高中物理人教版选修3-5模块综合测评 Word版含答案

合集下载

高中物理选修3-5综合测试题含答案

高中物理选修3-5综合测试题含答案

高中物理选修3—5综合测试题一、 选择题1.天然放射现象的发现揭示了:( )A .原子不可再分.B .原子的核式结构.C .原子核还可再分.D .原子核由质子和中子组成. 2.下列说法正确的是( )A .太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B .利用卢瑟福的α粒子散射实验可以估算原子核的大小C .玻尔理论是依据α粒子散射实验分析得出的D .氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小, 原子势能增大,总能量增大3.如图所示,用一束光照射光电管时,电流表A 中有一定读数,下列措施中有可能使电流表的示数增大的是( )A 增大入射光的频率B 增大入射光的强度C 滑片P 向右移动D 滑片P 向左移动 4、质量为m 的物体,在水平面上以加速度a 从静止开始运动,所受阻力是f ,经过时间t ,它的速度为V,在此过程中物体所受合外力的冲量是( )A.(ma+f )V/aB.mvC.matD.(ma-f )V/a5.用光子能量为E 的光束照射容器中的氢气,氢原子吸收光子后,能发射频率为ν1、ν2、ν3的三种光子,且ν1<ν2<ν3.入射光束中光子的能量应是 ( ) A .hv 1 C .h(v 2+v 3) B .h(v 1+ν2) D .h(v 1+v 2+v 3)6.如图6—2—4所示,质量为m 的A 小球以水平速度u 与静止的光滑水平面上质量为3m 的 小球B 正碰后,A 球的速率变为原来的一半,则碰后B 球的速度是(以u 方向为正方向)( )A .B .u -C . D7.一个氢原子处于第3能级时,外面射来了一个波长为6.63×10-7m 的光子,下列说法正确的是A.氢原子不吸收这个光子,光子穿过氢原子B.氢原子被电离,电离后电子的动能是0.36evC.氢原子被电离,电离后电子动能为零D.氢原子吸收光子,但不电离8.放射性元素镭放射出α、β、γ三种射线.如果让它们处于匀强磁场中,则三种粒子在磁场中的轨迹正确的 [ ]9.如图所示,A 、B 两物体质量之比m A ︰m B =3︰2,原来静止在平板小车C 上,A 、B 间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则( )A .若A 、B 与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A 、B 组成系统的动量守恒 B .若A 、B 与平板车上表面间的动摩擦因数不同,A 、B 、C 组成系统的动量不守恒 C .若A 、B 所受的摩擦力大小相等,A 、B 、C 组成系统的动量守恒D .若A 、B 所受的摩擦力大小不相等,A 、B 、C 组成系统的动量守恒 10.如图8—3—2所示,在光滑水平面上,有一质量为M =3 kg 的薄板和质量为m =1 kg 的物都以v =4 m /s 的初速度朝相反方向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长,当薄板的速度为2.4 m /s 时,物块的运动情况是( ) A.做加速运动 B .做减速运动C .做匀速运动D .以上运动都可能 二、填空题11.如图是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。

人教版高中物理选修3-5综合测试题及答案2套.doc

人教版高中物理选修3-5综合测试题及答案2套.doc

最新人教版高中物理选修3-5综合测试题及答案2套模块检测(一)(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. 下列实验中,深入地揭示了光的粒子性一面的有()答案AB解析 选项A 为康普顿效应,选项B 为光电效应,康普顿效应和光电效应都深入揭示了光 的粒子性;选项C 为a 粒子散射实验,未涉及光子,揭示了原子的核式结构;选项D 为光 的折射,揭示了氢原子能级的不连续. 2. 下列应用屮把放射性同位素作为示踪原子的是()A. 利用含有放射性碘131的油,检测地下输油管的漏油情况B. 把含有放射性元素的肥料施给农作物,利用探测器的测量,找出合理的施肥规律C. 利用射线探伤法检查金属屮的砂眼和裂纹D. 给怀疑患有甲状腺的病人注射碘131,诊断甲状腺的器质性和功能性疾病答案ABD解析 利用射线探伤法检查金属中的砂眼和裂纹是利用Y 射线贯穿能力强的特点,因此C 选项不属于示踪原子的应用,A 、B 、D 都是作为示踪原子,故A 、B 、D 正确.D.MWi r-K 射的光经:梭傥 分光后•呈现线状光说 C.轰击金侑的a 粒产中竹少数运动方向发生较大何转 B.俳板诫萦外线射対 右电子逸出,但被町见 比照射时没右电子逸出A. X 射线被石星敷射后部分披长増大3.关于原子结构和原子核,下列说法中正确的是()A.利用a粒子散射实验可以估算原子核的半径B.利用a粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径C.原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验D.处于激发态的氢原子放出光子后,核外电子运动的动能将增大答案AD解析核外电子对粒子几乎没有什么阻挡作用,故无法估算核外电子的运动半径,选项B 错误;玻尔的氢原子模型很好地解释了氢原子光谱的实验,选项C错误.4.核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线,对人体无损害,可进行人体多部位检查的医疗影像技术.基本原理是:外来电磁波满足一定条件时,可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量,去掉外来电磁波后,吸收了能量的氢原子乂把这部分能量以电磁波的形式释放岀来,形成核磁共振信号.由于人体内各种组织所含氢原子数量不同,或同种组织正常与病变时所含氢原子数量不同,释放的能量亦不同,将这种能量信号通过计算机转换成图像,就可以用来诊断疾病.关于人体内氢原子吸收的电磁波能量,正确的是()A.任何频率的电磁波氢原子均可吸收B.频率足够高的电磁波氢原子才吸收C.能量大于13.6 eV的光子氢原子才能吸收D.氢原子只能吸收某些频率的电磁波答案D解析氢原子只吸收能量等于能级差的光子.5.图1红宝石激光器的工作物质红宝石含有洛离子的三氧化二铝晶体,利用其中的珞离子产生激光.珞离子的能级图如图1所示,&是基态,场是亚稳态,艮是激发态,若以脉冲気灯发出的波长为21的绿光照射晶体,处于基态的钻离子受到激发而跃迁到然后自发地跃迁到Q,释放波长为局的光子,处于亚稳态Q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()答案A解析 由题意知E 3—E ]=hY®E 3-E 2=h~^®E2-E\=叱③由①②③式解得Q 令分故A 选项正确.5. 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. 社核常Th,衰变成镁核彳孟Pa,放出一个中子,并伴随着放出Y 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. 比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠,原子核越稳定答案AD解析 牡核衰变的核反应方程式为常Th —常pa+.c,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°=密,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.6. (2014-江西吉安高二期末)2011年,日本发生9级地震,福岛笫一核电站严重受损,大量 放射性艳咯Cs 和碘咯1进入大气和海水,造成对空气和海水的放射性污染.下列说法正确的 是()A. 核反应堆中的核废料不再具有放射性,对环境不会造成影响C.放射性碘咯I 发生B 衰变的核反应方程为咯I —哦Xe+一匕D?盘U 裂变形式有多种,每种裂变产物不同,质量亏损不同,但释放的核能相同 答案c 7 535久]*2 •久 2_2| B. 久I 人2 久1_久D. 久2_久1I /I 2 B.铀核裂变的一种可能核反应是囁UCs+芻 Rb + 2$n如图2所示,有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(估计重一吨左右).一位同学 想用一个卷尺粗略测定它的质量.他进行了如下操作:首先将船平行于码头自由停泊,轻轻 从船尾上船,走到船头停下,而后轻轻下船.用卷尺测出船后退的距离",然后用卷尺测出 船长厶.已知他的自身质量为加,渔船的质量为(m (L +d )tn (厶—d ) A. ------ ; ----- B.--------- ; ----- 答案B解析 设该同学在/时间内从船尾走到船头,由动量守恒定律知,人、船在该时间內的平均 动量大小相等,即〃?节=,诺,又s 人=L —d, 得 .9.图3如图3所示,在光滑水平面上,有质量分别为加和〃?的力、3两滑块,它们中间夹着一根 处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与A. B 不拴连),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()A. 两滑块的动能之比£剧:E^=\ : 2B. 两滑块的动量大小之比刃:PB =2 : 1C. 两滑块的速度大小Z 比血:5=2 : 1D. 弹簧对两滑块做功之比W A : W B =\ : 1答案A解析 根据动量守恒定律知,两滑块脱离弹簧后动量大小相等,B 项错误;m A v A =m Ii v lif 故 V A : O B = M B : 1 : 2, C 项错误;由 得 EkJ : EkB=~^=^, A 项正确;由 W= △mL V D. m (L+d) L 图2Ek知W A : W B=E kA : E kB=\ : 2, D 项错误.10.静止的氯核囁Rn放;12粒子后变为针核噹Po, a粒子动能为从.若衰变放出的能量全部变为反冲核和a粒子的动能.真空中的光速为c,则该反应中的质量亏损为()4 E GA•丽•庄B. 0小222 Ea"218 EaC•丽* °方答案C解析由于动量守恒,反冲核和a粒子的动量大小相等,由垛=朽8需,它们的动能之比为4 :218,因此衰变释放的总能量是緊•民,由质能方程得质量亏损是緊•号.二、填空题(共3小题,共18分)11.(6分)人类认识原子结构和开发利用原子能经历了十分曲折的过程.请按要求回答下列问题.(1)卢瑟福、玻尔、查徳威克等科学家在原子结构或原子核的研究方血做出了卓越的贡献.请选择其屮的两位,指出他们的主要成绩.①___________________________________________________________________ ;②___________________________________________________________________ . (2)在贝克勒尔发现天然放射现象后,人们对放射线的性质进行了深入研究,图4为三种射线在同一磁场屮的运动轨迹,请从三种射线屮任选一种,写出它的名称和一•种用途.图4答案(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱规律查德威克发现了中子(2)2为Y射线,利用Y射线的贯穿本领,工业用来探伤解析(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型(或其他成就).玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱规律(或其他成就).查德威克发现了中子(或其他成就).(2)1为a射线;利用a射线的电离作用消除有害静电.或:2为Y射线;利用Y射线很强的贯穿本领,工业用来探伤.或:3为B射线;利用B射线自动控制铝板厚度.12.(6分)如图5所示,这是工业生产屮大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图,它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等儿部分组成.⑵光控继电器的原理是:当光照射光电管时(1)示意图中,。

【金版教程】2016-2017学年高中物理人教版选修3-5练习:综合水平测试 Word版含答案

【金版教程】2016-2017学年高中物理人教版选修3-5练习:综合水平测试 Word版含答案

综合水平测试一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分)1. 在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度,其检测装置由放射源、探测器等构成,如图所示。

该装置中探测器接收到的是()A. X射线B. α射线C. β射线D. γ射线解析:放射源发出的只有α、β、γ三种射线,故选项A错误;在α、β、γ三种射线中,只有γ射线能穿透钢板,故选项B、C错误,D正确。

答案:D2. 下列四幅图的有关说法中,正确的是()A. 若两球质量相等,碰后m2的速度一定为vB. 射线甲是α粒子流,具有很强的穿透能力C. 在光颜色保持不变的情况下,入射光越强,饱和光电流越大D. 链式反应属于重核的裂变解析:若两球质量相等,两球只有发生弹性碰撞,碰后m2的速度才为v,选项A错误;带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用,利用左手定则可判断,射线甲是β粒子流,选项B错误;在光颜色保持不变,即入射光的频率不变,根据光电效应规律可知,入射光越强,饱和光电流越大,选项C正确;根据链式反应的特点可知,链式反应属于重核的裂变,选项D正确。

答案:CD3. 产生光电效应时,关于逸出光电子的最大初动能E k,下列说法正确的是()A. 对于同种金属,E k与照射光的强度无关B. 对于同种金属,E k与照射光的波长成反比C. 对于同种金属,E k与光照射的时间成正比D. 对于不同种金属,若照射光频率不变,E k与金属的逸出功成线性关系解析:由E k=hν-W0知E k与照射光的强度及照射时间无关,故选项A正确,选项C错误;由E k=hc-W0可知E k与λ不成反比,λ故选项B错误;在hν不变的情况下,E k与W0成线性关系,故选项D正确。

答案:AD4. 氢原子的能级如图所示,用光子能量为12.75 eV的光照射一群处于基态的氢原子,最多能观测到氢原子发射不同波长的光有()A. 3种B. 4种C. 5种D. 6种解析:用光子能量为12.75 eV的光照射一群处于基态的氢原子,原子能量为-13.6+12.75 eV=0.85 eV,知原子跃迁到第4能级,根据C24=6知,最多发射6种不同波长的光子。

2019-2020学年高二物理人教版选修3-5同步作业:综合评估 Word版含答案

2019-2020学年高二物理人教版选修3-5同步作业:综合评估 Word版含答案

对应学生用书P65本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。

满分100分,考试时间90分钟。

第Ⅰ卷(选择题,共40分)一、选择题(每小题4分,共40分。

其中1~6题为单选,7~10题为多选)1.在下列几种现象中,所选系统动量守恒的有()A.原来静止在光滑水平面上的车,从水平方向跳上一个人,人车为一系统B.运动员将铅球从肩窝开始加速推出,以运动员和铅球为一系统C.从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中,以重物和车厢为一系统D.光滑水平面上放一斜面,斜面也光滑,一个物体沿斜面滑下,以重物和斜面为一系统答案A解析B项叙述的系统,初动量为零,末动量不为零。

C项系统所受合外力不为0。

D项,在物体沿斜面下滑时,向下的动量增大。

2.北京奥组委接受专家建议,为成功举办一届“绿色奥运”,场馆周围80%~90%的路灯利用太阳能发电技术,奥运会90%的洗浴热水采用全玻璃真空太阳能集热技术,太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的,其核反应主要是()A.31H+21H→42He+10nB.147N+42He→178O+11HC.23592U+10n→13654Xe+9038Sr+1010nD.23892U→23490Th+42He答案A解析太阳内部核聚变主要是氢原子核的聚变,故A正确;B项中为实现原子核人工转变的反应;C项中为重核裂变;D项中为α衰变,均不属聚变反应。

故B、C、D不正确。

3.甲的质量为50 kg,乙的质量为25 kg,两人在溜冰场的水平冰面上,开始时都是静止的。

两人互推后,甲、乙反向直线运动,甲的速率为0.1 m/s,乙的速率为0.2 m/s。

假设互推的时间为0.01 s,忽略摩擦力及空气阻力,则下列叙述中正确的是()A.甲、乙所受的平均推力均为500 N,方向相反B.甲、乙所受的平均推力均为250 N,方向相反C.甲受的平均推力500 N,乙受的平均推力250 N,方向相反D.甲受的平均推力250 N,乙受的平均推力500 N,方向相反答案A解析以甲为研究对象,根据动量定理Ft=m甲v甲-0,可得甲受到的平均推力为F=500 N,据牛顿第三定律可得乙受到的平均推力也为500 N,方向相反,A正确。

2019-2020学年人教版高中物理选修3-5 课后限时作业 模块标准测评 Word版含答案

2019-2020学年人教版高中物理选修3-5 课后限时作业 模块标准测评 Word版含答案

姓名,年级:时间:模块标准测评(时间:90分钟满分:110分)题型选择题填空题计算题总分得分,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选不全的得2分,错选的或不选的不得分)1.(多选)下列说法正确的是( )A.随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都会增加;另一方面辐射强度的极大值向波长较短的方向移动B.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子,因此光子散射后波长变短C.根据海森伯提出的不确定性关系可知,不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动量D.物质波和光波都是概率波ACD解析依据黑体辐射的规律得选项A正确;碰撞遵循动量守恒和能量守恒,光子散射后的能量减小,波长变长,选项B错误;对于微观粒子,牛顿运动定律不再适用,不可能同时准确确定粒子的位置和动量,选项C正确;物质波和光波都是概率波,选项D正确.2.图甲所示为氢原子的能级图,图乙所示为氢原子的光谱.已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光,则谱线b是氢原子( )A.从n=3的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光B.从n=5的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光C.从n=4的能级跃迁到n=3的能级时的辐射光D.从n=4的能级跃迁到n=2的能级时的辐射光B解析由氢原子光谱可得a谱线比b谱线波长长,由E=hν得辐射a光谱对应能量应小于辐射b光谱对应能量.由能级间跃迁知识可知,选项B正确.3.(多选)如图所示,质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上.其中弹簧两端分别与静止的滑块N和挡板P相连接,弹簧与挡板的质量均不计;滑块M以初速度v0向右运动,它与挡板P 碰撞(不黏连)后开始压缩弹簧,最后,滑块N以速度v0向右运动.在此过程中()A.M的速度等于0时,弹簧的弹性势能最大B.M与N具有相同的速度时,两滑块动能之和最小C.M的速度为错误!时,弹簧的长度最长D.M的速度为错误!时,弹簧的长度最短BD解析M、N两物体碰撞过程中动量守恒,当M与N具有相同的速度v2时,系统动能损失最大,损失的动能转化为弹簧的弹性势能,即弹簧弹性势能最大,选项A错误,B正确;M的速度为错误!时,弹簧的压缩量最大,弹簧的长度最短,选项D正确,C错误.4.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为m的小球从槽高h处开始自由下滑,则( )A.在以后的运动过程中,小球和槽的动量始终守恒B.在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力终始不做功C.被弹簧反弹后,小球和槽都做速率不变的直线运动D.被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,小球能回到槽高h处C解析小球下滑过程中,小球和槽组成的系统在水平方向动量守恒,相互作用力分别对小球和槽做正功,小球到达水平面后和槽的速率相等,故小球也不可能回到槽上,选项C正确,A、B、D均错误.5.2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器,通过钙48轰击锎249发生核反应,成功合成了第118号元素,这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素。

模块综合测评—人教版高二物理选修3-5

模块综合测评—人教版高二物理选修3-5

模块综合测评(满分:100分;时间:90分钟)一、选择题(每小题4分,共44分)1.(多选)关于近代物理,下列说法错误的是( )A.β射线是高速运动的电子B.核聚变反应方程12H+13H→24He+01n中,01n表示中子C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率成正比D.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释所有原子光谱的特征2.(多选)下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是( )A.图(甲):普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念,成为量子力学的奠基人之一B.图(乙):玻尔理论指出氢原子能级是分立的,所以氢原子发射光子的频率也是不连续的C.图(丙):卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果,发现了质子和中子D.图(丁):根据电子束通过铝箔后的衍射图样,可以说明电子具有粒子性3.(多选)一质量为m的物块从某高度处以速度v0水平抛出,在抛出点其动能为重力势能的3倍,取水平地面为重力势能的参考平面,不计空气阻力,则以下结论正确的是( )A.物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为π6B.物块落地时的速度方向与水平方向的夹角为π3C.下落过程中重力的冲量大小为√3mv03D.下落过程中重力的冲量大小为2√3mv034.核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。

碘131的半衰期约为8天,会释放β射线;铯137是铯133的同位素,半衰期约为30年,发生衰变时会辐射γ射线。

下列说法正确的是( )A.碘131释放的β射线由氦核组成B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C.与铯137相比,碘131衰变更慢D.铯133和铯137含有相同的质子数5.下列说法正确的是( )A. 92238U→90234Th+X中X为中子,核反应类型为衰变B. 12H+13H→24He+Y中Y为中子,核反应类型为人工核转变C. 92235U+01n→54136Xe+3890Sr+K,其中K为10个中子,核反应类型为重核裂变D. 714N+24He→817O+Z,其中Z为氢核,核反应类型为轻核聚变6.(多选)如图为氢原子光谱在可见光区域内的四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ,都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光,根据此图可以判定( )A.Hα对应的原子前后能级之差最小B.同一介质对Hα的传播速度最大C.Hδ光子的动量最大D.用Hγ照射某一金属能发生光电效应,则用Hβ照射同一金属一定不能产生光电效应7.(多选)已知氘核的比结合能是1.09 MeV,氚核的比结合能是2.78 MeV,氦核的比结合能是7.03 MeV。

人教版高中物理选修3-5模块综合检测及答案解析

人教版高中物理选修3-5模块综合检测及答案解析

选修3-5综合检测B(时间:90分钟 满分:100分)一、选择题(1~8题为单项选择题,9~12题为多项选择题,每题4分,共48分)1.光电效应实验中,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无关D .入射光频率大于极限频率时才能产生光电子2.以下是物理学史上3个著名的核反应方程:x +73Li →2y ,y +14 7N →x +17 8O ,y +94Be →z +12 6C.x 、y 和z 是3种不同的粒子,其中z 是( )A .α粒子B .质子C .中子D .电子3.在下列几种现象中,所选系统动量守恒的有( )A .原来静止在光滑水平面上的车,从水平方向跳上一个人,人车为一系统B .运动员将铅球从肩窝开始加速推出,以运动员和铅球为一系统C .从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中,以重物和车厢为一系统D .光滑水平面上放一斜面,斜面也光滑,一个物体沿斜面滑下,以物体和斜面为一系统4.一个不稳定的原子核质量为M ,处于静止状态.放出一个质量为m 的粒子后反冲,已知放出的粒子的动能为E 0,则原子核反冲的动能为( )A .E 0 B.m M E 0 C.m M -m E 0 D.Mm M -m E 05.据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡,英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(210 84Po).若该元素发生α衰变,其半衰期是138天,衰变方程为210 84Po →X +42He +γ,则下列说法中错误的是( )A .X 原子核含有124个中子B .X 原子核含有206个核子C .γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D .100 g 的210 84Po 经276天,已衰变的质量为75 g6.图1中曲线a 、b 、c 、d 为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是()图1A.a、b为β粒子的径迹B.a、b为γ粒子的径迹C.c、d为α粒子的径迹D.c、d为β粒子的径迹7.如图2所示为氢原子的能级图,一群氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯,下列说法正确的是()图2A.这群氢原子能发出6种频率不同的光子,其中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最短B.这群氢原子能发出3种频率不同的光子,其中从n=4跃迁到n=1所发出的光频率最高C.金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75 eVD.金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.85 eV8.如图3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(弹簧与A、B不拴连),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3A.两滑块的动能之比E k A∶E k B=1∶2B.两滑块的动量大小之比p A∶p B=2∶1C.两滑块的速度大小之比v A∶v B=2∶1D.弹簧对两滑块做功之比W A∶W B=1∶19.关于天然放射性,下列说法正确的是()A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强10.科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量.核反应方程分别为:X+Y→42 He+31H+4.9 MeV和21H+31H→42He+X+17.6 MeV.下列表述正确的有()A.X是中子B.Y的质子数是3,中子数是6C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应11.一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是()A.核反应方程为p+2713Al→2814Si*B.核反应过程中系统动量守恒C.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和D.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致12.我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠.观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出,如图4所示.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则()图4A.甲对乙和乙对甲的冲量大小相等、方向相反B.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D.甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功二、填空题(本题共2个小题,共12分)13.(6分)在快中子增殖反应堆中,使用的核燃料是23994Pu,裂变时释放出快中子,周围的23892U 吸收快中子后变成23992U,23992U很不稳定,经过两次β衰变后变成23994Pu.已知1个23992U核的质量为m1,1个23994Pu核的质量为m2,1个电子的质量为m e,真空中光速为c.(1)23992U的衰变方程是___________________________________________________;(2)23992U衰变释放的能量为_______________________________________________.14.(6分)如图5甲所示,在橄榄球比赛中,一个质量为95 kg的橄榄球前锋以5 m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分.就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名质量均为75 kg的队员,一个速度大小为2 m/s,另一个速度大小为4 m/s,然后他们就扭在了一起.图5(1)他们碰撞后的共同速率是________(结果保留一位有效数字).(2)在图乙中标出碰撞后他们动量的方向,并说明这名前锋能否得分:________.三、计算题(本题共4个小题,共40分)15.(8分)氢原子的能级图如图6所示.原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料产生光电效应.有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属.求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,结果保留两位有效数字.图616.(8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?17.(10分)冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程:如图7所示,运动员将静止于O点的冰壶(视为质点)沿直线OO′推到A点放手,此后冰壶沿AO′滑行,最后停于C点.已知冰面和冰壶间的动摩擦因数为μ,冰壶质量为m,AC=L,CO′=r,重力加速度为g.图7(1)求冰壶从O点到A点的运动过程中受到的冲量大小.(2)若将BO′段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8μ,原只能滑到C点的冰壶能停于O′点,求A 点与B 点之间的距离.18.(14分)在光滑水平面上静置有质量均为m 的木板AB 和滑块CD ,木板AB 上表面粗糙,滑块CD 上表面是光滑的14圆弧,其始端D 点切线水平且在木板AB 上表面内,它们紧靠在一起,如图8所示.一可视为质点的物块P ,质量也为m ,从木板AB 的右端以初速度v 0滑上木板AB ,过B 点时速度为v 02,又滑上滑块CD ,最终恰好能滑到滑块CD 圆弧的最高点C 处.已知物块P 与木板AB 间的动摩擦因数为μ.求:图8(1)物块滑到B 处时木板的速度v AB ;(2)木板的长度L ;(3)滑块CD 圆弧的半径.选修3-5综合检测B 答案解析1.光电效应实验中,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无关D .入射光频率大于极限频率时才能产生光电子答案 D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eU 0=E k =hν-W (其中U 0为遏止电压,E k 为光电子的最大初动能,W 为逸出功,ν为入射光的频率).由以上分析知,A 、B 、C 错误,D 正确.2.以下是物理学史上3个著名的核反应方程:x +73Li →2y ,y +14 7N →x +17 8O ,y +94Be →z +12 6C.x 、y 和z 是3种不同的粒子,其中z 是( )A .α粒子B .质子C .中子D .电子答案 C 解析 由于核反应前后电荷数守恒,则x +3=2y ,①y +7=x +8,②y +4=z +6.③由①②③联立解得:x =1,y =2,z =0,故z 为中子,选项C 正确.3.在下列几种现象中,所选系统动量守恒的有( )A .原来静止在光滑水平面上的车,从水平方向跳上一个人,人车为一系统B .运动员将铅球从肩窝开始加速推出,以运动员和铅球为一系统C .从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中,以重物和车厢为一系统D .光滑水平面上放一斜面,斜面也光滑,一个物体沿斜面滑下,以物体和斜面为一系统 答案 A解析 判断动量是否守恒的方法有两种:第一种,从动量守恒的条件判定,动量守恒定律成立的条件是系统受到的合外力为零,故分析系统受到的外力是关键.第二种,从动量的定义判定,B 选项叙述的系统,初动量为零,末动量不为零.C 选项末动量为零而初动量不为零.D 选项,在物体沿斜面下滑时,向下的动量增大.4.一个不稳定的原子核质量为M ,处于静止状态.放出一个质量为m 的粒子后反冲,已知放出的粒子的动能为E 0,则原子核反冲的动能为( )A .E 0 B.m M E 0 C.m M -m E 0 D.Mm M -m E 0答案 C解析 由动量守恒定律(M -m )v =m v 0=p ,又E k =p 22(M -m ),E 0=p 22m 由以上各式可得E k =m M -mE 0,C 正确. 5.据媒体报道,叛逃英国的俄罗斯前特工利特维年科在伦敦离奇身亡,英国警方调查认为毒杀利特维年科的是超级毒药——放射性元素钋(210 84Po).若该元素发生α衰变,其半衰期是138天,衰变方程为210 84Po →X +42He +γ,则下列说法中错误的是( )A .X 原子核含有124个中子B.X原子核含有206个核子C.γ射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D.100 g的21084Po经276天,已衰变的质量为75 g答案 C解析X原子核中的核子数为210-4=206个,B项正确.中子数为206-(84-2)=124个,A项正确.γ射线是核反应前后因质量亏损释放的能量以γ光子的形式放出产生的,C项错.经过两个半衰期,剩余的钋的质量为原来的四分之一,则已衰变的质量为原来的四分之三,D 项正确.6.图1中曲线a、b、c、d为气泡室中某放射物发生衰变放出的部分粒子的径迹,气泡室中磁感应强度方向垂直于纸面向里.以下判断可能正确的是()图1A.a、b为β粒子的径迹B.a、b为γ粒子的径迹C.c、d为α粒子的径迹D.c、d为β粒子的径迹答案 D解析γ粒子不带电,不会发生偏转,故B错.由左手定则可判定,a、b粒子带正电,c、d 粒子带负电,又知α粒子带正电,β粒子带负电,故A、C均错,D正确.7.如图2所示为氢原子的能级图,一群氢原子处于n=4的激发态,在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子,用这些光照射逸出功为1.90 eV的金属铯,下列说法正确的是()图2A.这群氢原子能发出6种频率不同的光子,其中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最短B.这群氢原子能发出3种频率不同的光子,其中从n=4跃迁到n=1所发出的光频率最高C.金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75 eVD .金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.85 eV答案 D解析 这群氢原子能发生C 24=6种频率不同的光子,其中从n =4跃迁到n =3所发出的光波的频率最小,波长最长,从n =4跃迁到n =1所发出的光的频率最高,故A 、B 错;光电子的最大初动能对应入射光子的频率最高时,最大入射光能量对应的入射光子的频率最高,即ΔE =E 4-E 1=-0.85 eV -(-13.6 eV)=12.75 eV ,由光电效应方程知E k =ΔE -W =10.85 eV ,C 错,D 对.8.如图3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(弹簧与A 、B 不拴连),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3A .两滑块的动能之比E k A ∶E kB =1∶2B .两滑块的动量大小之比p A ∶p B =2∶1C .两滑块的速度大小之比v A ∶v B =2∶1D .弹簧对两滑块做功之比W A ∶W B =1∶1答案 A解析 根据动量守恒定律知,两滑块脱离弹簧后动量大小相等,B 项错误;m A v A =m B v B ,故v A ∶v B =m B ∶m A =1∶2,C 项错误;由E k =p 22m 得E k A ∶E k B =m B m A =12,A 项正确;由W =ΔE k 知W A ∶W B =E k A ∶E k B =1∶2,D 项错误.9.关于天然放射性,下列说法正确的是( )A .所有元素都可能发生衰变B .放射性元素的半衰期与外界的温度无关C .放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D .α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强答案 BCD解析 自然界中绝大部分元素没有放射现象,选项A 错误;放射性元素的半衰期只与原子核结构有关,与其他因素无关,选项B 、C 正确;α、β和γ三种射线电离能力依次减弱,穿透能力依次增强,选项D 正确.10.科学家使用核反应获取氚,再利用氘和氚的核反应获得能量.核反应方程分别为:X+Y→42 He+31H+4.9 MeV和21H+31H→42He+X+17.6 MeV.下列表述正确的有()A.X是中子B.Y的质子数是3,中子数是6C.两个核反应都没有质量亏损D.氘和氚的核反应是核聚变反应答案AD11.一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是()A.核反应方程为p+2713Al→2814Si*B.核反应过程中系统动量守恒C.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和D.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致答案ABD解析质子p即11H,核反应方程为p+2713Al→2814Si*,A项正确;核反应过程遵循动量守恒定律,B项正确;在核反应中质量数守恒,但会发生质量亏损,所以C项错误;设质子的质量为m,则2814Si*的质量为28m,由动量守恒定律有m v0=28m v,得v=v028=1.0×10728m/s≈3.6×105 m/s,方向与质子初速度的方向相同,故D项正确.12.我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠.观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出,如图4所示.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则()图4A.甲对乙和乙对甲的冲量大小相等、方向相反B.甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D.甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功答案AB解析在甲、乙相互作用的过程中,系统的动量守恒,即甲对乙和乙对甲的冲量大小相等、方向相反,甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反,选项A、B正确.由E k=p 22m和W=ΔE k可知,选项C、D均错误.二、填空题(本题共2个小题,共12分)13.(6分)在快中子增殖反应堆中,使用的核燃料是23994Pu,裂变时释放出快中子,周围的23892U 吸收快中子后变成23992U,23992U很不稳定,经过两次β衰变后变成23994Pu.已知1个23992U核的质量为m1,1个23994Pu核的质量为m2,1个电子的质量为m e,真空中光速为c.(1)23992U的衰变方程是___________________________________________________;(2)23992U衰变释放的能量为_______________________________________________.答案(1)23992U→23994Pu+2 0-1e(2)(m1-m2-2m e)c2解析(1)发生β衰变质量数不发生改变,根据电荷数守恒可知,其衰变方程为:23992U→23994Pu +2 0-1e;(2)一次衰变过程中的质量亏损为:Δm=m1-m2-2m e根据质能方程有:ΔE=Δmc2=(m1-m2-2m e)c2.14.(6分)如图5甲所示,在橄榄球比赛中,一个质量为95 kg的橄榄球前锋以5 m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分.就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名质量均为75 kg的队员,一个速度大小为2 m/s,另一个速度大小为4 m/s,然后他们就扭在了一起.图5(1)他们碰撞后的共同速率是________(结果保留一位有效数字).(2)在图乙中标出碰撞后他们动量的方向,并说明这名前锋能否得分:________.答案(1)0.1 m/s(2)见解析图能解析(1)设前锋运动员的质量为M1,两防守队员质量均为M2,速度分别为v1、v2、v3,碰撞后的速度为v,设v1方向为正方向,由动量守恒定律得M1v1-M2v2-M2v3=(M1+2M2)v代入数据解得,v≈0.1 m/s(2)因v>0,故碰后总动量p的方向与p A方向相同,碰撞后的状态及动量如图所示,即他们都过了底线,该前锋能得分.三、计算题(本题共4个小题,共40分)15.(8分)氢原子的能级图如图6所示.原子从能级n=3向n=1跃迁所放出的光子,正好使某种金属材料产生光电效应.有一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属.求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值.普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,结果保留两位有效数字.图6答案 2.9×1015 Hz0.66 eV解析E3-E1=hν解得ν≈2.9×1015 Hzn=4向n=1跃迁所放出的光子照射金属产生光电子的最大初动能最大,根据爱因斯坦光电方程E k=(E4-E1)-(E3-E1)得E k=0.66 eV.16.(8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?答案 (1)94Be +42He →12 6C +10n(2)5.4×1012 J(3)6.0×10-5 kg 解析 (1)94Be +42He →12 6C +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 ≈3.371×1025 MeV ≈5.4×1012 J(3)质量亏损Δm =ΔE c 2=5.4×1012(3.0×108)2kg =6.0×10-5 kg.17.(10分)冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程:如图7所示,运动员将静止于O 点的冰壶(视为质点)沿直线OO ′推到A 点放手,此后冰壶沿AO ′滑行,最后停于C 点.已知冰面和冰壶间的动摩擦因数为μ,冰壶质量为m ,AC =L ,CO ′=r ,重力加速度为g .图7(1)求冰壶从O 点到A 点的运动过程中受到的冲量大小.(2)若将BO ′段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0.8μ,原只能滑到C 点的冰壶能停于O ′点,求A 点与B 点之间的距离.答案 (1)m 2μgL (2)L -4r解析 (1)由-μmgL =0-12m v A 2,得v A =2μgL . 由I =m v A ,将v A 代入得I =m 2μgL .(2)设A 点与B 点之间的距离为s ,由-μmgs -0.8μmg (L +r -s )=0-12m v A 2,将v A 代入得s =L -4r .18.(14分)在光滑水平面上静置有质量均为m 的木板AB 和滑块CD ,木板AB 上表面粗糙,滑块CD 上表面是光滑的14圆弧,其始端D 点切线水平且在木板AB 上表面内,它们紧靠在一起,如图8所示.一可视为质点的物块P ,质量也为m ,从木板AB 的右端以初速度v 0滑上木板AB ,过B 点时速度为v 02,又滑上滑块CD ,最终恰好能滑到滑块CD 圆弧的最高点C 处.已知物块P 与木板AB 间的动摩擦因数为μ.求:图8(1)物块滑到B 处时木板的速度v AB ;(2)木板的长度L ;(3)滑块CD 圆弧的半径.答案 (1)v 04,方向向左 (2)5v 2016μg (3)v 2064g解析 (1)由点A 到点B 时,取向左为正方向,由动量定恒定律得 m v 0=m v B +2m ·v AB又v B =v 02,解得v AB =v 04,方向向左 (2)由点A 到点B 时,根据能量守恒定律得12m v 02-12×2m (v 04)2-12m (v 02)2=μmgL 解得L =5v 2016μg(3)由点D 到点C ,滑块CD 与物块P 组成的系统在水平方向上动量守恒 m ·v 02+m ·v 04=2m v 共 滑块与CD 组成的系统机械能守恒mgR =12m (v 02)2+12m (v 04)2-12×2m v 共2 联立解得滑块CD 圆弧的半径为R =v 2064g.。

人教版高中物理选修3-5 综合 测试含答案和详细解析

人教版高中物理选修3-5 综合  测试含答案和详细解析

绝密★启用前人教版高中物理选修3-5 综合测试本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分,共100分第Ⅰ卷一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)1.如图所示,一沙袋用轻细绳悬于O点,开始时沙袋处于静止,此后用弹丸以水平速度击中沙袋后均未穿出.第一个弹丸的速度为v1,打入沙袋后二者共同摆动的最大摆角为30°.当其第一次返回图示位置时,第二个弹丸以水平速度v2又击中沙袋,使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30°.若弹丸质量是沙袋质量的倍,则以下结论中正确的是()A.v1=v2B.v1∶v2=41∶42C.v1∶v2=42∶41D.v1∶v2=41∶832.一质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v,在此过程中( )A.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为mv2B.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为零C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为mv2D.地面对他的冲量为mv-mgΔt,地面对他做的功为零3.在匀速行驶的船上,当船上的人相对于船竖直向上抛出一个物体时,船的速度将(水的阻力不变)()A.变大B.变小C.不变D.无法判定4.如图所示,分别用恒力F1、F2先后将质量为m的同一物体由静止开始沿相同的固定粗糙斜面由底端推至顶端.第一次力F1沿斜面向上,第二次力F2沿水平方向,两次所用时间相同,则在这两个过程中()A.F1做的功比F2做的功多B.第一次物体机械能的变化较多C.第二次合外力对物体做的功较多D.两次物体动量的变化量相同5.玻尔认为,围绕氢原子核做圆周运动的核外电子,轨道半径只能取某些特殊的数值,这种现象叫做轨道的量子化.若离核最近的第一条可能的轨道半径为r1,则第n条可能的轨道半径为rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中n叫量子数.设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆周运动形成的等效电流,在n=3状态时其强度为I,则在n=2状态时等效电流强度为()A.IB.IC.ID.I6.下列说法正确的是()A.α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10-10mB.放射性元素的半衰期随浓度增大而变长C.原子核的结合能越大,原子核越稳定D.β射线来源于原子核.具有中等的穿透能力7.某单色光照射某金属时不能产生光电效应,则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射8.根据有关放射性方面的知识可知,下列说法正确的是()A.随着气温的升高,氡的半衰期会变短B.许多元素能自发地放出射线,使人们开始认识到原子是有复杂结构的C.放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子D.氢核、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3,当氢核与中子结合为氘核时,放出的能量为(m1+m2-m3)c29.图中画出了α粒子散射实验中两个α粒子的径迹,其中正确的是()A.B.C.D.10.在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中,以下说法正确的是()A.α粒子一直受到金原子核的斥力作用B.α粒子的动能不断减小C.α粒子的电势能不断增加D.α粒子发生散射,是与电子碰撞的结果11.向荧光屏上看去,电子向我们飞来,在偏转线圈中通以如图所示的电流(从右侧看),电子的偏转方向为()A.向上B.向下C.向左D.向右12.下列说法正确的是()A.H+H→He+n是裂变反应方程式B.U+n→Xe+Sr+2n是聚变反应方程式C.Na→Mg+e是β衰变,β粒子实质是从原子核外放出的电子D.Ra→Rn+He是α衰变,α粒子实质是由两个质子和两个中子结合而成13.下列关于α粒子的说法正确的是()A.物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验说明了原子核内部有复杂的结构B.原子核放出α粒子即α衰变,α衰变的核反应方程式为X→Y+HeC.原子核放出α粒子即α衰变,α衰变的实质是一个中子转化为一个质子和电子D.比较α、β、γ三种射线,由α粒子组成的α射线,电离能力最弱、穿透能力最强14.氢原子能级如图所示.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光,其中a 光是从n=3能级向n=1能级跃迁时发出的,b光的频率大于a光的频率,则b光可能是()A.从n=4能级向n=3能级跃迁时发出的B.从n=4能级向n=2能级跃迁时发出的C.从n=4能级向n=1能级跃迁时发出的D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的15.下列关于光电效应的说法正确的是()A.普朗克利用量子理论成功解释了光电效应现象B.一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时,入射光的频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多C.发生光电效应时,入射光越强,光子的能量就越大,光电子的最大初动能就越大D.由于不同金属的逸出功不相同,因此不同金属材料的极限波长也不相同第Ⅱ卷二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)16.气垫导轨工作时,可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响,现借助其验证动量守恒定律,如图2所示,在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块,左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连,打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后,接通两个打点计时器的电源,待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动,两滑块相碰后粘在一起继续运动.如图3所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带,在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带,用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3.图2图3(1)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度,则滑块________(选填“A”或“B”)是与纸带甲的________(选填“左”或“右”)端相连.(2)碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为________、____________,实验需要验证是否成立的表达式为__________(用题目所给的已知量表示).三、计算题(共3小题,每小题10分,共30分)17.如图14所示,物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg.初始时A静止于水平地面上,B悬于空中.现将B竖直向上再举高h=1.8 m(未触及滑轮),然后由静止释放.一段时间后细绳绷直,A、B以大小相等的速度一起运动,之后B恰好可以和地面接触.取g=10 m/s2,空气阻力不计.求:图14(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t;(2)A的最大速度v的大小;(3)初始时B离地面的高度H.18.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管.用波长λ=0.50 μm的绿光照射阴极K,实验测得流过表的电流I与AK之间电势差U AK满足如图乙所示规律,取h=6.63×10-34J·s.结合图象,求:(结果均保留两位有效数字)(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能.(2)该阴极材料的极限波长.19.氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6 eV,普朗克常量取h=6.6×10-34J·s.(1)处于n=2激发态的氢原子,至少要吸收多大能量的光子才能电离?(2)今有一群处于n=4激发态的氢原子,最多可以辐射几种不同频率的光子?其中最小的频率是多少?(结果保留2位有效数字)答案解析1.【答案】D【解析】根据摆动过程中机械能守恒和两次击中沙袋摆动的角度相等可知,两次击中沙袋后整体的速度相同,设为v,用M表示沙袋的质量,m表示弹丸的质量,由动量守恒定律得:第一次:mv1=(M+m)v,第二次:mv2-(M+m)v=(M+2m)v.2.【答案】B【解析】人的速度原来为零,起跳后变化v,则由动量定理可得:I-mgΔt=Δmv=mv,故地面对人的冲量为mv+mgΔt;而人在跳起时,人受到的支持力没有产生位移,故支持力不做功,B正确.3.【答案】C【解析】相对于船竖直向上抛出物体时,由于惯性,物体水平方向的速度和船的速度相同,船和物体组成的系统水平方向动量守恒,故船的速度不变.4.【答案】D【解析】利用公式x=at2,由于x和t均相同,故加速度a相同,由v=at,t相同,则物体到达斜面顶端时速度相同,动能相同,则动能变化量相同,根据动能定理知,合外力做功相等.由图示分析可知,第一个物体所受的摩擦力小于第二个物体所受的摩擦力,故两物体克服摩擦力做功不同,重力做功相同,F1做的功比F2做的少,故A、C错误;物体末速度相同,又由于处于相同的高度,所以两物体机械能变化相同,B错误;两种情况下,物体的加速度相同,所受合外力相同,由动量定理知两次物体动量的变化量相同,D正确.5.【答案】C【解析】根据,k=mr解得T=2π,n=2和n=3轨道半径之比为4∶9,则n=2和n=3两个轨道上的周期比为8∶27,根据I=知,电流比为27∶9,所以在n=3状态时其强度为I,则n=2状态时等效电流强度为I,C正确,A、B、D错误.6.【答案】D【解析】α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10-15m,故A错误;放射性元素的半衰期不随环境的变化而变化,故B错误;比结合能越大,原子核越稳定,故C错误;β射线是原子核中一个中子转变为一个质子和一个时释放出来的,具有中等的穿透能力,故D正确.7.【答案】C【解析】光照射金属时能否产生光电效应,取决于入射光的频率是否大于等于金属的极限频率,与入射光的强度和照射时间无关,故选项A、B、D均错误;又因ν=,所以选项C正确.8.【答案】D【解析】半衰期是由原子核内部结构决定的,与化学、物理性质无关,故A错.β衰变是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子,电子被释放出来,故C错.氢核和中子结合成氘核放出的能量为(m1+m2-m3)c2,故D正确.放射性使人们认识到原子核有复杂结构,B错.9.【答案】D【解析】α粒子在靠近金原子核时,离核越近,所受库仑斥力越大,偏转角度越大,根据这个特点可以判断出只有D正确,A、B、C错误.10.【答案】A【解析】α粒子发生大角度偏转,是因为受到原子核的库仑斥力,电子对α粒子的作用力可以忽略不计.故A正确,D错误.在散射的过程中,电场力先做负功再做正功,则动能先减小再增大,而电势能先增大再减小,B、C错误.11.【答案】A【解析】根据安培定则,环形磁铁右侧为N极、左侧为S极,在环内产生水平向左的匀强磁场,利用左手定则可知,电子向上偏转,选项A正确.12.【答案】D【解析】H+H→He+n是属于轻核的聚变反应方程,故A错误;U+n→Xe+Sr+2n是属于重核的裂变反应方程,故B错误;Na→Mg+e是β衰变,但β粒子实质是从原子核中子转变成质子而放出的电子,故C错误;Ra→Rn+He是α衰变,α粒子实质是由两个质子和两个中子结合而成,故D正确.13.【答案】B【解析】卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型,没有涉及到原子核内部结构.故A错误;α粒子是氦的原子核,其组成为2个质子和2个中子,所以α衰变时,中子数减少2,质子数减少2.故B正确;β衰变产生的电子,是原子核内部的中子转变为质子和电子,电子释放出来,不是α衰变.故C错误;α、β、γ这三种射线中,γ射线的穿透能力最强,α射线的电离能力最强.故D错误.14.【答案】C【解析】根据题意可知,a光是从n=3能级向n=1能级跃迁时发出的,而b光的频率大于a光的频率,由能级差值越大,则光子的频率越高,因此b光可能是氢原子从n=4跃迁到n=1产生的,故A、B、D错误,C正确.15.【答案】D【解析】爱因斯坦的光子说成功解释了光电效应现象,A错误;发生光电效应时,入射光的频率影响的是光电子的最大初动能,光强度影响单位时间内发出光电子的数目,B错误.光子频率越高,根据光电效应方程知,E km=hν-W0,光电子的最大初动能越大,C错误.不同的金属逸出功不相同,根据W0=h知,极限波长不相同,D正确.16.【答案】(1)A左(2)0.2mfs10.2mfs30.2mf(s1-s3)=0.4mfs2【解析】(1)因碰前A的速度大于B的速度,A、B的速度相反,且碰后速度相同,故根据动量守恒定律可知,甲中s1和s3是两滑块相碰前打出的纸带,s2是相碰后打出的纸带,所以滑块A应与甲纸带的左侧相连.(2)碰撞前两滑块的速度分别为:v1===0.2s1fv2==0.2s3f碰撞后两滑块的共同速度:v==0.2s2f所以碰前两滑块动量分别为:p1=mv1=0.2mfs1,p2=mv2=0.2mfs3,总动量为:p=p1-p2=0.2mf(s1-s3);碰后总动量为:p′=2mv=0.4mfs2.要验证动量守恒定律,则一定有:0.2mf(s1-s3)=0.4mfs2.17.【答案】(1)0.6 s(2)2 m/s(3)0.6 m【解析】(1)B从释放到细绳刚绷直前做自由落体运动,有h=gt2①代入数据解得t=0.6 s②(2)设细绳绷直前瞬间B速度大小为v B,有v B=gt③细绳绷直瞬间,细绳张力远大于A、B的重力,A、B相互作用,由动量守恒得mB v B=(mA+mB)v④之后A做匀减速运动,所以细绳绷直后瞬间的速度v即为最大速度,联立②③④式,代入数据解得v=2 m/s⑤(3)细绳绷直后,A、B一起运动,B恰好可以和地面接触,说明此时A、B的速度为零,这一过程中A、B组成的系统机械能守恒,有(mA+mB)v2+mBgH=mAgH⑥代入数据解得H=0.6 m⑦18.【答案】(1)4.0×1012个 9.6×10-20J (2)6.6×10-7m【解析】(1)光电流达到饱和时,阴极发射的光电子全部到达阳极A,阴极每秒钟发射的光电子的个数n==个=4.0×1012(个)光电子的最大初动能为:E km=eU0=1.6×10-19C×0.6 V=9.6×10-20J.(2)设阴极材料的极限波长为λ0,根据爱因斯坦光电效应方程E km=h-h代入数据得λ0≈6.6×10-7m.19.【答案】(1)3.4 eV (2)6种 1.6×1014Hz【解析】(1)E2=E1=-3.4 eV则处于n=2激发态的氢原子,至少要吸收3.4 eV能量的光子才能电离.(2)根据C=6知,一群处于n=4激发态的氢原子最多能辐射出的光子种类为6种.n=4→n=3时,光子频率最小为νmin,则E4-E3=hνmin,代入数据,解得νmin=1.6×1014Hz.。

人教版物理选修3-5 模块综合检测(一) Word版含答案

人教版物理选修3-5 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.下列说法中正确的有( )A .结合能越大的原子核越稳定B .光电效应揭示了光具有波动性C .动量相同的质子和电子,它们的德布罗意波的波长相等D .黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度无关解析:比结合能越大的原子核越稳定,选项A 错误;光电效应揭示了光具有粒子性,选项B 错误;根据λ=h p可知,动量相同的质子和电子,它们的德布罗意波的波长相等,选项C 正确;黑体辐射电磁波的强度按波长的分布规律与黑体的温度有关,选项D 错误.答案:C2.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 =mc 2,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m 1,捕获中子后的原子质量为m 2,被捕获的中子质量为m 3,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 =(m 1-m 2-m 3)c 2B .ΔE =(m 1+m 3-m 2)c 2C .ΔE =(m 2-m 1-m 3)c 2D .ΔE =(m 2-m 1+m 3)c 2解析:反应前的质量总和为m 1+m 3,质量亏损Δm =m 1+m 3-m 2,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≈1.63×10-18J≈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E3,然后自发地跃迁到E2,释放波长为λ2的光子,处于亚稳态E2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.λ1λ2 λ2-λ1 B.λ1λ2 λ1-λ2 C.λ1-λ2 λ1λ2 D.λ2-λ1 λ1λ2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=λ1λ2 λ2-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:B。

2018-2019学年人教版物理选修3-5同步配套练习:模块综合检测 Word版含答案

2018-2019学年人教版物理选修3-5同步配套练习:模块综合检测 Word版含答案

模块综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包含10小题,每小题4分,共40分。

在每小题给出的四个选项中,1~6题只有一个选项符合题目要求,7~10题有多个选项符合题目要求。

全部选对的得4分,选不全的得2分,有错选或不答的得0分)1.下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是()A.只有甲、乙正确B.只有丙、丁正确C.只有甲、丙正确D.只有乙、丁正确解析:甲中子弹和木块组成的系统所受外力为零,故动量守恒;乙中剪断细线时,墙对系统有作用力,故动量不守恒;丙中系统所受外力为零,故系统动量守恒;丁中斜面固定,系统所受外力不为零,动量不守恒,故只有选项C正确。

答案:C2.下表给出了一些金属材料的逸出功。

材料铯钙镁铍钛逸出功/(×10-19J)3.04.35.96.26.6现用波长为400 nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,光速c=3.0×108 m/s)()A.2种B.3种C.4种D.5种解析:本题考查发生光电效应的条件,光子的能量及光的波长、波速与频率的关系。

当单色光的频率大于金属的截止频率时便能产生光电效应,即照射光子的能量大于金属的逸出功。

由E=hν及c=λν得E=E=6.6×10-34J=4.95×10-19 J照射光光子的能量大于铯、钙的逸出功,能产生光电效应的材料有2种,故选项A 正确。

答案:A3.氢原子核外电子从外层轨道(半径为r b)向内层轨道(半径为r a)跃迁时(r a<r b),电子动能的增量ΔE k=E k a-E k b,电势能增量ΔE p=E p a-E p b,则根据玻尔的理论,下列表述正确的是()A.ΔE k<0,ΔE p<0,ΔE k+ΔE p=0B.ΔE k<0,ΔE p>0,ΔE k+ΔE p=0C.ΔE k>0,ΔE p<0,ΔE k+ΔE p>0D.ΔE k>0,ΔE p<0,ΔE k+ΔE p<0解析:根据向心力公E k,所以ΔE k>0;由于核外电子和核内质子是相互吸引的,当电子从外层轨道向内层轨道跃迁时,电场力做正功,电势能减小,所以ΔE p<0;又由于内层轨道比外层轨道原子的能级低,所以ΔE k+ΔE p<0。

人教版高中物理选修3-5模块综合测试卷【解析版】

人教版高中物理选修3-5模块综合测试卷【解析版】

人教版高中物理选修 3-5 模块综合测试卷第Ⅰ卷(选择题,共 40 分)一、选择题(本题共 10 小题,每小题 4 分,共 40 分.在每题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.全部选对的得4 分,选不全的得 3 分,有选错或不答的得 0分)238U234Th 234Th234Pa ,Pa 处于高能级, 它向低能级跃迁时辐射一个粒子. 在1. 92衰变成90,之后 90衰变成91这个过程中,前两次衰变放出的粒子和最后辐射的粒子依次是A .粒子、粒子、光子B .粒子、光子、粒子C .粒子、光子、中子D .光子、电子、粒子2.“朝核危机”引起全球瞩目,其焦点就是朝鲜核电站采用轻水堆还是重水堆.重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239 Pu239U)经过239(94),这种钚 239 可由铀 239(92n 次衰变而产生,则n 为A .2B .239C .145D . 923.如图所示,物块 A 、 B 静止在光滑水平面上,且 m Am B,现用大小相等的两个力 F 和 F/ 分别作用在 A 和 B 上,使 A 、B 沿一条直线相向运动,然后又先后撤去这两个力,使这两个力对物体做的功相同,接着两物体碰撞并合为一体后,它们A .可能停止运动B .一定向右运动C .可能向左运动D .仍运动,但运动方向不能确定4.当两个中子和两个质子结合成一个粒子时,放出28.30MeV 的能量,当三个粒子结合成一个碳核时,放出 7. 26MeV 的能量,则当 6 个中子和 6 个质子结合成一个碳核时,释放的能量为A .21. 04MeVB . 35.56MeVC . 92. 16MeVD . 77. 64MeV5.一只小球沿光滑水平面运动,垂直撞到竖直墙上.小球撞墙前后的动量变化量为p ,动能变化量为E,下列关于p 和E说法中正确的是A .若p 最大,则E也最大;B .若p 最大,则E一定最小;C .若p 最小,则 E也最小;D .若p 最小,则E一定最大3He6.月球上特有的能源材料2,总共大约有 100 万吨,这是由于太阳风里带有大量中子打入月表3He,月球表面稀薄气体里, 每立方厘米中有数个3He3He可面的 X 粒子中, 形成22分子,收集这些23He以在月球上建立2发电站,其中X 粒子应该为A. 25HeB.424He C.323He D.211H7.关于放射性同位素应用的下列说法中错误的是A .放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电,因此达到了消除有害静电的目的B .利用射线的贯穿性可以为金属探伤,也能进行人体的透视C.用放射线照射作物种子能使其DNA 发生变异,其结果一定是成为更优秀的品种D .用射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量,以免对人体正常组织造成太大的伤害8.地球的年龄到底有多大,科学家利用天然放射性元素的衰变规律,通过对目前发现最古老的岩石中铀和铅含量来推算。

人教版高中物理选修3-5模块综合检测带答案.doc

人教版高中物理选修3-5模块综合检测带答案.doc

模块综合检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(木题共10小题,每小题4分,共40分。

在每小题给出的四个选项中,第1〜6题只有一个选项正确,7〜10 题冇多个选项止确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,冇选错或不答的不得分)1•我国女子短道速滑队在2013年世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠。

观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒'啲运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲吋,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出。

在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则()A.甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B.甲、乙的动量变化一定人小相等、方向相反C.甲的动能增加量一•定等于乙的动能减少量D•甲对乙做多少负功,乙对甲就一定做多少正功解析:卬对乙的冲虽与乙对川的冲虽大小相等力向相反,选项A错误;甲、乙组成的系统动量守恒,动量变化量等人反向,选项B正确;甲、乙相互作用时,虽然她们之间的相互作用力始终人小相等,方向和反,但相互作用过程屮,她们的对地位移不一•定相同,所以甲的动能增加量不一定等于乙的动能减少量,那么甲对乙做的功就不一定等于乙対甲做的功,选项C、D错误。

答案:B2•如图甲是(X、卩、丫三种射线穿透能力的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图,请问图乙中的检杳是利用了哪种射线()A.ct射线BR射线C.Y射线D.三种射线都可以解析:由题图甲可知a射线和卩射线都不能穿透钢板,丫射线的穿透力最强,可用来检查金属内部的伤痕,答案为Co答案:c3•如图所示,弹簧的-•端固定在竖直墙上,质量为"7的光滑弧形槽静止在光滑水平面上,底部与水平面平滑连接,一个质量也为加的小球从杷i高力处开始下滑,则()A.在以后的运动过程中,小球和槽的动虽始终守恒B.在下滑过程屮小球和槽之间的相互作用力始终不做功C.被弹簧反弹后,小球和槽的机械能守恒,小球能回到槽高刀处D.被弹簧反弹后,小球和槽都做速率不变的直线运动解析:小球在槽上运动吋,由丁•小球受重力,故两物体组成的系统外力Z和不为零,故动量不守恒,当小球与弹簧接触后,小球受外力,故动量不再守恒,故A错误;下滑过程中两物体都冇水平方向的位移,而力是垂直于球而的,故力和位移夹角不垂肯,故两力均做功,故B错课;小球脱离弧形槽时,水平方向动量守恒,可得两者速度人小相等,故小球脱离弧形槽后,槽向后做匀速运动,而小球被弹簧反弹后也做匀速运动,小球追不上弧形槽,故C错,D正确。

2020-2021学年高中物理人教版选修3-5课堂演练:模块综合检测(一) Word版含解析

2020-2021学年高中物理人教版选修3-5课堂演练:模块综合检测(一) Word版含解析

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.美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时,发现在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长大于λ0的成分,这个现象称为康普顿效应.关于康普顿效应,以下说法正确的是()A.康普顿效应现象说明光具有波动性B.当光子与晶体中电子碰撞后,光子能量减少C.当光子与晶体中电子碰撞后,光子频率增加D.当光子与晶体中电子碰撞后,光子质量不变解析:康普顿效应现象说明光子具有动量,即具有粒子性,故A 错误;在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,发现在散射的X射线中,除了与入射波长λ0相同的成分外,还有波长大于λ0的成分,根据λ=hp,动量变小,根据p=mc,光子质量减小,根据E=mc2光子的能量减小,故B正确,C、D错误.答案:B2.电子的发现是人类对物质结构认识上的一次飞跃,开创了探索物质微观结构的新时代,下列关于电子的说法正确的是()A.汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同,这种粒子即电子B.β衰变时原子核会释放电子,说明电子也是原子核的组成部分C.电子穿过晶体时会产生衍射图样,这证明了电子具有粒子性D.β射线是高速电子流,它的穿透能力比α射线和γ射线都弱解析:汤姆孙发现不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同,这种粒子即电子,故A正确;衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时失去一个电子,故B错误;电子穿过晶体时会产生衍射图样,这证明了电子具有波动性,故C错误;β射线是高速电子流,它的穿透能力比γ射线弱,比α射线强,故D错误.答案:A3.下列关于核反应方程及描述,正确的是()A.42He+2713Al→3015P+10是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程B.235 92U→140 54Xe+9438Sr+10n是核聚变方程C.31H+21H→42He+10n是α衰变方程D.14 7N+42He→17 8O+11H是α衰变方程解析:该方程是居里夫妇发现人工放射性的核反应方程,找到了放射性的同位素30P,故A正确;该方程是核裂变方程,但方程书写错误,故B错误;该方程是轻核聚变反应,故C错误;该方程是卢瑟福发现质子的方程,故D错误.答案:A4.2018年8月19日报道,日本福岛第一核电站核污水净化后的含氚水中,仍残留有其他放射性物质,其中部分物质半衰期长达1570万年.有关原子核的物理知识,下列说法正确的是()A.有8个放射性元素的原子核,当有4个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期B.天然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当,穿透能力很强C.放射性元素发生β衰变时所释放出电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D.汤姆孙首先发现了中子,从而说明原子核内有复杂的结构解析:半衰期具有统计规律,对大量的原子核才适用,故A错误;天然放射性现象中产生的α射线速度为光速的十分之一,电离能力较强,穿透能力较弱,故B错误;放射性元素发生β衰变时原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子,并且将电子释放出来,故C正确;电子的发现,表明原子有复杂的结构;天然放射现象的发现,表明原子核有复杂的结构,D错误.答案:C5.一个放电管发光,在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10-7 m,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 1.22×10-7m的光子能量E=h cλ=6.63×10-34×3×1081.22×10-7J≈1.63×10-18J≈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.如图所示,光滑的水平地面上有一辆平板车,车上有一个人.原来车和人都静止.当人从左向右行走的过程中()A.人和车组成的系统水平方向动量守恒B.人和车组成的系统机械能守恒C.人和车的速度方向相同D.人停止行走时,人和车的速度不为零解析:人和车组成的系统在水平方向上不受外力,动量守恒,故A正确.人和车组成的系统,初状态机械能为零,一旦运动,机械能不为零,可知人和车组成的系统机械能不守恒,故B错误.人和车组成的系统在水平方向上动量守恒,总动量为零,可知人和车的速度方向相反,当人的速度为零时,车速度也为零,故C错误,D错.故选A.答案:A7.如图所示,用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板,发现当a光照射时验电器的指针偏转,b光照射时指针未偏转.以下说法正确的是()A.增大a光的强度,验电器的指针偏角一定减小B.a光照射金属板时验电器的金属小球带负电C.增大b光的强度,验电器指针偏转D.若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的,则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的解析:增大a光的强度,单位时间内发出的光电子数目增多,则验电器的指针偏角增大,故A错误;a光照射金属板时,发生光电效应,有光电子逸出,金属板带正电,所以验电器金属小球带正电,故B 错误;用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板,发现b光照射时指针未偏转,根据发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率可知b的频率小于该金属的极限频率,增大b光的强度,或增大b光的照射时间都不能使金属发生光电效应,验电器的指针偏角一定不偏转,故C错误;因为a光的频率大于b光的频率,则辐射a 光的两能级差大于辐射b光的两能级差,因为n=4和n=1间的能级差大于n=5和n=2之间的能级差,故从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的可能是b光,D正确.答案:D8.一质量为m 的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt 时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v ,在此过程中( )A.地面对他的冲量为m v +mg Δt ,地面对他做的功为12m v 2 B.地面对他的冲量为m v ,地面对他做的功为12m v 2 C.地面对他的冲量为mν+mg Δt ,地面对他做的功为零D.地面对他的冲量为mν-mg Δt ,地面对他做的功为零解析:人从下蹲起跳,经Δt 时间速度为v ,对此过程应用动量定理得:I +(-mg Δt )=m v -0 故在此过程中,地面对他的冲量I =mν+mg Δt ,人在起跳过程中,受到地面对人的支持力但没有产生位移,地面对他做的功为零.综上,选C.答案:C9.在光滑的水平面上,两个质量均为m 的完全相同的滑块以大小均为p 的动量相向运动,发生正碰,碰后系统的总动能不可能是( )A .0B.2p 2mC.p 22m D.p 2m解析:碰撞前系统的总动能E k =2×p 22m =p 2m,由于碰撞后系统总动能不增加,所以选项B 是不可能的.答案:B10.如图所示,ad 、bd 、cd 是竖直面内三根固定的光滑细杆,a 、b 、c 、d 位于同一圆周上,a 点为圆周的最高点,d 点为最低点,每根杆上都套着一个完全相同的小滑环(图中未画出),三个滑环分别从a 、b 、c 点无初速度释放,则下列关于它们下滑过程的说法,正确的是( )A.重力对各环的冲量a 的最大B.弹力对各环的冲量c 的最大C.合力对各环的冲量大小相等D.各环的动能增量相等解析:设任一细杆与竖直方向的夹角为α,环运动的时间为t , 圆周的直径为D ,则环的加速度大小a =g cos α.由位移公式得D cos α=12at 2=12g cos αt 2,得t = 2D g,所以三个环运动时间相同.由于三个环的重力相等,运动时间相同,由公式I =Ft 分析可知,各环重力的冲量相等,A 错误.c 环受到的弹力最大,运动时间相等,则弹力对环c 的冲量最大,B 正确.a 环的加速度最大,受到的合力最大,则合力对a 环的冲量最大,C 错误.重力对a 环做功最大,其动能的增量最大,D 错误.答案:B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.下列四幅图涉及不同的物理知识,其中说法正确的是()图甲图乙图丙图丁A.图甲的远距离输电,可以降低输电电压来降低输电线路上的能量损耗B.图乙的霓虹灯,各种气体原子的能级不同但跃迁时发射能量相同的光子C.图丙的14C测年技术,根据植物体内的放射性强度变化推算其死亡时间D.图丁的核反应堆,通过镉棒插入的深浅调节中子数目以控制反应速度解析:图甲的远距离输电,可以提高输电电压来降低输电线路上的电流,从而减小输电线的能量损耗,选项A错误;各种气体原子的能级不同,由于发射光子的能量等于两个能级的能级差,故跃迁时发射能量不相同的光子,选项B错误;图丙的14C测年技术,根据植物体内的放射性强度变化推算其死亡时间,选项C正确;图丁的核反应堆,通过镉棒插入的深浅调节中子数目以控制反应速度,选项D正确.答案:CD12.如图所示,光滑水平面上静止着一辆质量为M的小车,小车上带着一光滑、半径为R的14圆弧轨道.现有一质量为m的光滑小球从轨道的上端由静止开始释放,下列说法中正确的是()A.小球下滑过程中,小车和小球组成的系统总动量守恒B.小球下滑过程中,小车和小球组成的系统总动量不守恒C.小球下滑过程中,在水平方向上小车和小球组成的系统总动量守恒D.小球下滑过程中,小车和小球组成的系统机械能守恒解析:小车和小球在水平方向上的合力为零,此方向上动量守恒,总的合力不为零,所以总的动量不守恒;除重力和系统内弹力以外的力不做功,小车和小球组成的系统机械能守恒.综合可知B 、C 、D 正确.答案:BCD13.质量分别为m 1、m 2的物体,分别受到不同的恒力F 1、F 2的作用,由静止开始运动,下列说法正确的是( )A.若在相同位移内它们动量变化相同,则F 1F 2=m 2m 1B.若在相同位移内它们动量变化相同,则F 1F 2=m 2m 1C.若在相同时间内它们动能变化相同,则F 1F 2=m 2m 1D.若在相同时间内它们动能变化相同,则F 1F 2=m 1m 2解析:由动能定理得:Fx =12m v 2-0,动能为:E k =12m v 2=p 22m,则Fx =p 22m ,解得F =p 22mx,若在相同位移内它们动量变化相同,则F∝1m 有:F 1F 2=m 2m 1,故A 正确,B 错误;由牛顿第二定律得:F =ma ,物体动能为E k =12m v 2=12m (at )2=F 2t 22m ,F = 2mE k t;若在相同时间内它们动能变化相同,则有F ∝m ,F 1F 2= m 1m 2,故C 错误,D 正确. 答案:AD14.如图所示,一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成.用波长为λ的紫外线照射阴极,光电管阳极A 和阴极K 之间的电势差为U ,饱和光电流的值(当阴极K 发射的电子全部到达阳极A 时,电路中的电流达到最大值,称为饱和光电流)为I ,电子电荷量为e ,则A.若入射光强度增到原来的三倍,但光子的能量不变,从阴极K 发射的光电子的最大初动能可能增大B.若改用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子C.每秒钟内由K 极发射的光电子数目为I /eD.发射的电子到达A 极时的动能最大值为hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫1λ-1λ0 解析:从阴极K 发射的光电子的最大初动能E k =hν-W 0,与入射光强度无关,入射光强度增到原来的三倍,但光子的能量不变,从阴极K 发射的光电子的最大初动能不变,故A 错误;蓝光的频率比紫外线的频率小,又根据E k =hν-W 0可得,用同样强度的蓝光照射可能逸出光电子,也可能不逸出光电子,故B 正确;由K 极发射的光电子数目为n =Q e =It e ,每秒钟内由K 极发射的光电子数目为I e,故C 正确;发射的电子到达A 极时的动能最大值为E k =hν-W 0=hc λ-hc λ0=hc ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1λ-1λ0,故D 正确;故选BCD. 答案:BCD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 A m B =ON MP ②m A m B =OM MP ③m A m B =OP MN ④m A m B =OM MN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)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)写出这个核反应方程;(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 →12 6C +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 =3.371×1025 MeV =5.4×1012 J.(3)质量亏损Δm =ΔE c 2= 5.4×1012(3.0×108)2kg =6.0×10-5 kg. 答案:(1)94Be +42He →12 6C +10n (2)5.4×1012 J (3)6.0×10-5 kg17.(12分)已知氢原子的基态电子轨道半径为r 1=0.528×10-10 m ,量子数为n 的能级值为E n =-13.6n 2 eV . (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 =9×109 N·m 2/C 2,电子电荷量e =1.6×10-19 C ,普朗克常量h =6.63×10-34 J·s ,真空中光速c =3.00×108 m/s )解析:由ke 2r 2n=m v 2n r n ,可计算出电子在任意轨道上运动的动能E kn =12m v 2n =ke 22r n, 由E n =-13.6n 2 eV 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=m v 21r 1, 又E k =12m v 2,故电子在基态轨道的动能为 E k =ke 22r 1=9×109×(1.6×10-19)22×0.528×10-10 J =13.6 eV . (2)n =1时,能级值E 1=-13.612 eV =-13.6 eV ; n =2时,能级值E 2=-13.622 eV =-3.4 eV ; n =3时,能级值E 3=-13.632 eV =-1.51 eV ;能发出的光谱线分别为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.由hν=E m-E n,ν=c λ,得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 m18.(12分)如图所示,质量为M的木块位于光滑水平面上,木块与墙间用轻弹簧连接,开始时木块静止在A位置.现有一质量为m的子弹以水平速度v0射向木块并嵌入其中,经过一段时间,木块第一次回到A位置,弹簧在弹性限度内.求:(1)木块第一次回到A位置时的速度大小v;(2)此过程墙对弹簧冲量的大小I.解析:子弹射入木块过程,由于时间极短,子弹与木块间的内力远大于系统外力,由动量守恒定律得:m v0=(M+m)v,解得v=m v0m+M,子弹和木块系统在弹簧弹力的作用下先做减速运动,后做加速运动,回到A位置时速度大小不变,即当木块回到A位置时的速度大小v=m v0m+M.子弹和木块弹簧组成的系统受到的合力即为墙对弹簧的作用力,根据动量定理得:I=-(M+m)v-m v0=-2m v0,所以墙对弹簧的冲量I的大小为2m v0.答案:(1)mM+mv0(2)2m v019.(12分)如图所示,光滑的水平面上有一木板,在其左端放有一重物,右方有一竖直的墙,重物的质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为μ=0.2.使木板与重物以共同的速度v0=6 m/s向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短.已知木板足够长,重物始终在木板上,重力加速度为g=10 m/s2.求:木板从第一次与墙碰撞到第二次与墙碰撞所经历的时间.解析:第一次与墙碰撞后,木板的速度反向,大小不变,此后木板向左做匀减速运动,重物向右做匀减速运动,最后木板和重物达到共同的速度v.设木板的质量为m,重物的质量为2m,取向右为动量的正向,由动量守恒,得2m v0-m v0=3m v,①设从第一次与墙碰撞到重物和木板具有共同速度v所用的时间为t1,对木板应用动量定理,得2μmgt1=m v-m(-v0),②设重物与木板有相对运动时的加速度为a,由牛顿第二定律,得2μmg =ma ,③在达到共同速度v 时,木板离墙的距离l 为:l =v 0t 1-12at 21,④ 开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为:t 2=l v ,⑤从第一次碰撞到第二次碰撞所经过的时间为: t =t 1+t 2,⑥由以上各式得t =4v 03μg,⑦ 代入数据得t =4 s.答案:4 s。

2016-2017学年人教版物理选修3-5习题 模块综合检测(二) Word版含答案.pdf

2016-2017学年人教版物理选修3-5习题 模块综合检测(二) Word版含答案.pdf
学无 止 境
模块综合检测(二)
(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.关于下列四幅图说法不正确的是( )
A.原子中的电子绕原子核高速运转时,运行轨道的半径是任意的
B.光电效应实验说明了光具有粒子性
答案:B 7.A、B 两物体发生正碰,碰撞前后物体 A、B 都在同一直线上运动,其位移—时间图象如 图所示.由图可知,物体 A、B 的质量之比为( )
A.1∶1
B.1∶2
C.1∶3
D.3∶1
解析:由题中图象知,碰撞前 vA=4 m/s,vB=0,碰撞后 v′A=vB=1 m/s,由动量守恒 定律可知 mAvA+0=mAv′A+mBv′B,解得 mB=3mA,选项 C 正确.
C.电子束通过铝箔时的衍射图样证实了电子具有波动性
D.发现少数 α 粒子发生了较大偏转,说明原子的质量绝大部分集中在很小空间范围内
解析:原子中的电子绕核旋转的轨道是特定的,不是任意的,选项 A 错误.易知 B 正确.电
子能通过铝箔衍射,说明电子也有波动性,C 正确. 发现少数 α 粒子大角度偏转,说明原子
的正电荷和大部分质量集中在很小空间范围内,D 正确.
答案:A
2.在天然放射性物质附近放置一带电体,带电体所带的电荷很快消失的根本原因是
()
A.γ 射线的贯穿作用
B.α 射线的电离作用
C.β 射线的贯穿作用
D.β 射线的中和作用
解析:本题考查三种射线的特点.由于 α 粒子电离作用较强,能使空气分子电离,电离
答案:C
8.科学研究证明,光子有能量也有动量,当光子与电子碰撞时,光子的一些能量转移给

高中物理人教版选修3-5章末综合测评第破Word版含答案84

高中物理人教版选修3-5章末综合测评第破Word版含答案84

章末综合测评(时间:50分钟满分:100分)一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的5个选项中有3项符合题目要求,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)1.在人类认识原子与原子核结构的过程中,符合物理学史的是()A.查德威克通过实验证实了卢瑟福关于中子的猜想是正确的B.汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说C.居里夫人首先发现了天然放射现象D.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子E.贝克勒尔首先发现了天然放射现象【答案】ADE2.典型的铀核裂变是生成钡和氪,同时放出x个中子:235 92U+10n→144 56Ba+8936Kr +x10n,铀235质量为m1,中子质量为m2,钡144质量为m3,氪89的质量为m4,下列说法正确的是()A.该核反应类型属于人工转变B.该反应放出能量(m1-2m2-m3-m4)c2C.x的值是3D.该核反应比聚变反应对环境的污染少E.该核反应属于核裂变,比聚变反应对环境的污染重【解析】该核反应是核裂变,不是人工转变,故A错误;核反应方程235U92+10n→144 56Ba+8936Kr+x10n中根据质量数守恒,有:235+1=144+89+x,解得:x=3;根据爱因斯坦质能方程,该反应放出能量为:ΔE=Δm·c2=(m1+m2-m3-m4-3m2)c2=(m1-m3-m4-2m2)c2,故B、C正确;该核反应生成两种放射性元素,核污染较大,故D错误,E正确.【答案】BCE3.关于近代物理,下列说法正确的是()A.α射线是高速运动的氦原子核B.核聚变反应方程21H+31H→42He+10n中,10n表示质子C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D.玻尔将量子观念引入原子领域,其理论能够解释氢原子光谱的特征E.爱因斯坦给出了物体的能量与它的质量的关系,E=mc2【解析】α射线是氦原子核,A对;10n表示中子,B错;据光电效应方程E km=hν-W0可知,光电子的最大初动能随照射光的频率的增大而增大,并不成正比,C错;玻尔的量子观念能解释氢原子光谱,D对,是爱因斯坦给出了E=mc2.【答案】ADE4.(2016·全国丙卷)一静止的铝原子核2713Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后,变为处于激发态的硅原子核2814Si*.下列说法正确的是()A.核反应方程为p+2713Al→2814Si*B.核反应过程中系统动量守恒C.核反应过程中系统能量不守恒D.核反应前后核子数相等,所以生成物的质量等于反应物的质量之和E.硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度的方向一致【解析】核反应过程中遵循质量数守恒和电荷数守恒,核反应方程为p+2713 Al→2814Si*,说法A正确.核反应过程中遵从动量守恒和能量守恒,说法B正确,说法C错误.核反应中发生质量亏损,生成物的质量小于反应物的质量之和,说法D错误.根据动量守恒定律有m p v p=m Si v Si,碰撞后硅原子核速度的数量级为105 m/s,方向与质子初速度方向一致,说法E正确.【答案】ABE5.放射性元素238 92U衰变有多种可能途径,其中一种途径是先变成210 83Bi,而210 83Bi 可以经一次衰变变成210a X(X代表某种元素),也可以经一次衰变变成b81Tl,210a X和b81 T1最后都变成206 82Pb,衰变路径如图1所示.则()图1A.a=84B.b=206C.210 83Bi→210a X是β衰变,210 83Bi→b81Tl是α衰变D.210 83Bi→210a X是α衰变,210 83Bi→b81Tl是β衰变E.b81Tl经过一次α衰变变成206 82PbBi→210a X,质量数不变,说明发生的是β衰变,同时知a=84.【解析】由21083Bi→b81Tl是核电荷数减2,说明发生的是α衰变,同时知b=206,由206 81Tl→206 82由21083Pb发生了一次β衰变.【答案】ABC6.下列说法中正确的是()A.α粒子散射实验证明了原子核还可以再分B.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构C.分别用X射线和紫光照射同一金属表面都能发生光电效应,则用X射线照射时光电子的最大初动能较大D.基态氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后,可能发射多种频率的光子E.要使轻核聚变,必须使它们的距离达到10-15 m以内【解析】α粒子散射实验揭示了原子的核式结构,天然放射现象证明了原子核还可以再分,选项A、B均错误;X射线的频率高于紫光的频率,用X射线照射金属时获得光电子的最大初动能会更大,选项C正确;基态氢原子吸收一个光子发生跃迁,当跃迁到较高的能级时(n≥3),就可能发射多种频率的光子,选项D 正确.要使轻核发生聚变必须使它们的距离达到10-15以内,核力才能起作用.E 正确【答案】CDE7.“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,即原子核俘获一个核外电子核内一个质子变为中子,原子核衰变成一个新核,并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电).若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计),则()A.生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B.生成新核的核电荷数增加C.生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D.生成的新核与中微子的动量大小相等E.在发生“轨道电子俘获”的过程中,系统动量守恒【解析】质子与中子的质量数相同,所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同,A正确;新核质子数减少,故核电荷数减少,B错误;新核与原核质子数不同,不能称它们互为同位素,C错误;以静止原子核及被俘获电子为系统,系统动量守恒,系统初动量为零,所以生成的新核与中微子的动量大小相等,方向相反,D、E正确.【答案】ADE8.太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(11H)结合成1个氦核(42He).下表中列出了部分粒子的质量(1 u相当于931.5 MeV的能量),以下说法中正确的是()粒子名称质子p α粒子电子e 中子n质量/u** 3 ** 5 ** 55 ** 7A.核反应方程式为411H→42He+201eB.核反应方程式为411H→42He+2 0-1eC.4个氢核结合成1个氦核时的质量亏损约为0.026 6 uD.4个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 MeVE.四个氢核聚变反应过程中释放的能量约为24.8 J【解析】根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒关系可判断A正确,B 错误;根据质能方程可知C、D正确,E错误.【答案】ACD二、非选择题(本题共5小题,共52分)9.(4分)由图2所示可得出结论质子和中子的质量之和________氘核的质量,氘核分解为质子和电子时要________能量.图2【解析】由图可以看出,氘核分解为质子和中子的过程中是吸收能量的,因此两个核子质量之和大于氘核的质量.【答案】大于吸收10.(8分)(2016·全国甲卷)在下列描述核过程的方程中,属于α衰变的是________,属于β衰变的是________,属于裂变的是________,属于聚变的是______.(填正确答案标号)A. 146C→147N+0-1eB.3215P→3216S+0-1eC. 23892U→23490Th+42HeD. 147N+42He→178O+11HE. 23592U+10n→14054Xe+9438Sr+210nF.31H+21H→42He+10n【解析】α衰变是一种元素衰变成另一种元素过程中释放出α粒子的现象,选项C为α衰变;β衰变为衰变过程中释放出β粒子的现象,选项A、B均为β衰变;重核裂变是质量较大的核变成质量较小的核的过程,选项E是常见的一种裂变;聚变是两个较轻的核聚合成质量较大的核的过程,选项F是典型的核聚变过程.【答案】C AB E F11.(10分)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间,被誉为“临床核医学之父”.氡的放射性同位素有27种,其中最常用的是222Rn.222 86Rn经过m次α衰变和n次β衰变后变成86Pb.稳定的20682(1)求m、n的值;(2)一个静止的氡核(222 86Rn)放出一个α粒子后变成钋核(218 84Po).已知钋核的速度v=1×106 m/s,求α粒子的速率. 【导学号:66390061】【解析】(1)4m=222-206,m=486=82+2m-n,n=4(2)由动量守恒定律得mαvα-m Po v=0解得vα=5.45×107 m/s【答案】(1)44(2)5.45×107 m/s12.(14分)为测定某水库的存水量,将一瓶放射性同位素溶液倒入水库中,已知这杯溶液每分钟衰变8×107次,这种同位素的半衰期为2天,10天以后从水库取出1 m3的水,并测得每分钟衰变10次,求水库的存水量为多少?【导学号:66390062】【解析】由每分钟衰变次数与其质量成正比出发,运用半衰期知识可求出存水量.设放射性同位素原有质量为m0,10天后其剩余质量为m,水库存水量为Q,10天后每立方米水中放射性元素的存量为mQ,由每分钟衰变次数与其质量成正比m0m/Q=8×10710,即10Q8×107=mm0,由半衰期公式得:m=m0⎝⎛⎭⎪⎫12tT由以上两式联立代入数据得10Q8×107=⎝⎛⎭⎪⎫12102=⎝⎛⎭⎪⎫125解得水库的存水量为Q=2.5×105 m3.【答案】 2.5×105 m313.(16分)31H的质量是3.016 050 u,质子的质量是1.007 277 u,中子的质量是1.008 665 u.则:(1)一个质子和两个中子结合为氚核时,是吸收还是放出能量?该能量为多少?(2)氚核的结合能和比结合能各是多少?(3)如果这些能量是以光子形式放出的,则光子的频率是多少?【导学号:66390063】【解析】(1)一个质子和两个中子结合成氚核的核反应方程式是11H+210n―→31 H,反应前各核子总质量为m p+2m n=1.007 277 u+2×1.008 665 u=3.024 607 u 反应后新核的质量为m H=3.016 050 u质量亏损为Δm=3.024 607 u-3.016 050 u=0.008 557 u因反应前的总质量大于反应后的总质量,故此核反应为放出能量的反应.释放的核能为ΔE=Δm×931.5 MeV=0.008 557×931.5 MeV=7.97 MeV.(2)氚核的结合能即为ΔE=7.97 MeV它的比结合能为ΔE3=2.66 MeV.(3)放出光子的频率为ν=ΔEh=7.97×106×1.6×10-196.63×10-34Hz=1.92×1021 Hz.【答案】(1)释放核能7.97 MeV(2)7.97 MeV 2.66 MeV(3)1.92×1021 Hz。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

模块综合测评(时间:50分钟满分:100分)一、选择题(本题包括8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的5个选项中有3项符合题目要求,选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)1.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应.核反应方程为4He+42He→84Be+γ.以下说法正确的是()2图1A.该核反应为聚变反应B.热核反应中有质量亏损C.热核反应会放出巨大能量D.由于核反应中质量数守恒,所以质量也是守恒的E.任意原子核内的质子数和中子数总是相等的【解析】该核反应为聚变反应,故A正确;核反应中的裂变和聚变,都会有质量亏损,都会放出巨大的能量,故B、C正确;核反应中质量数守恒,质量不守恒,故D错误;原子中原子核内的质子数和中子数不一定相等,有的原子中相等,有的原子中不相等,有的原子没有中子,例如氢原子核内有一个质子,没有中子,故E错误.【答案】ABC2.下列说法正确的是()A.146C的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变B.爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说C.处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时,能发出3种频率的光子D.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说E.氢弹是利用核聚变的原理制成的【解析】元素的半衰期由原子核内部因素决定,与外界温度无关;爱因斯坦为解释光电效应提出了光子说;处于n=3能级状态的大量氢原子自发跃迁时,能发出3种频率的光子;普朗克为了解释黑体辐射,提出了能量子假说;氢弹是利用核聚变的原理制成的.【答案】CDE3.根据玻尔理论,下列说法正确的是()A.原子处于定态时,虽然电子做变速运动,但并不向外辐射能量B.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,电势能的减少量大于动能的增加量C.氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子,因而轨道半径可以连续增大D.电子没有确定轨道,只存在电子云E.玻尔理论的成功之处是引入量子观念【解析】根据玻尔理论中的定态假设可知,原子处于定态时,不向外辐射能量,A项正确;氢原子发生跃迁辐射光子,减少的电势能一部分转化为电子的动能,另一部分转化为光子能量辐射出去,B项正确;氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子,轨道半径也是一系列不连续的特定值,C、D项错;玻尔理论由于引入量子观念成功解释了氢光谱特点,E项正确.【答案】ABE4.下列五幅图的有关说法中正确的是()图2A.原子中的电子绕原子核高速运转时,运行轨道的半径是任意的B.发现少数α粒子发生了较大偏转,说明原子的质量绝大部分集中在很小的空间范围C.光电效应实验说明了光具有粒子性D.射线甲由α粒子组成,每个粒子带两个单位正电荷E.链式反应属于重核的裂变【解析】根据玻尔理论可以知道,电子绕原子核运动过程中是沿着特定轨道半径运动的,A错;根据卢瑟福的α粒子散射实验现象,可以知道B对;光电效应表明了光的粒子性,C对;根据左手定则可以判断射线甲带负电,D错;链式反应是重核裂变反应,E对.【答案】BCE5.根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+)的能级图如图3所示.当某个He+处在n=4的激发态时,由于跃迁所释放的光子可能有() 【导学号:66390064】图3A.1个B.2个C.3个D.6个E.4个【解析】本题研究是某个He+,若从n=4到n=1能级跃迁,则只放出一个光子,A项正确;若从n=4能级跃迁到n=2能级,可以从n=2能级跃迁到n=1能级,则有2个光子放出,B项正确;同理,若从n=4能级先跃迁到n=3能级,则还可从n=3能级向n=2能级跃迁,也可从n=2能级向n=1能级跃迁,则放出3个光子,C项正确.【答案】ABC6.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子核是由质子和中子组成的B.23892U(铀)衰变为23491Pa(镤)要经过1次α衰变和1次β衰变C.质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量D.β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流E.放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间【答案】BCE7.下列说法正确的是()A.方程式23892U→23490Th+42He是重核裂变反应方程B.光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性C.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D.德布罗意首先提出了物质波的猜想,而电子衍射实验证实了他的猜想E.在光电效应实验中,某金属的截止频率对应的波长为λ0,若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验,会产生光电效应【解析】23892U→23490Th+42He是衰变反应,不是重核裂变反应方程;故A错误;光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性,故B正确;β衰变所释放的电子,是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的,故C 错误;德布罗意首先提出了物质波的猜想,之后电子衍射实验证实了他的猜想,故D 正确;由光电效应规律知E正确.【答案】BDE8.下列说法正确的是()A.23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后,成为稳定的原子核20882PbB.发现中子的核反应方程为94Be+42He→126C+10nC.γ射线一般伴随着α或β射线产生,在这三种射线中γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱D.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,电势能增大,原子能量减小E.现有4个放射性元素的原子核,经2个半衰期后还有一个未衰变【解析】23290Th经过6次α衰变和4次β衰变后,质量数是:m=232-6×4=208,电荷数:z=90-2×6+4=82,成为稳定的原子核20882Pb.故A正确;发现中子的核反应方程是94Be+42He→126C+10n,故B正确;γ射线一般伴随着α或β射线产生,在这三种射线中γ射线的穿透能力最强,电离能力最弱,故C正确;根据波尔理论可知,核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,氢原子的电势能增大,核外电子遵循:k e2r2=m v2r,据此可知电子的动能减小;再据能级与半径的关系可知,原子的能量随半径的增大而增大,故D错误.半衰期是对大量原子核衰变规律的总结,E错误.【答案】ABC二、非选择题(本题共5小题,共52分)9.(8分)若在做“验证动量守恒定律”的实验中,称得入射小球1的质量m1=15 g,被碰小球2的质量m2=10 g,由实验得出它们在碰撞前后的位移—时间图线如图4所示,则由图可知,入射小球在碰前的动量是________g·cm/s,入射小球在碰后的动量是________g·cm/s,被碰小球的动量是________g·cm/s,由此可得出的结论是__________________________________.【导学号:66390065】图4【解析】 由题图知碰前p 1=m 1v 1=m 1Δx 1Δt 1=1 500 g·cm/s 碰后p 1′=m 1Δx 1′Δt 1′=750 g·cm/s p 2′=m 2Δx 2′Δt 2′=750 g·cm/s. 由此可得出的结论是两小球碰撞前后的动量守恒.【答案】 1 500 750 750 两小球碰撞前后的动量守恒10.(8分)用半径相同的两个小球A 、B 的碰撞验证动量守恒定律,实验装置示意图如图5所示,斜槽与水平槽圆滑连接.实验时先不放B 球,使A 球从斜槽上某一固定点C 由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹,再把B 球静置于水平槽边缘处,让A 球仍从C 处由静止滚下,A 球和B 球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹.记录纸上的O 点是重垂线所指的位置,若测得各落点痕迹到O 点距离:OM =2.68 cm ,OP =8.62 cm ,ON =11.50 cm ,并知A 、B 两球的质量比为2∶1,则未放B 球时A 球落地点是记录纸上的________点,系统碰撞前总动量p 与碰撞后总动量p ′的百分误差|p -p ′|p ×100%=________%(结果保留一位有效数字). 【导学号:66390066】图5【解析】M、N分别是碰后两球的落地点的位置,P是碰前A球的落地点的位置,碰前系统的总动量可等效表示为p=m A·OP,碰后系统的总动量可等效表示为p′=m A·OM+m B·ON,则其百分误差|p-p′|p=|m A·OP- m A·OM+m B·ON|m A·OP≈2%.【答案】P 211.(12分)一群氢原子处于量子数n=4的能级状态,氢原子的能级图如图6所示,则:图6(1)氢原子可能发射几种频率的光子?(2)氢原子由量子数n=4的能级跃迁到n=2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏?(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属,哪些金属能发生光电效应?发生光电效应时,发射光电子的最大初动能是多少电子伏?【导学号:66390067】【解析】(1)可能发射6种频率的光子.(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为E=E4-E2,代入数据得E=2.55 eV.(3)E只大于铯的逸出功,故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应.根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为E km=E-W0代入数据得,E km=0.65 eV.【答案】(1)6种(2)2.55 eV(3)铯0.65 eV12.(12分)如图7所示,质量为3m的木块静止放置在光滑水平面上,质量为m的子弹(可视为质点)以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块时速度变为25v0,已知木块的长为L ,设子弹在木块中的阻力恒定.试求:图7(1)子弹穿出木块后,木块的速度大小v ;(2)子弹在木块中运动的时间t . 【导学号:66390068】【解析】 (1)子弹与木块相互作用过程,满足动量守恒定律:m v 0=m 25v 0+3m v 解得:v =v 05.(2)对系统应用功能关系:fL =12m v 20-12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫25v 02-123m v 2 解得:f =9m v 2025L对木块应用动量定理:ft =3m v解得:t =5L 3v 0. 【答案】 (1)v =v 05 (2)t =5l 3v 013.(12分)如图8所示,一质量为2m 的L 形长木板静止在光滑水平面上.木板右端竖起部分内侧有粘性物质,当有其他物体与之接触时即会粘在一起.某一时刻有一质量为m 的物块,以水平速度v 0从L 形长木板的左端滑上长木板.已知物块与L 形长木板的上表面的动摩擦因数为μ,当它刚要与L 形长木板右端竖起部分相碰时,速度减为v 02,碰后即粘在一起,求:图8(1)物块在L 形长木板上的滑行时间及此时长木板在地面上滑行的距离;(2)物块与L 形长木板右端竖起部分相碰过程中,长木板受到的冲量大小.【导学号:66390069】【解析】 (1)设物块在L 形长木板上的滑行时间为t ,由动量定理得:-μmgt =m v 02-m v 0解得t =v 02μg物块与L 形长木板右端竖起部分相碰前系统动量守恒:m v 0=m v 02+2m v 1 解得v 1=v 04由动能定理得μmgs =12×2m v 21解得s =v 2016μg .(2)物块与L 形长木板右端竖起部分相碰过程,系统动量守恒m v 0=3m v 2对长木板由动量定理得:I =2m v 2-2m v 1=m v 06.【答案】 (1)v 02μg v 2016μg (2) m v 06第4节 相对论的速度变换定律 质量和能量的关系第5节 广义相对论点滴1.相对论的速度变换公式:以速度u 相对于参考系S 运动的参考系S ′中,一物体沿与u 相同方向以速率v ′运动时,在参考系S 中,它的速率为________________.2.物体的质量m 与其蕴含的能量E 之间的关系是:________.由此可见,物体质量________,其蕴含的能量________.质量与能量成________,所以质能方程又可写成________.3.相对论质量:物体以速度v 运动时的质量m 和它静止时的质量m 0之间有如下的关系________________.4.广义相对论的两个基本原理(1)广义相对性原理:在任何参考系中物理规律都是____________.(2)等效原理:一个不受引力作用的加速度系统跟一个受引力作用的惯性系统是等效的.5.广义相对论的几个结论:(1)光在引力场中传播时,将会发生________,而不再是直线传播.(2)引力场使光波发生________.(3)引力场中时间会__________,引力越强,时钟走得越慢.(4)有质量的物质存在加速度时,会向外辐射出____________.6.在高速运动的火车上,设车对地面的速度为v,车上的人以速度u′沿着火车前进的方向相对火车运动,那么他相对地面的速度u与u′+v的关系是( )A.u=u′+v B.u<u′+vC.u>u′+v D.以上均不正确7.以下说法中错误的是( )A.矮星表面的引力很强B.在引力场弱的地方比引力场强的地方,时钟走得快些C.引力场越弱的地方,物体的长度越短D.在引力场强的地方,光谱线向绿端偏移概念规律练知识点一相对论速度变换公式的应用1.若一宇宙飞船对地以速度v运动,宇航员在飞船内沿同方向测得光速为c,问在地上观察者看来,光速应为v+c吗?2.一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动.此粒子衰变时发射一个电子,电子相对于粒子的速度为0.8c,电子的衰变方向与粒子运动方向相同.求电子相对于实验室参考系的速度.知识点二相对论质量3.人造卫星以第一宇宙速度(约8 km/s)运动,问它的质量和静质量的比值是多少?4.一观察者测出电子质量为2m0,求电子的速度是多少?(m0为电子静止时的质量)知识点三质能方程5.一个运动物体的总能量为E,E中是否考虑了物体的动能?6.一个电子被电压为106 V的电场加速后,其质量为多少?速率为多大?知识点四了解广义相对论的原理7.假如宇宙飞船是全封闭的,航天员与外界没有任何联系.但是航天员观察到,飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底.请分析这些物体运动的原因及由此得到的结论.8.在外层空间的宇宙飞船上,如果你正在一个以加速度g=9.8 m/s2向头顶方向运动的电梯中,这时,你举起一个小球自由地丢下,请说明小球是做自由落体运动.方法技巧练巧用ΔE=Δmc2求质量的变化量9.现在有一个静止的电子,被电压为107 V的电场加速后,质量增大了多少?其质量为多少?(m0=9.1×10-31 kg,c=3.0×108 m/s)10.已知太阳内部进行激烈的热核反应,每秒钟辐射的能量为 3.8×1026 J,则可算出( )A.太阳的质量约为4.2×106 tB.太阳的质量约为8.4×106 tC.太阳的质量每秒钟减小约为4.2×106 tD.太阳的质量每秒钟减小约为8.4×106 t1.关于广义相对论和狭义相对论之间的关系.下列说法正确的是( )A.它们之间没有任何联系B.有了广义相对论,狭义相对论就没有存在的必要了C.狭义相对论能够解决时空弯曲问题D.为了解决狭义相对论中的参考系问题提出了广义相对论2.下面的说法中正确的是( )A.在不同的参考系中观察,真空中的光速都是相同的B.真空中的光速是速度的极限C.空间和时间与物质的运动状态有关D.牛顿力学是相对论力学在v≪c时的特例3.根据爱因斯坦的质能方程,可以说明( )A.任何核反应,只要伴随能量的产生,则反应前后各物质的质量和一定不相等B.太阳不断地向外辐射能量,因而太阳的总质量一定不断减小C.虽然太阳不断地向外辐射能量,但它的总质量是不会改变的D.若地球从太阳获得的能量大于地球向外辐射的能量,则地球的质量将不断增大4.下列说法中,正确的是( )A.由于太阳引力场的影响,我们有可能看到太阳后面的恒星B.强引力作用可使光谱线向红端偏移C.引力场越强的位置,时间进程越慢D.由于物质的存在,实际的空间是弯曲的5.黑洞是质量非常大的天体,由于质量很大,引起了其周围的时空弯曲,从地球上观察,我们看到漆黑一片,那么关于黑洞,你认为正确的是( )A.内部也是漆黑一片,没有任何光B.内部光由于引力的作用发生弯曲,不能从黑洞中射出C.内部应该是很亮的D.如果有一个小的星体经过黑洞,将会被吸引进去6.在引力可以忽略的空间有一艘宇宙飞船在做匀加速直线运动,一束光垂直于运动方向在飞船内传播,下列说法中正确的是( )A .船外静止的观察者看到这束光是沿直线传播的B .船外静止的观察者看到这束光是沿曲线传播的C .航天员以飞船为参考系看到这束光是沿直线传播的D .航天员以飞船为参考系看到这束光是沿曲线传播的 7.下列说法中正确的是( ) A .物质的引力使光线弯曲B .光线弯曲的原因是由于介质不均匀而非引力作用C .在强引力的星球附近,时间进程会变慢D .广义相对论可以解释引力红移现象8.地球上一观察者,看见一飞船A 以速度2.5×108m/s 从他身边飞过,另一飞船B 以速度2.0×108m/s 跟随A 飞行.求:(1)A 上的乘客看到B 的相对速度; (2)B 上的乘客看到A 的相对速度.9.一物体静止时质量为m ,当分别以v 1=7.8 km/s 和v 2=0.8c 的速度飞行时,质量分别是多少?10.你能否根据质能方程推导动能的表达式E k =12mv 2?11.广义相对论得出了哪些重要的结论?第4节 相对论的速度变换定律质量和能量的关系第5节 广义相对论点滴课前预习练 1.v =u +v′1+uv′c22.E =mc 2越大 越多 正比 ΔE =Δmc 23.m =m 01-v 2c 24.(1)一样的5.(1)偏折 (2)频移 (3)延缓 (4)引力波 6.B [由相对论速度变换公式可知B 正确.] 7.CD [由引力红移可知C 、D 错误.] 课堂探究练1.在地面的观察者看来,光速是c 不是v +c.解析 由相对论速度变换公式u =u′+v 1+u′v c 2,求得光对地速度u =v +c 1+vc c 2=c v +cv +c =c.点评 若仍然利用经典相对性原理解答此类题目,会导致错误结论.在物体的运动速度与光速可比拟时,要用相对论速度变换公式进行计算.2.0.817c解析 已知v =0.05c ,u x ′=0.8c. 由相对论速度叠加公式得u x =u x ′+v 1+u x ′v c 2=(u x ′+v)c 2c 2+u x ′vu x =(0.8c +0.05c)c 2c 2+0.8c×0.05c≈0.817c.点评 对于微观、高速运动的物体,其速度的叠加不再按照宏观运动规律,而是遵守相对论速度变换公式.3.1.000 000 000 35解析 c =3×108m/s ,v c =8×1033×108,v 2c2≈7.1×10-10. 由m =m 01-⎝ ⎛⎭⎪⎫v c 2,得 mm 0=1.000 000 000 35. 点评 根据m =m 01-(v c )2直接计算mm 0不需先算m.4.0.866c解析 m =2m 0,代入公式m =m 01-(v c)2,可得2m 0=m 01-(v c)2,解得v =32c =0.866c. 点评 在v c 时,可以认为质量是不变的,但当v 接近光速时,m 的变化一定要考虑. 5.总能量E 中已经计入了物体的动能.解析 总能量E =E 0+Ek ,E 0为静质能,实际上包括分子的动能和势能、化学能、电磁能、结合能等.E 0=m 0c 2,Ek 为动能,Ek =m 0c 2⎣⎢⎢⎡⎦⎥⎥⎤1 1-v 2c2 -1,E =E 0+Ek =mc 2.点评 有人根据E =mc 2得出结论说“质量可以转化为能量、能量可以转化为质量”这是对相对论的曲解,事实上质量决不会变成能量,能量也决不会变成质量.一个系统能量减少时,其质量也相应减少,另一个系统因接受而增加能量时,其质量也相应增加.对一个封闭的系统,质量是守恒的,能量也是守恒的.6.2.69×10-30kg 0.94c解析 Ek =eU =(1.6×10-19×106) J =1.6×10-13J对高速运动的电子,由Ek =mc 2-m 0c 2得m =Ek c 2+m 0=1.6×10-13(3×108)2 kg +9.1×10-31 kg ≈2.69×10-30kg.由m =m 01-v 2c2得,v =c 1-m 20m2=2.82×108 m·s -1≈0.94c 点评 当vc 时,宏观运动规律仍然适用,物体的动能仍然根据Ek =12mv 2来计算.但当v 接近光速时,其动能由Ek =mc 2-m 0c 2来计算.7.见解析解析 飞船内没有支撑的物体都以某一加速度落向舱底的原因可能是飞船正在向远离任意天体的空间加速飞行,也可能是由于飞船处于某个星球的引力场中.实际上飞船内部的任何物理过程都不能告诉我们飞船到底是加速运动还是停泊在一个行星的表面.这个事实使我们想到:一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价.点评 把一个做匀加速运动的参考系等效为一个均匀的引力场,从而使物理规律在非惯性系中也成立.8.见解析解析 由广义相对论中的等效原理知,一个均匀的引力场与一个做加速运动的参考系等价.当电梯向头顶方向加速运动时,自由丢下的小球相对于电梯的加速度为g =9.8 m/s 2,与在地球引力场中做自由落体运动相同.9.1.78×10-29 kg 1.871×10-29kg解析 由动能定理,加速后电子增加的动能ΔEk =eU =1.6×10-19×107 J =1.6×10-12J由ΔE =Δmc 2得电子增加的质量Δm =ΔEk c 2=1.6×10-12(3×108)2kg≈1.78×10-29 kg ,此时电子的质量m =m 0+Δm =1.871×10-29kg方法总结 物体的能量变化ΔE 与质量变化Δm 的对应关系为ΔE =Δmc 2,即当物体的能量增加时,物体对应的质量也增大;当物体的能量减少时,物体对应的质量也减小.10.C [由质能方程知太阳每秒钟因辐射能量而失去的质量为Δm =ΔE c 2=4.2×109kg =4.2×106t ,故C 正确.]课后巩固练1.D [狭义相对论之所以称为狭义相对论,就是只能是对于惯性参考系来讲的,时空弯曲问题是有引力存在的问题,需要用广义相对论进行解决.]2.ABCD3.ABD [据ΔE =Δmc 2,当能量变化时,核反应中,物体的质量发生变化,故A 正确;太阳在发生聚变反应,释放出大量能量,质量减小,故B 正确,C 错误;由质能关系知,D 正确.]4.ABCD [由广义相对论我们可知道:物质的引力使光线弯曲,因此选项A 、D 是正确的.在引力场中时间进程变慢,而且引力越强,时间进程越慢,因此我们能观察到引力红移现象,所以选项B 、C 正确.]5.BCD6.AD [由广义相对论基本原理可知A 、D 正确.]7.ACD [由广义相对论的几个结论可知A 、C 、D 正确.]8.(1)-1.125×108 m/s (2)1.125×108m/s解析 (1)A 上的乘客看地以-2.5×108m/s 向后.B 在地面看以2.0×108m/s 向前,则A 上乘客看B 的速度为u =u′+v 1+u′·v c 2=-2.5+2.01+-2.5×232×108m/s≈-1.125×108m/s.(2)B 看A 则相反为1.125×108m/s. 9.见解析解析 速度为7.8 km/s 时,质量为m 1=m 01-(v c )2=m 01-(7.8×1033×108)2≈m 0=m速度为0.8c 时,质量设为m 2,有 m 2=m 01-(0.8)2=m 00.6=53m 0=53m. 10.见解析解析 质能方程E =mc 2表示的是物体质量和能量之间的关系,所以物体运动时的能量和静止时的能量之差就是物体的动能Ek即Ek =E -E 0又因为E =mc 2=m 01-(v c)2c 2,E 0=m 0c 2所以Ek =m 0c 2[11-(v c)2-1]当v 很小时,即vc1时,根据数学公式有[1-(v c )2]-12≈1+12(v c )2所以Ek =E -E 0≈12m 0v 211.广义相对论得出的结论:(1)物质的引力使光线弯曲.时空几乎在每一点都是弯曲的.只有在没有质量的情况下,时空才没有弯曲,如质量越大,时空弯曲的程度也越大.在引力场存在的条件下,光线是沿弯曲的路径传播的.(2)引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别.例如在强引力的星球附近,时钟要走得慢些.按照广义相对论光在强引力场中传播时,它的频率或波长会发生变化,出现引力红移现象.。

相关文档
最新文档