人教版高中物理选修3-5 综合 测试含答案及详细解析

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人教版高中物理选修3-5 综合 测试

本试卷分第Ⅰ卷和第Ⅱ卷两部分，共100分

第Ⅰ卷

一、单选题(共15小题,每小题4.0分,共60分)

1.如图所示，一沙袋用轻细绳悬于O点，开始时沙袋处于静止，此后用弹丸以水平速度击中沙袋后均未穿出．第一个弹丸的速度为v1，打入沙袋后二者共同摆动的最大摆角为30°.当其第一次返回图示位置时，第二个弹丸以水平速度v2又击中沙袋，使沙袋向右摆动且最大摆角仍为30°.若弹丸质量是沙袋质量的倍，则以下结论中正确的是( )

A．v1＝v2

B．v1∶v2＝41∶42

C．v1∶v2＝42∶41

D．v1∶v2＝41∶83

2.一质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳，经Δt时间，身体伸直并刚好离开地面，速度为v，在此过程中( )

A． 地面对他的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为mv2

B． 地面对他的冲量为mv＋mgΔt，地面对他做的功为零

C． 地面对他的冲量为mv，地面对他做的功为mv2 D． 地面对他的冲量为mv－mgΔt，地面对他做的功为零

3.在匀速行驶的船上，当船上的人相对于船竖直向上抛出一个物体时，船的速度将(水的阻力不变)( )

A． 变大

B． 变小

C． 不变

D． 无法判定

4.如图所示，分别用恒力F1、F2先后将质量为m的同一物体由静止开始沿相同的固定粗糙斜面由底端推至顶端．第一次力F1沿斜面向上，第二次力F2沿水平方向，两次所用时间相同，则在这两个过程中( )

A．F1做的功比F2做的功多

B． 第一次物体机械能的变化较多

C． 第二次合外力对物体做的功较多

D． 两次物体动量的变化量相同

5.玻尔认为，围绕氢原子核做圆周运动的核外电子，轨道半径只能取某些特殊的数值，这种现象叫做轨道的量子化．若离核最近的第一条可能的轨道半径为r1，则第n条可能的轨道半径为rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中n叫量子数．设氢原子的核外电子绕核近似做匀速圆周运动形成的等效电流，在n＝3状态时其强度为I，则在n＝2状态时等效电流强度为( )

A．I

B．I

C．I D．I

6.下列说法正确的是( )

A． α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－10m

B． 放射性元素的半衰期随浓度增大而变长

C． 原子核的结合能越大，原子核越稳定

D． β射线来源于原子核．具有中等的穿透能力

7.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是( )

A． 延长光照时间

B． 增大光的强度

C． 换用波长较短的光照射

D． 换用频率较低的光照射

8.根据有关放射性方面的知识可知，下列说法正确的是( )

A． 随着气温的升高，氡的半衰期会变短

B． 许多元素能自发地放出射线，使人们开始认识到原子是有复杂结构的

C． 放射性元素发生β衰变时所释放的电子来源于核外电子

D． 氢核、中子和氘核的质量分别为m1、m2、m3，当氢核与中子结合为氘核时，放出的能量为(m1＋m2－m3)c2

9.图中画出了α粒子散射实验中两个α粒子的径迹，其中正确的是( )

A． B．

C．

D．

10.在α粒子穿过金箔发生大角度散射的过程中，以下说法正确的是( )

A． α粒子一直受到金原子核的斥力作用

B． α粒子的动能不断减小

C． α粒子的电势能不断增加

D． α粒子发生散射，是与电子碰撞的结果

11.向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图所示的电流(从右侧看)，电子的偏转方向为( )

A． 向上

B． 向下

C． 向左

D． 向右

12.下列说法正确的是( )

A．H＋H→He＋n是裂变反应方程式 B．U＋n→Xe＋Sr＋2n是聚变反应方程式

C．Na→Mg＋e是β衰变，β粒子实质是从原子核外放出的电子

D．Ra→Rn＋He是α衰变，α粒子实质是由两个质子和两个中子结合而成

13.下列关于α粒子的说法正确的是( )

A． 物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验说明了原子核内部有复杂的结构

B． 原子核放出α粒子即α衰变，α衰变的核反应方程式为X→Y＋He

C． 原子核放出α粒子即α衰变，α衰变的实质是一个中子转化为一个质子和电子

D． 比较α、β、γ三种射线，由α粒子组成的α射线，电离能力最弱、穿透能力最强

14.氢原子能级如图所示．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光，其中a光是从n＝3能级向n＝1能级跃迁时发出的，b光的频率大于a光的频率，则b光可能是( )

A． 从n＝4能级向n＝3能级跃迁时发出的

B． 从n＝4能级向n＝2能级跃迁时发出的

C． 从n＝4能级向n＝1能级跃迁时发出的

D． 从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的

15.下列关于光电效应的说法正确的是( )

A． 普朗克利用量子理论成功解释了光电效应现象

B． 一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时，入射光的频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 C． 发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大

D． 由于不同金属的逸出功不相同，因此不同金属材料的极限波长也不相同

第Ⅱ卷

二、实验题(共1小题,每小题10.0分,共10分)

16.气垫导轨工作时，可忽略滑块与导轨表面间的阻力影响，现借助其验证动量守恒定律，如图2所示，在水平气垫导轨上放置质量均为m的A、B(图中未标出)两滑块，左侧滑块的左端、右侧滑块的右端分别与一条穿过打点计时器的纸带相连，打点计时器电源的频率为f.气垫导轨正常工作后，接通两个打点计时器的电源，待打点稳定后让两滑块以大小不同的速度相向运动，两滑块相碰后粘在一起继续运动．如图3所示的甲和乙为某次实验打出的、分别与两个滑块相连的两条纸带，在纸带上以同间距的6个连续打点为一段划分纸带，用刻度尺分别测出其长度为s1、s2和s3.

图2

图3

(1)若碰前滑块A的速度大于滑块B的速度，则滑块________(选填“A”或“B”)是与纸带甲的________(选填“左”或“右”)端相连．

(2)碰撞前A、B两滑块的动量大小分别为________、____________，实验需要验证是否成立的表达式为__________(用题目所给的已知量表示)．

三、计算题(共3小题,每小题10分,共30分)

17.如图14所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳相连，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为mA＝2 kg、mB＝1 kg.初始时A静止于水平地面上，B悬于空中．现将B竖直向上再举高h＝1.8 m(未触及滑轮)，然后由静止释放．一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触．取g＝10 m/s2，空气阻力不计．求：

图14

(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；

(2)A的最大速度v的大小；

(3)初始时B离地面的高度H.

18.如图甲所示是研究光电效应规律的光电管．用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，实验测得流过表的电流I与AK之间电势差UAK满足如图乙所示规律，取h＝6.63×10－34J·s.结合图象，求：(结果均保留两位有效数字)

(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极K时的最大初动能．

(2)该阴极材料的极限波长．

19.氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量取h＝6.6×10－34J·s.

(1)处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？

(2)今有一群处于n＝4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同频率的光子？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)

答案解析

1.【答案】D

【解析】根据摆动过程中机械能守恒和两次击中沙袋摆动的角度相等可知，两次击中沙袋后整体的速度相同，设为v，用M表示沙袋的质量，m表示弹丸的质量，由动量守恒定律得：

第一次：mv1＝(M＋m)v，

第二次：mv2－(M＋m)v＝(M＋2m)v.

2.【答案】B

【解析】人的速度原来为零，起跳后变化v，则由动量定理可得：I－mgΔt＝Δmv＝mv，故地面对人的冲量为mv＋mgΔt；而人在跳起时，人受到的支持力没有产生位移，故支持力不做功，B正确．

3.【答案】C

【解析】相对于船竖直向上抛出物体时，由于惯性，物体水平方向的速度和船的速度相同，船和物体组成的系统水平方向动量守恒，故船的速度不变．

4.【答案】D

【解析】利用公式x＝at2，由于x和t均相同，故加速度a相同，由v＝at，t相同，则物体到达斜面顶端时速度相同，动能相同，则动能变化量相同，根据动能定理知，合外力做功相等．由图示分析可知，第一个物体所受的摩擦力小于第二个物体所受的摩擦力，故两物体克服摩擦力做功不同，重力做功相同，F1做的功比F2做的少，故A、C错误；物体末速度相同，又由于处于相同的高度，所以两物体机械能变化相同，B错误；两种情况下，物体的加速度相同，所受合外力相同，由动量定理知两次物体动量的变化量相同，D正确．

5.【答案】C

【解析】根据，k＝mr

解得T＝2π， n＝2和n＝3轨道半径之比为4∶9，则n＝2和n＝3两个轨道上的周期比为8∶27，

根据I＝知，电流比为27∶9，所以在n＝3状态时其强度为I，则n＝2状态时等效电流强度为I，C正确，A、B、D错误．

6.【答案】D

【解析】α粒子散射实验可以估算出原子核的数量级为10－15m，故A错误；放射性元素的半衰期不随环境的变化而变化，故B错误；比结合能越大，原子核越稳定，故C错误；β射线是原子核中一个中子转变为一个质子和一个时释放出来的，具有中等的穿透能力，故D正确．

7.【答案】C

【解析】光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于等于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝，所以选项C正确．

8.【答案】D

【解析】半衰期是由原子核内部结构决定的，与化学、物理性质无关，故A错．β衰变是核内的一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被释放出来，故C错．氢核和中子结合成氘核放出的能量为(m1＋m2－m3)c2，故D正确．放射性使人们认识到原子核有复杂结构，B错．

9.【答案】D

【解析】α粒子在靠近金原子核时，离核越近，所受库仑斥力越大，偏转角度越大，根据这个特点可以判断出只有D正确，A、B、C错误．

10.【答案】A

【解析】α粒子发生大角度偏转，是因为受到原子核的库仑斥力，电子对α粒子的作用力可以忽略不计．故A正确，D错误．在散射的过程中，电场力先做负功再做正功，则动能先减小再增大，而电势能先增大再减小，B、C错误．