高中物理 模塊檢測 滬科版選修35

模塊檢測(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1下列能揭示原子具有核式結(jié)構(gòu)的實驗是()A光電效應(yīng)實驗 B倫琴射線的發(fā)現(xiàn)C粒子散射實驗 D氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)答案C解析光電效應(yīng)實驗說明了光的粒子性，A錯；倫琴射線的發(fā)現(xiàn)說明了原子內(nèi)部有能級結(jié)構(gòu)，B錯；粒子散射實驗揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)，C對；氫原子光譜的發(fā)現(xiàn)說明原子內(nèi)軌道量子化，D錯2氦原子核由兩個質(zhì)子與兩個中子組成，這兩個質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫侖力和核力，則3種力從大到小的排列順序是()A核力、萬有引力、庫侖力B萬有引力、庫侖力、核力C庫侖力、核力、萬有引力D核力、庫侖力、萬有引力答案D解析核子間的核力最大，萬有引力最小，D正確3原子質(zhì)量單位為u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量，真空中光速為c，當(dāng)質(zhì)量分別為m1和m2的原子核結(jié)合為質(zhì)量為M的原子核時釋放出的能量是()A(Mm1m2)u·c2B(m1m2M)u×931.5 JC(m1m2M)c2D(m1m2M)×931.5 eV答案C解析在計算核能時，如果質(zhì)量的單位是kg，則用Emc2進行計算，如果質(zhì)量的單位是u，則利用1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量計算，即用Em×931.5 MeV進行計算，故C正確，A、B、D錯誤4光電效應(yīng)實驗中，下列表述正確的是()A光照時間越長光電流越大B入射光足夠強就可以有光電流C遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)D入射光頻率大于極限頻率才能產(chǎn)生光電子答案CD解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，只有當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時才能產(chǎn)生光電子，光電流幾乎是瞬時產(chǎn)生的，其大小與光強有關(guān)，與光照時間長短無關(guān)，易知eU0EkhW(其中U0為遏止電壓，Ek為光電子的最大初動能，W為逸出功，為入射光的頻率)由以上分析知，A、B錯誤，C、D正確圖15天然放射性元素放出的三種射線的穿透能力實驗結(jié)果如圖1所示，由此可知()A來自于原子核外的電子B的電離作用最強，是一種電磁波C的電離作用最強，是一種電磁波D的電離作用最弱，屬于原子核內(nèi)釋放的光子答案D解析從題圖中三種射線的穿透能力可以看出，為射線，為射線，為射線三種射線都來自于原子核內(nèi)部，A錯，射線的電離作用最強，為氦核流，B、C錯；射線的電離作用最弱，D正確6火警的報警系統(tǒng)通常利用镅(Am)衰變成镎(Np)時放出一種很容易被空氣阻隔的新粒子，這種粒子是()A.He B.H C.n D.e答案A解析根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可以寫出核反應(yīng)方程AmNpHe.7如圖2所示，在光滑水平面上，有質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩滑塊，它們中間夾著一根處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧，由于被一根細繩拉著而處于靜止?fàn)顟B(tài)當(dāng)剪斷細繩，在兩滑塊脫離彈簧之后，下列說法正確的是()圖2A兩滑塊的動能之比EkAEkB12B兩滑塊的動量大小之比pApB21C兩滑塊的速度大小之比vAvB21D彈簧對兩滑塊做功之比WAWB11答案A8如圖3所示為氫原子的能級圖用光子能量為13.07 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有多少種()圖3A15 B10 C4 D1答案B解析本題考查能級躍遷規(guī)律，13.07 eV恰好為n5與n1的能級差，從而使基態(tài)氫原子躍遷到n5的激發(fā)態(tài)，這些氫原子再向較低能級躍遷時，可產(chǎn)生不同波長的光有C10種，B正確9已知一價氦離子He能級En與量子數(shù)n的關(guān)系為En，處于基態(tài)的一價氦離子He的電離能為54.4 eV，為使處于基態(tài)的一價氦離子He變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，入射光子的最小能量為()A13.6 eV B40.8 eVC48.4 eV D54.4 eV答案B解析由hE1，當(dāng)n2時，所需入射光子的能量最小，而E154.4 eV，代入數(shù)值可得h40.8 eV.圖410如圖4所示，光滑水平面上有大小相同的A、B兩球在同一直線上運動兩球質(zhì)量關(guān)系為mB2mA，規(guī)定向右為正方向，A、B兩球的動量均為6 kg·m/s，運動中兩球發(fā)生碰撞，碰撞后A球的動量增量為4 kg·m/s，則()A左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為25B左方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為110C右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為25D右方是A球，碰撞后A、B兩球速度大小之比為110答案A解析碰撞前總動量p(66) kg·m/s12 kg·m/s，碰后A動量pA2 kg·m/s，則pB10 kg·m/s，又由mB2mA，可知vAvB25，所以可知A項正確二、非選擇題(每小題12分，共60分)11(12分)如圖5所示，用“碰撞實驗器”可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關(guān)系圖5(1)實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通過僅測量_(填選項前的符號)，間接地解決這個問題A小球開始釋放高度hB小球拋出點距地面的高度HC小球做平拋運動的射程(2)圖5中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影實驗時，先讓入射球m1多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP.然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球m1從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復(fù)接下來要完成的必要步驟是_(填選項前的符號)A用天平測量兩個小球的質(zhì)量m1、m2B測量小球m1開始釋放的高度hC測量拋出點距地面的高度HD分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE測量平拋射程OM、ON(3)若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_(用(2)中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞，那么還應(yīng)滿足的表達式為_(用(2)中測量的量表示)(4)經(jīng)測定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地點的平均位置距O點的距離如圖6所示碰撞前、后m1的動量分別為p1與p1，則p1p1_11；若碰撞結(jié)束時m2的動量為p2，則p1p211_.圖6實驗結(jié)果說明，碰撞前、后總動量的比值為_答案(1)C(2)ADE或DEA或DAE(3)m1·OPm1·OMm2·ONm1·OP2m1·OM2m2·ON2(4)142.91(11.01均可)解析(1)該實驗是驗證動量守恒定律，也就是驗證兩球碰撞前后動量是否相等，即驗證m1v1m1v1m2v2，由題圖中裝置可以看出，不放被碰小球m2時，m1從拋出點下落的高度與放上m2兩球相碰后下落的高度H相同，即在空中做平拋運動的下落時間t相同，故有v1，v1，v2，代入m1v1m1v1m2v2，可得m1·OPm1·OMm2·ON，只需驗證該式成立即可，在實驗中不需測出速度，只需測出小球做平拋運動的水平位移即可(2)需先找出落地點才能測量小球的水平位移，測量小球的質(zhì)量無先后之分(3)若是彈性碰撞，還應(yīng)滿足動能守恒，即m1vm1v12m2v22，即m1·OP2m1·OM2m2·ON2.(4)1411112.9.1(11.01均可)12(10分)在光滑水平面上，甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為m1、m2，它們分別沿東西方向的同一直線相向運動，其中甲物體以速度6 m/s由西向東運動，乙物體以速度2 m/s由東向西運動碰撞后兩物體都沿各自原方向的反方向運動，速度的大小都是4 m/s.求：(1)甲、乙兩物體的質(zhì)量之比；(2)通過計算說明這次碰撞是彈性碰撞還是非彈性碰撞答案(1)(2)彈性碰撞解析(1)設(shè)向東方向為正方向，則v16 m/s，v14 m/s，v22 m/s，v24 m/s由動量守恒定律得m1v1m2v2m1v1m2v2，解得(2)碰撞前系統(tǒng)的總動能Ekm1vm2vm2碰撞后系統(tǒng)的總動能Ekm1v12m2v22m2因為EkEk，所以這次碰撞是彈性碰撞13(1)(4分)碘131核不穩(wěn)定，會發(fā)生衰變，其半衰期為8天碘131核的衰變方程：53I_(衰變后的元素用X表示)經(jīng)過_天有75%的碘131核發(fā)生了衰變(2)(8分)如圖7所示，甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m，兩船沿同一直線同一方向運動，速度分別為2v0、v0.為避免兩船相撞，乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船，甲船上的人將貨物接住，求拋出貨物的最小速度(不計水的阻力)圖7答案(1)54X01e16(2)4v0解析(1)根據(jù)衰變過程電荷數(shù)守恒與質(zhì)量數(shù)守恒可得衰變方程：53I54X01e；每經(jīng)1個半衰期，有半數(shù)原子核發(fā)生衰變，經(jīng)2個半衰期將剩余，即有75%發(fā)生衰變，故經(jīng)過的時間為16天(2)設(shè)乙船上的人拋出貨物的最小速度大小為vmin，拋出貨物后船的速度為v1，甲船上的人接到貨物后船的速度為v2，由動量守恒定律得12mv011mv1mvmin10m×2v0mvmin11mv2為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1v2聯(lián)立式得vmin4v014(1)(2分)氫原子第n能級的能量為En，其中E1為基態(tài)能量當(dāng)氫原子由第4能級躍遷到第2能級時，發(fā)出光子的頻率為1；若氫原子由第2能級躍遷到基態(tài)，發(fā)出光子的頻率為2，則_.圖8(2)(10分)如圖8所示，光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C，質(zhì)量分別為mA3m、mBmCm，開始時B、C均靜止，A以初速度v0向右運動，A與B碰撞后分開，B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，此后A與B間的距離保持不變求B與C碰撞前B的速度大小答案(1)(2)v0解析(1)根據(jù)氫原子的能級公式，h1E4E2E1h2E2E1E1所以(2)設(shè)A與B碰撞后，A的速度為vA，B與C碰撞前B的速度為vB，B與C碰撞后粘在一起的速度為v，由動量守恒定律得對A、B木塊：mAv0mAvAmBvB對B、C木塊：mBvB(mBmC)v由A與B間的距離保持不變可知vAv聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得vBv015(1)(4分)氘核和氚核可發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：HHHex，式中x是某種粒子已知：H、H、He和粒子x的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速由上述反應(yīng)方程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是_，該反應(yīng)釋放出的能量為_MeV(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)圖9(2)(10分)如圖9所示，小球a、b用等長細線懸掛于同一固定點O.讓球a靜止下垂，將球b向右拉起，使細線水平從靜止釋放球b，兩球碰后粘在一起向左擺動，此后細線與豎直方向之間的最大偏角為60°.忽略空氣阻力，求：(i)兩球a、b的質(zhì)量之比；(ii)兩球在碰撞過程中損失的機械能與球b在碰前的最大動能之比答案(1)n(或中子)17.6(2)(i)1(ii)1解析(1)n(或中子)17.6(2)(i)設(shè)球b的質(zhì)量為m2，細線長為L，球b下落至最低點，但未與球a相碰時的速率為v，由機械能守恒定律得m2gLm2v2式中g(shù)是重力加速度的大小設(shè)球a的質(zhì)量為m1；在兩球碰后的瞬間，兩球共同速度為v，以向左為正由動量守恒定律得m2v(m1m2)v設(shè)兩球共同向左運動到最高處時，細線與豎直方向的夾角為，由機械能守恒定律得(m1m2)v2(m1m2)gL(1cos )聯(lián)立式得1代入題給數(shù)據(jù)得1(ii)兩球在碰撞過程中的機械能損失是Qm2gL(m1m2)gL(1cos )聯(lián)立式，Q與碰前球b的最大動能Ek(Ekm2v2)之比為1(1cos )聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得16EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375