高中物理 模塊綜合測評 魯科版選修3-5

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模塊綜合測評 (時間：60分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共6小題，每小題6分．在每小題給出的五個選項中，有三項是符合題目要求的，選對1個得3分，選對2個得4分，選對3個得6分，每選錯1個扣3分，最低得分為0分．) 1．下列說法正確的是(　　) A．盧瑟福用實驗得出原子核具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) B．玻爾認(rèn)為，氫原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的 C．重核的裂變過程質(zhì)量增大，輕核的聚變過程有質(zhì)量虧損 D．將放射性元素?fù)诫s到其他穩(wěn)定元素中，并降低其溫度，該元素的半衰期不變 E．光電效應(yīng)實驗中，對同一種金屬遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) 【解析】　關(guān)于原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的信息最先來自于天然放射現(xiàn)象，A錯誤．中等大小的核的比結(jié)合能最大、核子平均質(zhì)量最小，輕核聚變與重核裂變過程中都是釋放能量，都發(fā)生質(zhì)量虧損，C錯誤．半衰期是描述原子核衰變快慢的物理量，只取決于原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)，與其化學(xué)狀態(tài)、物理狀態(tài)無關(guān)，D正確．由Ek＝hν－W＝eUc可以看出，對同一種金屬遏止電壓Uc與入射光頻率成線性關(guān)系，E正確．根據(jù)玻爾原子理論，知B正確． 【答案】　BDE 2．質(zhì)量為m的物體以速度v0從地面豎直向上拋(不計空氣阻力)到落回地面，在此過程中(　　) A．上升過程和下落過程中動量的變化量大小為mv0，但方向相反 B．整個過程中重力的沖量為2mv0 C．整個過程中重力的沖量為0 D．上升、下降過程沖量大小均為mv0，方向向下 E．若空氣阻力不可忽略，則在此過程中物體動量的變化量大小一定小于2mv0 【解析】　不計空氣阻力時，物體以速度v0落向地面，上升過程和下降過程中動量變化量等于重力的沖量，大小均為mv0，方向豎直向下，重力的總沖量為2mv0，故B、D正確，A、C錯誤；若空氣阻力不可忽略，則物體落向地面的速度小于v0，因此物體從拋出到落地的整個過程中，動量的變化量大小一定小于2mv0，方向向下，E正確． 【答案】　BDE 3．如圖1所示，為氫原子能級圖，現(xiàn)有大量氫原子從n＝4的能級發(fā)生躍遷，并發(fā)射光子照射一個鈉光電管，其逸出功為2.29 eV，以下說法正確的是(　　) 圖1 A．氫原子只能發(fā)出6種不同頻率的光 B．能夠讓鈉光電管發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象的有4種光子 C．為了增大鈉光電管的光電流，可增大入射光的頻率 D．光電管發(fā)出的光電子與原子核發(fā)生β衰變時放出的電子都是來源于原子核內(nèi)部 E．鈉光電管發(fā)出的光電子轟擊處于基態(tài)的氫原子只能使氫原子躍遷到n＝2的能級 【解析】　由C＝6種知A正確；這六種光子能量依次為12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV，故能讓鈉光電管發(fā)生光電效應(yīng)的光子有四種，B正確．要增大光電流，需增大單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目，即增大入射光的強度，C錯誤．光電管中發(fā)出的電子是金屬內(nèi)自由電子獲得足夠能量逸出的，而β衰變放出的電子是原子核內(nèi)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子時產(chǎn)生的，D錯誤．在這六種光照射下鈉發(fā)射的光電子的最大初動能為12.75 eV－2.29 eV＝10.46 eV，它們轟擊基態(tài)氫原子時只能使氫原子躍遷到n＝2的能級，E正確． 【答案】　ABE 4．如圖2所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出6種不同頻率的光子，其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n＝2能級躍遷時釋放的光子，則(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：18850072】 圖2 A．6種光子中波長最長的是氫原子從n＝4激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的 B．6種光子中有2種屬于巴耳末系 C．使處于n＝4能級的氫原子電離至少要0.85 eV的能量 D．若從n＝2能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，則氫原于從n＝3能級躍遷到n＝2能級釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng) E．在6種光子中，氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級釋放的光子康普頓效應(yīng)最明顯 【解析】　由Em－En＝h，得6種光子中氫原子由n＝4躍遷到n＝1的能量差最大，波長最短，所以A項錯誤．由巴耳末系的定義，知在6種光子中只有氫原子從n＝4躍遷到n＝2和n＝3躍遷到n＝2釋放的光子屬于巴耳末系，B項正確．由E∞－E4＝0－(－0.85 eV)＝0.85 eV，知要使n＝4能級的氫原子電離至少需0.85 eV的能量，C項正確．因為E2－E1＝10.2 eV＝hν1，E3－E2＝1.89 eV＝hν2，所以ν1>ν2，故D項錯誤．在6種光子中，氫原子從n＝4能級躍遷到n＝1能級時釋放的光子的能量最大，則光子的波長最短，康普頓效應(yīng)最明顯，故E項正確． 【答案】　BCE 5．如圖3所示，小車在光滑的水平面上向左運動，木塊在小車的水平車板上水平向右運動，且未滑出小車，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A．若小車的動量大于木塊的動量，則木塊先減速再加速后勻速 B．若小車的動量大于木塊的動量，則小車先減速再加速后勻速 C．若小車的動量小于木塊的動量，則木塊先減速后勻速 D．若小車的動量小于木塊的動量，則小車先減速后勻速 E．若小車的動量大小等于木塊的動量大小，則木塊和小車均做減速運動，最后都靜止 【解析】　因水平面光滑，小車與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，若小車的動量大于木塊的動量，則總動量方向向左，最后小車和木塊一起向左運動，小車先減速后勻速，木塊先向右減速再向左加速，最后勻速，A正確，B錯誤；若小車動量小于木塊動量，則最后兩者一起向右運動，木塊先減速后勻速，小車先向左減速，再向右加速，最后勻速運動，C正確，D錯誤．若小車的動量大小等于木塊的動量大小，則由動量守恒可知，小車和木塊最后都靜止，靜止前都做減速運動，E正確． 【答案】　ACE 6．帶有1/4光滑圓弧軌道，質(zhì)量為M的滑車靜止置于光滑水平面上，如圖4所示，一質(zhì)量也為M的小球以速度v0水平?jīng)_上滑車，到達(dá)某一高度后，小球又返回車的左端，則(　　) 圖4 A．小球以后將向左做平拋運動 B．小球?qū)⒆鲎杂陕潴w運動 C．此過程小球?qū)π≤囎龅墓镸v D．小球在弧形槽上上升的最大高度為v/2g E．小球在弧形槽上上升的最大高度為 【解析】　小球上升到最高點時與小車相對靜止，有共同速度v′， 由動量守恒定律和機械能守恒定律有：Mv0＝2Mv′① Mv＝2＋Mgh② 聯(lián)立①②得：h＝，故D錯誤，E正確 從小球滾上到滾下并離開小車，系統(tǒng)在水平方向上的動量守恒，由于無摩擦力做功，動能守恒，此過程類似于彈性碰撞，作用后兩者交換速度，即小球速度變?yōu)榱?，開始做自由落體運動，故B、C對，A錯． 【答案】　BCE 二、非選擇題(本題共5小題，共64分．按題目要求作答) 7．(10分)如圖5所示“為探究碰撞中的不變量”的實驗裝置示意圖. 【導(dǎo)學(xué)號：18850073】 圖5 (1)因為下落高度相同的平拋小球(不計空氣阻力)的飛行時間相同，所以我們在實驗中可以用________作為時間單位． (2)本實驗中，實驗必須要求的條件是(　　) A．斜槽軌道必須是光滑的 B．斜槽軌道末端點的切線是水平的 C．入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放 D．入射球與被碰球滿足ma>mb，ra＝rb (3)圖中M、P、N分別為入射球與被碰球?qū)?yīng)的落點的平均位置，則實驗中要驗證的關(guān)系是(　　) A．maON＝maOP＋mbOM B．maOP＝maON＋mbOM C．maOP＝maOM＋mbON D．maOM＝maOP＋mbON 【解析】　(1)在此實驗裝置中兩球的飛行時間相同，實驗中可用平拋時間作為時間單位，從而變比較速度大小為比較水平位移的大?。? (2)此實驗要求兩小球平拋，所以應(yīng)使斜槽末端點的切線是水平的，B對；要求碰撞時入射小球的速度不變，應(yīng)使入射小球每次都從斜槽上的同一位置無初速釋放即可，C對，A錯；為使入射小球不返回且碰撞時為對心正碰，應(yīng)使ma>mb且ra＝rb，D對． (3)實驗中要驗證mav1＝mav1′＋mbv′2，取平拋時間為時間單位，則變?yōu)閙a＝ma＋mb，即maOP＝maOM＋mbON. 【答案】　(1)平拋時間　(2)BCD　(3)C 圖6 8．(10分)氫原子的能級如圖6所示．氫原子從n＝3能級向n＝1能級躍遷所放出的光子，恰能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則該金屬的截止頻率為________Hz；用一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬，產(chǎn)生的光電子最大初動能為________eV(普朗克常量A＝6.6310－34Js，結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)． 【解析】　原子從能級n＝3向n＝1躍遷所放出的光子的能量為13.6 eV－1.51 eV＝12.09 eV，因所放出的光子，恰能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則有hν0＝12.09 eV，解得：ν0＝2.91015 Hz. 當(dāng)光子能量等于逸出功時，恰好發(fā)生光電效應(yīng)，所以逸出功W0＝12.09 eV. 從n＝4能級向n＝1躍遷所放出的光子能量最大，為hν＝13.6 eV－0.85 eV＝12.75 eV. 根據(jù)光電效應(yīng)方程得最大初動能Ekm＝hν－W0＝12.75 eV－12.09 eV＝0.66 eV. 【答案】　2.91015　0.66 9．(10分)如圖7所示為氫原子的能級示意圖．一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，并用這些光照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉．這群氫原子能發(fā)出________種不同頻率的光，其中有________種頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)． 圖7 【解析】　據(jù)題意，氫原子在躍遷過程中有以下三種方式：3至1,3至2,2至1，對應(yīng)發(fā)出3種不同頻率的光．要使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)，氫原子發(fā)出的光子的能量必須大于2.49 eV，而3至1的為：12.09 eV,3至2的為：1.89 eV,2至1的為：10.2 eV，所以兩種頻率的光可以使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)． 【答案】　3　2 10．(16分)如圖8所示為倫琴射線管的示意圖，K為陰極鎢絲，發(fā)射的電子初速度為零，A為對陰極(陽極)，當(dāng)A、K間加直流電壓U＝30 kV時，電子被加速打到對陰極A上，使之發(fā)出倫琴射線，設(shè)電子的動能全部轉(zhuǎn)化為倫琴射線的能量，試求： 圖8 (1)電子到達(dá)對陰極的速度是多大？ (2)由對陰極發(fā)出的倫琴射線的最短波長是多大？ (3)若AK間的電流為10 mA，那么每秒鐘對陰極最多能輻射出多少個倫琴射線光子？ (電子電量e＝－1.610－19 C，質(zhì)量m＝0.9110－30 kg，普朗克常量h＝6.6310－34 Js) 【解析】　(1)由動能定理得mv2＝eU， 所以v＝ 代入數(shù)據(jù)得：v＝1.0108 m/s. (2)因為mv2＝eU＝hν＝h 所以λ＝＝4.110－11 m. (3)每個電子與對陰極碰撞后均能產(chǎn)生一個光子，則 n＝＝個＝6.251016個． 【答案】　(1)1.0108 m/s (2)4.110－11 m (3)6.251016個 11．(18分)(2015福建高考)如圖9所示，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點．一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g. 圖9 (1)若固定小車，求滑塊運動過程中對小車的最大壓力． (2)若不固定小車，滑塊仍從A點由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點滑出小車．已知滑塊質(zhì)量m＝，在任一時刻滑塊相對地面速度的水平分量是小 車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為μ，求： ①滑塊運動過程中，小車的最大速度大小vm； ②滑塊從B到C運動過程中，小車的位移大小s. 【導(dǎo)學(xué)號：18850074】 【解析】　(1)滑塊滑到B點時對小車壓力最大，從A到B機械能守恒， mgR＝mv 滑塊在B點處，由牛頓第二定律得 N－mg＝m 解得N＝3mg 由牛頓第三定律得N′＝3mg. (2)①滑塊下滑到達(dá)B點時，小車速度最大．由機械能守恒得 mgR＝Mv＋m(2vm)2 解得vm＝ . ②設(shè)滑塊運動到C點時，小車速度大小為vC，由功能關(guān)系得 mgR－μmgL＝Mv＋m(2vC)2 設(shè)滑塊從B到C過程中，小車運動加速度大小為a，由牛頓第二定律得 μmg＝Ma 由運動學(xué)規(guī)律得 v－v＝－2as 解得s＝L. 【答案】　(1)3mg　(2)① ?、贚