选修3-5综合测试题

选修3－5综合测试题本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第Ⅰ卷(选择题共40分)一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1．下面列出的是一些核反应方程：3015P―→3014Si＋X，94Be＋21H―→105B＋Y，42He＋42He―→73Li＋Z。其中()A．X是质子，Y是中子，Z是正电子B．X是正电子，Y是质子，Z是中子C．X是中子，Y是正电子，Z是质子D．X是正电子，Y是中子，Z是质子[答案]D[解析]由电荷数守恒和质量数守恒规律可知，X是正电子，Y是中子，Z是质子，故D正确。2．(2013·淮安模拟)二氧化碳是引起地球温室效应的原因之一，减少二氧化碳的排放是人类追求的目标。下列能源利用时均不会引起二氧化碳排放的是()A．氢能、核能、太阳能B．风能、潮汐能、核能C．生物质能、风能、氢能D．太阳能、生物质能、地热能[答案]AB[解析]生物质能会引起二氧化碳排放。3．(2013·洛阳模拟)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所示，由此可推知()A．②来自于原子核外的电子B．①的电离作用最强，是一种电磁波C．③照射食品可以杀死腐败的细菌D．③的电离作用最弱，属于原子核内释放的光子[答案]CD[解析]从题图可知三种射线的穿透能力由强到弱分别是③(γ射线)、②(β射线)、①(α射线)，其中α射线的电离作用最强，α射线是高速氦核流是实物粒子，不是电磁波，B项错；β射线是核内中子转化而来，A项错误；γ射线是原子核从高能级到低能级跃迁产生的，电离作用最弱，D项正确。4．如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块。木箱和小木块都具有一定的质量。现使木箱获得一个向右的初速度v0，则()A．小木块和木箱最终都将静止B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动C．小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动D．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动[答案]B[解析]因系统所受合外力为零，根据系统动量守恒可知最终两个物体以相同的速度一起向右运动。故B正确。5．(2013·乌鲁木齐模拟)月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3(32He)”的化学元素，是热核聚变的重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3(32He)”与氘核聚变，下列说法中正确的是()A．核反应方程为32He＋21H→42He＋11HB．核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量C．氦3(32He)一个核子的结合能大于氦4(42He)一个核子的结合能D．氦3(32He)的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量[答案]AD[解析]“氦3(32He)”与氘核聚变的核反应符合质量数与电荷数守恒，且聚变是放能反应。6．如图1所示是研究光电效应的电路。某同学利用该装置在不同实验条件下得到了三条光电流I与A、K两极之间的电极UAK的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图2所示。则下列说法正确的是()A．甲光对应的光电子的最大初动能小于丙光对应的光电子的最大初动能B．甲光与乙光的频率相同，且甲光的光强比乙光强C．丙光的频率比甲、乙光的大，所以光子的能量较大，丙光照射到K极到电子从K极射出的时间间隔明显小于甲、乙光相应的时间间隔D．用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等[答案]AB[解析]当光照射到K极时，如果入射光的频率足够大(大于极限频率)，就会从K极发射出光电子。当反向电压增加到某一值时，电流表A中电流就会变为零。此时Ekm＝eUC，式中Ekm表示光电子的最大初动能，e为电子的电荷量，UC为遏止电压。所以丙光的最大初动能较大，A正确。对于甲、乙两束频率相同的光来说，入射光强越大，单位时间内照射到单位面积的光子数越多，所以单位时间内发射的光子数越多。因此甲光比乙光强。所以B正确。由于丙光产生的光电子的最大初动能较大，结合光电效应方程Ek＝hν－W0可知，丙光的频率较大。而对甲、丙两束不同频率的光来说，光强相同是单位时间内照射到单位面积上的光子的总能量相等，由于丙光的光子频率较高，每个光子的能量较大，所以单位时间内照射到单位面积上的光子数就较少，所以单位时间内发射的光电子数就较少。因此D错误。由于光的吸收和辐射是一份一份的，只要光的频率足够大，发射光电子几乎是瞬时的(10－9s)，发射时间与光的频率无关。因此C错误。7．(2013·临沂模拟)如图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度E和磁感强度B的大小使得在MN上只有两个点受到射线照射，下列判断中正确的是()A．射到b点的一定是α射线B．射到b点的一定是β射线C．射到b点的一定是α射线或β射线D．射到b点的一定是γ射线[答案]C[解析]γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，因此D选项不对，调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进。沿直线前进的条件是qBv＝qE，已知α粒子的速度比β粒子小得多，当我们调节使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子向右偏转，也有可能射到b点，因此C选项正确，而A、B选项都不对。8．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长(估计重一吨左右)。一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量。他进行了如下操作：首先将船平行于码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头停下，而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L。已知他的自身质量为m，渔船的质量为()A.mL＋ddB.mL－ddC.mLdD.mL＋dL[答案]B[解析]如图所示，设该同学在t时间内从船尾走到船头，由动量守恒定律知，人、船在该时间内的平均动量大小相等，即ms人t＝Mdt，又s人＝L－d，得M＝mL－dd。9．(2013·天津河西区模拟)氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n＝4的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光a，从n＝3的能级向n＝2的能级跃迁时辐射出可见光b，则()A．氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B．氢原子从n＝4的能级向n＝3的能级跃迁时会辐射出紫外线C．在水中传播时，a光较b光的速度小D．氢原子在n＝2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离[答案]C[解析]由题意a光光子能量大于b光光子能量，a光频率大于b光频率，由v水＝cn，可知C项正确。γ射线是原子核衰变而产生的，A项错。E43E32，而紫外线光子的能量大于可见光，故B项错。能量大于或等于3.40eV的光才能使氢原子在n＝2的能级时发生电离，故D项错。10．如图所示，在光滑的水平面上，有一质量为M＝3kg的木板，木板上有质量为m＝1kg的物块。它们都以v＝4m/s的初速度反向运动，它们之间有摩擦，且木板足够长，当木板的速度为2.4m/s时，物块的运动情况是()A．做加速运动B．做减速运动C．做匀速运动D．以上运动都有可能[答案]A[解析]当木板速度为v1＝2.4m/s时，由动量守恒定律可得，Mv－mv＝Mv1＋mv2，解得v2＝0.8m/s，方向向左，可见物块已经向左匀加速运动，选项A正确。第Ⅱ卷(非选择题共60分)二、填空题(共3小题，每小题6分，共18分。把答案直接填在横线上)11．(6分)(1)在匀强磁场里有一个原来静止的放射性碳14，它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相切的圆。圆的直径比为7∶1，碳14的衰变方程是________。(2)某原子核AZX吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个α粒子。写出此核反应方程________。[答案](1)146C→0－1e＋147N(2)73X＋10n→0－1e＋242He[解析](1)反冲过程动量守恒，再根据r＝mvqB可知，两粒子的电荷之比等于7∶1，所以衰变方程应为146C→0－1e＋147N。(2)根据描述写出AZX＋10n→0－1e＋242He，再由电荷数守恒和质量数守恒可得A＝7，Z＝3，所以核反应方程应为73X＋10n→0－1e＋242He。12．(6分)在做“验证动量守恒定律”的实验中，小球的落点情况如图所示，入射球A与被碰球B的质量之比为MA∶MB＝3∶2，则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比为pA∶pB＝________。[答案]1∶2[解析]考查碰撞中动量守恒表达式的应用。实验中碰撞结束时刻的动量之比为pApB＝MA·OMMB·ON＝32×18.3055.14＝1213．(6分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H＋126C→137N＋Q1和11H＋157N→126C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001则X是________，Q2________Q1(填“大于”、“等于”或“小于”)。[答案]42He大于[解析]由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X是42He。放出的热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.0021u和0.0053u，故Q2Q1。三、论述计算题(共4小题，共42分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)14．(10分)(2013·南昌模拟)如图所示，一质量为m1＝0.45kg的平板小车静止在光滑的水平轨道上。车顶右端放一质量为m2＝0.2kg的小物块，小物块可视为质点。现有一质量为m0＝0.05kg的子弹以水平速度v0＝100m/s射中小车左端，并留在车中，最终小物块以5m/s的速度与小车脱离。子弹与车相互作用，时间很短。g取10m/s2。求：(1)子弹刚刚射入小车时，小车的速度大小；(2)小物块脱离小车时，小车的速度大小。[答案](1)10m/s(2)8m/s[解析](1)子弹射入小车的过程中，子弹与小车组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：m0v0＝(m0＋m1)v1解得：v1＝10m/s(2)三物体组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得：(m0＋m1)v1＝(m0＋m1)v2＋m2v3解得：v2＝8m/s15．(10分)(2013·银川模拟)太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变成一个氦核，同时发射两个正电子，若太阳辐射能量的总功率为P，质子11H、氦核42He、正电子01e的质量分别为mp、mα、me，真空中的光速为c。(1)求核反应所释放的能量ΔE；(2)求1s内参与上述热核反应的质子数目。[答案](1)(4mp－mα－2me)c2(2)4P4mp－mα－2mec2[解析](1)核反应方程式为411H→42He＋201e。质量亏损Δm＝(4mp－mα－2me)，根据爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2，核反应释放的能量，ΔE＝(4mp－mα－2me)c2。(2)设单位时间内参与热核反应的质子数为N，依据能量关系Pt＝NΔE4有，N＝4P4mp－mα－2mec2。16．(11分)(2013·昆明模拟)如图所示，圆弧轨道与水平面平滑连接，轨道与水平面均光滑，质量为m的物块B与轻质弹簧拴接静止在水平面上，弹簧右端固定，质量为3m的物块A从圆弧轨道上距离水平面高h处由静止释放，与B碰撞后推着B一起运动但与B不粘连。求：(1)弹簧的最大弹性势能；(2)A与B第一次分离后，物块A沿圆弧面上升的最大高度。[答案](1)94mgh(2)916h[解析](1)A下滑与B碰前，机械能守恒，得3mgh＝12×3mv21①由A与B碰撞动量守恒，得3mv1＝4mv2②弹簧最短时弹性势能