1、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)1下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A光电效应实验 B伦琴射线的发现C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现答案C解析光电效应实验说明了光的粒子性，A错；伦琴射线的发现说明了原子内部有能级结构，B错；粒子散射实验揭示了原子具有核式结构，C对；氢原子光谱的发现说明原子内轨道量子化，D错2氦原子核由两个质子与两个中子组成，这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则3种力从大到小的排列顺序是()A核力、万有引力、库仑力B万有引力、库仑力、核力C库仑力、核力、万有引力D核力、库仑力、万有引力答案D解析核子间的核
2、力最大，万有引力最小，D正确3原子质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量，真空中光速为c，当质量分别为m1和m2的原子核结合为质量为M的原子核时释放出的能量是()A(Mm1m2)uc2B(m1m2M)u931.5 JC(m1m2M)c2D(m1m2M)931.5 eV答案C解析在计算核能时，如果质量的单位是kg，则用Emc2进行计算，如果质量的单位是u，则利用1 u相当于931.5 MeV的能量计算，即用Em931.5 MeV进行计算，故C正确，A、B、D错误4光电效应实验中，下列表述正确的是()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
3、光频率大于极限频率才能产生光电子答案CD解析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eU0EkhW(其中U0为遏止电压，Ek为光电子的最大初动能，W为逸出功，为入射光的频率)由以上分析知，A、B错误，C、D正确图15天然放射性元素放出的三种射线的穿透能力实验结果如图1所示，由此可知()A来自于原子核外的电子B的电离作用最强，是一种电磁波C的电离作用最强，是一种电磁波D的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子答案D解析从题图中三种射线的穿透能力可以看出，为射线，为射线，为射线三种射线都来自于原子核内部
4、，A错，射线的电离作用最强，为氦核流，B、C错；射线的电离作用最弱，D正确6火警的报警系统通常利用镅(Am)衰变成镎(Np)时放出一种很容易被空气阻隔的新粒子，这种粒子是()A.He B.H C.n D.e答案A解析根据电荷数和质量数守恒可以写出核反应方程AmNpHe.7如图2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，由于被一根细绳拉着而处于静止状态当剪断细绳，在两滑块脱离弹簧之后，下列说法正确的是()图2A两滑块的动能之比EkAEkB12B两滑块的动量大小之比pApB21C两滑块的速度大小之比vAvB21D弹簧对两滑块做功之比WAWB1
5、1答案A8如图3所示为氢原子的能级图用光子能量为13.07 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有多少种()图3A15 B10 C4 D1答案B解析本题考查能级跃迁规律，13.07 eV恰好为n5与n1的能级差，从而使基态氢原子跃迁到n5的激发态，这些氢原子再向较低能级跃迁时，可产生不同波长的光有C10种，B正确9已知一价氦离子He能级En与量子数n的关系为En，处于基态的一价氦离子He的电离能为54.4 eV，为使处于基态的一价氦离子He变为激发态，入射光子的最小能量为()A13.6 eV B40.8 eVC48.4 eV D54.4 eV答案B解析由hE1，当
6、n2时，所需入射光子的能量最小，而E154.4 eV，代入数值可得h40.8 eV.图410如图4所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动两球质量关系为mB2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6 kgm/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为4 kgm/s，则()A左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25B左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110C右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为25D右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为110答案A解析碰撞前总动量p(66) kgm/s12 kgm/s，碰后A动量pA2 kgm/s，则pB10 k
7、gm/s，又由mB2mA，可知vAvB25，所以可知A项正确二、非选择题(每小题12分，共60分)11(12分)如图5所示，用“碰撞实验器”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5(1)实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的，但是，可以通过仅测量_(填选项前的符号)，间接地解决这个问题A小球开始释放高度hB小球抛出点距地面的高度HC小球做平抛运动的射程(2)图5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位置静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程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
8、置静止释放，与小球m2相碰，并多次重复接下来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、m2B测量小球m1开始释放的高度hC测量抛出点距地面的高度HD分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE测量平抛射程OM、ON(3)若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用(2)中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_(用(2)中测量的量表示)(4)经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图6所示碰撞前、后m1的动量分别为p1与p1，则p1p1_11；若碰撞结束时m2的动量为p2，则p1p211_.图6实验结果说
9、明，碰撞前、后总动量的比值为_答案(1)C(2)ADE或DEA或DAE(3)m1OPm1OMm2ONm1OP2m1OM2m2ON2(4)142.91(11.01均可)解析(1)该实验是验证动量守恒定律，也就是验证两球碰撞前后动量是否相等，即验证m1v1m1v1m2v2，由题图中装置可以看出，不放被碰小球m2时，m1从抛出点下落的高度与放上m2两球相碰后下落的高度H相同，即在空中做平抛运动的下落时间t相同，故有v1，v1，v2，代入m1v1m1v1m2v2，可得m1OPm1OMm2ON，只需验证该式成立即可，在实验中不需测出速度，只需测出小球做平抛运动的水平位移即可(2)需先找出落地点才能测量小
10、球的水平位移，测量小球的质量无先后之分(3)若是弹性碰撞，还应满足动能守恒，即m1vm1v12m2v22，即m1OP2m1OM2m2ON2.(4)1411112.9.1(11.01均可)12(10分)在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别为m1、m2，它们分别沿东西方向的同一直线相向运动，其中甲物体以速度6 m/s由西向东运动，乙物体以速度2 m/s由东向西运动碰撞后两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度的大小都是4 m/s.求：(1)甲、乙两物体的质量之比；(2)通过计算说明这次碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞答案(1)(2)弹性碰撞解析(1)设向东方向为正方向，则v16 m/s，v14 m/s
11、，v22 m/s，v24 m/s由动量守恒定律得m1v1m2v2m1v1m2v2，解得(2)碰撞前系统的总动能Ekm1vm2vm2碰撞后系统的总动能Ekm1v12m2v22m2因为EkEk，所以这次碰撞是弹性碰撞13(1)(4分)碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天碘131核的衰变方程：53I_(衰变后的元素用X表示)经过_天有75%的碘131核发生了衰变(2)(8分)如图7所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物
12、的最小速度(不计水的阻力)图7答案(1)54X01e16(2)4v0解析(1)根据衰变过程电荷数守恒与质量数守恒可得衰变方程：53I54X01e；每经1个半衰期，有半数原子核发生衰变，经2个半衰期将剩余，即有75%发生衰变，故经过的时间为16天(2)设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2，由动量守恒定律得12mv011mv1mvmin10m2v0mvmin11mv2为避免两船相撞应满足v1v2联立式得vmin4v014(1)(2分)氢原子第n能级的能量为En，其中E1为基态能量当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率
13、为1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2，则_.图8(2)(10分)如图8所示，光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA3m、mBmCm，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变求B与C碰撞前B的速度大小答案(1)(2)v0解析(1)根据氢原子的能级公式，h1E4E2E1h2E2E1E1所以(2)设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B与C碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得对A、B木块：mAv0mAvAmBvB对B、C木块：mBvB(mBmC)v由A与B间的距离保持
14、不变可知vAv联立式，代入数据得vBv015(1)(4分)氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：HHHex，式中x是某种粒子已知：H、H、He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该反应释放出的能量为_MeV(结果保留3位有效数字)图9(2)(10分)如图9所示，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O.让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60.忽略
15、空气阻力，求：(i)两球a、b的质量之比；(ii)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比答案(1)n(或中子)17.6(2)(i)1(ii)1解析(1)n(或中子)17.6(2)(i)设球b的质量为m2，细线长为L，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速率为v，由机械能守恒定律得m2gLm2v2式中g是重力加速度的大小设球a的质量为m1；在两球碰后的瞬间，两球共同速度为v，以向左为正由动量守恒定律得m2v(m1m2)v设两球共同向左运动到最高处时，细线与竖直方向的夹角为，由机械能守恒定律得(m1m2)v2(m1m2)gL(1cos )联立式得1代入题给数据得1(ii)两球在碰撞过程中的机械能损失是Qm2gL(m1m2)gL(1cos )联立式，Q与碰前球b的最大动能Ek(Ekm2v2)之比为1(1cos )联立式，并代入题给数据得1