高中同步测试卷·人教物理选修3－5：高中同步测试卷（十三） word版含解析

高中同步测试卷(十三)

模块测试卷(A)

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分.在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项正确.全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分.)

1.在α粒子散射实验中，少数α粒子发生了大角度偏转，这些α粒子(　　)

A.一直受到重金属原子核的斥力作用 B.动能不断减小

C.电势能不断增大  D.出现大角度偏转是与电子碰撞的结果

2.在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上.假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(　　)

A.一定落在中央亮纹处

B.一定落在亮纹处

C.可能落在暗纹处

D.落在中央亮纹处的可能性最大

3.(2016·高考天津卷)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展.下列说法符合事实的是(　　)

A.赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论

B.查德威克用α粒子轰击N获得反冲核O，发现了中子

C.贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构

D.卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型

4.用频率为ν1的单色光照射某种金属表面，发生了光电效应现象.现改用频率为ν2的另一单色光照射该金属表面，下面说法正确的是(　　)

A.如果ν2>ν1，则能发生光电效应

B.如果ν2<ν1，则不能发生光电效应

C.如果ν2>ν1，则逸出光电子的最大初动能增大

D.如果ν2>ν1，则逸出光电子的最大初动能不受影响

5.在物理学中，没有比光更令人惊奇的了.关于光的产生、本质和应用，下列说法正确的是(　　)

A.光是一份一份的，每一份叫作光子，每一个光子的能量是hν，光子打在金属板上，可能发生光电效应

B.光子被U吸收，U会裂变，发生链式反应，产生核能

C.光子既有能量，又有动量

D.光子是较轻的粒子，参与强相互作用

6.质量为m的小球A，沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止的小球B发生正碰，碰后小球A速度大小变为原来的，那么小球B的速度可能值为(　　)

A.v0  B.v0

C.v0  D.v0

7.如图所示，质量为0.5 kg的小球在距离车底面高为20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s速度沿光滑的水平面向右匀速行驶的敞篷小车中.车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg，设小球在落到车底前瞬间的速度大小是25 m/s，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是(g取10 m/s2)(　　)

A.5 m/s  B.4 m/s

C.8.5 m/s  D.9.5 m/s

8.下列说法正确的有(　　)

A.方程式U→Th＋He是重核裂变反应方程

B.方程式H＋H→He＋γ是轻核聚变反应方程

C.氢原子光谱是分立的

D.氢原子从某激发态跃迁至基态要吸收特定频率的光子

9.目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，下列有关放射性知识的说法中正确的是(　　)

A.β射线与γ射线一样是电磁波，但穿透本领远比γ射线弱

B.氡的半衰期为3.8天，4个氡原子核经过7.6天后就一定只剩下1个氡原子核

C.U衰变成Pb要经过8次β衰变和8次α衰变

D.放射性元素发生β衰变时所释放的电子是原子核内的中子转化为质子时产生的

10.氢原子能级如图，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是(　　)

A.氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nm

B.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级

C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线

D.用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级

11.静止在匀强磁场中的U核，发生α衰变后生成Th核，衰变后的α粒子速度方向垂直于磁场方向，则以下结论中正确的是(　　)

①衰变方程可表示为U＝Th＋He

②衰变后的Th核和α粒子的轨迹是两个内切圆，轨道半径之比为1∶45

③Th核和α粒子的动能之比为2∶117

④若α粒子转了117圈，则Th核转了90圈

A.①③　　　　　　　 B.②④

C.①②　　　　　　　　 D.③④

12.一单色光照到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是(　　)

A.只增大入射光的频率，金属逸出功将减小

B.只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变

C.只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大

D.只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多

二、非选择题(本题共4小题，共40分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位.)

13.(9分)约里奥—居里夫妇发现放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是　　　　，其衰变方程式为 　　　　　　Ｗ.P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg的P随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的P经　　　　天的衰变后还剩0.25 mg.

14.(9分)气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦.我们可以用带竖直挡板C、D的气垫导轨和滑块A、B验证动量守恒定律，实验装置如图所示，采用的实验步骤如下：

a.用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；

b.调整气垫导轨，使导轨处于水平；

c.在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧(弹簧的劲度系数很大，压缩量可忽略)，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；

d.用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1；

e.按下电钮放开卡销，同时分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作，当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时计时结束，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.

(1)实验中还应测量的物理量是________________________________________.

(2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是　　　　　　　　，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因有__________________(答出两点即可).

(3)用上述实验数据也可测出被压缩的弹簧的弹性势能的大小，其表达式为

_____________________________________________________________ .

15.(10分)历史上第一次利用加速器实现的核反应是用加速后动能为0.5 MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1 MeV＝1.6×10－13 J)

(1)写出上述核反应方程；

(2)求上述核反应的质量亏损.

16.(12分)如图所示，质量为M的天车静止在光滑水平轨道上，下面用长为L的细线悬挂着质量为m的沙箱，一颗质量为m0的子弹以v0的水平速度射入沙箱，并留在其中，在以后的运动过程中，求：

(1)沙箱上升的最大高度；

(2)天车的最大速度.

参考答案与解析

1．[导学号13050193]　【解析】选A.α粒子一直受到重金属原子核的斥力作用，斥力先做负功后做正功，α粒子动能先减小后增大，电势能先增大后减小，A正确，B、C错误．α粒子的质量远大于电子的质量，与电子碰后其运动状态基本不变，D错误．

2．[导学号13050194]　【解析】选CD.根据概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但是落在中央亮纹处的概率最大．当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D正确．

3．[导学号13050195]　【解析】选AC.赫兹通过一系列实验，得到了电磁波，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确．查德威克用α粒子轰击Be，获得反冲核C，发现了中子，选项B错误．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C正确．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型，选项D错误．

4．[导学号13050196]　【解析】选AC.对于一定的金属，入射光的频率必须大于或等于某一频率ν时才会产生光电效应，频率ν称为截止频率．如果入射光的频率低于截止频率ν，则不论光强多大，照射时间多长，都不会产生光电效应．不同的金属有不同的截止频率，当ν2>ν1时能发生光电效应，当ν2<ν1时不一定能发生光电效应，A正确，B错误；因光电子的最大初动能随着入射光频率的增加而线性增加，所以当ν2>ν1时逸出光电子的最大初动能增大，C正确，D错误．

5．[导学号13050197]　【解析】选AC.根据光子说和光电效应可知A、C正确；中子被U吸收，U会裂变，发生链式反应，产生核能，而不是光子被吸收，B错误；光子是媒介子，传递电磁相互作用，D错误．

6．[导学号13050198]　【解析】选AB.由动量守恒定律有mv0＝m×v0＋2mv，得v＝v0，或mv0＝－m×v0＋2mv，得v＝v0，并且可验证两种情况中动能不增加，选项A、B正确．

7．[导学号13050199]　【解析】选A.由平抛运动的知识可知，小球下落的时间t＝ ＝2 s，在竖直方向的速度vy＝gt＝20 m/s，由运动的分解可得，在水平方向的速度vx＝ m/s＝15 m/s，由于小球和小车的相互作用满足在水平方向上动量守恒，所以－m球vx＋m车v车＝(m球＋m车)v，解得v＝5 m/s，A正确．

8．[导学号13050200]　【解析】选BC.方程式U→Th＋He是α衰变方程，故A错误；聚变是质量较轻的核转化为质量较大的核，所以方程式H＋H→He＋γ是轻核聚变反应方程，故B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级En＝E1，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确；氢原子从某激发态跃迁至基态要放出特定频率的光子，故D错误．

9．[导学号13050201]　【解析】选D.β射线是高速的电子流，不是电磁波，A错误；半衰期是一个统计规律，对少数粒子不适用，B错误；由U→Pb＋xHe＋ye，根据质量数和电荷数守恒，有238＝206＋4x，92＝82＋2x－y，解得x＝8，y＝6，即U衰变成Pb要经过8次α衰变和6次β衰变，C错误；β衰变是原子核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，并把转化产生的电子发射到核外，D正确．

10．[导学号13050202]　【解析】选CD.根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此选项A错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知选项B错误，选项D正确；一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以选项C正确．

11．[导学号13050203]　【解析】选D.原子核的衰变是不可逆的，所以衰变方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连接，即U核衰变的方程应为：U→Th＋He，①错误；衰变后的α粒子和新核速度方向相反，电性相同，由左手定则知，它们所受的洛伦兹力方向相反，所以其运动轨迹应为两个外切圆，②错误；衰变前U核静止，衰变过程动量守恒，所以衰变后的α粒子和新核动量大小相等，由Ek＝知，Th核的动能Ek1和α粒子的动能Ek2之比Ek1∶Ek2＝mα∶mTh＝2∶117，③正确；由T＝知，＝＝，故α粒子转117圈与Th核转90圈所用时间相同，④正确．

12．[导学号13050204]　【解析】选BCD.金属逸出功由金属材料决定，与入射光无关，故A错误；根据爱因斯坦光电效应方程得知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，与光照射时间无关，故B、C正确；只增大入射光的强度，单位时间内入射的光子个数增加，一个光子被一个电子吸收，则单位时间内逸出的光电子数目将增多，故D正确．故选BCD.

13．[导学号13050205]　【解析】据电荷数守恒和质量数守恒，知P衰变成Si时放出粒子的电荷数为1、质量数为0，故该粒子为正电子(e)，P的衰变方程为P→Si＋e；由m­t图知P的半衰期为T＝14天，由m余＝m0，将m0＝4 mg、m余＝0.25 mg代入，解得t＝56天．

【答案】e　P→Si＋e　56

14．[导学号13050206]　【解析】(1)滑块A、B分开的过程中动量守恒，A、B分开后在导轨上匀速运动，测出一段时间内滑块的位移可得出滑块运动的速度，所以为了求解滑块B的速度，还应测出B的右端至D板的距离L2.

(2)该实验的误差来源于测量质量、时间、距离等存在误差；阻力造成误差；气垫导轨不水平造成误差等．

(3)根据能量守恒定律知，减少的弹性势能转化为两个滑块的动能，故有Ep＝.

【答案】(1)B的右端至D板的距离L2

(2)mA－mB＝0　测量质量、时间、距离等存在误差；由于阻力造成误差；气垫导轨不水平造成误差等

(3)Ep＝

15．[导学号13050207]　【解析】(2)Δmc2＝E末－E初，所以Δm＝＝ kg＝3.1×10－29 kg.

【答案】(1)H＋X→He＋He

(或H＋Li―→He＋He)

(2)3.1×10－29 kg

16．[导学号13050208]　【解析】(1)子弹打入沙箱过程中，它们组成的系统动量守恒，则m0v0＝(m0＋m)v1

摆动过程中，子弹、沙箱、天车组成的系统水平方向动量守恒、机械能守恒．沙箱到达最大高度时，系统有相同的速度，设为v2，则有

(m0＋m)v1＝(m0＋m＋M)v2

(m0＋m)v＝(m0＋m＋M)v＋(m0＋m)gh

联立三式可得沙箱上升的最大高度

h＝.

(2)子弹和沙箱再摆回最低点时，天车的速度最大，设此时天车的速度为v3，沙箱的速度为v4，由动量守恒得

(m0＋m)v1＝Mv3＋(m0＋m)v4

由系统机械能守恒得

(m0＋m)v＝Mv＋(m0＋m)v

联立两式可求得天车的最大速度

v3＝v1＝v0.

【答案】(1)

(2)v0