2024-2025学年高中物理模块综合检测二含解析粤教版选修3-5

PAGE9-模块综合检测(二)(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求，选对的得3分，选错或不答的得0分)1．在人类对微观世界进行探究的过程中，科学试验起到了特别重要的作用．下列说法符合历史事实的是()A．查德威克第一次实现了原子核的人工转变并发觉了质子B．贝克勒尔通过对自然放射现象的探讨，发觉了原子中存在原子核C．卢瑟福通过α粒子散射试验证明白在原子核内部存在质子D．汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，发觉了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并求出了该粒子的比荷解析：卢瑟福第一次实现了原子核的人工转变并发觉了质子，故A错误；贝克勒尔通过对自然放射现象的探讨，发觉放射性元素，故B错误；卢瑟福通过α粒子散射试验证明白在原子的核式结构理论，故C错误；汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中偏转的试验，发觉了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并求出了该粒子的比荷，故D正确．答案：D2．对爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W，下面的理解正确的有()A．只要是用同种频率的光照耀同一种金属，那么从金属中逸出的全部光电子都会具有同样的初动能EkB．式中的W表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功C．逸出功W和极限频率ν0之间应满意关系式W＝hν0D．光电子的最大初动能和入射光的频率成正比解析：依据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，同种频率的光照耀同一种金属，从金属中逸出的全部光电子最大初动能Ek都相同，但初动能可能不同，故A错误；W表示逸出功，是每个电子从这种金属中飞出过程中，克服金属中正电荷引力所做的功的最小值，故B错误；依据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，当最大初动能为零时，入射频率即为极限频率，则有W＝hν0，故C正确；依据光电效应方程Ekm＝hν－W0知，最大初动能与入射光的频率成一次函数关系，不是正比关系，故D错误．答案：C3．有关图中四幅图的说法正确的是()A．甲图中，水平地面光滑，球m1以速度v碰撞静止球m2，若两球质量相等，碰后m2的速度肯定为vB．乙图中，在光颜色保持不变的状况下，入射光越强，饱和电流越大C．丙图中，射线1由β粒子组成，射线2为γ射线，射线3由α粒子组成D．丁图中，链式反应属于轻核聚变解析：题图甲中只有发生弹性碰撞时，碰后m2的速度才为v，则A错误；题图丙中射线1由α粒子组成，射线3由β粒子组成，射线2为γ射线，C错误；题图丁中，链式反应属于重核裂变，D错误．答案：B4.如图所示，光滑水平面上有质量均为m的物块A和B，B上固定一水平轻质弹簧，B静止，A以速度v0水平向右运动，从A与弹簧接触至弹簧被压缩到最短的过程中()A．A、B的动量改变量相同B．A、B的动量改变率相同C．A、B系统的总动能保持不变D．A、B系统的总动量保持不变解析：两物块相互作用过程中系统所受的合外力为零，系统的总动量守恒，则A、B的动量改变量大小相等、方向相反，所以动量改变量不同，故A错误，D正确；由动量定理Ft＝Δp可知，动量的改变率等于物块所受到的合外力，A、B两物块所受的合外力大小相等、方向相反，所受到的合外力不同，则动量的改变率不同，故B错误；A、B和弹簧组成的系统的总机械能不变，弹性势能在改变，则A、B的总动能在改变，故C错误．答案：D5．一只小船静止在湖面上，一个人从小船的一端走到另一端，以下说法正确的是(不计水的阻力)()A．人受的冲量与船受的冲量相同B．人向前走时，人与船的总动量不守恒C．当人停止走动时，小船也停止后退D．人向前走的速度肯定大于小船后退的速度解析：人和船之间的相互作用力大小相等，作用时间相同，由冲量的定义I＝Ft知，人受的冲量与船受的冲量大小相等，但方向相反，人受到的冲量与船受到的冲量不同，故A错误；人与船组成的系统所受合力为零，人与船组成的系统动量守恒，人向前走时，人与船的总动量守恒，故B错误；人与船组成的系统动量守恒，人与船系统的初动量为零，由动量守恒定律可知，在任一时刻系统的总动量都为零，当人停止走动时人的动量为零，船的动量也为零，船停止后退，故C正确；人与船组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可知，人的动量与船的动量大小相等，但由于不知道人的质量与船的质量间的关系，无法推断人的速度与船的速度间的关系，故D错误．答案：C6．下列说法中错误的是()A．卢瑟福通过试验发觉质子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．铀核裂变的核反应方程是：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．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－m3)c2D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时放射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时汲取波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要汲取波长为eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子解析：1919年，卢瑟福做了α粒子轰击氮原子核的试验，发觉了质子，核反应方程为：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，选项A正确；铀核裂变时，须要中子轰击铀核，所以铀核裂变的核反应方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，选项B错误；依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能级状态时将要汲取的光子能量为E3，波长为λ3，则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．答案：B7．钍核(eq\o\al(234,90)Th)具有放射性，它能放出一个新的粒子而变为镤核(eq\o\al(234,91)Pa)，同时伴随有γ射线产生，其方程为eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋X.则X粒子为()A．质子 B．中子C．α粒子 D．β粒子解析：依据电荷数守恒可知，射线的电荷数：z＝90－91＝－1，结合质量数守恒知钍核衰变过程中放出了一个电子，即x为β粒子，故D正确．答案：D8．一质量为m的铁锤，以速度v，竖直打在木桩上，经过Δt时间后停止，则在打击时间内，铁锤对木桩的平均冲力的大小是()A．mgΔt B.eq\f(mv,Δt)C.eq\f(mv,Δt)＋mg D.eq\f(mv,Δt)—mg解析：铁锤对木桩的作用力和木桩对铁锤的作用力大小相等，对铁锤分析可得受到重力和木桩的作用力，故依据动量定理可得(mg－F)t＝0－mv，解得F＝mg＋eq\f(mv,Δt)，故铁锤对木桩的平均冲力的大小为mg＋eq\f(mv,Δt)，C正确．答案：C9．一自身质量为100kg的小船静止在安静的湖面上，船长为6m，一质量为50kg的人从船尾走到船头，在此过程中船对岸的位移大小为(人行走前人、船均静止，水的阻力不计)()A．2m B．3mC．4m D．0解析：船和人组成的系统，在水平方向上动量守恒，人在船上行进，船向后退，以人的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：m人v人－m船v船＝0，人从船头走到船尾，设船后退的位移大小为x，则人相对于岸的位移大小为L－x，则m人eq\f(L－x,t)－m船eq\f(x,t)＝0，解得：x＝2m，船向后退了2m，故A正确．答案：A10．如图所示，已知用光子能量为2.82eV的紫光照耀光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数1V．则该金属涂层的逸出功约为()A．2.9×10－19J B．6.1×10－19JC．1.6×10－19J D．4.5×10－19J解析：若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，知所加的电压为反向电压，即最大初动能的光电子都不能到达另一端，过程中电场力做功为Ue＝eq\f(1,2)mv2，依据光电效应方程可得W0＝E－eq\f(1,2)mv2，U＝1V，e＝1.6×10－19C，联立可得W0≈2.9×10－19J，A正确．答案：A二、多项选择题(本大题共4小题，每小题4分，共16分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不答的得0分)11．一静止的铝原子核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*.下列说法正确的是()A．核反应方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*B．核反应过程中系统动量守恒C．核反应前后核子数相等，所以生成物的质量等于反应物的质量之和D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向与质子初速度的方向一样解析：质子p即eq\o\al(1,1)H，核反应方程为p＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(28,14)Si*，A项正确；核反应过程遵循动量守恒定律，B项正确；在核反应中质量数守恒，但会发生质量亏损，所以C项错误；设质子的质量为m，则eq\o\al(28,14)Si*的质量为28m，由动量守恒定律有mv0＝28mv，得v＝eq\f(v0,28)＝eq\f(1.0×107,28)m/s≈3.6×105m/s，方向与质子初速度的方向相同，故D项正确．答案：ABD12．下列说法正确的是()A．比结合能越大，原子中核子结合的越坚固，原子核越稳定B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C．放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D．大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子解析：比结合能是衡量原子核结构是否坚固的指标，它越大，原子核中核子结合得越坚固，原子核越稳定，故A正确；依据黑体辐射试验的规律可知：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故B正确；放射性元素的半衰期是由核内自身的因素确定的，与原子所处的化学状态和外部条件无关，故C错误；大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃进时，由Ceq\o\al(2,4)＝6知：最多可产生6种不同频率的光子，故D错误．答案：AB13．质量为m的物体在倾角为θ的光滑斜面顶端由静止释放，斜面高h，物体从斜面顶端滑到斜面底端过程中()A．物体所受支持力的冲量为零B．物体所受支持力的冲量方向垂直斜面对上C．物体所受重力的冲量方向沿斜面对下D．物体所受重力的冲量大小为eq\f(m\r(2gh),sinθ)解析：力与时间的乘积是力的冲量，物体沿斜面下滑过程，物体所受支持力垂直斜面对上，冲量I＝mgcosθ·t大小不为零，方向垂直斜面对上，故A错误，B正确；恒力的冲量方向与力的方向相同，重力的冲量方向竖直向下，故C错误；由eq\f(h,sinθ)＝eq\f(1,2)gsinθt2得物体下滑过程所用时间为：t＝eq\f(1,sinθ)×eq\r(\f(2h,g))，故重力的冲量大小I＝mgt＝mgeq\f(1,sinθ)eq\r(\f(2h,g))＝eq\f(m\r(2gh),sinθ)，故D正确．答案：BD14．科学家运用核反应获得氚，再利用氘和氚的核反应获得能量．核反应方程分别为：X＋Y→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(3,1)H＋4.9MeV和eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋X＋17.6MeV.下列表述正确的有()A．X是中子B．Y的质子数是3，中子数是6C．两个核反应都没有质量亏损D．氘和氚的核反应是核聚变反应答案：AD三、非选择题(本题共4小题，共54分．把答案填在题中的横线上或按题目要求作答．解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最终答案的不能得分．答案中必需明确写出数值和单位)15．(12分)如图所示，光滑的水平地面上有A、B、C三个可视为质点的木块，质量分别为1kg、6kg、6kg.木块A的左侧有一半径R＝0.1m的固定的粗糙半圆弧轨道，一起先B、C处于静止状态，B、C之间的水平轻质弹簧处于原长．给木块A一个水平向右的初速度，大小为v1＝8m/s，与木块B碰撞后(碰撞时间极短)，A被反弹，速度大小变为v2＝4m/s.若A恰好能通过半圆弧轨道的最高点(g取10m/s2)，求：(1)木块A克服半圆弧轨道摩擦所做的功；(2)弹簧具有的最大弹性势能．解析：(1)由木块A恰好通过半圆弧轨道最高点有mAg＝mAeq\f(veq\o\al(2,A),R)，解得vA＝1m/s，木块A从最低点到最高点的过程，由动能定理得：－mAg·2R－Wf＝eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,A)－eq\f(1,2)mAveq\o\al(2,2)，解得Wf＝5.5J.(2)以水平向右为正方向，依据动量守恒，得mAv1＝mBvB－mAv2，解得vB＝2m/s，弹簧压缩至最短时，B、C速度相同，有mBvB＝(mB＋mC)v，解得v＝1m/s，弹簧具有的最大弹性势能Ep＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)(mB＋mC)v2＝6J.答案：见解析16．(12分)(1)在光电效应试验中，先后用两束光照耀同一个光电管，若试验所得光电流I与光电管两端所加电压U间的关系曲线如图所示，则下列说法中正确的是()A．a光频率大于b光频率B．a光波长大于b光波长C．a光强度高于b光强度D．a光照耀光电管时产生光电子的最大初动能较大(2)已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，激发态能量En＝eq\f(1,n2)E1，其中n＝2，3，…，已知普朗克常量为h，真空中光速为c，汲取波长为__________的光子能使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态；此激发态原子中的电子再汲取一个频率为ν的光子被电离后，电子的动能为__________．(3)一个初速度为v0的氧核(eq\o\al(15,8)O)自发衰变成一个氮核(eq\o\al(15,7)N)和另外一个粒子，并释放出肯定能量．已知氧核的质量为m0，氮核的质量为m1，速度为v1，方向与氧核方向相同，粒子的质量为m2，若不计光子的动量，写出该核反应的方程式并求出粒子的速度v2大小．解析：(1)截止电压相同，所以频率相同，A错误；频率相同，波长相同，B错误；a的饱和电流大于b的饱和电流，则a中的光强大于b中的光强，C正确；依据Ek＝hν－W可得产生光电子的最大初动能一样大，D错误，故选C.(2)依据公式E＝heq\f(c,λ)可得λ＝eq\f(hc,E)＝eq\f(hc,\f(1,22)E1－E1)＝－eq\f(4hc,3E1)，此激发态原子中的电子再汲取一个频率为ν的光子被电离后，电子的动能为Ek＝eq\f(1,n2)E1＋hν＝hν＋eq\f(E1,4).(3)方程式为：eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)e，由动量守恒得：m0v0＝m1v1＋m2v2，解得：v2＝eq\f(m0v0－m1v1,m2).答案：(1)C(2)－eq\f(4hc,3E1)hν＋eq\f(E1,4)(3)eq\o\al(15,8)O→eq\o\al(15,7)N＋eq\o\al(0,1)ev2＝eq\f(m0v0－m1v1,m2)17．(12分)若eq\o\al(235,92)U俘获一个中子裂变成eq\o\al(90,38)Sr及eq\o\al(136,54)Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.0439u、89.9077u和135.9072u，中子质量为1.0087u(1u＝1.6606×10－27kg，1u相当于931.50MeV)(1)写出铀核裂变的核反应方程；(2)求9.2kg纯铀235完全裂变所释放的能量(阿伏加德罗常数NA＝6.03×1023mol－1，计算结果保留两位有效数字)．解析：(1)依据核反应的质量数与质子数守恒，生成物中的中子个数：n＝235＋1－90－136＝10则核反应方程为：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n(2)因为一个铀核裂变的质量亏损为Δm＝(235.0439＋1.0087)u－(89.9077＋135.9072＋10×1.0087)u＝0.1507u所以ΔE＝Δm×931.5＝0.1507×931.5MeV＝140.38MeV9．2kg纯铀235完全裂变所释放的能量是：E＝eq\f(9200,235.0439)×6.03×1023×140.38MeV＝3.3×1027MeV答案：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n(2)3.3×1027MeV18．(18分)(1)下列说法正确的是()A．卢瑟福通过α粒子散射试验，提出了原子的核式结构模型B．在许多核反应中，由于有核能的释放，所以才会有质量的亏损C．对放射性物质施加压力，其半衰期将削减D．入射光的频率假如低于某金属的截止频率，即使增加该入射光的强度，也不能使该金属发生光电效应E．康普顿效应不仅表明白光子具有能量，还表明白光子具有动量(2)如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．在氢原子核外电子由量子数为2的轨道跃迁到量子数为3的轨道的过程中，将______(选填“汲取”“放出”)光子．若该光子恰能使某金属产生光电效应，则一群处于量子数为4的激发态的氢原子在向基态跃