綜合檢測(cè)(一)(時(shí)間：90分鐘滿(mǎn)分：100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題4分，共40分)1．在人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子與原子核結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，符合物理學(xué)史的是()A．查德威克通過(guò)研究陰極射線(xiàn)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(shuō)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(guò)原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子答案D解析湯姆孫研究陰極射線(xiàn)發(fā)現(xiàn)了電子，A錯(cuò)；盧瑟福首先提出了原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，B錯(cuò)；貝可勒爾首先發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，C錯(cuò)，D對(duì)．2．核磁共振成像(縮寫(xiě)為MRI)是一種人體不接觸放射線(xiàn)，對(duì)人體無(wú)損害，可進(jìn)行人體多部位檢查的醫(yī)療影像技術(shù)．基本原理是：外來(lái)電磁波滿(mǎn)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(lái)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(lái)，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(guò)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)換成圖像，就可以用來(lái)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13.6eV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答案D解析氫原子只吸收能量等于能級(jí)差的光子．3．研究放射性元素射線(xiàn)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示．兩塊平行放置的金屬板A、B分別與電源的兩極a、b連接，放射源發(fā)出的射線(xiàn)從其上方小孔向外射出．則()圖1A．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為α射線(xiàn)B．a(chǎn)為電源正極，到達(dá)A板的為β射線(xiàn)C．a(chǎn)為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為α射線(xiàn)D．a(chǎn)為電源負(fù)極，到達(dá)A板的為β射線(xiàn)答案B解析β射線(xiàn)為高速電子流，α射線(xiàn)為氦核流，在同一電場(chǎng)中，β射線(xiàn)偏轉(zhuǎn)的軌跡曲率半徑小于α射線(xiàn)的曲率半徑，由圖知，向左偏的為β射線(xiàn)，向右偏的為α射線(xiàn)，即到達(dá)A板的為β射線(xiàn)，說(shuō)明電場(chǎng)方向水平向右，那么a為電源正極，B正確．4．放射性元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后生成新元素B，則元素B在元素周期表中的位置較元素A的位置向前移動(dòng)了()A．1位 B．2位C．3位 D．4位答案C解析原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變，電荷數(shù)減小2，經(jīng)過(guò)一次β衰變，電荷數(shù)增加1，所以元素A經(jīng)過(guò)2次α衰變和1次β衰變后電荷數(shù)減小3，生成的新元素在元素周期表中的位置向前移3位，C正確．5.如圖2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圖2A．兩滑塊的動(dòng)能之比EkA∶EkB＝1∶2B．兩滑塊的動(dòng)量大小之比pA∶pB＝2∶1C．兩滑塊的速度大小之比vA∶vB＝2∶1D．彈簧對(duì)兩滑塊做功之比WA∶WB＝1∶1答案A解析根據(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＝eq\f(p2,2m)得EkA∶EkB＝eq\f(mB,mA)＝eq\f(1,2)，A項(xiàng)正確；由W＝ΔEk知WA∶WB＝EkA∶EkB＝1∶2，D項(xiàng)錯(cuò)誤．6．靜止的氡核eq\o\al(222,86)Rn放出α粒子后變?yōu)獒暫薳q\o\al(218,84)Po，α粒子動(dòng)能為Eα.若衰變放出的能量全部變?yōu)榉礇_核和α粒子的動(dòng)能．真空中的光速為c，則該反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為()A.eq\f(4,218)·eq\f(Eα,c2) B．0C.eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2) D.eq\f(218,222)·eq\f(Eα,c2)答案C解析由于動(dòng)量守恒，反沖核和α粒子的動(dòng)量大小相等，由Ek＝eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m)，它們的動(dòng)能之比為4∶218，因此衰變釋放的總能量是eq\f(222,218)·Eα，由質(zhì)能方程得質(zhì)量虧損是eq\f(222,218)·eq\f(Eα,c2).7．(多選)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(dòng)性的是()A．電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣B．β射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡C．人們利用慢中子衍射來(lái)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(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)答案AC解析電子束通過(guò)雙縫實(shí)驗(yàn)后可以形成干涉圖樣，可以說(shuō)明電子是一種波，故A正確；β射線(xiàn)在云室中穿過(guò)會(huì)留下清晰的徑跡．可以說(shuō)明β射線(xiàn)是一種粒子，故B錯(cuò)誤；人們利用慢中子衍射來(lái)研究晶體的結(jié)構(gòu)．中子衍射說(shuō)明中子是一種波，故C正確；光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，說(shuō)明光是一種粒子，故D錯(cuò)誤．8．(多選)“軌道電子俘獲”是放射性同位素衰變的一種形式，即原子核俘獲一個(gè)核外電子后核內(nèi)一個(gè)質(zhì)子變?yōu)橹凶?，原子核衰變成一個(gè)新核，并且放出一個(gè)中微子(其質(zhì)量小于電子質(zhì)量且不帶電)．若一個(gè)靜止的原子核發(fā)生“軌道電子俘獲”(電子的初動(dòng)量可不計(jì))，則()A．生成的新核與衰變前的原子核質(zhì)量數(shù)相同B．生成的新核的核電荷數(shù)增加C．生成的新核與衰變前的原子核互為同位素D．生成的新核與中微子的動(dòng)量大小相等答案AD解析質(zhì)子與中子的質(zhì)量數(shù)相同，所以發(fā)生“軌道電子俘獲”后新核與原核質(zhì)量數(shù)相同，A正確；新核質(zhì)子數(shù)減少，故核電荷數(shù)減少，B錯(cuò)誤；新核與原核質(zhì)子數(shù)不同，不能稱(chēng)它們互為同位素，C錯(cuò)誤；以靜止原子核及被俘獲電子為系統(tǒng)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)初動(dòng)量為零，所以生成的新核與中微子的動(dòng)量大小相等，方向相反，D正確．9．(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．相同頻率的光照射到不同的金屬上，逸出功越大，出射的光電子最大初動(dòng)能越小B．釷核eq\o\al(234,90)Th衰變成鏷核eq\o\al(234,91)Pa，放出一個(gè)中子，并伴隨著放出γ光子C．根據(jù)玻爾理論，氫原子輻射出一個(gè)光子后能量減小，核外電子運(yùn)動(dòng)的加速度減小D．比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢靠，原子核越穩(wěn)定答案AD解析釷核衰變的核反應(yīng)方程為eq\o\al(234,90)Th→eq\o\al(234,91)Pa＋eq\o\al(0,－1)e，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；氫原子輻射出一個(gè)光子后能量減小，核外電子軌道半徑減小，由a＝eq\f(kQq,mr2)，核外電子運(yùn)動(dòng)的加速度增大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；故只有選項(xiàng)A、D正確．10．(多選)如圖3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(shí)木塊動(dòng)能增加了6J，那么此過(guò)程產(chǎn)生的內(nèi)能可能為()圖3A．10J B．8JC．6J D．4J答案AB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(dòng)量守恒定律得：mv0＝(M＋m)v得：v＝eq\f(mv0,m＋M)木塊獲得的動(dòng)能為ΔEk＝eq\f(1,2)Mv2＝eq\f(Mm2v\o\al(2,0),2M＋m2)＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M＋m)·eq\f(m,M＋m)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為Q＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)(M＋m)v2＝eq\f(Mmv\o\al(2,0),2M＋m)可得Q＞ΔEk＝6J，故A、B正確．二、填空題(本題共3小題，共18分)11．(6分)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，eq\o\al(235,92)U是核電站常用的核燃料，eq\o\al(235,92)U受一個(gè)中子轟擊后裂變成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr兩部分，并產(chǎn)生________個(gè)中子，要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要________(選填“大于”或“小于”)它的臨界體積．答案3大于解析eq\o\al(235,92)U受一個(gè)中子轟擊后裂變成eq\o\al(144,56)Ba和eq\o\al(89,36)Kr兩部分，根據(jù)電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒有：92＝56＋36,235＋1＝144＋89＋x×1，解得x＝3，即中子個(gè)數(shù)為3.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：裂變物質(zhì)的體積大于臨界體積．12．(6分)如圖4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4(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(shí)，_________________________.(3)當(dāng)用綠光照射光電管陰極K時(shí)，可以發(fā)生光電效應(yīng)，則________說(shuō)法正確．A．增大綠光照射強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)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(chǎng)使鐵芯M磁化，將銜鐵N吸住．無(wú)光照射光電管時(shí)，電路中無(wú)電流，N自動(dòng)離開(kāi)M(3)B13．(6分)某同學(xué)用圖5甲所示的裝置通過(guò)半徑相同的A、B兩球的碰撞來(lái)探究碰撞中的守恒量．圖中SQ是斜槽，QR為水平槽．實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開(kāi)始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡．再把B球放在水平槽上靠近末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止?jié)L下，和B球碰撞后，A、B兩球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡，重復(fù)這種操作10次．圖中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)．B球落點(diǎn)痕跡如圖乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊．(1)碰撞后B球的水平射程O(píng)N應(yīng)取為_(kāi)_______cm.圖5(2)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中記錄了如下數(shù)據(jù)，設(shè)A球做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t，請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)求出兩球碰撞前的質(zhì)量與速度的乘積之和是________，兩球碰撞后的質(zhì)量與速度的乘積之和是________，由此得出的結(jié)論是_______________.mA/gmB/gOM/cmON/cmOP/cm20.010.015.247.9答案(1)65.2(2)eq\f(958.0g·cm,t)eq\f(956.0g·cm,t)在誤差允許的范圍內(nèi)，碰撞前、后質(zhì)量與速度的乘積之和不變解析(1)水平射程是將10個(gè)不同的落點(diǎn)用盡量小的圓圈起來(lái)，其圓心即為平均落點(diǎn)，從圖乙上可讀出約為65.2cm.(2)A、B兩球在碰撞前、后都做平拋運(yùn)動(dòng)，高度相同，在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相同，而水平方向都做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其水平射程等于速度與落地時(shí)間t的乘積．碰撞前A球的速度為vA＝eq\f(OP,t)＝eq\f(47.9cm,t)，碰撞前質(zhì)量與速度的乘積之和為mAvA＝20.0g×eq\f(47.9cm,t)＝eq\f(958.0g·cm,t).碰撞后A球的速度為vA′＝eq\f(OM,t)＝eq\f(15.2cm,t)，碰撞后B球的速度為vB′＝eq\f(ON,t)＝eq\f(65.2cm,t).碰撞后質(zhì)量與速度的乘積之和為mAvA′＋mBvB′＝20.0g×eq\f(15.2cm,t)＋10.0g×eq\f(65.2cm,t)＝eq\f(956.0g·cm,t).三、計(jì)算題(本題共4小題，共42分)14．(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n＝4的能級(jí)狀態(tài)，氫原子的能級(jí)圖如圖6所示，則：圖6(1)氫原子可能發(fā)射幾種頻率的光子？(2)氫原子由量子數(shù)n＝4的能級(jí)躍遷到n＝2的能級(jí)時(shí)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(shí)，發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能是多少電子伏？金屬銫鈣鎂鈦逸出功W/eV1.92.73.74.1答案(1)6種(2)2.55eV(3)銫0.65eV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E＝E4－E2，代入數(shù)據(jù)得E＝2.55eV.(3)E只大于銫的逸出功，故光子只有照射銫金屬上時(shí)才能發(fā)生光電效應(yīng)．根據(jù)愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)方程可得光電子的最大初動(dòng)能為Ekm＝E－W0代入數(shù)據(jù)得，Ekm＝0.65eV.15．(10分)山東海陽(yáng)核電站一期工程規(guī)劃建設(shè)兩臺(tái)125萬(wàn)千瓦的AP1000三代核電機(jī)組．如果鈾235在中子的轟擊下裂變?yōu)閑q\o\al(90,38)Sr和eq\o\al(136,54)Xe，質(zhì)量mU＝235.0439u，mn＝1.0087u，mSr＝89.9077u，mXe＝135.9072u.(1)寫(xiě)出裂變方程；(2)求出一個(gè)鈾核裂變放出的能量；(3)若鈾礦石的濃度為3%，一期工程建成后，一年將消耗多少?lài)嶁櫟V石？答案(1)eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(90,38)Sr＋eq\o\al(136,54)Xe＋10eq\o\al(1,0)n(2)140.4MeV(3)45.7t解析(2)裂變過(guò)程的質(zhì)量虧損Δm＝mU＋mn－mSr－mXe－10mn＝0.1507u，釋放的能量ΔE＝Δmc2＝0.1507×931.5MeV≈140.4MeV.(3)核電站一年的發(fā)電量E＝Pt＝2×125×107×365×24×60×60J＝7.884×1016J，由E＝NΔE＝eq\f(m·3%,M)NAΔE得m＝eq\f(EM,3%·NAΔE)＝eq\f(7.884×1016×235,3%×6.02×1023×140.4×106×1.6×10－19)g≈4.57×10716．(10分)一個(gè)靜止的氮核eq\o\al(14,)7N俘獲了一個(gè)速度為2.3×107m/s的中子生成一個(gè)復(fù)核A，A又衰變成B、C兩個(gè)新核，設(shè)B、C的速度方向與中子方向相同，B的質(zhì)量是中子的11倍，速度是106m/s，B、C在同一磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比RB∶RC＝11∶(1)C核的速度大小；(2)根據(jù)計(jì)算判斷C核是什么？(3)寫(xiě)出核反應(yīng)方程．答案(1)3×106(3)eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,)5B＋eq\o\al(4,2)He解析氮核吸收了一個(gè)中子變成復(fù)核不穩(wěn)定，發(fā)生衰變，整個(gè)過(guò)程中，中子、氮核以及兩個(gè)新核組成的系統(tǒng)，在反應(yīng)過(guò)程前、后都不受外界的干擾，所以整個(gè)系統(tǒng)在俘獲與衰變過(guò)程中動(dòng)量均守恒，利用這一點(diǎn)，可求出C核的速度，然后根據(jù)粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況就可以判斷出新核的種類(lèi)，寫(xiě)出核反應(yīng)方程．氮核俘獲中子到衰變成B、C兩個(gè)新核的過(guò)程中動(dòng)量守恒mnvn＝mBvB＋mCvC根據(jù)衰變規(guī)律，可知C核的質(zhì)量數(shù)為14＋1－11＝4由此解得vC＝3×106由帶電粒子在洛倫茲力的作用下做圓周運(yùn)動(dòng)R＝eq\f(mv,Bq)可得：eq\f(qB,qC)＝eq\f(mBvBRC,mCvCRB)＝eq\f(11×106×30,4×3×106×11)＝eq\f(5,2)qB＋qC＝7聯(lián)立可得qC＝2，而mC＝4，則C核是氦原子核，核反應(yīng)方程為eq\o\al(14,)7N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(11,)5B＋eq\o\al(4,2)He17．(12分)如圖7所示，水平地面上有兩個(gè)靜止的小物塊a和b，其連線(xiàn)與墻垂直，a和b相距l(xiāng)，b與