高中同步測試卷·人教物理選修3－5：高中同步測試卷（十二）word版含解析

高中同步測試卷(十二)期末測試卷(時間：90分鐘，滿分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題5分，共50分.在每小題給出的四個選項中，至少有一個選項正確.全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有錯選或不答的得0分.)1.小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如圖所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個閥門，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未畫出)，要使小車向前運動，可采用的方法是()A.打開閥門S1B.打開閥門S2C.打開閥門S3D.打開閥門S42.物理學重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對事實觀察的基礎上.下列說法正確的是()A.天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的B.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到原子具有核式結(jié)構(gòu)C.α粒子散射實驗的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的D.密立根油滴實驗表明核外電子的軌道是不連續(xù)的3.下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法不正確的是()A.圖甲：普朗克通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一B.圖乙：玻爾理論指出氫原子能級是分立的，所以原子發(fā)射光子的頻率也是不連續(xù)的C.圖丙：盧瑟福通過分析α粒子散射實驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子和中子D.圖丁：根據(jù)電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，可以說明電子具有波動性4.下列說法正確的是()A.相同頻率的光照射到不同的金屬上，逸出功越大，出射的光電子最大初動能越小B.釷核eq\o\al(234,90)Th衰變成鏷核eq\o\al(234,91)Pa，放出一個中子，并伴隨著放出γ光子C.根據(jù)玻爾理論，氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子運動的加速度減小D.比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定5.下列應用中把放射性同位素作為示蹤原子的是()A.利用含有放射性碘131的油，檢測地下輸油管的漏油情況B.把含有放射性元素的肥料施給農(nóng)作物，利用探測器的測量，找出合理的施肥規(guī)律C.利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋D.給懷疑患有甲狀腺疾病的病人注射碘131，診斷甲狀腺的器質(zhì)性和功能性疾病6.紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石是含有鉻離子的三氧化二鋁晶體，利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光.鉻離子的能級圖如圖所示，E1是基態(tài)，E2是亞穩(wěn)態(tài)，E3是激發(fā)態(tài)，若以脈沖氙燈發(fā)出的波長為λ1的綠光照射晶體，處于基態(tài)的鉻離子受到激發(fā)而躍遷到E3，然后自發(fā)地躍遷到E2，釋放波長為λ2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光，這種激光的波長為()A.eq\f(λ1λ2,λ2－λ1) B.eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)C.eq\f(λ1－λ2,λ1λ2) D.eq\f(λ2－λ1,λ1λ2)7.已知金屬鈣的逸出功為2.7eV，氫原子的能級圖如圖所示，一群氫原子處于量子數(shù)n＝4能級狀態(tài)，則()A.氫原子可能輻射6種頻率的光子B.氫原子可能輻射5種頻率的光子C.有3種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應D.有4種頻率的輻射光子能使鈣發(fā)生光電效應8.如圖所示，一沙袋用輕細繩懸于O點，開始時沙袋處于靜止，此后用彈丸以水平速度擊中沙袋后均未穿出.第一個彈丸的速度為v1，打入沙袋后二者共同擺動的最大擺角為30°.當其第一次返回圖示位置時，第二個彈丸以水平速度v2又擊中沙袋，使沙袋向右擺動且最大擺角仍為30°.若彈丸質(zhì)量是沙袋質(zhì)量的eq\f(1,40)，則以下結(jié)論中正確的是()A.v1＝v2 B.v1∶v2＝41∶42C.v1∶v2＝42∶41 D.v1∶v2＝41∶839.钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu衰變時釋放巨大能量，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ，則()A.核燃料總是利用比結(jié)合能小的核B.核反應中γ的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的結(jié)合能C.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說明eq\o\al(235,92)U的結(jié)合能大D.由于衰變時釋放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能小10.由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn).已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列論斷中正確的是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個中子B.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個中子C.衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D.衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變題號12345678910答案二、非選擇題(本題共6小題，共50分.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.)11.(4分)如圖所示，用導線將驗電器與潔凈鋅板連接，觸摸鋅板使驗電器指示歸零.用紫外線照射鋅板，驗電器指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)，接著用毛皮摩擦過的橡膠棒接觸鋅板，發(fā)現(xiàn)驗電器指針張角減小，此現(xiàn)象說明鋅板帶(填“正”或“負”)電；若改用紅外線重復上述實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)驗電器指針根本不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明金屬鋅的極限頻率(填“大于”或“小于”)紅外線的頻率.12.(8分)如圖是用來驗證動量守恒的實驗裝置，彈性球1用細線懸掛于O點，O點下方桌子的邊沿有一豎直立柱.實驗時，調(diào)節(jié)懸點，使彈性球1靜止時恰與立柱上的球2接觸且兩球等高.將球1拉到A點，并使之靜止，同時把球2放在立柱上.釋放球1，當它擺到懸點正下方時與球2發(fā)生對心碰撞.碰后球1向左最遠可擺到B點，球2落到水平地面上的C點.測出有關(guān)數(shù)據(jù)即可驗證1、2兩球碰撞時動量守恒.現(xiàn)已測出A點離水平桌面的高度為a，B點離水平桌面的高度為b，C點與桌子邊沿間的水平距離為c.此外，(1)還需要測量的量是、和Ｗ.(2)根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，該實驗中動量守恒的表達式為Ｗ.(忽略小球的大小)13.(8分)一速度為v的高速α粒子(eq\o\al(4,2)He)與同方向運動的氖核(eq\o\al(20,10)Ne)發(fā)生彈性正碰，碰后α粒子恰好靜止.求碰撞前后氖核的速度(不計相對論修正).14.(10分)已知氫原子基態(tài)的電子軌道半徑為r1＝0.528×10－10m，量子數(shù)為n的能級值為En＝eq\f(－13.6,n2)eV.(1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線；(3)計算這幾種光譜線中波長最短的波長.(靜電力常量k＝9×109N·m2/C2，電子電荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3.00×108m/s)15.(10分)天文學家測得銀河系中氦的含量約為25%，有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩條：一是在宇宙誕生后3分鐘左右生成的；二是在宇宙演化到恒星誕生后，由恒星內(nèi)部的氫核聚變反應生成的.(1)氦核聚變反應可簡化為4個氫核(eq\o\al(1,1)H)聚變成氦核(eq\o\al(4,2)He)，同時放出2個正電子(eq\o\al(0,1)e)和2個中微子(νe)，請寫出該氫核聚變反應的方程，并計算一次反應釋放的能量；(2)研究表明，銀河系的年齡約為t＝3.8×1017s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為1×1037J(即P＝1×1037J/s).現(xiàn)假定該能量全部來自上述氫核聚變反應，試估算銀河系中氦的含量；(最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字)(3)根據(jù)你的估算結(jié)果，對銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷.(可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系質(zhì)量約為M＝3×1041kg，原子質(zhì)量單位1u＝1.66×10－27kg，1u相當于1.5×10－10J的能量，電子質(zhì)量me＝0.0005u，氦核質(zhì)量mα＝4.0026u，氫核質(zhì)量mp＝1.0078u，中微子νe質(zhì)量為零)16.(10分)如圖所示，光滑水平地面上停放著甲、乙兩輛相同的平板車，一根輕繩跨過乙車的定滑輪(不計定滑輪的質(zhì)量和摩擦)，繩的一端與甲車相連，另一端被甲車上的人拉在手中，已知每輛車和人的質(zhì)量均為30kg，兩車間的距離足夠遠，現(xiàn)在人用力拉繩，兩車開始相向運動，人與甲車保持相對靜止，當乙車的速度為0.5m/s時，停止拉繩，求：(1)人在拉繩過程中做了多少功？(2)若人停止拉繩后，為避免兩車相撞，人至少以多大水平速度從甲車跳到乙車才能使兩車不發(fā)生碰撞？參考答案與解析1．[導學號13050177]【解析】選B.根據(jù)水和車組成的系統(tǒng)動量守恒，原來系統(tǒng)動量為0，由0＝m水v水＋m車v車知，車的運動方向與水的運動方向相反，故水應向后噴出．2．[導學號13050178]【解析】選A.選項A：天然放射現(xiàn)象說明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的，人們認識原子核的復雜結(jié)構(gòu)是從天然放射現(xiàn)象開始的，選項A正確．選項B：電子的發(fā)現(xiàn)說明了原子是可以分割的，是由更小的微粒組成的，選項B錯誤．選項C：由α粒子散射實驗建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項C錯誤．選項D：密立根油滴實驗說明物質(zhì)所帶電荷量是量子化的，選項D錯誤．3．[導學號13050179]【解析】選C.圖甲為黑體輻射的實驗規(guī)律，為了解釋這一實驗規(guī)律，普朗克提出能量子概念，選項A正確；圖乙為氫原子的能級圖，氫原子處于不同能級間躍遷時輻射或吸收一定頻率的光子，選項B正確；圖丙是α粒子散射實驗結(jié)果，證明了原子的核式結(jié)構(gòu)，選項C不正確；圖丁是電子束通過鋁箔后的衍射圖樣，說明了電子的波動性，選項D正確．4．[導學號13050180]【解析】選A.釷核衰變的核反應方程為2eq\o\al(34,90)Th→2eq\o\al(34,91)Pa＋eq\o\al(0,－)1e，選項B錯誤；氫原子輻射出一個光子后能量減小，核外電子軌道半徑減小，由a＝eq\f(kQq,mr2)，核外電子運動的加速度增大，選項C錯誤；比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤．5．[導學號13050181]【解析】選ABD.利用射線探傷法檢查金屬中的砂眼和裂紋是利用γ射線貫穿能力強的特點，因此C選項不屬于示蹤原子的應用，A、B、D都是作為示蹤原子，故A、B、D正確．6．[導學號13050182]【解析】選A.由題意知E3－E1＝heq\f(c,λ1) ①E3－E2＝heq\f(c,λ2) ②E2－E1＝heq\f(c,λ) ③由①②③式解得λ＝eq\f(λ1λ2,λ2－λ1)，故A項正確．7．[導學號13050183]【解析】選AC.從n＝4能級躍遷可能產(chǎn)生的光子為6種，A正確，B錯誤．若發(fā)生光電效應，則光子的能量需要大于2.7eV，此時只有第4能級躍遷到第1能級、第3能級躍遷到第1能級、第2能級躍遷到第1能級產(chǎn)生的3種頻率的光子滿足條件，C正確、D錯誤．8．[導學號13050184]【解析】選D.根據(jù)擺動過程中機械能守恒和兩次擊中沙袋擺的角度相等可知，兩次擊中沙袋后整體的速度相同，設為v，用M表示沙袋的質(zhì)量，m表示彈丸的質(zhì)量，由動量守恒定律得：第一次：mv1＝(M＋m)v，第二次：mv2－(M＋m)v＝(M＋2m)v，比較兩式可以解得：v1∶v2＝41∶83.9．[導學號13050185]【解析】選AD.根據(jù)比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定，則核燃料總是利用比結(jié)合能小的核，故A正確；核反應中γ的能量就是eq\o\al(235,92)U的結(jié)合能，故B錯誤；eq\o\al(235,92)U比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說明eq\o\al(235,92)U的比結(jié)合能大，所以衰變時，會釋放巨大能量，故C錯誤，D正確．10．[導學號13050186]【解析】選BC.eq\o\al(209,83)Bi的中子數(shù)為209－83＝126，eq\a\vs4\al(eq\o\al(237,93)Np)的中子數(shù)為237－93＝144，eq\a\vs4\al(eq\o\al(209,83)Bi)的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個中子，A錯，B對；衰變過程中共發(fā)生了α衰變的次數(shù)為eq\f(237－209,4)＝7次，β衰變的次數(shù)為2×7－(93－83)＝4次，C對，D錯．11．[導學號13050187]【解析】毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷，接觸鋅板后，驗電器指針張角變小，說明鋅板帶正電；用紅外線照射不發(fā)生光電效應現(xiàn)象，說明紅外線的頻率小于鋅的極限頻率．【答案】正大于12．[導學號13050188](1)小球1的質(zhì)量m1，小球2的質(zhì)量m2，立柱高h和桌子高度H(2)m1eq\r(2（a－h(huán)）)＝m1eq\r(2（b－h(huán)）)＋m2eq\f(c,\r(2（H＋h）))13．[導學號13050189]【解析】設碰撞前后氖核速度分別為v0、vNe，由動量守恒與機械能守恒定律得mαv＋mNev0＝mNevNeeq\f(1,2)mαv2＋eq\f(1,2)mNeveq\o\al(2,0)＝eq\f(1,2)mNeveq\o\al(2,Ne)且eq\f(mα,mNe)＝eq\f(1,5)解得v0＝eq\f(mNe－mα,2mNe)v＝eq\f(2,5)vvNe＝eq\f(mNe＋mα,2mNe)v＝eq\f(3,5)v.【答案】見解析14．[導學號13050190]【解析】(1)核外電子繞核做勻速圓周運動，庫侖力提供向心力，則keq\f(e2,req\o\al(2,1))＝eq\f(mv2,r1)，又知Ek＝eq\f(1,2)mv2，故電子在基態(tài)軌道的動能為：Ek＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9×109×（1.6×10－19）2,2×0.528×10－10)J＝2.18×10－18J＝13.6eV.(2)當n＝1時，能級值為E1＝eq\f(－13.6,12)eV＝－13.6eV；當n＝2時，能級值為E2＝eq\f(－13.6,22)eV＝－3.4eV；當n＝3時，能級值為E3＝eq\f(－13.6,32)eV＝－1.51eV.能發(fā)出的光譜線分別為3→2，2→1，3→1共3種，能級圖如圖所示．(3)由n＝3能級向n＝1能級躍遷時發(fā)出的光子頻率最大，波長最短．hν＝E3－E1，又知ν＝eq\f(c,λ)，則有λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,12.09×1.6×10－19)m＝1.03×10－7m.【答案】(1)13.6eV(2)見解析(3)1.03×10－7m15．[導學號13050191]【解析】(1)4eq\o\al(1,1)H→eq\