1、模块综合试卷(二)(时间：90分钟满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题4分，共计48分.17题为单项选择题，812题为多项选择题)1.光电效应实验中，下列表述正确的是()A.光照时间越长，光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率无关D.入射光频率大于截止频率时才能产生光电子答案D解析由爱因斯坦光电效应方程知，只有当入射光频率大于截止频率时才能产生光电子，光电流几乎是瞬时产生的，其大小与光强有关，与光照时间长短无关；易知eU0EkhW0(其中U0为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W0为逸出功，为入射光的频率).由以上分析知，A、B、C错误，D正确.2.
2、(2018北京卷)在核反应方程HeNOX中，X表示的是()A.质子 B.中子C.电子 D.粒子答案A解析根据质量数和电荷数守恒知，X的质量数m414171，电荷数A2781，故X表示的是质子，选项A正确，选项B、C、D错误.3.如图1所示，我国自主研发制造的国际热核聚变核心部件在国际上率先通过权威机构认证，这是我国对国际热核聚变项目的重大贡献.下列核反应方程中属于聚变反应的是()图1A.HHHenB.NHeOHC.HeAlPnD.UnBaKr3n答案A解析HHHen是一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，同时放出一个中子，属于聚变反应，故A正确；NHeOH是卢瑟福发现质子的核反应方程，属于原子核的
3、人工转变，故B错误；HeAlPn属于原子核的人工转变，故C错误；UnBaKr3n是一种典型的铀核裂变，属于裂变反应，故D错误.4.(2018湖北部分重点中学期初)下列说法正确的是()A.只要照射到金属表面上的光足够强，金属就一定会发出光电子B.HeNOH是卢瑟福发现质子的核反应方程C.放射性物质的半衰期不会随温度的升高而缩短D.一个处于量子数n4能级的氢原子，最多可辐射出6种不同频率的光子答案C解析光照射金属表面，要发生光电效应，需满足入射光的频率大于或等于金属的截止频率，选项A错误；卢瑟福发现质子的核反应方程是HeNOH，选项B错误；放射性物质的半衰期只取决于原子核本身，与温度无关，选项C正
4、确；一个处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射出3种不同频率的光子，选项D错误.5.(2019佛山市模拟)关于图2中四幅图的有关说法中正确的是()图2A.图甲中的粒子散射实验说明了原子核是由质子与中子组成B.图乙中若改用绿光照射，验电器金属箔一定不会张开C.图丙一群氢原子处于n4的激发态，最多能辐射6种不同频率的光子D.图丁原子核C、B结合成A时会有质量亏损，要释放能量答案C解析粒子散射实验说明了原子具有核式结构，故A项错误.紫外线照射金属板时能产生光电效应，换用绿光照射金属板，若绿光的频率大于或等于金属板的截止频率，也可以产生光电效应，知验电器金属箔可能会张开，故B项错误.一群氢原子处
5、于n4的激发态，最多能辐射C6种不同频率的光子，故C项正确.原子核C、B结合成A时，核子平均质量增大，质量增大，要吸收能量，故D项错误.6.(2019会宁二中月考)小球质量为2m，在光滑的水平面上以速度v沿水平方向撞击竖直墙壁，以0.8 v的速度反弹回来，球与墙的撞击时间为t，则在撞击过程中，球对墙的平均作用力的大小是()A. B.C. D.答案B解析以初速度方向为正，墙对球的平均作用力为，根据动量定理得：t0.8v2m2mv，解得，结合牛顿第三定律知，选项B正确，A、C、D错误.7.(2019北大附中高二月考)如图3所示，光滑圆形管道固定在竖直面内，直径略小于管道内径、可视为质点的小球A、B
6、的质量分别为mA、mB，A球从管道最高处由静止开始沿管道下滑，与静止于管道最低处的B球相碰(碰后A球速度反向)，碰后A、B球均能刚好到达与管道圆心O等高处，则A、B小球的质量的比值为()图3A.1 B.1C.1 D.答案B解析由mgRmv2可得两球碰后的速度大小v，设碰撞前A球下滑到最低点的速度大小为v0，由机械能守恒定律得mAg2RmAv02，碰撞过程中动量守恒，可得mAv0mBvmAv，联立以上三式可解得1，B正确.8.(2018福州市质检)氢原子能级如图4所示，已知可见光光子的能量在1.613.10 eV范围内，则下列说法正确的是()图4A.氢原子能量状态由n2能级跃迁到n1能级，放出的
7、光子为可见光B.大量氢原子处于n4能级时，向低能级跃迁最多能发出6种不同频率的光子C.处于基态的氢原子电离时，会释放13.6 eV能量D.氢原子处于n2能级时，可吸收2.86 eV能量的光子跃迁到高能级答案BD解析由n2能级跃迁到n1能级放出的光子能量为E3.4 eV(13.6) eV10.2 eV，不在可见光的范围内，故放出的光子不是可见光，故A错误；大量处于n4能级的激发态氢原子向低能级跃迁时，最多能发出C6种不同频率的光子，故B正确；处于基态的氢原子电离需要吸收13.6 eV的能量，故C错误；氢原子处于n2能级时吸收能量为2.86 eV的光子，能量变为0.54 eV，可跃迁到n5能级，故
8、D正确.9.(2018复旦附中高二期中)如图5所示，质量相等的两个滑块位于光滑水平桌面上.其中弹簧两端分别与静止的滑块N和挡板P相连接，弹簧与挡板的质量均不计，滑块M以初速度v0向右运动，它与挡板P碰撞后开始压缩弹簧，最后滑块N以速度v0向右运动.在此过程中()图5A.M的速度等于0时，弹簧的弹性势能最大B.M与N具有相同的速度时，两滑块动能之和最小C.M的速度为时，弹簧的长度最长D.M的速度为时，弹簧的长度最短答案BD解析M、N两滑块与弹簧、挡板组成的系统在整个过程中动量守恒，当M与N具有相同的速度时，弹簧弹性势能最大，系统动能损失最大，两滑块动能之和最小，A错误，B正确；M的速度为时，弹簧
9、的压缩量最大，弹簧的长度最短，C错误，D正确.10.(2018辽宁省辽南协作一模)在图6甲所示的装置中，K为一金属板，A为金属电极，都密封在真空玻璃管中，B为由石英片封盖的窗口，单色光可通过石英片照射到金属板K上，E为输出电压可调的直流电源，其负极与电极A相连，是电流表，实验发现，当用某种频率的单色光照射到K时，K会发出电子(光电效应)，这时，即使A、K之间的电压等于零，回路中也有电流.当A的电势低于K时，而且当A比K的电势低到某一值U0时，电流消失，U0称为遏止电压，当改变照射光的频率后，遏止电压U0也将随之改变，其关系如图乙所示，如果某次实验我们测出了画出这条图线所需的一系列数据，又知道电
10、子的电荷量，则()图6A.可求得该金属的截止频率B.可求得电子的质量C.可求得普朗克常量D.可求得该金属的逸出功答案ACD解析根据光电效应方程得：EkhW0，又EkeU0，联立两式得U0.根据题图乙中图线的斜率k可以求得普朗克常量；当遏止电压等于零时，光电子最大初动能为零，此时入射光的频率等于金属的截止频率，即通过横轴截距可求出金属的截止频率；根据W0h0可以求出逸出功的大小；电子的质量无法求出，故A、C、D正确.11.如图7所示，两个完全相同的小球A、B用等长的细线悬于O点，线长为L，若将A由图示位置静止释放，则B球被碰撞后第一次速度为零时距最低点的高度可能是()图7A. B.C. D.答案
11、ABC解析A从静止释放到最低点，由动能定理得mgmv2，若A、B间发生弹性碰撞，则碰撞后B的速度大小为v，其获得的动能为mv2，上升的最大高度和A释放点相同，即h1；若A、B间发生完全非弹性碰撞，设碰撞后速度为v，由动量守恒得：mv2mv，解得v，B由最低点到最高点由动能定理得：mv2mgh2，解得h2；若碰撞介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间，上升高度介于和之间.故B上升的高度的取值范围是h，故A、B、C正确.12.(2018哈尔滨六中模拟)图8甲为研究光电效应的电路图，图乙为静止在匀强磁场中的某种放射性元素的原子核X衰变后产生的新核Y和某种射线的径迹，下列说法正确的是()图8A.利用能够产生
12、光电效应的两种(或多种)频率已知的光进行图甲实验可测出普朗克常量B.图甲电源的正负极对调，在光照不变的情况下，可研究得出光电流存在饱和值C.图乙对应的衰变方程为XHeYD.图乙对应的衰变方程为XeY答案ABD解析根据光电效应方程得Ek1h1W0eU1，Ek2h2W0eU2，联立两式解得h，所以分别测出两次电流表读数为零时电压表的示数U1和U2即可测得普朗克常量，选项A正确；题图甲电源的正负极对调，此时光电管中所加电压为正向电压，在光照不变的情况下，通过调节滑动变阻器可调节光电管两端的电压，可研究得出光电流存在饱和值，选项B正确；由题图乙可知发生的是衰变，故衰变方程为XeY，选项C错误、D正确.
13、二、实验题(共8分)13.(8分)碰撞一般分为弹性碰撞和非弹性碰撞，发生弹性碰弹时系统的动量守恒、机械能也守恒，但发生非弹性碰撞时，系统动量守恒，但机械能不再守恒.为了判断碰撞的种类，某兴趣实验小组设计了如下实验.(1)按照如图9所示的实验装置图，安装实物图.图9(2)用石蜡打磨轨道，使ABC段平整光滑，其中AB段是曲面，BC段是水平面，C端固定一重垂线.(3)O是C的投影点，OCH，在轨道上固定一挡板D，从贴紧挡板D处由静止释放质量为m1的小球1，小球1落在M点，用刻度尺测得M点与O点的距离为2l.(4)在C的末端放置一个大小与小球1相同的小球2，其质量为m2.现仍从D处静止释放小球1，小球
14、1与小球2发生正碰，小球2落在N点，小球1落在P点，测得OP为l，ON为3l.(5)根据实验步骤和上述实验数据，可以得出小球1与2的质量之比 .(6)若两小球均看成质点，以两球为系统，碰前系统初动能Ek0 ，碰后系统末动能Ek (用题目中字母H、m2、l和重力加速度g表示)，则系统机械能 (填“守恒”或“不守恒”)，可以得出两球的碰撞是 碰撞.答案(5)31(2分)(6)(2分)(2分)守恒(1分)弹性(1分)解析(5)设球1运动到C端的速度为v1，之后在空中做平抛运动.水平方向2lv1t，竖直方向Hgt2，由于球1两次均从同一高度自由下滑，到C端动能一样，速度均为v1，设球1与球2碰撞后速度
15、分别为v1和v2，碰撞前后系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m1v1m1v1m2v2，碰后两球均在空中做平抛运动，球1水平方向：lv1t，球2水平方向：3lv2t，解得31.(6)以两球为系统，碰前系统初动能Ek0m1v12，碰后系统末动能Ekm1v12m2v22，则Ek0Ek，碰撞过程系统机械能守恒，两球碰撞是弹性碰撞.三、计算题(本题共4小题，共44分)14.(9分)(2019黄冈市高二期末)一个静止的母核发生衰变，产生的粒子和子核的动能之和称为这个母核的衰变能.(1)若在一次衰变中静止的母核放出的粒子动能为E，又知粒子质量为m，子核Y的质量为M，求母核的衰变能.(2)若母核
16、释放的核能全部转化为粒子和子核的动能，试分别判断Cu和Po能否发生衰变？若能，求出其衰变能(1 u相当于931.5 MeV，结果保留三位有效数字).一些原子核的静止质量原子核原子质量(u)He4.002 6Co59.933 8Cu63.929 8Pb207.976 6Po211.988 9答案(1)见解析解析(1)在原子核衰变过程中，由动量守恒定律得0mv1Mv2，(1分)又由动能表达式：Emv12，(1分)得子核的动能：EYMv22，(1分)联立可得母核的衰变能为EEEYE.(1分)(2)若Cu发生衰变，方程为CuCoHe质量亏损m63.929 8 u59.933 8 u4.002 6 u0
17、.006 6 u，质量增加，故Cu不能发生衰变.(2分)若Po发生衰变，方程为PoPbHe质量亏损m211.988 9 u4.002 6 u207.976 6 u0.009 7 u，故Po能发生衰变(2分)由质能方程Emc2，得Po的衰变能是E0.009 7931.5 MeV9.04 MeV.(1分)15.(10分)(2018河南八校联考)如图10所示，质量为M4 kg的长木板A静止放在光滑水平地面上，质量为m14 kg的小物块B位于木板A的左端，质量为m24 kg的物块C位于木板A的右端，物块B与木板A间的动摩擦因数为0.5，C物块下表面光滑.某时刻，使物块B以速度v12 m/s的速度从左到
18、右运动，同时使物块C以速度v22 m/s从右向左运动，已知当A、B速度相等时，B、C发生碰撞，碰后粘在一起运动，重力加速度g取10 m/s2，B、C均看成质点，则：图10(1)木板A的最大速度为多少？(2)A、B间摩擦产生的热量为多少？答案(1)1 m/s(2)7 J解析(1)B、C碰撞前，A做加速运动；B、C碰撞后，A做减速运动.故A、B速度相等时，A的速度最大，对A、B系统，由动量守恒定律：m1v1(m1M)v(2分)解得v1 m/s.(1分)(2)以水平向右为正方向，B、C碰撞过程动量守恒：m1vm2v2(m1m2)v(1分)解得v0.5 m/s(1分)碰撞过程中能量损失E1m1v2m2
19、v22(m1m2)v29 J，(1分)当A、B、C相对静止时有：m1v1m2v2(Mm1m2)v(1分)解得v0，(1分)A、B间摩擦产生的热量Qm1v12m2v22E17 J.(2分)16.(11分)如图11所示，水平光滑的地面上有A、B、C三个可视为质点的木块，质量分别为1 kg、6 kg、6 kg.木块A的左侧有一半径R0.1 m的固定的粗糙半圆弧轨道，一开始B、C处于静止状态，B、C之间的弹簧处于原长.给木块A一个水平向右的初速度，大小为v18 m/s，与木块B碰撞后，A被反弹，速度大小变为v24 m/s.若A恰好能通过圆弧轨道的最高点，重力加速度g取10 m/s2，求：图11(1)木
20、块A克服圆弧轨道摩擦所做的功；(2)弹簧具有的最大弹性势能.答案(1)5.5 J(2)6 J解析(1)由木块A恰好能通过圆弧轨道最高点有mAgmA(1分)解得vA1 m/s(1分)木块A从最低点到最高点的过程，由动能定理得mAg2RWfmAvA2mAv22(2分)解得Wf5.5 J(1分)(2)以水平向右为正方向，根据动量守恒定律得mAv1mBvBmAv2(1分)解得vB2 m/s(1分)弹簧压缩至最短时，B、C速度相同，根据动量守恒定律得mBvB(mBmC)v(1分)解得v1 m/s(1分)弹簧具有的最大弹性势能EpmBvB2(mBmC)v26 J.(2分)17.(14分)如图12所示，粗糙
21、的水平面与一个竖直半圆形光滑轨道相切于P点，半圆轨道半径R0.5 m，水平面上有一个质量为m0.1 kg的小球A以初速度v06.0 m/s向右运动，另一个质量为M0.3 kg的小球B以一定初速度从半圆轨道的最高点Q无碰撞地进入半圆轨道并恰能沿半圆轨道运动，小球A经时间t1.0 s与小球B在P点相碰，碰后瞬间成为一个整体C，设小球A、B及整体C均可以看做质点，已知小球A及整体C与水平面间的动摩擦因数均为0.3，g取10 m/s2，求：图12(1)两小球碰前A的速度大小；(2)小球B运动到半圆轨道最低点P时，对半圆轨道的压力大小；(3)整体C在水平面上滑行的距离.答案见解析解析(1)碰前对小球A由
22、动量定理有mgtmvAmv0(2分)代入数值得碰前A的速度大小vA3 m/s(1分)(2)因小球B能从Q点无碰撞地进入半圆轨道并恰能沿半圆轨道运动，所以在Q点有MgM(1分)从Q点到P点由动能定理得Mg2RMvB2MvB02 (2分)解得小球B运动到半圆轨道最低点P时的速度大小vB5 m/s由牛顿第二定律知FNMgM(1分)代入数值得FN18 N(1分)由牛顿第三定律得，小球B运动到半圆轨道最低点P时，对半圆轨道的压力大小为18 N.(1分)(3)小球A、B碰撞时满足动量守恒，即有MvBmvA(Mm)vC(1分)解得碰后瞬间整体C的速度大小vC3 m/s(1分)由动能定理得(Mm)gs0(Mm)vC2(2分)解得整体C在水平面上滑行的距离s1.5 m.(1分)
