高中物理 模块综合检测(一)粤教版选修3-5

模块综合检测(一)(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．关于动量，以下说法正确的是( )A．做匀速圆周运动的质点，其动量不随时间发生变化B．单摆的摆球每次经过最低点时的动量均相同C．匀速飞行的巡航飞机巡航时动量始终不变D．平抛运动的质点在竖直方向上的动量与运动时间成正比解析：做匀速圆周运动的物体速度方向时刻变化，故动量时刻变化，A错；单摆的摆球相邻两次经过最低点时动量大小相等，但方向相反，故B错；巡航飞机巡航时虽速度不变，但由于燃料不断燃烧(飞机中燃料占其总质量的一部分，不可忽略)，从而使飞机总质量不断减小，飞机动量减小，故C错；平抛运动物体在竖直方向上的分运动为自由落体运动，在竖直方向的分动量p竖＝mv y＝mgt，故D正确．答案：D2．下列四个方程中，表示β衰变的是( )A.238 92U→234 90Th＋42HeB. 2411Na→2412Ng＋0－1eC.235 92U＋10n→9236Kr＋141 56Ba＋310nD.21H＋31H→42He＋10n解析：原子经过一次α衰变，电荷数减小2，质量数减小4，放出一个α粒子，属于α衰变，故A错误．释放出一个电子，为β衰变，故B正确．应为重核裂变，不是β衰变，故C错误．释放出一个中子，不是衰变，故D错误．答案：B3．下面是历史上的几个著名实验的装置图，其中发现电子的装置是( )A BC D解析：汤姆生利用气体放电管研究阴极射线，发现了电子．答案：A4．关于核反应方程21H ＋31H →42He ＋X ，以下说法中正确的是( )A ．X 是10n ，该核反应属于聚变B ．X 是11H ，该核反应属于裂变C ．X 是10n ，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料D ．X 是11H ，该反应中的核燃料是当前核电站采用的核燃料解析：根据质量数守恒和电荷数守恒知X 是10n ，此核反应属于聚变，A 正确、B 错误．当前核电站采用的燃料是铀235，C 、D 错误．答案：A5．A 球以相同速率分别与B 、C 、D 三球发生正碰，与B 球碰后A 球继续向前运动；与C 球碰后，A 球停止运动；与D 球碰后，A 球沿相反方向运动，则碰撞中A 球( )A ．对B 球冲量最大B ．对C 球冲量最大 C ．对D 球冲量最大 D ．对三个球冲量大小相同 解析：由A 球与B 、C 、D 依次碰撞的结果可知，Δp 依次增大，所以A 球对B 、C 、D 各球的冲量也依次增大．答案：C6．某放射性元素经过11.4天有78的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( ) A ．11.4天B ．7.6天C ．5.7天D ．3.8天解析：由公式m ＝m 0⎝ ⎛⎭⎪⎫12t T 1/2代入数据可得其半衰期为3.8天． 答案：D7.如图所示是光电管的原理图，已知当有波长为λ0的光照到阴极K 时，电路中有光电流，则()A ．若换用波长为λ1(λ1>λ0)的光照射阴极K 时，电路中一定没有光电流B ．若换用波长为λ2(λ2<λ0) 的光照射阴极K 时，电路中光电流一定增大C ．若将变阻器滑动头P 从图示位置向右滑一些，仍用波长λ0的光照射，则电路中光电流一定增大D．若将变阻器滑动头P从图示位置向左滑过中心O点时，其他条件不变，则电路中仍可能有光电流解析：尽管λ1>λ0，频率ν1<ν0，但它不一定不能发生光电效应，A错．用λ2的光一定能发生光电效应，但光电流由光强决定，因此光电流不一定增大，B错．变阻器滑动头P 右滑，U AK增大，若滑动前已达饱和电流，那么光电流不增大，因此C错．若滑动头左滑U AK<0是反向电压，只要未超过反向遏止电压，就有光电流，D正确．答案：D8．氢原子的能级如图所示，下列说法不正确的是( )A．一个氢原子从n＝4的激发态跃迁到基态时，有可能辐射出6种不同频率的光子，这时电子动能减少，原子势能减少B．已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV，处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离C．有一群处于n＝4能级的氢原子，如果原子n＝2向n＝1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，则这群氢原子发出的光谱中共有3条谱线能使该金属产生光电效应D．有一群处于n＝4能级的氢原子，如果原子n＝2向n＝1跃迁所发出的光正好使某种金属材料产生光电效应，从能级n＝4向n＝1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为2.55 eV解析：根据C24＝6知，一群氢原子处于量子数n＝4的激发态，它们向较低能级跃迁时可能辐射出6种不同频率的光子，这时动能增大，电势能减小，故A错误；可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV，则紫外线的能量高于3.11 eV，而n＝3能级的氢原子能量为－1.51 eV，因此处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离，故B 正确；根据光电效应产生条件，原子n＝4向n＝1，n＝3向n＝1，n＝2向n＝1跃迁所发生的光，能使其发生光电效应，故C正确；由C选项分析，结合光电效应方程E km＝hν－W，可知，从能级n＝4向n＝1发出的光照射时，辐射能量为E＝13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV，原子n＝2向n＝1跃迁所发出的光的能量为E′＝13.6 eV－3.4 eV＝10.2 eV，则产生的光电子的最大初动能为E km＝12.75 eV－10.2 eV＝2.55 eV，故D正确．答案：A9．一个静止在磁场中的放射性同位素原子核3015P，放出一个正电子后变成原子核3014Si，下列各图中近似反映正电子和Si核轨迹的图是( )解析：把放出的正电子和衰变生成物Si 核看成一个系统，衰变过程中系统的动量守恒，放出的正电子的运动方向跟Si 核的运动方向一定相反，且由于它们都带正电，在洛伦兹力作用下一定形成两个外切圆的轨迹，选项C 、D 错．因为由洛伦兹力提供向心力，即qvB ＝m v 2r ，所以半径r ＝mv qB.衰变时，放出的正电子获得的动量大小与反冲核Si 的动量大小相等，因此在同一个磁场中正电子和Si 核做匀速圆周运动的半径与它们的电量成反比，即r e r Si ＝q Si q e ＝14，可见正电子运动形成的圆的半径较大．故选项B 正确，选项A 错误．答案：B10．2005年8月29日清晨，飓风“卡特里娜”在美国路易斯安那州东南沿海登陆，飓风带来的巨浪和洪水使新奥尔良全城瘫痪．假设“卡特里娜”飓风以v ＝250 km/h 的速度推进，空气的密度ρ＝1.3 kg/m 3，防浪墙高h ＝111 m ，总长l ＝560 km ，飓风遇到防浪墙后速度变为零，且设海水全部流走，只考虑飓风对防浪墙的作用，由此可估算出飓风对防浪墙的冲击力F 为( )A ．2.8×1010 NB ．5.1×1012N C ．3.9×1011 N D ．2.0×1010 N 解析：取一小段时间Δt ，Δt 时间内与防浪墙作用的空气的质量为Δm ，且作用后速度变为零，设防浪墙对空气作用力的大小为F ′，取F ′的方向为正方向，根据动量定理有F ′Δt ＝0－Δm ·(－v )，而Δm ＝ρSv Δt ，则F ′＝ρSv 2.由牛顿第三定律可知，空气对防浪墙(即飓风对防浪墙)的作用力大小为F ＝F ′＝ρS v 2＝1.3×111×560×103×(250/3.6)2 N ＝3.9×1011 N ，选项C 对．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．下列叙述的情况正确的有( )A ．光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体一样B ．光是波，与橡皮绳子上的波类似C ．光是一种粒子，它和物质作用是“一份一份”进行的D ．光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述解析：光的粒子性说明光是一种粒子，但到达空间某位置的概率遵守波动规律，与宏观概念的粒子和波有着本质的不同，所以选项A 、B 错误，D 正确．根据光电效应可知，光是一种粒子，光子与电子的作用是一对一的关系，所以选项C 正确．答案：CD12.如图所示，一质量为2 kg 的物体放在光滑的水平面上，原来处于静止状态，现用与水平方向成60°角的恒力F ＝10 N 作用于物体上，历时5 s ，则( )A ．力F 对物体的冲量大小为50 N·sB ．力F 对物体的冲量大小为25 N·sC ．物体的动量变化量为25 kg·m/sD ．物体所受重力的冲量大小为0解析：冲量p ＝Ft ＝10×5 N·s＝50 N·s，物体动量的变化就是等于冲量的变化，可作受力分析，由于力F 的向下分力与支持力相互抵消，所以合力等于10cos 60° N＝5 N ，合外力的冲量为p ＝Ft ＝5 ×5 N·s＝25 N·s，A 、C 正确．答案：AC13．下列说法正确的是( )A ．相同频率的光照射到不同的金属上，逸出功越大，出射的光电子最大初动能越小B ．钍核234 90Th ，衰变成镤核234 91Pa ，放出一个中子，并伴随着放出γ光子C ．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子运动的加速度减小D ．平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠，原子核越稳定解析：钍核衰变的核反应方程式为234 90Th →234 91Pa ＋ 0－1e ，选项B 错误；氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子轨道半径减小，由a ＝kQq mr 2，核外电子运动的加速度增大，选项C 错误．故只有选项A 、D 正确．答案：AD14．一弹丸在飞行到距离地面5 m 高时仅有水平速度v ＝2 m/s ，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失，取重力加速度g ＝10 m/s 2.则下列图中两块弹片飞行的轨迹不可能的是( )解析：本题有两种可能情况，一是甲在前，二是甲在后．甲在前情况，设总质量为4m，由动量守恒得4m×2＝3mv甲＋mv乙，由平抛运动规律知，A图中两弹片的速度分别为v甲＝2.5 m/s，v乙＝－0.5 m/s，不满足动量守恒关系，选项A错误；B图中两弹片的速度分别为v甲＝2.5 m/s，v乙＝0.5 m/s，满足动量守恒关系，选项B正确；甲在后情况，C图中v甲＝1 m/s，v乙＝2 m/s，不满足动量守恒关系，选项C错误；D图中，v甲＝－1 m/s，v乙＝2 m/s，同样不满足动量守恒关系，选项D错误．答案：ACD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)如图所示为“验证碰撞中动量守恒”实验的装置示意图．(1)设小球A质量为m A，小球B质量为m B，为保证实验成功，必须保证m A______m B(选填“大于”“等于”或“小于”)．小球半径____________测量(选填“需要”或“不需要”)．(2)实验中小球的落点情况如上图所示：P是不放B球时，将A球从斜槽上某一高度静止释放后A球的落点，M、N分别为A球从同一高度静止释放到达斜槽水平端与B球相碰后A、B球落点，现已测得O到M、P、N距离分别为s1、s2、s3，若关系式________________成立，则验证了A、B相碰动量守恒．(3)若A、B两球的质量之比为m A∶m B＝3∶1.先使A球从斜槽上某一高度处由静止释放，在水平地面的记录纸上留下落点痕迹P，重复10次，得到10个落点．再把B球放在水平槽上的末端R处，让A球仍从同一高度处由静止释放，与B球碰撞，碰后A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复10次．A、B两球在记录纸上留下的落点痕迹如下图所示，其中米尺的零点与O点对齐．①碰撞后A球的水平射程应取________cm.②本实验巧妙地利用小球飞行的水平距离表示小球的水平速度．下面的实验条件中，不能使小球飞行的水平距离的大小表示水平初速度大小的是________(填选项符号)．A．使A、B两小球的质量之比改变为5∶1B．升高小球初始释放点的位置C．使A、B两小球的直径之比改变为1∶3D．升高桌面的高度，即升高R点距地面的高度③利用此次实验中测得的数据计算碰撞前的总动量与碰撞后的总动量的比值为________(结果保留三位有效数字)．解析：(1)根据实验要求，碰后A球不能反弹，所以要使m A>m B，不需要测小球的半径．(2)若取小球平抛下落时间为一个单位，则只要满足m A s2＝m A s1＋m B s3，便可验证动量守恒．(3)①用最小的圆的圆心确定落点的平均位置，则M、P、N距O点的距离即为碰后各个球的水平射程：x OM＝14.45 cm；x OP＝29.90 cm，x ON＝44.40 cm，所以碰后A球的水平射程应为x OM＝14.45 cm；②本实验的前提条件是两个球是对心碰撞，即要求碰撞前后的速度在两个球的球心连线方向上．由此可以选出答案为 C.③碰撞前后的总动量比值为：p前p后＝m A x OPm A x OM＋m B x ON＝1.02，考虑误差因素可取1.01～1.02.答案：(1)大于不需要(2)m A s2＝m A s1＋m B s3(3)①14.45～14.50 ②C③1.01～1.0216．(12分)一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量m H＝1.007 3 u，中子质量m n＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u(1u＝931.5 MeV)．(1)写出聚变方程；(2)求释放出的核能多大？(3)求平均每个核子释放的能量是多大？解析：(1)聚变方程11H＋210n―→31H.(2)质量亏损Δm＝m H＋2m n－m＝(1.007 3＋2×1.008 7－3.018 0) u＝0.006 7 u，释放的核能ΔE ＝Δmc 2＝0.006 7×931.5 MeV≈6.24 MeV.(3)平均每个核子放出的能量为 E ＝ΔE n ＝6.243MeV ＝2.08 MeV. 答案：(1)11H ＋210n →31H (2)6.24 MeV(3)2.08 MeV17．(16分)(1)下列说法正确的是__________A ．康普顿效应进一步证实了光的波动特性B ．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化C ．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征D ．天然放射性元素的半衰期与环境的温度有关(2)23490Th 是不稳定的，能自发地发生衰变．①完成234 90Th 衰变反应方程234 90Th →234 91Pa ＋________．②234 90Th 衰变为222 86Rn ，共经过__________α次衰变，________β次衰变．(3)氢原子的能级如图所示，有一群处于n ＝4能级的氢原子．如果原子n ＝2向n ＝1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：①这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？②从能级n ＝4向n ＝1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？解析：(3)共有3种频率的光能够使金属发生光电效应从n ＝4跃迁到n ＝1发出光子的能量ΔE ＝E 4－E 1＝12.75 eV ，该金属的逸出功W ＝E 2－E 1＝10.2 eV ，根据光电效应方程ΔE ＝E km ＋W 可知光电子最大初动能E km ＝ΔE －W ＝2.55 eV.答案：(1)BC (2) 0－1e 3 2 (3)①3种②2.55 eV18．(14分)如图所示，在光滑水平面上有一辆质量M ＝8 kg 的平板小车，车上有一个质量m ＝1.9 kg 的木块，木块距小车左端6 m(木块可视为质点)，车与木块一起以v ＝1 m/s的速度水平向右匀速行驶，一颗质量m 0＝0.1 kg 的子弹以v 0＝179 m/s 的初速度水平向左飞来，瞬间击中木块并留在其中，最终木块刚好不从车上掉下来．求：(1)子弹射入木块后的共同速度v 1；(2)木块与平板车之间的动摩擦因数μ(g 取10 m/s 2)．解析：(1)以水平向左为正，由动量守恒有： m 0v 0－mv ＝(m ＋m 0)v 1，v 1＝8 m/s.(2)它们恰好不从小车上掉下来，则它们相对平板车滑行s ＝6 m 时跟小车具有共同速度v 2，则由动量守恒有(m ＋m 0)v 1－Mv ＝(m ＋m 0＋M )v 2，解得v 2＝0.8 m/s.由能量守恒定律有：μ(m ＋m 0)gs ＝（m ＋m 0）v 212＋Mv 22－（m ＋m 0＋M ）v 222， 得μ＝0.54.答案：(1)v 1＝8 m/s (2)μ＝0.54。