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1、模塊檢測
(時間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題共10小題,每小題4分,共40分。其中1~5題為單項選擇題,6~10題為多項選擇題)
1.在人類認識原子與原子核結構的過程中,符合物理學史的是( )
A.查德威克通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子
B.湯姆孫首先提出了原子的核式結構學說
C.居里夫人首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象
D.盧瑟福通過原子核的人工轉變發(fā)現(xiàn)了質子
解析 湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子,選項A錯誤;盧瑟福首先提出了原子核式結構學說,選項B錯誤;貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象,選項C錯誤,D正確。
答案 D
2.1966年,在地球的上空完成了用動力學方法測質
2、量的實驗。實驗時,用雙子星號宇宙飛船m1去接觸正在軌道上運行的火箭組m2(后者的發(fā)動機已熄火)。接觸以后,開動雙子星號飛船的推進器,使飛船和火箭組共同加速。推進器的平均推力F=895 N,推進器開動時間Δt=7 s測出飛船和火箭組的速度變化Δv=0.91 m/s。已知雙子星號飛船的質量m1=3 400 kg。由以上實驗數(shù)據(jù)可得出火箭組的質量m2為( )
A.3 400 kg B.3 485 kg
C.6 265 kg D.6 885 kg
解析 根據(jù)動量定理:FΔt=(m1+m2)Δv可求得m2≈3 485 kg。選項B正確。
答案 B
3.某同學做“測定玻璃的折射率”
3、實驗時,用他測得的多組入射角i與折射角r作出sin i-sin r圖像如圖1所示。下列說法中錯誤的是( )
圖1
A.做實驗時,研究的是光線從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象
B.玻璃的折射率為0.67
C.玻璃的折射率為1.5
D.玻璃的臨界角的正弦值為0.67
解析 由sin i-sin r圖像可知,==1.5>1,而介質的折射率都比真空(或空氣)的折射率大,故光是從空氣射入玻璃的,入射角為i,A項說法正確;由折射率定義知n=1.5,C項說法正確,B項說法錯誤;由臨界角定義可知玻璃的臨界角的正弦值sin C==0.67,D項說法正確。
答案 B
4.如圖2所示,光滑水平面上有一
4、小車,小車上有一物體,用一細線將物體系于小車的A端,物體與小車A端之間有一壓縮的彈簧,某時刻線斷了,物體沿車滑動到B端粘在B端的油泥上。則下述說法正確的是( )
圖2
A.若物體滑動中不受摩擦力,則全過程機械能守恒
B.若物體滑動中有摩擦力,則全過程系統(tǒng)動量不守恒
C.小車的最終速度與斷線前相同
D.全過程系統(tǒng)的機械能守恒
解析 物體滑動中雖不受摩擦力,但物體與B端的油泥碰撞屬于完全非彈性碰撞,機械能有損失,選項A、D錯誤;選項B中,滑動摩擦力是內力,系統(tǒng)的合外力為零,系統(tǒng)動量守恒,選項B錯誤,C正確。
答案 C
5.靜止的氡核Rn放出α粒子后變?yōu)獒暫薖o,α粒子動能為E
5、α。若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能。真空中的光速為c,則該反應中的質量虧損為( )
A.· B.0
C.· D.·
解析 由于動量守恒,反沖核和α粒子的動量大小相等,由Ek=∝,它們的動能之比為4∶218,因此衰變釋放的總能量是·Eα,由質能方程得質量虧損是·。
答案 C
6.實物粒子和光都具有波粒二象性,下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是( )
A.電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣
B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡
C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構
D.光電效應實驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關
解析 電子
6、束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣,可以說明電子是一種波,故選項A正確;β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡??梢哉f明β射線是一種粒子,故選項B錯誤;人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構。中子衍射說明中子是一種波,故選項C正確;光電效應實驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關,與入射光的強度無關,說明光是一種粒子,故選項D錯誤。
答案 AC
7.如圖3所示,兩束單色光a、b從水面下射向A點,光線經(jīng)折射后合成一束光c,則下列說法正確的是( )
圖3
A.用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗,a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條件間距
B.用a、b光分別做單縫衍射實驗時,它們的衍
7、射條紋寬度都是均勻的
C.在水中a光的速度比b光的速度小
D.從水射向空氣時,a光的臨界角大于b光的臨界角
解析 由圖可知,單色光a的偏折程度小于b的偏折程度,所以a光的折射率小于b光的折射率,則a光的頻率小于b光的頻率,用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗,由于a光的波長比b光的長,所以a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距,故A正確;用a、b光分別做單縫衍射實驗時,它們的衍射條紋寬度是不均勻的,中央寬兩邊窄,故B錯誤;由于a光的折射率小于b光的折射率,所以在水中a光的速度大于b光的速度,故C錯誤;由于a光的折射率小于b光的折射率,由公式sin C=可得,在水中a光的臨界角大于
8、b光的臨界角,故D正確。
答案 AD
8.(2017·全國卷Ⅲ,19)在光電效應實驗中,分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上,測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub,光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是( )
A.若νa>νb,則一定有Ua<Ub
B.若νa>νb,則一定有Eka>Ekb
C.若Ua<Ub,則一定有Eka<Ekb
D.若νa>νb,則一定有hνa-Eka>hνb-Ekb
解析 由愛因斯坦光電效應方程得Ekm=hν-W0,由動能定理得Ekm=eU,若用a、b單色光照射同種金屬時,逸出功W0相同。當νa>νb時,一定有
9、Eka>Ekb,Ua>Ub,故選項A錯誤,B正確;若Ua<Ub,則一定有Eka<Ekb,故選項C正確;因逸出功相同,有W0= hνa- Eka= hνb- Ekb,故選項D錯誤。
答案 BC
9.如圖4為氫原子的能級示意圖,一群氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子,用這些光照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉,下列說法正確的是( )
圖4
A.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光,其中從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光波長最長
B.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光,其中從n=3躍遷到n=1所發(fā)出的光頻率最小
C.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為9.60
10、eV
D.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為11.11 eV
解析 這群氫原子能發(fā)出C=3種頻率不同的光,從n=3躍遷到n=2所發(fā)出的光子能量最小,頻率最低,波長最長,選項A正確;從n=3躍遷到n=1發(fā)出的光子能量最大,頻率最高,選項B錯誤;而ΔE=|E3-E1|=12.09 eV,照射到金屬鈉表面發(fā)出的光電子的最大初動能Ek=ΔE-W0=9.60 eV,選項C正確,D錯誤。
答案 AC
10.如圖5所示,子彈水平射入放在光滑水平地面上靜止的木塊后不再穿出,此時木塊動能增加了6 J,那么此過程產生的內能可能為( )
圖5
A.10 J B.8 J
C.6 J
11、 D.4 J
解析 設子彈的初速度為v0,射入木塊后子彈與木塊共同的速度為v,木塊的質量為M,子彈的質量為m。
根據(jù)動量守恒定律得:mv0=(M+m)v,得:v=
木塊獲得的動能為ΔEk=Mv2==·
系統(tǒng)產生的內能為Q=mv-(M+m)v2=
可得 Q>ΔEk=6 J,故選項A、B正確。
答案 AB
二、實驗題(本題共2個小題,共14分)
11.(6分)在“探究碰撞中的不變量”實驗中,裝置如圖6所示,兩個小球的質量分別為mA和mB。
圖6
(1)現(xiàn)有下列器材,為完成本實驗,哪些是必需的?________。
A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.圓規(guī)
(2)如果
12、碰撞中動量守恒,根據(jù)圖中各點間的距離,則下列式子可能成立的有________。
A.= B.=
C.= D.=
解析 (1)由實驗原理可知,需要測小球質量,測OM、OP、ON距離,為準確確定落點,用圓規(guī)把多次實驗的落點用盡可能小的圓圈起,把圓心作為落點,所以需要天平、刻度尺、圓規(guī)。
(2)根據(jù)動量守恒定律有:mAOP=mAOM+mBON,即mAMP=mBON,選項A正確。
答案 (1)BCD (2)A
12.(8分)如圖7所示,這是工業(yè)生產中大部分光電控制設備用到的光控繼電器的示意圖,它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成。
圖7
(1)示意圖中,a端應是
13、電源________極。
(2)光控繼電器的原理是:當光照射光電管時,_________________。
(3)當用綠光照射光電管陰極K時,可以發(fā)生光電效應,則________說法正確。
A.增大綠光照射強度,光電子的最大初動能增大
B.增大綠光照射強度,電路中光電流增大
答案 (1)正 (2)陰極K發(fā)射電子,電路中產生電流,經(jīng)放大器放大的電流產生的磁場使鐵芯M磁化,將銜鐵N吸住。無光照射光電管時,電路中無電流,N自動離開M (3)B
三、計算題(本題共4個小題,共46分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)
13.(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n=4的能級狀
14、態(tài),氫原子的能級圖如圖8所示,則:
圖8
(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子?
(2)氫原子由n=4的能級躍遷到n=2能級時輻射光子的能量是多少電子伏?
(3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬,哪些金屬能發(fā)生光電效應?發(fā)生光電效應時,發(fā)射光電子的最大初動能是多少電子伏?
金屬
銫
鈣
鎂
鈦
逸出功W0/eV
1.9
2.7
3.7
4.1
解析 (1)可能發(fā)射6種頻率的光子。
(2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E=E4-E2,代入數(shù)據(jù)得E=2.55 eV。
(3)E只大于銫的逸出功,故光子只有照射銫金屬時才能發(fā)生光電效應。根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程
15、可得光電子的最大初動能為Ekm=E-W0
代入數(shù)據(jù)得,Ekm=0.65 eV。
答案 (1)6種 (2)2.55 eV (3)銫 0.65 eV
14.(12分)一靜止的氡核(Rn)發(fā)生α衰變,放出一個速度為v0、質量為m的α粒子和一個質量為M的反沖核釙(Po),若氡核發(fā)生衰變時,釋放的能量全部轉化為α粒子和釙核的動能。
(1)寫出衰變方程;
(2)求出反沖核的速度大?。?
(3)求出這一衰變過程中虧損的質量。
解析 (1)Rn―→Po+He
(2)設釙核的反沖速度大小為v,
由動量守恒定律有mv0-Mv=0,v=
(3)衰變過程中產生的機械能ΔE=mv+Mv2=,ΔE=Δm
16、c2
產生這些機械能虧損的質量Δm==。
答案 (1)Rn―→Po+He (2)
(3)
15.(12分)如圖9所示,桌面上有一玻璃圓錐,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,此三角形的邊長為L,有一半徑為的圓柱形平行光束垂直于桌面入射到圓錐上,光束的中心軸與圓錐的軸重合,已知玻璃的折射率為,求:
圖9
(1)光在玻璃中的傳播速度;
(2)光束在桌面上形成的光斑的面積。
解析
(1)由n=得,光在玻璃中的傳播速度v== m/s=×108 m/s。
(2)作出光路圖,如圖所示。由幾何知識得b光與AC成30°角,則入射角θ1=60°,根據(jù)折射定律有
17、n=,解得折射角θ2=30°。
由幾何關系及對稱性可知,AD=L,則DC=,EC=DC,故產生的光斑直徑為d=,面積S=πd2=。
答案 (1)×108 m/s (2)
16.(12分)如圖10所示,一質量為2m的L形長木板靜止在光滑水平面上。木板右端豎直部分內側有粘性物質,當有其他物體與之接觸時即會粘在一起。某時刻有一質量為m的物塊,以水平速度v0從L形長木板的左端滑上長木板。已知物塊與L形長木板的上表面的動摩擦因數(shù)為μ,當它剛要與L形長木板右端豎直部分相碰時,速度減為,碰后即粘在一起,求:
圖10
(1)物塊在L形長木板上的滑行時間及此時長木板在水平面上滑行的距離;
(2)物塊與L形長木板右端豎直部分相碰過程中,長木板受到的沖量大小。
解析 (1)設物塊在L形長木板上的滑動時間為t,
由動量定理得-μmgt=m-mv0,
解得t=
物塊與L形長木板右端豎直部分相碰前系統(tǒng)動量守恒
mv0=m+2mv1,
解得v1=
由動能定理得μmgs=×2mv,
解得s=
(3)物塊與L形長木板右端豎直部分相碰過程,系統(tǒng)動量守恒mv0=3mv2
對長木板由動量定理得I=2mv2-2mv1=。
答案 (1) (2)