高中物理模塊綜合水平測(cè)試（含解析）新人教版選修3-

模塊綜合水平測(cè)試本試卷分第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分，滿分100分，考試時(shí)間90分鐘。第Ⅰ卷(選擇題，共40分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，第1～6題只有一項(xiàng)符合題目要求，第7～10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得4分，選對(duì)但不全的得2分，有選錯(cuò)的得0分)1．人從高處跳到低處時(shí)，為了安全，一般都是讓腳尖先著地，這樣做是為了()A．減小沖量B．減小動(dòng)量的變化量C．延長(zhǎng)與地面的作用時(shí)間，從而減小沖力D．增大人對(duì)地面的壓強(qiáng)，起到安全作用答案C解析人從高處落下，著地瞬間動(dòng)量為p，最后減為零，讓腳尖先著地，并未改變動(dòng)量的變化量，而是為了延長(zhǎng)和地面的作用時(shí)間來減小沖力大小，故C正確。2．太陽(yáng)能是由太陽(yáng)內(nèi)部熱核聚變反應(yīng)形成的，其核反應(yīng)主要是()A．31H＋21H→42He＋10nB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HC.eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(136,54)Xe＋eq\o\al(90,38)Sr＋10eq\o\al(1,0)nD.eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He答案A解析太陽(yáng)內(nèi)部核聚變是氫原子核的聚變，故A正確；B項(xiàng)中為實(shí)現(xiàn)原子核人工轉(zhuǎn)變的反應(yīng)；C項(xiàng)中為重核裂變；D項(xiàng)中為α衰變，均不屬聚變反應(yīng)。故B、C、D不正確。3．質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為2m的平板車上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行，車所受地面阻力的大小與車對(duì)地面壓力的大小成正比。當(dāng)車速為v0時(shí)，人從車上以相對(duì)于地面大小為v0的速度水平向后跳下。跳離瞬間地面阻力的沖量忽略不計(jì)，則能正確表示車運(yùn)動(dòng)的v-t答案B解析人和平板車以共同的速度在水平地面上沿直線前行，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車速為v0時(shí)，人從車上以相對(duì)于地面大小為v0的速度水平向后跳下，跳離前后瞬間系統(tǒng)動(dòng)量守恒，規(guī)定車的速度方向?yàn)檎较?，則有(m＋2m)v0＝2mv＋(－mv0)，得v＝2v0，人跳車后車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，車所受地面阻力的大小與車對(duì)地面壓力的大小成正比，所以人跳車前后車的加速度不變，大小相等，所以能正確表示車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象在碰撞前后v-t4．如圖所示是氫原子的能級(jí)圖，現(xiàn)有大量處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷，所輻射的光子中只有一種能使某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。以下判斷不正確的是()A．該光子一定是氫原子從激發(fā)態(tài)n＝3躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子B．該光子可能是氫原子從激發(fā)態(tài)n＝2躍遷到基態(tài)時(shí)輻射的光子C．若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)D．若大量氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到低能級(jí)，則會(huì)有2種光子使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)答案B解析處于n＝3激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，所輻射的光子中只有一種能使金屬發(fā)生光電效應(yīng)，那么這個(gè)光子的能量hν＝E3－E1，故A正確，B錯(cuò)誤。那么處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能量為E4－E1和E3－E1的兩種光子能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，故C、D正確。5．已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73×1014Hz和5.44×1014Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的()A．波長(zhǎng)B．頻率C．能量D．動(dòng)量答案A解析兩種金屬的截止頻率不同，則它們的逸出功也不同，由W0＝hν0可知截止頻率大的，逸出功也大。由Ek＝hν－W0可知，用同樣的單色光照射，鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小，由p＝eq\r(2mEk)知，其動(dòng)量也較小，根據(jù)物質(zhì)波p＝eq\f(h,λ)知，其波長(zhǎng)較長(zhǎng)。6．氦氖激光器能產(chǎn)生三種波長(zhǎng)的激光，其中兩種波長(zhǎng)分別為λ1＝0.6328μm，λ2＝3.39μm。已知波長(zhǎng)為λ1的激光是氖原子在能級(jí)間隔為ΔE1＝1.96eV的兩個(gè)能級(jí)之間躍遷產(chǎn)生的，用ΔE2表示產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ2的激光所對(duì)應(yīng)的躍遷的能級(jí)間隔，則ΔE2的近似值為()A．10.50eVB．0.98eVC．0.53eVD．0.36eV答案D解析由躍遷公式得ΔE1＝eq\f(hc,λ1)，ΔE2＝eq\f(hc,λ2)，聯(lián)立可得ΔE2＝eq\f(λ1,λ2)ΔE1＝0.36eV，D正確。7．下列說法不正確的是()A．原子序數(shù)大于或等于83的元素具有放射性B．盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)得到了原子是核式結(jié)構(gòu)的結(jié)論C．用某種單色光照射鋁板發(fā)生光電效應(yīng)，其遏止電壓與入射光的頻率成正比D．比結(jié)合能越大的原子核，結(jié)合能一定越大，但是原子核越穩(wěn)定，核子的平均質(zhì)量一定越小答案CD解析原子序數(shù)大于或等于83的元素具有放射性，A正確。盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)得到了原子是核式結(jié)構(gòu)的結(jié)論，B正確。用某單色光照射鋁板發(fā)生光電效應(yīng)，光電效應(yīng)方程為Ek＝hν－W0，遏止電壓與Ek的關(guān)系為eU＝Ek，則eU＝hν－W0，則U與ν是一次函數(shù)關(guān)系，不是正比關(guān)系，C錯(cuò)誤。比結(jié)合能越大的原子核，結(jié)合能不一定越大，但原子核越穩(wěn)定，核子的平均質(zhì)量一定越小，D錯(cuò)誤。8．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(gè)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(gè)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衰變答案BC解析eq\o\al(209,83)Bi的中子數(shù)為209－83＝126，eq\o\al(237,93)Np的中子數(shù)為237－93＝144，eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個(gè)中子，A錯(cuò)誤，B正確；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)是2×7－(93－83)＝4次，C正確，D錯(cuò)誤。9．某實(shí)驗(yàn)室工作人員，用初速度為v0＝c(c為真空中的光速)的α粒子，轟擊靜止在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的鈉原子核eq\o\al(23,11)Na，產(chǎn)生了質(zhì)子。若某次碰撞可看做對(duì)心正碰，碰后新核的運(yùn)動(dòng)方向與α粒子的初速度方向相同，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向與新核運(yùn)動(dòng)方向相反，它們?cè)诖怪庇诖艌?chǎng)的平面內(nèi)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。通過分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶10，已知質(zhì)子質(zhì)量為m。則()A．該核反應(yīng)的方程是：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋11HB．該核反應(yīng)的方程是：42He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋11nC．質(zhì)子的速度約為cD．質(zhì)子的速度為c答案AC解析由質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒得：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H，A正確。又因α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、26m，質(zhì)子的速率為v，因?yàn)橘|(zhì)子與鈉原子核發(fā)生對(duì)心正碰，由動(dòng)量守恒定律得：4mv0＝26m·eq\f(v,10)－mv，解得：v≈c，C正確。10．如圖所示，在光滑的水平面上放著質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩個(gè)物塊，現(xiàn)用外力緩慢向左推B使彈簧壓縮，此過程中推力做功為WA．從開始到A離開墻面的過程中，墻對(duì)A的沖量為0B．當(dāng)A離開墻面時(shí)，B的動(dòng)量大小為eq\r(2mW)C．A離開墻面后，A的最大速度為eq\f(4,3)eq\r(\f(W,m))D．A離開墻面后，彈簧的最大彈性勢(shì)能為eq\f(W,3)答案CD解析在撤去外力時(shí)，A受墻壁的作用力，故墻對(duì)A的沖量不為零，A錯(cuò)誤；撤去力后，B向右運(yùn)動(dòng)，彈簧的彈力逐漸減小，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A開始離開墻面，這一過程機(jī)械能守恒，有W＝eq\f(1,2)(2m)v2B，即vB＝eq\r(\f(W,m))，故B的動(dòng)量為p＝2mvB＝2eq\r(mW)，B錯(cuò)誤；A脫離墻面后速度逐漸增大，B的速度逐漸減小，此過程中彈簧逐漸伸長(zhǎng)，當(dāng)A、B的速度相同時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，這一過程中系統(tǒng)的動(dòng)量和機(jī)械能均守恒，由動(dòng)量守恒定律可得2mvB＝(m＋2m)v，由機(jī)械能守恒定律可得Epmax＝eq\f(1,2)(2m)veq\o\al(2,)B－eq\f(1,2)(m＋2m)v2，解得Epmax＝eq\f(W,3)，D正確；此后A的速度大于B的速度，彈簧長(zhǎng)度開始縮短，但由于A受到的彈力與速度方向仍相同，A繼續(xù)加速，當(dāng)彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A的速度最大，之后彈簧變?yōu)閴嚎s狀態(tài)，A的速度開始減小。對(duì)彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)(A開始離開墻面)到彈簧第二次恢復(fù)原長(zhǎng)的過程，由動(dòng)量守恒定律有2mvB＝mvAmax＋2mvB′，由機(jī)械能守恒定律可得eq\f(1,2)(2m)veq\o\al(2,)B＝eq\f(1,2)mv2Amax＋eq\f(1,2)(2m)vB′2，解得vAmax＝eq\f(4,3)vB，即vAmax＝eq\f(4,3)eq\r(\f(W,m))，C正確。第Ⅱ卷(非選擇題，共60分)二、填空和實(shí)驗(yàn)題(本題共3小題，共16分)11．(6分)某實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球A、B的直徑d，其示數(shù)均如圖2所示，則直徑d＝________mm，用天平測(cè)得球A、B的質(zhì)量分別為m1、m2。(2)用兩條細(xì)線分別將球A、B懸掛于同一水平高度，且自然下垂時(shí)兩球恰好相切。(3)將球A向左拉起使其懸線與豎直方向的夾角為α?xí)r由靜止釋放，與球B碰撞后，測(cè)得球A向左擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為θ1，球B向右擺到最高點(diǎn)時(shí)其懸線與豎直方向的夾角為θ2。(4)若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為__________________________。(用測(cè)量的物理量表示)答案(4)m1eq\r(1－cosα)＝m2eq\r(1－cosθ2)－m1eq\r(1－cosθ1)解析(1)直徑d＝22mm＋0.1×0mm＝22.0mm。(2)設(shè)懸線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則A球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v＝eq\r(2gL1－cosα)；碰后A球的速度大小為v1＝eq\r(2gL1－cosθ1)；碰后B球的速度大小為v2＝eq\r(2gL1－cosθ2)；若兩球碰撞前后的動(dòng)量守恒，則其表達(dá)式為m1v＝m2v2－m1v1，即m1eq\r(2gL1－cosα)＝m2eq\r(2gL1－cosθ2)－m1eq\r(2gL1－cosθ1)，整理得m1eq\r(1－cosα)＝m2eq\r(1－cosθ2)－m1eq\r(1－cosθ1)。12．(6分)如圖所示是測(cè)定光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子比荷的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)原理圖，兩塊平行板相距為d，其中N為金屬板，受紫外線照射后，將發(fā)射沿不同方向運(yùn)動(dòng)的光電子，形成電流，從而引起電流計(jì)G的指針偏轉(zhuǎn)，若調(diào)節(jié)R0逐漸增大極板間電壓，可以發(fā)現(xiàn)電流逐漸減小，當(dāng)電壓表示數(shù)為U時(shí)，電流恰好為零。切斷開關(guān)S，在MN間加垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，逐漸增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，也能使電流為零，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B時(shí)，電流恰為零。試求光電子的比荷eq\f(e,m)＝________。答案eq\f(8U,B2d2)解析當(dāng)電壓表的示數(shù)為U時(shí)，光電流恰好為零，可知，光電子的最大初動(dòng)能為eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝eU①斷開開關(guān)，在MN之間加一垂直紙面的磁場(chǎng)，隨B的增大，也能使光電流為零，最大初動(dòng)能的光電子做圓周運(yùn)動(dòng)的直徑為板間距d，則Bev0＝eq\f(2mv\o\al(2,0),d)②由①②解得eq\f(e,m)＝eq\f(8U,B2d2)。13．(4分)一個(gè)鈾235核裂變時(shí)釋放出196MeV的能量，則1kg鈾235完全裂變時(shí)所放出的能量為________J，它相當(dāng)于________t優(yōu)質(zhì)煤完全燃燒時(shí)放出的能量。(煤的熱值為3.36×106J/kg)答案8.03×10132.4×104解析1kg鈾235完全裂變時(shí)所釋放的能量為eq\f(1×103,235)×6.02×1023×196×106×1.6×10－19J≈8.03×1013J。相當(dāng)于優(yōu)質(zhì)煤的質(zhì)量為eq\f(8.03×1013,3.36×106)kg≈2.4×107kg＝2.4×104t。三、計(jì)算題(本題共4小題，共44分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)14．(8分)用頻率為ν的光照射某光電管，發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能為E，若改用頻率為2ν的光照射該光電管，則發(fā)射的光電子的最大初動(dòng)能是多少？答案hν＋E解析設(shè)光電管的逸出功為W0，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程得：E＝hν－W0E′＝2hν－W0解方程組得：E′＝hν＋E。15．(10分)靜止的鋰核(63Li)俘獲一個(gè)速度為7.7×106m/s的中子，發(fā)生核反應(yīng)后若只產(chǎn)生了兩個(gè)新粒子，其中一個(gè)粒子為氦核(42He)，它的速度大小是8.0×106m/s，方向與反應(yīng)前的中子速度方向相同(設(shè)核子質(zhì)量為1.67×10－27kg(1)寫出此核反應(yīng)的方程式；(2)求反應(yīng)后產(chǎn)生的另一個(gè)粒子的速度大小及方向；(3)此反應(yīng)過程中是否發(fā)生了質(zhì)量虧損？并說明依據(jù)。答案(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H(2)8.1×106(3)因?yàn)榉磻?yīng)后粒子的總動(dòng)能大于反應(yīng)前粒子的總動(dòng)能，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。解析(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H。(2)用m1、m2和m3分別表示中子(eq\o\al(1,0)n)、氦核(eq\o\al(4,2)He)和氚核(eq\o\al(3,1)H)的質(zhì)量，設(shè)速度分別為v1、v2、v3，由動(dòng)量守恒定律得m1v1＝m2v2＋m3v3代入數(shù)值，得v3＝－8.1×106即反應(yīng)后生成的氚核的速度大小為8.1×106方向與反應(yīng)前中子的速度方向相反。(3)反應(yīng)前的總動(dòng)能E1＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)×1×1.67×10－27×(7.7×106)2J≈4.95×10－14J反應(yīng)后的總動(dòng)能E2＝eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)m3veq\o\al(2,3)＝eq\f(1,2)×(4×1.67×10－272×1012＋3×1.67×10－272×1012)J≈3.78×10－13J因?yàn)镋2>E1，故可知反應(yīng)中發(fā)生了質(zhì)量虧損。16．(12分)如圖所示，質(zhì)量為m2和m3的物體靜止放在光滑水平面上，兩者之間有壓縮著的彈簧(與m2、m3不拴接)。質(zhì)量為m1的物體以速度v0向右沖來，為了防止沖撞，釋放彈簧