人教版高中物理选修三 第4-5章 素养检测 速度（word版含答案）

人教版高中物理选修三 第4-5章 素养检测 速度
一、单项选择题（共6小题；共24分）
1. 已知钙和钾的截止频率分别为 和 ，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的
A. 波长 B. 频率 C. 能量 D. 动量
2. 如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于 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 的金属钠，下列说法正确的是
A. 这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从 跃迁到 所发出的光波长最短
B. 这群氢原子能发出两种频率不同的光，其中从 跃迁到 所发出的光频率最高
C. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为
D. 金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为
3. 核磁共振成像（缩写为 ）是一种人体不接触放射线，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又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号。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 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
4. 用光子能量为 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 ，， 的三种光子，且 。入射光束中光子的能量应是
A. B. C. D.
5. 如图所示，把一块不带电的锌板用导线连接在验电器上，当用某频率的紫外线照射锌板时，发现验电器指针偏转一定角度，下列说法正确的是
A. 验电器带正电，锌板带负电
B. 验电器带负电，锌板也带负电
C. 若改用红光照射锌板，验电器的指针一定也会偏转
D. 若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针也会偏转
6. 如图，直线 上方分布着垂直纸面向里的匀强磁场，从粒子源 在纸面内沿不同的方向先后发射速率均为 的质子 和 ，两个质子都过 点。已知 ，质子 沿与 成 角的方向发射，不计质子的重力和质子间的相互作用力，则
A. 质子 在磁场中运动的半径为
B. 质子 在磁场中的运动周期为
C. 质子 在磁场中的运动时间为
D. 质子 在磁场中的运动时间为
二、双项选择题（共2小题；共8分）
7. 氢原子能级如图所示，当氢原子从 跃迁到 的能级时，辐射紫色光，光的波长为 。以下判断正确的是
A. 氢原子从 跃迁到 的能级时，辐射光的波长更短
B. 氢原子从 跃迁到 的能级时，辐射光的频率更高
C. 一群处于 能级上的氢原子向低能跃迁时最多产生 种辐射光
D. 若氢原子从 跃迁到 的能级时，辐射光的波长大于
8. 氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为 和 ，且 ，则另一个波长可能是
A. B. C. D.
三、多项选择题（共2小题；共8分）
9. 如图所示为氢原子的能级图，一群氢原子处于 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 的金属铯，下列说法正确的是
A. 这群氢原子最多能发出 种频率不同的光子
B. 氢原子从 跃迁到 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
D. 金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为
10. 如图所示，是一个静止的放射性元素的原子核在匀强磁场中发生衰变时形成的两条圆形径迹，已知两圆内切，半径之比为 ，则
A. 发生的是衰变 B. 轨迹 是反冲核的径迹
C. 反冲核沿逆时针运动 D. 该放射性元素的原子序数是
四、填空题（共1小题；共6分）
11. 当前，发电站温室气体排放问题引起了越来越多的关注，相比煤炭等传统能源，核电能够大幅度降低二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘等物质的排放，已成为世界快速发展的电力工业。经广大科技工作者的不懈努力，我国的核电技术已进入世界的先进行列，世界各地现在正在兴建的核电反应堆达到 座，我国以 座名列第一。核电站的最核心部分是核反应堆，核反应堆中的燃料 产生裂变，在短时间内释放出大量的核能可供人类利用。核反应堆中的镉棒起 的作用，核反应方程应为 。若其质量分别为 ，，，，核反应中释放的能量为 。
五、解答题（共2小题；共26分）
12. 如图所示，静止在匀强磁场中的 \（ {\rm _{3}^{6} Li }\） 核俘获一个速度为 的中子而发生核反应：，若已知 \（ {\rm _{2}^{4}He} \） 的速度为 ，其方向跟中子反应前的速度方向相同，求：
（1） \（ {\rm _{1}^{3} H }\） 的速度是多大；
（2）粒子 \（ {\rm _{1}^{3} H }\） 和 \（ {\rm _{2}^{4} He }\） 的轨道半径之比；
（3）当粒子 \（ {\rm _{2}^{4} He }\） 旋转了 周时，粒子 \（ {\rm _{1}^{3} H }\） 旋转了几周
13. 云室处于一个垂直于纸面向外的匀强磁场中，静止的原子核 在云室中发生了一次衰变，其衰变产物在磁场中运动的圆轨迹如图所示。已知新核 的质量为 ，粒子的质量为 ，衰变后粒子的速度大小为 ，假设原子核衰变时释放的能量都转化为粒子和新核的动能。
（1）试写出核衰变方程。
（2）求原子核衰变时释放的能量。
六、实验题（共1小题；共6分）
14. 深沉的夜色中，在大海上航行的船舶依靠航标灯指引航道，如图所示一个航标灯自动控制电路的示意图。电路中的光电管阴极 涂有可发生光电效应的金属。下表反映的是各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长，又知可见光的波长在 （）。
各种金属发生光电效应的极限频率和极限波长：
根据上图和所给出的数据，你认为：
（1）光电管阴极 上应涂有金 ；
（2）控制电路中的开关 应和 （填“”和“”）接触；
（3）工人在锻压机、冲床、钻床等机器上劳动时，稍有不慎就会把手压在里面，造成工伤事故。如果将上述控制电路中的电灯换成驱动这些机器工作的电机，这时电路中开关 应和 接触，这样，当工人不慎将手伸人危险区域时，由于遮住了光线，光控继电器衔铁立即动作，使机床停止工作，避免事故发生。
答案
第一部分
1. A
【解析】根据爱因斯坦光电效应方程：，因为钙的 大，所以能量 小，频率小，波长大，B、C项错误，A项正确；
根据物质波波长 ，所以钙逸出的光电子动量小，D项错误。
2. D
【解析】这群氢原子能发出三种频率不同的光，根据玻尔理论 得知，从 跃迁到 所发出的光能量最大，
由 得知，频率最高，波长最短。故A错误，B错误；
从 跃迁到 辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为 ，根据光电效应方程得，。故C错误，D正确。
3. D
4. B
5. D
【解析】锌板在紫外线的照射下发生光电效应，射出带负电的光电子，这样锌板本身带的正电荷就会多于负电荷，所以锌板带正电。验电器通过导线和锌板连在一起，所以验电器自然也就带上了正电荷。所以选项A、B均错误。光电效应发生的条件是照射光的频率大于金属板的极限频率。照射光的频率越高，金属板越容易发生光电效应。红光的频率低于紫外线的频率，所以改用红光照射锌板时，验电器的指针不一定会偏转，C选项错误。若改用同等强度频率更高的紫外线照射锌板，验电器的指针一定会偏转。所以D选项正确。
6. B
第二部分
7. B， D
8. C， D
【解析】设另一个彼长可能是 ，当 时，氢原子在三个相邻的能级之间发生跃迁，辐射光子的能量关系为 ，可得 ，C 选项正确。
当 或 时，同理可得 ，得 ，D 选项正确。
第三部分
9. A， B， D
10. A， B， C
【解析】由运动轨迹可知，衰变产生的新粒子与新核所受洛伦兹力方向相同，而两者运动方向相反，故小粒子应该带负电，故发生了 衰变，故A正确。
静止原子核发生 衰变时，根据动量守恒定律得知， 粒子与反冲核的动量大小相等、方向相反，由半径公式 可知，两粒子作圆周运动的半径与电荷量成反比， 粒子的电荷量较小，则其半径较大，即半径较大的圆是 粒子的径迹，半径比较小的轨迹 是反冲核的径迹，故B正确。
衰变后新核所受的洛伦兹力方向向右，根据左手定则判断得知，其速度方向向下，沿小圆作逆时针方向运动，故C正确。
两圆半径之比为 ，由半径公式 得， 粒子与反冲核的电荷量之比为：，所以该放射性元素的原子序数是：，故D错误。
第四部分
11. 吸收中子控制核反应速度；；
【解析】控制中子数可以控制反应速度。，。
第五部分
12. （1）
【解析】 \（ {\rm _{3}^{6} Li }\） 核俘获 \（ {\rm _{0}^{1} n}\） 的过程，系统动量守恒。则
即 ，负号表示跟 的方向相反。
（2）
【解析】 \（ {\rm _{1}^{3} H }\） 和 \（ {\rm _{2}^{4} He }\） 的轨道半径之比
（3） 周
【解析】 \（ {\rm _{1}^{3} H }\） 和 \（ {\rm _{2}^{4} He }\） 的周期之比 ，当粒子 \（ {\rm _{2}^{4} He }\） 转 周时，\（ {\rm _{1}^{3} H }\） 转 周。
13. （1） \（ ^{A}_{Z}\ce{X}\to ^{A-4}_{Z-2}\ce Y +^{4}_{2}\ce{He} \）
【解析】静止的原子核发生衰变时，根据动量守恒可知，衰变后新核与粒子的速度方向相反，由图可知两粒子的运动轨迹在异侧，根据左手定则可以得知，衰变后粒子与新核带的电性相同，所以释放的粒子是氦核，原子核发生的是 衰变，衰变方程为 \（^{A}_{Z}\ce{X}\to^{A-4}_{Z-2}\ce Y+^{4}_{2}\ce{He}\）。
（2）
【解析】原子核在衰变前后的动量守恒，设衰变后新核的速度大小为 ，则
根据题意可知，衰变时释放的总能量
联立解得 。
第六部分
14. （1） 铯
【解析】依题意知，可见光的波长范围为 。而金属艳的极限波长为 ，因此，光电管阴极 上应涂金属铯。
（2）
【解析】深沉的夜色中，线圈中无电流，衔铁与 接触，船舶依靠航标灯指引航道，所以控制电略中的开关 应和 接触。
（3）
【解析】若将上述控制电略中的电灯换成电机，在手遮住光线之前，电机应是正常工作的，此时衔铁与 接触，所以电路中的开关 应和 接触。
第1页（共1 页）