人教版高中物理选修3-5学案综合检测卷B

综合检测卷B(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每题4分，共24分)1．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是()A．γ射线是高速运动的电子流B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C．太阳辐射的能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D.eq\o\al(210,)83Bi的半衰期是5天，100克eq\o\al(210,)83Bi经过10天后还剩下50克答案B2．如图1所示，木块静止在光滑水平面上，子弹A、B从木块两侧同时射入木块，最终都停在木块中，这一过程中木块先向右运动，最后静止在水平面上，设子弹A、B的初动量大小分别为pA、pB，相对木块运动时，受到木块的恒定阻力作用，恒力大小分别为FA、FB，由此可判断()图1A．pA＝pBB．pA>pBC．FA＝FBD．FA<FB答案A解析以子弹A、B及木块为系统，系统所受合外力为零，故系统动量守恒，系统末动量为零，而木块初动量为零，所以子弹A、B的初动量大小相等、方向相反，A正确，B错误．因为两子弹射入木块时向右运动，所以木块受到向右的摩擦力大于向左的摩擦力，即子弹A对木块的摩擦力大于子弹B对木块的摩擦力，C、D错误．3．氢原子的能级图如图2所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是()图2A．13.6eVB．10.20eVC．0.54eVD．27.20eV答案A解析要使氢原子变成氢离子，需要吸收的能量大于等于ΔE＝En－E1＝0－(－13.6eV)＝13.6eV.4．一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列判断正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一致D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向相反答案A解析由核反应中电荷数和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误．由动量守恒定律求得硅原子速度的数量级为105m/s，方向和质子的初速度方向相同，故 C、D选项错误．5．如图3所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴的交点坐标为0.5)．由图可知()图3A．该金属的截止频率为4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量的倒数D．该金属的逸出功为0.5eV答案A解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，图线的斜率表示普朗克常量，图线与ν轴的交点对应的频率表示截止频率：Ek－ν图象中ν＝0时对应的Ek的值表示逸出功的负值，易知该金属的逸出功不等于0.5eV，所以选项A正确．6．如图4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．第一个弹丸的速度为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，第二个弹丸以水平速度v2又击中沙袋，使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30°.若弹丸质量是沙袋质量的eq\f(1,40)倍，则以下结论中正确的是()图4A．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，两次击中沙袋后整体的速度相同，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，比较两式可以解得v1∶v2＝41∶83.D正确．二、多项选择题(本题共5小题，每小题5分，共25分)7．太阳内部持续不断地发生着4个质子(eq\o\al(1,1)H)聚变为1个氦核(eq\o\al(4,2)He)的热核反应，核反应方程是4eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(4,2)He＋2X，这个核反应释放出大量核能．已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c.下列说法中正确的是()A．方程中的X表示中子(eq\o\al(1,0)n)B．方程中的X表示电子(eq\o\al(0,1)e)C．方程中的X表示正电子(eq\o\al(0,+1)e)D．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2E．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2答案CE解析由质量数和电荷数守恒知：X为eq\o\al(0,+1)e，A、B错误，C正确．该反应中质量亏损Δm＝4m1－m2－2m3，D错误，ΔE＝Δmc2＝(4m1－m2－2m3)c2，E正确．8．下列说法正确的是()A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B．汤姆孙发现电子，表明原子核具有复杂结构C．卢瑟福发现了中子，查德威克发现了质子D．一束光照射到某金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短E．按照波尔理论，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，电子的动能减少，原子总能量增大答案AE9．下列说法正确的是()A．放射性元素的半衰期是针对大量原子核的统计规律B．α、β、γ射线比较，α射线的电离作用最弱C．光的波长越短，光子的能量越大，光的粒子性越明显D．原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里E．由玻尔的原子模型可以推知，处于激发态的氢原子，量子数越大，核外电子动能越小答案ACE10．已知氘核的比结合能是1.09MeV，氚核的比结合能是2.78MeV，氦核的比结合能是7.03MeV.在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是()A．这是一个裂变反应B．核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)nC．核反应过程中释放的核能是17.6MeVD．目前核电站都采用上述核反应发电E．该核反应会有质量亏损答案BCE解析1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是聚变反应．故A错误；1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，根据质量数与电荷数守恒知同时有一个中子生成，核反应方程为eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n，故B正确；根据质能方程ΔE＝Δmc2，得一次聚变释放出的能量：ΔE＝E2－E1＝7.03×4MeV－(2.78×3＋1.09×2)MeV＝17.6MeV，故C正确；目前核电站都采用核裂变发电，故D错误；该反应放出热量，所以一定有质量亏损，故E正确．11．图5甲是光电效应的实验装置图，图乙是光电流与加在阴极K和阳极A上的电压的关系图象，下列说法正确的是()图5A．由图线①、③可知在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大B．由图线①、②、③可知对某种确定的金属来说，其遏止电压只由入射光的频率决定C．只要增大电压，光电流就会一直增大D．不论哪种颜色的入射光，只要光足够强，就能发生光电效应E．遏止电压越大，说明从该金属中逸出来的光电子的最大初动能越大答案ABE三、填空题(本题共2小题，共14分)12．(6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6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点是重锤线所指的位置，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6答案P2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%.13．(8分)(1)天然放射性元素eq\o\al(239,94)Pu经过________次α衰变和________次β衰变，最后变成铅的同位素________(填“eq\o\al(206,82)Pb”“eq\o\al(207,82)Pb”或“eq\o\al(208,82)Pb”)．(2)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV的质子eq\o\al(1,1)H轰击静止的eq\o\al(A,Z)X，生成两个动能均为8.9MeV的eq\o\al(4,2)He.(1MeV＝1.6×10－13J，反应放出的能量全部转化成eq\o\al(4,2)He的动能)①上述核反应方程为__________________________________________．②质量亏损为________kg.(保留两位有效数字)答案(1)84eq\o\al(207,82)Pb(2)①eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He②3.1×10－29解析(1)设经过n次α衰变，m次β衰变，产生的铅质量数为A，由题意239－A＝4n，A必为207.4n＝32，得n＝8.2n－(94－82)＝m，m＝4.(2)①eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)X→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He或eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(7,3)Li→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He②Δmc2＝E末－E初，所以Δm＝eq\f(E末－E初,c2)＝eq\f(2×8.9－0.5×1.6×10－13,3×1082)kg≈3.1×10－29kg.四、计算题(本题共4小题，共37分)14．(8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7所示，则：图7(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，发射的光电子的最大初动能是多大？金属铯钙镁钛逸出功W0/eV1.92.73.74.1答案(1)6种(2)2.55eV(3)铯0.65eV(或1.04×10－19J)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＝2.55eV.(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射在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＝0.65eV(或1.04×10－19J)15．(9分)质量为M的小车置于光滑水平面上，小车的上表面由光滑的eq\f(1,4)圆弧和光滑平面组成，弧半径为R，车的右端固定一轻弹簧，如图8所示．现将一质量为m的滑块从圆弧最高处无初速度下滑，与弹簧相接触并压缩弹簧．求：图8(1)弹簧具有的最大弹性势能Ep；(2)当滑块与弹簧分离时小车的速度v.答案(1)mgR(2)eq\r(\f(2m2gR,MM＋m))解析(1)滑块与小车相互作用过程中水平方向动量守恒，系统水平方向的总动量始终为0，滑块压缩弹簧后，当二者速度相等时，弹簧弹性势能最大，由水平方向上系统动量守恒得，此时滑块与小车速度均为0，由机械能守恒定律得，弹簧的最大弹性势能Ep＝mgR(2)当滑块与弹簧分离时，由系统动量守恒得，mv′＝Mv由机械能守恒定律得，mgR＝eq\f(1,2)mv′2＋eq\f(1,2)Mv2解得小车的速度v＝eq\r(\f(2m2gR,M(M＋m))).16．(10分)一个原来静止的锂核(eq\o\al(6,3)Li)俘获一个速度为7.7×104m/s的中子后，生成一个氚核和一个氦核，已知氚核的速度大小为1.0×103m/s，方向与中子的运动方向相反．(1)试写出核反应方程；(2)求出氦核的速度大小；(3)若让一个氘核和一个氚核发生聚变时可产生一个氦核，同时放出一个中子，求这个核反应释放出的能量．(已知氘核质量为mD＝2.014102u，氚核质量为mT＝3.016050u，氦核质量mHe＝4.002603u，中子质量mn＝1.008665u，1u＝1.6606×10－27kg)答案(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)2×104m/s(3)2.82×10－12J解析(1)eq\o\al(6,3)Li＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(4,2)He(2)取中子的运动方向为正方向，由动量守恒定律得mnv0＝－mTv1＋mHev2v2＝eq\f(mnv0＋mTv1,mHe)＝eq\f(1×7.7×104＋3×1.0×1