模块检测(时间：90分钟 满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分。其中1～5题为单项选择题，6～10题为多项选择题)1.在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是( )A.查德威克通过研究阴极射线发现了电子B.汤姆孙首先提出了原子的核式结构学说C.居里夫人首先发现了天然放射现象D.卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子解析 汤姆孙研究阴极射线发现了电子，选项A错误；卢瑟福首先提出了原子核式结构学说，选项B错误；贝可勒尔首先发现了天然放射现象，选项C错误，D正确。答案 D2.1966年，在地球的上空完成了用动力学方法测质量的实验。实验时，用双子星号宇宙飞船m1去接触正在轨道上运行的火箭组m2(后者的发动机已熄火)。接触以后，开动双子星号飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速。推进器的平均推力F＝895N，推进器开动时间Δt＝7s测出飞船和火箭组的速度变化Δv＝0.91m/s。已知双子星号飞船的质量m1＝3400kg。由以上实验数据可得出火箭组的质量m2为( )A.3400kgB.3485kgC.6265kgD.6885kg解析 根据动量定理：FΔt＝(m1＋m2)Δv可求得m2≈3485kg。选项B正确。答案 B3.某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角i与折射角r作出sini－sinr图像如图1所示。下列说法中错误的是( )图1A.做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.5D.玻璃的临界角的正弦值为0.678\n解析 由sini－sinr图像可知，＝＝1.5＞1，而介质的折射率都比真空(或空气)的折射率大，故光是从空气射入玻璃的，入射角为i，A项说法正确；由折射率定义知n＝1.5，C项说法正确，B项说法错误；由临界角定义可知玻璃的临界角的正弦值sinC＝＝0.67，D项说法正确。答案 B4.如图2所示，光滑水平面上有一小车，小车上有一物体，用一细线将物体系于小车的A端，物体与小车A端之间有一压缩的弹簧，某时刻线断了，物体沿车滑动到B端粘在B端的油泥上。则下述说法正确的是( )图2A.若物体滑动中不受摩擦力，则全过程机械能守恒B.若物体滑动中有摩擦力，则全过程系统动量不守恒C.小车的最终速度与断线前相同D.全过程系统的机械能守恒解析 物体滑动中虽不受摩擦力，但物体与B端的油泥碰撞属于完全非弹性碰撞，机械能有损失，选项A、D错误；选项B中，滑动摩擦力是内力，系统的合外力为零，系统动量守恒，选项B错误，C正确。答案 C5.静止的氡核Rn放出α粒子后变为钋核Po，α粒子动能为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，则该反应中的质量亏损为( )A.·B.0C.·D.·解析 由于动量守恒，反冲核和α粒子的动量大小相等，由Ek＝∝，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是·Eα，由质能方程得质量亏损是·。答案 C6.实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )A.电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样B.β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C.人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构8\nD.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关解析 电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样，可以说明电子是一种波，故选项A正确；β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹。可以说明β射线是一种粒子，故选项B错误；人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构。中子衍射说明中子是一种波，故选项C正确；光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故选项D错误。答案 AC7.如图3所示，两束单色光a、b从水面下射向A点，光线经折射后合成一束光c，则下列说法正确的是( )图3A.用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条件间距B.用a、b光分别做单缝衍射实验时，它们的衍射条纹宽度都是均匀的C.在水中a光的速度比b光的速度小D.从水射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角解析 由图可知，单色光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，则a光的频率小于b光的频率，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，由于a光的波长比b光的长，所以a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，故A正确；用a、b光分别做单缝衍射实验时，它们的衍射条纹宽度是不均匀的，中央宽两边窄，故B错误；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错误；由于a光的折射率小于b光的折射率，由公式sinC＝可得，在水中a光的临界角大于b光的临界角，故D正确。答案 AD8.(2022·全国卷Ⅲ，19)在光电效应实验中，分别用频率为νa、νb的单色光a、b照射到同种金属上，测得相应的遏止电压分别为Ua和Ub，光电子的最大初动能分别为Eka和Ekb。h为普朗克常量。下列说法正确的是( )A.若νa＞νb，则一定有Ua＜UbB.若νa＞νb，则一定有Eka＞EkbC.若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb8\nD.若νa＞νb，则一定有hνa－Eka＞hνb－Ekb解析 由爱因斯坦光电效应方程得Ekm＝hν－W0，由动能定理得Ekm＝eU，若用a、b单色光照射同种金属时，逸出功W0相同。当νa＞νb时，一定有Eka＞Ekb，Ua＞Ub，故选项A错误，B正确；若Ua＜Ub，则一定有Eka＜Ekb，故选项C正确；因逸出功相同，有W0＝hνa－Eka＝hνb－Ekb，故选项D错误。答案 BC9.如图4为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为2.49eV的金属钠，下列说法正确的是( )图4A.这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝2所发出的光波长最长B.这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n＝3跃迁到n＝1所发出的光频率最小C.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为9.60eVD.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11eV解析 这群氢原子能发出C＝3种频率不同的光，从n＝3跃迁到n＝2所发出的光子能量最小，频率最低，波长最长，选项A正确；从n＝3跃迁到n＝1发出的光子能量最大，频率最高，选项B错误；而ΔE＝|E3－E1|＝12.09eV，照射到金属钠表面发出的光电子的最大初动能Ek＝ΔE－W0＝9.60eV，选项C正确，D错误。答案 AC10.如图5所示，子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块后不再穿出，此时木块动能增加了6J，那么此过程产生的内能可能为( )图5A.10JB.8JC.6JD.4J解析 设子弹的初速度为v0，射入木块后子弹与木块共同的速度为v，木块的质量为M，子弹的质量为m。根据动量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v，得：v＝8\n木块获得的动能为ΔEk＝Mv2＝＝·系统产生的内能为Q＝mv－(M＋m)v2＝可得Q＞ΔEk＝6J，故选项A、B正确。答案 AB二、实验题(本题共2个小题，共14分)11.(6分)在“探究碰撞中的不变量”实验中，装置如图6所示，两个小球的质量分别为mA和mB。图6(1)现有下列器材，为完成本实验，哪些是必需的？________。A.秒表B.刻度尺C.天平D.圆规(2)如果碰撞中动量守恒，根据图中各点间的距离，则下列式子可能成立的有________。A.＝B.＝C.＝D.＝解析 (1)由实验原理可知，需要测小球质量，测OM、OP、ON距离，为准确确定落点，用圆规把多次实验的落点用尽可能小的圆圈起，把圆心作为落点，所以需要天平、刻度尺、圆规。(2)根据动量守恒定律有：mAOP＝mAOM＋mBON，即mAMP＝mBON，选项A正确。答案 (1)BCD (2)A12.(8分)如图7所示，这是工业生产中大部分光电控制设备用到的光控继电器的示意图，它由电源、光电管、放大器、电磁继电器等几部分组成。图7(1)示意图中，a端应是电源________极。(2)光控继电器的原理是：当光照射光电管时，_________________。(3)当用绿光照射光电管阴极K时，可以发生光电效应，则________说法正确。A.增大绿光照射强度，光电子的最大初动能增大8\nB.增大绿光照射强度，电路中光电流增大答案 (1)正 (2)阴极K发射电子，电路中产生电流，经放大器放大的电流产生的磁场使铁芯M磁化，将衔铁N吸住。无光照射光电管时，电路中无电流，N自动离开M (3)B三、计算题(本题共4个小题，共46分。要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)13.(10分)一群氢原子处于量子数n＝4的能级状态，氢原子的能级图如图8所示，则：图8(1)氢原子可能发射几种频率的光子？(2)氢原子由n＝4的能级跃迁到n＝2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少电子伏？金属铯钙镁钛逸出功W0/eV1.92.73.74.1解析 (1)可能发射6种频率的光子。(2)由玻尔的跃迁规律可得光子的能量为E＝E4－E2，代入数据得E＝2.55eV。(3)E只大于铯的逸出功，故光子只有照射铯金属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Ekm＝E－W0代入数据得，Ekm＝0.65eV。答案 (1)6种 (2)2.55eV (3)铯 0.65eV14.(12分)一静止的氡核(Rn)发生α衰变，放出一个速度为v0、质量为m的α粒子和一个质量为M的反冲核钋(Po)，若氡核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钋核的动能。(1)写出衰变方程；(2)求出反冲核的速度大小；(3)求出这一衰变过程中亏损的质量。解析 (1)Rn―→Po＋He(2)设钋核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律有mv0－Mv＝0，v＝8\n(3)衰变过程中产生的机械能ΔE＝mv＋Mv2＝，ΔE＝Δmc2产生这些机械能亏损的质量Δm＝＝。答案 (1)Rn―→Po＋He (2)(3)15.(12分)如图9所示，桌面上有一玻璃圆锥，圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，此三角形的边长为L，有一半径为的圆柱形平行光束垂直于桌面入射到圆锥上，光束的中心轴与圆锥的轴重合，已知玻璃的折射率为，求：图9(1)光在玻璃中的传播速度；(2)光束在桌面上形成的光斑的面积。解析 (1)由n＝得，光在玻璃中的传播速度v＝＝m/s＝×108m/s。(2)作出光路图，如图所示。由几何知识得b光与AC成30°角，则入射角θ1＝60°，根据折射定律有n＝，解得折射角θ2＝30°。由几何关系及对称性可知，AD＝L，则DC＝，EC＝DC，故产生的光斑直径为d＝，面积S＝πd2＝。答案 (1)×108m/s (2)16.(12分)如图10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粘性物质，当有其他物体与之接触时即会粘在一起。某时刻有一质量为m的物块，以水平速度v08\n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μ，当它刚要与L形长木板右端竖直部分相碰时，速度减为，碰后即粘在一起，求：图10(1)物块在L形长木板上的滑行时间及此时长木板在水平面上滑行的距离；(2)物块与L形长木板右端竖直部分相碰过程中，长木板受到的冲量大小。解析 (1)设物块在L形长木板上的滑动时间为t，由动量定理得－μmgt＝m－mv0，解得t＝物块与L形长木板右端竖直部分相碰前系统动量守恒mv0＝m＋2mv1，解得v1＝由动能定理得μmgs＝×2mv，解得s＝(3)物块与L形长木板右端竖直部分相碰过程，系统动量守恒mv0＝3mv2对长木板由动量定理得I＝2mv2－2mv1＝。答案 (1) (2)8
