1、模块检测模块检测(一一) (时间：90 分钟 满分：100 分) 一、选择题(本题共 12 小题，每小题 5 分，共 60 分其中 16 题为单项选择题，712 题 为多项选择题) 1静止的氡核222 86Rn 放出 粒子后变为钋核 218 84Po， 粒子动能为 E.若衰变放出的能量全部 变为反冲核和 粒子的动能真空中的光速为 c，则该反应中的质量亏损为( ) A. 4 218 E c2 B0 C.222 218 E c2 D.218 222 E c2 答案 C 解析 由于动量守恒，反冲核和 粒子的动量大小相等，由 Ek p2 2m 1 m，它们的动能之比 为 4218，因此衰变释放的总能量
2、是222 218 E，由质能方程得质量亏损是 222 218 E c2. 2中子 n、质子 p、氘核 D 的质量分别为 mn、mp、mD.现用光子能量为 E 的 射线照射静 止氘核使之分解，反应方程式为 Dpn.若分解后的中子、质子的动能可视为相等，则 中子的动能是( ) A.1 2(mDmpmn)c 2E B.1 2(mpmnmD)c 2E C.1 2(mDmpmn)c 2E D.1 2(mpmnmD)c 2E 答案 C 解析 据能量守恒可知：Emc22Ek，得：Ek1 2(Emc 2)，即 E k1 2(mDmpmn)c 2 E，故 C 正确 3物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中
3、，在光屏处放上照相底片，若减弱光 波的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上 只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹对这个实 验结果，下列认识正确的是( ) A曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的波动性 B单个光子通过双缝后的落点可以预测 C只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性 D干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方 答案 D 解析 曝光时间不太长时，底片上只能出现一些不规则的点子，表现出光的粒子性，选项 A 错误；单个光子通过双缝后的落点不可以预测，在某一位置出现的概率受波动规律支配，选
4、项 B 错误；大量光子的行为才能表现出光的波动性，干涉条纹中明亮的部分是光子到达机 会较多的地方，故选项 C 错误，选项 D 正确 4对爱因斯坦光电效应方程 EkmhW，下面各种理解正确的是( ) A用同种频率的光照射同一种金属，从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能 Ekm B式中的 W 表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功 C逸出功 W 和极限频率 0之间应满足关系式 W0h0 D光电子的最大初动能和入射光的频率成正比 答案 C 解析 爱因斯坦光电效应方程 EkmhW 中的 W 表示从金属表面直接逸出的光电子克服 金属中正电荷引力做的功， 因此是所有逸出的光电
5、子中克服引力做功的最小值， 对应的光电 子的初动能是所有光电子中最大的，其他光电子的初动能都小于这个值，故 A、B 错误；若 入射光的频率恰好是极限频率， 即刚好能有光电子逸出， 可理解为逸出的光电子的最大初动 能是 0，因此有 Wh0，C 对；由 EkmhW 可知 Ekm和 之间是一次函数关系，但不是 成正比关系，D 错 5.如图 1 所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n4 的激发态，当向低能级跃 迁时辐射出若干不同频率的光，下列说法正确的是( ) 图 1 A这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光 B由 n2 能级跃迁到 n1 能级产生的光频率最小 C由 n4 能级跃迁到 n
6、1 能级产生的光最容易表现出衍射现象 D用 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效 应 答案 D 解析 这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出 C2443 2 6 种光子，选项 A 错误；由 n4 能 级跃迁到 n3 能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项 B 错误；由 n4 能级跃迁 到 n1 能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易表现出衍射现象，选项 C 错误；从 n2 能级跃迁到 n1 能级辐射出的光子能量为 10.20 eV6.34 eV，所以照射金 属铂能发生光电效应，选项 D 正确 6.如图 2 所示，在光滑水平面上，有
7、质量分别为 2m 和 m 的 A、B 两滑块，它们中间夹着一 根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与 A、 B 不拴连)， 由于被一根细绳拉着而处于静止状态 当 剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下述说法正确的是( ) 图 2 A两滑块的动能之比 EkAEkB12 B两滑块的动量大小之比 pApB21 C两滑块的速度大小之比 vAvB21 D弹簧对两滑块做功之比 WAWB11 答案 A 解析 根据动量守恒定律知，两滑块脱离弹簧后动量大小相等，B 项错误；mAvAmBvB，故 vAvBmBmA12，C 项错误；由 Ek p2 2m得 EkAEkBmBmA12，A 项正确；由 WEk知 WAWBEkAEk
8、B12，D 项错误 7下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有( ) 答案 AB 解析 选项 A 为康普顿效应，选项 B 为光电效应，康普顿效应和光电效应都深入揭示了光 的粒子性；选项 C 为 粒子散射实验，未涉及光子，揭示了原子的核式结构；选项 D 为光 的折射，揭示了氢原子能级的不连续性 8通过百余年核物理的发展和进步，人们已经对原子核有了更进一步的认识，下列说法正 确的是( ) A两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于库仑力 B原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量 C比结合能越大，原子核越稳定 D轻核聚变释放能量，可能没有质量亏损 答案 BC 解析 当两个质子相距很近
9、时，核力大于库仑力，而当大于一定距离时，核力小于库仑力， 选项 A 错误；原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需要的能量，选项 B 正确； 比结合能越大，原子核越稳定，选项 C 正确；轻核聚变释放能量，一定有质量亏损，选项 D 错误 9秦山核电站第三期工程的两个 6105 kW 发电机组已实现并网发电. 发电站的核能来源 于235 92U 的裂变，下列说法正确的是( ) A反应堆中核反应速度通常是采用调节235 92 U 的体积来控制的 B.235 92 U 的一种可能的裂变是 235 92 U10n139 54 Xe95 38Sr2 1 0n C. 235 92U 是天然放射性元素，升
10、高温度后它的半衰期会缩短 D一个235 92U 裂变能放出 200 MeV 的能量，合 3.210 11 J 答案 BD 解析 反应堆中核反应速度由控制棒(镉棒)吸收中子的多少来控制，A 错；235 92 U 裂变有多 种可能性，这是其中常见的一种，B 对；放射性元素的半衰期由原子核本身决定，与温度、 压强等外界条件无关，C 错；通过计算知，D 正确 10下列说法正确的是( ) A相同频率的光照射到不同的金属上，逸出功越大，出射的光电子最大初动能越小 B钍核234 90Th，衰变成镤核 234 91Pa，放出一个中子，并伴随着放出 光子 C根据玻尔理论，氢原子辐射出一个光子后能量减小，核外电子
11、运动的加速度减小 D平均结合能越大表示原子核中的核子结合得越牢靠，原子核越稳定 答案 AD 解析 钍核衰变的核反应方程式为234 90Th 234 91Pa 0 1e，选项 B 错误；氢原子辐射出一个光 子后能量减小，核外电子轨道半径减小，由 akQq mr2，核外电子运动的加速度增大，选项 C 错误；故只有选项 A、D 正确 11下列说法正确的是( ) A光电效应现象说明光具有粒子性 B普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 C玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象 D运动的宏观物体也具有波动性，其速度越大物质波的波长越长 答案 AB 解析 光电效应现象说明光是一份一份的，即光具
12、有粒子性，选项 A 正确；普朗克研究黑 体辐射时提出了能量子假说，选项 B 正确；玻尔的量子理论只是轨道的量子化，认为轨道 的能量不是连续的，没有解释各种原子的发光现象，选项 C 错误；物质波的波长与运动物 体的动量有关，动量越大波长越短，选项 D 错误 12.光滑水平面上有一静止木块，质量为 m 的子弹水平射入木块后未穿出，子弹与木块运动 的速度图象如图 3 所示由此可知( ) 图 3 A木块质量可能是 2m B子弹进入木块的深度为v0t0 2 C木块所受子弹的冲量为1 2mv0 D子弹射入木块过程中产生的内能为1 2mv 2 0 答案 BC 解析 设木块质量为 M，由动量守恒定律，mv0(
13、mM)v0 2 ，解得 Mm，选项 A 错误；根 据速度时间图线与坐标轴围成的面积表示位移可知，子弹进入木块的深度为 dv0t0 1 2 v0t0 2 ，选项 B 正确；由动量定理，木块所受子弹的冲量为 IMv0 2 mv0 2 ，选项 C 正确；由能 量守恒定律，子弹射入木块过程中产生的内能为 E1 2mv 2 01 2(mM)( v0 2) 21 4mv 2 0，选项 D 错误 二、计算题(共 4 小题，共 40 分) 13(10 分)一群氢原子处于量子数 n4 的能级状态，氢原子的能级图如图 4 所示，则： (1)氢原子可能发射几种频率的光子？ (2)氢原子由量子数 n4 的能级跃迁到
14、n2 的能级时辐射光子的能量是多少电子伏？ (3)用(2)中的光子照射下表中几种金属，哪些金属能发生光电效应？发生光电效应时，发射 光电子的最大初动能是多大？ 图 4 金属 铯 钙 镁 钛 逸出功 W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 答案 (1)6 种 (2)2.55 eV (3)铯 0.65 eV 解析 (1)可发射 6 种频率的光子 (2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为 EE4E2，代入数据得 E2.55 eV. (3)E 只大于铯的逸出功， 故光子只有照射铯金属上时才能发生光电效应 根据爱因斯坦的光 电效应方程可得光电子的最大初动能为 EkmEW0 代入数据得，Ekm0.65 e
15、V(或 1.010 19 J) 14(10 分)如图 5 所示，质量为 3m 的木块静止放置在光滑水平面上，质量为 m 的子弹(可 视为质点)以初速度 v0水平向右射入木块，穿出木块时速度变为2 5v0，已知木块的长为 L，设 子弹在木块中的阻力恒定试求： 图 5 (1)子弹穿出木块后，木块的速度大小 v； (2)子弹在木块中运动的时间 t. 答案 (1)v0 5 (2) 5L 3v0 解析 (1)子弹与木块相互作用过程，满足动量守恒定律，则 mv0m2 5v03mv 解得 vv0 5 (2)对子弹和木块组成的系统，由功能关系，有 fL1 2mv 2 01 2m( 2 5v0) 21 23mv
16、 2 解得 f9mv 2 0 25L 对木块，根据动量定理，有 ft3mv 解得 t5L 3v0. 15(10 分)如图 6 所示，一质量为 2m 的 L 形长木板静止在光滑水平面上木板右端竖直部 分内侧有黏性物质，当有其他物体与之接触时即会粘在一起某一时刻有一质量为 m 的物 块，以水平速度 v0从 L 形长木板的左端滑上长木板已知物块与 L 形长木板的上表面的动 摩擦因数为 ， 当它刚要与 L 形长木板右端竖直部分相碰时， 速度减为v0 2 ， 碰后即粘在一起， 求： 图 6 (1)物块在 L 形长木板上的滑行时间及此时长木板在地面上滑行的距离； (2)物块与 L 形长木板右端竖直部分相碰
17、过程中，长木板受到的冲量大小 答案 (1) v0 2g v20 16g (2) mv0 6 解析 (1)设物块在 L 形长木板上的滑行时间为 t，由动量定理得mgtmv0 2 mv0 解得 t v0 2g 物块与 L 形长木板右端竖直部分相碰前系统动量守恒： mv0mv0 2 2mv1 解得 v1v0 4 由动能定理得 mgs1 22mv 2 1 解得 s v20 16g. (2)物块与 L 形长木板右端竖起部分相碰过程，系统动量守恒：mv03mv2 解得 v2v0 3 对长木板由动量定理得 I2mv22mv1mv0 6 . 16(10 分)山东海阳核电站一期工程规划建设两台年发电 125 万
18、千瓦的 AP1000 三代核电机 组如果铀 235 在中子的轰击下裂变为90 38Sr 和 136 54Xe，mU235.043 9 u，mn1.008 7 u，mSr 89.907 7 u，mXe135.907 2 u. (1)写出裂变方程； (2)求出一个铀核裂变放出的能量； (3)若铀矿石的浓度为 3%，一期工程建成后，一年将消耗多少吨铀矿石？ 答案 (1)235 92U 1 0n 90 38Sr 136 54Xe10 1 0n (2)140.3 MeV (3)45.7 t 解析 (2)裂变过程的质量亏损 mmUmnmSrmXe10mn0.150 7 u， 释放的能量 Emc20.150 7931 MeV140.3 MeV. (3)核电站一年的发电量 EPt2125107365246060 J7.8841016 J， 由 ENEm 3% M NAE，得 m EM 3% NAE 7.8841016235 3%6.021023140.31061.610 19 g 4.57107 g45.7 t.