物理選修3-5全套講義模塊檢測(cè)2

模塊檢測(cè)(二)(時(shí)間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(本題共12小題，每小題4分，共48分．其中1～6題為單項(xiàng)選擇題，7～12題為多項(xiàng)選擇題)1．在下列幾種現(xiàn)象中，所選系統(tǒng)動(dòng)量守恒的有()A．原來(lái)靜止在光滑水平面上的車(chē)，從水平方向跳上一個(gè)人，以人和車(chē)為一系統(tǒng)B．運(yùn)動(dòng)員將鉛球從肩窩開(kāi)始加速推出，以運(yùn)動(dòng)員和鉛球?yàn)橐幌到y(tǒng)C．從高空自由落下的重物落在靜止于地面上的車(chē)廂中，以重物和車(chē)廂為一系統(tǒng)D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一個(gè)物體沿斜面滑下，以重物和斜面為一系統(tǒng)答案A解析判斷動(dòng)量是否守恒的方法有兩種：第一種，從動(dòng)量守恒的條件判定，動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)受到的合外力為零，故分析系統(tǒng)受到的外力是關(guān)鍵；第二種，從動(dòng)量的定義判定．B選項(xiàng)敘述的系統(tǒng)，初動(dòng)量為零，末動(dòng)量不為零．C選項(xiàng)敘述的系統(tǒng)，末動(dòng)量為零，而初動(dòng)量不為零．D選項(xiàng)，在物體沿斜面下滑時(shí)，向下的動(dòng)量增大．2．現(xiàn)在太陽(yáng)向外輻射的能量是由于太陽(yáng)內(nèi)部氫核聚變產(chǎn)生的，大約在40億年以后太陽(yáng)內(nèi)部將會(huì)啟動(dòng)另一種核反應(yīng)，其核反應(yīng)方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C，那時(shí)太陽(yáng)向外輻射的能量是由上述兩種核反應(yīng)產(chǎn)生的．已知eq\o\al(4,2)He的質(zhì)量為m1，eq\o\al(12,6)C的質(zhì)量為m2，則下列判斷正確的是()A．3m1>m2 B．3m1<C．3m1＝m2 D．m1＝答案A解析由于發(fā)生上述核聚變時(shí)釋放核能，根據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程，可知該反應(yīng)存在質(zhì)量虧損，所以3m1>m2，即選項(xiàng)A正確3．鈾裂變的產(chǎn)物之一氪90(eq\o\al(90,36)Kr)是不穩(wěn)定的，它經(jīng)過(guò)一系列衰變最終成為穩(wěn)定的鋯90(eq\o\al(90,40)Zr)，這些衰變是()A．1次α衰變，6次β衰變B．4次β衰變C．2次α衰變D．2次α衰變，2次β衰變答案B解析原子核每經(jīng)過(guò)一次α衰變，質(zhì)量數(shù)減少4，電荷數(shù)減少2；每經(jīng)過(guò)一次β衰變，電荷數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變．方法一α衰變的次數(shù)為n＝eq\f(90－90,4)＝0(次)，β衰變的次數(shù)為m＝eq\f(90－90,2)＋40－36＝4(次)．方法二設(shè)氪90(eq\o\al(90,36)Kr)經(jīng)過(guò)x次α衰變，y次β衰變后變成鋯90(eq\o\al(90,40)Zr)，由衰變前后的質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得4x＋90＝90,2x－y＋40＝36，解得x＝0，y＝4.4．A球的質(zhì)量為m，B球的質(zhì)量為2m，它們?cè)诠饣乃矫嫔弦韵嗤膭?dòng)量運(yùn)動(dòng)．B在前，A在后，發(fā)生正碰后，A球仍朝原方向運(yùn)動(dòng)，但其速率是原來(lái)的一半，碰后兩球的速率比vA′∶vB′為圖1A．1∶2B．1∶3C．2∶1D．2答案D解析設(shè)碰前A球的速率為vA，根據(jù)碰前兩球有相同的動(dòng)量，即mvA＝2mvB，可得碰前B球的速度為vB＝eq\f(vA,2)，碰后vA′＝eq\f(vA,2)，由動(dòng)量守恒定律，有mvA＋2m×eq\f(vA,2)＝m×eq\f(vA,2)＋2mvB′，解得碰后B球的速率為vB′＝eq\f(3,4)vA，所以eq\f(vA′,vB′)＝eq\f(2,3)，選項(xiàng)D正確．5.如圖2所示，兩質(zhì)量分別為m1和m2的彈性小球A、B疊放在一起，從高度為h處自由落下，且h遠(yuǎn)大于兩小球半徑，所有的碰撞都是完全彈性碰撞，且都發(fā)生在豎直方向．已知m2＝3m1，則小球A反彈后能達(dá)到的高度為圖2A．h B．2hC．3h D．4h答案D解析兩小球下降過(guò)程為自由落體運(yùn)動(dòng)，觸地時(shí)兩球速度相同，v＝eq\r(2gh)，B球碰撞地之后，速度瞬間反向，大小相等，選A與B碰撞過(guò)程進(jìn)行研究，碰撞前后動(dòng)量守恒，設(shè)碰后A、B速度大小分別為v1、v2，選豎直向上方向?yàn)檎较?，則m2v－m1v＝m1v1＋m2v2，由能量守恒定律得eq\f(1,2)(m1＋m2)v2＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m2veq\o\al(2,2)，且m2＝3m1，聯(lián)立解得v1＝2v＝2eq\r(2gh)，v2＝0，故小球A反彈后能達(dá)到的高度為H＝eq\f(v\o\al(2,1),2g)＝4h，選項(xiàng)D正確．6．如圖3所示，質(zhì)量為mP＝2kg的小球P從離水平面高度為h＝0.8m的光滑斜面上滾下，與靜止在光滑水平面上質(zhì)量為mQ＝2kg的帶有輕彈簧的滑塊Q碰撞，g＝圖3A．P球與滑塊Q碰撞前的速度為5B．P球與滑塊Q碰撞前的動(dòng)量為16C．它們碰撞后輕彈簧壓縮至最短時(shí)的速度為2D．當(dāng)輕彈簧壓縮至最短時(shí)其彈性勢(shì)能為16J答案C解析由機(jī)械能守恒定律，mPgh＝eq\f(1,2)mPveq\o\al(2,0)，解得P球與滑塊Q碰撞前的速度為v0＝eq\r(2gh)＝4m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；P球與滑塊Q碰撞前的動(dòng)量為p1＝mPv0＝8kg·m/s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)輕彈簧壓縮至最短時(shí)，P球與滑塊Q速度相等，由動(dòng)量守恒定律，mPv0＝(mP＋mQ)v，解得碰撞后輕彈簧壓縮最短時(shí)的速度是v＝2m/s，選項(xiàng)C正確；由能量守恒定律，當(dāng)輕彈簧壓縮至最短時(shí)其彈性勢(shì)能為Ep＝eq\f(1,2)mPveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(mP＋mQ)v2＝8J，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．7．圖4所示是用光照射某種金屬時(shí)逸出的光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的變化圖線(直線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為4.27，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)為0.5)．由圖可知()圖4A．該金屬的極限頻率為4.27×1014HzB．該金屬的極限頻率為5.5×1014HzC．該圖線的斜率表示普朗克常量D．該金屬的逸出功為0.5eV答案AC解析根據(jù)光電效應(yīng)方程Ek＝hν－W可知，圖線的斜率表示普朗克常量，圖線與ν軸的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率表示極限頻率；Ek—ν圖象中ν＝0時(shí)對(duì)應(yīng)的Ek的值表示逸出功的負(fù)值，易知該金屬的逸出功不等于0.5eV.所以選項(xiàng)A、C正確．8.如圖5所示，質(zhì)量為m的小球從距離地面高H的A點(diǎn)由靜止開(kāi)始釋放，落到地面上后又陷入泥潭中，由于受到阻力作用到達(dá)距地面深度為h的B點(diǎn)時(shí)速度減為零．不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g.關(guān)于小球下落的整個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的有()圖5A．小球的機(jī)械能減少了mg(H＋h)B．小球克服阻力做的功為mghC．小球所受阻力的沖量大于meq\r(2gH)D．小球動(dòng)量的改變量等于所受阻力的沖量答案AC解析在整個(gè)過(guò)程中，小球機(jī)械能的減少量等于其重力勢(shì)能的減少量為mg(H＋h)，故A對(duì)；由動(dòng)能定理，可推出小球克服阻力做的功為mg(H＋h)，故B錯(cuò)；在陷入泥潭過(guò)程中，由動(dòng)量定理，可推出小球受阻力的沖量大于meq\r(2gH)，故C對(duì)；在整個(gè)過(guò)程中，小球動(dòng)量的改變量等于所受合力的沖量，故D錯(cuò)．9.钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu衰變時(shí)釋放巨大能量，如圖6所示，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(4,2)He＋γ，則()圖6A．核反應(yīng)中γ的能量就是eq\o\al(239,94)Pu的結(jié)合能B．核燃料總是利用平均結(jié)合能小的核C.eq\o\al(235,92)U核比eq\o\al(239,94)Pu核更穩(wěn)定，說(shuō)明eq\o\al(235,92)U的結(jié)合能大D．由于衰變時(shí)釋放巨大能量，所以eq\o\al(239,94)Pu比eq\o\al(235,92)U的平均結(jié)合能小答案BD解析核燃料在衰變過(guò)程中要釋放巨大能量，所以總是要利用平均結(jié)合能小的核，才能更容易實(shí)現(xiàn)，B、D正確；核反應(yīng)中γ光子的能量是結(jié)合能中的一小部分，A錯(cuò)；C項(xiàng)說(shuō)明eq\o\al(235,92)U的結(jié)合能小，C錯(cuò)．10．由于放射性元素eq\o\al(237,93)Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)．已知eq\o\al(237,93)Np經(jīng)過(guò)一系列α衰變和β衰變后變成eq\o\al(209,83)Bi，下列論斷中正確的是()A.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少28個(gè)中子B.eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個(gè)中子C．衰變過(guò)程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變D．衰變過(guò)程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變答案BC解析eq\o\al(209,83)Bi的中子數(shù)為209－83＝126，eq\o\al(237,93)Np的中子數(shù)為237－93＝144，eq\o\al(209,83)Bi的原子核比eq\o\al(237,93)Np的原子核少18個(gè)中子，A錯(cuò)，B對(duì)；衰變過(guò)程中共發(fā)生了α衰變的次數(shù)為eq\f(237－209,4)＝7(次)，β衰變的次數(shù)是2×7－(93－83)＝4次，C對(duì)，D錯(cuò)．11．以下有關(guān)近代物理學(xué)內(nèi)容的若干敘述中正確的有()A．若氫原子核外電子從激發(fā)態(tài)n＝3躍遷到n＝2時(shí)發(fā)出的光子剛好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則從激發(fā)態(tài)n＝2躍遷到基態(tài)發(fā)出的光一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)B．用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核，不可能使氘核分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子C．8g的某放射性元素經(jīng)兩個(gè)半衰期后，D．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子外層就失去一個(gè)電子答案AB解析氫原子核外電子從n＝2躍遷到基態(tài)發(fā)出光子的能量大于從n＝3躍遷到n＝2發(fā)出光子的能量，因此它一定能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，即A對(duì)；用能量等于氘核結(jié)合能的光子照射靜止氘核，假若能使氘核分解成為宏觀速度為零的質(zhì)子和中子，但由于此時(shí)的質(zhì)子和中子沒(méi)有宏觀速度，無(wú)法離開(kāi)，受外界影響還會(huì)結(jié)合成氘核，因此只有能量大于氘核結(jié)合能的光子照射時(shí)才能分解，即B對(duì)；放射性元素發(fā)生衰變時(shí)會(huì)放出射線而演化成新核，此過(guò)程中新核并沒(méi)有離開(kāi)，輻射的只是射線，因此質(zhì)量減小非常小，即C錯(cuò)；原子核發(fā)生β衰變是核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成為一個(gè)質(zhì)子同時(shí)釋放一個(gè)電子，并非核外電子失去了，即D錯(cuò)．12．如圖7為玻爾為解釋氫原子光譜畫(huà)出的氫原子能級(jí)示意圖，一群氫原子處于n＝4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們自發(fā)地躍遷到較低能級(jí)時(shí)，以下說(shuō)法符合玻爾理論的有()圖7A．電子軌道半徑減小，動(dòng)能也要增大B．氫原子躍遷時(shí)，可發(fā)出連續(xù)不斷的光譜線C．由n＝4躍遷到n＝1時(shí)發(fā)出光子的頻率最小D．金屬鉀的逸出功為2.21eV，能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線有4條答案AD解析當(dāng)原子從第4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，原子的能量減小，軌道半徑減小，電子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小，故A正確；能級(jí)間躍遷輻射或吸收的光子能量必須等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，氫原子躍遷時(shí)，可發(fā)出不連續(xù)的光譜線，故B錯(cuò)誤；由n＝4躍遷到n＝1時(shí)輻射的光子能量最大，發(fā)出光子的頻率最大，故C錯(cuò)誤；第四能級(jí)的氫原子可以放出6條光譜線，其放出的光子能量分別為：E1＝－0.85－(－1.51)＝0.66eV；E2＝－0.85－(－3.40)＝2.55eV、E3＝－0.85－(－13.6)＝12.75eV、E4＝－1.51－(－3.40)＝1.89eV、E5＝－1.51－(－13.6eV)＝12.09eV、E6＝－3.40－(－13.6)＝10.20eV，故大于2.21eV的光譜線有4條，故D正確．二、計(jì)算題(本題共1小題，共6分)13．(6分)如圖8所示為“探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖．圖8(1)因?yàn)橄侣涓叨认嗤钠綊佇∏?不計(jì)空氣阻力)的飛行時(shí)間相同，所以我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中可以用________作為時(shí)間單位．(2)本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)必須要求的條件是()A．斜槽軌道必須是光滑的B．斜槽軌道末端點(diǎn)的切線是水平的C．入射小球每次都從斜槽上的同一位置無(wú)初速度釋放D．入射球與被碰球滿足ma>mb，ra＝rb(3)圖中M、P、N分別為入射球與被碰球?qū)?yīng)的落點(diǎn)的平均位置，則實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證的關(guān)系是()A．ma·ON＝ma·OP＋mb·OMB．ma·OP＝ma·ON＋mb·OMC．ma·OP＝ma·OM＋mb·OND．ma·OM＝ma·OP＋mb·ON答案(1)平拋時(shí)間(2)BCD(3)C解析(1)在此實(shí)驗(yàn)裝置中兩球的飛行時(shí)間相同，實(shí)驗(yàn)中可用平拋時(shí)間作為單位時(shí)間，從而變化比較速度大小為比較水平位移的大?。?2)此實(shí)驗(yàn)要求兩小球平拋，所以應(yīng)使斜槽末端點(diǎn)的切線是水平的，B對(duì)；要求碰撞時(shí)入射小球的速度不變，應(yīng)使入射小球每次都從斜槽上的同一位置無(wú)初速度釋放即可，C對(duì)，A錯(cuò)；為使入射小球不返回且碰撞時(shí)為對(duì)心正碰，應(yīng)使ma>mb且ra＝rb，D對(duì)．(3)實(shí)驗(yàn)中要驗(yàn)證mav1＝mav1′＋mbv2′，取平拋時(shí)間為單位時(shí)間，則變?yōu)閙aeq\f(OP,t)＝maeq\f(OM,t)＋mbeq\f(ON,t)，即ma·OP＝ma·OM＋mb·ON.三、計(jì)算題(本題共4小題，共46分)14．(10分)一粒質(zhì)量為4×10－4g的塵埃，在空中下落的速度從1m/s增加到3m答案見(jiàn)解析解析速度v1＝1λ1＝eq\f(h,mv1)＝eq\f(6.63×10－34,4×10－4×10－3×1)m≈1.66×10－27m，速度v2＝3λ2＝eq\f(h,mv2)＝eq\f(6.63×10－34,4×10－4×10－3×3)m≈5.5×10－28m.由于波長(zhǎng)太短，所以不能通過(guò)衍射現(xiàn)象觀察到其波動(dòng)性．15．(10分)以與水平方向成60°角斜向上的初速度v0射出的炮彈，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)因爆炸分成質(zhì)量分別為m和2m的兩塊，其中質(zhì)量為2m的一塊沿著原來(lái)的方向以2v0的速度飛行．(1)質(zhì)量較小的另一塊速度的大小和方向；(2)爆炸過(guò)程中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為炮彈的動(dòng)能？答案(1)2.5v0，方向與爆炸前炮彈運(yùn)動(dòng)的方向相反(2)eq\f(27,4)mveq\o\al(2,0)解析(1)斜拋的炮彈在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則炮彈在最高點(diǎn)爆炸前的速度為v1＝v0cos60°＝eq\f(v0,2)設(shè)炮彈在最高點(diǎn)爆炸前的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得3mv1＝2mv1′＋mv2，又v1′＝2v0解得v2＝－2.5v0，負(fù)號(hào)表示速度方向與規(guī)定的正方向相反．(2)爆炸過(guò)程中轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的化學(xué)能等于動(dòng)能的增量，所以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的化學(xué)能為ΔE＝ΔEk＝eq\f(1,2)(2m)v1′2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)(3m)veq\o\al(2,1)＝eq\f(27,4)mveq\o\al(2,0).16．(12分)如圖9所示，質(zhì)量為M＝9kg的小車(chē)B靜止在光滑水平面上，小車(chē)右端固定一輕質(zhì)彈簧，質(zhì)量m＝0.9kg的木塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))靠著彈簧放置并處于靜止?fàn)顟B(tài)，A與彈簧不拴接，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)．木塊A右側(cè)車(chē)表面光滑，木塊A左側(cè)車(chē)表面粗糙，動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.75.一顆質(zhì)量m0＝0.1kg的子彈以v0＝100m/s的初速度水平向右飛來(lái)，瞬間擊中木塊并留在其中．如果最后木塊A剛好不從小車(chē)左端掉下來(lái)，求小車(chē)最后的速度及最初木塊A到小車(chē)左端的距離圖9答案1m/s解析全程整體動(dòng)量守恒，有m0v0＝(M＋m＋m0)v1解得v1＝1子彈打木塊的瞬間，對(duì)子彈和木塊，有m0v0＝(m＋m0)v2解得v2＝10根據(jù)能量守恒，有eq\f(1,2)(m＋m0)veq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)(M＋m＋m0)veq\o\al(2,1)＝μ(m＋m0)gL解得L＝617．(14分)已知?dú)湓踊?/p>