人教版物理选修3-5习题 模块综合检测(一) Word版含答案

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．每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1．放射性元素衰变时放出三种射线，按电离由强到弱的排列顺序是( )A．α射线，β射线，γ射线B．γ射线，β射线，α射线C．γ射线，α射线，β射线D．β射线，α射线，γ射线解析：三种射线的电离本领不同，电离本领最强的是α射线，β射线次之，γ射线最弱．故选A.答案：A2．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大C．聚变反应中粒子的比结合能变小D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加解析：在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误、B正确；由于聚变反应中释放出巨大的能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．答案：B3．为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2，科学家用中子轰击硫原子，分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的热量，然后进行比较，精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2，被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系是( ) A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2解析：反应前的质量总和为m1＋m3，质量亏损Δm＝m1＋m3－m2，核反应释放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，选项B正确．答案：B4．卢瑟福提出原子核式结构的实验基础是α粒子散射实验，在α粒子散射实验中，大多数α粒子穿越金箔后仍然沿着原来的方向运动，其较为合理的解释是( ) A．α粒子穿越金箔时距离原子核较近B．α粒子穿越金箔时距离原子核较远C．α粒子穿越金箔时没有受到原子核的作用力D．α粒子穿越金箔时受到原子核与电子的作用力构成平衡力解析：根据α粒子散射实验现象，卢瑟福提出了原子的核式结构，他认为原子的中心有一个很小的核，聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量．大多数α粒子穿越金箔时距离金原子核较远，所以受到原子核的作用力较小，基本上仍然沿着原来的方向运动．答案：B5．一个放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10－7m，已知氢原子的能级示意图如图所示，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是( )A．从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级B．从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级C．从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级解析：波长为1.22×10－7 m的光子能量E＝h cλ＝6.63×10－34×3×1081.22×10－7J≈1.63×10－18 J≈10.2 eV，从图中给出的氢原子能级图可以看出，这条谱线是氢原子从n＝2的能级跃迁n ＝1的能级的过程中释放的，故D项正确．答案：D6．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体，利用其中的铬离子产生激光．铬离子的能级图如图所示，E1是基态，E2是亚稳态，E3是激发态，若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体，处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E 3，然后自发地跃迁到E 2，释放波长为λ2的光子，处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光，这种激光的波长为( )A.λ1λ2λ2－λ1B.λ1λ2λ1－λ2C.λ1－λ2λ1λ2D.λ2－λ1λ1λ2解析：E 3－E 1＝hc λ1，E 3－E 2＝hc λ2，E 2－E 1＝hc λ， 根据E 3－E 1＝(E 3－E 2)＋(E 2－E 1)， 可得hc λ1－hc λ2＝hc λ，则λ＝λ1λ2λ2－λ1. 答案：A7．用a 、b 、c 、d 表示4种单色光，若①a 、b 从同种玻璃射向空气，a 的临界角小于b 的临界角；②用b 、c 和d 在相同条件下分别做双缝干涉实验，c 的条纹间距最大；③用b 、d 照射某金属表面，只有b 能使其发射电子．则可推断a 、b 、c 、d 可能分别是( )A ．紫光、蓝光、红光、橙光B ．蓝光、紫光、红光、橙光C ．紫光、蓝光、橙光、红光D ．紫光、橙光、红光、蓝光解析：本题考查的知识点较多，但都是光学中的基本物理现象，如全反射、双缝干涉和光电效应等，意在考查学生是否掌握了基本的物理现象和规律. 由sin C ＝1n知，a 光的折射率大于b 光，则a 光的频率大于b 光的频率．双缝干涉实验中，条纹间距和光波波长成正比，则c 的频率最小．b 、d 做光电效应实验，b 能使金属产生光电子，则b 的频率大于d 的频率.因此有f a >f b >f d >f c, 则A 选项对．答案：A8．下列叙述正确的是( ) A ．一切物体都在辐射电磁波B ．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C ．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D ．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：一般物体辐射仅与温度有关，而黑体辐射除与温度外，还与频率及波长有关． 答案：B9．在物体运动过程中，下列说法不正确的是( ) A ．动量不变的运动，一定是匀速运动 B ．动量大小不变的运动，可能是变速运动C ．如果在任何相等时间内物体所受的冲量相等(不为零)，那么该物体一定做匀变速运动D ．若某一个力对物体做功为零，则这个力对该物体的冲量也一定为零解析：A 中动量不变，即速度不变，所以运动物体一定做匀速直线运动；B 中动量大小不变，即速度大小不变，所以可能是匀速圆周运动；C 中由F ＝I t，可知合外力不变，所以为匀变速运动；D 中做功和冲量是两个概念，只要力在物体上有作用时间，冲量就不为零，与是否做功无关．故不正确的选项应是D.答案：D10．质量为M 的砂车，沿光滑水平面以速度v 0做匀速直线运动，此时从砂车上方落入一个质量为m 的大铁球，如图所示，则铁球落入砂车后，砂车将( )A ．立即停止运动B．仍匀速运动，速度仍为v0C．仍匀速运动，速度小于v0D．做变速运动，速度不能确定解析：砂车及铁球组成的系统，水平方向不受外力，水平方向动量守恒，所以有Mv0＝(M ＋m)v，得v＝MM＋mv0<v0，故选C.答案：C二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11．关于光子和运动着的电子，下列叙述正确的是( )A．光子和电子一样都是实物粒子B．光子和电子都能发生衍射现象C．光子和电子都具有波粒二象性D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性解析：物质可分为两大类：一是质子、电子等实物，二是电场、磁场等，统称场．光是传播着的电磁场．根据物质波动理论，一切运动的物体都具有波动性，故光子和电子具有波粒二象性．综上所述，B、C选项正确．答案：BC12．正电子发射型计算机断层显像(PET)的基本原理是：将放射性同位素15 8O注入人体，15 8O 在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇湮灭转化为一对γ光子，被探测器采集后，经计算机处理生成清晰图像．则根据PET原理判断下列表述正确的是( )A.15 8O在人体内衰变方程是15 8O―→15 7N＋0＋1eB．正、负电子湮灭方程是01e＋0－1e―→2γC．在PET中，15 8O主要用途是作为示踪原子D．在PET中，15 8O主要用途是参与人体的新陈代谢解析：由题意知A、B正确；显像的原理是采集γ光子，即注入人体内的15 8O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为γ光子，因此15 8O主要用途是作为示踪原子，故C对、D 错．答案：ABC13．带电粒子进入云室会使云室中的气体分子电离，从而显示其运动轨迹．如图是在有匀强磁场的云室中观察到的粒子的轨道，a和b是轨迹上的两点，匀强磁场B垂直纸面向里．该粒子在运动时，其质量和电量不变，而动能逐渐减少，下列说法正确的是( )A ．粒子先经过a 点，再经过b 点B ．粒子先经过b 点，再经过a 点C ．粒子带负电D ．粒子带正电解析：由r ＝mvqB可知，粒子的动能越小，圆周运动的半径越小，结合粒子运动轨迹可知，粒子先经过a 点，再经过b 点，选项A 正确；根据左手定则可以判断粒子带负电，选项C 正确．答案：AC14．在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是( )A ．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开B ．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行C ．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开D ．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行解析：本题考查运用动量守恒定律定性分析碰撞问题．光滑水平面上两小球的对心碰撞符合动量守恒的条件，因此碰撞前、后两小球组成的系统总动量守恒．碰撞前两球总动量为零，碰撞后也为零，动量守恒，所以A 项是可能的；若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为零，而碰撞前两球总动量为零，所以B 项不可能；碰撞前、后系统的总动量的方向不同，所以动量不守恒，C 项不可能；碰撞前总动量不为零，碰后也不为零，方向可能相同，所以，D 项是可能的．答案：AD二、非选择题(本题共5小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按照题目要求作答．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．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)15．(6分)在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为m A和m B.(1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？请将这些器材前面的序号填在横线上________．①秒表②刻度尺③天平④圆规(2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有________．①m Am B＝ONMP②m Am B＝OMMP③m Am B＝OPMN④m Am B＝OMMN解析：(1)由实验原理可知，需要测小球质量，测OM、OP、ON距离，为准确确定落点，用圆规把多次实验的落点用尽可能小的圆圈起，把圆心作为落点，所以需要天平、刻度尺、圆规．(2)根据动量守恒定律有：m A OP＝m A OM＋m B ON，即m A(OP－OM)＝m B ON，①正确．答案：(1)②③④(2)①16．(9分)某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．(1)该同学还必须具有的器材是__________________________． (2)需要直接测量的数据是______________________________． (3)用所得数据验证动量守恒的关系式为__________________．解析：两物体弹开后各自做平抛运动，根据平抛知识可知两物体平抛的时间相等．所需验证的表达式为m 1v 1＝m 2v 2，两侧都乘以时间t ，有m 1v 1t ＝m 2v 2t ，即m 1s 1＝m 2s 2.答案：(1)刻度尺、天平 (2)两物体的质量m 1、m 2和两木块落地点分别到桌子两侧边的水平距离s 1、s 2(3)m 1s 1＝m 2s 217．(12分)一个铍核(94Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6 MeV 的能量(保留两位有效数字)．(1)写出这个核反应过程．(2)如果铍核和α粒子共130 g ，且刚好反应完，求共放出多少能量？ (3)这130 g 物质反应过程中，其质量亏损是多少？ 解析：(1)94Be ＋42He →126C ＋10n. (2)铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝μBe ＋μα＝(9＋4) g/mol ＝13 g/mol ，铍核和氦核各含的摩尔数n ＝M μ＝13013mol ＝10 mol ， 所以放出的能量ΔE ＝n ·N A ·E 放＝10×6.02×1023×5.6 MeV ＝3.371×1025MeV ＝5.4×1012J.(3)质量亏损Δm ＝ΔE c 2＝5.394×1012（3.0×108）2 kg ＝6.0×10－5 kg. 答案：(1)94Be ＋42He →126C ＋10n (2)5.4×1012J (3)6.0×10－5 kg18．(15分)已知氢原子的基态电子轨道半径为r 1＝0.528×10－10m ，量子数为n 的能级值为E n ＝－13.6n2eV. (1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n ＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；(3)计算这几种光谱线中波长最短的波．(静电力常量k ＝9×109N ·m 2/C 2，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，真空中光速c ＝3.00×108m/s)解析：由ke 2r 2n ＝mv 2nr n ，可计算出电子在任意轨道上运动的动能E kn ＝12mv 2n ＝ke 22r n，由E n ＝－13.6n2eV 计算出相应量子数n 的能级值为E n . (1)核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力提供向心力， 则：ke 2r 21＝mv 21r 1.又知E k ＝12mv 2，故电子在基态轨道的动能为：E k ＝ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）22×0.528×10－10J ＝13.6 eV. (2)当n ＝1时，能级值为E 1＝－13.612eV ＝－13.6 eV ； 当n ＝2时，能级值为E 2＝－13.622eV ＝－3.4 eV ； 当n ＝3时，能级值为E 3＝－13.632eV ＝－1.51 eV ； 能发出光谱线分别为3→2，2→1， 3→1共三种， 能级图如图所示．(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．hν＝E m－E n，又知ν＝cλ，则有λ＝hcE3－E1＝6.63×10－34×3×10812.09×1.6×10－19m＝1.03×10－7 m.答案：(1)13.6 eV (2)如解析图所示(3)1.03×10－7 m19．(12分)两个质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上．A和B 的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示．一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下，然后又滑上劈B，求物块在B上能够达到的最大高度．解析：设物块到达劈A的底端时，物块和A的速度大小分别为v和V，由机械能守恒和动量守恒得mgh＝12mv2＋12M1V2，①M1V＝mv.②设物块在劈B上达到的最大高度为h′，此时物块和B的共同速度大小为V′，由机械能守恒和动量守恒得mgh′＋12(M2＋m)V′2＝12mv2，③mv＝(M2＋m)V′.④联立①②③④式得h′＝M1M2h（M1＋m）（M2＋m）.答案：M1M2h（M1＋m）（M2＋m）。