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综合水平测试 一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分)1. 在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是()A. X射线B. 射线C. 射线 D. 射线解析：放射源发出的只有、三种射线，故选项A错误；在、三种射线中，只有射线能穿透钢板，故选项B、C错误，D正确。答案：D2. 下列四幅图的有关说法中，正确的是()A. 若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB. 射线甲是粒子流，具有很强的穿透能力C. 在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大D. 链式反应属于重核的裂变解析：若两球质量相等，两球只有发生弹性碰撞，碰后m2的速度才为v，选项A错误；带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，利用左手定则可判断，射线甲是粒子流，选项B错误；在光颜色保持不变，即入射光的频率不变，根据光电效应规律可知，入射光越强，饱和光电流越大，选项C正确；根据链式反应的特点可知，链式反应属于重核的裂变，选项D正确。答案：CD3. 产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A. 对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B. 对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C. 对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D. 对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系解析：由EkhW0知Ek与照射光的强度及照射时间无关，故选项A正确，选项C错误；由EkW0可知Ek与不成反比，故选项B错误；在h不变的情况下，Ek与W0成线性关系，故选项D正确。答案：AD4. 氢原子的能级如图所示，用光子能量为12.75 eV的光照射一群处于基态的氢原子，最多能观测到氢原子发射不同波长的光有()A. 3种 B. 4种C. 5种 D. 6种解析：用光子能量为12.75 eV的光照射一群处于基态的氢原子，原子能量为13.612.75 eV0.85 eV，知原子跃迁到第4能级，根据C6知，最多发射6种不同波长的光子。故D正确，A、B、C错误。答案：D5. 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解析：系统不受外力，系统动量守恒，最终两个物体以相同的速度一起向右运动，B正确。答案：B6. U放射性衰变有多种可能途径，其中一种途径是先变成Bi，而Bi可以经一次衰变变成aX(X代表某种元素)，也可以经一次衰变变成Ti,210 aX和Ti最后都变成Pb，衰变路径如图所示。可知图中()A. a82，b206B. a84，b206C. 是衰变，放出电子，电子是由中子转变成质子和电子而生成的D. 是衰变，放出的是正电子，正电子是由质子转变成中子和一个正电子而生成的解析：衰变的方程式为：BiX 01e，故a84，为衰变，放出电子，选项C正确；衰变的方程式为：BiTiHe，故b206，为衰变，选项A、D错误，B正确。答案：BC7. 如图所示，质量分别为M1.5 kg, m0.5 kg的两个小球A、B在光滑水平面上做对心碰撞前后，画出的位移时间图象，由图可知下列判断正确的是()A. 两个小球在碰撞前后动量守恒B. 碰撞过程中，B损失的动能是3 JC. 碰撞前后，B的动能不变D. 这两个小球的碰撞是弹性的解析：根据xt图象可知：A球的初速度为vA0, B球的初速度为vB m/s4 m/s，碰撞后A球的速度为vA2 m/s，碰撞后B球的速度为vB2 m/s碰撞前总动量pMvAmvB2 kgm/s，碰撞后总动量pMvAmvB2 kgm/s，故两个小球在碰撞前后动量守恒。故A正确。B、C碰撞过程中，B球的动能变化量为EABmvmv0.5(2242)3 J，即损失3 J，故B正确，C错误。D. A球动能增加量为EkAMvMv1.522 J3 J，则知碰撞前后系统的总动能不变，此碰撞是弹性碰撞，故D正确，故选ABD。答案：ABD8. 在足够大的匀强磁场中，静止的钠核Na发生衰变，沿与磁场垂直的方向释放出一个粒子后，变为一新核，新核与放出粒子在磁场中运动的径迹均为圆，如下图所示。以下说法正确的是()A. 新核为MgB. 发生的是衰变C. 轨迹1是新核的径迹D. 新核沿顺时针方向旋转解析：衰变过程中，新核和粒子运动方向相反。但由图可知两曲线内切，受力方向一致，因此可以判断两粒子电性相反，所以发生的是衰变，B错误；由NaMge，可知选项A正确；因为R，m1v1m2v2，所以，由此可知1是电子的运动轨迹，由左手定则可知新核沿逆时针方向旋转。C、D选项不正确。答案：A9. 如下图所示，两物体A、B用轻质弹簧相连静止在光滑水平面上，现同时对A、B两物体施加等大反向的水平恒力F1、F2，使A、B同时由静止开始运动，在运动过程中，对A、B两物体及弹簧组成的系统，说法正确的是(弹簧不超过其弹性限度)()A. 动量始终守恒B. 机械能不断增加C. 当弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大D. 当弹簧弹力的大小与F1、F2的大小相等时，A、B两物体速度为零解析：弹簧的弹力属于系统内力，水平恒力F1、F2等大反向，系统所受合外力为零，所以动量守恒，选项A正确；刚开始，弹簧弹力小于水平恒力，两物体均做加速运动，弹簧被拉长，当弹力的大小与恒力相等时，合力为零，两物体的速度均达到最大，之后，弹簧继续被拉长，弹力大于水平恒力，两物体开始做减速运动，当弹簧被拉伸到最长时，两物体速度减为零，在此过程中，两个外力均对系统做正功，所以系统的机械能逐渐增加；此后，两物体返回，水平恒力均对物体做负功，系统的机械能逐渐减小，根据以上分析，选项C正确，选项B、D错误。答案：AC10. 将一个质量为3 kg的木板置于光滑水平面上，另一质量为1 kg的物块放在木板上。已知物块和木板间有摩擦，而木板足够长，若两者都以大小为4 m/s的初速度向相反方向运动如下图所示，则当木板的速度为2.4 m/s时，物块正在()A. 水平向左匀减速运动B. 水平向右匀加速运动C. 水平方向做匀速运动D. 处于静止状态解析：由于木板和物块组成的系统在水平方向上所受合外力为零，所以系统动量守恒。由于木板的质量大于物块的质量，初速度大小相等，所以二者的总动量方向向右，所以物块应先向左做匀减速直线运动，当速度减到零时，向右做匀加速直线运动，而木板一直向右匀减速，当二者达到共同速度时，一起向右匀速运动。当木板的速度为2.4 m/s时，由动量守恒可得MvmvMvmv，代入数据解得此时物块的速度为v0.8 m/s，所以物块正向右做匀加速直线运动。正确选项为B。答案：B二、填空题(共3小题，共15分)11. (5分)铝的逸出功为W06.721019 J，用波长200 nm的光照射不带电的铝箔，发生光电效应，此时铝箔表面带_(选填“正”或“负”)电。若用铝箔制作光电管，仍用该光照射此光电管，已知普朗克常量h6.631034Js，则它的遏止电压为_V(结果保留两位有效数字)。解析：根据光电效应可知，铝箔表面逸出电子，使得表面带正电，根据爱因斯坦的光电方程eUchW0，代入数据解得遏止电压Uc2.0V。答案：正2.012. (5分)波长为200 nm的紫外线的光子能量为_J。如果用它照射逸出功为4.8 eV的金，逸出光电子最大初动能为_eV。解析：光子能量Eh9.9451019 J6.2 eV。由光电效应方程可得光电子的最大初动能EkmEW逸1.4 eV。答案：9.9451019 1.413. (5分)如下图，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。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上图中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若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为_(用中测量的量表示)；若碰撞是弹性碰撞，那么还应满足的表达式为_(用中测量的量表示)。经测定，m145.0 g，m27.5 g，小球落地点的平均位置距O点的距离如下图所示。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_。实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为_。有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其他条件不变，可以使被碰小球做平抛运动的射程增大，请你用中已知的数据，分析和计算出被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值为_ cm。解析：由于本实验的碰撞是在同一高度，在空中运动时间相同，因而根据小球做平抛运动的射程就可知道碰撞后速度的大小之比，所以选C。本实验必须用天平测量两个小球的质量m1、m2，分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N和测量平抛射程OM、ON，故选A、D、E。由于m1v1m2v2m1v，且v1、v2、v，所以m1OMm2ONm1OP。若碰撞是弹性碰撞，机械能守恒m1vm2vm1v2，所以m1OM2m2ON2m1OP2。由于；1.007。 当两个球发生完全弹性碰撞时，被碰小球m2平抛运动射程ON有最大值。弹性碰撞动量守恒m1v1m2v2m1v ，机械能守恒 m1vm2vm1v2，解得：v2v，所以 ONmOP44.8 cm76.8 cm。被碰小球m2平抛运动射程ON的最大值76.8 cm。答案：CADE或DEA或DAEm1OMm2ONm1OPm1OM2m2ON2m1OP2 142.911.0176.8三、计算题(共4小题，共45分)14. (9分)约里奥居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_。P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg P随时间衰变的关系如下图所示，请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?解析：写出衰变方程PSie，故这种粒子为e(正电子)。由mt图知，P的半衰期为14天，由m余m原，得0.254，故t56天。答案：正电子(e)56天15. (12分)一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核，粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆。已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c。求衰变前原子核的质量。解析：设衰变产生的粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律，有qvBm设衰变后新核的速度大小为V，衰变前后动量守恒，有0MVmv设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有M0c2Mc2MV2mc2mv2解得，M0(Mm)1。答案：(Mm)116. (12分)如下图所示，在光滑的水平桌面上有一金属容器C，其质量为mC5 kg，在C的中央并排放着两个可视为质点的滑块A与B，其质量分别为mA1 kg、mB4 kg。开始时A、B、C均处于静止状态，用细线拉紧A、B使其中间夹有的轻弹簧处于压缩状态，剪断细线，使得A以vA6 m/s的速度水平向左弹出，不计一切摩擦，两滑块中任意一个与C侧壁碰撞后就与其合成一体，求：(1)滑块第一次与挡板碰撞损失的机械能；(2)当两滑块都与挡板碰撞后，金属容器C的速度。解析：(1)取向左为速度的正方向，A、B被弹开过程，它们组成的系统动量守恒mAvAmBvB0解得vB1.5 m/s第一次碰撞发生在A与C之间mAvA(mAmC)vAC解得vAC1 m/sEkmAv(mAmC)v15 J。(2)在整个过程中，A、B、C组成的系统动量守恒0(mAmBmC)v解得v0。答案：(1)15 J(2)017. (12分)如下图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为，使木板与重物以共同的速度v0向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长，重物始终在木板上，重力加速度为g。解析：第一次与墙碰撞后，木板的速度反向，大小不变，此后木板向左做匀减速运动，速度减到0后向右做加速运动，重物向右做匀减速运动，最后木板和重物达到一共同的速度v，设木板的质量为m，重物的质量为2m，取向右为正方向，由动量守恒定律得2mv0mv03mv设木板从第一次与墙碰撞到和重物具有共同速度v所用的时间为t1，对木板应用动量定理得，2mgt1mvm(v0)由牛顿第二定律得2mgma式中a为木板的加速度在达到共同速度v时，木板离墙的距离l为lv0t1at从开始向右做匀速运动到第二次与墙碰撞的时间为t2所以，木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经过的时间为tt1t2由以上各式得t。答案：
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