2020-2021学年高二物理教科版选修3-5模块综合检测卷-Word版含解析.docx

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量试验结果如图1所示，由此可知()图1A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量可以看出，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(Am)衰变成镎(Np)时放出一种很简洁被空气阻隔的新粒子，这种粒子是()A.He B.HC.n D.e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AmNpHe.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2A两滑块的动能之比EkAEkB12B两滑块的动量大小之比pApB21C两滑块的速度大小之比vAvB21D弹簧对两滑块做功之比WAWB11答案A7a、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 kgm/s，b球动量pb0，碰撞过程中，a球的动量削减了20 kgm/s，则作用后b球的动量为()A20 kgm/s B10 kgm/sC20 kgm/s D30 kgm/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 kgm/s，所以b球动量增加了20 kgm/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3A15 B10C4 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C10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En，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 eVC48.4 eV D54.4 eV答案B解析由hE1，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 kgm/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为4 kgm/s，则()图4A左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25B左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110C右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25D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) kgm/s12 kgm/s，碰后A动量pA2 kgm/s，则pB10 kgm/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hB小球抛出点距地面的高度HC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、m2B测量小球m1开头释放的高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE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、后总动量的比值为_答案(1)C(2)ADE或DEA或DAE(3)m1OPm1OMm2ONm1OP2m1OM2m2ON2(4)142.91(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v1，v1，v2，代入m1v1m1v1m2v2，可得m1OPm1OMm2ON，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m1vm1v12m2v22，即m1OP2m1OM2m2ON2.(4)1411112.9.1(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：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)Xe16(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：IXe；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，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12mv011mv1mvmin10m2v0mvmin11mv2为避开两船相撞应满足v1v2联立式得vmin4v013(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H核碰撞减速，在石墨中与C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mnvmnvmv解得v1v0在重水中靶核质量mH2mnv1Hv0v0在石墨中靶核质量mC12mnv1Cv0v0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_AX1Ban BX2XeeCX3Bae DX4Xep(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)BC7882(2)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mv(2mm)v2fLmgh联立得f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mv(2mm)v2f(LLs)联立得s15(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：HHHex，式中x是某种粒子已知：H、H、He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)n(或中子)17.6(2)(i)1(ii)1解析(1)依据核反应方程遵循的规律可得：HHHen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m2gLm2v2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(m1m2)v2(m1m2)gL(1cos )联立式得1代入题给数据得1(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(Ekm2v2)之比为1(1cos )联立式，并代入题给数据得1