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＝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由以上实验数据可得出火箭组的质量m2为( )A.3 400 kg B.3 485 kg C.6 265 kg D.6 885 kg解析 根据动量定理：FΔt＝(m1＋m2)Δv可求得m2≈3 485 kg。
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sin i－sin r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0.67解析 由sin i－sin r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sin C＝＝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D.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sin C＝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.(2017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Ekbh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＜EkbD.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2.49 eV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9.60 eVD.金属钠表面所发出的光电子的最大初动能为11.11 eV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|＝12.09 eV，照射到金属钠表面发出的光电子的最大初动能Ek＝ΔE－W0＝9.60 eV，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6 J，那么此过程产生的内能可能为( )图5A.10 J B.8 J C.6 J D.4 J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＝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＝6 J，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B.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＝2.55 eV3)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＝0.65 eV答案 (1)6种 (2)2.55 eV (3)铯 0.65 eV14.(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＝(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＝108 m/s2)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)108 m/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v0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) 。