2024-2025学年高中物理模块综合检测一含解析新人教版选修3-5

PAGE10-模块综合检测(一)(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．每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.美国物理学家康普顿在探讨石墨对X射线的散射时，发觉在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成格外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应.关于康普顿效应，以下说法正确的是（）A.康普顿效应现象说明光具有波动性B.当光子与晶体中电子碰撞后，光子能量削减C.当光子与晶体中电子碰撞后，光子频率增加D.当光子与晶体中电子碰撞后，光子质量不变解析：康普顿效应现象说明光子具有动量，即具有粒子性，故A错误；在康普顿效应中，当入射光子与晶体中的电子碰撞时，发觉在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成格外，还有波长大于λ0的成分，依据λ＝eq\f(h,p)，动量变小，依据p＝mc，光子质量减小，依据E＝mc2光子的能量减小，故B正确，C、D错误.答案：B2.电子的发觉是人类对物质结构相识上的一次飞跃，开创了探究物质微观结构的新时代，下列关于电子的说法正确的是（）A.汤姆孙发觉不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子B.β衰变时原子核会释放电子，说明电子也是原子核的组成部分C.电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明白电子具有粒子性D.β射线是高速电子流，它的穿透实力比α射线和γ射线都弱解析：汤姆孙发觉不同物质发出的阴极射线的粒子比荷相同，这种粒子即电子，故A正确；衰变现象是原子核内部的中子转化为质子同时失去一个电子，故B错误；电子穿过晶体时会产生衍射图样，这证明白电子具有波动性，故C错误；β射线是高速电子流，它的穿透实力比γ射线弱，比α射线强，故D错误.答案：A3.下列关于核反应方程及描述，正确的是（）A.42He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)是居里夫妇发觉人工放射性的核反应方程B.eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(140,54)Xe＋eq\o\al(94,38)Sr＋eq\o\al(1,0)n是核聚变方程C.eq\o\al(3,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n是α衰变方程D.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H是α衰变方程解析：该方程是居里夫妇发觉人工放射性的核反应方程，找到了放射性的同位素30P，故A正确；该方程是核裂变方程，但方程书写错误，故B错误；该方程是轻核聚变反应，故C错误；该方程是卢瑟福发觉质子的方程，故D错误.答案：A4.2024年8月19日报道，日本福岛第一核电站核污水净化后的含氚水中，仍残留有其他放射性物质，其中部分物质半衰期长达1570万年.有关原子核的物理学问，下列说法正确的是（）A.有8个放射性元素的原子核，当有4个发生衰变所需的时间就是该元素的半衰期B.自然放射现象中产生的α射线的速度与光速相当，穿透实力很强C.放射性元素发生β衰变时所释放出电子是原子核内的中子转化为质子时产生的D.汤姆孙首先发觉了中子，从而说明原子核内有困难的结构解析：半衰期具有统计规律，对大量的原子核才适用，故A错误；自然放射性现象中产生的α射线速度为光速的非常之一，电离实力较强，穿透实力较弱，故B错误；放射性元素发生β衰变时原子核中的一个中子转变为一个质子和一个电子，并且将电子释放出来，故C正确；电子的发觉，表明原子有困难的结构；自然放射现象的发觉，表明原子核有困难的结构，D错误.答案：C5．一个放电管发光，在其光谱中测得一条谱线的波长为1.22×10－7m，已知氢原子的能级示意图如图所示，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该谱线所对应的氢原子的能级跃迁是()A．从n＝5的能级跃迁到n＝3的能级B．从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级C．从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级D．从n＝2的能级跃迁到n＝1的能级解析：波长为1.22×10－7m的光子能量E＝heq\f(c,λ)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,1.22×10－7)J≈1.63×10－18J≈10.2eV，从图中给出的氢原子能级图可以看出，这条谱线是氢原子从n＝2的能级跃迁n＝1的能级的过程中释放的，故D项正确．答案：D6.如图所示，光滑的水平地面上有一辆平板车，车上有一个人.原来车和人都静止.当人从左向右行走的过程中（）A.人和车组成的系统水平方向动量守恒B.人和车组成的系统机械能守恒C.人和车的速度方向相同D.人停止行走时，人和车的速度不为零解析：人和车组成的系统在水平方向上不受外力，动量守恒，故A正确.人和车组成的系统，初状态机械能为零，一旦运动，机械能不为零，可知人和车组成的系统机械能不守恒，故B错误.人和车组成的系统在水平方向上动量守恒，总动量为零，可知人和车的速度方向相反，当人的速度为零时，车速度也为零，故C错误，D错.故选A.答案：A7.如图所示，用a、b两种不同频率的光分别照耀同一金属板，发觉当a光照耀时验电器的指针偏转，b光照耀时指针未偏转.以下说法正确的是（）A.增大a光的强度，验电器的指针偏角肯定减小B.a光照耀金属板时验电器的金属小球带负电C.增大b光的强度，验电器指针偏转D.若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的解析：增大a光的强度，单位时间内发出的光电子数目增多，则验电器的指针偏角增大，故A错误；a光照耀金属板时，发生光电效应，有光电子逸出，金属板带正电，所以验电器金属小球带正电，故B错误；用a、b两种不同频率的光分别照耀同一金属板，发觉b光照耀时指针未偏转，依据发生光电效应的条件是入射光的频率大于金属的极限频率可知b的频率小于该金属的极限频率，增大b光的强度，或增大b光的照耀时间都不能使金属发生光电效应，验电器的指针偏角肯定不偏转，故C错误；因为a光的频率大于b光的频率，则辐射a光的两能级差大于辐射b光的两能级差，因为n＝4和n＝1间的能级差大于n＝5和n＝2之间的能级差，故从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的可能是b光，D正确.答案：D8.一质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中（）A.地面对他的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为eq\f(1,2)mv2B.地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为eq\f(1,2)mv2C.地面对他的冲量为mν＋mgΔt，地面对他做的功为零D.地面对他的冲量为mν－mgΔt，地面对他做的功为零解析：人从下蹲起跳，经Δt时间速度为v，对此过程应用动量定理得：I＋（－mgΔt）＝mv－0故在此过程中，地面对他的冲量I＝mν＋mgΔt，人在起跳过程中，受到地面对人的支持力但没有产生位移，地面对他做的功为零.综上，选C.答案：C9．在光滑的水平面上，两个质量均为m的完全相同的滑块以大小均为p的动量相向运动，发生正碰，碰后系统的总动能不行能是()A．0 B.eq\f(2p2,m)C.eq\f(p2,2m) D.eq\f(p2,m)解析：碰撞前系统的总动能Ek＝2×eq\f(p2,2m)＝eq\f(p2,m)，由于碰撞后系统总动能不增加，所以选项B是不行能的．答案：B10.如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为最低点，每根杆上都套着一个完全相同的小滑环（图中未画出），三个滑环分别从a、b、c点无初速度释放，则下列关于它们下滑过程的说法，正确的是（）A.重力对各环的冲量a的最大B.弹力对各环的冲量c的最大C.合力对各环的冲量大小相等D.各环的动能增量相等解析：设任一细杆与竖直方向的夹角为α，环运动的时间为t，圆周的直径为D，则环的加速度大小a＝gcosα.由位移公式得Dcosα＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)gcosαt2，得t＝eq\r(\f(2D,g))，所以三个环运动时间相同.由于三个环的重力相等，运动时间相同，由公式I＝Ft分析可知，各环重力的冲量相等，A错误.c环受到的弹力最大，运动时间相等，则弹力对环c的冲量最大，B正确.a环的加速度最大，受到的合力最大，则合力对a环的冲量最大，C错误.重力对a环做功最大，其动能的增量最大，D错误.答案：B二、多项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分．每小题有多个选项是正确的，全选对得4分，漏选得2分，错选或不选得0分)11．下列四幅图涉及不同的物理学问，其中说法正确的是()图甲图乙图丙图丁A．图甲的远距离输电，可以降低输电电压来降低输电线路上的能量损耗B．图乙的霓虹灯，各种气体原子的能级不同但跃迁时放射能量相同的光子C．图丙的14C测年技术，依据植物体内的放射性强度改变推算其死亡时间D．图丁的核反应堆，通过镉棒插入的深浅调整中子数目以限制反应速度解析：图甲的远距离输电，可以提高输电电压来降低输电线路上的电流，从而减小输电线的能量损耗，选项A错误；各种气体原子的能级不同，由于放射光子的能量等于两个能级的能级差，故跃迁时放射能量不相同的光子，选项B错误；图丙的14C测年技术，依据植物体内的放射性强度改变推算其死亡时间，选项C正确；图丁的核反应堆，通过镉棒插入的深浅调整中子数目以限制反应速度，选项D正确．答案：CD12.如图所示，光滑水平面上静止着一辆质量为M的小车，小车上带着一光滑、半径为R的eq\f(1,4)圆弧轨道.现有一质量为m的光滑小球从轨道的上端由静止起先释放，下列说法中正确的是（）A.小球下滑过程中，小车和小球组成的系统总动量守恒B.小球下滑过程中，小车和小球组成的系统总动量不守恒C.小球下滑过程中，在水平方向上小车和小球组成的系统总动量守恒D.小球下滑过程中，小车和小球组成的系统机械能守恒解析：小车和小球在水平方向上的合力为零，此方向上动量守恒，总的合力不为零，所以总的动量不守恒；除重力和系统内弹力以外的力不做功，小车和小球组成的系统机械能守恒.综合可知B、C、D正确.答案：BCD13.质量分别为m1、m2的物体，分别受到不同的恒力F1、F2的作用，由静止起先运动，下列说法正确的是（）A.若在相同位移内它们动量改变相同，则eq\f(F1,F2)＝eq\f(m2,m1)B.若在相同位移内它们动量改变相同，则eq\f(F1,F2)＝eq\r(\f(m2,m1))C.若在相同时间内它们动能改变相同，则eq\f(F1,F2)＝eq\f(m2,m1)D.若在相同时间内它们动能改变相同，则eq\f(F1,F2)＝eq\r(\f(m1,m2))解析：由动能定理得：Fx＝eq\f(1,2)mv2－0，动能为：Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(p2,2m)，则Fx＝eq\f(p2,2m)，解得F＝eq\f(p2,2mx)，若在相同位移内它们动量改变相同，则F∝eq\f(1,m)有：eq\f(F1,F2)＝eq\f(m2,m1)，故A正确，B错误；由牛顿其次定律得：F＝ma，物体动能为Ek＝eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)m（at）2＝eq\f(F2t2,2m)，F＝eq\r(\f(2mEk,t))；若在相同时间内它们动能改变相同，则有F∝eq\r(m)，eq\f(F1,F2)＝eq\r(\f(m1,m2))，故C错误，D正确.答案：AD14.如图所示，一光电管的阴极用极限波长为λ0的钠制成.用波长为λ的紫外线照耀阴极，光电管阳极A和阴极K之间的电势差为U，饱和光电流的值（当阴极K放射的电子全部到达阳极A时，电路中的电流达到最大值，称为饱和光电流）为I，电子电荷量为e，则A.若入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K放射的光电子的最大初动能可能增大B.若改用同样强度的蓝光照耀可能逸出光电子C.每秒钟内由K极放射的光电子数目为I/eD.放射的电子到达A极时的动能最大值为hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))解析：从阴极K放射的光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，与入射光强度无关，入射光强度增到原来的三倍，但光子的能量不变，从阴极K放射的光电子的最大初动能不变，故A错误；蓝光的频率比紫外线的频率小，又依据Ek＝hν－W0可得，用同样强度的蓝光照耀可能逸出光电子，也可能不逸出光电子，故B正确；由K极放射的光电子数目为n＝eq\f(Q,e)＝eq\f(It,e)，每秒钟内由K极放射的光电子数目为eq\f(I,e)，故C正确；放射的电子到达A极时的动能最大值为Ek＝hν－W0＝eq\f(hc,λ)－eq\f(hc,λ0)＝hceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,λ)－\f(1,λ0)))，故D正确；故选BCD.答案：BCD二、非选择题(本题共5小题，共54分．把答案填在题中的横线上或依据题目要求作答．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．有数值计算的题，答案中必需明确写出数值和单位)15．(6分)在“探究碰撞中的不变量”试验中，装置如图所示，两个小球的质量分别为mA和mB.(1)现有下列器材，为完成本试验，哪些是必需的？请将这些器材前面的序号填在横线上________．①秒表②刻度尺③天平④圆规(2)假如碰撞中动量守恒，依据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有________．①eq\f(mA,mB)＝eq\f(ON,MP)②eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MP)③eq\f(mA,mB)＝eq\f(OP,MN)④eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MN)解析：(1)由试验原理可知，须要测小球质量，测OM、OP、ON距离，为精确确定落点，用圆规把多次试验的落点用完可能小的圆圈起，把圆心作为落点，所以须要天平、刻度尺、圆规．(2)依据动量守恒定律有：mAOP＝mAOM＋mBON，即mA(OP－OM)＝mBON，①正确．答案：(1)②③④(2)①16.（9分）一个铍核（eq\o\al(9,4)Be）和一个α粒子反应后生成一个碳核，放出一个中子并释放出5.6MeV的能量（保留两位有效数字）.（1）写出这个核反应方程；（2）假如铍核和α粒子共130g，且刚好反应完，求共放出多少能量？（3）这130g物质反应过程中，其质量亏损是多少？解析：（1）eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n.（2）铍核和氦核的摩尔质量之和μ＝μBe＋μα＝（9＋4）g/mol＝13g/mol，铍核和氦核各含的摩尔数n＝eq\f(M,μ)＝eq\f(130,13)mol＝10mol，所以放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10×6.02×1023×5.6MeV＝3.371×1025MeV＝5.4×1012J.（3）质量亏损Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(5.4×1012,（3.0×108）2)kg＝6.0×10－5kg.答案：（1）eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n（2）5.4×1012J（3）6.0×10－5kg17.（12分）已知氢原子的基态电子轨道半径为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级值为En＝eq\f(－13.6,n2)eV.（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.（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＝3.00×108m/s）解析：由eq\f(ke2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn)，可计算出电子在随意轨道上运动的动能Ekn＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)＝eq\f(ke2,2rn)，由En＝eq\f(－13.6,n2)eV计算出相应量子数n的能级值为En.（1）核外电子绕核做匀速圆周运动，静电引力供应向心力，则eq\f(ke2,req\o\al(2,1))＝eq\f(mveq\o\al(2,1),r1)，又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×（1.6×10－19）2,2×0.528×10－10)J＝13.6eV.（2）n＝1时，能级值E1＝eq\f(－13.6,12)eV＝－13.6eV；n＝2时，能级值E2＝eq\f(－13.6,22)eV＝－3.4eV；n＝3时，能级值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共三种，能级图如图所示.（3）由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短.由hν＝Em－En，ν＝eq\f(c,λ)，得λ＝eq\f(hc,E3－E1)＝eq\f(6.63×10－34×3×108,12.09×1.6×10－19)m＝1.03×10－7m.答案：（1）13.6eV（2）如解析图所示（3）1.03×10－7m18.（12分）如图所示，质量为M的木块位于光滑水平面上，木块与墙间用轻弹簧连接，起先时木块静止在A位置.现有一质量为m的子弹以水平速度v0射向木块并嵌入其中，经过一段时间，木块第一次回到A位置，弹簧在弹性限度内.求：（1）木块第一次