高中物理沪科版5第五章核能与社会 模块综合测评

模块综合测评(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(本题包括8小题，每小题6分，共48分.在每小题给出的五个选项中有三项符合题目要求，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分.每选错1个扣3分，最低得分为0分)1.恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应.核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(8,4)Be＋γ.以下说法正确的是()图1A.该核反应为聚变反应B.热核反应中有质量亏损C.热核反应会放出巨大能量D.由于核反应中质量数守恒，所以质量也是守恒的E.任意原子核内的质子数和中子数总是相等的【解析】该核反应为聚变反应，故A正确；核反应中的裂变和聚变，都会有质量亏损，都会放出巨大的能量，故B、C正确；核反应中质量数守恒，质量不守恒，故D错误；原子中原子核内的质子数和中子数不一定相等，有的原子中相等，有的原子中不相等，有的原子没有中子，例如氢原子核内有一个质子，没有中子，故E错误.【答案】ABC2.下列说法正确的是()\o\al(14,6)C的半衰期会随着周围环境温度的变化而改变B.爱因斯坦为解释光的干涉现象提出了光子说C.处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子D.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说E.氢弹是利用核聚变的原理制成的【解析】元素的半衰期由原子核内部因素决定，与外界温度无关；爱因斯坦为解释光电效应提出了光子说；处于n＝3能级状态的大量氢原子自发跃迁时，能发出3种频率的光子；普朗克为了解释黑体辐射，提出了能量子假说；氢弹是利用核聚变的原理制成的.【答案】CDE3.根据玻尔理论，下列说法正确的是()A.原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量B.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量大于动能的增加量C.氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大D.电子没有确定轨道，只存在电子云E.玻尔理论的成功之处是引入量子观念【解析】根据玻尔理论中的定态假设可知，原子处于定态时，不向外辐射能量，A项正确；氢原子发生跃迁辐射光子，减少的电势能一部分转化为电子的动能，另一部分转化为光子能量辐射出去，B项正确；氢原子只能吸收等于能级差的能量的光子，轨道半径也是一系列不连续的特定值，C、D项错；玻尔理论由于引入量子观念成功解释了氢光谱特点，E项正确.【答案】ABE4.下列五幅图的有关说法中正确的是()图2A.原子中的电子绕原子核高速运转时，运行轨道的半径是任意的B.发现少数α粒子发生了较大偏转，说明原子的质量绝大部分集中在很小的空间范围C.光电效应实验说明了光具有粒子性D.射线甲由α粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷E.链式反应属于重核的裂变【解析】根据玻尔理论可以知道，电子绕原子核运动过程中是沿着特定轨道半径运动的，A错；根据卢瑟福的α粒子散射实验现象，可以知道B对；光电效应表明了光的粒子性，C对；根据左手定则可以判断射线甲带负电，D错；链式反应是重核裂变反应，E对.【答案】BCE5.根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图3所示.当某个He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所释放的光子可能有()图3个个个个个【解析】本题研究是某个He＋，若从n＝4到n＝1能级跃迁，则只放出一个光子，A项正确；若从n＝4能级跃迁到n＝2能级，可以从n＝2能级跃迁到n＝1能级，则有2个光子放出，B项正确；同理，若从n＝4能级先跃迁到n＝3能级，则还可从n＝3能级向n＝2能级跃迁，也可从n＝2能级向n＝1能级跃迁，则放出3个光子，C项正确.【答案】ABC6.下列关于原子和原子核的说法正确的是()A.卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核是由质子和中子组成的\o\al(238,92)U(铀)衰变为eq\o\al(234,91)Pa(镤)要经过1次α衰变和1次β衰变C.质子与中子结合成氘核的过程中发生质量亏损并释放能量D.β射线是原子核外电子挣脱原子核的束缚后而形成的电子流E.放射性元素的半衰期是指大量该元素的原子核中有半数发生衰变所需要的时间【答案】BCE7.下列说法正确的是()A.方程式eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是重核裂变反应方程B.光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性C.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的D.德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想E.在光电效应实验中，某金属的截止频率对应的波长为λ0，若用波长为λ(λ＜λ0)的单色光做该实验，不会产生光电效应【解析】eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He是衰变反应，不是重核裂变反应方程，故A错误；光电效应和康普顿效应都说明光具有粒子性，故B正确；β衰变所释放的电子，是原子核内的中子转化成质子和电子时所产生的，故C正确；德布罗意首先提出了物质波的猜想，之后电子衍射实验证实了他的猜想，故D正确；由光电效应规律知E错误.【答案】BCD8.下列说法正确的是()\o\al(232,90)Th经过6次α衰变和4次β衰变后，成为稳定的原子核eq\o\al(208,82)PbB.发现中子的核反应方程为eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nC.γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D.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，电势能增大，原子能量减小E.现有4个放射性元素的原子核，经2个半衰期后还有一个未衰变【解析】eq\o\al(232,90)Th经过6次α衰变和4次β衰变后，质量数是：m＝232－6×4＝208，电荷数：z＝90－2×6＋4＝82，成为稳定的原子核eq\o\al(208,82)Pb.故A正确；发现中子的核反应方程是eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n，故B正确；γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，故C正确；根据波尔理论可知，核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，氢原子的电势能增大，核外电子遵循：keq\f(e2,r2)＝eq\f(mv2,r)，据此可知电子的动能减小；再据能级与半径的关系可知，原子的能量随半径的增大而增大，故D错误；半衰期是对大量原子核衰变规律的总结，E错误.【答案】ABC二、非选择题(本题共5小题，共52分)9.(8分)若在做“验证动量守恒定律”的实验中，称得入射小球1的质量m1＝15g，被碰小球2的质量m2＝10g，由实验得出它们在碰撞前后的位移—时间图线如图4所示，则由图可知，入射小球在碰前的动量是________g·cm/s，入射小球在碰后的动量是________g·cm/s，被碰小球的动量是________g·cm/s，由此可得出的结论是__________________________________.图4【解析】由题图知碰前p1＝m1v1＝m1eq\f(Δx1,Δt1)＝1500g·cm/s碰后p1′＝m1eq\f(Δx1′,Δt1′)＝750g·cm/sp2′＝m2eq\f(Δx2′,Δt2′)＝750g·cm/s.由此可得出的结论是两小球碰撞前后的动量守恒.【答案】1500750750两小球碰撞前后的动量守恒10.(8分)用半径相同的两个小球A、B的碰撞验证动量守恒定律，实验装置示意图如图5所示，斜槽与水平槽圆滑连接.实验时先不放B球，使A球从斜槽上某一固定点C由静止滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹，再把B球静置于水平槽边缘处，让A球仍从C处由静止滚下，A球和B球碰撞后分别落在记录纸上留下各自的痕迹.记录纸上的O点是重垂线所指的位置，若测得各落点痕迹到O点距离：OM＝2.68cm，OP＝8.62cm，ON＝11.50cm，并知A、B两球的质量比为2∶1，则未放B球时A球落地点是记录纸上的________点，系统碰撞前总动量p与碰撞后总动量p′的百分误差eq\f(|p－p′|,p)×100%＝________%(结果保留一位有效数字).图5【解析】M、N分别是碰后两球的落地点的位置，P是碰前A球的落地点的位置，碰前系统的总动量可等效表示为p＝mA·OP，碰后系统的总动量可等效表示为p′＝mA·OM＋mB·ON，则其百分误差eq\f(|p－p′|,p)＝eq\f(|mA·OP－mA·OM＋mB·ON|,mA·OP)≈2%.【答案】P211.(12分)一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图6所示，则：图6(1)氢原子可能发射几种频率的光子？(2)氢原子由量子数n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？(3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？金属铯钙镁钛逸出功W/eV【解析】(1)可能发射6种频率的光子.(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为E＝E4－E2，代入数据得E＝eV.(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应.根据爱因斯坦的光电效应方程可得光电子的最大初动能为Ekm＝E－W0代入数据得，Ekm＝eV.【答案】(1)6种(2)eV(3)铯eV图712.(12分)如图7所示，质量为3m的木块静止放置在光滑水平面上，质量为m的子弹(可视为质点)以初速度v0水平向右射入木块，穿出木块时速度变为eq\f(2,5)v0，已知木块的长为L，设子弹在木块中的阻力恒定.试求：(1)子弹穿出木块后，木块的速度大小v；(2)子弹在木块中运动的时间t.【解析】(1)子弹与木块相互作用过程，满足动量守恒定律：mv0＝meq\f(2,5)v0＋3mv解得：v＝eq\f(v0,5).(2)对系统应用功能关系：fL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,5)v0))2－eq\f(1,2)3mv2解得：f＝eq\f(9mv\o\al(2,0),25L)对木块应用动量定理：ft＝3mv解得：t＝eq\f(5L,3v0).【答案】(1)v＝eq\f(v0,5)(2)t＝eq\f(5L,3v0)13.(12分)如图8所示，一质量为2m的L形长木板静止在光滑水平面上.木板右端竖起部分内侧有粘性物质，当有其他物体与之接触时即会粘在一起.某一时刻有一质量为m的物块，以水平速度v0从L形长木板的左端滑上长木板.已知物块与L形长木板的上表面的动摩擦因数为μ，当它刚要与L形长木板右端竖起部分相碰时，速度减为eq\f(v0,2)，碰后即粘在一起，求：【导学号：67080050】图8(1)物块在L形长木板上的滑行时间及此时长木板在地面上滑行的距离；(2)物块与L形长木板右端竖起部分相碰过程中，长木板受到的冲量大小.【解析】(1)设物块在L形长木板上的滑行时间为t，由动量定理得：－μmgt＝meq\f(v0,2)－mv0解得t＝eq\f(v0,2μg)物块与L形