2017-2018学年高中物理(教科版,选修3-5) 模块综合测评

模块综合测评

(时间：60分钟满分：100分)

一、选择题(本题共8小题，每小题6分，共48分．在每小题给出的四个选项中，第1～4题只有一项符合题目要求，第5～8题有多项符合题目要求．全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分)

1．下列说法正确的是()

A．卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构

B．玻尔认为，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的

C．重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损

D．将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期变小

【解析】关于原子核有复杂结构的信息最先来自于天然放射现象，A错误．中等大小的核的比结合能最大、核子平均质量最小，轻核聚变与重核裂变过程中都是释放能量，都发生质量亏损，C错误．半衰期是描述原子核衰变快慢的物理量，只取决于原子核内部结构，与其化学状态、物理状态无关，D错误．根据玻尔原子理论，知B正确．

【答案】 B

2．质量为m的物体以速度v0从地面竖直向上抛(不计空气阻力)到落回地面，在此过程中()

【导学号：22482071】A．上升过程和下落过程中动量的变化量大小为m v0，但方向相反

B．整个过程中重力的冲量为m v0

C．整个过程中重力的冲量为0

D．上升、下降过程冲量大小均为m v0，方向向下

【解析】不计空气阻力时，物体以速度v0落向地面，上升过程和下降过程中动量变化量等于重力的冲量，大小均为m v0，方向竖直向下，重力的总冲量为2m v0，故D正确，A、B、C错误．

【答案】 D

3．如图1所示，为氢原子能级图，现有大量氢原子从n＝4的能级发生跃迁，

并发射光子照射一个钠光电管，其逸出功为2.29 eV，以下说法正确的是()

图1

A．氢原子只能发出6种不同频率的光

B．能够让钠光电管发生光电效应现象的有3种光子

C．为了增大钠光电管的光电流，可增大入射光的频率

D．光电管发出的光电子与原子核发生β衰变时放出的电子都是来源于原子核内部

【解析】由C24＝6种知A正确；这六种光子能量依次为12.75 eV、12.09 eV、10.20 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV，故能让钠光电管发生光电效应的光子有四种，B错误．要增大光电流，需增大单位时间内逸出的光电子数目，即增大入射光的强度，C错误．光电管中发出的电子是金属内自由电子获得足够能量逸出的，而β衰变放出的电子是原子核内中子转变为质子时产生的，D错误．【答案】 A

4．下列说法正确的是()

【导学号：22482098】

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．爱因斯坦在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说

【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．【答案】 C

5．如图2所示，小车在光滑的水平面上向左运动，木块在小车的水平车板上水平向右运动，且未滑出小车，下列说法中正确的是()

图2

A．若小车的动量大于木块的动量，则木块先减速再加速后匀速

B．若小车的动量大于木块的动量，则小车先减速再加速后匀速

C．若小车的动量小于木块的动量，则木块先减速后匀速

D．若小车的动量小于木块的动量，则小车先减速后匀速

【解析】因水平面光滑，小车与木块组成的系统动量守恒，若小车的动量大于木块的动量，则总动量方向向左，最后小车和木块一起向左运动，小车先减速后匀速，木块先向右减速再向左加速，最后匀速，A正确，B错误；若小车动量小于木块动量，则最后两者一起向右运动，木块先减速后匀速，小车先向左减速，再向右加速，最后匀速运动，C正确，D错误．

【答案】AC

6．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

【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．【答案】AB

7．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质子转化成中子时所产生的

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

【解析】

238 92U →234 90Th ＋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．

【答案】 BD

8．下列说法正确的是( )

【导学号：22482072】

A.232 90Th 经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核208 82Pb

B ．发现中子的核反应方程为94Be ＋42He →12 6

C ＋10n

C ．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

【解析】 232 90Th 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208 82Pb ，故A 正确；发

现中子的核反应方程是94Be ＋42He →12 6C ＋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；根据玻尔理论可知，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 e 2r 2＝m v 2r ，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．

【答案】 ABC

二、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求作答)

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m 1＝15 g ，被碰小球2的质量m 2＝10 g ，由实验得出它们在碰撞前后的位移—时间图线如图3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__________________________________．

图3

【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4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：22482073】

图4

【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 2

11．(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5所示，则：

图5

(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？

【解析】(1)

(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 eV

12．(12分)如图6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2 5

v0，已知木块的长为L，设子弹在木块中的阻力恒定．试求：

【导学号：22482099】

图6

(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 .

【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

－12

3m 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 0

13．(12分)如图7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7

(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．

【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