高中物理人教版5第十九章原子核單元測試 模塊綜合檢測(一)

模塊綜合檢測(一)(時間：90分鐘滿分：100分)一、單項選擇題(本大題共10小題，每小題3分，共30分．每小題給出的四個選項中，只有一個選項正確)1．下列說法中正確的有()A．結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定B．光電效應揭示了光具有波動性C．動量相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長相等D．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布規(guī)律與黑體的溫度無關(guān)解析：比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，選項A錯誤；光電效應揭示了光具有粒子性，選項B錯誤；根據(jù)λ＝eq\f(h,p)可知，動量相同的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波的波長相等，選項C正確；黑體輻射電磁波的強度按波長的分布規(guī)律與黑體的溫度有關(guān)，選項D錯誤．答案：C2．關(guān)于輕核聚變釋放核能，下列說法正確的是()A．一次聚變反應一定比一次裂變反應釋放的能量多B．聚變反應比裂變反應每個核子釋放的平均能量一定大C．聚變反應中粒子的比結(jié)合能變小D．聚變反應中由于形成質(zhì)量較大的核，故反應后質(zhì)量增加解析：在一次聚變反應中釋放的能量不一定比裂變反應多，但平均每個核子釋放的能量一定大，故A錯誤、B正確；由于聚變反應中釋放出巨大的能量，則比結(jié)合能一定增加，質(zhì)量發(fā)生虧損，故C、D錯誤．答案：B3．為了直接驗證愛因斯坦狹義相對論中著名的質(zhì)能方程E＝mc2，科學家用中子轟擊硫原子，分別測出原子捕獲中子前后質(zhì)量的變化以及核反應過程中放出的熱量，然后進行比較，精確驗證了質(zhì)能方程的正確性．設捕獲中子前的原子質(zhì)量為m1，捕獲中子后的原子質(zhì)量為m2，被捕獲的中子質(zhì)量為m3，核反應過程放出的能量為ΔE，則這一實驗需驗證的關(guān)系是()A．ΔE＝(m1－m2－m3)c2B．ΔE＝(m1＋m3－m2)c2C．ΔE＝(m2－m1－m3)c2D．ΔE＝(m2－m1＋m3)c2解析：反應前的質(zhì)量總和為m1＋m3，質(zhì)量虧損Δm＝m1＋m3－m2，核反應釋放的能量ΔE＝(m1＋m3－m2)c2，選項B正確．答案：B4．盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)的實驗基礎是α粒子散射實驗，在α粒子散射實驗中，大多數(shù)α粒子穿越金箔后仍然沿著原來的方向運動，其較為合理的解釋是()A．α粒子穿越金箔時距離原子核較近B．α粒子穿越金箔時距離原子核較遠C．α粒子穿越金箔時沒有受到原子核的作用力D．α粒子穿越金箔時受到原子核與電子的作用力構(gòu)成平衡力解析：根據(jù)α粒子散射實驗現(xiàn)象，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)，他認為原子的中心有一個很小的核，聚集了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量．大多數(shù)α粒子穿越金箔時距離金原子核較遠，所以受到原子核的作用力較小，基本上仍然沿著原來的方向運動．答案：B5．一個放電管發(fā)光，在其光譜中測得一條譜線的波長為×10－7m，已知氫原子的能級示意圖如圖所示，普朗克常量h＝10－34J·s，則該譜線所對應的氫原子的能級躍遷是()A．從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級B．從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級C．從n＝3的能級躍遷到n＝1的能級D．從n＝2的能級躍遷到n＝1的能級解析：波長為×10－7m的光子能量E＝heq\f(c,λ)＝eq\f×10－34×3×108,×10－7)J≈×10－18J≈eV，從圖中給出的氫原子能級圖可以看出，這條譜線是氫原子從n＝2的能級躍遷n＝1的能級的過程中釋放的，故D項正確．答案：D6．紅寶石激光器的工作物質(zhì)紅寶石含有鉻離子的三氧化二鋁晶體，利用其中的鉻離子產(chǎn)生激光．鉻離子的能級圖如圖所示，E1是基態(tài)，E2是亞穩(wěn)態(tài)，E3是激發(fā)態(tài)，若以脈沖氙燈發(fā)出的波長為λ1的綠光照射晶體，處于基態(tài)的鉻離子受到激發(fā)而躍遷到E3，然后自發(fā)地躍遷到E2，釋放波長為λ2的光子，處于亞穩(wěn)態(tài)E2的離子躍遷到基態(tài)時輻射出的光就是激光，這種激光的波長為()\f(λ1λ2,λ2－λ1) \f(λ1λ2,λ1－λ2)\f(λ1－λ2,λ1λ2) \f(λ2－λ1,λ1λ2)解析：E3－E1＝eq\f(hc,λ1)，E3－E2＝eq\f(hc,λ2)，E2－E1＝eq\f(hc,λ)，根據(jù)E3－E1＝(E3－E2)＋(E2－E1)，可得eq\f(hc,λ1)－eq\f(hc,λ2)＝eq\f(hc,λ)，則λ＝eq\f(λ1λ2,λ2－λ1).答案：A7．用a、b、c、d表示4種單色光，若①a、b從同種玻璃射向空氣，a的臨界角小于b的臨界角；②用b、c和d在相同條件下分別做雙縫干涉實驗，c的條紋間距最大；③用b、d照射某金屬表面，只有b能使其發(fā)射電子．則可推斷a、b、c、d可能分別是()A．紫光、藍光、紅光、橙光B．藍光、紫光、紅光、橙光C．紫光、藍光、橙光、紅光D．紫光、橙光、紅光、藍光解析：本題考查的知識點較多，但都是光學中的基本物理現(xiàn)象，如全反射、雙縫干涉和光電效應等，意在考查學生是否掌握了基本的物理現(xiàn)象和規(guī)律.由sinC＝eq\f(1,n)知，a光的折射率大于b光，則a光的頻率大于b光的頻率．雙縫干涉實驗中，條紋間距和光波波長成正比，則c的頻率最?。産、d做光電效應實驗，b能使金屬產(chǎn)生光電子，則b的頻率大于d的頻率.因此有fa>fb>fd>fc,則A選項對．答案：A8．下列敘述正確的是()A．一切物體都在輻射電磁波B．一般物體輻射電磁波的情況只與溫度有關(guān)C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān)D．黑體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波解析：一般物體輻射僅與溫度有關(guān)，而黑體輻射除與溫度外，還與頻率及波長有關(guān)．答案：B9．在光滑的水平面上，兩個質(zhì)量均為m的完全相同的滑塊以大小均為p的動量相向運動，發(fā)生正碰，碰后系統(tǒng)的總動能不可能是()A．0 \f(2p2,m)\f(p2,2m) \f(p2,m)解析：碰撞前系統(tǒng)的總動能Ek＝2×eq\f(p2,2m)＝eq\f(p2,m)，由于碰撞后系統(tǒng)總動能不增加，所以選項B是不可能的．答案：B10．質(zhì)量為M的砂車，沿光滑水平面以速度v0做勻速直線運動，此時從砂車上方落入一個質(zhì)量為m的大鐵球，如圖所示，則鐵球落入砂車后，砂車將()A．立即停止運動B．仍勻速運動，速度仍為v0C．仍勻速運動，速度小于v0D．做變速運動，速度不能確定解析：砂車及鐵球組成的系統(tǒng)，水平方向不受外力，水平方向動量守恒，所以有Mv0＝(M＋m)v，得v＝eq\f(M,M＋m)v0<v0，故選C.答案：C二、多項選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分．每小題有多個選項是正確的，全選對得4分，漏選得2分，錯選或不選得0分)11．下列四幅圖涉及不同的物理知識，其中說法正確的是()圖甲圖乙圖丙圖丁A．圖甲的遠距離輸電，可以降低輸電電壓來降低輸電線路上的能量損耗B．圖乙的霓虹燈，各種氣體原子的能級不同但躍遷時發(fā)射能量相同的光子C．圖丙的14C測年技術(shù)，D．圖丁的核反應堆，通過鎘棒插入的深淺調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應速度解析：圖甲的遠距離輸電，可以提高輸電電壓來降低輸電線路上的電流，從而減小輸電線的能量損耗，選項A錯誤；各種氣體原子的能級不同，由于發(fā)射光子的能量等于兩個能級的能級差，故躍遷時發(fā)射能量不相同的光子，選項B錯誤；圖丙的14C測年技術(shù)，根據(jù)植物體內(nèi)的放射性強度變化推算其死亡時間，選項C正確；圖丁的核反應堆，通過鎘棒插入的深淺調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應速度，選項D答案：CD12．帶電粒子進入云室會使云室中的氣體分子電離，從而顯示其運動軌跡．如圖是在有勻強磁場的云室中觀察到的粒子的軌道，a和b是軌跡上的兩點，勻強磁場B垂直紙面向里．該粒子在運動時，其質(zhì)量和電量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是()A．粒子先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點B．粒子先經(jīng)過b點，再經(jīng)過a點C．粒子帶負電D．粒子帶正電解析：由r＝eq\f(mv,qB)可知，粒子的動能越小，圓周運動的半徑越小，結(jié)合粒子運動軌跡可知，粒子先經(jīng)過a點，再經(jīng)過b點，選項A正確；根據(jù)左手定則可以判斷粒子帶負電，選項C正確．答案：AC13.如圖所示，一個質(zhì)量為0.18kg的壘球，以25m/s的水平速度飛向球棒，被球棒擊打后反向水平飛回，速度大小變?yōu)?5m/s，設球棒與壘球的作用時間為A．球棒對壘球的平均作用力大小為1260NB．球棒對壘球的平均作用力大小為360NC．球棒對壘球做的功為126JD．球棒對壘球做的功為36J解析：設球棒對壘球的平均作用力為F，由動量定理，得F·t＝m(vt－v0)，取vt＝45m/s，則v0＝－25m/s，代入上式，得F＝1260N，由動能定理，得W＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＝126J，選項A、C正確．答案：AC14．在光滑水平面上，兩球沿球心連線以相等速率相向而行，并發(fā)生碰撞，下列現(xiàn)象可能的是()A．若兩球質(zhì)量相同，碰后以某一相等速率互相分開B．若兩球質(zhì)量相同，碰后以某一相等速率同向而行C．若兩球質(zhì)量不同，碰后以某一相等速率互相分開D．若兩球質(zhì)量不同，碰后以某一相等速率同向而行解析：本題考查運用動量守恒定律定性分析碰撞問題．光滑水平面上兩小球的對心碰撞符合動量守恒的條件，因此碰撞前、后兩小球組成的系統(tǒng)總動量守恒．碰撞前兩球總動量為零，碰撞后也為零，動量守恒，所以A項是可能的；若碰撞后兩球以某一相等速率同向而行，則兩球的總動量不為零，而碰撞前兩球總動量為零，所以B項不可能；碰撞前、后系統(tǒng)的總動量的方向不同，所以動量不守恒，C項不可能；碰撞前總動量不為零，碰后也不為零，方向可能相同，所以，D項是可能的．答案：AD二、非選擇題(本題共5小題，共54分．把答案填在題中的橫線上或按照題目要求作答．解答時應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟，只寫出最后答案的不能得分．有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位)15．(6分)在“探究碰撞中的不變量”實驗中，裝置如圖所示，兩個小球的質(zhì)量分別為mA和mB.(1)現(xiàn)有下列器材，為完成本實驗，哪些是必需的？請將這些器材前面的序號填在橫線上________．①秒表②刻度尺③天平④圓規(guī)(2)如果碰撞中動量守恒，根據(jù)圖中各點間的距離，則下列式子可能成立的有________．①eq\f(mA,mB)＝eq\f(ON,MP)②eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MP)③eq\f(mA,mB)＝eq\f(OP,MN)④eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MN)解析：(1)由實驗原理可知，需要測小球質(zhì)量，測OM、OP、ON距離，為準確確定落點，用圓規(guī)把多次實驗的落點用盡可能小的圓圈起，把圓心作為落點，所以需要天平、刻度尺、圓規(guī)．(2)根據(jù)動量守恒定律有：mAOP＝mAOM＋mBON，即mA(OP－OM)＝mBON，①正確．答案：(1)②③④(2)①16．(9分)某同學用如圖所示裝置驗證動量守恒定律，用輕質(zhì)細線將小球1懸掛于O點，使小球1的球心到懸點O的距離為L，被碰小球2放在光滑的水平桌面上．將小球1從右方的A點(OA與豎直方向的夾角為α)由靜止釋放，擺到最低點時恰與小球2發(fā)生正碰，碰撞后，小球1繼續(xù)向左運動到C位置，小球2落到水平地面上到桌面邊緣水平距離為x的D點．(1)實驗中已經(jīng)測得上述物理量中的α、L、x，為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，還應該測量的物理量有_____________________(要求填寫所測物理量的名稱及符號)．(2)請用測得的物理量結(jié)合已知物理量來表示碰撞前后小球1、小球2的動量：p1＝________；p′1＝________；p2＝__________；p′2＝__________．解析：(1)為了驗證兩球碰撞過程動量守恒，需要測量小球1質(zhì)量m1和小球2質(zhì)量m2，小球1碰撞前后的速度可以根據(jù)機械能守恒定律測出，所以還需要測量OC與OB夾角β，需要通過平拋運動測量出小球2碰后的速度，需要測量水平位移x和桌面的高度h.(2)小球從A處下擺過程只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律，得m1gL(1－cosα)＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)，解得v1＝eq\r(2gL（1－cosα）)，則p1＝m1v1＝m1eq\r(2gL（1－cosα）)；小球A與小球B碰撞后繼續(xù)運動，在A碰后到達最左端過程中，機械能再次守恒，由機械能守恒定律，得－m1gL(1－cosβ)＝0－eq\f(1,2)mv′eq\o\al(2,1)，解得v′1＝eq\r(2gL（1－cosβ）)，則p′1＝m1eq\r(2gL（1－cosβ）).碰前小球B靜止，則PB＝0；碰撞后B球做平拋運動，水平方向：x＝v′2t，豎直方向h＝eq\f(1,2)gt2，聯(lián)立解得v′2＝xeq\r(\f(g,2h))，則碰后B球的動量p′2＝m2xeq\r(\f(g,2h)).答案：(1)小球1的質(zhì)量m1，小球2的質(zhì)量m2，桌面高度h，OC與OB間的夾角β(2)m1eq\r(2gL（1－cosα）)0m2xeq\r(\f(g,2h))m1eq\r(2gL（1－cosβ）)17．(12分)一個鈹核(eq\o\al(9,4)Be)和一個α粒子反應后生成一個碳核，放出一個中子并釋放出MeV的能量(保留兩位有效數(shù)字)．(1)寫出這個核反應過程．(2)如果鈹核和α粒子共130g，且剛好反應完，求共放(3)這130g物質(zhì)反應過程中，解析：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n.(2)鈹核和氦核的摩爾質(zhì)量之和μ＝μBe＋μα＝(9＋4)g/mol＝13g/mol鈹核和氦核各含的摩爾數(shù)n＝eq\f(M,μ)＝eq\f(130,13)mol＝10mol，所以放出的能量ΔE＝n·NA·E放＝10××1023×MeV＝×1025MeV＝×1012J.(3)質(zhì)量虧損Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f×1012,（×108）2)kg＝×10－5kg.答案：(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(2)×1012J(3)×10－518．(15分)已知氫原子的基態(tài)電子軌道半徑為r1＝×10－10m，量子數(shù)為n的能級值為En＝eq\f(－,n2)eV.(1)求電子在基態(tài)軌道上運動的動能；(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n＝3的激發(fā)態(tài)，畫一張能級圖，在圖上用箭頭標明這些氫原子能發(fā)出哪幾種光譜線；(3)計算這幾種光譜線中波長最短的波．(靜電力常量k＝9×109N·m2/C2，電子電荷量e＝×10－19C，普朗克常量h＝×10－34J·s，真空中光速c＝×108解析：由eq\f(ke2,req\o\al(2,n))＝eq\f(mveq\o\al(2,n),rn)，可計算出電子在任意軌道上運動的動能Ekn＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,n)＝eq\f(ke2,2rn)，由En＝eq\f(－,n2)eV計算出相應量子數(shù)n的能級值為En.(1)核外電子繞核做勻速圓周運動，靜電引力提供向心力，則：eq\f(ke2,req\o\al(2,1))＝eq\f(mveq\o\al(2,1),r1).又知Ek＝eq\f(1,2)mv2，故電子在基態(tài)軌道的動能為：Ek＝eq\f(ke2,2r1)＝eq\f(9×109×（×10－19）2,2××10－10)J＝eV.(2)當n＝1時，能級值為E1＝eq\f(－,12)eV＝－eV；當n＝2時，能級值為E2＝eq\f(－,22)eV＝－eV；當n＝3時，能級值為E3＝eq\f(－,3