高中物理人教版5第十九章原子核單元測試 模塊綜合檢測(二)

模塊綜合檢測(二)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1．關于下列四幅圖說法不正確的是()A．原子中的電子繞原子核高速運轉(zhuǎn)時，運行軌道的半徑是任意的B．光電效應實驗說明了光具有粒子性C．電子束通過鋁箔時的衍射圖樣證實了電子具有波動性D．發(fā)現(xiàn)少數(shù)α粒子發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，說明原子的質(zhì)量絕大部分集中在很小空間范圍內(nèi)解析：原子中的電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道是特定的，不是任意的，選項A錯誤．易知B正確．電子能通過鋁箔衍射，說明電子也有波動性，C正確.發(fā)現(xiàn)少數(shù)α粒子大角度偏轉(zhuǎn)，說明原子的正電荷和大部分質(zhì)量集中在很小空間范圍內(nèi)，D正確．答案：A2．下列說法正確的是()A．物體的動量改變，則速度大小一定變化B．物體所受合外力越大，物體動量變化越大C．物體所受合外力越大，物體動量變化率一定越大D．物體的運動狀態(tài)改變，其動量不一定改變解析：物體的動量是物體的質(zhì)量和速度的乘積，而速度包括大小和方向兩個方面，所以不論是物體的速度大小還是方向改變時，物體的動量一定改變，故選項D錯誤，A錯誤；物體動量變化不僅與物體所受合外力有關，還與外力作用的時間有關，選項B錯誤；由FΔt＝mv2－mv1＝mΔv，可得F＝eq\f(mΔv,Δt)，故物體所受合外力越大，物體動量變化率越大，選項C正確．答案：C3．當具有eV能量的光子照射到某金屬表面后，從金屬表面逸出的電子具有最大的初動能是eV.為了使這種金屬產(chǎn)生光電效應，入射光的最低能量為()A．eV B．eVC．eV D．eV解析：本題考查光電效應方程及逸出功．由Ek＝hν－W，得W＝hν－Ek＝eV－eV＝eV，則入射光的最低能量為hνmin＝W＝eV，故正確選項為B.答案：B4．已知氫原子的基態(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量為En，其中n＝2，3….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長為()\f(4hc,3E1) \f(2hc,E1)\f(4hc,E1) \f(9hc,E1)解析：對于量子數(shù)n＝2的氫原子，其電離能為0－eq\f(E1,4)，則由－eq\f(E1,4)＝heq\f(c,λ)知C項正確．答案：C\o\al(238,92)U放射性衰變有多種途徑，其中一種途徑是先衰變成eq\o\al(210,83)Bi，而eq\o\al(210,83)Bi可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(210,a)X(X代表某種元素)，也可以經(jīng)一次衰變變成eq\o\al(b,81)Tl，eq\o\al(210,a)X和eq\o\al(b,81)Tl最后都衰變變成eq\o\al(206,82)Pb，衰變路徑如圖所示，則可知圖中()A．過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變B．過程①是β衰變，過程③是α衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變C．過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是α衰變，過程④是β衰變D．過程①是α衰變，過程③是β衰變；過程②是β衰變，過程④是α衰變解析：在eq\o\al(210,83)Bi衰變變成eq\o\al(210,a)X的過程中質(zhì)量數(shù)不變，過程①是β衰變；eq\o\al(210,a)X衰變變成eq\o\al(206,82)Pb過程中質(zhì)量數(shù)減少4，過程③是α衰變；eq\o\al(210,83)Bi衰變變成eq\o\al(b,81)Tl，核電荷數(shù)減少2，過程②是α衰變；eq\o\al(b,81)Tl衰變變成eq\o\al(206,82)Pb，核電荷數(shù)增加1，過程④是β衰變，所以選項A正確．答案：A6．兩球A、B在光滑水平面上沿同一直線，同一方向運動，mA＝1kg，mB＝2kg，vA＝6m/s，vB＝2m/s.當A追上B并發(fā)生碰撞后，兩球A．v′A＝5m/s，v′B＝2.5B．v′A＝2m/s，v′B＝4C．v′A＝－4m/s，v′B＝7D．v′A＝7m/s，v′B＝1.5解析：這是一道同向追擊碰撞問題，在分析時應注意考慮三個方面的問題：動量是否守恒，機械能是否增大，是否符合實際物理情景．針對這三點，要逐一驗證．取兩球碰撞前的運動方向為正，則碰撞前，系統(tǒng)總動量p＝mAvA＋mBvB＝10kg·m/s，逐一驗證各個選項，發(fā)現(xiàn)碰撞后，四個選項均滿足動量守恒．碰前，系統(tǒng)總動能Ek＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)＋eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)＝22J．碰后系統(tǒng)總動能應不大于碰前總動能，即E′k≤22J，把各選項代入計算，知選項C、D不滿足，被排除．對于選項A，雖然滿足機械能不增加的條件，但仔細分析，發(fā)現(xiàn)v′A>v′B，顯然不符合實際情況，故本題正確答案為選項B.答案：B、B兩物體發(fā)生正碰，碰撞前后物體A、B都在同一直線上運動，其位移—時間圖象如圖所示．由圖可知，物體A、B的質(zhì)量之比為()A．1∶1 B．1∶2C．1∶3 D．3∶1解析：由題中圖象知，碰撞前vA＝4m/s，vB＝0，碰撞后v′A＝vB＝1m/s，由動量守恒定律可知mAvA＋0＝mAv′A＋mBv′B，解得mB＝3mA，選項答案：C8．科學研究證明，光子有能量也有動量，當光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子．假設光子與電子碰撞前的波長為λ，碰撞后的波長為λ′，則碰撞過程中()A．能量守恒，動量不守恒，且λ＝λ′B．能量不守恒，動量不守恒，且λ＝λ′C．能量守恒，動量守恒，且λ<λ′D．能量守恒，動量守恒，且λ>λ′解析：能量守恒和動量守恒是自然界的普遍規(guī)律，適用于宏觀世界也適用于微觀世界．光子與電子碰撞時遵循這兩個規(guī)律．光子與電子碰撞前光子的能量ε＝hν＝heq\f(c,λ)，當光子與電子碰撞時，光子的一些能量轉(zhuǎn)移給了電子，光子的能量ε′＝hν′＝heq\f(c,λ′)，由ε>ε′可知λ<λ′，選項C正確．答案：C9．在自然生態(tài)系統(tǒng)中，蛇與老鼠等生物通過營養(yǎng)關系構成食物鏈，在維持生態(tài)平衡方面發(fā)揮著重要作用．蛇是老鼠的天敵，它通過接收熱輻射來發(fā)現(xiàn)老鼠的存在．假設老鼠的體溫約為37℃，它發(fā)出的最強的熱輻射的波長為λmax，根據(jù)熱輻射理論，λmax與輻射源的絕對溫度T的關系近似為λmaxT＝×10－3mA．×10－5m B．×10－C．×10－4m D．×10－解析：體溫為37℃時，熱力學溫度T＝310K，根據(jù)λmaxT＝×10－3m·K，得λmax＝eq\f×10－3,310)m＝×10－6m.答案：B10.如圖所示，質(zhì)量為3kg的木板放在光滑的水平地面上，質(zhì)量為1kg的木塊放在木板上，它們之間有摩擦，木板足夠長，兩者都以大小v＝4m/s的初速度向相反方向運動．當木板的速度為2.4mA．處于勻速運動階段B．處于減速運動階段C．處于加速運動階段D．靜止不動解析：木板和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，設它們相對靜止時的共同速度為v′，以木板運動的方向為正方向，則：Mv－mv＝(M＋m)v′，所以v′＝eq\f(Mv－mv,M＋m)＝2m/s，方向與木板運動方向相同．在此之前，木板一直做勻減速運動，木塊先做勻減速運動，當相對地面的速度為零時，再反向向右做勻加速運動，直到速度增大到2m/s.設當木塊對地速度為零時，木板速度為v″，則：Mv－mv＝Mv″，v″＝eq\f(Mv－mv,M)＝2.67m/s，大于2.4m/s，故木板的速度為2.4m/s時，木塊處在反向向右加速運動階段，C正確．答案：C二、多項選擇題(本大題共4小題，每小題4分，共16分．在每小題給出的四個選項中有多個選項正確，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分)11．以下是有關近代物理內(nèi)容的若干敘述，其中正確的是()A．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，可能是因為這束光的光強太小B．太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應是熱核反應C．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個電子D．天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的三種射線是從原子核內(nèi)放出的射線解析：一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應，是因為入射光的頻率較小，故A錯誤；太陽內(nèi)部發(fā)生的是熱核反應，故B正確；β衰變的實質(zhì)是原子核中的一個中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，電子釋放出來，不是來自核外電子，故C錯誤；天然放射現(xiàn)象的射線來自原子核的內(nèi)部，故D正確．答案：BD12.如圖所示，質(zhì)量為m的小球從距離地面高H的A點由靜止開始釋放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到達距地面深度為h的B點速度減為零．不計空氣阻力，重力加速度為g.關于小球下落的整個過程，下列說法中正確的是()A．小球的機械能減少了mg(H＋h)B．小球克服阻力做的功為mghC．小球所受阻力的沖量大于meq\r(2gH)D．小球動量的改變量等于所受阻力的沖量解析：由動能定理mg(H＋h)－Wf＝0，則Wf＝－mg(H＋h)，所以小球的機械能減少了mg(H＋h)，所以A選項正確，B選項錯誤；小球自由落下至地面過程，機械能守恒，mgH＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(2gH)，落到地面后又陷入泥潭中，由動量定理IG－If＝0－mv，所以If＝IG＋mv＝IG＋meq\r(2gH)，小球所受阻力的沖量大于meq\r(2gH)，所以C選項正確；由動量定理知小球動量的改變量等于合外力的沖量，所以D選項錯誤．答案：AC13.如圖所示，在光滑水平面上質(zhì)量分別為mA＝2kg、mB＝4kg，速率分別為vA＝5m/s、vB＝2m/s的A、B兩小球沿同一直線相向運動并發(fā)生對心碰撞A．它們碰撞后的總動量是18kg·m/s，B．它們碰撞后的總動量是2kg·m/s，C．它們碰撞后B小球向右運動D．它們碰撞后B小球可能向左運動解析：根據(jù)動量守恒，設向右為正方向，碰后它們的總動量p′＝p＝mAvA＋mBvB＝2×5kg·m/s－4×2kg·m/s＝2kg·m/s，故A錯、B對；因總動量向右，所以碰后B球一定向右運動，答案：BC14.如圖所示，光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球以速度v與質(zhì)量為m2的靜止小球正碰，碰后兩小球的速度大小都為eq\f(1,2)v，方向相反，則兩小球質(zhì)量之比m1∶m2和碰撞前后動能變化量之比ΔEk1∶ΔEk2為()A．m1∶m2＝1∶3 B．m1∶m2＝1∶1C．ΔEk1∶ΔEk2＝1∶3 D．ΔEk1∶ΔEk2＝1∶1解析：以原來m1的速度v方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律，得m1v＝－eq\f(1,2)m1v＋eq\f(1,2)m2v，所以eq\f(m1,m2)＝eq\f(1,3)，故A正確、B錯誤；兩球碰撞前后動能變化量分別為：ΔEk1＝eq\f(1,2)m1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,2)))eq\s\up12(2)－eq\f(1,2)m1v2＝eq\f(3,8)m1v2，ΔEk2＝eq\f(1,2)m2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v,2)))eq\s\up12(2)－0＝eq\f(1,8)m2v2，所以eq\f(ΔEk1,ΔEk2)＝eq\f(3m1,m2)＝eq\f(1,1)，故C錯誤、D正確．答案：AD二、非選擇題(本題共5小題，共54分．把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(6分)質(zhì)量為m＝0.10kg的小鋼球以v0＝2.0m/s的水平速度拋出，下落h＝0.6m時撞擊一鋼板，撞后速度恰好反向，則鋼板與水平面的夾角θ＝________．剛要撞擊鋼板時小球的動量大小為________(取g＝10解析：小球撞擊后速度恰好反向，說明撞擊前速度與鋼板垂直．利用平拋運動規(guī)律可求得此時豎直方向的速度為2eq\r(3)m/s，小球與鋼板撞擊前的速度大小v＝2v0＝4m/s，鋼板與水平面的夾角θ＝30°，其動量的大小為p＝mv答案：30°0.4kg16．(10分)某同學把兩塊大小不同的木塊用細線連接，中間夾一被壓縮了的彈簧，如圖所示．將這一系統(tǒng)置于光滑的水平桌面上，燒斷細線，觀察物體的運動情況，進行必要的測量，驗證物體間相互作用時動量守恒．(1)該同學還必須有的器材是____________；(2)需要直接測量的數(shù)據(jù)是____________；(3)用所得數(shù)據(jù)驗證動量守恒的關系式是_______________．解析：取小球1的初速度方向為正方向，兩小球質(zhì)量和平拋初速度分別為m1、m2和v1、v2，平拋運動的水平位移分別為s1、s2，平拋運動的時間為t.需要驗證的方程：0＝m1v1－m2v2，又v1＝eq\f(s1,t)，v2＝eq\f(s2,t)，代入得到m1s1＝m2s2，故需要測量兩木塊的質(zhì)量m1和m2，兩木塊落地點到桌面邊緣的水平距離為s1、s2，所以需要的器材為刻度尺、天平、重錘線．答案：(1)刻度尺、天平(2)兩物體的質(zhì)量m1、m2和兩木塊落地點分別到桌子兩側(cè)邊的水平距離s1、s2(3)m1s1＝m2s217.(11分)如圖所示，一物體從固定斜面頂端由靜止開始經(jīng)過1s下滑到底端，已知斜面的傾角θ＝37°，斜面長度L＝2.5m，sin37°＝，cos37°＝，取重力加速度g＝10m/s2，(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ；(2)下滑過程中損失的機械能與減少的重力勢能的比值；(3)下滑過程中合外力沖量的大小與重力沖量大小的比值．解析：(1)根據(jù)L＝eq\f(1,2)at2，解得a＝5m/s2，根據(jù)牛頓第二定律，得mgsinθ－μmgcosθ＝ma，解得μ＝.(2)損失的機械能等于克服摩擦力做的功，即ΔE＝μmgcosθL，減少的重力勢能ΔEp＝mgsinθL，故損失的機械能與減少的重力勢能的比值為：eq\f(ΔE,ΔEp)＝eq\f(μ,tanθ)＝eq\f,tan37°)＝eq\f(1,6).(3)設物體下滑到斜面底端時速度大小為v，有v＝at＝5m/s，根據(jù)動量定理，得合外力沖量的大小為：I合＝mv－0＝5m(N·s)下滑過程中，重力的沖量IG＝mgt＝10m(N·s)所以下滑過程中合外力沖量的大小與重力沖量大小的比值I合∶IG＝1∶2.答案：(1)(2)eq\f(1,6)(3)1∶218．(12分)用中子轟擊鋰核(eq\o\al(6,3)Li)發(fā)生核反應，產(chǎn)生氚和α粒子并放出MeV的能量．(1)寫出核反應方程式．(2)求上述反應中的質(zhì)量虧損為多少(保留兩位有效數(shù)字)；(3)若中子與鋰核是以等大反向的動量相碰，則α粒子和氚的動能之比是多少？解析：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋MeV.(2)Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f×106××10－19,（3×108）2)kg≈×10－30kg.(3)設m1、m2、v1、v2分別為氦核、氚核的質(zhì)量和速度，由動量守恒定律得0＝m1v1＋m2v2.氦核、氚核的動能之比Ek1∶Ek2＝eq\f(（m1v2）2,2m1)∶eq\f(（m2v2）2,2m2)＝m2∶m1＝3∶4.答案：(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He＋MeV(2)×10－30kg(3)3∶419．(15分)如圖所示，一輕質(zhì)彈簧的一端固定在滑塊B上，另一端與滑塊C接觸但未連接，該整體靜止放在離地面高為H＝5m的光滑水平桌面上．現(xiàn)有一滑塊A從光滑曲面上離桌面h＝1.8m高處由靜止開始滑下，與滑塊B發(fā)生碰撞并粘在一起壓縮彈簧推動滑塊C向前運動，經(jīng)一段時間，滑塊C脫離彈簧，繼續(xù)在水平桌面上勻速運動一段后從桌面邊緣飛出.已知mA＝1kg，