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2019-2020年高考物理新一輪總復(fù)習(xí) 階段示范性測試13(選修3-5)(含解析)
本卷測試內(nèi)容:選修3-5
本試卷分為第Ⅰ卷(選擇題)和第Ⅱ卷(非選擇題)兩部分,共110分。測試時間90分鐘。
第Ⅰ卷 (選擇題,共60分)
一、選擇題(本題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個選項中,第1、3、4、5、9小題,只有一個選項正確;第2、6、7、8、10、11、12小題,有多個選項正確,全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分。)
1. 有關(guān)光的本性的說法正確的是( )
A. 關(guān)于光的本性,牛頓提出“微粒說”,惠更斯提出“波動說”,愛因斯坦提出“光子說”,它們都說明了光的本性
B. 光具有波粒二象性是指:既可以把光看成宏觀概念上的波,也可以看成微觀概念上的粒子
C. 光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光具有波動性,光電效應(yīng)說明光具有粒子性
D. 在光的雙縫干涉實驗中,如果光通過雙縫則顯出波動性,如果光只通過一個縫則顯出粒子性
解析:牛頓提出“微粒說”不能說明光的本性,A錯;光既不能看成宏觀上的波也不能看成微觀上的粒子,B錯;雙縫干涉和單縫衍射都說明光的波動性,當(dāng)讓光子一個一個地通過單縫時,曝光時間短顯示出粒子性,曝光時間長則顯示出波動性,D錯誤。
答案:C
2. [xx長治市期末]下列關(guān)于近代物理知識的描述中,正確的是( )
A. 當(dāng)用藍(lán)色光照射某金屬表面時有電子逸出,則改用紫光照射也一定會有電子逸出
B. 原子發(fā)光現(xiàn)象與原子核內(nèi)部變化無關(guān)
C. 金屬內(nèi)的每個電子可以吸收一個以上的光子,當(dāng)它積累的動能足夠大時,就能逸出成為光電子
D. 在7N+He→8O+X核反應(yīng)中,X是質(zhì)子,這個反應(yīng)過程叫α衰變
E. 放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核有半數(shù)衰變所需要的時間
解析:根據(jù)光電效應(yīng)規(guī)律,當(dāng)用藍(lán)色光照射某金屬表面時有電子逸出,則改用紫光照射也一定會有電子逸出,選項A正確;原子發(fā)光是原子核外電子躍遷的結(jié)果,與原子核的變化無關(guān),選項B正確;電子只可吸收一個光子,若不能逸出,則能量很快損失掉不能積累,故C錯;X是質(zhì)子而不是氦核,故不能叫α衰變,而是人工轉(zhuǎn)變;半衰期是一個具有統(tǒng)計意義的概率,對大量元素才有意義,故E對。
答案:ABE
3. 如圖所示,在光滑水平面上,用等大反向的力F1、F2分別同時作用于A、B兩個靜止的物體上。已知mA
n)可知,兩個能級間的能量差值越大,輻射光的頻率越大,波長越短,從圖中可看出,能量差值最大的是E3-E1,輻射光的波長a最短,能量差值最小的是E3-E2,輻射光的波長b最長,所以譜線從左向右的波長依次增大的是a、c、b,選項C正確,選項A、B、D錯誤。
答案:C
6. 下列說法中正確的是( )
A. 盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為He+14 7N→17 8O+H
B. 鈾核裂變的核反應(yīng)是:235 92U→141 56Ba+Kr+2n
C. 質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子,釋放的能量是(2m1+2m2-m3)c2
D. 原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子;原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子,已知λ1>λ2,那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收波長為的光子
解析:1919年,盧瑟福做了α粒子轟擊氮原子核的實驗,發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子,核反應(yīng)方程為:He+14 7N→17 8O+H,選項A正確;鈾核裂變時,需要中子轟擊鈾核,所以鈾核裂變的核反應(yīng)是:23592U+n→141 56Ba+Kr+3n,選項B錯誤;根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式可知,選項C正確;設(shè)波長為λ1的光子能量為E1,波長為λ2的光子能量為E2,原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收的光子能量為E3,波長為λ3,則E1=hc/λ1,E2=hc/λ2,E3=hc/λ3,E3=E2-E1,可推知λ3=,選項D正確。
答案:ACD
7. [xx課標(biāo)全國卷Ⅱ]關(guān)于原子核的結(jié)合能,下列說法正確的是( )
A.原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B.一重原子核衰變成α粒子和另一原子核,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能
C.銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能
D.比結(jié)合能越大,原子核越不穩(wěn)定
E.自由核子組成原子核時,其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能
解析:本題考查原子核的結(jié)合能及其相關(guān)知識點,意在考查考生的綜合分析能力。原子核的結(jié)合能等于核子結(jié)合成原子核所釋放的能量,也等于將原子核分解成自由核子所需要的最小能量,選項A正確;重核的比結(jié)合能比中等核小,因此重核衰變時釋放能量,衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和大于原來重核的結(jié)合能,選項B正確;原子核的結(jié)合能是該原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的乘積,雖然銫原子核(55Cs)的比結(jié)合能稍大于鉛原子核(82Pb)的比結(jié)合能,但銫原子核(55Cs)的核子數(shù)比鉛原子核(82Pb)的核子數(shù)少得多,因此銫原子核的結(jié)合能較小,選項C正確;比結(jié)合能越大,將原子核分解所需的能量也越大,因此原子核越穩(wěn)定,選項D錯誤;自由核子組成原子核時,其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能,選項E錯誤。
答案:ABC
8. 靜止在勻強磁場中的92U核,發(fā)生α衰變后生成Th核,衰變后的α粒子速度方向垂直于磁場方向,則以下結(jié)論中正確的是( )
A. 衰變方程可表示為:92U=90Th+He
B. 衰變后的Th核和α粒子的軌跡是兩個內(nèi)切圓,軌道半徑之比為1∶45
C. Th核和α粒子的動量大小之比為1∶1
D. Th核和α粒子的動能之比為2∶117
E. 若α粒子轉(zhuǎn)了117圈,則Th核轉(zhuǎn)了90圈
解析:衰變過程不可逆,不能用等號,故選項A錯誤;衰變后的Th核和α粒子的軌跡是兩個外切圓,故選項B錯誤;衰變過程中的動量守恒,Th核和α粒子的動量大小相等,因此動能之比等于質(zhì)量比的倒數(shù),為2∶117,選項C、D正確;周期之比等于比荷比的倒數(shù),為90∶117,故α粒子轉(zhuǎn)了117圈,則Th核轉(zhuǎn)了90圈,故選項E正確。
答案:CDE
9. 太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子(H)聚變?yōu)?個氦核(He)的熱核反應(yīng),核反應(yīng)方程是4H→He+2X,這個核反應(yīng)釋放出大量核能。已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3,真空中的光速為c。下列說法中正確的是( )
A. 方程中的X表示中子(n)
B. 方程中的X表示電子(e)
C. 這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損Δm=4m1-m2
D. 這個核反應(yīng)中釋放的核能ΔE=(4m1-m2-2m3)c2
解析:X表示正電子,故選項A、B錯誤;質(zhì)量虧損為:Δm=4m1-m2-2m3,故選項C錯誤;釋放的核能為:ΔE=Δmc2=(4m1-m2-2m3)c2,故選項D正確。
答案:D
10. 小車靜止在光滑水平面上,站在車上的人練習(xí)打靶,靶裝在車上的另一端,如圖所示。已知車、人、槍和靶的總質(zhì)量為M(不含子彈),每顆子彈質(zhì)量為m,共n發(fā),打靶時,槍口到靶的距離為d。若每發(fā)子彈打入靶中,就留在靶里,且待前一發(fā)打入靶中后,再打下一發(fā)。則以下說法中正確的是( )
A. 待打完n發(fā)子彈后,小車將以一定的速度向右勻速運動
B. 待打完n發(fā)子彈后,小車應(yīng)停在射擊之前位置的右方
C.在每一發(fā)子彈的射擊過程中,小車所發(fā)生的位移相同,大小均為
D. 在每一發(fā)子彈的射擊過程中,小車所發(fā)生的位移不相同
解析:車、人、槍、靶和n顆子彈組成的系統(tǒng)動量守恒,系統(tǒng)初動量為0,故末動量為0,A錯誤;每發(fā)子彈打入靶中,就留在靶里,且待前一發(fā)打入靶中后,再打下一發(fā),因此每次射擊,以一顆子彈和車、人、槍、靶、(n-1)顆子彈為研究對象,動量守恒,則:0=m-[M+(n-1)m],由位移關(guān)系有:x車+x子=d,解得x車=,故C正確;每射擊一次,車子都會右移,故B正確。
答案:BC
11. 下列說法正確的是( )
A. 紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng),則當(dāng)增大紫外線的照射強度時,從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大
B. 氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,要釋放一定頻率的光子,同時電子的動能增大,電勢能減小
C. 核子結(jié)合成原子核一定有質(zhì)量虧損,釋放出能量
D. 太陽內(nèi)部發(fā)生的核反應(yīng)是熱核反應(yīng)
E. 原子核的衰變是原子核在其他粒子的轟擊下發(fā)生的
解析: 根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知,光線照射金屬板發(fā)生光電效應(yīng)時,從金屬表面上逸出光電子的最大初動能與光的頻率有關(guān),而與光的照射強度無關(guān),A項錯誤;氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時,電子與原子核之間的距離減小,電場力做正功,電子的動能增大,電勢能減小,B項正確;根據(jù)質(zhì)能關(guān)系可知,C項正確;根據(jù)核反應(yīng)知識可知,D項正確;原子核的衰變是自發(fā)進行的,E項錯誤。
答案:BCD
12. 甲、乙兩球在光滑的水平面上,沿同一直線同一方向運動,它們的動量分別為p甲=5 kgm/s,p乙=7 kgm/s,已知甲的速度大于乙的速度,當(dāng)甲追上乙發(fā)生碰撞后,乙球的動量變?yōu)?0 kgm/s,則甲、乙兩球的質(zhì)量m甲∶m乙的關(guān)系可能是( )
A. B.
C. D.
解析:碰前必須滿足v甲>v乙,再由公式v=得,>,即<≈0.71?、伲慌鲋心芰坎辉黾?,有+≥+,即≤≈0.41?、冢慌龊髒甲≤v乙,≤,即≥0.2?、?。綜合以上三式可得0.41≥≥0.2,符合此條件的選項為B和C。
答案:BC
第Ⅱ卷 (非選擇題,共50分)
二、實驗題(本題共3小題,共18分)
13. (6分)[xx云南統(tǒng)一檢測]歷史上第一次利用加速器實現(xiàn)的核反應(yīng),是用加速后動能為0.5 MeV的質(zhì)子H轟擊靜止的鋰核Li,生成兩個動能為8.9 MeV的He核,上述核反應(yīng)方程為__________________;若反應(yīng)中產(chǎn)生的核能全部轉(zhuǎn)化為He核的動能,該反應(yīng)中產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為________u。(1 u相當(dāng)于931 MeV,計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
解析:本題考查核反應(yīng)方程式的書寫以及核能公式的應(yīng)用。(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可得H+Li→He+He;(2)因反應(yīng)中產(chǎn)生的核能全部轉(zhuǎn)化為He核的動能,根據(jù)能量守恒得核能ΔE=(28.9-0.5) MeV,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程ΔE=mc2=(28.9-0.5) MeV,因1uc2=931 MeV,所以該反應(yīng)中產(chǎn)生的質(zhì)量虧損為 u≈1.8610-2 u。
答案:H+Li→He+He 1.8610-2
14. (6分)如圖所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實驗電路,利用此裝置也可以進行普朗克常量的測量。只要將圖中電源反接,用已知頻率ν1、ν2的兩種色光分別照射光電管,調(diào)節(jié)滑動變阻器……已知電子電荷量為e,要能求得普朗克常量h,實驗中需要測量的物理量是________;計算普朗克常量的關(guān)系式h=________(用上面的物理量表示)。
解析:電流表示數(shù)為零,此時光電管兩端所加的電壓為截止電壓,對應(yīng)的光的頻率為截止頻率,根據(jù)eU極=mv=hν-W0有eU1=hν1-W0①,eU2=hν2-W0②,解得h=。
答案:分別使電流表示數(shù)恰好為零時電壓表的讀數(shù)U1、U2
15. (6分)如圖所示為“驗證動量守恒定律”的實驗裝置。
(1)下列說法中符合本實驗要求的是________(選填選項前面的字母)。
A. 入射球比靶球質(zhì)量大或者小均可,但二者的直徑必須相同
B. 在同一組實驗的不同碰撞中,每次入射球必須從同一高度由靜止釋放
C. 安裝軌道時,軌道末端必須水平
D. 需要使用的測量儀器有天平、刻度尺和秒表
(2)實驗中記錄了軌道末端在記錄紙上的豎直投影為O點,經(jīng)多次釋放入射球,在記錄紙上找到了兩球平均落點位置為M、P、N,并測得它們到O點的距離分別為OM、OP和ON。已知入射球的質(zhì)量為m1,靶球的質(zhì)量為m2,如果測得m1+m2近似等于________,則認(rèn)為成功驗證了碰撞中的動量守恒。
解析:本題考查“驗證動量守恒定律”的實驗。(1)入射球應(yīng)比靶球質(zhì)量大,A錯;本題用小球水平位移代替速度,所以不用求出具體時間,所以不需要秒表,D錯;本題選B、C。(2)碰撞后兩球的總動量應(yīng)該等于不放靶球而讓入射球單獨下落時的動量,入射球單獨下落時的動量可用m1表示。
答案:(1)BC (2)m1
三、計算題(本題共3小題,共32分)
16. (10分)[xx河南洛陽]如圖所示,一質(zhì)量M=2 kg的長木板B靜止于光滑水平面上,B的右邊有豎直墻壁?,F(xiàn)有一小物體A(可視為質(zhì)點)質(zhì)量m=1 kg,以速度v0=6 m/s從B的左端水平滑上B,已知A和B間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,B與豎直墻壁的碰撞時間極短,且碰撞時無機械能損失,若B的右端距墻壁x=4 m,要使A最終不脫離B,則木板B的長度至少多長?
解析:設(shè)A滑上B后達到共同速度v1前并未碰到豎直墻壁。
由動量守恒定律得,mv0=(M+m)v1
在這一過程中,對B由動能定理得,μmgxB=Mv
解得,xB=2 m<4 m,假設(shè)成立。
設(shè)B與豎直墻壁碰后,A和B的共同速度為v2。
由動量守恒定律得,Mv1-mv1=(M+m)v2
由能量守恒定律得,μmgL=mv-(m+M)v
解得,L=8.67 m。
答案:8.67 m
17. (10分)如圖所示,輕彈簧的一端固定,另一端與滑塊B相連,B靜止在水平導(dǎo)軌上,彈簧處在原長狀態(tài)。另一質(zhì)量與B相同的滑塊A,從導(dǎo)軌上的P點以某一初速度向B運動,當(dāng)A滑過距離l1時,與B相碰,碰撞時間極短,碰后A、B緊貼在一起運動,但互不粘連。已知最后A恰好返回出發(fā)點P并停止?;瑝KA和B與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)都為μ,運動過程中彈簧最大形變量為l2,求滑塊A從P點出發(fā)時的初速度v0。(取重力加速度為g)
解析:令A(yù)、B質(zhì)量均為m,A剛接觸B時速度為v1(碰前),
由功能關(guān)系,mv-mv=μmgl1
碰撞過程中動量守恒,令碰后瞬間A、B共同運動的速度為v2
根據(jù)動量守恒定律,mv1=2mv2
碰后A、B先一起向左運動,接著A、B一起被彈回,在彈簧恢復(fù)到原長時,設(shè)A、B的共同速度為v3,在這一過程中,彈簧的彈性勢能在始末狀態(tài)都為零。
根據(jù)動能定理,(2m)v-(2m)v=μ(2m)g(2l2)
此后A、B分離,A單獨向右滑到P點停下
由功能關(guān)系得mv=μmgl1
聯(lián)立各式解得v0=。
答案:
18. (12分)[xx北京西城]如圖所示,一質(zhì)量M=1.0 kg的砂擺,用輕繩懸于天花板上O點。另有一玩具槍能連續(xù)發(fā)射質(zhì)量m=0.01 kg、速度v=4.0 m/s的小鋼珠?,F(xiàn)將砂擺拉離平衡位置,由高h(yuǎn)=0.20 m處無初速度釋放,恰在砂擺向右擺至最低點時,玩具槍發(fā)射的第一顆小鋼珠水平向左射入砂擺,二者在極短時間內(nèi)達到共同速度。不計空氣阻力,取g=10 m/s2。
(1)求第一顆小鋼珠射入砂擺前的瞬間,砂擺的速度大小v0;
(2)求第一顆小鋼珠射入砂擺后的瞬間,砂擺的速度大小v1;
(3)第一顆小鋼珠射入后,每當(dāng)砂擺向左運動到最低點時,都有一顆同樣的小鋼珠水平向左射入砂擺,并留在砂擺中。當(dāng)?shù)趎顆小鋼珠射入后,砂擺能達到初始釋放的高度h,求n。
解析:(1)砂擺從釋放到最低點,由動能定理得
Mgh=Mv
解得,v0==2.0 m/s。
(2)小鋼珠打入砂擺過程,由動量守恒定律得,
Mv0-mv=(M+m)v1
解得,v1=≈1.94 m/s。
(3)第2顆小鋼珠打入過程,由動量守恒定律得,
(M+m)v1+mv=(M+2m)v2
第3顆小鋼珠打入過程,同理(M+2m)v2+mv=(M+3m)v3…
第n顆小鋼珠打入過程,同理
[M+(n-1)m]vn-1+mv=(M+nm)vn
聯(lián)立各式得,(M+m)v1+(n-1)mv=(M+nm)vn
解得,vn=
當(dāng)?shù)趎顆小鋼珠射入后,砂擺要能達到初始釋放的位置,
砂擺速度滿足:vn≥v0
解得,n≥=4
所以,當(dāng)?shù)?顆小鋼珠射入砂擺后,砂擺能達到初始釋放的高度。
答案:(1)2.0 m/s (2)1.94 m/s (3)4
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