2016-2017学年高二物理沪科版选修3-5综合测评：模块综合测评（含解析）

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.1～5是单选题；6～8是多选题，选对1个得3分，全选对得6分，错选或不选得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He＋He→Be＋γ.以下说法正确的是(
)
图1
A．该核反应为裂变反应
B．热核反应中有质量亏损
C．由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的
D．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错误；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正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故C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D错误．
【答案】B
2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是(
)
A．γ射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D.Bi的半衰期是5天，100克Bi经过10天后还剩下50克
【解析】β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的Bi为100×g＝100×2g＝25
g，选项D错误．
【答案】B
3．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，电势能的减少量等于动能的增加量
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项错误；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】A
4．下列关于图2的说法中正确的是(
)
图2
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．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波动性
D．射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷
【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错；根据左手定则可以判断射线甲带负电，D错．
【答案】B
5．如图3所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、Q是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止．图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是(
)
图3
A．M点
B．N点
C．P点
D．Q点
【解析】α粒子(氦原子核)和重金属原子核都带正电，互相排斥，加速度方向与α粒子所受斥力方向相同．带电粒子加速度方向沿相应点与重金属原子核连线指向曲线的凹侧，故只有选项C正确．
【答案】C
6．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.U(铀)衰变为Pa(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
【答案】BC7．下列说法正确的是(
)
A．方程式U→Th＋He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
【解析】U→Th＋He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正确；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】BCD
8．下列说法正确的是(
)
A.Th经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核Pb
B．发现中子的核反应方程为Be＋He→C＋n
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】Th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Pb.故A正确；发现中子的核反应方程是Be＋He→C＋n，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＝，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___________________________________________________．
图4
【解析】由题图知碰前p1＝m1v1＝m1＝1
500
g·cm/s
碰后p1′＝m1＝750
g·cm/s
p2′＝m2＝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
500750750两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×100%＝________%(结果保留一位有效数字)．
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＝mA·OP，碰后系统的总动量可等效表示为p′＝mA·OM＋mB·ON，则其百分误差＝≈2%.
【答案】P2
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？
金属
铯
钙
镁
钛
逸出功W/eV
1.9
2.7
3.7
4.1
【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Ekm＝E－W0
代入数据得，Ekm＝0.65
eV.【答案】(1)6种(2)2.55
eV(3)铯0.65
eV
12．(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v0，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.
【解析】(1)子弹与木块相互作用过程，满足动量守恒定律：
mv0＝mv0＋3mv
解得：v＝.
(2)对系统应用功能关系：fL＝mv－m2－·3mv2
解得：f＝
对木块应用动量定理：ft＝3mv
解得：t＝.
【答案】(1)v＝(2)t＝
13．(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v0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，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．
【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－mv0
解得t＝
物块与L形长木板右端竖起部分相碰前系统动量守恒：
mv0＝m＋2mv1
解得v1＝
由动能定理得μmgs＝×2mv
解得s＝.
(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mv0＝3mv2
对长木板由动量定理得：I＝2mv2－2mv1＝.
【答案】(1)(2)