物体的弹力逐渐增加，但并不是始终为零，故 B 错误；因为上升阶段加速度大， 所以所用时间短，根据 P 可知，上升过程中箱受到的重力的平均功率大于下降过程中重 Wt 力的平均功率，故 C 对 D 错，故选 A、C. 答案：AC 三、非选择题(本题共 4 小题，共 54 分把答案填在题中的横线上或按题目要求作 6 答解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤只写出最后答案的不能得 分答案中必须明确写出数值和单位) 15(12 分)氢原子基态能量 E113.6 eV，电子绕核运动半径 r10.5310 10 m， En ， rn n2r1.求氢原子处于 n4 激发态时(电子的质量 m0.910 30 kg) E1n2 (1)原子系统具有的能量； (2)电子在轨道上运动的动能； (3)电子具有的电势能； (4)向低能级跃迁辐射的光子频率最多有多少种？其中最低频率的光子的能量为多少 (保留两位有效数字)? 解析：(1) E4 0.85 eV. E142 (2)因为 r44 2r1且 k m ， v2r4 所以动能 Ek4 mv2 J1.3610 19 12 ke232r1 9109（ 1.610 19） 2320.5310 10 J0.85 eV. (3)由于 E4 Ek4 EP4 所以电势能 EP4 E4 Ek41.7 eV. (4)最多有六种从 n43；32；21；42；41；31.能级差最小的是 n4 n3，所以辐射的光子能量为： E h E4 E30.66 eV. 答案：(1)0.85 eV (2)0.85 eV (3)1.7 eV (4)6 种 0.66 eV 16(12 分)(1)在光电效应实验中，先后用两束光照射同一个光电管，若实验所得光 电流 I 与光电管两端所加电压 U 间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是( ) A a 光频率大于 b 光频率 B a 光波长大于 b 光波长 C a 光强度高于 b 光强度 D a 光照射光电管时产生光电子的最大初动能较大 (2)已知氢原子的基态能量为 E1(E10)，激发态能量 En E1，其中 n2，3，已 1n2 知普朗克常量为 h，真空中光速为 c，吸收波长为_的光子能使氢原子从基态跃迁 7 到 n2 的激发态；此激发态原子中的电子再吸收一个频率为 的光子被电离后，电子的 动能为_ (3)一个初速度为 v0的氧核( O)自发衰变成一个氮核( N)和另外一个粒子，并释放158 157 出一定能量已知氧核的质量为 m0，氮核的质量为 m1，速度为 v1，方向与氧核方向相同， 粒子的质量为 m2，若不计光子的动量，写出该核反应的方程式并求出粒子的速度 v2大小 解析：(1)截止电压相同，所以频率相同，A 错误；频率相同，波长相同，B 错误； a 的饱和电流 大于 b 的饱和电流，则 a 中的光强大于 b 中的光强，C 正确； 根据 Ek h W 可得产生光电子的最大初动能一样大，D 错误，故选 C. (2)根据公式 E h 可得 ， c hcE hc122E1 E1 4hc3E1 此激发态原子中的电子再吸收一个频率为 的光子被电离后，电子的动能为 Ek E1 h h . 1n2 E14 (3)方程式为： O N e，158 157 01 由动量守恒得： m0v0 m1v1 m2v2， 解得： v2 . m0v0 m1v1m2 答案：(1)C (2) h (3) O N e 4hc3E1 E14 158 157 01 v2 m0v0 m1v1m2 17(12 分)(1)如图为氢原子的能级图，一群氢原子在 n4 的定态发生跃迁时，能产 生_种不同频率的光，其中产生的光子中能量最大是_eV (2)下列核反应中，X 1是_、X 2是_ _，其中发生核裂变反应的是 _ U n Sr Xe3X 123592 10 9538 13854 HX 2 He n21 32 10 (3)如图所示，质量为 m11 kg 和 m22 kg 的两个小球在光滑的水平面上分别以 v12 m/s 和 v20.5 m/s 的速度相向运动，某时刻两球发生碰撞，碰后 m1以 1 m/s 的速 度被反向弹回，求： 8 碰后 m2的速度； 两球发生碰撞的过程中 m1受到的冲量 解析：(1)从 4 到 3，从 4 到 2，从 4 到 1，从 3 到 2，从 3 到 1，从 2 到 1，共 6 种跃 迁方式，所以产生 6 种不同频率的光，其中光子能量最大的是从 4 到 1， 即 E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV. (2)根据质量数和电荷数守恒可得 U n Sr Xe3 n，所以 X1是中子，23592 10 9538 13854 10 H H He n，所以 X2是氘核21 21 32 10 (3)两球碰撞过程中动量守恒，以向右为正方向，则 m1v1 m2v2 m2v2 m1v1， 解得 v21 m/s，方向向右， 根据动量定理可得 I mv1 m1v13Ns，方向向左 答案：(1)6 12.75 (2)中子 氘核(用符号书写也可) (3)1 m/s，方向向右 3 Ns ，方向向左 18(18 分)(1)下列说法正确的是( ) A卢瑟福通过 粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型 B在很多核反应中，由于有核能的释放，所以才会有质量的亏损 C对放射性物质施加压力，其半衰期将减少 D入射光的频率如果低于某金属的截止频率，即使增加该入射光的强度，也不能使该 金属发生光电效应 E康普顿效应不仅表明了光子具有能量，还表明了光子具有动量 (2)如图所示为氢原子的能级图， n 为量子数在氢原子核外电子由量子数为 2 的轨道 跃迁到量子数为 3 的轨道的过程中，将 _(选填“吸收 ”“放出”)光子若该光子恰 能使某金属产生光电效应，则一群处于量子数为 4 的激发态的氢原子在向基态跃迁的过程 中，有_种频率的光子能使该金属产生光电效应 (3)如图所示，一质量 m10.48 kg 的平板小车静止在光滑的水平轨道上车顶右端放 一质量 m20.2 kg 的小物块，小物块可视为质点现有一质量 m00.02 kg 的子弹以水平 速度 v0200 m/s 射中小车左端，并留在车中，最终小物块以 5 m/s 的速度与小车脱 离子弹与车相互作用时间极短 g 取 10