2020-2021學(xué)年高二物理人教版選修3-5課后作業(yè)：模塊綜合水平測(cè)試 Word版含解析

1、模塊綜合水平測(cè)試本試卷分第卷(選擇題)和第卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共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16題只有一項(xiàng)符合題目要求，第710題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1人從高處跳到低處時(shí)，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了()a減小沖量b減小動(dòng)量的變化量c延長(zhǎng)與地面的作用時(shí)間，從而減小沖力d增大人對(duì)地面的壓強(qiáng)，起到安全作用答案c解析人從高處落下，著地瞬間動(dòng)量為p，最后減為零，讓腳尖先著地，并未改變動(dòng)量的變化量，而是為了延長(zhǎng)和地面的作用時(shí)間來減

2、小沖力大小，故c正確。2太陽能是由太陽內(nèi)部熱核聚變反應(yīng)形成的，其核反應(yīng)主要是()a31h21h42he10nb.nheohc.unxesr10nd.uthhe答案a解析太陽內(nèi)部核聚變是氫原子核的聚變，故a正確；b項(xiàng)中為實(shí)現(xiàn)原子核人工轉(zhuǎn)變的反應(yīng)；c項(xiàng)中為重核裂變；d項(xiàng)中為衰變，均不屬聚變反應(yīng)。故b、c、d不正確。3質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為2m的平板車上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行，車所受地面阻力的大小與車對(duì)地面壓力的大小成正比。當(dāng)車速為v0時(shí)，人從車上以相對(duì)于地面大小為v0的速度水平向后跳下。跳離瞬間地面阻力的沖量忽略不計(jì)，則能正確表示車運(yùn)動(dòng)的v­t圖象為()答案b解析人和平板車

3、以共同的速度在水平地面上沿直線前行，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車速為v0時(shí)，人從車上以相對(duì)于地面大小為v0的速度水平向后跳下，跳離前后瞬間系統(tǒng)動(dòng)量守恒，規(guī)定車的速度方向?yàn)檎较?，則有(m2m)v02mv(mv0)，得v2v0，人跳車后車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，車所受地面阻力的大小與車對(duì)地面壓力的大小成正比，所以人跳車前后車的加速度不變，大小相等，所以能正確表示車運(yùn)動(dòng)的v­t圖象在碰撞前后v­t圖象是平行的，故b正確。4如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷，所輻射的光子中只有一種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。以下判斷不正確的是()a該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n3

4、躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子b該光子可能是氫原子從激發(fā)態(tài)n2躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子c若氫原子從激發(fā)態(tài)n4躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)d若大量氫原子從激發(fā)態(tài)n4躍遷到低能級(jí)，則會(huì)有2種光子使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)答案b解析處于n3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，所輻射的光子中只有一種能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，那么這個(gè)光子的能量he3e1，故a正確，b錯(cuò)誤。那么處于n4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能量為e4e1和e3e1的兩種光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故c、d正確。5已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014 hz和5.44×1014 hz，在某種單色光的照射下兩種

5、金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()a波長(zhǎng) b頻率c能量 d動(dòng)量答案a解析兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由w0h0可知截止頻率大的，逸出功也大。由ekhw0可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小，由p知，其動(dòng)量也較小，根據(jù)物質(zhì)波p知，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)。6氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為10.6328 m，23.39 m。已知波長(zhǎng)為1的激光是氖原子在能級(jí)間隔為e11.96 ev的兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的，用e2表示產(chǎn)生波長(zhǎng)為2的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則e2的近似值為()a10.50 ev b0

6、.98 evc0.53 ev d0.36 ev答案d解析由躍遷公式得e1，e2，聯(lián)立可得e2e10.36 ev，d正確。7下列說法不正確的是()a原子序數(shù)大于或等于83的元素具有放射性b盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)得到了原子是核式結(jié)構(gòu)的結(jié)論c用某種單色光照射鋁板發(fā)生光電效應(yīng)，其遏止電壓與入射光的頻率成正比d比結(jié)合能越大的原子核，結(jié)合能一定越大，但是原子核越穩(wěn)定，核子的平均質(zhì)量一定越小答案cd解析原子序數(shù)大于或等于83的元素具有放射性，a正確。盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)得到了原子是核式結(jié)構(gòu)的結(jié)論，b正確。用某單色光照射鋁板發(fā)生光電效應(yīng)，光電效應(yīng)方程為ekhw0，遏止電壓與ek的關(guān)系為euek，則euhw0

7、，則u與是一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，c錯(cuò)誤。比結(jié)合能越大的原子核，結(jié)合能不一定越大，但原子核越穩(wěn)定，核子的平均質(zhì)量一定越小，d錯(cuò)誤。8由于放射性元素np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知np經(jīng)過一系列衰變和衰變后變成bi，下列論斷中正確的是()a.bi的原子核比np的原子核少28個(gè)中子b.bi的原子核比np的原子核少18個(gè)中子c衰變過程中共發(fā)生了7次衰變和4次衰變d衰變過程中共發(fā)生了4次衰變和7次衰變答案bc解析bi的中子數(shù)為20983126，np的中子數(shù)為23793144，bi的原子核比np的原子核少18個(gè)中子，a錯(cuò)誤，b正確；衰變過程中共發(fā)生

8、了衰變的次數(shù)為7次，衰變的次數(shù)是2×7(9383)4次，c正確，d錯(cuò)誤。9某實(shí)驗(yàn)室工作人員，用初速度為v00.09c(c為真空中的光速)的粒子，轟擊靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的鈉原子核na，產(chǎn)生了質(zhì)子。若某次碰撞可看做對(duì)心正碰，碰后新核的運(yùn)動(dòng)方向與粒子的初速度方向相同，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向與新核運(yùn)動(dòng)方向相反，它們?cè)诖怪庇诖艌?chǎng)的平面內(nèi)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。通過分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為110，已知質(zhì)子質(zhì)量為m。則()a該核反應(yīng)的方程是：henamg11hb該核反應(yīng)的方程是：42henamg11nc質(zhì)子的速度約為0.23cd質(zhì)子的速度為0.09c答案ac解析由質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒得

9、：henamgh，a正確。又因粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、26m，質(zhì)子的速率為v，因?yàn)橘|(zhì)子與鈉原子核發(fā)生對(duì)心正碰，由動(dòng)量守恒定律得：4mv026m·mv，解得：v0.23c，c正確。10如圖所示，在光滑的水平面上放著質(zhì)量分別為m和2m的a、b兩個(gè)物塊，現(xiàn)用外力緩慢向左推b使彈簧壓縮，此過程中推力做功為w，然后撤去外力，則()a從開始到a離開墻面的過程中，墻對(duì)a的沖量為0b當(dāng)a離開墻面時(shí)，b的動(dòng)量大小為ca離開墻面后，a的最大速度為 da離開墻面后，彈簧的最大彈性勢(shì)能為答案cd解析在撤去外力時(shí)，a受墻壁的作用力，故墻對(duì)a的沖量不為零，a錯(cuò)誤；撤去力后，b向右運(yùn)動(dòng)，彈簧的彈力逐漸減小，當(dāng)

10、彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，a開始離開墻面，這一過程機(jī)械能守恒，有w(2m)v2b，即vb，故b的動(dòng)量為p2mvb2，b錯(cuò)誤；a脫離墻面后速度逐漸增大，b的速度逐漸減小，此過程中彈簧逐漸伸長(zhǎng)，當(dāng)a、b的速度相同時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，這一過程中系統(tǒng)的動(dòng)量和機(jī)械能均守恒，由動(dòng)量守恒定律可得2mvb(m2m)v，由機(jī)械能守恒定律可得epmax(2m)vb(m2m)v2，解得epmax，d正確；此后a的速度大于b的速度，彈簧長(zhǎng)度開始縮短，但由于a受到的彈力與速度方向仍相同，a繼續(xù)加速，當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，a的速度最大，之后彈簧變?yōu)閴嚎s狀態(tài)，a的速度開始減小。對(duì)彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)(a開始離開墻面)到彈簧第二次恢

11、復(fù)原長(zhǎng)的過程，由動(dòng)量守恒定律有2mvbmvamax2mvb，由機(jī)械能守恒定律可得(2m)vbmv2amax(2m)vb2，解得vamaxvb，即vamax ，c正確。第卷(非選擇題，共60分)二、填空和實(shí)驗(yàn)題(本題共3小題，共16分)11(6分)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球a、b的直徑d，其示數(shù)均如圖2所示，則直徑d_ mm，用天平測(cè)得球a、b的質(zhì)量分別為m1、m2。(2)用兩條細(xì)線分別將球a、b懸掛于同一水平高度，且自然下垂時(shí)兩球恰好相切。(3)將球a向左拉起使其懸線與豎直方向的夾角為時(shí)由靜止釋放，與球b碰撞后，測(cè)得球a向左

12、擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為1，球b向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為2。(4)若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為_。(用測(cè)量的物理量表示)答案(1)22.0(4)m1m2m1解析(1)直徑d22 mm0.1×0 mm22.0 mm。(2)設(shè)懸線長(zhǎng)度為l，則a球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v；碰后a球的速度大小為v1；碰后b球的速度大小為v2；若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為m1vm2v2m1v1，即m1m2m1，整理得m1m2m1。12(6分)如圖所示是測(cè)定光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子比荷的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)原理圖，兩塊平行板相距為d，其中n為金屬板，受紫外線照射后，將發(fā)射沿不同

13、方向運(yùn)動(dòng)的光電子，形成電流，從而引起電流計(jì)g的指針偏轉(zhuǎn)，若調(diào)節(jié)r0逐漸增大極板間電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為u時(shí)，電流恰好為零。切斷開關(guān)s，在mn間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，也能使電流為零，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為b時(shí)，電流恰為零。試求光電子的比荷_。答案解析當(dāng)電壓表的示數(shù)為u時(shí)，光電流恰好為零，可知，光電子的最大初動(dòng)能為mveu斷開開關(guān)，在mn之間加一垂直紙面的磁場(chǎng)，隨b的增大，也能使光電流為零，最大初動(dòng)能的光電子做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑為板間距d，則bev0由解得。13(4分)一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放出196 mev的能量，則1 kg鈾235完全裂變時(shí)所放出的能量為_ j，它

14、相當(dāng)于_ t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)放出的能量。(煤的熱值為3.36×106 j/kg)答案8.03×10132.4×104解析1 kg鈾235完全裂變時(shí)所釋放的能量為×6.02×1023×196×106×1.6×1019 j8.03×1013 j。相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量為 kg2.4×107 kg2.4×104 t。三、計(jì)算題(本題共4小題，共44分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)14(8分)用頻率為的光照射某光電管，發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能為e，若改用頻率為2

15、的光照射該光電管，則發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是多少？答案he解析設(shè)光電管的逸出功為w0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：ehw0e2hw0解方程組得：ehe。15(10分)靜止的鋰核(63li)俘獲一個(gè)速度為7.7×106 m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(42he)，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同(設(shè)核子質(zhì)量為1.67×1027 kg)。(1)寫出此核反應(yīng)的方程式；(2)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個(gè)粒子的速度大小及方向；(3)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損？并說明依據(jù)。答案(1)linheh(2)8.1

16、×106 m/s'方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反(3)因?yàn)榉磻?yīng)后粒子的總動(dòng)能大于反應(yīng)前粒子的總動(dòng)能，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。解析(1)linheh。(2)用m1、m2和m3分別表示中子(n)、氦核(he)和氚核(h)的質(zhì)量，設(shè)速度分別為v1、v2、v3，由動(dòng)量守恒定律得m1v1m2v2m3v3代入數(shù)值，得v38.1×106 m/s即反應(yīng)后生成的氚核的速度大小為8.1×106 m/s，方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反。(3)反應(yīng)前的總動(dòng)能e1m1v×1×1.67×1027×(7.7×106)2 j4.95&

17、#215;1014 j 反應(yīng)后的總動(dòng)能e2m2vm3v×(4×1.67×1027×8.02×10123×1.67×1027×8.12×1012) j3.78×1013 j因?yàn)閑2>e1，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。16(12分)如圖所示，質(zhì)量為m2和m3的物體靜止放在光滑水平面上，兩者之間有壓縮著的彈簧(與m2、m3不拴接)。質(zhì)量為m1的物體以速度v0向右沖來，為了防止沖撞，釋放彈簧將m3物體發(fā)射出去，m3與m1碰撞后粘合在一起。問m3的速度至少多大才能使以后m3和m2不發(fā)生碰撞？答案解析設(shè)m3發(fā)射出去的速度大小為v1，m2的速度大小為v2。以向右的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得m2v2m3v10，則v2，只要m1和m3碰后速度不大于v2，則m3和m2就不會(huì)再發(fā)生碰撞。m3與m2恰