2021高中物理-高二物理教科版选修3-5模块综合检测卷.docx

综合检测卷综合检测卷(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下列能揭示原子具有核式结构的试验是()A光电效应试验 B伦琴射线的发觉 C 粒子散射试验 D氢原子光谱的发觉 答案 C 解析 光电效应试验说明白光的粒子性，A 错；伦琴射线的发觉说明白原子内部有能级结构，B 错；粒子散射试验揭示了原子具有核式结构，C 对；氢原子光谱的发觉说明原子内轨道量子化，D 错 2氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则 3 种力从大到小的排列挨次是()A核力、万有引力、库仑力 B万有引力、库仑力、核力 C库仑力、核力、万有引力 D核力、库仑力、万有引力 答案 D 解析 核子间的核力最大，万有引力最小，D 正确 3光电效应试验中，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 eU0EkhW(其中 U0为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W 为逸出功，为入射光的频率)由以上分析知，A、B 错误，C、D 正确 4自然 放射性元素放出的三种射线的穿透力气试验结果如图 1 所示，由此可知()图 1 A来自于原子核外的电子 B的电离作用最强，是一种电磁波 C的电离作用最强，是一种电磁波 D的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子 答案 D 解析 从题图中三种射线的穿透力气可以看出，为 射线，为 射线，为 射线三种射线都来自于原子核内部，A 错；射线的电离作用最强，为氦核流，B、C 错；射线的电离作用最弱，D 正确 5火警的报警系统通常利用镅(241 95Am)衰变成镎(237 93Np)时放出一种很简洁被空气阻隔的新粒子，这种粒子是()A.42He B.11H C.10n D.01e 答案 A 解析 依据电荷数和质量数守恒可以写出核反应方程241 95Am237 93Np42He.6如图 2 所示，在光滑水平面上，有质量分别为 2m 和 m 的 A、B 两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧，由于被一根细绳拉着而处于静止状态当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下述说法正确的是()图 2 A两滑块的动能之比 EkAEkB12 B两滑块的动量大小之比 pApB21 C两滑块的速度大小之比 vAvB21 D弹簧对两滑块做功之比 WAWB11 答案 A 7a、b 两球在光滑的水平面上沿同始终线发生正碰，作用前 a 球动量 pa30 kg m/s，b 球动量 pb0，碰撞过程中，a 球的动量削减了 20 kg m/s，则作用后 b 球的动量为()A20 kg m/s B10 kg m/s C20 kg m/s D30 kg m/s 答案 C 解析 依据动量守恒定律知：papb，由于 a 球动量削减了 20 kg m/s，所以 b 球动量增加了 20 kg m/s，C 项正确 8如图 3 所示为氢原子的能级图用光子能量为 13.07 eV 的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子放射不同波长的光有多少种()图 3 A15 B10 C4 D1 答案 B 解析 本题考查能级跃迁规律，13.07 eV 恰好为 n5 与 n1 的能级差，从而使基态氢原子跃迁到 n5 的激发态，这些氢原子再向较低能级跃迁时，可产生不同波长 C2510 种，B 正确 9已知一价氦离子 He能级 En与量子数 n 的关系为 EnE1n2，处于基态的一价氦离子 He的电离能为 54.4 eV，为使处于基态的一价氦离子 He变为激发态，入射光子的最小能量为()A13.6 eV B40.8 eV C48.4 eV D54.4 eV 答案 B 解析 由 hE1E1n2，当 n2 时，所需入射光子的能量最小，而 E154.4 eV，代入数值可得 h40.8 eV.10如图 4 所示，光滑水平面上有大小相同的 A、B 两球在同始终线上运动两球质量关系为 mB2mA，规定向右为正方向，A、B 两球的动量均为 6 kg m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后 A 球的动量增量为4 kg m/s，则()图 4 A左方是 A 球，碰撞后 A、B 两球速度大小之比为 25 B左方是 A 球，碰撞后 A、B 两球速度大小之比为 110 C右方是 A 球，碰撞后 A、B 两球速度大小之比为 25 D右方是 A 球，碰撞后 A、B 两球速度大小之比为 110 答案 A 解析 碰撞前总动量 p(66)kg m/s12 kg m/s，碰后 A 动量 pA2 kg m/s，则 pB10 kg m/s，又由 mB2mA，可知 vAvB25，所以可知 A 项正确 二、非选择题(本题共 5 小题，共 60 分)11(10 分)如图 5，用“碰撞试验器”可以验证动量守恒定律，即争辩两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系 图 5(1)试验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不简洁的，但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题 A小球开头释放高度 h B小球抛出点距地面的高度 H C小球做平抛运动的射程(2)图 5 中 O 点是小球抛出点在地面上的垂直投影试验时，先让入射球 m1多次从斜轨上 S 位置静止释放，找到其平均落地点的位置 P，测量平抛射程 OP.然后，把被碰小球 m2静置于轨道的水平部分，再将入射球 m1从斜轨上 S 位置静止释放，与小球 m2相碰，并多次重复 接下来要完成的必要步骤是_(填选项前的符号)A用天平测量两个小球的质量 m1、m2 B测量小球 m1开头释放的高度 h C测量抛出点距地面的高度 H D分别找到 m1、m2相碰后平均落地点的位置 M、N E测量平抛射程 OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用(2)中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_(用(2)中测量的量表示)(4)经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位置距 O 点的距离如图 6 所示碰撞前、后 m1的动量分别为 p1与 p1，则 p1p1_11；若碰撞结束时 m2的动量为 p2，则 p1p211_.图 6 试验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p1p1p2为_ 答案(1)C(2)ADE 或 DEA 或 DAE(3)m1 OPm1 OMm2 ON m1 OP2m1 OM2m2 ON2(4)14 2.9 1(11.01 均可)解析(1)该试验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证 m1v1m1v1m2v2，由题图中装置可以看出，不放被碰小球 m2时，m1从抛出点下落的高度与放上 m2两球相碰后下落的高度 H 相同，即在空中做平抛运动的下落时间 t 相同，故有 v1OPt，v1OMt，v2ONt，代入 m1v1m1v1m2v2，可得 m1 OPm1 OMm2 ON，只需验证该式成马上可，在试验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可(2)需先找出落地点才能测量小球的水平位移，测量小球的质量无先后之分(3)若是弹性碰撞，还应满足能量守恒，即12m1v2112m1v1212m2v22，即 m1 OP2m1 OM2m2 ON2.(4)p1p1m1 OPm1 OMOPOM44.8035.201411 p1p2m1 OMm2 ON45.035.207.555.68112.9.p1p1p2m1 OPm1 OMm2 ON 45.044.8045.035.207.555.68 1(11.01 均可)12(1)(4 分)碘 131 核不稳定，会发生 衰变，其半衰期为 8 天 碘 131 核的衰变方程：131 53I_(衰变后的元素用 X 表示)经过_天有 75%的碘 131 核发生了衰变(2)(6 分)如图 7 所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为 10m、12m，两船沿同始终线同一方向运动，速度分别为 2v0、v0.为避开两船相撞，乙船上的人将一质量为 m 的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度(不计水的阻力)图 7 答案(1)131 54X0-1e 16(2)4v0 解析(1)依据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：131 53I131 54X0-1e；每经 1 个半衰期，有半数原子核发生衰变，经 2 个半衰期将剩余14，即有 75%发生衰变，故经过的时间为 16 天(2)设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为 vmin，抛出货物后船的速度为 v1，甲船上的人接到货物后船的速度为 v2，由动量守恒定律得 12mv011mv1mvmin 10m2v0mvmin11mv2 为避开两船相撞应满足 v1v2 联立式得 vmin4v0 13(10 分)在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与12 6C 核碰撞减速上述碰撞可简化为弹性碰撞模型某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水或石墨作减速剂，哪种减速效果更好？答案 见解析 解析 设中子质量为 mn，靶核质量为 m，由动量守恒定律得 mnv0mnv1mv2 由机械能守恒得 12mnv2012mnv2112mv22 解得 v1mnmmnmv0 在重水中靶核质量 mH2mn v1HmnmHmnmHv013v0 在石墨中靶核质量 mC12mn v1CmnmCmnmCv01113v0 与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好 14(1)(5 分)2011 年 3 月 11 日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站严峻的核泄漏事故在泄漏的污染物中含有131I 和137Cs 两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射在下列四个式子中，有两个能分别反映131I 和137Cs 的衰变过程，它们分别是_和_(填入正确选项前的字母).131I 和137Cs原子核中的中子数分别是_和_ AX1 137 56Ba10n BX2 131 54Xe01e CX3 137 56Ba01e DX4 131 54Xe11p(2)(10 分)一质量为 2m 的物体 P 静止于光滑水平地面上，其截面如图 8 所示图中 ab 为粗糙的水平面，长度为 L；bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与 ab 和 bc 均相切的长度可忽视的光滑圆弧连接现有一质量为 m的木块以大小为 v0的水平初速度从 a 点向左运动，在斜面上上升的最大高度为 h，返回后在到达 a 点前与物体P 相对静止重力加速度为 g.求：图 8 木块在 ab 段受到的摩擦力 f；木块最终距 a 点的距离 s.答案(1)B C 78 82(2)mv203mgh3L v20L6ghLv203gh 解析(1)依据核反应方程的质量数、电荷数守恒知，131I 的衰变为选项 B,137Cs 的衰变为选项 C,131I 的中子数为1315378,137Cs 的中子数为 1375582.(2)木块 m 和物体 P 组成的系统在相互作用过程中遵守动量守恒和能量守恒 以木块开头运动至在斜面上上升到最大高度为争辩过程，当木块上升到最高点时两者具有相同的速度，依据动量守恒有 mv0(2mm)v 依据能量守恒有 12mv2012(2mm)v2fLmgh 联立得 fmv203LmghLmv203mgh3L 以木块开头运动至最终与物体 P 在水平面 ab 上相对静止为争辩过程，木块与物体 P 相对静止，两者具有相同的速度，依据动量守恒有 mv0(2mm)v 依据能量守恒有 12mv2012(2mm)v2f(LLs)联立得 sv20L6ghLv203gh 15(1)(5 分)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：21H31H42Hex，式中 x 是某种粒子 已知：21H、31H、42He 和粒子 x 的质量分别为 2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u 和 1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c 是真空中的光速由上述反应方程和数据可知，粒子 x 是_，该反应释放出的能量为_MeV(结果保留 3 位有效数字)(2)(10 分)如图 9 所示，小球 a、b 用等长细线悬挂于同一固定点 O.让球 a 静止下垂，将球 b 向右拉起，使细线水平从静止释放球 b，两球碰后粘在一起向左摇摆，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为 60.忽视空气阻力，求：图 9(i)两球 a、b 的质量之比；(ii)两球在碰撞过程中损失的机械能与球 b 在碰前的最大动能之比 答案(1)10n(或中子)17.6(2)(i)21(ii)122 解析(1)依据核反应方程遵循的规律可得：21H31H42He10n 依据爱因斯坦质能方程 Emc2可得：E(2.014 13.016 14.002 61.008 7)931.5 MeV17.6 MeV(2)(i)设球 b 的质量为 m2，细线长为 L，球 b 下落至最低点，但未与球 a 相碰时的速率为 v，由机械能守恒定律得 m2gL12m2v2 式中 g 是重力加速度的大小设球 a 的质量为 m1；在两球碰后的瞬间，两球共同速度为 v，以向左为正由动量守恒定律得 m2v(m1m2)v 设两球共同向左运动到最高处时，细线与竖直方向的夹角为，由机械能守恒定律得 12(m1m2)v2(m1m2)gL(1cos)联立式得 m1m211cos 1 代入题给数据得 m1m2 21(ii)两球在碰撞过程中的机械能损失是 Qm2gL(m1m2)gL(1cos)联立式，Q 与碰前球 b 的最大动能 Ek(Ek12m2v2)之比为 QEk1m1m2m2(1cos)联立式，并代入题给数据得QEk122