2024-2025学年高中物理全册学业质量标准检测含解析新人教版选修3-5

PAGE10-学业质量标准检测本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，第1～6小题只有一个选项符合题目要求，第7～10小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上平安(如图)，这是由于(D)A．人跳在沙坑的动量比跳在水泥地上小B．人跳在沙坑的动量改变比跳在水泥地上小C．人跳在沙坑受到的冲量比跳在水泥地上小D．人跳在沙坑受到的冲力比跳在水泥地上小解析：人跳远从肯定高度落下，落地前的速度肯定，则初动量相同，落地后静止，末动量肯定，所以人下落过程的动量改变量Δp肯定，因落在沙坑上作用的时间长，落在水泥地上作用时间短，依据动量定理Ft＝Δp，t长F小，故D对。2．如图所示，甲、乙两人静止在光滑的冰面上，甲沿水平方向推了乙一下，结果两人向相反方向滑去。已知甲的质量为45kg，乙的质量为50kg。则下列推断正确的是(C)A．甲的速率与乙的速率之比为9∶10B．甲的加速度大小与乙的加速度大小之比为9∶10C．甲对乙的冲量大小与乙对甲的冲量大小之比为1∶1D．甲的动能与乙的动能之比为1∶1解析：甲、乙系统动量守恒，依据P＝mv得速度与质量成反比，甲、乙速度之比为10∶9，A选项错误；甲、乙相互作用力大小相等，依据F＝ma得加速度与质量成反比，甲乙加速度之比为10∶9，B选项错误；甲、乙相互作用力相等，冲量大小也相等，C选项正确；依据2mEk＝P2得动量相同时，动能与质量成反比，甲、乙动能之比为10∶9，D选项错误。3．下列各种说法中错误的有(B)A．普朗克在探讨黑体的热辐射问题中提出了能量子假说B．一束光照耀到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的照耀时间太短C．在光的单缝衍射试验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大D．任何一个运动物体，无论是大到太阳、地球，还是小到电子、质子，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波解析：普朗克在探讨黑体的热辐射问题中提出了能量子假说，故A正确；一束光照耀到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的频率小于极限频率，故B错误；光的单缝衍射试验中，狭缝越窄，光子动量的不确定量越大，故C正确；任何一个运动物体，都与一种波相对应，这就是物质波，物质波是概率波，故D正确。4．(2024·浙江省杭州市西湖中学高二下学期月考)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为(D)A．eq\f(1,2)mv2 B．eq\f(Mm,M＋m)v2C．eq\f(1,2)NμmgL D．NμmgL解析：箱子与物块组成的系统动量守恒，以物块的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv＝(M＋m)v′，系统损失的动能：ΔEK＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)(M＋m)v′2，联立解得：ΔEK＝eq\f(mMv2,2m＋m)；故A、B错误；由于小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，可知小物块相对于箱子的路程大小为NL，N为小物块与箱子之间碰撞的次数，所以系统损失的动能还可以表示为：ΔEK＝Q＝NμmgL，故C错误，D正确。5．若用大写字母代表原子核，E经α衰变成为F，再经β衰变成为G，再经α衰变成为H。上述系列衰变可记为下式：Eeq\o(→,\s\up7(α))Feq\o(→,\s\up7(β))Geq\o(→,\s\up7(α))H另一系列衰变如下：Peq\o(→,\s\up7(β))Qeq\o(→,\s\up7(β))Req\o(→,\s\up7(α))S已知P和F是同位素，则(B)A．Q和G是同位素，R和H是同位素B．R和E是同位素，S和F是同位素C．R和E是同位素，S和H是同位素D．Q和E是同位素，R和F是同位素解析：由于P和F是同位素，设它们的质子数为n，则其他各原子核的质子数可分别表示如下：n＋2Eeq\o(→,\s\up7(α))nFeq\o(→,\s\up7(β))n＋1Geq\o(→,\s\up7(α))n－1HnPeq\o(→,\s\up7(β))n＋1Qeq\o(→,\s\up7(β))n＋2Req\o(→,\s\up7(α))nS由此可以看出R和E是同位素，S和F是同位素，Q和G是同位素，B正确。6．(2024·江苏省盐城市高二下学期期末)关于下列四幅图说法正确的是(C)A．玻尔原子理论的基本假设认为，电子绕核运行轨道的半径是随意的B．光电效应产生的条件为：光强大于临界值C．电子束通过铝箔时的衍射图样证明了运动电子具有波动性D．发觉少数α粒子发生了较大偏转，说明金原子质量大而且很坚硬解析：依据玻尔理论知道，电子的轨道不是随意的，电子有确定的轨道，且轨道是量子化的，故A错误；光电效应试验产生的条件为：光的频率大于极限频率，故B错误；电子束通过铝箔时的衍射图样证明了电子具有波动性，故C正确；α粒子散射试验发觉少数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空间范围，故D错误。7．(2024·福建省福州市八县(市)一中高二下学期期末联考)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中放射或汲取光子的规律相识正确的是(ABC)A．用能量为14.0eV的光子照耀，可使处于基态的氢原子电离B．一群处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁所辐射的光中，有3种不同频率的光能使锌发生光电效应C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照耀锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为10.21eV光子照耀，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：用能量为14.0eV的光子照耀，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多余的能量转化为电离后的动能，故A正确；一群处于n＝4能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子种类数目为6种，其中有3种光子能量大于3.34eV，故B正确；一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子最大能量为12.09eV，克服逸出功后剩余的最大动能为8.75eV，故C正确；当氢原子汲取的光子能量刚好等于能级差时，氢原子会跃迁到对应的高能级上去，由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于10.21eV，而且又不足以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为10.21eV的光子照耀，不能使处于基态的氢原子跃迁，故D错误。8．(2024·浙江省宁波余姚中学高二下学期检测)下列说法中正确的是(BC)A．铀核裂变的核反应是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,56)Kr＋2eq\o\al(1,0)nB．已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，那么质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2C．铀(eq\o\al(238,92)U)经过多次α、β衰变形成稳定的铅(eq\o\al(206,82)Pb)的过程中，有6个中子转变成质子D．一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中能辐射10种不同频率的电磁波解析：铀核裂变时要用中子轰击铀核才能产生核反应，不能干脆反应，故A错误；已知质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，因两个质子和两个中子结合成一个α粒子，那么质子和中子结合成一个α粒子，质量亏损为2m1＋2m2－m3释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2,故B正确；依据质量数和电荷数守恒知238－206＝4×8发生8次α衰变；92＝82＋2×8－6,发生6次β衰变，β衰变的实质即为中子转化为质子同时释放电子，所以有6个中子转变成质子，故C正确；一个处于n＝5能级态的氢原子，自发向低能级跃迁的过程中最多能够辐射4种不同频率的电磁波，故D错误。9．(2024·北京临川育人学校高二下学期期中)关于下面四个装置说法正确的是(CD)A．试验(A)可以说明α粒子的贯穿本事很强B．试验(B)现象可以用爱因斯坦的质能方程说明C．(C)是利用α射线来监控金属板厚度的改变D．装置(D)进行的是核裂变反应解析：(A)图是α粒子散射试验，不能说明α粒子的贯穿本事很强。故A错误；(B)图是试验室光电效应的试验，该试验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程说明，故B错误；(C)图，因为α射线穿透实力较弱，金属板厚度的微小改变会使穿过铝板的α射线的强度发生较明显改变，即可以用α射线限制金属板的厚度。故C正确；(D)装置是核反应堆的结构，进行的是核裂变反应，故D正确。10．如图所示，国际原子能机构2007年2月15日公布核辐射警示新标记，新标记为黑框红底三角，内有一个辐射波标记、一个骷髅头标记和一个逃跑的人形。核辐射会向外释放三种射线：α射线带正电，β射线带负电，γ射线不带电。现有甲、乙两个原子核原来都静止在同一匀强磁场中，其中一个核放出一个α粒子，另一个核放出一个β粒子，得出如图所示的四条径迹，则(BD)A．磁场的方向肯定垂直于纸面对里B．甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子C．a为α粒子的径迹，d为β粒子的径迹D．b为α粒子的径迹，c为β粒子的径迹解析：衰变过程中满意动量守恒，释放粒子与新核的动量大小相等，方向相反，依据带电粒子在磁场中的运动不难分析：若轨迹为外切圆，则为α衰变；若轨迹为内切圆，则为β衰变。由R＝eq\f(mv,qB)知半径与电荷量成反比，故B、D正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共2小题，共14分。把答案干脆填在横线上)11．(6分)如图所示，这是工业生产中大部分光电限制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放电器、电磁继电器等几部分组成。(1)示意图中，a端应是电源__正__极。(2)光控继电器的原理是：当光照耀光电管时，__阴极K放射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住。无光照耀光电管时，电路中无电流，N自动离开M__。(3)当用绿光照耀光电管阴极K时，可以发生光电效应，则下列__B__说法正确。A．增大绿光照耀强度，光电子最大初动能增大B．增大绿光照耀强度，电路中光电流增大12．(8分)(2024·广东省试验中学高二下学期期中)为了验证“两小球碰撞过程中的动量守恒”，某同学用如图所示的装置进行了如下的操作：①将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖直立于靠近槽口处，使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；②将木板向右平移适当的距离固定，再使小球a从原固定点由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹P；③把小球b静止放在斜槽轨道的水平段的最右端，让小球a仍从原固定点由静止释放，和小球b相碰后，两小球撞到木板并在白纸上留下痕迹M和N；④用天平测出a、b两个小球的质量分别为ma和mb，用刻度尺测量白纸上O点到M、P、N三点的距离分别为yM、yP和yN。依据上述试验，请回答下列问题：(1)为了减小试验误差，选择入射球ma、被碰球mb时，应当使ma__大于__mb。(填“大于”“等于”“小于”)(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，这对试验结果__不会__产生误差。(选填“会”或“不会”)(3)小球a和b发生碰撞后，小球b在图中白纸上撞击痕迹应是__M__点。(4)用本试验中所测得的物理量来验证两小球碰撞过程中动量守恒，其表达式为：__eq\f(ma,\r(yp))＝eq\f(ma,\r(yN))＋eq\f(mb,\r(yM))__。解析：(1)选择入射球ma、被碰球mb时，为防止入射球反弹，则应当使ma大于mb。(2)小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力，不会对试验结果产生误差，因为只要保证小球从静止释放到达最低点的速度相等即可，斜槽不肯定须要光滑。(3)小球a和b发生碰撞后，小球b在图中白纸上撞击痕迹应是M点。(4)依据y＝eq\f(1,2)gt2得t＝eq\r(\f(2y,g))，若小球a不与小球b碰撞，平抛运动初速度v＝eq\f(x,t)＝xeq\r(\f(g,2yP))，同理可得，小球a与b碰撞后，a的速度v1＝xeq\r(\f(g,2yN))，b的速度v2＝xeq\r(\f(g,2yM))，验证动量守恒的表达式为mav＝mav1＋mbv2，即eq\f(ma,\r(yp))＝eq\f(ma,\r(yN))＋eq\f(mb,\r(yM))。三、论述·计算题(共4小题，共46分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最终答案不能得分，有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)13．(10分)(2024·陕西省咸阳市试验中学高二下学期检测)为估算雨水对伞面产生的平均撞击力，小芳在大雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得10分钟内杯中水位上升了45mm，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s。设雨滴撞击伞面后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg/m3，伞面的面积约为0.8m2，据此估算当时雨水对伞面的平均撞击力大小是多少？答案：0.72N解析：对雨水由动量定理得Ft＝Δmv＝ρShv，则F＝eq\f(ρShv,t)＝0.72N。14．(11分)已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，eq\o\al(3,2)He核的质量为3.0150u。两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成eq\o\al(3,2)He并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能。(质量亏损为1u时，释放的能量为931.5MeV。除了计算质量亏损外，eq\o\al(3,2)He的质量可以认为是中子的3倍)(1)写出该核反应的反应方程式。(2)该核反应释放的核能是多少？(3)若测得反应后生成中子的动能是3.12MeV，则反应前每个氘核的动能是多少MeV?答案：(1)2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n(2)3.26MeV(3)0.45MeV解析：(1)核反应方程为2eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n。(2)质量亏损为Δm＝2.0136u×2－3.015u－1.0087u＝0.0035u。则释放的核能为ΔE＝Δmc2＝0.0035×931.5MeV≈3.26MeV。(3)设中子和eq\o\al(3,2)He核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2，反应前每个氘核的动能为E0，反应后中子和eq\o\al(3,2)He核的动能分别为E1、E2。依据动量守恒得m1v1－m2v2＝0，所以eq\f(v1,v2)＝eq\f(m2,m1)＝eq\f(3,1)。由E＝eq\f(1,2)mv2得eq\f(E2,E1)＝eq\f(\f(1,2)m2v\o\al(2,2),\f(1,2)m1v\o\al(2,1))＝eq\f(3,1)×(eq\f(1,3))2＝eq\f(1,3)，即E2＝eq\f(E1,3)＝eq\f(1,3)×3.12MeV＝1.04MeV，由能量转化和守恒定律得E1＋E2＝2E0＋ΔE，代入数据得E0＝0.45MeV。15．(12分)(2024·天津一中高二下学期期末)一个静止的氮核eq\o\al(14,7)N俘获了一个速度为2.3×107m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核，设B、C的速度方向与中子方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁场中做圆周运动的半径之比RB∶RC＝11∶30，求：(1)C核的速度大小；(2)依据计算推断C核是什么；(3)写出核反应方程。答案：(1)3×106m/s(2)氦原子核(3)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,5)B＋eq\o\al(4,2)He解析：氮核汲取了一个中子变成复核不稳定，发生衰变，整个过程中，中子、氮核以及两个新核组成的系统，在反应过程前后都不受外界的干扰，所以整个系统在俘获与衰变过程中动量均守恒，利用这一点，可求出C核的速度，然后依据粒子在磁场中的运动状况就可以推断出新核的种类，写出核反应方程。氮核俘获中子到衰变成B、C两个新核的过程中动量守恒mnvn＝mBvB＋mCvC①依据衰变规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4由此解得vC＝3×106m/s再由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动的学问R＝eq\f(mv,Bq)可得：eq\f(qB,qc)＝eq\f(mBvBRC,mCvCRB)＝eq\f(11×106×30,4×3×106×11)＝eq\f(5,2)②qB＋qC＝7③将②③联立可得，qC＝2，而mC＝4，则C核是氦原子核，核反应方程式是eq\o\al(14,7)N＋eq\o