2020高中物理 本册测试题 6 鲁科版选修3-5

2020高中物理 本册测试题 6 鲁科版选修3-5

物理：本册测试题 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。共 100 分，考试用 时 90 分钟 第Ⅰ卷（选择题共 40 分） 一、本题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分．在每小题给出的四个选项中，有的小 题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得 4 分，选不全 的得 2 分，有选错或不答的得 0 分． 1． 氢原子从能级 m 跃迁到能级 n 时辐射红光的频率为ν1，从能级 n 跃迁到能级 k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为 h，若氢原子从能级 k 跃迁到能级 m，则(　　) A．吸收光子的能量为 hν1＋hν2 B．辐射光子的能量为 hν1＋hν2 C．吸收光子的能量为 hν2－hν1 D．辐射光子的能量为 hν2－hν1 2．人从高处跳到较硬的水平地面时，为了安全，一般都是让脚尖先触地且着地时要 弯曲双腿，这是为了 （ ） A．减小地面对人的冲量 B．减小人的动量的变化 C．增加人对地面的冲击时间 D．增大人对地面的压强 3．放射性同位素发出的射线在科研、医疗、生产等诸多方面得到了广泛的应用，下 列有关放射线应用的说法中正确的有 （ ） A．放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的 B．利用γ射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视 C．用放射线照射作物种子能使其 DNA 发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种 D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害 4．下列关于“原子质量单位 u”的说法中正确的有 （ ） A．1u 就是一个氢原子的质量 B．1u 就是一个中子的质量 C．1u 是一个碳 12 原子的质量的十二分之一 D．1u 就是 931.5MeV 的能量 5．下列关于裂变反应的说法中，正确的是 （ ） A．裂变反应必须在几百万度的高温下才能发生 B．要能发生链式反应，铀块的体积必须超过临界体积 C．太阳能释放大量能量，是因为太阳内部不断发生裂变反应 D．裂变反应放出大量热量，故不遵守能量守恒定律 6．近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两个重 离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核 X 经过若干次α 衰变后成为 Y，由此可以判定该超重元素发生α衰变的次数是 （ ） A．3 B．4 C．6 D．8 7．如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为 M=3kg 的薄板和质量 m=1kg 的物块， 都以 v=4m/s 的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，当薄板的速度为 2.4m/s 时，物块的运动情况是 （ ） A．做加速运动 B．做减速运动 C．做匀速运动 D．以上运动都有可能 8．已知一个氢原子的质量为 1.6736×10-27kg，一个锂原子的质量为 11.6505× 10-27kg，一个氦原子的质量为 6.6467×10-27kg。一个锂核受到一个质子轰击变 为 2 个α粒子，核反应方程为 H+Li →2He。根据以上信息，以下判断正确的是 （ ） A．题中所给的核反应属于α衰变 B．题中所给的核反应属于轻核聚变 C．根据题中信息，可以计算核反应释放的核能 D．因为题中给出的是三种原子的质量，没有给出核的质量，故无法计算核反应释放 277 112 253 100 的核能 9．“轨道电子俘获”也是放射性同位素衰变的一种形式，它是指原子核（称为母核） 俘获一个核外电子，其内部一个质子变为中子，从而变成一个新核，并且放出 一个中微子的过程。中微子的质量很小，不带电，很难探测到，人们最早就是 通过子核的反冲而间接证明中微子的存在的。下面关于一个静止的原子核发生 “轨道电子俘获”，衰变为新核并放出中微子的说法中，正确的是 （ ） A．母核的电荷数大于子核的电荷数 B．母核的质量数等于子核的质量数 C．新核动量的大小等于中微子动量的大小 D．新核的动能大于中微子的动能 10．如图所示，（a）图表示光滑平台上，物体 A 以初速度 v0 滑到上表面粗糙的水平 小车上，车与水平面间的动摩擦因数不计；（b）图为物体 A 与小车 B 的 v-t 图 象，由此可知（ ） A．小车上表面长度 B．物体 A 与小车 B 的质量之比 C．A 与小车 B 上表面的动摩擦因数 D．小车 B 获得的动能 第Ⅱ卷（非选择题 共 60 分） 二、本题共 3 小题，共 24 分。把答案填在题中的横线上或按要求作图. 11．（8 分）某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验．气垫导 轨装置如图（a）所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在 空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入 压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，这样就大大减小了因 滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差． （1）下面是实验的主要步骤： ①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气； ③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计 时器与弹射架并固定在滑块 1 的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖 着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块 1 挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳； ⑤把滑块 2 放在气垫导轨的中间； ⑥先______________，然后___________________，让滑块带动纸带一起运 动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出理想的纸带如图（b）所示； ⑧测得滑块 1 的质量 310g，滑块 2（包括橡皮泥）的质量为 205g．试完善 实验步骤⑥的内容． （2）已知打点计时器每隔 0．02s 打一个点，计算可知两滑块相互作用以前系统的 总动量为__________kg·m/s；两滑块相互作用以后系统的总动量为 ___________kg·m/s（保留三位有效数字）． 月 0n n 0 4 8 102 6 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 （ 3 ） 试 说 明 （ 2 ） 中 两 结 果 不 完 全 相 等 的 主 要 原 因 是 _____________________________． 12．（8 分） 如图表示某种放射性元素的衰变化规律（纵坐标 表示的是任 意时刻放射性元素的原子数与 t=0 时的原子数之比），该放射性 元素的半衰期是____________天（一个月按 30 天计算）。在从某 古迹中发掘出来的木材中，所含 的比例是正在生长的植物中 的 80%，放射性 的半衰期是 5700 年，根据图象可以推算，该 古迹距今约_____________年． 13．（改编，8 分）一个静止的氡核 Rn 放出α粒子后变成钋核 Po，已知放出的α 粒子的动能为 Eα。若衰变放出的能量全部变为反冲核和α粒子的动能，真空中 的光速为 c，上述核反应方程为______________，该反应中的质量亏损为 ____________________ 14．（8 分）太阳的能量来源是轻核的聚变，太阳中存在的主要元素是氢，核聚变反 应可以看作是 4 个氢核结合成 1 个氦核同时放出 2 个正电子。该核反应方程为 ______________；由下表中有关数据计算出该聚变反应过程中释放的能量为 _________ J（取 1u = kg）。 粒子名称 质子 p α粒子 电子 e 中子 n 质量/ u 1.0073 4.0015 0.00055 1.0087 三.本题共 4 小题，36 分。解答应写出必要的文字说明、方程式和主要演算步骤， 只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值与单 位。 15．（8 分） （1）历史中在利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为 0.5MeV 的质子 H 轰击 静止的 X，生成两个动能均为 8.9MeV 的 He.（1MeV=1.6×-13J） 0n n C14 6 C14 6 222 86 218 84 26106 1 −× 0v m1 m2 ①上述核反应方程为_____________________。 ②质量亏损为_______________kg。 （2）如图所示，光滑水平面轨道上有三个木块，A、B、 C，质量分别为 mA=mc=2m，mB=m，A、B 用细绳 连接，中间有一压缩的弹簧 （弹簧与滑块不栓接）。开始时 A、B 以共同速 度 v0 运动，C 静止。某时刻细绳突然断开，A、B 被弹开，然后 B 又与 C 发 生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同。求 B 与 C 碰撞前 B 的速度。 16．（8 分）如图所示是一个物理演示实验，它显示：图中自由下落的物 体 A 和 B 经反弹后，B 能上升到比初始位置高得多的地方。A 是某种材 料做成的实心球，质量 m1=0.28 kg，在其顶部的凹坑中插着质量 m2=0.10 kg 的木棍 B。 B 只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间 有小空隙。将此装置从 A 下端离地板的高度 H=1.25 m 处由静止释放。 实验中，A 触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变；接着木棍 B 脱离球 A 开始上升，而球 A 恰好停留在地板上不再运动。求木棍 B 上升的高度。重力加速度 g=10 m/s2。 17．（8 分）据悉，中国第三代核电自主化依托项目——山东海阳核电站两台机组， 已于世界引起了轰动。核能与在其他能源相比具有能量大、地区适应性强的优 势。在核电站中，核反应堆释放的核能转化为电能。核反应堆的工作原理是利 用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能。 （1）核反应方程式 U+n→ Ba+ Kr+aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一种， n 为中子，X 为待求粒子，a 为 X 的个数，则 X 为________，a=________。 以 mu、mBa、mKr 分别表示 U、 Ba、 Kr 核的质量，mn、mp 分别表示中子、 质子的质量，c 为真空中的光速，则在上述核反应过程中放出的核能Δ E=__________________。 235 92 141 56 92 36 235 92 141 56 92 36 （2）已知 U 有一种同位素，比 U 核多 3 个中子。某时刻，有一个这样的同位素 核由静止状态发生 衰变时放出的 粒子的速度大小为 v0，试求衰变后的 残核初速度多大？ 18．（12 分，（I）（5 分）已知：功率为 100W 的灯泡消耗的电能的 5%转化为所发出 的可见光的能量，光速 ，普朗克常量 ，假 定所发出的可见光的波长都是 560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数。 （II）（7 分）钚的放射性同位素 静止时衰变为铀核激发态 和 粒子，而 铀核激发态 立即衰变为铀核 ，并放出能量为 的 光子。 已 知 ： 、 和 粒 子 的 质 量 分 别 为 、 和 。 （1）写出衰变方程； （2）已知衰变放出的光子的动量可忽略，球 粒子的动能。 参考答案 1．D【解析】　氢原子从 m 能级跃迁到 n 能级辐射能量，即 Em－En＝hν1，氢原子 从 n 能级跃迁到 k 能级吸收能量，即 Ek－En＝hν2，氢原子从 k 能级跃迁到 m 能级，Ek－Em＝hν2＋En－hν1－En＝hν2－hν1，因紫光的频率ν2 大于红光的 频率ν1，所以 Ek>Em，即辐射光子的能量为 hν2－hν1，D 正确． 2．C 脚尖先触地且着地时弯曲双腿，可以增加人对地面的冲击时间，根据动量定 理 可知，地面对人的作用力减小，从而达到安全的目的。故 C 项正确。 3．D 解：利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导 体，将静电泄出。γ射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物 种子发生的 DNA 突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优秀品种。 用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选 D。 4．C 解析：原子质量单位 u 是在原子物理中常用的一个特殊的质量单位，规定一个 235 92 235 92 α α 83.0 10 /c m s= × 346.63 10 J sh −= × ⋅ 239 94 Pu 235 92 U ∗ α 235 92 U ∗ 235 92 U 0.097MeV γ 239 94 Pu 235 92 U α 239.0521uPum = 235.0439uum = 4.0026umα = 21 931.5MeV/cu = α t pF ∆ ∆= 碳 12 原子的质量的十二分之一为 1u，1u=1.6606 kg，在计算核能时，1u 的质量跟 931.5MeV 的能量相对应，但不能认为 1u 就是 931.5MeV 的能量。正确 答案是 C。 5．B 解析：聚变反应必须在几百万度的高温下才能发生，太阳内部进行的是热核反 应。 6．C 解析：每次α衰变质量数减少 4，电荷数减少 2，因此该超重元素成为 Y，经 过了 6 次α衰变，选 C。 7．A 取向左为正方向，由动量守恒定律得，Mv-mv=（M+m）v′，最终共同速度 v′ =2ｍ/s，方向向左；当薄板速度为 v1=2.4m/s 时，由动量守恒定律可得，（M-m） v=Mv1＋mv2，解得 v2=0.8m/s，方向向左，可见木块已经向左匀加速运动。选项 A 正确。 8．C 解析：核反应类型是人工核转变，AB 两项均错误，反应前一个氢原子和一个锂 原子共有 8 个核外电子，反应后两个氦原子也是共有 8 个核外电子，因此只要 将一个氢原子和一个锂原子的总质量减去两个氦原子的质量，得到的恰好是反 应前后核的质量亏损，电子质量自然消掉。由质能方程ΔE=Δmc2 可以计算释放 的核能，C 选项正确。 9．ABC 解析：核反应方程式为 A+ e→ B+ （中微子），因此根据核反应中质量 数和电荷数守恒可以判断 A、B 正确。在俘获过程中系统动量守恒，故 C 正确。 根据 EK= , 中微子质量小, 因此中微子的动能大, D 错误。） 10．BC 由图象可知，AB 最终以共同速度 v1 匀速运动，不能确定小车上表面长度， A 错；由动量守恒定律得， ，故可以确定物体 A 与小车 B 的质 量之比，B 对；由图象，A 相对小车 B 的位移 可知，根据能量守恒可以确定 A 与小车 B 上表面的动摩擦因数，C 对；由于小车 B 的质量不可知，故不能确定 小车 B 获得的动能，D 错。故正确答案为：BC。 11．（8 分） （1）接通打点计时器的电源 （1 分） 放开滑块 1 （1 分） 2710−× 253 100 m n 0 1− m n 1− v m p 2 2 110 )( vmvvm BA =− s∆ （2）0.620 （2 分） 0.618 （2 分） （3）纸带与打点计时器限位孔有摩擦（2 分） 解析：作用前系统的总动量为滑块 1 的动量 p0=m1v0． v0=0.2/0.1=2m/s，p0=0.31×2=0.620kg·m/s．作用后系统的总动量为滑块 1 和 滑块 2 的动量和，且此时两滑块具有相同的速度 v，v=0.168/0.14=1.2m/s， p=（m1+m2）v=（0.310+0.205）×1.2=0.618 kg·m/s． 12．（8 分）180，1900 13．（8 分） Rn Po+He （3 分），（3 分） （5 分） 解析：由动能 ，动量 得，动能与动量的关系式 。由 于核反应过程中动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，得 。所以， 反冲核和α粒子的动能之比为 4∶218，因此衰变释放的总能量是 ， 由 质能方程 得，质量亏损是 。 14．（8 分） （3 分）；4.0×10-12 J（5 分） 解析：核反应方程为 。 4 个氢核结合成 1 个氦核时的质量亏损为 Δm = (1.0073×4―4.0015―2×0.00055)u = 0.0266 u = 4.43×10-29kg ， 由爱因斯坦质能联系方程得，聚变反应过程中释放的能量为 ΔE = Δmc2 =4.43×10-29×(3×108) 2 J = 4.0×10-12 J 。 15．（8 分）解析： （1） 或 ， kg（3 分） （2）设共同速度为 v，球 A 和 B 分开后，B 的速度为 ，由动量守恒定律有 222 86 → 218 84 αE⋅ 218 222 2 2 1 mvEK = mvp = m pEK 2 2 = mEK 1∝ αE⋅ 218 222 2mcE ∆=∆ =∆m 2218 222 c Ea⋅ e2HeH4 0 1 4 2 1 1 +→ e2HeH4 0 1 4 2 1 1 +→ 1 7 4 4 1 3 2 2H X He He+ → + 1 7 4 4 1 3 2 2H Li He He+ → + 29 2 101.3 −×==∆ c Em Bv ， ，（4 分） 联立这两式得 B 和 C 碰撞前 B 的速度为 。（1 分） 16．（8 分）根据题意，A 碰地板后，反弹速度的大小 v1 等于它下落到地面时速度的 大小， 即 v1= =5 m/s，（2 分） A 刚反弹后，速度向上，立刻与下落的 B 碰撞，碰前 B 的速度： v2= =5 m/s。（2 分） 由题意，碰后 A 速度为零，以 v2′表示 B 上升的初速度， 根据动量守恒，（以向上为正方向） m1v1－m2v2=m2v2′，（2 分） 得 v2′=9 m/s。（1 分） 令 h 表示 B 上升的高度， 有 h= =4.05 m （1 分） 17．（8 分）解析： （1）根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可以确定，X 为中子，a=3。由爱 因斯坦的质能联系方程可得，核反应过程中放出的核能ΔE=（mu-mBa-mKr-2mn）c2 （4 分） （2）比 U 核多 3 个中子的同位素核是 U。 U 核发生 衰变，残核的质量数为 234。设 粒子质量为 4m，则残核质量为 234m，由动量守恒定律得 （2 分） 解得残核的速度为： （2 分） 18．（12 分）解析： （I）一波长为 的光子能量为 （2 分） 设灯泡每秒内发出的光子数为 ，灯泡电功率为 ， 0( )A B A B Bm m v m v m v+ = + ( )B B B Cm v m m v= + 0 9 5Bv v= gH2 gH2 g v 2 2 2 ′ 235 92 238 92 238 92 α α mvmv 2344 0 = 0117 2 vv = λ λ hcE = n P 则 （2 分） 式中， 是灯泡的发光效率。 联立①②式得 代入题给数据得 （1 分，没写 的，同样给这 1 分） （Ⅱ）（1）衰变方程为 U U 或合起来有 （2 分） （2）上述衰变过程的质量亏损为 （1 分） 放出的能量为 （1 分） 此能量是轴核 的动能 、 粒子的动能 和 光子的能量 之和 （1 分） 得 设衰变后的轴核和 粒子的速度分别为 和 ， 则由动量守恒有 （1 分） 又由动能的定义知 解得 所以 代入题给数据得 （1 分） kPn E = 5%k = kPn hc λ= 19 11.4 10 sn −= × 1s− 239 235 * 94 92Pu U α→ + 235 92 →+ 235 92 γ+ 239 235 94 92Pu U α γ→ + + Pu Um m m mα∆ = − − 2E c m∆ = ⋅∆ 235 92 U UE α aE γ γE γα EEEE U −+=∆ γαα EcmmmEE UPuU −−−=+ 2)( α Uv vα U Um v m vα α= 2 21 1,2 2U U U aE m v E m vα α= = U U m m E E α α = γα α α Ecmmmmm mE UPu U U −−−+= 2)( 5.034MeVEα =