2018版高考物理模块检测卷六 选修3－5 Word版含解析

这是一份2018版高考物理模块检测卷六 选修3－5 Word版含解析，共11页。试卷主要包含了选择题Ⅰ，选择题Ⅱ，非选择题等内容，欢迎下载使用。

一、选择题Ⅰ(本题共13小题，每小题3分，共39分．每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，不选、多选、错选均不得分)
1．下列说法中正确的是( )
A．光波是电磁波
B．干涉现象说明光具有粒子性
C．光电效应现象说明光具有波动性
D．光的偏振现象说明光是纵波
答案 A
解析 光波是电磁波，故A正确；干涉和衍射现象说明光具有波动性，故B错误；光电效应现象说明光具有粒子性，故C错误；偏振现象是横波的性质，故光的偏振现象说明光是横波，故D错误．
2．下列有关原子结构和原子核的认识，其中正确的是( )
A．γ射线是高速运动的电子流
B．氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大
C．太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变
D． eq \\al(210, 83)Bi的半衰期是5天，100克eq \\al(210, 83)Bi经过10天后还剩下50克
答案 B
解析 β射线是高速电子流，而γ射线是一种电磁波，选项A错误．氢原子辐射光子后，绕核运动的电子距核更近，动能增大，选项B正确．太阳辐射能量的主要来源是太阳内部氢核的聚变，选项C错误.10天为两个半衰期，剩余的eq \\al(210, 83)Bi为100×(eq \f(1,2))eq \f(t,τ) g＝100×(eq \f(1,2))2 g＝25 g，选项D错误．
3．如图1所示，一玻璃管中有从左向右的可能是电磁波或某种粒子流形成的射线，若在其下方放一通电直导线AB，射线发生如图所示的偏转，AB中的电流方向由B到A，则该射线的本质为( )
图1
A．电磁波
B．带正电的高速粒子流
C．带负电的高速粒子流
D．不带电的高速中性粒子流
答案 C
解析 射线在电流形成的磁场中发生偏转，即可确定该射线是由带电粒子构成的粒子流．根据安培定则可知，AB上方的磁场是垂直于纸面向里的．粒子向下偏转，由左手定则可知射线所形成的电流方向向左，与粒子的运动方向相反，故粒子带负电．
4．如图2所示，甲木块的质量为m1，以速度v沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一水平轻质弹簧．甲木块与弹簧接触后( )
图2
A．甲木块的动量守恒
B．乙木块的动量守恒
C．甲、乙两木块所组成的系统动量守恒
D．甲、乙两木块所组成的系统动能守恒
答案 C
解析 甲木块与弹簧接触后，由于弹簧弹力的作用，甲、乙的动量要发生变化，但对于甲、乙所组成的系统，因所受合力的冲量为零，故动量守恒，故A、B错误，C正确；甲、乙两木块所组成系统的动能，一部分转化为弹簧的弹性势能，故系统动能不守恒，故D错误．
5．如图3所示，在光滑水平面上质量分别为mA＝2 kg、mB＝4 kg，速率分别为vA＝5 m/s、vB＝3 m/s的A、B两小球沿同一直线相向运动，下述说法正确的是( )
图3
A．它们碰撞前的总动量是18 kg·m/s，方向水平向右
B．它们碰撞后的总动量是18 kg·m/s，方向水平向左
C．它们碰撞前的总动量是2 kg·m/s，方向水平向右
D．它们碰撞后的总动量是2 kg·m/s，方向水平向左
答案 D
6．按照玻尔的理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．当一个氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是( )
A．氢原子系统的电势能增加，电子的动能增加
B．氢原子系统的电势能减小，电子的动能减小
C．氢原子可能辐射6种不同波长的光
D．氢原子可能辐射3种不同波长的光
答案 D
解析 当一个氢原子从n＝4能级向低能级跃迁时，可能发生4→3,4→2,4→1三种情况，切记不是大量氢原子，故C错误，D正确；当向低能级跃迁时，轨道半径减小，根据公式keq \f(q2,r2)＝meq \f(v2,r)可得电子的动能增加，电势能减小，故A、B错误．
7．如图4是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知不正确的是( )
图4
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hνc
C．入射光的频率为2νc时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为eq \f(νc,2)时，产生的光电子的最大初动能为eq \f(E,2)
答案 D
解析 根据Ek＝hν－W0得，金属的截止频率等于νc；纵轴截距的绝对值等于金属的逸出功，所以逸出功等于E，且E＝hνc，故A、B正确；根据光电效应方程有：Ek＝hν－W0，其中W0为金属的逸出功且W0＝hνc，所以有：Ek＝hν－hνc，由此结合图象可知，当入射光的频率为2νc时，代入方程可知产生的光电子的最大初动能为E，故C正确．当入射光的频率为eq \f(νc,2)时，小于极限频率，不能发生光电效应，故D错误．
8．氢原子的能级图如图5所示，一群氢原子处于n＝3的激发态，这群氢原子辐射出的光子的能量不可能是( )
图5
A．13.6 eV B．12.09 eV
C．10.2 eV D．1.89 eV
答案 A
解析 一群氢原子处于n＝3的激发态可能发生的跃迁有3→2,3→1,2→1，根据公式hν＝Em－En可得，若3→2，放出的光子能量为1.89 eV，若3→1，放出的光子能量为12.09 eV；若2→1，放出的光子能量为10.2 eV，故A不可能．
9．现有三个核反应
①eq \\al(23,11)Na―→eq \\al(24,12)Mg＋eq \\al(0,-1)e
②eq \\al(235, 92)U＋eq \\al(1,0)n―→eq \\al(141, 56)Ba＋eq \\al(92,36)Kr＋3eq \\al(1,0)n
③eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n
下列说法正确的是( )
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是裂变，③是裂变
答案 C
10．小车静止在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶(人相对于小车静止不动)，靶装在车上的另一端，如图6所示，已知车、人、枪和靶的总质量为M(不含子弹)，子弹的质量为m，若子弹离开枪口的水平速度大小为v0(空气阻力不计)，子弹打入靶中且留在靶里，则子弹射入靶后，小车获得的速度大小为( )
图6
A．0 B.eq \f(mv0,M) C.eq \f(mv0,M＋m) D.eq \f(mv0,M－m)
答案 A
解析 车、人、枪、靶和子弹组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，射击前系统动量为零，由动量守恒定律可知，子弹射入靶后系统动量也为零，车的速度为零．
11．A、B两物体发生正碰，碰撞前后物体A、B都在同一直线上，其位移－时间图象如图7所示．由图可知，物体A、B的质量之比为( )
图7
A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．2∶1
答案 C
解析 由图象知：碰前vA＝4 m/s，vB＝0.碰后vA′＝vB′＝1 m/s，由动量守恒可知mAvA＋0＝mAvA′＋mBvB′，解得mB＝3mA.故选项C正确．
12．质量为M的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止．由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态．这个人手中拿着一个质量为m的小物体，他以相对飞船为v的速度把小物体抛出，在抛出物体后他相对飞船的速度大小为( )
A.eq \f(m,M)v B.eq \f(M,m)v C.eq \f(M＋m,m)v D.eq \f(m,M＋m)v
答案 A
解析 人和物体组成的系统不受外力作用，系统动量守恒，以v的方向为正方向，根据动量守恒定律得：mv＝Mv1 ，解得：v1＝eq \f(m,M)v，故A正确．
13．1966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＝895 N，推进器开动时间Δt＝7 s，测出飞船和火箭组的速度变化Δv＝0.91 m/s.已知双子星号飞船的质量m1＝3 400 kg.由以上实验数据可计算出火箭组的质量m2为( )
A．3 400 kg B．3 485 kg
C．6 265 kg D．6 885 kg
答案 B
解析 根据动量定理FΔt＝(m1＋m2)Δv，可得m2≈3 485 kg，B正确．
二、选择题Ⅱ(本题共3小题，每小题2分，共6分．每小题列出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的．全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分)
14．下列说法正确的是( )
A．β衰变说明原子核里有电子
B．天然放射现象的发现揭示了原子核是可分的
C．光电效应现象中，极限频率越大的金属材料逸出功越大
D．氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收光子，原子势能增加
答案 BCD
解析 β衰变是原子核内一个中子转化为一个质子放出一个电子，并不是原子核内有电子，A错误；天然放射现象说明原子核是可再分的，B正确；由W0＝hνc得极限频率越大的金属材料，逸出功越大，C正确；氢原子从基态跃迁到激发态时，吸收光子，势能增大，D正确．
15．(2015·广东理综·18)科学家使用核反应获取氚，再利用氘和氚的核反应获得能量，核反应方程分别为：X＋Y→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(3,1)H＋4.9 MeV和eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H→eq \\al(4,2)He＋X＋17.6 MeV，下列表述正确的有( )
A．X是中子
B．Y的质子数是3，中子数是6
C．两个核反应都没有质量亏损
D．氘和氚的核反应是核聚变反应
答案 AD
解析 根据核反应中质量数和电荷数守恒，可知X是eq \\al(1,0)X，所以为中子，A正确；Y应为eq \\al(6,3)Y，所以Y的质子数为3，核子数为6，中子数为3，B错误；两个核反应均有能量释放，根据爱因斯坦质能方程，两个核反应都有质量亏损，C错误；由聚变反应概念知，D正确．
16．如图8所示，一个质量为0.2 kg的垒球，以20 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后反向水平飞回，速度大小变为40 m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01 s．下列说法正确的是( )
图8
A．球棒对垒球的平均作用力大小为1 200 N
B．球棒对垒球的平均作用力大小为400 N
C．球棒对垒球做的功为120 J
D．球棒对垒球做的功为40 J
答案 AC
解析 设球棒对垒球的平均作用力为F，由动量定理得F·t＝m(vt－v0)，取vt＝40 m/s，则v0＝－20 m/s，代入上式，得F＝1 200 N，由动能定理得W＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,t)－eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)＝120 J，选项A、C正确．
第Ⅱ卷
三、非选择题(本题共7小题，共55分)
17．(5分)小明用金属铷为阴极的光电管，观测光电效应现象，实验装置示意图如图9甲所示．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.
图9
(1)图甲中电极A为光电管的____________(填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压Uc与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能Ek＝________J.
答案 (1)阳极
(2)5.15×1014 3.41×10－19
(3)1.23×10－19
18．(5分)已知氘核质量为2.013 6 u，中子质量为1.008 7 u，eq \\al(3,2)He的质量为3.015 0 u.
(1)写出两个氘核聚变成eq \\al(3,2)He的核反应方程______________________；
(2)计算上述核反应中释放的核能ΔE＝________MeV(结果保留三位有效数字)．
答案 (1)eq \\al(2,1)H＋eq \\al(2,1)H―→eq \\al(3,2)He＋eq \\al(1,0)n (2)3.26
解析 (1)根据电荷数守恒、质量数守恒知，两个氘核聚变成eq \\al(3,2)He的核反应方程为：eq \\al(2,1)H＋eq \\al(2,1)H―→
eq \\al(3,2)He＋eq \\al(1,0)n
(2)释放的核能为：ΔE＝Δmc2＝(2×2.013 6－3.015 0－1.008 7)×931.5 MeV＝3.26 MeV.
19．(6分)如图10为“碰撞实验器”，它可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系．
图10
(1)实验中必须要求的条件是( )
A．斜槽轨道尽量光滑以减小误差
B．斜槽轨道末端的切线必须水平
C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同
D．入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放
(2)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球m1多次从斜轨上S位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测出平抛射程OP.然后，把被碰小球m2静置于轨道的水平部分，再将入射球m1从斜轨上S位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复操作．本实验还需要完成的必要步骤是________(填选项前的符号)．
A．用天平测量两个小球的质量m1、m2
B．测量抛出点距地面的高度H
C．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N
D．测量平抛射程OM、ON
(3)某次实验中得出的落点情况如图11所示，假设碰撞过程中动量守恒，则入射小球质量m1和被碰小球质量m2之比为__________．
图11
答案 (1)BD (2)ACD (3)4∶1
解析 (1)小球碰撞前后的水平速度可以用水平位移的数值表示，小球与斜槽间的摩擦对实验没有影响，选项A错误；小球离开轨道后做平抛运动，斜槽末端切线必须水平，选项B正确；为保证入射小球不反弹，入射小球的质量应大于被碰小球的质量，选项C错误；小球离开轨道后做平抛运动，由于小球抛出点的高度相等，它们在空中的运动时间相等，小球的水平位移与小球的初速度成正比，所以入射球必须从同一高度释放，选项D正确．(2)实验需要验证m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，因此本实验还要完成的步骤是找到平均落地点M、N的位置，测出平抛射程OM、ON，用天平测出两个小球的质量m1和m2.(3)将数据代入m1·OP＝m1·OM＋m2·ON，解得m1∶m2＝4∶1.
20．(9分)氢原子处于基态时，原子的能量为E1＝－13.6 eV，当处于n＝3的激发态时，能量为E3＝－1.51 eV，则：
(1)当氢原子从n＝3的激发态跃迁到n＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？
(2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？
(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种频率的光子？其中最长波长是多少？
答案 (1)1.03×10－7 m (2)3.28×1015 Hz (3)3种 6.58×10－7 m
解析 (1)λ＝eq \f(hc,E3－E1)≈1.03×10－7 m.
(2)ν＝eq \f(0－E1,h)≈3.28×1015 Hz.
(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出3种频率的光子，其中波长最长的是从n＝3到n＝2释放的光子，λ′＝eq \f(hc,E3－E2)＝eq \f(hc,E3－\f(E1,4))≈6.58×10－7 m.
21．(10分)起跳摸高是学生常进行的一项活动．某中学生身高1.80 m，质量80 kg.他站立举臂，手指摸到的高度为2.10 m．在一次摸高测试中，如果他先下蹲，再用力蹬地向上跳起，同时举臂，离地后手指摸到的高度为2.55 m．设他从蹬地到离开地面所用的时间为0.2 s．不计空气阻力(g取10 m/s2)．求：
(1)他跳起刚离地时的速度大小；
(2)上跳过程中他对地面平均压力的大小．
答案 (1)3 m/s (2)2.0×103 N
解析 (1)跳起后重心升高h＝2.55 m－2.10 m＝0.45 m
根据机械能守恒定律，eq \f(1,2)mv2＝mgh
解得v＝eq \r(2gh)＝3 m/s
(2)对人由动量定理知，(F－mg)t＝mv－0
即F＝eq \f(mv,t)＋mg
解得F＝2.0×103 N
根据牛顿第三定律可知，人对地面的平均压力大小为：F′＝2.0×103 N.
22．(10分)一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如图12所示．该物块以v0＝9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止．g取10 m/s2.
图12
(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；
(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F；
(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.
答案 (1)0.32 (2)130 N (3)9 J
解析 (1)对小物块从A运动到B处的过程中应用动能定理，则－μmgs＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mveq \\al( 2,0)
代入数值解得μ＝0.32
(2)取向右为正方向，碰后物块速度v′＝－6 m/s
由动量定理得：FΔt＝mv′－mv
解得F＝－130 N
其中“－”表示墙面对物块的平均作用力方向向左．
(3)对物块反向运动过程中应用动能定理得
－W＝0－eq \f(1,2)mv′2
解得W＝9 J.
23．(10分)如图13，质量为M的小车静止在光滑水平面上，小车AB段是半径为R的四分之一圆弧光滑轨道，BC段是长为L的水平粗糙轨道，两段轨道相切于B点．一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g.
图13
(1)若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力；
(2)若不固定小车，滑块仍从A点由静止下滑，然后滑上BC轨道，最后从C点滑出小车．已知滑块质量m＝eq \f(M,2)，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC间的动摩擦因数为μ，求：
①滑块运动过程中，小车的最大速度大小vm；
②滑块从B到C运动过程中，小车的位移大小x.
答案 (1)3mg (2)① eq \r(\f(gR,3)) ②eq \f(1,3)L
解析 (1)滑块滑到B点时对小车压力最大，从A到B机械能守恒，则mgR＝eq \f(1,2)mveq \\al( 2,B)
滑块在B点处，由牛顿第二定律知FN－mg＝meq \f(v\\al( 2,B),R)
解得FN＝3mg
由牛顿第三定律知，滑块运动过程中对小车的最大压力为3mg
(2)①滑块下滑到达B点时，小车速度最大．由机械能守恒，则mgR＝eq \f(1,2)Mveq \\al( 2,m)＋eq \f(1,2)m(2vm)2，解得vm＝ eq \r(\f(gR,3))
②设滑块运动到C点时，小车速度大小为vC，
由功能关系：mgR－μmgL＝eq \f(1,2)Mveq \\al( 2,C)＋eq \f(1,2)m(2vC)2
设滑块从B到C过程中，小车运动的加速度大小为a，
由牛顿第二定律：μmg＝Ma
由运动学规律：veq \\al( 2,C)－veq \\al( 2,m)＝－2ax
解得x＝eq \f(1,3)L.