1、- 1 -模块综合检测(时间：45 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本小题共 8小题，每小题 4分，共 32分)1下列叙述中符合物理学史的有( )A汤姆孙通过研究阴极射线实验，发现了电子和质子的存在B卢瑟福通过对 粒子散射实验现象的分析，证实了原子是可以再分的C巴耳末根据氢原子光谱分析，总结出了氢原子光谱可见光区的波长公式D玻尔提出的原子模型，彻底否定了卢瑟福的原子核式结构学说解析：选 C 汤姆孙通过研究阴极射线发现了电子，A 错；卢瑟福通过对 粒子散射实验现象的分析，得出了原子的核式结构模型，B 错；巴耳末根据氢原子光谱在可见光区的四条谱线得出巴耳末公式，C 对；玻尔的原子模型是在核
2、式结构模型的基础上提出的几条假设，并没有否定核式结构学说，D 错。2正电子发射计算机断层显像(PET)的基本原理是将放射性同位素 8O注入人体，参15与人体的代谢过程 8O在人体内衰变放出正电子，与人体内负电子相遇而湮灭转化为一对15光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图像，则根据 PET原理判断下列表述不正确的是( )A. 8O在人体内衰变方程是 8O 7N 01 e15 15 15B正、负电子湮灭方程是 e e2 0 1 0 1C在 PET中 8O主要用途是作为示踪原子15D在 PET中 8O主要用途是参与人体的新陈代谢15解析：选 D 由质量数、电荷数守恒及题意知 A、B 对，
3、显像的原理是采集 光子，即注入人体内的 8O衰变放出正电子和人体内的负电子湮灭转化为 光子，因此 8O主要15 15用途是作为示踪原子，故 C对，D 错。3卢瑟福用 粒子轰击氮核发现质子。发现质子的核反应为 7N He 8O H。14 42 17 1已知氮核质量为 mN14.007 53 u，氧核的质量为 mO17.004 54 u，氦核质量 mHe4.003 87 u，质子 (氢核 )质量为 mp1.008 15 u，(u 为质量单位，已知 1 u对应的能量相当于931.5 MeV)对于这一核反应，下列说法正确的是( )A放出能量 0.001 29 MeVB吸收能量 0.001 29 MeV
4、C放出能量 1.20 MeVD吸收能量 1.20 MeV解析：选 D 质量亏损 m mN mHe mO mp0.001 29 u，由质能方程得 E mc21.20 MeV，故这一核反应是吸收能量的反应，吸收的能量为 1.20 MeV，D 项- 2 -正确。4下列关于放射性现象的说法中，正确的是( )A原子核发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了 4B原子核发生 衰变时，生成核与 粒子的总质量等于原来的原子核的质量C原子核发生 衰变时，生成核的质量数比原来的原子核的质量数多 1D单质的铀 238与化合物中的铀 238的半衰期是相同的解析：选 D 原子核发生 衰变时，生成的核与原来的
5、原子核相比，中子数减少了2，A 错误；因为出现质量亏损，故生成的核与 粒子的总质量小于原来的原子核的质量，B错误；原子核发生 衰变时，生成核的质量数与原来的原子核的质量数相同，C 错误；放射性元素的半衰期由原子核的内部因素决定，跟元素的化学状态无关，所以单质的铀 238与化合物中的铀 238的半衰期是相同的，D 正确。5在科学技术研究中，关于原子定态、原子核变化的过程中，下列说法正确的是( )A采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的
6、质量解析：选 B 半衰期是由原子核内部的因素决定的，与放射性元素所处的物理、化学状态无关，选项 A错误；由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子，选项 B正确；从高空对地面进行遥感摄影是利用红外线良好的穿透能力，选项 C错误；因为核子结合成原子核时，核力做功，要放出结合能，根据爱因斯坦质能方程，核子结合成原子核后，核的质量比核子结合前的质量和小，原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，选项 D错误。6在下列几种现象中，所选系统动量守恒的有( )A原来静止在光滑水平面上的车，从水平方向跳上一个人，人车为一系统B运动员将铅球从肩窝开始加速推出，以运动员和铅球为一系统C从高空自
7、由落下的重物落在静止于地面上的车厢中，以重物和车厢为一系统D光滑水平面上放一斜面，斜面也光滑，一个物体沿斜面滑下，以物体和斜面为一系统解析：选 A A 选项所述系统，在水平方向所受的合外力为零，故水平方向动量守恒；B选项叙述的系统，初动量为零，末动量不为零；C 选项中，末动量为零而初动量不为零；D选项，在物体沿斜面下滑时，向下的动量增大。只有 A对。7核磁共振成像(缩写为 MRI)是一种人体不接触放射线，对人体无损害，可进行人体多部位检查的医疗影像技术。基本原理是：外来电磁波满足一定条件时，可使处于强磁场中的人体内含量最多的氢原子吸收电磁波的能量，去掉外来电磁波后，吸收了能量的氢原子又把- 3
8、 -这部分能量以电磁波的形式释放出来，形成核磁共振信号。由于人体内各种组织所含氢原子数量不同，或同种组织正常与病变时所含氢原子数量不同，释放的能量亦不同，将这种能量信号通过计算机转换成图像，就可以用来诊断疾病。关于人体内氢原子吸收的电磁波能量，正确的是( )A任何频率的电磁波氢原子均可吸收B频率足够高的电磁波氢原子才吸收C能量大于 13.6 eV的光子氢原子才能吸收D氢原子只能吸收某些频率的电磁波解析：选 D 氢原子只吸收能量等于能级差的某些频率的电磁波，D 正确。8.如图所示，在光滑水平面上，有质量分别为 2m和 m的 A、 B两滑块，它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧(弹簧与 A、 B
9、不拴连)，由于被一根细绳(未画出)拉着而处于静止状态。当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下述说法正确的是( )A两滑块的动能之比 EkA EkB12B两滑块的动量大小之比 pA pB21C两滑块的速度大小之比 vA vB21D弹簧对两滑块做功之比 WA WB11解析：选 A 根据动量守恒定律知，两滑块脱离弹簧后动量大小相等，B 项错误；mAvA mBvB，故 vA vB mB mA12，C 项错误；由 Ek 得 EkA EkB ，A 项正确；p22m mBmA 12由 W Ek知 WA WB EkA EkB12，D 项错误。二、多项选择题(本题共 4小题，每小题 4分，共 16分)9由于放射性
10、元素 93Np的半衰期很短，所以在自然界一直未被发现，只是在使用237人工的方法制造后才被发现。已知 93Np经过一系列 衰变和 衰变后变成 83Bi，237 209下列论断中正确的是( )A. 83Bi的原子核比 93Np的原子核少 28个中子209 237B. 83Bi的原子核比 93Np的原子核少 18个中子209 237C衰变过程中共发生了 7次 衰变和 4次 衰变D衰变过程中共发生了 4次 衰变和 7次 衰变解析：选 BC 83Bi的中子数为 20983126， 93Np的中子数为 23793144，209 23783Bi的原子核比 93Np的原子核少 18个中子，A 错，B 对；衰
11、变过程中共发生了 衰209 237变的次数为 7， 衰变的次数是 27(9383)4，C 对，D 错。237 209410光电效应实验中，下列表述正确的是( )- 4 -A光照时间越长光电流越大B入射光足够强就可以有光电流C遏止电压与入射光的频率有关D入射光频率大于极限频率时才能产生光电子解析：选 CD 由爱因斯坦光电效应方程知，只有当入射光频率大于极限频率时才能产生光电子，光电流几乎是瞬时产生的，其大小与光强有关，与光照时间长短无关，易知eUc Ek h W0(其中 Uc为遏止电压， Ek为光电子的最大初动能， W0为逸出功， 为入射光的频率)。由以上分析知，A、B 错误，C、D 正确。11
12、下列说法正确的是( )A 射线与 射线一样都是电磁波，但 射线的穿透本领远比 射线弱B玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征C氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量减少D在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固解析：选 BC 射线不是电磁波，但 射线的穿透本领远比 射线弱，故 A错误；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律，故 B正确；氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，轨道半径减小，原子能量减少，故 C正确；在原子核中，比结合能越大表示原子核
13、中的核子结合得越牢固，故 D错误。12某实验室工作人员，用初速度为 v00.09 c(c为真空中的光速)的 粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核 Na，产生了质子。若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运2311动方向与 粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为 110，已知质子质量为 m。则( )A该核反应方程是 He Na Mg H42 2311 2612 1B该核反应方程是 He Na Mg n42 2311 2612 10C质子的速度约为 0.225cD质子的速度为 0.09c解
14、析：选 AC 由质量数守恒和电荷数守恒得： He Na Mg H。又因 粒子、新42 2311 2612 1核的质量分别为 4m、26 m，设质子的速率为 v，因为 粒子与钠原子核发生对心正碰，由动量守恒定律得：4 mv026 m mv，解得： v0.225 c。A、C 正确。v10三、非选择题(本题共 4小题，共 52分)13(10 分)如图所示的装置中，质量为 mA的钢球 A用细线悬挂于- 5 -O点，质量为 mB的钢球 B放在离地面高度为 h的小支柱 N上。 O点到 A球球心的距离为 l。使悬线在 A球释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为 ， A球释放后摆动到最低点时恰与 B球相碰，碰撞后
15、， A球把轻质指示针 OC推移到与竖直方向的夹角为 处， B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸 D。保持 角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个 B球的落点。(1)图中 x应是 B球初始位置到_的水平距离。(2)为了探究碰撞中的不变量，应测得_等物理量(用字母表示)。 (3)用测得的物理量表示： mAvA_； mAvA_； mBvB_。解析：(1)小球 A在碰撞前后摆动，满足机械能守恒。小球 B在碰撞后做平抛运动，则x应为 B球的平均落点到初始位置的水平距离。(2)要得到碰撞前后的 mv，要测量mA、 mB、 、 、 l、 h、 x等。(3)对 A，由机械能守恒得mAgl(1co
16、s ) mAv ，12 2A则 mAvA mA 。2gl 1 cos 碰后对 A，有mAgl(1cos ) mAvA 2，12则 mAvA mA 。2gl cos 碰后 B做平抛运动，有 x vB t，h gt2，所以 mBvB mBx 。12 g2h答案：(1) B球平均落点 (2) mA、 mB、 、 、 l、 h、 x(3)mA 2gl 1 cos mA mBx 2gl 1 cos g2h14(12 分)处于 n3 能级的氢原子能够自发地向低能级跃迁，则(1)跃迁过程中电子动能和原子能量如何变化？(2)可能辐射的光子波长是多少？(普朗克常量 h6.6310 34 Js)解析：(1)电子向
17、低能级跃迁时，从外轨道进入内轨道，半径变小，由于 ，则ke2r2 mv2rEk mv2 ，由此可知电子动能增大；在此过程中，原子向外辐射光子，因此原子能量减12 ke22r小。(2)原子的可能跃迁方式及相应波长：从 n3 到 n2E31.51 eV， E23.4 eV- 6 -由 h h Em En得c 1hcE3 E2 m6.6310 3431081.891.610 196.5810 7 m从 n3 到 n1E113.6 eV则 2hcE3 E1 m1.0310 7 m6.6310 34310812.091.610 19从 n2 到 n1则 3hcE2 E1 m6.6310 34310810
18、.21.610 191.2210 7 m。答案：(1)电子动能增大，原子能量减小(2)6.58107 m 1.0310 7 m 1.2210 7 m15(15 分)质量为 40 kg的女孩骑自行车带质量为 30 kg 的男孩(如图所示)，行驶速度为 2.5 m/s。自行车行驶过程中， 男孩要从车上下来。(1)他知道如果直接跳下来，他可能会摔跤，为什么？(2)男孩安全下车，计算男孩安全下车的瞬间，女孩和自行车的速度；(3)以自行车和两个孩子为整体系统，计算男孩下车前后整个系统的动能的值。如有不同，请解释。解析：(1)如果直接跳下来，人具有和自行车相同的速度，脚着地后，脚的速度为零，由于惯性，上身
19、继续向前倾斜，因此他可能会摔跤。所以他下来时应用力往前推自行车，这样他下车时可能不摔跤。(2)男孩下车前后，对整体由动量守恒定律有：(m1 m2 m3)v0( m1 m2)v ( m1表示女孩质量， m2表示自行车质量， m3表示男孩质量)解得 v4 m/s。(3)男孩下车前系统的动能Ek (m1 m2 m3)v 12 20- 7 -(401030)(2.5) 2 J250 J12男孩下车后系统的动能Ek (m1 m2)v2 (4010)4 2 J400 J12 12男孩下车时用力向前推自行车，对系统做了正功，使系统的动能增加了 150 J。答案：(1)见解析 (2)4 m/s(3)250 J
20、 400 J 男孩下车时用力向前推自行车，对系统做了正功，使系统的动能增加了 150 J16(15 分)如图所示，有界的匀强磁场的磁感应强度为B0.05 T，磁场方向垂直于纸面向里， MN是磁场的左边界。在磁场 中A处放一个放射源(未画出)，内装 88Ra， 88Ra放出某种射线226 226 后衰变成 86Rn。222(1)写出上述衰变方程；(2)若 A处距磁场边界 MN的距离 OA1.0 m 时，放在 MN左侧边缘的粒子接收器(未画出)收到垂直于边界 MN方向射出的质量较小的粒子，此时接收器距过 OA的直线 1.0 m。若释放的核能全部转化为新核的动能，求一个静止 88Ra核衰变过程中释放
21、的核能有多少？(取 1 226u1.610 27 kg， e1.610 19 C，结果保留三位有效数字)解析：(1) 88Ra 86Rn He。226 222 42(2)衰变过程中释放的 He(即 粒子)在磁场中做匀速圆周运动，由题意知，半径42R1.0 m，由 2evB 得mv2R 粒子的速度 v2eBRm衰变过程中系统动量守恒，86Rn、 He质量分别为 222 u、4 u，则有222 42222 uv4 u v得 86Rn的速度 v v，2222111释放的核能 E 222 uv 2 4 uv212 12代入数据解得 E2.0410 14 J。答案：(1) 88Ra 86Rn He226 222 42(2)2.041014 J- 8 -
