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1、【大題型專練之—勿忘選考題】2020高考物理增值增分特訓(xùn):選修3-5
(限時:40分鐘)
1. (2020·新課標(biāo)Ⅰ·35)(1)一質(zhì)子束入射到靜止靶核Al上,產(chǎn)生如下核反應(yīng):
p+Al―→X+n
式中p代表質(zhì)子,n代表中子,X代表核反應(yīng)產(chǎn)生的新核.由反應(yīng)式可知,新核X的質(zhì)子數(shù)為________,中子數(shù)為________.
(2)在粗糙的水平桌面上有兩個靜止的木塊A和B,兩者相距為d.現(xiàn)給A一初速度,使A與B發(fā)生彈性正碰,碰撞時間極短.當(dāng)兩木塊都停止運動后,相距仍然為d.已知兩木塊與桌面之間的動摩擦因數(shù)均為μ,B的質(zhì)量為A的2倍,重力加速度大小為g.求A的初速度的大小.
答案 (
2、1)14 13 (2)
解析 (1)由H+Al→X+n,由質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒得新核的質(zhì)子數(shù)為14,中子數(shù)為13.
(2)設(shè)木塊A的初速度為v0,運動距離d后速度為v,A、B碰后的速度分別為v1、v2,運動的距離分別為x1、x2.由于A、B發(fā)生彈性正碰的時間極短,所以碰撞前后動量守恒、動能守恒,有
mAv=mAv1+mBv2 ①
mAv2=mAv+mBv ②
①②聯(lián)立解得v1=v=-v ③
v2=v=v ④
A、B與地面的動摩擦因數(shù)均為μ,由牛頓第二定律得
μmg=ma
3、所以A、B的加速度大小均為a=μg ⑤
A、B均做勻減速直線運動
對A木塊有碰前v2=v-2ad ⑥
碰后A木塊反向做勻減速運動0=v-2ax1 ⑦
對B木塊有0=v-2ax2 ⑧
由題意知x1+x2=d ⑨
②③⑤⑦⑧⑨聯(lián)立得v= ⑩
將上式帶入⑥解得v0=
2. (2020·山東·38)(1)恒星向外輻射的能量來自于其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng),當(dāng)溫度達(dá)到108 K時,可以發(fā)生“氦燃燒”.
①完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程:He+_______
4、_____→Be+γ.
②Be是一種不穩(wěn)定的粒子,其半衰期為2.6×10-16 s.一定質(zhì)量的Be,經(jīng)7.8×10-16 s后所剩Be占開始時的________________.
(2)如圖1所示,光滑水平軌道上放置長板A(上表面粗糙)和滑塊C,滑塊B置于A的左端,三者質(zhì)量分別為mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg.開始時C靜止.A、B一起以v0=5 m/s的速度勻速向右運動,A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動,經(jīng)過一段時間,A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運動,且恰好不再與C發(fā)生碰撞.求A與C碰撞后瞬間A的速度大?。?
圖1
答案 (1)①He(或α)?、?或12.5%
5、)
(2)2 m/s
解析 (2)因碰撞時間極短,A與C碰撞過程動量守恒,設(shè)碰后瞬間A的速度為vA,C的速度為vC,以向右為正方向,由動量守恒定律得
mAv0=mAvA+mCvC ①
A與B在摩擦力作用下達(dá)到共同速度,設(shè)共同速度為vAB,由動量守恒定律得
mAvA+mBv0=(mA+mB)vAB ②
A與B達(dá)到共同速度后恰好不再與C碰撞,應(yīng)滿足
vAB=vC ③
聯(lián)立①②③式,代入數(shù)據(jù)得
vA=2 m/s
3. (1)如圖2所示為氫原子的部分能級示意圖,若用大量能量為12.1 eV的電子轟擊一
6、群處于基態(tài)的氫原子,氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)后,向低能級躍遷的過程中輻射出波長不同的光子,其中波長最長的光子的能量是________eV;這種光子________(填“能”或“不能”)使逸出功為2.5 eV的某金屬發(fā)生光電效應(yīng).
圖2
(2)如圖3所示,質(zhì)量分別是m1=2m2的兩個大小相同的彈性小球,用輕繩緊緊地捆在一起,以速度v0=2 m/s沿足夠長的光滑水平面做直線運動.某一時刻繩子突然斷開,斷開后m1、m2兩小球動量分別為p1=1 kg·m/s、p2=5 kg·m/s,求:
圖3
①從兩小球剛分離時刻開始計時,經(jīng)時間t=2 s兩球之間的距離;
②兩彈性小球釋放出的總彈性勢能.
7、
答案 (1)1.89 不能 (2)①9 m?、?.75 J
解析 (1)根據(jù)題意可知,當(dāng)大量電子轟擊氫原子后,原子會躍遷到n=3能級,故當(dāng)原子向低能級自發(fā)躍遷時,會放出三種頻率的光子,其中頻率最低、波長最長的光子的能量為3.40 eV-1.51 eV=1.89 eV,因為低于2.5 eV,故不能發(fā)生光電效應(yīng).
(2)①由動量守恒定律得
3m2v0=p1+p2
又由于p1=m1v1
p2=m2v2
聯(lián)立解得m2=1 kg,v1=0.5 m/s,v2=5 m/s
則經(jīng)過2 s兩球之間的距離x為
x=v2t-v1t
聯(lián)立解得x=9 m
②設(shè)兩個彈性小球釋放出的總彈性勢能為Ep
8、
由能量守恒定律得:
Ep+×3m2v=×2m2v+m2v
聯(lián)立解得Ep=6.75 J
4. (1)下列說法正確的是________.
A.氡的半衰期為3.8天,若取4個氡原子核,經(jīng)7.6天后就一定剩下1個原子核了
B.原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成一個質(zhì)子和一個電子,這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外,就是β粒子,這就是β衰變的實質(zhì)
C.光子的能量由光的頻率所決定
D.只要有核反應(yīng)發(fā)生,就一定會釋放出核能
E.按照玻爾理論,氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時,電子的動能減小,電勢能增大,原子的總能量不變
(2)如圖4所示,一輛質(zhì)量為M=6 kg的平板小車??吭趬翘帲?/p>
9、面水平且光滑,墻與地面垂直.一質(zhì)量為m=2 kg的小鐵塊(可視為質(zhì)點)放在平板小車最右端,平板小車上表面水平且與小鐵塊之間的動摩擦因數(shù)μ=0.45,平板小車的長度L=1 m.現(xiàn)給鐵塊一個v0=5 m/s的初速度使之向左運動,與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后向右運動,碰撞過程中無能量損失,求小鐵塊在平板小車上運動的過程中系統(tǒng)損失的機械能(g取10 m/s2).
圖4
答案 (1)BC (2)18 J
解析 (1)半衰期是大量原子衰變時所表現(xiàn)出的統(tǒng)計規(guī)律,對少量原子核沒有意義,A錯;β衰變的實質(zhì)是指原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子后釋放出電子的過程,B正確;根據(jù)光子能量計算公式ε=hν可知光子的能量由光
10、的頻率決定,C正確;只有存在質(zhì)量虧損的核反應(yīng)(核反應(yīng)過程比結(jié)合能下降)才會釋放核能,D錯;按照玻爾理論,氫原子的核外電子吸收光子向高能級躍遷時,核外電子的軌道半徑增大,電子運動的動能減小,系統(tǒng)勢能增加,總能量增加,E錯.
(2)設(shè)鐵塊向左運動到達(dá)豎直墻壁時的速度為v1,根據(jù)動能定理得
-μmgL=mv-mv
解得v1=4 m/s
假設(shè)發(fā)生彈性碰撞后小鐵塊最終和平板小車達(dá)到的共同速度為v2,根據(jù)動量守恒定律得mv1=(M+m)v2
解得v2=1 m/s
設(shè)小鐵塊運動的位移為x時與平板小車達(dá)到共同速度,則根據(jù)功能關(guān)系得
-μmgx=(M+m)v-mv
解得x= m
由于x>L說明
11、鐵塊在沒有與平板小車達(dá)到共同速度時就滑出平板小車.
所以小鐵塊在平板小車上運動的過程中系統(tǒng)損失的機械能為
ΔE=2μmgL=18 J
5. (1)某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時,逸出的光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系如圖5所示,則該金屬的極限頻率為________.若用頻率為ν的單色光照射該金屬,有光電子從金屬表面逸出,逸出的光電子的最大初動能為________.(普朗克常量為h)
圖5
(2)如圖6所示,質(zhì)量為3 kg的木箱靜止在光滑的水平面上,木箱內(nèi)粗糙的底板正中央放著一個質(zhì)量為1 kg的小木塊,小木塊可視為質(zhì)點.現(xiàn)使木箱和小木塊同時獲得大小為2 m/s的方向相反的水平速度,小木
12、塊與木箱每次碰撞過程中機械能損失0.4 J,小木塊最終停在木箱正中央.已知小木塊與木箱底板間的動摩擦因數(shù)為0.3,木箱內(nèi)底板長為0.2 m.求:
圖6
①木箱的最終速度的大?。?
②小木塊與木箱碰撞的次數(shù).
答案 (1) hν-W (2)①1 m/s?、?
解析 (1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W可知,Ekm-ν圖象的縱截距為逸出功,由hνc=W,解得金屬的極限頻率νc=,用頻率為ν的光照射時光電子的最大初動能為hν-W.
(2)①設(shè)最終速度為v共,由動量守恒定律得
(M-m)v=(M+m)v共
v共=1 m/s
②整個過程損失的機械能
ΔE=(m+M)v2-(m+M
13、)v
令碰撞次數(shù)為n,木箱底板長為L
n(μmgL+0.4 J)=ΔE
解得n=6
6. (1)下列說法中正確的是________.
A.在關(guān)于物質(zhì)波的表達(dá)式ε=hν和p=中,能量ε和動量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量,波長λ或頻率ν是描述物質(zhì)的波動性的典型物理量
B.光電效應(yīng)既顯示了光的粒子性,又顯示了光的波動性
C.天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),揭示了原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu)
D.γ射線是波長很短的電磁波,它的穿透能力比β射線要強
E.一個氘核(H)與一個氚核(H)聚變生成一個氦核(He)的同時,放出一個質(zhì)子
(2)如圖7所示,在光滑水平面上,質(zhì)量為m的小球B連接著一個輕質(zhì)彈簧,彈簧與
14、小球均處于靜止?fàn)顟B(tài).質(zhì)量為2m的小球A以大小為v0的水平速度向右運動,接觸彈簧后逐漸壓縮彈簧并使B運動,經(jīng)過一段時間,A與彈簧分離.求:
圖7
①當(dāng)彈簧壓縮至最短時,彈簧的彈性勢能Ep為多大;
②若開始時,在B球的右側(cè)某位置固定一塊擋板,在A與彈簧未分離前使B球與擋板發(fā)生碰撞,并在碰撞后立即將擋板撤走.設(shè)B球與擋板碰撞時間極短,碰后B球的速度大小不變,但方向與原來相反.欲使此后彈簧被壓縮到最短時彈簧的彈性勢能能達(dá)到第①問中Ep的3倍,必須使兩球在速度達(dá)到多大時與擋板發(fā)生碰撞.
答案 (1)ACD (2)①mv ②A球速度為,B球速度為v0
解析 (1)光電效應(yīng)現(xiàn)象表明光具有粒子性
15、,選項B錯誤;一個氘核和一個氚核聚變成一個氦核時放出一個中子,選項E錯誤.故本題答案為A、C、D.
(2)①設(shè)彈簧壓縮至最短時,A、B速度均為v,選取向右為正方向,根據(jù)動量守恒定律有
2mv0=(2m+m)v
解得v=v0
根據(jù)機械能守恒定律有
×2mv=Ep+(2m+m)v2
Ep=mv
②彈簧被壓縮到最短時彈簧的彈性勢能能達(dá)到第①問中Ep的3倍,即
Ep′=3×mv=mv
此時小球A、B的總動能
Ek′=×2mv-Ep′=0
故小球A、B的總動量為0,B球與擋板碰撞前瞬間兩球動量等大
設(shè)B球與擋板碰撞時,A球速度為v1,B球速度為v2(均向右)
2mv1=mv2
16、
根據(jù)動量守恒定律有
2mv0=2mv1+mv2
可得v1=v0,v2=v0
7.(1)在氫原子光譜中,電子從較高能級躍遷到n=2能級發(fā)出的譜線屬于巴耳末系.若一群氫原子自發(fā)躍遷時發(fā)出的譜線中只有兩條屬于巴耳末系,則這群氫原子自發(fā)躍遷時最多可能發(fā)出不同頻率的譜線的條數(shù)為 ( )
A.2 B.5 C.4 D.6
(2)如圖8所示,光滑的水平面上有兩塊相同的長木板A和B,長均為l=0.5 m,在B的右端有一個可以看做質(zhì)點的小鐵塊C,三者的質(zhì)量都為m,C與A、B間的動摩擦因數(shù)都為μ.現(xiàn)在A以速度v0=6 m/s向右運動并與B相碰,撞擊時間極短,碰后A、B粘在一起運
17、動,而C可以在A、B上滑動,問:如果μ=0.5,則C會不會掉落地面?(g=10 m/s2)
圖8
答案 (1)D (2)不會
解析 (1)由題意知,這群氫原子的核外電子的最高能級為第4能級,從第4能級躍遷到基態(tài)的過程中可能發(fā)出6種不同頻率的光子,D正確.
(2)設(shè)A、B碰撞后速度均為v1,若C不掉落地面,A、B、C相對靜止時速度為v2,C在AB上滑行的距離為s,取向右為正方向,由動量守恒定律得
mv0=2mv1
v1=3 m/s
mv0=3mv2
v2=2 m/s
由能量守恒定律得×2mv-×3mv=μmgs
解得s=0.6 m
因為s<2l所以C不會掉落地面
8.
18、 (1)2020年2月12日朝鮮進(jìn)行了第三次核試驗,韓美情報部門通過氙(Xe)和氪(Kr)等放射性氣體,判斷出朝鮮使用的核原料是鈾(U)還是钚(Pu),若核試驗的核原料是U,則:
①完成核反應(yīng)方程U+n→Sr+Xe+________.
②本次核試驗釋放的能量大約相當(dāng)于7 000 t TNT當(dāng)量,已知鈾核的質(zhì)量為235.043 9 u,中子質(zhì)量為1.008 7 u,鍶(Sr)核的質(zhì)量為89.907 7 u,氙(Xe)核的質(zhì)量為135.907 2 u,1 u相當(dāng)于931.5 MeV的能量,則一個U原子核裂變釋放的能量為________ MeV.
(2)在某次軍事演習(xí)中,載有魚雷的快艇總質(zhì)量為
19、M,以速度v勻速前進(jìn),現(xiàn)沿快艇前進(jìn)的反方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后,快艇速度增為原來的倍,若不計水的阻力,求魚雷相對靜水的發(fā)射速度為多大.
答案 (1)①10n?、?40.4 (2)
解析 (1)①由于核反應(yīng)中電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒,則中子轟擊U時將放出10個中子;②該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為Δm=235.043 9 u+1.008 7 u-89.907 7 u-135.907 2 u-10×1.008 7 u=0.150 7 u,則釋放的核能為ΔE=Δmc2=0.150 7×931.5 MeV≈140.4 MeV.
(2)取快艇初速度的方向為正方向,由動量守恒定律有
Mv=(M-m)v-mv′
解得v′=