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15題為單項(xiàng)選擇題，610題為多項(xiàng)選擇題)1.在人類認(rèn)識原子與原子核結(jié)構(gòu)的過程中，符合物理學(xué)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(xué)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(xiàng)A錯誤；盧瑟福首先提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，選項(xiàng)B錯誤；貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯誤，D正確。答案D2.1966年，在地球的上空完成了用動力學(xué)方法測質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時，用雙子星號宇宙飛船m1去接觸正在軌道上運(yùn)行的火箭組m2(后者的發(fā)動機(jī)已熄火)。接觸以后，開動雙子星號飛船的推進(jìn)器，使飛船和火箭組共同加速。推進(jìn)器的平均推力F895 N，推進(jìn)器開動時間t7 s測出飛船和火箭組的速度變化v0.91 m/s。已知雙子星號飛船的質(zhì)量m13 400 kg。由以上實(shí)驗(yàn)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：Ft(m1m2)v可求得m23 485 kg。選項(xiàng)B正確。答案B3.某同學(xué)做“測定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時，用他測得的多組入射角i與折射角r作出sin isin r圖像如圖1所示。下列說法中錯誤的是()圖1A.做實(shí)驗(yàn)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0.67C.玻璃的折射率為1.5D.玻璃的臨界角的正弦值為0.67解析由sin isin r圖像可知，1.51，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(xiàng)說法正確；由折射率定義知n1.5，C項(xiàng)說法正確，B項(xiàng)說法錯誤；由臨界角定義可知玻璃的臨界角的正弦值sin C0.67，D項(xiàng)說法正確。答案B4.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(xì)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2A.若物體滑動中不受摩擦力，則全過程機(jī)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(jī)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(jī)械能有損失，選項(xiàng)A、D錯誤；選項(xiàng)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(xiàng)B錯誤，C正確。答案C5.靜止的氡核Rn放出粒子后變?yōu)獒暫薖o，粒子動能為E。若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和粒子的動能。真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為()A. B.0C. D.解析由于動量守恒，反沖核和粒子的動量大小相等，由Ek，它們的動能之比為4218，因此衰變釋放的總能量是E，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是。答案C6.實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性，下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動性的是()A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B.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(yīng)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度無關(guān)解析電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣，可以說明電子是一種波，故選項(xiàng)A正確；射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡?？梢哉f明射線是一種粒子，故選項(xiàng)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(xiàng)C正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度無關(guān)，說明光是一種粒子，故選項(xiàng)D錯誤。答案AC7.如圖3所示，兩束單色光a、b從水面下射向A點(diǎn)，光線經(jīng)折射后合成一束光c，則下列說法正確的是()圖3A.用同一雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置分別以a、b光做實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)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AD8.(2017全國卷，19)在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，分別用頻率為a、b的單色光a、b照射到同種金屬上，測得相應(yīng)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ab，則一定有UaUbB.若ab，則一定有EkaEkbC.若UaUb，則一定有EkaEkbD.若ab，則一定有haEkahbEkb解析由愛因斯坦光電效應(yīng)方程得EkmhW0，由動能定理得EkmeU，若用a、b單色光照射同種金屬時，逸出功W0相同。當(dāng)ab時，一定有EkaEkb，UaUb，故選項(xiàng)A錯誤，B正確；若UaUb，則一定有EkaEkb，故選項(xiàng)C正確；因逸出功相同，有W0 ha Eka hb Ekb，故選項(xiàng)D錯誤。答案BC9.如圖4為氫原子的能級示意圖，一群氫原子處于n3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4A.這群氫原子能發(fā)出3種頻率不同的光，其中從n3躍遷到n2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n3躍遷到n1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 eVD.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C3種頻率不同的光，從n3躍遷到n2所發(fā)出的光子能量最小，頻率最低，波長最長，選項(xiàng)A正確；從n3躍遷到n1發(fā)出的光子能量最大，頻率最高，選項(xiàng)B錯誤；而E|E3E1|12.09 eV，照射到金屬鈉表面發(fā)出的光電子的最大初動能EkEW09.60 eV，選項(xiàng)C正確，D錯誤。答案AC10.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5A.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(Mm)v，得：v木塊獲得的動能為EkMv2系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為Qmv(Mm)v2可得 QEk6 J，故選項(xiàng)A、B正確。答案AB二、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，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(diǎn)間的距離，則下列式子可能成立的有_。A. B.C. D.解析(1)由實(shí)驗(yàn)原理可知，需要測小球質(zhì)量，測OM、OP、ON距離，為準(zhǔn)確確定落點(diǎn)，用圓規(guī)把多次實(shí)驗(yàn)的落點(diǎn)用盡可能小的圓圈起，把圓心作為落點(diǎn)，所以需要天平、刻度尺、圓規(guī)。(2)根據(jù)動量守恒定律有：mAOPmAOMmBON，即mAMPmBON，選項(xiàng)A正確。答案(1)BCD(2)A12.(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(yīng)是電源_極。(2)光控繼電器的原理是：當(dāng)光照射光電管時，_。(3)當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則_說法正確。A.增大綠光照射強(qiáng)度，光電子的最大初動能增大B.增大綠光照射強(qiáng)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(jì)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(jì)算的要注明單位)13.(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n4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n4的能級躍遷到n2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(yīng)？發(fā)生光電效應(yīng)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/eV1.92.73.74.1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EE4E2，代入數(shù)據(jù)得E2.55 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(yīng)。根據(jù)愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動能為EkmEW0代入數(shù)據(jù)得，Ekm0.65 eV。答案(1)6種(2)2.55 eV(3)銫0.65 eV14.(12分)一靜止的氡核(Rn)發(fā)生衰變，放出一個速度為v0、質(zhì)量為m的粒子和一個質(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??；(3)求出這一衰變過程中虧損的質(zhì)量。解析(1)RnPoHe(2)設(shè)釙核的反沖速度大小為v，由動量守恒定律有mv0Mv0，v(3)衰變過程中產(chǎn)生的機(jī)械能EmvMv2，Emc2產(chǎn)生這些機(jī)械能虧損的質(zhì)量m。答案(1)RnPoHe(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/s108 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160，根據(jù)折射定律有n，解得折射角230。由幾何關(guān)系及對稱性可知，ADL，則DC，ECDC，故產(chǎn)生的光斑直徑為d，面積Sd2。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(dāng)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，當(dāng)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mgtmmv0，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mv0m2mv1，解得v1由動能定理得mgs2mv，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mv03mv2對長木板由動量定理得I2mv22mv1。答案(1)(2)