2018-2019版物理新导学笔记人教通用版选修3-5讲义：模块综合试卷（二）

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精模块综合试卷（二)（时间：90分钟满分：100分）一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分。1～8题为单选题，9～12题为多选题．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．光电效应实验中，下列表述正确的是(）A．光照时间越长光电流越大B．入射光足够强就可以有光电流C．遏止电压与入射光的频率无关D．入射光频率大于极限频率时才能产生光电子答案D解析由爱因斯坦光电效应方程知,只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，光电流几乎是瞬时产生的，其大小与光强有关，与光照时间长短无关，易知eUc＝Ek＝hν－W0（其中Uc为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W0为逸出功,ν为入射光的频率）．由以上分析知，A、B、C错误，D正确．2．如图1所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证,这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献．下列核反应方程中属于聚变反应的是(）图1A.eq\o\al（2，1）H＋eq\o\al（3，1）H→eq\o\al(4，2）He＋eq\o\al(1,0）nB.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(4，2)He＋eq\o\al(27，13）Al→eq\o\al（30，15）P＋eq\o\al（1，0)nD.eq\o\al(235，92)U＋eq\o\al（1，0)n→eq\o\al(144,56）Ba＋eq\o\al（89，36)Kr＋3eq\o\al（1，0）n答案A解析eq\o\al（2，1）H＋eq\o\al（3，1）H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al（1,0）n是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；eq\o\al（14,7）N＋eq\o\al（4,2)He→eq\o\al（17，8)O＋eq\o\al（1，1)H是卢瑟福发现质子的核反应方程，属于原子核的人工转变，故B错误;eq\o\al(4，2)He＋eq\o\al（27，13）Al→eq\o\al（30,15）P＋eq\o\al（1，0）n属于原子核的人工转变，故C错误；eq\o\al（235,92)U＋eq\o\al（1,0)n→eq\o\al（144,56)Ba＋eq\o\al（89，36）Kr＋3eq\o\al(1,0)n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应,故D错误．3．在下列几种现象中,所选系统动量守恒的有（）A．原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人,以人、车为一系统B．运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统C．从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中,以重物和车厢为一系统D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统答案A解析判断动量是否守恒的方法有两种：第一种,从动量守恒的条件判定,动量守恒定律成立的条件是系统受到的合外力为零,故分析系统受到的外力是关键．第二种，从动量的定义判定,B选项叙述的系统，初动量为零，末动量不为零,C选项末动量为零而初动量不为零，D选项，在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大．4．如图2所示，a、b两物块质量均为1kg，中间用一长1m的细绳连接，静止在光滑的水平面上(a、b可视为质点），开始让a、b挨在一起，现用一水平恒力F＝2N作用在b上,细绳可瞬间拉紧，则4s内恒力F做功（)图2A．14JB．15JC．16JD．17J答案D解析细绳拉直前，只有b运动，加速度a1＝2m/s2,运动1m用时t1＝1s，此时b的速度v1＝a1t1＝2m/s，细绳拉紧瞬间a、b系统动量守恒，有mv1＝2mv2，则v2＝1m/s，a2＝eq\f(F，2m）＝1m/s2，再运动3s的位移s2＝v2t2＋eq\f（1,2)a2teq\o\al（，22）＝7。5m，所以力F在4s内做功W＝Fl＝2×(1＋7.5)J＝17J，D正确．5．一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态．放出一个质量为m的粒子后反冲，已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为(）A．E0B。eq\f(m,M)E0C.eq\f(m,M－m)E0D。eq\f(Mm,M－m)E0答案C解析设放出的粒子的速度大小为v0，反冲核的速度大小为v，由动量守恒定律得（M－m)v＝mv0＝p，又Ek＝eq\f(p2,2M－m），E0＝eq\f(p2,2m）联立得Ek＝eq\f(m,M－m）E0，C正确．6．以下说法正确的是（）A．氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电子的动能减小,原子电势能增大，原子能量减小B．紫外线照射到金属锌板表面时能够发生光电效应，则当增大紫外线的照射强度时，从锌板表面逸出的光电子的个数越多，光电子的最大初动能增大C．氢原子光谱有很多不同的亮线,说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱D．天然放射现象的发现揭示了原子核有复杂的结构，阴极射线是原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流答案C解析氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子电势能增大，原子能量增大，A项错误．由Ek＝hν－W0可知，只增加光强而不改变光的频率，光电子的最大初动能不变，B项错误．原子核内的中子转变为质子时产生的高速电子流是β射线，不是阴极射线，D项错误．7．一个静止的铀核,放在匀强磁场中,它发生一次α衰变后变为钍核,α粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动．某同学作出如图3所示运动径迹示意图,以下判断正确的是(）图3A．1是α粒子的径迹，2是钍核的径迹B．1是钍核的径迹，2是α粒子的径迹C．3是α粒子的径迹，4是钍核的径迹D．3是钍核的径迹，4是α粒子的径迹答案B解析由动量守恒定律可知，静止的铀核发生α衰变后，生成的均带正电的α粒子和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外切”圆，又R＝eq\f（mv，Bq）＝eq\f(p,Bq），在p和B相等的情况下，R∝eq\f(1,q),因q钍>qα，则R钍〈Rα，故B正确．8．下表是按照密立根的方法进行光电效应实验时得到的某金属的遏止电压Uc和入射光的频率ν的几组数据。Uc/V0.5410。6370.7140.8090。878ν/×1014Hz5。6445。8886.0986.3036。501

由以上数据应用Excel描点连线，可得直线方程，如图4所示．图4则这种金属的截止频率约为(）A．3.5×1014Hz B．4.3×1014HzC．5.5×1014Hz D．6。0×1014Hz答案B解析由光电效应方程得eUc＝hν－W逸，Uc＝eq\f（h，e)ν－eq\f（W逸，e)，由题图知eq\f（W逸,e）＝1.7024，eq\f(h，e）＝eq\f(0.3973，1014),设这种金属的截止频率为ν0，则W逸＝hν0，解得ν0＝eq\f(W逸,h)＝eq\f（1。7024e，h）＝1。7024×eq\f(1014，0.3973）Hz≈4。3×1014Hz，选项B正确,A、C、D错误．9．关于微观粒子的波粒二象性的现象、理论和应用，下列说法中正确的是（)A．光电效应现象中，光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B．在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外,还有波长小于入射波长的成分C．由不确定性关系ΔxΔp≥eq\f(h,4π）可知，如果要更准确地确定粒子的位置，那么动量的测量一定会更不准确D．衍射现象对电子显微镜的影响要比对光学显微镜的影响小得多答案CD解析根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0知，光电子的最大初动能与入射光的频率成一次函数关系而不是正比关系,A错误；在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了有与入射波长相同的成分外，还有波长大于入射波长的成分，B错误；在微观物理学中,不确定关系告诉我们不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，C正确；电子的德布罗意波长比可见光短很多，衍射现象对电子显微镜的影响要比对光学显微镜的影响小得多,D正确．10．如图5所示，一群氢原子处于量子数n＝3能级状态，下列说法正确的是(）图5A．氢原子向低能级跃迁时最多产生3种频率的光子B．用0。70eV的光子照射氢原子可使其跃迁C．用0。70eV动能的电子碰撞可使氢原子跃迁D．氢原子向低能级跃迁时电子动能增大，总能量减小答案ACD解析一群氢原子处于n＝3的能级状态，向低能级跃迁时最多产生3种频率的光子，选项A正确；光子能量等于两能级的能量差时才能被氢原子吸收,选项B错误；电子碰撞只能把其一部分能量传递给氢原子，因而电子的动能只要比氢原子的两能级的能量差大就可使氢原子跃迁,选项C正确;氢原子向低能级跃迁，速度将增大，但向外辐射能量，总能量减小，选项D正确．11．如图6所示，AB为固定的光滑圆弧轨道，O为圆心，AO水平，BO竖直，轨道半径为R,将质量为m的小球（可视为质点)从A点由静止释放，在小球从A点运动到B点的过程中,小球（重力加速度为g)（)图6A．所受合力的冲量水平向右B．所受支持力的冲量水平向右C．所受合力的冲量大小为meq\r（2gR）D．所受重力的冲量大小为零答案AC解析在小球从A点运动到B点的过程中，根据动量定理知I合＝mΔv，Δv的方向为水平向右,所以小球所受合力的冲量水平向右，即重力和支持力的合力的冲量水平向右，A正确,B错误；在小球从A点运动到B点的过程中，机械能守恒，故有mgR＝eq\f（1，2)mvB2，解得vB＝eq\r(2gR)，即Δv＝eq\r(2gR)，所以I合＝meq\r(2gR），C正确；小球所受重力的冲量大小为IG＝mgt,大小不为零，D错误．12．如图7所示，质量为m＝245g的物块（可视为质点）放在质量为M＝0。5kg的木板左端,足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0。4，质量为m0＝5g的子弹以速度v0＝300m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短),g取10m/s2，则在整个过程中（）图7A．物块和木板组成的系统动量守恒B．子弹的末动量大小为0。01kg·m/sC．子弹对物块的冲量大小为0。49N·sD．物块相对于木板滑行的时间为1s答案BD解析子弹射入物块的过程中,物块的动量增大，所以物块和木板组成的系统动量不守恒，故A错误；选取向右为正方向，子弹射入物块过程，由动量守恒定律可得m0v0＝（m0＋m）v1,物块在木板上滑动过程，由动量守恒定律可得（m0＋m）v1＝（m0＋m＋M)v2，联立可得v2＝eq\f(m0v0,m0＋m＋M)＝2m/s，所以子弹的末动量大小为p＝m0v2＝0.01kg·m/s,故B正确；由动量定理可得子弹受到的冲量I＝Δp＝p－p0＝0。01kg·m/s－5×10－3×300kg·m/s＝－1。49kg·m/s＝－1.49N·s，子弹与物块间的相互作用力大小始终相等，方向相反，所以子弹对物块的冲量大小为1。49N·s，故C错误；对子弹和物块整体，由动量定理得－μ(m0＋m）gt＝(m0＋m）（v2－v1），联立得物块相对于木板滑行的时间t＝eq\f（v2－v1,－μg）＝1s,故D正确．二、填空题（本题共2小题,共计12分)13．（6分）在快中子增殖反应堆中,使用的核燃料是eq\o\al（239，94）Pu，裂变时释放出快中子，周围的eq\o\al（238,92）U吸收快中子后变成eq\o\al（239,92)U，eq\o\al（239,92）U很不稳定，经过两次β衰变后变成eq\o\al（239,94）Pu。已知1个eq\o\al（239，92)U核的质量为m1，1个eq\o\al（239，94）Pu核的质量为m2,1个电子的质量为me，真空中光速为c.(1)eq\o\al(239,92）U的衰变方程是__________________________________________________；(2）eq\o\al(239,92)U衰变成eq\o\al(239，94）Pu释放的能量为__________________________________________________．答案(1）eq\o\al（239，92)U→eq\o\al（239，94)Pu＋2eq\o\al(

0，－1)e（2)（m1－m2－2me)c2解析(1)发生β衰变质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知，其衰变方程为：eq\o\al（239，92）U→eq\o\al(239,94)Pu＋2eq\o\al（

0，－1）e；（2)衰变过程中的质量亏损为：Δm＝m1－m2－2me根据质能方程有:ΔE＝Δmc2＝(m1－m2－2me)c2.14．(6分）某物理实验小组的同学安装“验证动量守恒定律”的实验装置如图8所示．让质量为m1的小球从斜面上某处自由滚下与静止在支柱上质量为m2的小球发生对心碰撞,则：图8(1）下列关于实验的说法正确的是________．A．轨道末端的切线必须是水平的B．斜槽轨道必须光滑C．入射球m1每次必须从同一高度滚下D．应满足入射小球m1质量小于被碰小球m2（2)在实验中，根据小球的落点情况，该同学测量出OP、OM、ON、O′P、O′M、O′N的长度,用以上数据合理地写出验证动量守恒的关系式为_______________________________________________________________________________________________________。(3）在实验中，用20分度的游标卡尺测得两球的直径相等,读数部分如图9所示,则小球的直径为________mm。图9答案(1）AC（2）m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N(3)11.55解析（1）要保证小球每次都做平抛运动，则轨道的末端必须水平，A正确;“验证动量守恒定律”的实验中,通过平抛运动的基本规律求解碰撞前后的速度，只要离开轨道后做平抛运动的初速度相同即可，对斜槽是否光滑没有要求,B错误；要保证碰撞前的速度相同，所以入射球每次都要从同一高度由静止滚下，C正确；在“验证碰撞中的动量守恒”实验中,为防止入射球碰后反弹，入射球的质量m1必须大于被碰球的质量m2，D错误．(2)入射球与被碰球离开斜槽末端后均从同一高度开始做平抛运动，则小球在空中运动的时间相同．由实验操作可知需要验证动量守恒的表达式为m1v1＝m1v1′＋m2v2′，由于运动时间相同则有m1v1t＝m1v1′t＋m2v2′t，整理可得m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N。(3)由题图可知主尺22mm处的刻度线与游标尺的第11小格对齐，则由游标卡尺的读数规则可知小球的直径为22mm－11×0.95mm＝11。55mm.三、计算题(本题共4小题，共计40分)15．（8分)一个铍核(eq\o\al(9，4）Be)和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子,并释放出5.6MeV的能量(结果保留两位有效数字)．（1)写出这个核反应方程．(2)如果铍核和α粒子共130g，且刚好反应完，求共放出多少能量？（3)这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？答案(1)eq\o\al（9,4)Be＋eq\o\al(4，2）He→eq\o\al（12，6）C＋eq\o\al(1，0)n（2)5。4×1012J（3)6.0×10－5kg解析（1)eq\o\al（9,4)Be＋eq\o\al(4，2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1，0）n。（2）铍核和氦核的摩尔质量之和M＝MBe＋Mα＝(9＋4）g/mol＝13g/mol，铍核和氦核各含的摩尔数n＝eq\f(m，M）＝eq\f（130,13）mol＝10mol,所以放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10×6。02×1023×5.6MeV≈3。371×1025MeV≈5.4×1012J(3)质量亏损Δm＝eq\f(ΔE，c2)＝eq\f(5.4×1012，3。0×1082)kg＝6.0×10－5kg.16．(8分）已知金属铯的极限波长为0.66μm，用0。50μm的光照射铯金属表面发射光电子的最大初动能为多少焦耳？铯金属的逸出功为多少焦耳？(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s）答案9.6×10－20J3×10－19J解析金属铯发生光电效应的极限频率ν0＝eq\f（c，λ0）.金属铯的逸出功W0＝hν0＝heq\f(c，λ0）＝6。63×10－34×eq\f(3×108,0.66×10－6)J≈3×10－19J.由光电效应方程Ek＝hν－W0＝heq\f（c,λ）－heq\f(c，λ0)＝hc（eq\f(1,λ）－eq\f(1,λ0））＝6。63×10－34×3×108×（eq\f(1，0.50×10－6)－eq\f（1，0.66×10－6))J≈9.6×10－20J.17．(12分）如图10所示，在光滑的水平面上，有两个质量分别为MA＝8kg、MB＝10kg的小车A和B，两车之间用轻质弹簧相连，它们以共同的速度v0＝3m/s向右匀速运动（弹簧处于原长)．另有一质量m＝2kg的粘性小球C，从距A车上表面竖直高度为h＝1.8m的某处以v＝8m/s的速度向右水平抛出，正好粘在A车上，不计空气阻力,g＝10m/s2.(计算结果均保留两位有效数字)求：图10(1)小球C刚落到小车A上瞬间的速率；(2)这以后的运动过程中,弹簧的最大弹性势能Ep.答案(1)10m/s(2)2.5J解析(1）小球C落到小车A上时速度