2017-2018学年物理人教版选修3-5讲义综合检测1

综合检测(一)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分)1．在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是()A．查德威克通过研究阴极射线发现了电子B．汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说C．居里夫人首先发现了天然放射现象D．卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子答案D解析汤姆孙研究阴极射线发现了电子，A错；卢瑟福首先提出了原子核式结构学说，B错；贝可勒尔首先发现了天然放射现象，C错，D对．2．核磁共振成像(缩写为MRI)是一种人体不接触放射线，对人体无损害，可进行人体多部位检查的医疗影像技术．基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号．由于人体内各种组织所含氢原子数量不同，或同种组织正常与病变时所含氢原子数量不同，释放的能量亦不同，将这种能量信号通过计算机转换成图像，就可以用来诊断疾病．关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是()A．任何频率的电磁波氢原子均可吸收B．频率足够高的电磁波氢原子才吸收C．能量大于13.6eV的光子氢原子才能吸收D．氢原子只能吸收某些频率的电磁波答案D解析氢原子只吸收能量等于能级差的光子．3．研究放射性元素射线性质的实验装置如图1所示．两块平行放置的金属板A、B分别与电源的两极a、b连接，放射源发出的射线从其上方小孔向外射出．则()图1A．a为电源正极，到达A板的为α射线B．a为电源正极，到达A板的为β射线C．a为电源负极，到达A板的为α射线D．a为电源负极，到达A板的为β射线答案B解析β射线为高速电子流，α射线为氦核流，在同一电场中，β射线偏转的轨迹曲率半径小于α射线的曲率半径，由图知，向左偏的为β射线，向右偏的为α射线，即到达A板的为β射线，说明电场方向水平向右，那么a为电源正极，B正确．4．放射性元素A经过2次α衰变和1次β衰变后生成新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A．1位 B．2位C．3位 D．4位答案C解析原子核经过一次α衰变，电荷数减小2，经过一次β衰变，电荷数增加1，所以元素A经过2次α衰变和1次β衰变后电荷数减小3，生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，C正确．5.如图2所示，在光滑水平面上，有质量分别为2m和m的A、B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与A、B图2A．两滑块的动能之比EkA∶EkB＝1∶2B．两滑块的动量大小之比pA∶pB＝2∶1C．两滑块的速度大小之比vA∶vB＝2∶1D．弹簧对两滑块做功之比WA∶WB＝1∶1答案A解析根据动量守恒定律知，两滑块脱离弹簧后动量大小相等，B项错误；mAvA＝mBvB，故vA∶vB＝mB∶mA＝1∶2，C项错误；由Ek＝eq\f(p2,2m)得EkA∶EkB＝eq\f(mB,mA)＝eq\f(1,2)，A项正确；由W＝ΔEk知WA∶WB＝EkA∶EkB＝1∶2，D项错误．6．静止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出α粒子后变为钋核eq\o\al(218,84)Po，α粒子动能为Eα.若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能．真空中的光速为c，则该反应中的质量亏损为()A.eq\f(4,218)·eq\f(Eα,c2) B．0C.eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2) D.eq\f(218,222)·eq\f(Eα,c2)答案C解析由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m)，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是eq\f(222,218)·Eα，由质能方程得质量亏损是eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2).7．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是()A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关答案AC解析电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹．可以说明β射线是一种粒子，故B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构．中子衍射说明中子是一种波，故C正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故D错误．8．(多选)“轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式，即原子核俘获一个核外电子后核内一个质子变为中子，原子核衰变成一个新核，并且放出一个中微子(其质量小于电子质量且不带电)．若一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”(电子的初动量可不计)，则()A．生成的新核与衰变前的原子核质量数相同B．生成的新核的核电荷数增加C．生成的新核与衰变前的原子核互为同位素D．生成的新核与中微子的动量大小相等答案AD解析质子与中子的质量数相同，所以发生“轨道电子俘获”后新核与原核质量数相同，A正确；新核质子数减少，故核电荷数减少，B错误；新核与原核质子数不同，不能称它们互为同位素，C错误；以静止原子核及被俘获电子为系统，系统动量守恒，系统初动量为零，所以生成的新核与中微子的动量大小相等，方向相反，D正确．9．(多选)下列说法正确的是()A．相同频率的光照射到不同的金属上，逸出功越大，出射的光电子最大初动能越小B．钍核eq\o\al(234,90)Th衰变成镤核eq\o\al(234,91)Pa，放出一个中子，并伴随着放出γ光子C．根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子运动的加速度减小D．比结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠，原子核越稳定答案AD解析钍核衰变的核反应方程为eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，选项B错误；氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子轨道半径减小，由a＝eq\f(kQq,mr2)，核外电子运动的加速度增大，选项C错误；故只有选项A、D正确．10．(多选)如图3所示，子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出，此时木块动能增加了6J，那么此过程产生的内能可能为()图3A．10J B．8JC．6J D．4J答案AB解析设子弹的初速度为v0，射入木块后子弹与木块共同的速度为v，木块的质量为M，子弹的质量为m.根据动量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v得：v＝eq\f(mv0,m＋M)木块获得的动能为ΔEk＝eq\f(1,2)Mv2＝eq\f(Mm2v\o\al(2,0),2M＋m2)＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M＋m)·eq\f(m,M＋m)系统产生的内能为Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M＋m)可得Q＞ΔEk＝6J，故A、B正确．二、填空题(本题共3小题，共18分)11．(6分)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，eq\o\al(235,92)U是核电站常用的核燃料，eq\o\al(235,92)U受一个中子轰击后裂变成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr两部分，并产生________个中子，要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填“大于”或“小于”)它的临界体积．答案3大于解析eq\o\al(235,92)U受一个中子轰击后裂变成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr两部分，根据电荷数和质量数守恒有：92＝56＋36,235＋1＝144＋89＋x×1，解得x＝3，即中子个数为3.链式反应的条件：裂变物质的体积大于临界体积．12．(6分)如图4所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成．图4(1)示意图中，a端应是电源________极．(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，_________________________.(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确．A．增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大B．增大绿光照射强度，电路中光电流增大答案(1)正(2)阴极K发射电子，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．无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M(3)B13．(6分)某同学用图5甲所示的装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞中的守恒量．图中SQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B球放在水平槽上靠近末端的地方，让A球仍从位置G由静止滚下，和B球碰撞后，A、B两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零点与O点对齐．(1)碰撞后B球的水平射程ON应取为________cm.图5(2)该同学在实验过程中记录了如下数据，设A球做平抛运动的时间为t，请根据数据求出两球碰撞前的质量与速度的乘积之和是________，两球碰撞后的质量与速度的乘积之和是________，由此得出的结论是_______________.mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm20.010.015.247.9答案(1)65.2(2)eq\f(958.0g·cm,t)eq\f(956.0g·cm,t)在误差允许的范围内，碰撞前、后质量与速度的乘积之和不变解析(1)水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为平均落点，从图乙上可读出约为65.2cm.(2)A、B两球在碰撞前、后都做平抛运动，高度相同，在空中运动的时间相同，而水平方向都做匀速直线运动，其水平射程等于速度与落地时间t的乘积．碰撞前A球的速度为vA＝eq\f(OP,t)＝eq\f(47.9cm,t)，碰撞前质量与速度的乘积之和为mAvA＝20.0g×eq\f(47.9cm,t)＝eq\f(958.0g·cm,t).碰撞后A球的速度为vA′＝eq\f(OM,t)＝eq\f(15.2cm,t)，碰撞后B球的速度为vB′＝eq\f(ON,t)＝eq\f(65.2cm,t).碰撞后质量与速度的乘积之和为mAvA′＋mBvB′＝20.0g×eq\f(15.2cm,t)＋10.0g×eq\f(65.2cm,t)＝eq\f(956.0g·cm,t).三、计算题(本题共4小题，共42分)14．(10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6所示，则：图6(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，发射光电子的最大初动能是多少电子伏？金属铯钙镁钛逸出功W/eV1.92.73.74.1答案(1)6种(2)2.55eV(3)铯0.65eV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.15．(10分)山东海阳核电站一期工程规划建设两台125万千瓦的AP1000三代核电机组．如果铀235在中子的轰击下裂变为eq\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe，质量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u.(1)写出裂变方程；(2)求出一个铀核裂变放出的能量；(3)若铀矿石的浓度为3%，一期工程建成后，一年将消耗多少吨铀矿石？答案(1)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)140.4MeV(3)45.7t解析(2)裂变过程的质量亏损Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.1507u，释放的能量ΔE＝Δmc2＝0.1507×931.5MeV≈140.4MeV.(3)核电站一年的发电量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J，由E＝NΔE＝eq\f(m·3%,M)NAΔE得m＝eq\f(EM,3%·NAΔE)＝eq\f(7.884×1016×235,3%×6.02×1023×140.4×106×1.6×10－19)g≈4.57×10716．(10分)一个静止的氮核eq\o\al(14,)7N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∶(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么？(3)写出核反应方程．答案(1)3×106(3)eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,)5B＋eq\o\al(4,2)He解析氮核吸收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，然后根据粒子在磁场中的运动情况就可以判断出新核的种类，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＋mCvC根据衰变规律，可知C核的质量数为14＋1－11＝4由此解得vC＝3×106由带电粒子在洛伦兹力的作用下做圆周运动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)qB＋qC＝7联立可得qC＝2，而mC＝4，则C核是氦原子核，核反应方程为eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,)5B＋eq\o\al(4,2)He17．(12分)如图7所示，水平地面上有两个静止的小物块a和b，其连线与墙垂直，a和b相距l，b与