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模塊檢測 (時間：90分鐘　滿分：100分) 一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分。其中1～5題為單項選擇題，6～10題為多項選擇題) 1.在人類認識原子與原子核結(jié)構(gòu)的過程中，符合物理學史的是(　　) A.查德威克通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子 B.湯姆孫首先提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學說 C.居里夫人首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象 D.盧瑟福通過原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子 解析　湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，選項A錯誤；盧瑟福首先提出了原子核式結(jié)構(gòu)學說，選項B錯誤；貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，選項C錯誤，D正確。 答案　D 2.1966年，在地球的上空完成了用動力學方法測質(zhì)量的實驗。實驗時，用雙子星號宇宙飛船m1去接觸正在軌道上運行的火箭組m2(后者的發(fā)動機已熄火)。接觸以后，開動雙子星號飛船的推進器，使飛船和火箭組共同加速。推進器的平均推力F＝895 N，推進器開動時間Δt＝7 s測出飛船和火箭組的速度變化Δv＝0.91 m/s。已知雙子星號飛船的質(zhì)量m1＝3 400 kg。由以上實驗數(shù)據(jù)可得出火箭組的質(zhì)量m2為(　　) A.3 400 kg B.3 485 kg C.6 265 kg D.6 885 kg 解析　根據(jù)動量定理：FΔt＝(m1＋m2)Δv可求得m2≈3 485 kg。選項B正確。 答案　B 3.某同學做“測定玻璃的折射率”實驗時，用他測得的多組入射角i與折射角r作出sin i－sin r圖像如圖1所示。下列說法中錯誤的是(　　) 圖1 A.做實驗時，研究的是光線從空氣射入玻璃的折射現(xiàn)象 B.玻璃的折射率為0.67 C.玻璃的折射率為1.5 D.玻璃的臨界角的正弦值為0.67 解析　由sin i－sin r圖像可知，＝＝1.5＞1，而介質(zhì)的折射率都比真空(或空氣)的折射率大，故光是從空氣射入玻璃的，入射角為i，A項說法正確；由折射率定義知n＝1.5，C項說法正確，B項說法錯誤；由臨界角定義可知玻璃的臨界角的正弦值sin C＝＝0.67，D項說法正確。 答案　B 4.如圖2所示，光滑水平面上有一小車，小車上有一物體，用一細線將物體系于小車的A端，物體與小車A端之間有一壓縮的彈簧，某時刻線斷了，物體沿車滑動到B端粘在B端的油泥上。則下述說法正確的是(　　) 圖2 A.若物體滑動中不受摩擦力，則全過程機械能守恒 B.若物體滑動中有摩擦力，則全過程系統(tǒng)動量不守恒 C.小車的最終速度與斷線前相同 D.全過程系統(tǒng)的機械能守恒 解析　物體滑動中雖不受摩擦力，但物體與B端的油泥碰撞屬于完全非彈性碰撞，機械能有損失，選項A、D錯誤；選項B中，滑動摩擦力是內(nèi)力，系統(tǒng)的合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，選項B錯誤，C正確。 答案　C 5.靜止的氡核Rn放出α粒子后變?yōu)獒暫薖o，α粒子動能為Eα。若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動能。真空中的光速為c，則該反應中的質(zhì)量虧損為(　　) A. B.0 C. D. 解析　由于動量守恒，反沖核和α粒子的動量大小相等，由Ek＝∝，它們的動能之比為4∶218，因此衰變釋放的總能量是Eα，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是。 答案　C 6.實物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是(　　) A.電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣 B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) D.光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān) 解析　電子束通過雙縫實驗后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故選項A正確；β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡。可以說明β射線是一種粒子，故選項B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)。中子衍射說明中子是一種波，故選項C正確；光電效應實驗中，光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強度無關(guān)，說明光是一種粒子，故選項D錯誤。 答案　AC 7.如圖3所示，兩束單色光a、b從水面下射向A點，光線經(jīng)折射后合成一束光c，則下列說法正確的是(　　) 圖3 A.用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條件間距 B.用a、b光分別做單縫衍射實驗時，它們的衍射條紋寬度都是均勻的 C.在水中a光的速度比b光的速度小 D.從水射向空氣時，a光的臨界角大于b光的臨界角 解析　由圖可知，單色光a的偏折程度小于b的偏折程度，所以a光的折射率小于b光的折射率，則a光的頻率小于b光的頻率，用同一雙縫干涉實驗裝置分別以a、b光做實驗，由于a光的波長比b光的長，所以a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距，故A正確；用a、b光分別做單縫衍射實驗時，它們的衍射條紋寬度是不均勻的，中央寬兩邊窄，故B錯誤；由于a光的折射率小于b光的折射率，所以在水中a光的速度大于b光的速度，故C錯誤；由于a光的折射率小于b光的折射率，由公式sin C＝可得，在水中a光的臨界角大于b光的臨界角，故D正確。 答案　AD 8.(2017全國卷Ⅲ，19)在光電效應實驗中，分別用頻率為νa、νb的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應的遏止電壓分別為Ua和Ub，光電子的最大初動能分別為Eka和Ekb。h為普朗克常量。下列說法正確的是(　　) A.若νa＞νb，則一定有Ua＜Ub B.若νa＞νb，則一定有Eka＞Ekb C.若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb D.若νa＞νb，則一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb 解析　由愛因斯坦光電效應方程得Ekm＝hν－W0，由動能定理得Ekm＝eU，若用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同。當νa＞νb時，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故選項A錯誤，B正確；若Ua＜Ub，則一定有Eka＜Ekb，故選項C正確；因逸出功相同，有W0＝ hνa－ Eka＝ hνb－ Ekb，故選項D錯誤。 答案　BC 9.如圖4為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，用這些光照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉，下列說法正確的是(　　) 圖4 A.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝2所發(fā)出的光波長最長 B.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝1所發(fā)出的光頻率最小 C.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為9.60 eV D.金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為11.11 eV 解析　這群氫原子能發(fā)出C＝3種頻率不同的光，從n＝3躍遷到n＝2所發(fā)出的光子能量最小，頻率最低，波長最長，選項A正確；從n＝3躍遷到n＝1發(fā)出的光子能量最大，頻率最高，選項B錯誤；而ΔE＝|E3－E1|＝12.09 eV，照射到金屬鈉表面發(fā)出的光電子的最大初動能Ek＝ΔE－W0＝9.60 eV，選項C正確，D錯誤。 答案　AC 10.如圖5所示，子彈水平射入放在光滑水平地面上靜止的木塊后不再穿出，此時木塊動能增加了6 J，那么此過程產(chǎn)生的內(nèi)能可能為(　　) 圖5 A.10 J B.8 J C.6 J D.4 J 解析　設(shè)子彈的初速度為v0，射入木塊后子彈與木塊共同的速度為v，木塊的質(zhì)量為M，子彈的質(zhì)量為m。 根據(jù)動量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，得：v＝ 木塊獲得的動能為ΔEk＝Mv2＝＝ 系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為Q＝mv－(M＋m)v2＝ 可得 Q＞ΔEk＝6 J，故選項A、B正確。 答案　AB 二、實驗題(本題共2個小題，共14分) 11.(6分)在“探究碰撞中的不變量”實驗中，裝置如圖6所示，兩個小球的質(zhì)量分別為mA和mB。 圖6 (1)現(xiàn)有下列器材，為完成本實驗，哪些是必需的？________。 A.秒表 B.刻度尺 C.天平 D.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________。 A.＝ B.＝ C.＝ D.＝ 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mAMP＝mBON，選項A正確。 答案　(1)BCD　(2)A 12.(8分)如圖7所示，這是工業(yè)生產(chǎn)中大部分光電控制設(shè)備用到的光控繼電器的示意圖，它由電源、光電管、放大器、電磁繼電器等幾部分組成。 圖7 (1)示意圖中，a端應是電源________極。 (2)光控繼電器的原理是：當光照射光電管時，_________________。 (3)當用綠光照射光電管陰極K時，可以發(fā)生光電效應，則________說法正確。 A.增大綠光照射強度，光電子的最大初動能增大 B.增大綠光照射強度，電路中光電流增大 答案　(1)正　(2)陰極K發(fā)射電子，電路中產(chǎn)生電流，經(jīng)放大器放大的電流產(chǎn)生的磁場使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸住。無光照射光電管時，電路中無電流，N自動離開M　(3)B 三、計算題(本題共4個小題，共46分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要注明單位) 13.(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級狀態(tài)，氫原子的能級圖如圖8所示，則： 圖8 (1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？ (2)氫原子由n＝4的能級躍遷到n＝2能級時輻射光子的能量是多少電子伏？ (3)用(2)中的光子照射下表中幾種金屬，哪些金屬能發(fā)生光電效應？發(fā)生光電效應時，發(fā)射光電子的最大初動能是多少電子伏？ 金屬 銫 鈣 鎂 鈦 逸出功W0/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 解析　(1)可能發(fā)射6種頻率的光子。 (2)由玻爾的躍遷規(guī)律可得光子的能量為E＝E4－E2，代入數(shù)據(jù)得E＝2.55 eV。 (3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬時才能發(fā)生光電效應。根據(jù)愛因斯坦的光電效應方程可得光電子的最大初動能為Ekm＝E－W0 代入數(shù)據(jù)得，Ekm＝0.65 eV。 答案　(1)6種　(2)2.55 eV　(3)銫　0.65 eV 14.(12分)一靜止的氡核(Rn)發(fā)生α衰變，放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的α粒子和一個質(zhì)量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發(fā)生衰變時，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釙核的動能。 (1)寫出衰變方程； (2)求出反沖核的速度大小； (3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量。 解析　(1)Rn―→Po＋He (2)設(shè)釙核的反沖速度大小為v， 由動量守恒定律有mv0－Mv＝0，v＝ (3)衰變過程中產(chǎn)生的機械能ΔE＝mv＋Mv2＝，ΔE＝Δmc2 產(chǎn)生這些機械能虧損的質(zhì)量Δm＝＝。 答案　(1)Rn―→Po＋He　(2) (3) 15.(12分)如圖9所示，桌面上有一玻璃圓錐，圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，此三角形的邊長為L，有一半徑為的圓柱形平行光束垂直于桌面入射到圓錐上，光束的中心軸與圓錐的軸重合，已知玻璃的折射率為，求： 圖9 (1)光在玻璃中的傳播速度； (2)光束在桌面上形成的光斑的面積。 解析　 (1)由n＝得，光在玻璃中的傳播速度v＝＝ m/s＝108 m/s。 (2)作出光路圖，如圖所示。由幾何知識得b光與AC成30角，則入射角θ1＝60，根據(jù)折射定律有n＝，解得折射角θ2＝30。 由幾何關(guān)系及對稱性可知，AD＝L，則DC＝，EC＝DC，故產(chǎn)生的光斑直徑為d＝，面積S＝πd2＝。 答案　(1)108 m/s　(2) 16.(12分)如圖10所示，一質(zhì)量為2m的L形長木板靜止在光滑水平面上。木板右端豎直部分內(nèi)側(cè)有粘性物質(zhì)，當有其他物體與之接觸時即會粘在一起。某時刻有一質(zhì)量為m的物塊，以水平速度v0從L形長木板的左端滑上長木板。已知物塊與L形長木板的上表面的動摩擦因數(shù)為μ，當它剛要與L形長木板右端豎直部分相碰時，速度減為，碰后即粘在一起，求： 圖10 (1)物塊在L形長木板上的滑行時間及此時長木板在水平面上滑行的距離； (2)物塊與L形長木板右端豎直部分相碰過程中，長木板受到的沖量大小。 解析　(1)設(shè)物塊在L形長木板上的滑動時間為t， 由動量定理得－μmgt＝m－mv0， 解得t＝ 物塊與L形長木板右端豎直部分相碰前系統(tǒng)動量守恒 mv0＝m＋2mv1， 解得v1＝ 由動能定理得μmgs＝2mv， 解得s＝ (3)物塊與L形長木板右端豎直部分相碰過程，系統(tǒng)動量守恒mv0＝3mv2 對長木板由動量定理得I＝2mv2－2mv1＝。 答案　(1)　　(2)