2019-2020學(xué)年高中物理 模塊綜合檢測（含解析）新人教版選修3-5

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1、模塊綜合檢測(時間:90分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題包含10小題,每小題4分,共40分。在每小題給出的四個選項中,16題只有一個選項符合題目要求,710題有多個選項符合題目要求。全部選對的得4分,選不全的得2分,有錯選或不答的得0分)1.下列說法正確的是()A.射線是高速運動的氦原子B.核聚變反應(yīng)方程12H+13H24He+01n中,01n表示質(zhì)子C.從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比D.玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域,其理論能夠解釋氫原子光譜的特征解析:射線是高速運動的氦原子核,選項A錯誤;01n表示中子,選項B錯誤;根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=h-W0可知光電子最大初動能

2、與入射光的頻率成線性關(guān)系而非正比關(guān)系,選項C錯誤;根據(jù)玻爾的原子理論可知,選項D正確。答案:D2.下列四幅圖所反映的物理過程中,系統(tǒng)動量守恒的是()A.只有甲、乙正確B.只有丙、丁正確C.只有甲、丙正確D.只有乙、丁正確解析:甲中子彈和木塊組成的系統(tǒng)所受外力為零,故動量守恒;乙中剪斷細線時,墻對系統(tǒng)有作用力,故動量不守恒;丙中系統(tǒng)所受外力為零,故系統(tǒng)動量守恒;丁中斜面固定,系統(tǒng)所受外力不為零,動量不守恒,故只有選項C正確。答案:C3.氫原子核外電子從外層軌道(半徑為rb)向內(nèi)層軌道(半徑為ra)躍遷時(rarb),電子動能的增量Ek=Eka-Ekb,電勢能增量Ep=Epa-Epb,則根據(jù)玻爾的

3、理論,下列表述正確的是()A.Ek0,Ep0,Ek+Ep=0B.Ek0,Ek+Ep=0C.Ek0,Ep0D.Ek0,Ep0,Ek+Ep0;由于核外電子和核內(nèi)質(zhì)子是相互吸引的,當電子從外層軌道向內(nèi)層軌道躍遷時,電場力做正功,電勢能減小,所以Ep0;又由于內(nèi)層軌道比外層軌道原子的能級低,所以Ek+Epb,則一定有Uab,則一定有EkaEkbC.若UaUb,則一定有Ekab,則一定有ha-Ekahb-Ekb解析:光電效應(yīng)中遏止電壓與最大初動能之間的關(guān)系為eU=Ek,根據(jù)光電效應(yīng)方程可知Ek=h-W0,若ab,則EkaEkb,UaUb,A錯誤,B正確;若UaUb,則EkaEkb,C正確;由光電效應(yīng)方程

4、可得W0=h-Ek,則ha-Eka=hb-Ekb,D錯誤。答案:BC二、填空題(本題包含2小題,共18分)11.(6分)氫原子的能級圖如圖所示。氫原子從n=3能級向n=1能級躍遷所放出的光子,恰能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),則該金屬的截止頻率為 Hz;用一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬,產(chǎn)生的光電子最大初動能為eV。(普朗克常量h=6.6310-34 Js,結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)解析:氫原子從能級n=3向n=1躍遷所放出的光子的能量為13.6eV-1.51eV=12.09eV,因所放出的光子恰能使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),則有h0=12.09eV,解得02.91015Hz

5、。當光子能量等于逸出功時,恰好發(fā)生光電效應(yīng),所以逸出功W0=12.09eV。從n=4能級向n=1能級躍遷所放出的光子能量最大,大小為h=13.6eV-0.85eV=12.75eV。根據(jù)光電效應(yīng)方程得最大初動能Ek=h-W0=12.75eV-12.09eV=0.66eV。答案:2.910150.6612.(12分)兩位同學(xué)用如圖甲所示裝置,通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗證動量守恒定律。甲乙(1)實驗中必須滿足的條件是。A.斜槽軌道盡量光滑B.斜槽軌道末端的切線必須水平C.入射球A每次必須從軌道的同一位置由靜止?jié)L下D.兩球的質(zhì)量必須相等(2)測得入射球A的質(zhì)量為mA,被碰撞小球B的質(zhì)量為mB,

6、圖甲中O點是小球拋出點在水平地面上的垂直投影,實驗時,先讓入射球A從斜軌上的起始位置由靜止釋放,找到其平均落點的位置P,測得平拋射程為OP;再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,與小球B相撞,分別找到球A和球B相撞后的平均落點M、N,測得平拋射程分別為OM和ON。當所測物理量滿足表達式時,即說明兩球碰撞中動量守恒;如果滿足表達式,則說明兩球的碰撞為完全彈性碰撞。(3)乙同學(xué)也用上述兩球進行實驗,但將實驗裝置進行了改裝:如圖乙所示,將白紙、復(fù)寫紙固定在豎直放置的木條上,用來記錄實驗中球A、球B與木條的撞擊點。實驗時,首先將木條豎直立在軌道末端右側(cè)并與軌道接觸,讓入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋

7、放,撞擊點為B;然后將木條平移到圖中所示位置,入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,確定其撞擊點P;再將入射球A從斜軌上起始位置由靜止釋放,與球B相撞,確定球A和球B相撞后的撞擊點分別為M和N。測得B與N、P、M各點的高度差分別為h1、h2、h3。若所測物理量滿足表達式,則說明球A和球B碰撞中動量守恒。解析:(1)驗證動量守恒定律的實驗中,通過平拋運動的基本規(guī)律求解碰撞前后的速度,只要求離開軌道后球做平拋運動,對斜槽是否光滑沒有要求,故A錯誤;要保證每次小球都做平拋運動,則軌道的末端必須水平,故B正確;要保證碰撞前的速度相同,應(yīng)使入射球每次都要從同一高度由靜止?jié)L下,故C正確;為了使入射小球碰后不

8、被反彈,要求入射小球質(zhì)量大于被碰小球質(zhì)量,故D錯誤。(2)小球離開軌道后做平拋運動,由于小球拋出點的高度相同,它們做平拋運動的時間t相等,它們的水平位移x與其初速度成正比,可以用小球的水平位移代替小球的初速度,若兩球相碰前后的動量守恒,則mAv0=mAv1+mBv2,又OP=v0t,OM=v1t,ON=v2t,代入得mAOP=mAOM+mBON。若碰撞是彈性碰撞,則機械能守恒,由機械能守恒定律得12mAv02=12mAv12+12mBv22,將OP=v0t,OM=v1t,ON=v2t代入得mAOP2=mAOM2+mBON2。(3)小球做平拋運動,在豎直方向上有h=12gt2平拋運動時間t=2h

9、g設(shè)軌道末端到木條的水平位置為x,小球做平拋運動的初速度vA=x2h2g,vA=x2h3g,vB=x2h1g如果碰撞過程動量守恒,則mAvA=mAvA+mBvB將速度代入動量守恒表達式解得mAh2=mAh3+mBh1。答案:(1)BC(2)mAOP=mAOM+mBONmAOP2=mAOM2+mBON2(3)mAh2=mAh3+mBh1三、計算題(本題包含4小題,共42分。解答時應(yīng)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得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須寫明數(shù)值和單位)13.(10分)質(zhì)量是60 kg的建筑工人,不慎從高空跌下,由于彈性安全帶的保護作用,最后使人懸掛在空中。已

10、知彈性安全帶緩沖時間為1.2 s,工人自由下落直至安全帶伸直,下降高度為5 m,求安全帶所受的平均作用力。(g取10 m/s2)解析:人的下落為自由落體運動,下落到安全帶伸直時的速度大小為v0=2gh=10m/s取人為研究對象,在人和安全帶相互作用的過程中,人受到重力mg和安全帶給的沖力F,取F方向為正方向,由動量定理得(F-mg)t=mv0,所以F=mg+mv0t=1100N,方向豎直向上故由牛頓第三定律知安全帶所受的平均作用力為1100N,方向豎直向下。答案:1 100 N方向豎直向下14.(10分)兩個中子和兩個質(zhì)子結(jié)合成一個氦核,同時釋放一定的核能。已知中子質(zhì)量為 1.008 7 u,

11、質(zhì)子質(zhì)量為 1.007 3 u,氦核質(zhì)量為4.002 6 u。試計算用中子和質(zhì)子生成1 kg氦時,要釋放的核能。1u=931.5MeVc2解析:兩個質(zhì)子和兩個中子結(jié)合成氦核的反應(yīng)為201n+211H24He質(zhì)量虧損m=21.0087u+21.0073u-4.0026u=0.0294u放出的核能E=0.0294931.5MeV=27.386MeV生成1kg氦釋放的總核能E=100046.02102327.3861061.610-19J=6.591014J。答案:6.591014 J15.(10分)處于靜止狀態(tài)的某原子核X,發(fā)生衰變后變成質(zhì)量為mY的原子核Y,被釋放的粒子垂直射入磁感應(yīng)強度為B的勻

12、強磁場中,測得其圓周運動的半徑為R,設(shè)粒子質(zhì)量為m,質(zhì)子的電荷量為e,試求:(1)衰變后粒子的速率v和動能Ek;(2)衰變后Y核的速率vY和動能EkY;(3)衰變前X核的質(zhì)量mX。解析:(1)粒子在勻強磁場中做圓周運動所需的向心力由洛倫茲力提供,即Bqv=mv2R,粒子的電荷量q=2e所以粒子的速率v=2BeRm動能Ek=12mv2=2B2e2R2m。(2)由動量守恒mv-mYvY=0,所以vY=2BeRmY,EkY=12mYvY2=2B2e2R2mY。(3)由質(zhì)能方程E=mc2,而E=Ek+EkY所以m=2B2e2R2c21m+1mY衰變前X核的質(zhì)量mX=m+mY+m=m+mY+2B2e2R

13、2c21m+1mY。答案:(1)v=2BeRmEk=2B2e2R2m(2)vY=2BeRmYEkY=2B2e2R2mY(3)mX=m+mY+2B2e2R2c21m+1mY16.(12分)如圖所示,三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C,間隔相等地靜置于同一水平直軌道上?，F(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0,一段時間后A與B發(fā)生碰撞,碰后A、B分別以18v0、34v0的速度向右運動,B再與C發(fā)生碰撞,碰后B、C粘在一起向右運動?；瑝KA、B與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時間均極短。求B、C碰后瞬間共同速度的大小。解析:設(shè)滑塊質(zhì)量為m,A與B碰撞前A的速度為vA,由題意知,碰后A的速度vA=18v0,B的速度vB=34v0,由動量守恒定律得mvA=mvA+mvB設(shè)碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA,由功能關(guān)系得WA=12mv02-12mvA2設(shè)B與C碰撞前B的速度為vB,B克服軌道阻力所做的功為WB,由功能關(guān)系得WB=12mvB2-12mvB2據(jù)題意可知WA=WB設(shè)B、C碰后瞬間共同速度的大小為v,由動量守恒定律得mvB=2mv聯(lián)立式,代入數(shù)據(jù)得v=2116v0。答案:2116v08