2019-2020学年高中物理模块综合检测鲁科版选修3-5

模块综合检测 [学生用书P113(独立成册)](时间：90分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)下列现象中，与原子核内部变化有关的是(　　)A．α粒子散射现象　　　 B．天然放射现象C．光电效应现象 D．原子发光现象解析：选B.α粒子散射实验说明原子是核式结构，天然放射现象是原子核内部变化引起的，光电效应说明光有粒子性，原子发光是原子的跃迁造成的，故只有B正确．关于冲量、动量与动量变化的下述说法中正确的是(　　)A．物体的动量等于物体所受的冲量B．物体所受外力的冲量大小可以大于物体动量的变化大小C．物体所受外力的冲量方向与物体动量的变化方向相同D．物体的动量变化方向与物体的动量方向相同解析：选C.由动量定理可知，物体所受的冲量等于动量的变化，方向与动量变化的方向相同，即与合力的方向相同，C正确，A、B、D错误．在日本发生九级大地震时，造成福岛核电站的核泄漏，对全世界的环境造成污染，在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．下面表示放射性元素碘131(I)β衰变的方程是______________，碘131半衰变期为8天，则经过________天75%的碘131核发生了衰变.Cs原子核中的中子数为________．(　　)A.I―→Sb＋He，8天，55个B.I―→Xe＋e，16天，82个C.I―→I＋n，16天，82个D.I―→Te＋H，8天，137个解析：选B.I的β衰变方程是I―→Xe＋e，经两个半衰期有75%的碘131发生衰变，即16天.Cs中的中子数为137－55＝82个，所以B正确．印度第一艘自主研发的核潜艇于2009年7月26日正式下水，成为世界第六个拥有核潜艇的国家．核动力潜艇是潜艇中的一种类型，指以核反应堆为动力来源设计的潜艇．在核反应中有一种是一个U原子核在中子的轰击下发生的一种可能的裂变反应，其裂变方程为U＋n―→X＋Sr＋10n，则下列叙述正确的是(　　)A．X原子核中含有54个质子B．X原子核中含有53个中子C．裂变时释放能量是因为亏损的质量变成了能量D．裂变时释放能量，出现质量亏损，质量数不守恒解析：选A.由核反应方程的质量数守恒和核电荷数守恒可知：X原子核中含有54个质子，78个中子，故A对，B、D错，释放能量不是质量变成了能量，而是亏损的质量以能量的形式释放，C错．下列说法正确的是(　　)A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子的光谱的实验规律B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量增加D．在原子核中，平均结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：选A.玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项A正确；原子核发生α衰变时，要发生质量亏损，新核与α粒子的总质量稍小于原来的原子核的质量，选项B错误；氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，辐射电磁波，氢原子的能量减少，选项C错误；在原子核中，平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢固，选项D错误．随着现代科学的发展，大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识，下列有关原子、原子核的叙述正确的是(　　)A．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构B．天然放射现象表明原子核内部有电子C．轻核聚变反应方程有：H＋H―→He＋nD．氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级和从n＝2能级跃迁到n＝1能级，前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长解析：选C.卢瑟福α粒子散射实验说明的是原子内部的结构而不是原子核内部的结构，故A错；天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，而不是内部有电子，故B错；氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量大于从n＝2能级跃迁到n＝1能级放出的光子能量，故前者波长小于后者，即D错．由核反应规律可知C对．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分．在每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)有些元素的原子核可以从很靠近它的核外电子中“俘获”一个电子形成一个新原子(如从离原子核最近的K层电子中俘获电子，叫“K俘获”)，当发生这一过程时 (　　)A．新原子是原来原子的同位素B．新原子核比原来的原子核少一个质子C．新原子核将带负电D．新原子核比原来的原子核多一个中子解析：选BD.原子核“俘获”一个电子后，带负电的电子与原子核内带正电的质子中和，原子核的质子数减少1，中子数增加1，形成一个新原子．新原子与原来的原子相比，质子数不同，中子数也不同，不是同位素，所以正确选项为B、D.下表列出了几种不同物质在某种速度下的德布罗意波波长和频率为1 MHz的无线电波的波长，根据表中数据可知正确的是(　　)质量(kg)速度(m/s)波长(m)弹子球2.0×10－21.0×10－23.3×10－30电子(100 eV)9.1×10－315.0×1061.2×10－10无线电波(1 MHz)3.0×102A.要检测弹子球的波动性几乎不可能B．无线电波通常情况下只能表现出波动性C．电子照射到铝箔上可以观察到它的波动性D．只有可见光才有波粒二象性解析：选ABC.弹子球的德布罗意波波长很小，通常情况下很难找到如此小的障碍物或小孔，所以A对；无线电波波长很长，通常情况下只表现出波动性，所以B对；电子波长与金属晶格大小的数量级相同，故可观察到它的波动性，所以C对；对于D不只是可见光有波粒二象性，对于微观粒子都具有波粒二象性．所以选A、B、C.质量为m的人站在质量为M的小车上，小车静止在水平地面上，车与地面摩擦不计．当人从小车左端走到右端时，下列说法正确的是(　　)A．人在车上行车的平均速度越大，则车在地面上运动的平均速度也越大B．人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大C．不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同D．人在车上行走时，若人相对车突然停止，则车也立刻停止解析：选ACD.质量为m的人从小车左端走到右端的过程中动量守恒，则m人＝M车，故A正确．由于人车运动时间相同，则m人t＝M车t，如图所示，得ms人＝Ms车，s车＋s人＝L车，所以s车＝L车，L车为车长，可见人、车运动距离与速度无关，故B错误，C正确．由动量守恒：mv人－Mv车＝0，当人相对车突然停止，则车相对地的速度必为零，故D正确．如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，原子在向低能级跃迁的过程中向外发出光子．若用这些光照射逸出功为2.49 eV 的金属钠，则下列说法正确的是(　　)A．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最短B．这群氢原子能发出三种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最大C．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为11.11 eV　D．金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为9.60 eV　解析：选BD.这群氢原子能发出三种不同频率的光，由ΔE＝hν＝h可知从n＝3跃迁到n＝2所发出的光频率最小，波长最长．而从n＝3跃迁到n＝1所发出的光的频率最大，波长最短，故A不对，B对．所发出的光中光子的最大能量hν＝E3－E1＝－1.51 eV－(－13.6 eV)＝12.09 eV，由光电效应方程 mv2＝hν－W可得光电子的最大初动能为mv2＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV. 故C不对，D对．三、非选择题(本题共6小题，共52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)(5分)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤．它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一．其衰变方程是Rn→Po＋________．已知Rn的半衰期约为3.8天，则约经过________天，16 g的Rn衰变后还剩1 g.解析：根据质量数守恒和电荷数守恒可知，衰变方程为Rn→Po＋He.根据衰变公式m余＝m原，得1＝16×，解得t＝15.2天．答案：He(或α)　15.2(5分)为验证“两小球碰撞过程中动量守恒”，某同学用如图所示的装置依次进行了如下的实验操作：Ⅰ.将斜槽轨道的末端调整水平，在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸，并将该木板竖起立于紧靠槽口处，将小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放，撞到木板并在白纸上留下痕迹O；Ⅱ.将木板向右平移适当的距离固定，再将小球a从原固定点处由静止释放，撞到木板上得到痕迹B；Ⅲ.再把另一个小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端，将小球a仍从原固定点处由静止释放，和小球b相碰后，两球撞在木板上得到痕迹A和C；Ⅳ.用天平测得a、b两小球的质量分别为ma、mb，用刻度尺测量纸上O点到A、B、C三点的距离分别为y1、y2、y3；根据上述实验过程，回答：(1)所选用的两小球质量关系应为ma________mb，半径关系应为ra________rb.(选填“<”“>”或“＝”)(2)用实验中所测得的量来验证两小球碰撞过程动量守恒，其表达式为________________________．解析：(1)a、b两小球碰撞后均要向右运动，故ma>mb，同时两者碰撞时，球心应在同一高度处，故ra＝rb.(2)设木板到斜槽口的距离为l，由于小球做平抛运动，在水平方向上有：l＝vt，竖直方向上有：y＝gt2，故v＝l　.由动量守恒可得mava＝mava′＋mbvb′，而va＝l　，va′＝l　，vb′＝l　，代入可得＝＋.答案：(1)>　＝　(2)＝＋(8分)已知氢原子量子数为n的能级值为En＝eV，试计算处于基态的氢原子吸收频率为多少的光子，电子可以跃迁到n＝2轨道上？解析：氢原子基态时的能量E1＝ eV＝－13.6 eV氢原子在n＝2能级的能量E2＝ eV＝－3.4 eV氢原子由基态跃迁到n＝2能级需要的能量ΔE＝E2－E1＝[－3.4－(－13.6)] eV＝10.2 eV＝1.63×10－18 J根据玻尔理论hν＝ΔE得ν＝＝ Hz＝2.46×1015 Hz.答案：2.46×1015 Hz(10分)一个静止的氮核N俘获一个速度为2.3×107 m/s的中子生成一个复核A，A又衰变成B、C两个新核．设B、C的速度方向与中子速度方向相同，B的质量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一匀强磁场中做圆周运动的半径比为RB∶RC＝11∶30.求(1)C核的速度大小；(2)根据计算判断C核是什么核；(3)写出核反应方程．解析：(1)设中子的质量为m，则氮核的质量为14m，B核的质量为11m，C核的质量为4m，根据动量守恒可得：mv0＝11mvB＋4mvC，代入数值解得vC＝3×106 m/s.(2)根据带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的轨道半径公式：R＝ 可得：＝＝所以 ＝；又qC＋qB＝7e解得：qC＝2e，qB＝5e，所以C核为He.(3)核反应方程N＋n―→B＋He.答案：(1)3×106 m/s　(2)He(3)N＋n―→B＋He(12分)质量为M的小物块A静止在离地面高h的水平桌面的边缘，质量为m的小物块B沿桌面向A运动并以速度v0与之发生正碰(碰撞时间极短)．碰后A离开桌面，其落地点离出发点的水平距离为L.碰后B反向运动．求B后退的距离．已知B与桌面的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.解析：A落地过程是平抛运动，则有h＝gt2，L＝vAt，所以vA＝＝，B与A碰撞动量守恒，mv0＝MvA－mv，B返回有μmg·s＝mv2，所以s＝.答案：(12分)太阳内部的核聚变可以释放出大量的能量，这些能量以电磁辐射的形式向四面八方辐射出去，其总功率达P0＝3.8×1026 W.(1)估算一下太阳每秒钟损失多少吨质量？(2)设太阳上的核反应都是4H＋2e→He＋2ν＋28 MeV(ν是中微子，其质量远小于电子质量，是穿透能力极强的中性粒子)，日地距离L＝1.5×1011 m，试估算每秒钟太阳垂直照射在地球表面上每平方米有多少中微子到达？(3)假设原始太阳全部由质子和电子组成，并且只有10%的质子可供“燃烧”，试估算太阳的寿命．(太阳质量2.0×1030 kg)解析：(1)太阳每秒钟放出的能量：ΔE＝P0t＝3.8×1026 J，由质能方程ΔE＝Δmc2，可得：Δm＝＝ kg＝4.2×109 kg＝4.2×106 t.(2)每秒钟聚变反应的次数：n＝＝8.48×1037次，每秒钟产生的中微子数n1＝2n＝16.96×1037个，距太阳L＝1.5×1011 m的面积S＝4πL2＝4×3.14×(1.5×1011)2 m2＝28.26×1022 m2，每平方米有n2个中微子到达：n2＝＝6×1014(个)．(3)能发生反应的质子总质量为m1＝2.0×1030×10% kg，每次聚变反应用4个质子，每秒钟用的质子数n＝4×8.48×1037个，每个质子的质量m0＝1.67×10－27 kg，每秒钟聚变反应的质子质量m2＝4×8.48×1037×1.67×10－27 kg，太阳的寿命t＝ s＝3.53×1017 s＝112亿年．答案：(1)4.2×106 t　(2)6×1014个　(3)112亿年。