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模塊綜合檢測(cè) (時(shí)間：45分鐘　滿分：100分) 一、單項(xiàng)選擇題(本小題共8小題，每小題4分，共32分) 1．下列敘述中符合物理學(xué)史的有(　　) A．湯姆孫通過研究陰極射線實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了電子和質(zhì)子的存在 B．盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，證實(shí)了原子是可以再分的 C．巴耳末根據(jù)氫原子光譜分析，總結(jié)出了氫原子光譜可見光區(qū)的波長(zhǎng)公式 D．玻爾提出的原子模型，徹底否定了盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 解析：選C　湯姆孫通過研究陰極射線發(fā)現(xiàn)了電子，A錯(cuò)；盧瑟福通過對(duì)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，得出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，B錯(cuò)；巴耳末根據(jù)氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線得出巴耳末公式，C對(duì)；玻爾的原子模型是在核式結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出的幾條假設(shè)，并沒有否定核式結(jié)構(gòu)學(xué)說，D錯(cuò)。 2．正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像(PET)的基本原理是將放射性同位素8O注入人體，參與人體的代謝過程8O在人體內(nèi)衰變放出正電子，與人體內(nèi)負(fù)電子相遇而湮滅轉(zhuǎn)化為一對(duì)光子，被探測(cè)器探測(cè)到，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后產(chǎn)生清晰的圖像，則根據(jù)PET原理判斷下列表述不正確的是(　　) A.8O在人體內(nèi)衰變方程是8O→7N＋　0＋1e B．正、負(fù)電子湮滅方程是e＋e→2γ C．在PET中8O主要用途是作為示蹤原子 D．在PET中8O主要用途是參與人體的新陳代謝 解析：選D　由質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒及題意知A、B對(duì)，顯像的原理是采集γ光子，即注入人體內(nèi)的8O衰變放出正電子和人體內(nèi)的負(fù)電子湮滅轉(zhuǎn)化為γ光子，因此8O主要用途是作為示蹤原子，故C對(duì)，D錯(cuò)。 3．盧瑟福用α粒子轟擊氮核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)為7N＋He→8O＋H。已知氮核質(zhì)量為mN＝14.007 53 u，氧核的質(zhì)量為mO＝17.004 54 u，氦核質(zhì)量mHe＝4.003 87 u，質(zhì)子(氫核)質(zhì)量為mp＝1.008 15 u，(u為質(zhì)量單位，已知1 u對(duì)應(yīng)的能量相當(dāng)于931.5 MeV)對(duì)于這一核反應(yīng)，下列說法正確的是(　　) A．放出能量0.001 29 MeV B．吸收能量0.001 29 MeV C．放出能量1.20 MeV D．吸收能量1.20 MeV 解析：選D　質(zhì)量虧損Δm＝mN＋mHe－mO－mp＝－0.001 29 u，由質(zhì)能方程得ΔE＝Δmc2＝－1.20 MeV，故這一核反應(yīng)是吸收能量的反應(yīng)，吸收的能量為1.20 MeV，D項(xiàng)正確。 4．下列關(guān)于放射性現(xiàn)象的說法中，正確的是(　　) A．原子核發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了4 B．原子核發(fā)生α衰變時(shí)，生成核與α粒子的總質(zhì)量等于原來的原子核的質(zhì)量 C．原子核發(fā)生β衰變時(shí)，生成核的質(zhì)量數(shù)比原來的原子核的質(zhì)量數(shù)多1 D．單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的 解析：選D　原子核發(fā)生α衰變時(shí)，生成的核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2，A錯(cuò)誤；因?yàn)槌霈F(xiàn)質(zhì)量虧損，故生成的核與α粒子的總質(zhì)量小于原來的原子核的質(zhì)量，B錯(cuò)誤；原子核發(fā)生β衰變時(shí)，生成核的質(zhì)量數(shù)與原來的原子核的質(zhì)量數(shù)相同，C錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期由原子核的內(nèi)部因素決定，跟元素的化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，所以單質(zhì)的鈾238與化合物中的鈾238的半衰期是相同的，D正確。 5．在科學(xué)技術(shù)研究中，關(guān)于原子定態(tài)、原子核變化的過程中，下列說法正確的是(　　) A．采用物理或化學(xué)方法可以有效地改變放射性元素的半衰期 B．由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子 C．從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紫外線良好的穿透能力 D．原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量小于該原子核的質(zhì)量 解析：選B　半衰期是由原子核內(nèi)部的因素決定的，與放射性元素所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由玻爾理論知道氫原子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)放出光子，選項(xiàng)B正確；從高空對(duì)地面進(jìn)行遙感攝影是利用紅外線良好的穿透能力，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；因?yàn)楹俗咏Y(jié)合成原子核時(shí)，核力做功，要放出結(jié)合能，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，核子結(jié)合成原子核后，核的質(zhì)量比核子結(jié)合前的質(zhì)量和小，原子核所含核子單獨(dú)存在時(shí)的總質(zhì)量大于該原子核的質(zhì)量，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 6．在下列幾種現(xiàn)象中，所選系統(tǒng)動(dòng)量守恒的有(　　) A．原來靜止在光滑水平面上的車，從水平方向跳上一個(gè)人，人車為一系統(tǒng) B．運(yùn)動(dòng)員將鉛球從肩窩開始加速推出，以運(yùn)動(dòng)員和鉛球?yàn)橐幌到y(tǒng) C．從高空自由落下的重物落在靜止于地面上的車廂中，以重物和車廂為一系統(tǒng) D．光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一個(gè)物體沿斜面滑下，以物體和斜面為一系統(tǒng) 解析：選A　A選項(xiàng)所述系統(tǒng)，在水平方向所受的合外力為零，故水平方向動(dòng)量守恒；B選項(xiàng)敘述的系統(tǒng)，初動(dòng)量為零，末動(dòng)量不為零；C選項(xiàng)中，末動(dòng)量為零而初動(dòng)量不為零；D選項(xiàng)，在物體沿斜面下滑時(shí)，向下的動(dòng)量增大。只有A對(duì)。 7．核磁共振成像(縮寫為MRI)是一種人體不接觸放射線，對(duì)人體無損害，可進(jìn)行人體多部位檢查的醫(yī)療影像技術(shù)?；驹硎牵和鈦黼姶挪M足一定條件時(shí)，可使處于強(qiáng)磁場(chǎng)中的人體內(nèi)含量最多的氫原子吸收電磁波的能量，去掉外來電磁波后，吸收了能量的氫原子又把這部分能量以電磁波的形式釋放出來，形成核磁共振信號(hào)。由于人體內(nèi)各種組織所含氫原子數(shù)量不同，或同種組織正常與病變時(shí)所含氫原子數(shù)量不同，釋放的能量亦不同，將這種能量信號(hào)通過計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成圖像，就可以用來診斷疾病。關(guān)于人體內(nèi)氫原子吸收的電磁波能量，正確的是(　　) A．任何頻率的電磁波氫原子均可吸收 B．頻率足夠高的電磁波氫原子才吸收 C．能量大于13.6 eV的光子氫原子才能吸收 D．氫原子只能吸收某些頻率的電磁波 解析：選D　氫原子只吸收能量等于能級(jí)差的某些頻率的電磁波，D正確。 8.如圖所示，在光滑水平面上，有質(zhì)量分別為2m和m的A、B兩滑塊，它們中間夾著一根處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧(彈簧與A、B不拴連)，由于被一根細(xì)繩(未畫出)拉著而處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)剪斷細(xì)繩，在兩滑塊脫離彈簧之后，下述說法正確的是(　　) A．兩滑塊的動(dòng)能之比EkA∶EkB＝1∶2 B．兩滑塊的動(dòng)量大小之比pA∶pB＝2∶1 C．兩滑塊的速度大小之比vA∶vB＝2∶1 D．彈簧對(duì)兩滑塊做功之比WA∶WB＝1∶1 解析：選A　根據(jù)動(dòng)量守恒定律知，兩滑塊脫離彈簧后動(dòng)量大小相等，B項(xiàng)錯(cuò)誤；mAvA＝mBvB，故vA∶vB＝mB∶mA＝1∶2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由Ek＝得EkA∶EkB＝＝，A項(xiàng)正確；由W＝ΔEk知WA∶WB＝EkA∶EkB＝1∶2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題4分，共16分) 9．由于放射性元素93Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被發(fā)現(xiàn)，只是在使用人工的方法制造后才被發(fā)現(xiàn)。已知93Np經(jīng)過一系列α衰變和β衰變后變成83Bi，下列論斷中正確的是(　　) A.83Bi的原子核比93Np的原子核少28個(gè)中子 B.83Bi的原子核比93Np的原子核少18個(gè)中子 C．衰變過程中共發(fā)生了7次α衰變和4次β衰變 D．衰變過程中共發(fā)生了4次α衰變和7次β衰變 解析：選BC　83Bi的中子數(shù)為209－83＝126，93Np的中子數(shù)為237－93＝144，83Bi的原子核比93Np的原子核少18個(gè)中子，A錯(cuò)，B對(duì)；衰變過程中共發(fā)生了α衰變的次數(shù)為＝7，β衰變的次數(shù)是27－(93－83)＝4，C對(duì)，D錯(cuò)。 10．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，下列表述正確的是(　　) A．光照時(shí)間越長(zhǎng)光電流越大 B．入射光足夠強(qiáng)就可以有光電流 C．遏止電壓與入射光的頻率有關(guān) D．入射光頻率大于極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電子 解析：選CD　由愛因斯坦光電效應(yīng)方程知，只有當(dāng)入射光頻率大于極限頻率時(shí)才能產(chǎn)生光電子，光電流幾乎是瞬時(shí)產(chǎn)生的，其大小與光強(qiáng)有關(guān)，與光照時(shí)間長(zhǎng)短無關(guān)，易知eUc＝Ek＝hν－W0(其中Uc為遏止電壓，Ek為光電子的最大初動(dòng)能，W0為逸出功，ν為入射光的頻率)。由以上分析知，A、B錯(cuò)誤，C、D正確。 11．下列說法正確的是(　　) A．β射線與γ射線一樣都是電磁波，但β射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱 B．玻爾將量子觀念引入原子領(lǐng)域，其理論能夠解釋氫原子光譜的特征 C．氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)氫原子的能量減少 D．在原子核中，比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固 解析：選BC　β射線不是電磁波，但β射線的穿透本領(lǐng)遠(yuǎn)比γ射線弱，故A錯(cuò)誤；玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，故B正確；氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，軌道半徑減小，原子能量減少，故C正確；在原子核中，比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，故D錯(cuò)誤。 12．某實(shí)驗(yàn)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(qiáng)磁場(chǎng)中的鈉原子核Na，產(chǎn)生了質(zhì)子。若某次碰撞可看做對(duì)心正碰，碰后新核的運(yùn)動(dòng)方向與α粒子的初速度方向相同，質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)方向與新核運(yùn)動(dòng)方向相反，它們?cè)诖怪庇诖艌?chǎng)的平面內(nèi)分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。通過分析軌跡半徑，可得出新核與質(zhì)子的速度大小之比為1∶10，已知質(zhì)子質(zhì)量為m。則(　　 ) A．該核反應(yīng)方程是He＋Na→Mg＋H B．該核反應(yīng)方程是He＋Na→Mg＋n C．質(zhì)子的速度約為0.225c D．質(zhì)子的速度為0.09c 解析：選AC　由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得：He＋Na→Mg＋H。又因α粒子、新核的質(zhì)量分別為4m、26m，設(shè)質(zhì)子的速率為v，因?yàn)棣亮Ｗ优c鈉原子核發(fā)生對(duì)心正碰，由動(dòng)量守恒定律得：4mv0＝26m－mv，解得：v＝0.225c。A、C正確。 三、非選擇題(本題共4小題，共52分) 13．(10分)如圖所示的裝置中，質(zhì)量為mA的鋼球A用細(xì)線懸掛于O點(diǎn)，質(zhì)量為mB的鋼球B放在離地面高度為h的小支柱N上。O點(diǎn)到A球球心的距離為l。使懸線在A球釋放前伸直，且線與豎直方向的夾角為α，A球釋放后擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)恰與B球相碰，碰撞后，A球把輕質(zhì)指示針OC推移到與豎直方向的夾角為β處，B球落到地面上，地面上鋪一張蓋有復(fù)寫紙的白紙D。保持α角度不變，多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，白紙上記錄到多個(gè)B球的落點(diǎn)。 (1)圖中x應(yīng)是B球初始位置到________的水平距離。 (2)為了探究碰撞中的不變量，應(yīng)測(cè)得____________等物理量(用字母表示)。 (3)用測(cè)得的物理量表示：mAvA＝________；mAvA′＝________；mBvB′＝________。 解析：(1)小球A在碰撞前后擺動(dòng)，滿足機(jī)械能守恒。小球B在碰撞后做平拋運(yùn)動(dòng)，則x應(yīng)為B球的平均落點(diǎn)到初始位置的水平距離。(2)要得到碰撞前后的mv，要測(cè)量mA、mB、α、β、l、h、x等。(3)對(duì)A，由機(jī)械能守恒得 mAgl(1－cos α)＝mAv， 則mAvA＝mA。 碰后對(duì)A，有 mAgl(1－cos β)＝mAvA′2， 則mAvA′＝mA。 碰后B做平拋運(yùn)動(dòng)，有x＝vB′t， h＝gt2，所以mBvB′＝mBx 。 答案：(1)B球平均落點(diǎn)　(2)mA、mB、α、β、l、h、x (3)mA mA　mBx 14．(12分)處于n＝3能級(jí)的氫原子能夠自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，則 (1)躍遷過程中電子動(dòng)能和原子能量如何變化？ (2)可能輻射的光子波長(zhǎng)是多少？(普朗克常量h＝6.6310－34 Js) 解析：(1)電子向低能級(jí)躍遷時(shí)，從外軌道進(jìn)入內(nèi)軌道，半徑變小，由于＝，則Ek＝mv2＝，由此可知電子動(dòng)能增大；在此過程中，原子向外輻射光子，因此原子能量減小。 (2)原子的可能躍遷方式及相應(yīng)波長(zhǎng)： ①從n＝3到n＝2 E3＝－1.51 eV，E2＝－3.4 eV 由hν＝h＝Em－En得 λ1＝ ＝ m ≈6.5810－7 m ②從n＝3到n＝1 E1＝－13.6 eV 則λ2＝ ＝ m≈1.0310－7 m ③從n＝2到n＝1 則λ3＝ ＝ m ≈1.2210－7 m。 答案：(1)電子動(dòng)能增大，原子能量減小 (2)6.5810－7 m　1.0310－7 m　1.2210－7 m 15．(15分)質(zhì)量為40 kg的女孩騎自行車帶質(zhì)量為30 kg 的男孩(如圖所示)，行駛速度為2.5 m/s。自行車行駛過程中，男孩要從車上下來。 (1)他知道如果直接跳下來，他可能會(huì)摔跤，為什么？ (2)男孩安全下車，計(jì)算男孩安全下車的瞬間，女孩和自行車的速度； (3)以自行車和兩個(gè)孩子為整體系統(tǒng)，計(jì)算男孩下車前后整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)能的值。如有不同，請(qǐng)解釋。 解析：(1)如果直接跳下來，人具有和自行車相同的速度，腳著地后，腳的速度為零，由于慣性，上身繼續(xù)向前傾斜，因此他可能會(huì)摔跤。所以他下來時(shí)應(yīng)用力往前推自行車，這樣他下車時(shí)可能不摔跤。 (2)男孩下車前后，對(duì)整體由動(dòng)量守恒定律有： (m1＋m2＋m3)v0＝(m1＋m2)v　(m1表示女孩質(zhì)量，m2表示自行車質(zhì)量，m3表示男孩質(zhì)量) 解得v＝4 m/s。 (3)男孩下車前系統(tǒng)的動(dòng)能 Ek＝(m1＋m2＋m3)v＝ (40＋10＋30)(2.5)2 J＝250 J 男孩下車后系統(tǒng)的動(dòng)能 Ek＝(m1＋m2)v2＝(40＋10)42 J＝400 J 男孩下車時(shí)用力向前推自行車，對(duì)系統(tǒng)做了正功，使系統(tǒng)的動(dòng)能增加了150 J。 答案：(1)見解析　(2)4 m/s (3)250 J　400 J　男孩下車時(shí)用力向前推自行車，對(duì)系統(tǒng)做了正功，使系統(tǒng)的動(dòng)能增加了150 J 16．(15分)如圖所示，有界的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.05 T，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，MN是磁場(chǎng)的左邊界。在磁場(chǎng)中A處放一個(gè)放射源(未畫出)，內(nèi)裝88Ra，88Ra放出某種射線后衰變成86Rn。 (1)寫出上述衰變方程； (2)若A處距磁場(chǎng)邊界MN的距離OA＝1.0 m時(shí)，放在MN左側(cè)邊緣的粒子接收器(未畫出)收到垂直于邊界MN方向射出的質(zhì)量較小的粒子，此時(shí)接收器距過OA的直線1.0 m。若釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為新核的動(dòng)能，求一個(gè)靜止88Ra核衰變過程中釋放的核能有多少？(取1 u＝1.610－27 kg，e＝1.610－19 C，結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 解析：(1)88Ra→86Rn＋He。 (2)衰變過程中釋放的He(即α粒子)在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由題意知，半徑R＝1.0 m， 由2evB＝得 α粒子的速度v＝ 衰變過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒， 86Rn、He質(zhì)量分別為222 u、4 u，則有 222 uv′＝4 uv 得86Rn的速度v′＝v， 釋放的核能E＝222 uv′2＋4 uv2 代入數(shù)據(jù)解得E＝2.0410－14 J。 答案：(1)88Ra→86Rn＋He (2)2.0410－14 J