1、模块综合试卷( 二)(时间：90 分钟 满分：100 分)一、选择题(本题共 14 小题，每小题 3 分，共 42 分)1(2017北仑中学高二期中) 下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有( )答案 AB解析 A 实验是 X 射线被石墨散射后部分波长变大，是康普顿效应，说明光具有粒子性，故 A 正确；B 实验是光电效应实验，光电效应说明光具有粒子性，故 B 正确；C 实验是 粒子散射实验，说明原子的核式结构模型，故 C 错误；D 实验是氢原子发射的光经三棱镜分光后，呈现线状谱，与光的粒子性无关，故 D 错误2(2018浙江 4 月选考14) 下列说法正确的是( )A组成原子核的核子越多，
2、原子核越稳定B. U 衰变为 Rn 经过 4 次 衰变，2 次 衰变23892 22286C在 LC 振荡电路中，当电流最大时，线圈两端电势差也最大D在电子的单缝衍射实验中，狭缝变窄，电子动量的不确定量变大答案 BD解析 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，故 A 错误；U 衰变为 Rn，质量数减少 16，电荷数减少 6，由于原子核经过一次 衰变，质子数23892 22286减少 2，质量数减少 4，经过一次 衰变，质子数增加 1，质量数不变所以有： 衰变次数 m 4； 衰变次数 n 2，所以 B 正确；当线圈两端电势差最238 2224 8 92 861大时，电流变化率
3、最大，此时电流为 0，故 C 错误；在电子的单缝衍射实验中，狭缝越窄，屏上中央亮条纹越宽，即能更准确地测得电子的位置根据不确定性关系 xp ，电子h4动量的不确定量变得更大，故 D 正确3(2017台州选考科目教学质量评估) 下列对原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )A 射线是高速运动的电子流B氢原子辐射光子后，氢原子的能量减少C太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的轻核聚变D. Bi 的半衰期是 5 天，100g Bi 经过 10 天后还剩下 50g21083 21083答案 BC解析 射线是电磁波，选项 A 错误；氢原子辐射光子后，放出能量，氢原子的能量减少，选项 B 正确；根据科学常
4、识，太阳辐射能量的主要来源是太阳内部发生的轻核聚变，选项C 正确； Bi 的半衰期是 5 天，100 克 Bi 经过 10 天后还剩下 25 克没有发生衰变，选21083 21083项 D 错误4(2017杭州质检)在家居装饰中常用到花岗岩、大理石等天然石材，这些岩石都含有不同程度的放射性元素下列说法中正确的是( )A放射性元素 U 发生 衰变的方程是： U Th He23892 23892 23490 42B 衰变中， 粒子获得的能量越大，其德布罗意波长越短C 衰变中产生的电子来源于原子核的内部，故半衰期会受元素化学状态的影响D若某一原子核衰变辐射出一个频率为 的 光子，该过程质量亏损为 m
5、，则 hmc2答案 AB解析 放射性元素 U 发生 衰变的方程是： U Th He，故 A 正确；根据 23892 23892 23490 42 知， 粒子获得的能量越大，其德布罗意波长越短，故 B 正确； 衰变中产生的hp h2mEk电子来源于原子核的内部，但是半衰期不会受元素化学状态的影响，故 C 错误；该原子核衰变后，质量亏损产生的能量为 mc2hE k，可知 h mc2，故 D 错误5(2017绍兴选考科目适应性考试) 下列说法正确的是( )A卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子的核式结构模型B原子核放出 粒子后，转变成新核所对应的元素是原来的同位素C能级处于 n4 的一个氢原子，自发辐
6、射时最多可以辐射出 3 种不同的光子D用频率为 0 的光照射逸出功为 W0 的金属时，逸出光电子的动能均为 h0W 0答案 AC解析 卢瑟福通过 粒子散射实验提出了原子核式结构模型，选项 A 正确； 粒子的符号是 e，根据质量数和电荷数守恒得知，原子核放出 粒子后，新核与旧核的质量数相同，0 1而质子数多一个，新核与旧核不可能是同位素，选项 B 错误；能级处于 n4 的一个氢原子，自发辐射最多可以辐射 3 种不同的光子，选项 C 正确；用频率为 0 的光照射逸出功为W0 的金属时，逸出光电子的最大初动能为 h0W 0，选项 D 错误6(2017杭州二中仿真考试) 下列说法中正确的是( )A电子
7、的衍射现象说明实物粒子也具有波动性B裂变物质体积小于临界体积时，链式反应不能进行C原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个电子D 235U 的半衰期约为 7 亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短答案 AB解析 电子是实物粒子，而电子的衍射现象说明实物粒子也具有波动性，故 A 正确；链式反应的条件是裂变物质的体积不小于其临界体积，因此当裂变物质的体积小于临界体积时，链式反应不能进行，故 B 正确；原子核内部一个质子转化成一个中子时，会同时释放出一个正电子，故 C 错误；元素的半衰期与环境及化学状态无关，故 D 错误7(2017衢州教学质量检测) 以下说法正确的是( )A一种元素具有
8、放射性，与它是以单质还是化合物存在无关B铀块体积大于等于临界体积是发生链式反应的条件之一C 14C(碳 14)衰变可以用来进行物质年代的测定D一束 射线射向验电器上端的金属球，原来带正电而有一定张角的金属箔片的角度将变得更大答案 ABC解析 如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质存在，还是以化合物形式存在，都具有放射性，A 正确；铀核裂变过程中能够发生链式反应的条件之一，是它的体积不能小于其临界体积，B 正确；利用 14C 衰变的半衰期可以进行物质年代的测定， C 正确； 射线具有较强的电离本领，电离后出现的电子把验电器上的正电荷中和，金属箔片的张角会变小，D 错误8如图 1 所示，我国
9、女子短道速滑运动中， “接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则( )图 1A甲对乙的冲量一定小于乙对甲的冲量B甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反C甲的动能增加量不一定等于乙的动能减少量D甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功答案 BC9如图 2 所示的装置用来研究光电效应现象，当用光子能量为 2.5eV 的光照射到光电管阴极上时，电流表 G 的读数为 0.2mA，移动变阻器的触头 c，当电压表的示数大于或等于0.7V 时，电流表示数为 0，则 (
10、 )图 2A光电管阴极的逸出功为 1.8eVB开关 S 断开后，没有电流流过电流表 GC改用光子能量为 1.5eV 的光照射，电流表 G 也有电流，但电流较小D光电子的最大初动能为 0.7eV答案 AD解析 该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于 0.7V 时，电流表示数为 0，则知光电子的最大初动能为 0.7eV，根据光电效应方程 Ekh W 0 得，逸出功W01.8eV ，故 A、D 正确；当开关 S 断开后，用光子能量为 2.5eV 的光照射到光电管阴极上时发生了光电效应，有光电子逸出，则有电流流过电流表，故 B 错误；改用光子能量为1.5eV 的光照射，由于光子的能量
11、小于逸出功，所以不能发生光电效应，无光电流，故 C错误10一个静止的铀核，放在匀强磁场中，它发生一次 衰变后变为钍核， 粒子和钍核都在匀强磁场中做匀速圆周运动某同学作出如图 3 所示运动径迹示意图，以下判断正确的是( )图 3A1 是 粒子的径迹，2 是钍核的径迹B1 是钍核的径迹，2 是 粒子的径迹C3 是 粒子的径迹，4 是钍核的径迹D3 是钍核的径迹，4 是 粒子的径迹答案 B解析 由动量守恒定律可知，静止的铀核发生 衰变后，生成的均带正电的 粒子和钍核的动量大小相等，但方向相反，由左手定则可知它们的运动轨迹应为“外切”圆，又 R ，在 p 和 B 相等的情况下， R ，因 q 钍 q，
12、则 R 钍 R，故 B 正确mvBq pBq 1q11放射性元素钋( Po)发生 衰变，其半衰期是 138 天，衰变方程为21084PoX He，则下列说法中错误的是( )21084 42AX 原子核含有 124 个中子BX 原子核含有 206 个核子C 射线是由处于激发态的钋核从较高能级向较低能级跃迁时发出的D100g 的 Po 经 276 天，已衰变的质量为 75g21084答案 C解析 X 原子核中的核子数为 2104206( 个)，B 项正确中子数为 206(842)124(个) ，A 项正确 射线是核反应前后因质量亏损释放的能量以 光子的形式放出产生的，C 项错误经过两个半衰期，剩余
13、的钋的质量为原来的四分之一，则已衰变的质量为原来的四分之三，D 项正确12科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量核反应方程分别为：XY He H4.9MeV 和 H H HeX 17.6MeV.下列表述正确的有( )42 31 21 31 42AX 是中子BY 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 AD13.如图 4 所示，一群氢原子处于量子数 n3 能级状态，下列说法正确的是( )图 4A氢原子向低能级跃迁时最多产生 3 种频率的光子B用 0.70eV 的光子照射氢原子可使其跃迁C用 0.70eV 动能的电子碰撞可使氢原子跃迁D
14、氢原子向低能级跃迁时电子动能增大，总能量减小答案 ACD解析 一群氢原子处于 n3 的能级状态，向低能级跃迁时最多产生 3 种频率的光子，选项A 正确；光子能量等于两能级的能量差时才能被氢原子吸收，选项 B 错误；电子碰撞只能把其一部分能量传递给氢原子，因而电子的动能只要比氢原子的两能级的能量差大就可使氢原子跃迁，选项 C 正确；氢原子向低能级跃迁，速度将增大，但向外辐射能量，总能量减小，选项 D 正确14(2018浙江 4 月选考15)氢原子的能级图如图 5 所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是(可见光的波长范围为 4.0107 m7.610 7 m，普朗克常量h6.610 34
15、 Js，真空中的光速 c3.010 8m/s)( )图 5A氢原子从高能级跃迁到基态时，会辐射 射线B氢原子处在 n4 能级时，会辐射可见光C氢原子从高能级向 n3 能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应D氢原子从高能级向 n2 能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为 1.89eV答案 BC解析 射线是原子核衰变时产生的高能电磁波，与核外电子无关，故 A 错误；电子从高能级向低能级跃迁时辐射出光子，根据 Ehh ，可得可见光光子的能量范围为c1.633.09eV.从 n4 能级跃迁到 n2 能级 E2.55eV，处在可见光能量范围内，故 B 选项正确；从高能级向 n3 能级跃迁
16、辐射出最大能量为 E1.51eV1.63eV ，属于红外线，具有热效应，所以 C 选项正确；在同一介质中传播速度越小，折射率越大，光子频率越大，能量越大，而从高能级向 n2 能级跃迁时最大能量为 3.4eV，所以 D 选项错误二、填空题(本题共 2 小题，共 12 分)15(6 分) 在快中子增殖反应堆中，使用的核燃料是 Pu，裂变时释放出快中子，周围的23994U 吸收快中子后变成 U， U 很不稳定，经过两次 衰变后变成 Pu.已知 1 个23892 23992 23992 23994U 核的质量为 m1,1 个 Pu 核的质量为 m2,1 个电子的质量为 me，真空中光速为 c.2399
17、2 23994(1) U 的衰变方程是 _；23992(2) U 衰变释放的能量为 _23992答案 (1) U Pu2 e (2)( m1m 22m e)c223992 23994 0 1解析 (1)发生 衰变，质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知，其衰变方程为： U23992Pu2 e；23994 0 1(2)一次衰变过程中的质量亏损为：mm 1m 22m e根据质能方程有：Emc 2( m1m 22m e)c2.16(6 分)(2016瑞安中学高二期中)气垫导轨( 如图 6)工作时，空气从导轨表面的小孔喷出，在导轨表面和滑块内表面之间形成一层薄薄的空气层，使滑块不与导轨表面直接接触，大大
18、减小了滑块运动时的阻力为了探究碰撞中的不变量，在水平气垫导轨上放置两个质量均为 m 的滑块，每个滑块的一端分别与穿过打点计时器的纸带相连，两个打点计时器所用电源的频率均为 f.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，并让两滑块以不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动，如图 7 为某次实验碰撞前后打出的点迹清晰的纸带的一部分，在纸带上以同间距的 6 个连续点为一段划分纸带，用刻度尺分别量出碰撞前长度 s1、s 2 和碰撞后纸带长度 s3.若题中各物理量的单位均为国际单位，那么，碰撞后两滑块的质量和速度大小的乘积为_，若满足_，则碰撞前后两滑块的总动量守恒图 6图 7答案 s 1s
19、 22s 32ms3f5三、计算题(本题共 4 小题，共 46 分)17(8 分) 氢原子的能级图如图 8 所示氢原子从能级 n 3 向 n1 跃迁所放出的光子正好使某种金属材料产生光电效应有一群处于 n4 能级的氢原子向较低能级跃迁时所发出的光照射该金属求该金属的截止频率和产生光电子最大初动能的最大值普朗克常量h6.6310 34 Js，结果保留两位有效数字图 8答案 2.910 15Hz 0.66eV解析 E 3E 1h c解得 c2.910 15 Hzn4 向 n1 跃迁所放出的光子照射金属产生光电子最大初动能最大，根据爱因斯坦光电效应方程Ek(E 4E 1)(E 3E 1)得 Ek0.
20、66 eV.18(10 分) 一单摆摆球质量 m0.2kg，摆长 l0.9m ，今将摆球拉离与竖直方向成 5角处由静止释放，求摆球第一次运动到最低点的过程中重力的冲量和合力的冲量(g10m/s 2，cos50.996)答案 Ns 或 0.942Ns，方向竖直向下31053610 2 Ns，方向沿水平方向解析 单摆的周期 T2lgIGmg Ns 或 0.942 NsT4 310方向：竖直向下设摆球第一次运动到最低点时速度为 v，由机械能守恒得 mgl(1cos 5) mv212v 0.268 m/s2gl1 cos 5I 合 mv5.3610 2 Ns.方向：沿水平方向19(12 分) 如图 9
21、 所示，木块 m2 静止在高 h0.45m 的水平桌面的最右端，木块 m1 静止在距 m2 左侧 s06.25m 处现木块 m1 在水平拉力 F 作用下由静止开始沿水平桌面向右运动，与 m2 碰前瞬间撤去 F，m 1 和 m2 发生弹性正碰碰后 m2 落在水平地面上，落点距桌面右端水平距离 s1.2m已知 m10.2kg，m 20.3kg，m 1 与桌面间的动摩擦因数为 0.2.(两个木块都可以视为质点，不计空气阻力，g 取 10m/s2)求：图 9(1)碰后瞬间 m2 的速度大小；(2)m1 碰撞前、后的速度；(3)水平拉力 F 的大小答案 (1)4m/s (2)5 m/s ，方向水平向右
22、1m/s ，方向水平向左 (3)0.8N解析 (1)设 m1 与 m2 发生弹性碰撞后瞬间 m2 的速度为 v2.碰撞后 m2 做平抛运动，则h gt2，sv 2t，12解得 v24m/s.(2)设 m1 碰撞前、后的速度分别为 v、v 1，m 1 与 m2 碰撞过程动量和能量守恒，取水平向右为正方向，则 m1vm 1v1m 2v2，m1v2 m1v m2v ，12 12 12 12 22联立并代入数据得 v5m/s，v 11 m/s.m1 碰撞前的速度大小为 5m/s，方向向右；碰撞后的速度大小为 1 m/s，方向向左(3)m1 与 m2 碰撞之前有 v22as 0，Fm 1gm 1a，代入
23、数据解得 F0.8N.20.(16 分)(2017嘉兴新高考选考科目测试)如图 10 所示为一种核反应研究设备的示意图密闭容器中为钚的放射性同位素 Pu，可衰变为铀核 U 和 粒子，并放出能量为23994 23592E0 的 光子( Pu 可视为静止，衰变放出的光子动量可忽略)衰变产生的质量为 m、带电23994荷量为 q 的 粒子，从坐标为(0，L) 的 A 点以速度 v0 沿x 方向射入第一象限的匀强电场(场强方向沿 y 轴负方向)，再从 x 轴上坐标(2 L,0)的 C 处射入 x 轴下方垂直纸面向外的匀强磁场中，经过匀强磁场偏转后回到坐标原点 O.若粒子重力可忽略不计，求：图 10(1
24、)电场强度 E 大小；(2)磁感应强度 B 的大小；(3)钚在核反应中亏损的质量答案 见解析解析 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动水平方向做匀速直线运动：2Lv 0t竖直方向做匀加速直线运动：L t212qEm解得：Emv022qL(2)设带电粒子在 C 点竖直分速度为 vyvy t v 0qEm qEm2Lv0粒子进入磁场的速度 v v0，方向与 x 轴正方向成 45角2粒子在磁场中做匀速圆周运动，由几何知识可知：R L2由洛伦兹力提供向心力：qBvmv2R解得：B mvqR mv0qL(3)放射性同位素 Pu 的衰变方程为： Pu U He23994 23994 23592 42粒子的质量为 m，则 U 的质量为 M m235922354衰变过程动量守恒：Mvmv 0，由 EU Mv2，E mv 得，E U E，12 12 02 mM质量亏损放出的能量 Emc 2EE UE E 0所以 m 239mv02470c2 E0c2
