階段評估·模塊檢測(三)

（三）選修3-5(90分鐘100分)1.(4分)已知?dú)湓拥哪芗増D如圖所示，現(xiàn)用光子能量介于10eV～12.9eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說法中正確的是()A.在照射光中可能被吸收的光子能量有無數(shù)種B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種C.照射后可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有6種D.照射后可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有3種【解析】選B、C.根據(jù)躍遷規(guī)律，hν=E2-E1和能級圖可確定，A錯(cuò)誤，B正確.氫原子最高能躍遷到n=4的能級，則觀測到的光波長種類N=C24=6種，C正確，D錯(cuò)誤.2.(4分)光電管是應(yīng)用光電效應(yīng)的原理制成的光電元件.如圖所示，當(dāng)一束單色光照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G中無電流通過，這可能是因?yàn)?)A.照射時(shí)間太短B.光的強(qiáng)度太小C.光的波長太短D.光的頻率太低【解析】選D.電路分析知，光電管間電壓為正向電壓，無電流通過，說明無光電子逸出，即入射光頻率太低，與光強(qiáng)、光照時(shí)間無關(guān)，即D正確.3.(2010·上海高考)(4分)盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎(chǔ)是()A.α粒子的散射實(shí)驗(yàn)B.對陰極射線的研究C.天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)D.質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)【解析】選A.盧瑟福根據(jù)α粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型：原子核聚集了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，電子在核外繞核運(yùn)轉(zhuǎn).4.(2011·南京模擬)(4分)關(guān)于核電站獲取核能的基本核反應(yīng)方程可能是()A.23892U→23490Th+42HeB.21H+31H→42He+10nC.147N+42He→178O+11HD.23592U+10n→9038Sr+13654Xe+1010n【解析】選D.A為α衰變方程,B為聚變方程,C為發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的人工核反應(yīng)方程,D為裂變方程,現(xiàn)在核電站獲取核能的方式為裂變,D正確.5.(4分)某科學(xué)家提出年輕熱星體中核聚變的一種理論,其中的兩個(gè)核反應(yīng)方程為11H+126C→137N+Q1

11H+157N→126C+X+Q2方程中Q1、Q2表示釋放的能量,相關(guān)的原子核質(zhì)量見表以下推斷正確的是()A.X是32He,Q2>Q1B.X是42He,Q2>Q1C.X是32He,Q2<Q1D.X是42He,Q2<Q1【解析】選B.由核反應(yīng)方程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得X為42He,所以選項(xiàng)A、C均不正確;又依據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程Q=ΔE=Δm·c2可知Q1=0.0021×931.5MeV，Q2=0.0053×931.5MeV，選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤.6.(2010·天津高考)(4分)下列關(guān)于原子和原子核的說法正確的是()A.β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B.玻爾理論的假設(shè)之一是原子能量的量子化C.放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D.比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固【解析】選B.β衰變的實(shí)質(zhì)是將原子核中的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，原子核是由中子和質(zhì)子組成的，內(nèi)部沒有電子，A錯(cuò)誤；玻爾理論的基本假設(shè)說明電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量是不同的，即原子的能量是量子化的，B正確；放射性元素的半衰期是由核內(nèi)部自身的因素決定的，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān)，不受溫度的影響，C錯(cuò)誤；比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，D錯(cuò)誤.7.(4分)物理學(xué)的發(fā)展豐富了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)了科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新和革命，促進(jìn)了物質(zhì)生產(chǎn)的繁榮與人類文明的進(jìn)步.下列表述正確的是()A.牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律B.洛倫茲發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)定律C.光電效應(yīng)證實(shí)了光的波動(dòng)性D.相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用【解析】選A.電磁感應(yīng)定律是法拉第發(fā)現(xiàn)的,B錯(cuò)誤;光電效應(yīng)證實(shí)了光的粒子性,C錯(cuò)誤;相對論和經(jīng)典力學(xué)研究的領(lǐng)域不同,不能說相對論的創(chuàng)立表明經(jīng)典力學(xué)已不再適用,D錯(cuò)誤.正確答案選A.8.(4分)如圖甲是α、β、γ三種射線穿透能力的示意圖，圖乙是工業(yè)上利用射線的穿透性來檢查金屬內(nèi)部的傷痕的示意圖，請問圖乙中的檢查利用了()A.α射線B.β射線C.γ射線D.三種射線都可以【解析】選C.由題圖甲可知γ射線的穿透力最強(qiáng)，可用來檢查金屬內(nèi)部的傷痕.9.(4分)如圖(a)所示，國際原子能機(jī)構(gòu)公布核輻射警示新標(biāo)志，新標(biāo)志為黑框紅底三角，內(nèi)有一個(gè)輻射波標(biāo)記、一個(gè)骷髏頭標(biāo)記和一個(gè)逃跑的人形.核輻射會(huì)向外釋放三種射線：α射線帶正電，β射線帶負(fù)電，γ射線不帶電.現(xiàn)有甲、乙兩個(gè)原子核原來都靜止在同一勻強(qiáng)磁場中，其中一個(gè)核放出一個(gè)α粒子，另一個(gè)核放出一個(gè)β粒子，得出圖(b)所示的四條徑跡，則()A.磁場的方向一定垂直于紙面向里B.甲核放出的是α粒子，乙核放出的是β粒子C.a為α粒子的徑跡，d為β粒子的徑跡D.b為α粒子的徑跡，c為β粒子的徑跡【解析】選B、D.若軌跡為外切圓，則為α衰變；若軌跡為內(nèi)切圓，則為β衰變，又由R＝知半徑與電量成反比，所以答案為B、D.10.(4分)用不同頻率的紫外光分別照射鎢和鋅的表面而產(chǎn)生光電效應(yīng),可得到光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek-ν圖象.已知鎢的逸出功是3.28eV,鋅的逸出功是3.34eV,若將二者的Ek-ν圖線畫在同一個(gè)坐標(biāo)圖中,以實(shí)線表示鎢,虛線表示鋅,則圖象中正確的是()【解析】選A.在發(fā)生光電效應(yīng)的情況下,根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程,有hν=W+Ek,則Ek=hν-W,顯然,在Ek-ν圖象中,光電子的最大初動(dòng)能Ek隨入射光的頻率ν變化,是一條傾斜的直線,其中普朗克常量h表示圖象的斜率,W表示圖線在縱軸上的截距,由題給條件知,鋅的逸出功大于鎢的逸出功,故選項(xiàng)A正確.11.(4分)下列說法中正確的是()A.黑體輻射強(qiáng)度的極大值隨溫度的升高向波長較大的方向移動(dòng)B.物質(zhì)波和光波都是概率波C.原子核越大,它的結(jié)合能越高,原子核中核子結(jié)合得越牢固D.β衰變的實(shí)質(zhì)是放射性原子核內(nèi)的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成了一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子【解析】選B、D.隨著溫度的升高,黑體輻射向頻率大的方向移動(dòng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;物質(zhì)波和光波都具有波粒二象性，所以物質(zhì)波和光波都是概率波，B項(xiàng)正確；比結(jié)合能越大的原子核,原子核中核子結(jié)合得越牢固,C項(xiàng)錯(cuò)誤;發(fā)生β衰變時(shí)中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子和電子,產(chǎn)生的電子從核內(nèi)發(fā)射出來,D項(xiàng)正確.12.(2011·東城區(qū)模擬)(4分)物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，任何理論和學(xué)說的建立都離不開實(shí)驗(yàn).下面有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)與物理理論或?qū)W說關(guān)系的說法中錯(cuò)誤的是()A.α粒子散射實(shí)驗(yàn)表明了原子具有核式結(jié)構(gòu)B.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了光具有粒子性C.電子的發(fā)現(xiàn)表明了原子不是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒D.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了玻爾原子理論【解析】選D.α粒子散射實(shí)驗(yàn)否定了棗糕模型，表明了原子具有核式結(jié)構(gòu).光電效應(yīng)證實(shí)了光具有粒子性.電子的發(fā)現(xiàn)表明原子可分，A、B、C正確.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)表明原子核是有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，D錯(cuò)誤.13.(6分)某同學(xué)用如圖甲所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.圖中PQ是斜槽，QR為水平槽，實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡，重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡.再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡.重復(fù)這種操作10次，圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn).B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對齊.(1)碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_____cm.(2)在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測量？________(填選項(xiàng)號)A.水平槽上未放B球時(shí)，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離B.A球與B球碰撞后，測量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離C.測量A球或B球的直徑D.測量A球與B球的質(zhì)量(或兩球質(zhì)量之比)E.測量G點(diǎn)相對于水平槽面的高度【解析】(1)用最小的圓將所有點(diǎn)圈在里面，圓心位置即為落點(diǎn)平均位置，找準(zhǔn)平均位置，讀數(shù)時(shí)應(yīng)在刻度尺的最小刻度后面再估讀一位，讀數(shù)為64.7cm.(2)以平拋時(shí)間為時(shí)間單位，則平拋的水平位移在數(shù)值上等于平拋初速度，設(shè)A未碰B時(shí)A球的水平位移為xA,A、B相碰后A、B兩球的水平位移分別為xA′、xB′，A、B質(zhì)量分別為mA、mB，則碰前A的動(dòng)量可寫成mAxA，碰后A、B的總動(dòng)量為mAxA′+mBxB′,要驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒，即驗(yàn)證以上兩動(dòng)量是否相等，所以該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測量的物理量有mA、mB、xA、xA′、xB′.答案：(1)64.7(從64.2cm到65.2cm的范圍內(nèi)都正確)(2)A、B、D14.(8分)某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律.圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為1∶2.當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其側(cè)面剛好接觸.向右上方拉動(dòng)B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角，然后將其由靜止釋放.結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動(dòng)，且最大擺角為30°.若本實(shí)驗(yàn)允許的最大誤差為±4%，此實(shí)驗(yàn)是否成功地驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律？【解析】設(shè)擺球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB，擺長為l，B球的初始高度為h1，碰撞前B球的速度為vB.在不考慮擺線質(zhì)量的情況下，根據(jù)題意及機(jī)械能守恒定律得h1=l(1-cos45°)①(1分)mBv2B=mBgh1②(1分)設(shè)碰撞前、后兩擺球的總動(dòng)量的大小分別為p1、p2，有p1=mBvB③(1分)聯(lián)立①②③式得p1=④(1分)同理可得p2=(mA+mB)⑤(1分)聯(lián)立④⑤式得⑥(1分)代入已知條件得()2≈1.03⑦(1分)由此可以推出所以，此實(shí)驗(yàn)在規(guī)定的范圍內(nèi)驗(yàn)證了動(dòng)量守恒定律.(1分)答案：見解析15.(2011·煙臺(tái)模擬)(8分)在真空中，原來靜止的原子核baX在進(jìn)行α衰變時(shí)，放出α粒子(42He)的動(dòng)能為E0.假設(shè)衰變后產(chǎn)生的新核用Y表示，衰變時(shí)產(chǎn)生的能量全部以動(dòng)能形式釋放出來，真空中的光速為c，原子核的質(zhì)量之比等于質(zhì)量數(shù)之比，原子核的重力不計(jì).(1)寫出衰變的核反應(yīng)方程.(2)求衰變過程中總的質(zhì)量虧損.【解析】(1)baX→b-4a-2Y+42He(2分)(2)E=(1分)根據(jù)動(dòng)量守恒，衰變后α粒子與Y核的動(dòng)量大小相等所以有2mαE0=2mYEY(1分)EY=(1分)總動(dòng)能為Ek=E0+EY=E0+(1分)由Ek=Δmc2(1分)得Δm=(1分)答案：(1)baX→b-4a-2Y+42He(2)16.(9分)下表給出了一些金屬材料的逸出功已知?dú)湓幽芗増D如圖所示，一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷，在輻射的所有光子中，能夠使表中所有金屬材料都發(fā)生光電效應(yīng)的光子有幾種？逸出光子的最大初動(dòng)能的最大值是多少？【解析】要使材料都發(fā)生光電效應(yīng)，光子能量E>4.13eV.(2分)由能級圖分析知：4→1、3→1、2→1輻射的三種光子都符合題意,(2分)據(jù)光電效應(yīng)方程Ek=hν-W欲使Ek最大，則需ν最大，W最小.即4→1輻射的光子，銫的逸出功W最小，則：(2分)Ek=hν-W(1分)=［(-0.85)-(-13.6)］eV-1.88eV=10.87eV(2分)答案：3種10.87eV17.(2011·中山模擬)(10分)氫原子的部分能級如圖所示.如果一個(gè)具有動(dòng)能Ek0=13.6eV、處于基態(tài)的氫原子與一個(gè)靜止的、同樣處于基態(tài)的氫原子發(fā)生對心碰撞(正碰)而發(fā)生躍遷,請你分析一下碰撞是彈性的還是非彈性的?【解析】兩個(gè)處于基態(tài)的氫原子發(fā)生正碰,若有動(dòng)能損失,則由能量守恒可知,損失的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為原子的結(jié)合能(就是原子的能量,原子的能級躍遷可能吸收光子,也可能是在原子碰撞中獲得能量,從而發(fā)生躍遷).在碰撞中,動(dòng)能損失最大的碰撞是完全非彈性碰撞,也就是兩個(gè)氫原子獲得共同速度.由動(dòng)量守恒定律可得(4分)此過程損失的動(dòng)能為ΔEk=Ek0-Ekt=6.8eV.(3分)從氫原子的部分能級圖可以看出,基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)所需的最小能量為10.2eV,而這兩個(gè)氫原子在碰撞過程中損失的最大動(dòng)能為ΔEk=6.8eV,這個(gè)能量不足以使處于基態(tài)的氫原子向激發(fā)態(tài)躍遷,所以這兩個(gè)氫原子碰撞不會(huì)損失動(dòng)能,只能是彈性碰撞.(3分)答案：見解析18.(2010·新課標(biāo)全國卷)(11分)如圖所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一豎直的墻.重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍，重物與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.使木板與重物以共同的速度v0向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻木板與墻發(fā)生彈性碰撞，碰撞時(shí)間極短.求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時(shí)間，設(shè)木板足夠長，重物始終在木板上，重力加速度為g.【解析】木板第一次與墻碰撞后，木板的速度反向，大小不變，此后木板向左做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到靜止，再反向向右做勻加