綜合檢測A(時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(1～8題為單選題，9～12題為多選題，每小題4分，共48分)1．關于近代物理，下列說法正確的是()A．α射線是高速運動的氦原子B．核聚變反應方程eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(3,1)H→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n中，eq\o\al(1,0)n表示質子C．從金屬表面逸出的光電子的最大初動能與入射光的頻率成正比D．玻爾將量子觀念引入原子領域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征答案D解析α射線是高速運動的氦原子核，選項A錯誤；選項B中eq\o\al(1,0)n表示中子；根據光電效應方程Ek＝hν－W可知光電子最大初動能與入射光的頻率成線性關系而非正比關系，選項C錯誤；根據玻爾的原子理論可知，選項D正確．2．核電站核泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發生衰變時會輻射γ射線．下列說法正確的是()A．碘131釋放的β射線由氦核組成B．銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量C．與銫137相比，碘131衰變更慢D．銫133和銫137含有相同的質子數答案D解析β射線是高速電子流，選項A錯誤；γ光子是高頻電磁波，穿透本領最強，γ光子能量大于可見光光子能量，選項B錯誤；與銫137相比，碘131的半衰期小，說明碘131衰變更快，選項C錯誤；銫137是銫133的同位素，它們的原子序數相同，質子數也相同，選項D正確．3．1966年，在地球的上空完成了用動力學方法測質量的實驗．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＝895N，推進器開動時間Δt＝7s測出飛船和火箭組的速度變化Δv＝0.91m/s.已知雙子星號飛船的質量m1＝3400kg.由以上實驗數據可得出火箭組的質量m2為()A．3400kg B．3485kgC．6265kg D．6885kg答案B解析根據動量定理：FΔt＝(m1＋m2)Δv可求得m2≈3485kg.選項B正確．4．用頻率為ν0的光照射大量處于基態的氫原子，在所發射的光譜中僅能觀測到頻率分別為ν1、ν2、ν3的三條譜線，且ν3＞ν2＞ν1，則()A．ν0＜ν1 B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.eq\f(1,ν1)＝eq\f(1,ν2)＋eq\f(1,ν3)答案B5．如圖1所示，一光滑地面上有一質量為m′的足夠長的木板ab，一質量為m的人站在木板的a端，關于人由靜止開始運動到木板的b端(M、N表示地面上原a、b對應的點)，下列圖示正確的是()圖1答案D解析根據動量守恒定律，木板與人組成的系統動量守恒，對于題中的“人板模型”，設各自對地的位移為xm′、xm，且有m′xm′＝mxm，xm′＋xm＝L板長，以M點為參考點，人向右運動，木板向左運動，易得D是正確的．6．下列說法中錯誤的是()A．盧瑟福通過實驗發現質子的核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,)7N→eq\o\al(17,)8O＋eq\o\al(1,1)HB．鈾核裂變的核反應方程是：eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．質子、中子、α粒子的質量分別為m1、m2、m3，質子和中子結合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．原子從a能級狀態躍遷到b能級狀態時發射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態躍遷到c能級狀態時吸收波長為λ2的光子，已知λ1＞λ2，那么原子從a能級狀態躍遷到c能級狀態時將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子答案B解析1919年，盧瑟福做了α粒子轟擊氮原子核的實驗，發現了質子，核反應方程為：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，選項A正確；鈾核裂變時，需要中子轟擊鈾核，所以鈾核裂變的核反應方程是eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，選項B錯誤；根據愛因斯坦質能關系式可知，選項C正確；設波長為λ1的光子能量為E1，波長為λ2的光子能量為E2，原子從a能級狀態躍遷到c能級狀態時將要吸收的光子能量為E3，波長為λ3，則E1＝eq\f(hc,λ1)，E2＝eq\f(hc,λ2)，E3＝eq\f(hc,λ3)；E3＝E2－E1，可推知λ3＝eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)，D正確．7．下列說法正確的是()A．研制核武器的钚239(eq\o\al(239,94)Pu)由鈾239(eq\o\al(239,92)U)經過4次β衰變而產生B．發現中子的核反應方程是eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)nC．20g的eq\o\al(238,92)U經過兩個半衰期后其質量變為15gD.eq\o\al(238,92)U在中子轟擊下，生成eq\o\al(94,38)Sr和eq\o\al(140,54)Xe的核反應前后，原子核的核子總數減少答案B解析eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,94)Pu＋2eq\o\al(0,－1)e發生2次β衰變，A錯誤.20geq\o\al(238,92)U經過兩個半衰期后其質量m＝20×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))2g＝5g，C錯誤．在核反應中質量數、電荷數都守恒，D錯誤．8．在光電效應實驗中，飛飛同學用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲光、乙光、丙光)，如圖2所示．則可判斷出()圖2A．甲光的頻率大于乙光的頻率B．乙光的波長大于丙光的波長C．乙光對應的截止頻率大于丙光對應的截止頻率D．甲光對應的光電子最大初動能大于丙光對應的光電子最大初動能答案B解析由題圖可知，丙光的最大電流小于甲光和乙光的最大電流，說明逸出的電子數目最少，即丙光的強度最小．由題圖可知丙光對應的光電子的初動能最大，即丙光的頻率最高(波長最小)，B項正確，D項錯誤；甲光和乙光的頻率相同，A項錯誤；由于是同一光電管，所以乙光、丙光對應的截止頻率是一樣的，C項錯誤．9．實物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實中突出體現波動性的是()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構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，與入射光的強度無關答案AC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B錯誤；人們利用慢中子衍射來研究晶體的結構，中子衍射說明中子是一種波，故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，與入射光的強度無關，說明光是一種粒子，故D錯誤．10．圖3為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發態，在向較低能級躍遷的過程中向外發出光子，用這些光照射逸出功為2.49eV的金屬鈉，下列說法正確的是()圖3A．這群氫原子能發出3種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝2所發出的光波長最長B．這群氫原子能發出3種頻率不同的光，其中從n＝3躍遷到n＝1所發出的光頻率最小C．金屬鈉表面所發出的光電子的最大初動能為9.60eVD．金屬鈉表面所發出的光電子的最大初動能為11.11eV答案AC解析這群氫原子能發出Ceq\o\al(2,3)＝3種頻率不同的光，從n＝3躍遷到n＝2所發出的光子能量最小，頻率最低，波長最長，A正確．從n＝3躍遷到n＝1發出的光子能量最大，頻率最高，B錯誤．而ΔE＝|E3－E1|＝12.09eV，照射到金屬鈉表面發出的光電子的最大初動能Ek＝ΔE－W＝9.60eV，C正確，D錯誤．11．如圖4所示，光滑水平面上有一小車，小車上有一物體，用一細線(線未畫出)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．則下述說法中正確的是()圖4A．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，則全過程系統動量守恒C．小車的最終速度與斷線前相同D．全過程系統的機械能不守恒答案BCD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，A項錯，D項對；B項中，滑動摩擦力是內力，系統的合外力為零，系統動量守恒，B、C項正確．12．某實驗室工作人員用初速度為v0＝0.09c(c為真空中的光速)的α粒子，轟擊靜止在勻強磁場中的鈉原子核eq\o\al(23,11)Na，產生了質子．若某次碰撞可看做對心正碰，碰后新核的運動方向與α粒子的初速度方向相同，質子的運動方向與新核運動方向相反，它們在垂直于磁場的平面內分別做勻速圓周運動．通過分析軌道半徑，可得出新核與質子的速度大小之比為1∶10，已知質子質量為m.則()A．該核反應方程是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)HB．該核反應方程是eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,0)nC．質子的速度約為0.225cD．質子的速度為0.09c答案AC解析由質量數守恒和電荷數守恒得：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(23,11)Na→eq\o\al(26,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H.又因α粒子、新核的質量分別為4m、26m，設質子的速率為v，因為α粒子與鈉原子核發生對心正碰，由動量守恒定律得：4mv0＝26m·eq\f(v,10)－mv，解得：v＝0.225c.二、填空題(本題共2個小題，共12分)13．(6分)在“驗證動量守恒定律”實驗中，裝置如圖5所示，兩個小球的質量分別為mA和mB.圖5(1)現有下列器材，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(2)如果碰撞中動量守恒，根據圖中各點間的距離，則下列式子可能成立的有________．A.eq\f(mA,mB)＝eq\f(ON,MP) B.eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MP)C.eq\f(mA,mB)＝eq\f(OP,MN) D.eq\f(mA,mB)＝eq\f(OM,MN)答案(1)BCD(2)A解析(1)由實驗原理可知，需要測小球質量，測OM、OP、ON距離，為準確確定落點，用圓規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．(2)根據動量守恒定律有：mAOP＝mAOM＋mBON，即mAMP＝mBON，A正確．14．(6分)如圖6所示，這是工業生產中大部分光電控制設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6(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發射電子，電路中產生電流，經放大器放大的電流產生的磁場使鐵芯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40分)15．(8分)一群氫原子處于量子數n＝4的能級狀態，氫原子的能級圖如圖7所示，則：圖7(1)氫原子可能發射幾種頻率的光子？(2)氫原子由n＝4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，哪些金屬能發生光電效應？發生光電效應時，發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W/eV1.92.73.74.1答案(1)6種(2)2.55eV(3)銫0.65eV解析(1)可能發射6種頻率的光子．(2)由玻爾的躍遷規律可得光子的能量為E＝E4－E2，代入數據得E＝2.55eV.(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬時才能發生光電效應．根據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－W代入數據得，Ekm＝0.65eV.16．(8分)一靜止的氡核(eq\o\al(222,86)Rn)發生α衰變，放出一個速度為v0、質量為m的α粒子和一個質量為M的反沖核釙(Po)，若氡核發生衰變時，釋放的能量全部轉化為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量．答案(1)eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He(2)eq\f(mv0,M)(3)eq\f(M＋mmv\o\al(2,0),2Mc2)解析(1)eq\o\al(222,86)Rn→eq\o\al(218,84)Po＋eq\o\al(4,2)He(2)設釙核的反沖速度大小為v，由動量守恒定律有mv0－Mv＝0v＝eq\f(mv0,M)(3)衰變過程中產生的機械能ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋eq\f(1,2)Mv2＝eq\f(M＋mmv\o\al(2,0),2M)ΔE＝Δmc2產生這些機械能虧損的質量Δm＝eq\f(ΔE,c2)＝eq\f(M＋mmv\o\al(2,0),2Mc2).17．(12分)如圖8所示，光滑水平面上木塊A的質量mA＝1kg，木塊B的質量mB＝4kg，質量為mC＝2kg的木塊C置于足夠長的木塊B上，B、C之間用一輕彈簧拴接并且接觸面光滑．開始時B、C靜止，A以v0＝10m/s的初速度向右運動，與B碰撞后瞬間B的速度為3.5m/s，碰撞時間極短．求：圖8(1)A、B碰撞后A的速度；(2)彈簧第一次恢復原長時C的速度大小．答案(1)4m/s，方向與v0方向相反(2)eq\f(14,3)m/s解析(1)因碰撞時間極短，A、B碰撞時，可認為C的速度為零，由動量守恒定律得mAv0＝mAvA＋mBvB解得vA＝－4m/s，負號表示方向與A的初速度方向相反(2)彈簧第一次恢復原長，彈簧的彈性勢能為零．設此時B的速度為