2023-2023学年高中创新设计物理粤教版选修3-5：模块检测2

第页模块检测(二)(时间：90分钟总分值：100分)一、选择题(此题共11小题，每题4分，共44分．其中1～6题为单项选择题，7～11题为多项选择题)1．在以下几种现象中，所选系统动量守恒的是()A．原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人，人车为一系统B．运发动将铅球从肩窝开始加速推出，以运发动和铅球为一系统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，以重物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选项表达的系统，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．2．在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴尔末系．假设一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴尔末系，那么这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线()A．2B．5C．4D．6答案D解析由题知一群氢原子处于n＝4能级，自发跃迁时最多发出的谱线为Ceq\o\al(2,4)＝6条．3．氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.6328μm，λ2＝3.39μm.波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1＝1.96eV的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，那么ΔE2的近似值为()A．10.50eV B．0.98eVC．0.53eV D．0.37eV答案D解析由跃迁公式得ΔE1＝eq\f(hc,λ1)，ΔE2＝eq\f(hc,λ2)，联立可得ΔE2＝eq\f(λ1,λ2)ΔE1≈0.37eV，D对．4．光子有能量，也有动量p＝eq\f(h,λ)，它也遵守有关动量的规律．如图1所示，真空中有一“∞〞字形装置可绕通过横杆中点的竖直轴OO′在水平面内灵活地转动，其中左边是圆形黑纸片，右边是和左边大小、质量均相同的圆形白纸片．当用平行白光垂直纸面向里照射这两个圆面时，关于此装置开始时转动情况(俯视)的以下说法中正确的选项是()图1A．沿顺时针方向转动 B．沿逆时针方向转动C．都有可能 D．不会转动答案B解析由动量定理可知，白光垂直照射到白纸片上，反射能力较好，白光垂直照射到黑纸片上时，吸收性较好，白纸片受到的冲力约为黑纸片受到的冲力的两倍，故俯视看到装置开始逆时针方向转动．5．以下说法中错误的选项是()A．卢瑟福通过实验发现质子的核反响方程为B．铀核裂变的核反响方程是：C．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，λ1＞λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子答案B解析1919年，卢瑟福做了α粒子轰击氮原子核的实验，发现了质子，核反响方程为：，选项A正确；铀核裂变时，需要中子轰击铀核，所以铀核裂变的核反响方程是，选项B错误；根据爱因斯坦质能关系式可知，选项C正确；设波长为λ1的光子能量为E1，波长为λ2的光子能量为E2，原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收的光子能量为E3，波长为λ3，那么E1＝eq\f(hc,λ1)，E2＝eq\f(hc,λ2)，E3＝eq\f(hc,λ3)；E3＝E2－E1，可推知λ3＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，D正确．6.如图2所示，一沙袋用轻细绳悬于O点．开始时沙袋处于静止，此后用弹丸以水平速度击中沙袋后均未穿出．第一次弹丸的速度为v1，打入沙袋后二者共同摆动的最大摆角为30°.当其第一次返回图示位置时，第二次弹丸以水平速度v2又击中沙袋，使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30°.假设弹丸质量是沙袋质量的eq\f(1,40)倍，那么以下结论中正确的选项是()图2A．v1＝v2 B．v1∶v2＝41∶42C．v1∶v2＝42∶41 D．v1∶v2＝41∶83答案D解析根据摆动过程中机械能守恒和两次击中沙袋摆动的角度相等可知，两次击中沙袋后的速度相同，设为v，用M表示沙袋的质量，m表示弹丸的质量，由动量守恒定律得：第一次：mv1＝(M＋m)v，第二次：mv2－(M＋m)v＝(M＋2m)v比拟两式可以解得v1∶v2＝41∶83.7．如图3所示，两个完全相同的小球A、B用等长的细线悬于O点，线长为L，假设将A由图示位置静止释放，那么B球被碰后第一次速度为零时距最低点的高度可能是()图3A.eq\f(L,2) B.eq\f(L,4)C.eq\f(L,8) D.eq\f(L,10)答案ABC解析A从静止到最低点，由动能定理得mg·eq\f(L,2)＝eq\f(1,2)mv2，A、B碰撞，由动量守恒得mv＝mvA＋mvB.(取水平向右为正方向)A、B碰撞前后动能不增加，eq\f(1,2)mv2≥eq\f(1,2)mveq\o\al(,A2)＋eq\f(1,2)mveq\o\al(,B2)，B球被碰后第一次速度为零过程中，eq\f(1,2)mveq\o\al(,B2)＝mgh且vA≤vB，由以上各式，将选项中h值代入符合条件即可．8．钚的一种同位素eq\o\al(239,94)Pu衰变时释放巨大能量，其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ，那么()A．核反响中γ的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的结合能B．核燃料总是利用平均结合能小的核C.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更稳定，说明eq\o\al(235,92)U的结合能大D．由于衰变时释放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的平均结合能小答案BD解析核燃料在衰变过程中要释放巨大能量，所以总是要利用平均结合能小的核，才能更容易实现，B、D正确；核反响中γ光子的能量是结合能中的一小局部，A错；eq\o\al(235,92)U的结合能小，更稳定，C错．9．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发现，只是在使用人工的方法制造后才被发现．eq\o\al(237,93)Np经过一系列α衰变和β衰变后变成eq\o\al(209,83)Bi，以下论断中正确的选项是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28个中子B.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18个中子C．衰变过程中共发生了7次α衰变和4次β衰变D．衰变过程中共发生了4次α衰变和7次β衰变答案BC解析eq\o\al(209,83)Bi的中子数为209－83＝126，eq\o\al(237,93)Np的中子数为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个中子，A错，B对；衰变过程中共发生了α衰变的次数为eq\f(237－209,4)＝7次，β衰变的次数是2×7－(93－83)＝4次，C对，D错．10．一静止的铝原子核eq\o\al(27,13)Al俘获一速度为1.0×107m/s的质子p后，变为处于激发态的硅原子核eq\o\al(28,14)Si.以下说法正确的选项是()A．核反响方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)SiB．核反响过程中系统动量守恒C．核反响过程中系统能量不守恒D．核反响前后核子数相等，所以生成物的质量等于反响物的质量之和答案AB解析根据质量数和电荷数守恒可得，核反响方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si，A正确；核反响过程中释放的核力远远大于外力，故系统动量守恒，B正确；核反响过程中系统能量守恒，C错误；由于反响过程中，要释放大量的能量，伴随着质量亏损，所以生成物的质量小于反响物的质量之和，D错误．11．如图4所示为氢原子的能级图，可见光的光子能量范围为1.61～3.10eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征说法正确的选项是()图4A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．用能量为11.0eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态C．处于n＝2能级的氢原子能吸收任意频率的紫外线D．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离答案BD解析用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板能产生光电效应现象，选项A错误；用能量为11.0eV的自由电子轰击，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态，选项B正确；处于n＝2能级的氢原子只能吸收满足能量等于两能级差的紫外线，选项C错误；处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并且使氢原子电离，选项D正确．二、填空题(此题共2小题，共12分)12.(6分)贝克勒尔发现天然放射现象，揭开了人类研究原子核结构的序幕．如图5中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场中分成A、B、C三束．图5(1)构成A射线的粒子是__________；构成B射线的粒子是__________；构成C射线的粒子是____________．(2)三种射线中，穿透能力最强，经常用来对金属探伤的是________射线；电离作用最强，动量最大，经常用来轰击原子核的是________射线；当原子核中的一个核子由中子转化为质子时将放出一个________粒子．(3)请完成以下与上述粒子有关的两个核反响方程：eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋________；________＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n.答案(1)β粒子γ光子α粒子(2)γαβ(3)eq\o\al(0,－1)eeq\o\al(4,2)He13．(6分)如图6所示，在橄榄球比赛中，一个质量为95kg的橄榄球前锋以5m/s的速度跑动，想穿越防守队员到底线触地得分．就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名质量均为75kg的队员，一个速度为2m/s，另一个为4m/s，然后他们就扭在了一起．图6(1)他们碰撞后的共同速率是________(结果保存一位有效数字)．(2)在框中标出碰撞后他们动量的方向，并说明这名前锋能否得分：________.答案(1)0.1m/s(2)能够得分解析(1)设前锋运发动的质量为m1，两防守队员质量均为m2，速度分别为v1、v2、v3，碰撞后的速度为v，设v1方向为正方向，由动量守恒定律得m1v1－m2v2－m2v3＝(m1＋2m2代入数据解得，v≈0.1m/s(2)因v>0，故碰后总动量p′的方向与pA方向相同，碰撞后的状态及动量如下图，即他们都过了底线，该前锋能够得分．三、计算题(此题共4小题，共44分)14．(8分)一粒质量为4×10－4g的尘埃，在空中下落的速度从1m/s增加到3m答案见解析解析速度v1＝1m/s时德布罗意波长为λ1＝eq\f(h,mv1)＝eq\f(6.63×10－34,4×10－4×10－3×1)m≈1.66×10－27m，速度v2＝3m/s时德布罗意波长为λ2＝eq\f(h,mv2)＝eq\f(6.63×10－34,4×10－4×10－3×3)m≈5.5×10－28m.由于波长太短，所以不能通过衍射现象观察到其波动性．15．(12分)氢原子基态的电子轨道半径为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级值为En＝eq\f(－13.6,n2)eV.(结果在小数点后保存一位有效数字)(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；(3)计算这几种光谱线中波长最短的波长．(静电力常量k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3.00×10答案(1)13.6eV(2)见解析图(3)1.03×10－7解析(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力，那么keq\f(e2,r\o\al(2,1))＝eq\f(mv2,r1)，又知Ek＝eq\f(1,2)mv2，故电子在基态轨道的动能为：Ek＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9×109×1.6×10－192,2×0.528×10－10)J≈2.18×10－18J≈13.6eV.(2)当n＝1时，能级值为E1＝eq\f(－13.6,12)eV＝－13.6eV；当n＝2时，能级值为E2＝eq\f(－13.6,22)eV＝－3.4eV；当n＝3时，能级值为E3＝eq\f(－13.6,32)eV≈－1.51eV.能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图如下图．(3)由n＝3能级向n＝1能级跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．hν＝E3－E1，又知ν＝eq\f(c,λ)，那么有λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,12.09×1.6×10－19)m≈1.0×10－7m16．(12分)如图7所示，质量为M＝9kg的小车B静止在光滑水平面上，小车右端固定一轻质弹簧，质量m＝0.9kg的木块A(可视为质点)靠着弹簧放置并处于静止状态，A与弹簧不拴接，弹簧处于原长状态．木块A右侧车外表光滑，木块A左侧车外表粗糙，动摩擦因数μ＝0.75.一颗质量m0＝0.1kg的子弹以v0＝100m/s的初速度水平向右飞来，瞬间击中木块并留在其中．如果最后木块A刚好不从小车左端掉下来，求：小车最后的速度及最初木块A到小车左端的距离．(g＝10m/s2)图7答案1m/s6m解析全程整体动量守恒，有m0v0＝(M＋m＋m0)v1解得v1＝1m/s子弹打木块的瞬间，对子弹和木块，有m0v0＝(m＋m0)v2解得v2＝10m/s根据能量