2018-2019版物理新導學筆記人教通用版選修3-5講義：模塊綜合試卷（一）

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精模塊綜合試卷模塊綜合試卷（一）(時間：90分鐘滿分:100分）一、選擇題(本題共12小題，每小題4分,共計48分.1～9題為單選題，10～12題為多選題．全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分)1．下列說法正確的是（)A．盧瑟福用α粒子轟擊eq\o\al(14,7）N核獲得反沖核eq\o\al(17，8）O發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子B．普朗克通過對光電效應現(xiàn)象的分析提出了光子說C．玻爾通過對天然放射現(xiàn)象的研究提出了氫原子能級理論D．湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子從而提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型答案A解析光子說是愛因斯坦提出的,B項錯誤．玻爾通過對氫原子光譜的成因的研究提出了氫原子能級理論，C項錯誤．盧瑟福通過α粒子的散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，D項錯誤．2．關(guān)于近代物理，下列說法正確的是(）A．α射線是高速運動的氦原子B．核聚變反應方程eq\o\al（2,1）H＋eq\o\al（3,1)H→eq\o\al（4,2)He＋eq\o\al（1,0）n中，eq\o\al(1，0）n表示質(zhì)子C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比D．玻爾將量子觀念引入原子領域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征答案D解析α射線是高速運動的氦原子核,選項A錯誤；eq\o\al(1，0）n表示中子，選項B錯誤；根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0可知光電子的最大初動能與入射光的頻率成線性關(guān)系而非正比關(guān)系，選項C錯誤；根據(jù)玻爾的原子理論可知,選項D正確．3．有關(guān)圖1中四幅圖的說法正確的是()圖1A．甲圖中，水平地面光滑，球m1以速度v碰撞靜止球m2，若兩球質(zhì)量相等，碰后m2的速度一定為vB．乙圖中,在光顏色保持不變的情況下,入射光越強，飽和電流越大C．丙圖中，射線1由β粒子組成,射線2為γ射線，射線3由α粒子組成D．丁圖中,鏈式反應屬于輕核聚變答案B解析題圖甲中只有發(fā)生彈性碰撞時，碰后m2的速度才為v，則A錯誤．題圖丙中射線1由α粒子組成，射線3由β粒子組成，射線2為γ射線，C錯誤．題圖丁中，鏈式反應屬于重核裂變,D錯誤．4．中子n、質(zhì)子p、氘核D的質(zhì)量分別為mn、mp、mD.現(xiàn)用光子能量為E的γ射線照射靜止氘核使之分解,核反應方程為γ＋D→p＋n，若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是()A.eq\f（1,2)［（mD－mp－mn）c2－E]B。eq\f(1,2）[(mD＋mn－mp)c2＋E］C.eq\f（1，2)[（mD－mp－mn)c2＋E］D.eq\f（1,2）[(mD＋mn－mp）c2－E]答案C解析氘核分解為核子時，要吸收能量,質(zhì)量增加，本題核反應過程中γ射線能量E對應質(zhì)量的增加和中子與質(zhì)子動能的產(chǎn)生，即E＝Δmc2＋2Ek＝(mp＋mn－mD)c2＋2Ek得Ek＝eq\f（1,2)［E－(mp＋mn－mD）c2]＝eq\f(1,2)［（mD－mp－mn）c2＋E],故選C。5．以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的敘述，正確的是（)A．紫外線照射到鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應，當增大紫外線的照射強度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大B．盧瑟福的α粒子散射實驗證實了在原子核內(nèi)部存在質(zhì)子C．重核的裂變和輕核的聚變過程一定有質(zhì)量虧損，釋放出核能D．氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，輻射一定頻率的光子，同時氫原子的電勢能增加，電子的動能減少答案C6．如圖2所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài),當向低能級躍遷時輻射出若干種不同頻率的光,下列說法正確的是()圖2A．這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B．由n＝2能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光的頻率最小C．用n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光照射逸出功為6。34eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應D．由n＝4能級躍遷到n＝1能級產(chǎn)生的光波長最大答案C解析大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷最多可以輻射出N＝eq\f（nn－1,2）＝6種不同頻率的光子,A錯誤;由n＝4能級躍遷到n＝3能級產(chǎn)生的光的頻率最小，波長最長,B、D錯誤；從n＝2能級躍遷到n＝1能級輻射出的光子的能量為E＝E2－E1＝10。2eV，大于金屬鉑的逸出功，能使其發(fā)生光電效應，C正確．7．如圖3所示，光滑水平面上有質(zhì)量均為m的物塊A和B，B上固定一輕質(zhì)彈簧,B靜止，A以速度v0水平向右運動,從A與彈簧接觸至彈簧被壓縮到最短的過程中(）圖3A．A、B的動量變化量相同B．A、B的動量變化率相同C．A、B系統(tǒng)的總動能保持不變D．A、B系統(tǒng)的總動量保持不變答案D解析兩物塊相互作用過程中系統(tǒng)所受的合外力為零，系統(tǒng)的總動量守恒，則A、B的動量變化量大小相等、方向相反，所以動量變化量不同,故A錯誤,D正確;由動量定理Ft＝Δp可知，動量的變化率等于物塊所受到的合外力，A、B兩物塊所受的合外力大小相等、方向相反，所受到的合外力不同，則動量的變化率不同，故B錯誤；A、B和彈簧組成的系統(tǒng)的總機械能不變，彈性勢能在變化，則總動能在變化，故C錯誤．8．下列說法中錯誤的是（）A．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為eq\o\al（4,2）He＋eq\o\al(14，7）N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al（1，1)HB．鈾核裂變的核反應方程是:eq\o\al（235,92)U→eq\o\al（141,56)Ba＋eq\o\al（92，36）Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是（2m1＋2m2－m3）c2D．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子,已知λ1＞λ2,那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2）的光子答案B解析1919年，盧瑟福做了α粒子轟擊氮原子核的實驗，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，核反應方程為:eq\o\al(4,2）He＋eq\o\al(14，7）N→eq\o\al（17,8）O＋eq\o\al（1,1）H,選項A正確;鈾核裂變時,需要中子轟擊鈾核，所以鈾核裂變的核反應方程是eq\o\al(235，92）U＋eq\o\al(1,0）n→eq\o\al（141，56)Ba＋eq\o\al(92，36)Kr＋3eq\o\al(1，0)n，選項B錯誤;根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式可知，選項C正確；設波長為λ1的光子能量為E1,波長為λ2的光子能量為E2，原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收的光子能量為E3，波長為λ3，則E1＝eq\f(hc,λ1），E2＝eq\f（hc，λ2)，E3＝eq\f（hc,λ3）；E3＝E2－E1，可推知λ3＝eq\f(λ1λ2，λ1－λ2），D正確．9．如圖4所示，在光滑水平地面上有A、B兩個小物塊,其中物塊A的左側(cè)連接一輕質(zhì)彈簧．物塊A處于靜止狀態(tài),物塊B以一定的初速度向物塊A運動,并通過彈簧與物塊A發(fā)生彈性正碰．對于該作用過程，兩物塊的速率變化可用速率－時間圖象進行描述，在選項所示的圖象中,圖線1表示物塊A的速率變化情況，圖線2表示物塊B的速率變化情況，則在這四個圖象中可能正確的是(）圖4答案B解析物塊B剛開始壓縮彈簧時，A做加速運動,B做減速運動，隨著彈簧壓縮量的增大，彈簧的彈力增大，兩個物塊的加速度增大，當彈簧壓縮至最短時，二者的速度相等；此后A繼續(xù)加速，B繼續(xù)減速，彈簧的壓縮量減小，彈力減小，兩個物塊的加速度減?。攺椈苫謴驮L時B離開彈簧,所以v－t圖象斜率的大小都是先增大后減小．設B離開彈簧時A、B的速度分別為vA和vB。取水平向右為正方向,根據(jù)動量守恒定律有mBv0＝mAvA＋mBvB，由機械能守恒定律得eq\f(1,2)mBv02＝eq\f(1,2）mAvA2＋eq\f(1,2）mBveq\o\al（,B2），聯(lián)立解得vA＝eq\f（2mB，mA＋mB）v0，vB＝eq\f(mB－mA,mA＋mB）v0，若mB〉mA，則vA>vB，所以B選項的圖象是可能的．若mB＝mA，則vA＝v0，vB＝0.若mB<mA，則vA〉0，vB〈0。綜上，只有B選項的圖象是可能的．10．如圖5所示的裝置用來研究光電效應現(xiàn)象，當用光子能量為2。5eV的光照射到光電管陰極上時，電流表G的讀數(shù)為0。2mA,移動變阻器的觸頭c，當電壓表的示數(shù)大于或等于0.7V時，電流表示數(shù)為0，則（）圖5A．光電管陰極的逸出功為1.8eVB．開關(guān)S斷開后，沒有電流流過電流表GC．改用光子能量為1。5eV的光照射,電流表G也有電流，但電流較小D．光電子的最大初動能為0.7eV答案AD解析該裝置所加的電壓為反向電壓，發(fā)現(xiàn)當電壓表的示數(shù)大于或等于0。7V時，電流表示數(shù)為0，則知光電子的最大初動能為0.7eV，根據(jù)光電效應方程Ek＝hν－W0得，逸出功W0＝1.8eV，故A、D正確;當開關(guān)S斷開后，用光子能量為2。5eV的光照射到光電管陰極上時發(fā)生了光電效應，有光電子逸出，則有電流流過電流表，故B錯誤；改用光子能量為1.5eV的光照射，由于光子的能量小于逸出功，所以不能發(fā)生光電效應,無光電流，故C錯誤．11．如圖6所示,這是一個研究光電效應的電路圖，下列敘述中正確的是(）圖6A．只調(diào)換電源的極性(同時調(diào)整電壓表)，移動滑片P，當電流表示數(shù)為零時,電壓表示數(shù)為遏止電壓Uc的數(shù)值B．保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數(shù)可能不變C．不改變光束顏色和電路，增大入射光束強度，電流表示數(shù)會增大D．陰極K需要預熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流答案BC解析當只調(diào)換電源的極性時，電子從K到A減速運動，到A恰好速度為零時對應電壓為遏止電壓，所以A項錯誤；其他條件不變，P向右滑動，加在光電管兩端的電壓增加，光電流增大，直至達到飽和電流，若在滑動P前，電流已達飽和電流，那么即使增大電壓，光電流也不會增大，B項正確；只改變光束強度時，單位時間內(nèi)光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C項正確;因為光電效應的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預熱,所以D項錯誤．12．如圖7所示，在足夠長的水平地面上有兩輛相同的小車甲和乙，A、B兩點相距為5m，小車甲從B點以大小為4m/s的速度向右做勻速直線運動的同時，小車乙從A點由靜止開始以大小為2m/s2的加速度向右做勻加速直線運動．一段時間后，小車乙與小車甲相碰（碰撞時間極短）,碰后兩車粘在一起，整個過程中,兩車的受力不變（不計碰撞過程)．下列說法正確的是（）圖7A．小車乙追上小車甲用時4sB．小車乙在追上小車甲之前它們的最遠距離為9mC．碰后瞬間兩車的速度大小為7m/sD．若地面光滑，則碰后兩車的加速度大小仍為2m/s2答案BC解析小車乙追上小車甲時，有x乙－x甲＝5m,即eq\f（1，2)at2－v甲t＝5m，代入數(shù)據(jù)得eq\f(1,2）×2m/s2×t2－4m/s×t＝5m，解得t＝5s（另一負值舍去），所以小車乙追上小車甲用時5s，故A錯誤．當兩車的速度相等時相距最遠，則有v甲＝at′,得t′＝eq\f(v甲,a）＝eq\f（4，2）s＝2s，最遠距離s＝5m＋v甲t′－eq\f（1，2）at′2＝5m＋4×2m－eq\f（1，2)×2×22m＝9m，故B正確．碰前瞬間乙車的速度v乙＝at＝2×5m/s＝10m/s，對于碰撞過程，取向右為正方向，由動量守恒定律得mv甲＋mv乙＝2mv，解得碰后瞬間兩車的共同速度v＝7m/s,故C正確．若地面光滑，碰前乙車所受到的作用力F＝ma，甲車所受到的合外力為0，則碰后兩車的加速度大小a′＝eq\f（F，2m）＝1m/s2，故D錯誤．二、填空題(本題共2小題，共計12分)13．(6分)在“探究碰撞中的不變量”實驗中,裝置如圖8所示，兩個小球的質(zhì)量分別為mA和mB。圖8（1)現(xiàn)有下列器材，為完成本實驗，哪些是必需的?________.A．秒表 B．刻度尺C．天平 D．圓規(guī)（2）如果碰撞中動量守恒，根據(jù)圖中各點間的距離，則下列式子可能成立的有________．A.eq\f（mA，mB）＝eq\f（ON,MP) B。eq\f(mA,mB）＝eq\f（OM，MP）C.eq\f（mA，mB）＝eq\f(OP，MN） D.eq\f(mA,mB)＝eq\f（OM,MN)答案(1)BCD(2)A解析(1）由實驗原理可知，需要測小球質(zhì)量,測OM、OP、ON距離，為準確確定落點,用圓規(guī)把多次實驗的落點用盡可能小的圓圈起，把圓心作為落點,所以需要天平、刻度尺、圓規(guī)．(2）根據(jù)動量守恒定律有:mAOP＝mAOM＋mBON，即mAMP＝mBON，A正確．14．（6分）如圖9所示，這是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成．圖9(1)示意圖中，a端應是電源________極．(2）光控繼電器的原理是：當光照射光電管時,________________________________________________________________________。（3）當用綠光照射光電管陰極K時，可以發(fā)生光電效應，則________說法正確．A．增大綠光照射強度，光電子的最大初動能增大B．增大綠光照射強度，電路中光電流增大答案(1）正（2)陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大的電流產(chǎn)生的磁場使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸?。疅o光照射光電管時，電路中無電流，N自動離開M(3)B三、計算題(本題共4小題，共計40分）15．（8分）一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖10所示,則：圖10（1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由n＝4能級躍遷到n＝2能級時輻射光子的能量是多少電子伏?(3）用（2）中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應？發(fā)生光電效應時，發(fā)射光電子的最大初動能是多少電子伏？金屬銫鈣鎂鈦逸出功W0/eV1.92。73。74。1答案（1）6種(2)2。55eV（3)銫0.65eV解析（1)可能發(fā)射6種頻率的光子．（2）由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E＝E4－E2,代入數(shù)據(jù)得E＝2。55eV.(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬時才能發(fā)生光電效應．根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可得光電子的最大初動能為Ekm＝E－W0，代入數(shù)據(jù)得Ekm＝0。65eV。16．(10分)山東海陽核電站一期工程建設了兩臺125萬千瓦的AP1000三代核電機組．如果鈾235在中子的轟擊下裂變?yōu)閑q\o\al(90，38）Sr和eq\o\al（136，54）Xe，質(zhì)量mU＝235.0439u，mn＝1。0087u，mSr＝89。9077u，mXe＝135。9072u.(1)寫出裂變方程；（2)求出一個鈾核裂變放出的能量；（3)若鈾礦石的濃度為3%,一期工程投產(chǎn)發(fā)電后,一年將消耗多少噸鈾礦石？（阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1)答案(1）eq\o\al（235，92）U＋eq\o\al(1,0）n→eq\o\al(90，38)Sr＋eq\o\al(136，54)Xe＋10eq\o\al(1，0)n(2)140.4MeV(3）45.7t解析(2）裂變過程的質(zhì)量虧損Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.1507u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0。1507×931.5MeV≈140。4MeV.（3)核電站一年的發(fā)電量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J，由E＝NΔE＝eq\f（m·3％,M）NAΔE得m＝eq\f(EM,3%·NAΔE)＝eq\f（7。884×1016×235,3%×6。02×1023×140.4×106×1。6×10－19)g≈4。57×107g＝45.7t.17．（10分）如圖11所示，木塊m2靜止在高h＝0.45m的水平桌面的最右端,木塊m1靜止在距m2左側(cè)s0＝6。25m處．現(xiàn)木塊m1在水平拉力F作用下由靜止開始沿水平桌面向右運動，與m2碰前瞬間撤去F,m1和m2發(fā)生彈性正碰．碰后m2落在水平地面上，落點距桌面右端水平距離s＝1.2m．已知m1＝0。2kg，m2＝0。3kg，m1與桌面間的動摩擦因數(shù)為0。2。（兩個木塊都可以視為質(zhì)點，不計空氣阻力,g取10m/s2）求：圖11（1)碰后瞬間m2的速度大小；（2)m1碰撞前、后的速度；(3)水平拉力F的大小．答案(1）4m/s（2)5m/s，方向水平向右1m/s，方向水平向左（3）0.8N解析(1）設m1與m2發(fā)生彈性碰撞后瞬間m2的速度為v2.碰撞后m2做平拋運動,則h＝eq\f（1，2)gt2，s＝v2t，解得v2＝4m/s。（2）設m1碰撞前、后的速度分別為v、v1，m1與m2碰撞過程動量和能量守恒,取水平向右為正方向,則m1v＝m1v1＋m2v2，eq\f(1,2）m1v2＝eq\f（1,2)m1v12＋eq\f（1,2）m2v22，聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得v＝5m/s，v1＝－1m/s.(3)m1與m2碰撞之前有v2＝2as0，F(xiàn)－