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江苏省2017高考物理大一轮复习 第十四章(选修3-5)练习手册

作者:高考题库网
来源:https://www.bjmy2z.cn/gaokao
2020-10-06 04:49
tags:高中数学手册

高中数学免费教程视频全集-高中数学第六章思维导图

2020年10月6日发(作者:路德财)


第十四章(选修3-5)
第1讲

动量守恒定律及其应用
一、选择题
1
.
如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上,现有一男

孩站在小车上用力向右迅速推出木箱
.
关于上述过程,下列说法中正确的是 (

)
A. 男孩和木箱组成的系统动量守恒
B. 小车与木箱组成的系统动量守恒
C. 男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D. 木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
2
.
将静置在地面上、质量为M
(含燃料)的火箭模型点火升空,在极短时间内以相对地面的速度
v
0
竖直向下喷
出质量为
m
的炽热气体
.
忽略喷气过程中重力和空气阻力 的影响,则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是
(

)


A.
v
0
B.
v
0

C.
v
0
D.
v
0

3
.
如图所示,在光滑水平面上质量分别为
m
A
=
2 kg、
m
B
=
4 kg,

速率分别为
v
A
=
5 ms、
v
B
=
2 ms的
A

B
两小球沿同一直线相向运动,则 (

)
A. 它们碰撞前的总动量是18 kg·ms,方向水平向右
B. 它们碰撞后的总动量是18 kg·ms,方向水平向左
C. 它们碰撞前的总动量是2 kg·ms,方向水平向右
D. 它们碰撞后的总动量是2 kg·ms,方向水平向左
4
.
(2015·福建卷)如图,两滑块
A

B
在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块
A
的质量为
m
,速度大小为2v
0
,
方向向右,滑块
B
的质量为2
m
,速度 大小为
v
0
,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是 (

)

A.
A

B
都向左运动

B.
A

B
都向右运动
C.
A
静止,
B
向右运动

D.
A
向左运动,
B
向右运动
5
.
如图所示,两质 量分别为
m
1
=
1kg和
m
2
=
4kg的 小球在光滑水平面上相向而行,速度分别为
v
1
=
4ms和
v
2
=
6ms,
发生碰撞后,系统可能损失的机械能为 (

)

A. 25J B
.
35J C. 45J D. 55J
6
.
(2014·汕头一模)如图所示,质量为
m
的小车静止在光滑的水平地面上

,车上有半圆形光滑轨道
.
现将质量也为
m
的小球在轨道左侧边缘由静止释放,则 (

)
A. 小球在下滑过程中机械能守恒
B. 小球可以到达右侧轨道的最高点
C. 小球在右侧轨道上滑时,小车也向右运动
D. 小球在轨道最低点时,小车与小球的速度大小相等,方向相反


二、填空题
7
.
质量为
M
的物块静止在光滑水平桌面上,质量为
m< br>的子弹以水平速度
v
0
射入物块后,以水平速度
v
0
射出
.

物块的速度为

,此过程中损失的机械能为
.

8
.
(2015·天津卷)如图所示,在光滑水平面的左侧固定一竖 直挡板,
A
球在水平面上静止放置
.B
球向左运动与
A
球发 生正碰,
B
球碰撞前、后的速率之比为3

1,
A
球垂直撞 向挡板,碰后原速率返回
.
两球刚好不发生第二次
碰撞
.A

B
两球的质量之比为

,
A

B
碰撞前、后两球总动能之比为
.


9
.
如图所示,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
.


(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
h

B. 小球抛出点距地面的高度
H

C. 小球做平抛运动的射程
(2) 图中< br>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
m
1
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
,测出平抛射程
OP
,然后,把被碰小球
m
2
静置于轨道的水平部分,再将入射球< br>m
1
从斜轨上
S
位置静止释放,与小球
m
2
相碰,并多次重复
.

接下来要完成的必要步骤是
.

A. 用天平测量两个小球的质量
m
1

m
2

B. 测量小球
m
1
开始释放高度
h

C. 测量抛出点距地面的高度
H

D. 分别找到
m
1

m
2
相碰后平均落地点的位置
M

N

E. 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]
.


三、计算题
10
.
(2014·江苏卷)牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,
A< br>、
B
两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们
碰撞前的接近速度之比总是约为 15

16
.
分离速度是指碰撞后
B

A
的速度,接近速度是指碰撞前
A

B
的速

.
若上 述过程是质量为2
m
的玻璃球
A
以速度
v
0
碰撞质 量为
m
的静止玻璃球
B
,且为对心碰撞,求碰撞后
A
B
的速度大小
.



















11
.
(2017·金陵中学)如图所示,用不可伸长的细线悬挂一质量为
M=
1 kg的小木块,木 块处于静止状态
.
现有
一质量为
m=
0
.
01 k g的子弹以初速度
v
0
=
300ms自左方水平地射穿木块,木块上升的最大 高度
h=
0
.
2m
.

(1) 求子弹射出木块时的速度
v.

(2) 若子弹射穿木块的时间为Δ
t=0
.
02s,子弹对木块的平均作用力
F
大小为多少?




12
.
(2015·扬州一模)如图甲所示,光滑 水平面上有
A

B
两物块,已知
A
物块的质量
m< br>A
=
1kg
.
初始时刻
B
静止,
A
以一定的初速度向右运动,之后与
B
发生碰撞并一起运动,它们的
x-t
图象 如图乙所示(规定向右为位移的正方
向),则物体
B
的质量为多少?








13
.
(2017·淮阴中学)如图所示,物块
A

C< br>的质量均为
m
,
B
的质量为2
m
,都静止于光滑水平 台面上,
A

B
间用
一不可伸长的轻质短细线相连
.
初始时刻细线处于松弛状态,
C
位于
A
右侧足够远处
.
现 突然给
A
一瞬时冲量,
使
A
以初速度
v
0
沿
A

C
连线方向向
C
运动,
A

C
相碰后,粘合在一起
.

(1)
A

C
刚粘合在一起时的速度为多大?
(2) 若将
A< br>、
B

C
看成一个系统,则从
A
开始运动到
A

C
刚好粘合的过程中系统损失了多少机械能?




第2讲

光电效应

波粒二象性
一、选择题
1
.
(2014·金陵中学改编)入射光照到某金属表面发生 光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则
(

)


A. 从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B. 逸出的光电子的最大初动能减小
C. 单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D. 有可能不发生光电效应
1414
2
.
(2014·江苏高考)已知钙和钾的截止频率分别为7
.
73
×
10 Hz和5
.
44
×
10 Hz,在某种单色光的照射下
两种金属均发 生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的
(

)
A. 波长 B. 频率
C. 能量 D. 动量
3
.
(2014·盐城中学)频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能 为
E
km
,则 (

)
A. 若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为2
E
km

B. 若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为
E
km
+h
ν
C. 若改用频率为ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为
E
km

+h
ν
D. 若改用频率为ν的光照射,该金属可能不发生光电效应
4
.
关于物质的波粒二象性,下列说法中错误的是 (

)
A. 不仅光子具有波粒二象性,一切运动的微粒都具有波粒二象性
B. 运动的微观粒子与光子一样,当它们通过一个小孔时,都没有特定的运动轨道
C. 波动性和粒子性,在宏观现象中是矛盾的、对立的,但在微观高速运动的现象中是统一的
D. 实物的运动有特定的轨道,所以实物不具有波粒二象性
5
.
(2016·金陵中学 )在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压
之间的关系曲线 (甲光、乙光、丙光),如图所示
.
则可判断出(

)

A. 甲光的频率大于乙光的频率
B. 乙光的波长大于丙光的波长
C. 乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D. 甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能
6
.
下表给出了一些金属材料的逸出功
.

材料 铯 钙 镁 铍 钛
逸出功
3
.
0 4
.
3 5
.
9 6
.
2 6
.
6
-
19
(10J)

—34
现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有(普朗克常 量
h=
6
.
6
×
10J·s,光速
c=
3
.
0
×
10
8
ms) (

)
A. 2种 B. 3种
C. 4种 D. 5种
7
.
(20 17·南京一中)爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理
学奖
.
某种金属逸出光电子的最大初动能
E
km
与入射光频率ν的 关系如图所示,其中ν
0
为极限频率
.
从图中可



以确定的是 (

)
A. 逸出功与ν有关
B.
E
km
与入射光强度成正比
C. ν
<
ν
0
时,会逸出光电子
D. 图中直线的斜率与普朗克常量有关
8
.
(2015·常州一中)用如图所示的光电 管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光
a
照射光电管阴极K,
电流计G的指针 发生偏转
.
而用另一频率的单色光
b
照射光电管阴极K时,电流计G的指针不 发生偏转,那么
(

)

A.
a
光的频率一定大于
b
光的频率
B. 只增加
a
光的强度可使通过电流计G的电流增大
C. 增加
b
光的强度可能使电流计G的指针发生偏转
D. 用
a
光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由
d

c

二、填空题

9
.
(2016·苏锡常镇三模)光电效应是光具 有粒子性的有力证据
.
如图所示,是测定最大初动能和阴极材料的逸
出功的实验装置< br>.
当开关S断开时,用光子能量为3
.
11 eV的一束光照射阴极K,发现电 流表读数不为零
.
合上开
关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1
.< br>21 V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1
.
21 V
时,电流表读数为零
.
从上述实验数据可知,此时光电子的最大初动能为

eV,该阴极材料的逸出功为


eV
.


10
.
(2016·南京、盐城、连云港二模)用频率ν的光照射光电管 阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加
电压的变化规律如图所示,
U
c
为 遏止电压
.
已知电子电荷量为
-e
,普朗克常量为
h
,则光 电子的最大初动能


,该光电管发生光电效应的极限频率为
.

11
.
(2014·南淮盐二模)如图所示,某光电管的阴极K用截 止频率为ν
0
的金属钠制成,光电管阳极A和阴极K
之间的正向电压为
U,普朗克常量为
h
,电子的电荷量为
e
,用频率为ν的紫外线照射阴极, 有光电子逸出,光电
子到达阳极的最大动能是

;若在光电管阳极A和阴极K之 间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,
反向电压至少为
.



三、计算题
1515
12
.
(2016·南京、盐城一模)铝的极限频率为1
.
1
×
10 Hz,现用频率为1
.
5
×
10 Hz的光照射铝的表面,有
-34
光电子逸出
.
已知普朗克常量为
h=
6
.
6
×
10 J·s
.
求光电子的最大初动能
.







13
.
(2014·宿扬泰 南二模)用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变
化规律如图所示 ,
U
c
为遏止电压
.
已知电子电荷量为
-e
,普朗 克常量为
h
,求:
(1) 光电子的最大初动能
E
km
.

(2) 该光电管发生光电效应的极限频率ν
0
.


14
.
紫光在真空中的波长为4
.
5
×
10 m,问:
(1) 紫光光子的能量是多少?
14
(2) 用它照射极限频率为ν
c
=
4
.
62
×
10 Hz的金属钾能否产生光电效应?
-
34
(3) 若能产生,则光电子的最大初动能 为多少?(
h=
6
.
63
×
10 J·s,结果保留三位有效数字)

第3讲

原子与原子核

氢原子光谱
一、选择题
1
.
如图所示为卢瑟福做α粒子散射实 验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的
A

B

C< br>、
D

个位置时,下列关于观察到的现象的说法中,正确的是 (

)


-
7

A. 放在
A
位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B. 放在
B
位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数和
A
位置时一样多
C. 放在
C

D
位置时,屏上观察不到闪光
D. 放在
D
位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少



2
.
(2016·南京、盐城一模)如图所示,某原子的三个能级的能量分别为
E
1

E
2

E
3
.a

b
c
为原子跃迁所发出
的三种波长的光,下列说法中正确的是 (

)
A
.

E
1
>E
2
>E
3

B
.
(
E
3
-E
2
)
>
(
E
2
-E
1
)
C
.

b
光的波长最长
D
.

c
光的频率最高
3
.
放射性元素Rn经α衰变变成钋Po,半衰期约为3
.
8天; 但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍
存在天然的含有放射性元素Rn的矿石,其原因是 (

)
A. 目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变
B. 在地球形成初期,地壳中的元素Rn的含量足够多
C. 当衰变产物Po积累到一定量以后Po的增加会减慢Rn的衰变进程
D. Rn主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期
4
.
(2016·常州一模)下列说法中正确的是 (

)
A. 某放射性原子核经两次α衰变和一次β衰变,核内质子数减少3个
B. 玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象
C. 氢原子的核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时,原子的能量增大
D. 放射性元素发生β衰变,新核的化学性质不变
5
.
下列说法中正确的是 (

)
A
.
γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的
B
.
在稳定的重原子核中,质子数比中子数多
C
.
核反应过程中如果核子的平均质量减小,则要吸收核能
D
.
诊断甲状腺疾病时,注入放射性同位素碘131作为示踪原子
6
.
(2016·扬州一模)关于原子和原子核,下列说法中正确的有

(

)
A. α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B. 原子核外电子吸收能量脱离原子核束缚形成β射线
C. 两个质子与两个中子的质量之和等于He原子核的质量
D. 氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子
7
.
关于原子核的结合能,下列说法中正确的是 (

)
A. 原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量
B. 一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能
C. 比结合能越大,原子核越不稳定
D. 自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能
8
.
(2 014·金陵中学)如图所示为氢原子能级示意图,现有大量的氢原子处于
n=
4的激发态,当 向低能级跃迁时
辐射出若干不同频率的光
.
下列说法中正确的是 (

)


A. 这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光
B. 由
n=
2能级跃迁到
n=
1能级产生的光频率最小
C. 由
n=
4能级跃迁到
n=
1能级的过程中,原子的能量在增加
D. 用
n=
2能级跃迁到
n=
1能级辐射出的光照射逸出功为6< br>.
34eV的金属铂能发生光电效应
二、 填空题
9
.


一个铀核U)放出一个α粒子后衰变成钍核Th),其衰变方程为

;已知静止的铀核、钍
核和α粒子的质量分别为
m
1

m< br>2

m
3
,真空中的光速为
c
,上述衰变过程中释放 出的核能

.

10
.
(2015·泰州二模)氢原子的能级如图所示,原子从能级
n=
4向
n=
2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料
产生光电效应,该金属的逸出功是

eV
.
从能级
n=
4向
n=
1 跃迁所放出的光子照射该金属,所产生光电
子的最大初动能是

eV
.


11
.
(2016·南京三模)根据玻尔理论,某种原子处于 激发态的能量与轨道量子数
n
的关系为
E
n
=E
1
(
E
1
表示处于
基态原子的能量,具体数值未知)
.
一群处 于
n=
4能级的原子,向低能级跃迁时发出几种光,其中只有两种频率的
光能使极限波 长为λ
0
的某种金属发生光电效应,这两种光的频率中较低的为ν
.
用频率为 ν的光照射该金属
产生的光电子的最大初动能为

;该原子处于基态的原子能量
E
1

.
已知普
朗克常量为
h
,真空中的光速为
c.

12
.
轻核聚变比重核裂变能够释放更多的能量,若实现受控核聚变,且稳定地输出 聚变能,人类将不再有“能源
危机”
.
一个氘核H)和一个氚核H)聚变成一个新核并 放出一个中子n)
.

(1) 完成上述核聚变方程HH→

n
.

(2) 已知上述核聚变中质量亏损为Δ
m
,真空中 光速为
c
,则该核反应中所释放的能量为
.

三、 计算题
13
.
(2016·苏锡常镇二模Co发生一次β衰变后变为Ni核,在该 衰变过程中还发出频率为ν
1
和ν
2
的两个
光子,试写出衰变方程式 ,并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损
.


14
.
某些建筑材料可产生放射性气体氡,氡可以发生α或β衰变,如果人长期生活 在氡浓度过高的环境中,那
么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并大量放出射线,从而危害人体健康.
原来静止的质量为
M
的氡核Rn)发生
一次α衰变生成新核钋(Po)
.
已知衰变后的α粒子的质量为
m
、电荷量为
q
、速度为< br>v
,并假设衰变过程中释
放的核能全部转化为α粒子和新核的动能
.
( 注:涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计)
(1) 写出衰变方程
.

(2) 求出衰变过程中的质量亏损
.


选修3
-
5模块总结提升
1
.
(2017·南京学情调研)
(1) 下列说法中正确的是 (

)


A. 结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢,原子核越稳定
B. β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的
C. 康普顿效应表明光子除了具有能量外还具有动量
D. 在光电效应实验中,某金属的截止频率对应的波 长为λ
0
,若用波长为λ(λ
>
λ
0
)的单色光做该实验, 会产
生光电效应
(2) 如图所示为氢原子的能级图
.
用光子能量为12< br>.
75eV的光照射一群处于基态的氢原子,可能观测到氢原子
发射的不同波长的光有< br>
种,其中最长波长的光子的频率为

Hz.(已知普朗克常量< br>h=
6
.
63
×
10
-
34
J·s,计算结果保留两位有效数字)

(3) 1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核N ,发生核反应后产生了氧核O和一个新粒子,若核反应前氮核静止,α
66
粒子的速度为6.
0
×
10ms,核反应后氧核的速度大小是2
.
0
×
10 ms,方向与反应前的α粒子速度方向相同
.


写出此核反应的方程式
.


求反应后新粒子的速度大小
.







2
.
(2016·十三大市模考重组改编)
(1) 下列说法中正确的是 (

)
A. 电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性
B. 为了解释黑体辐射规律,普朗克提出了能量量子化的观点
C. 氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时将放出光子
D. 光电效应现象中存在极限频率,导致含有光电管的电路存在饱和电流
(2) “正电子湮没”是指正电 子与电子相遇后一起消失而放出光子的过程
.
若一个电子和一个正电子相撞发生
湮灭转 化成一对光子,正、负电子的质量均为
m
,相碰前动能均为
E
k
,光 速为
c
,普朗克常量为
h
,则对撞过程中
系统动量

(填“守恒”或“不守恒”),光子的频率为
.

(3) 在Hne反应过程中,

若质子是静止的,测得正电子动量为
p
1
,中子动量为
p
2
,
p
1

p
2
方向相同,求反中微子的动量
p.


若质子质量为
m
1
,中子质量为
m
2
,电子质量为
m
3
,
m
2
>m
1
.
要实现上述反应,反中微子能量至少是多少?(真空中
光速为
c
)














3
.
(2016·江苏卷)
(1) 贝可勒尔在120年前首先发现了天 然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用
.
下列属
于放射性衰变的 是 (

)


A. CNe B. UnIY
+
n
C. HHHen D. HeAlPn
(2) 已知光速为
c
,普朗克常量为
h
,则频率为ν的光子的动量为
.
用该频率的光垂直照射平面镜,光
被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的 大小为
.

(3) 几种金属的逸出功
W
0
,见下表:
金属 钨 钙 钠 钾 铷
-
19
W
0

(
×
10 J) 7
.
26 5
.
12 3
.
66 3
.
60 3
.
41
用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计 算说明哪些能发生光电效应
.
已知该可见光的波长范围为
-
7
-7
-
34
4
.
0
×
10
~
7
.
6
×
10 m,普朗克常量
h=
6
.
63
×
10 J·s
.


4
.
(2015·江苏卷)
(1) 波粒二象性是微观世界的基本特征,下列说法中正确的有 (

)
A. 光电效应现象揭示了光的粒子性
B. 热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C. 黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D. 动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等
(2) 核电站利用原子核链式反 应放出的巨大能量进行发电U是核电站常用的核燃料U受一个中子轰击后裂变
成Ba和Kr两部分,并产 生

个中子
.
要使链式反应发生,裂变物质的体积要

(填“大于”或“小
于”)它的临界体积
.

-
27
-
27
-
27
(3) 取质子的质量
m
p
=
1
.
672 6
×
10 kg,中子的质量
m
n
=
1
.
674 9
×
10 kg,α粒子的质量
m
α
=
6
.
6467
×
10 kg,
8
光速
c=
3
.
0
×
10 ms
.
请计算α粒子的结合能
.
(计算结果保留两位有效数字)













第十四章

选修3
-
5
第1讲

动量守恒定律及其应用
1
.
C

【解析】 如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变
.
男孩和木
箱组成的系统受到小车对系统的摩擦力的作用,A错误;小车与木箱组成的系统受到人 对系统的摩擦力的作
用,B错误;男孩小车与木箱组成的系统在水平光滑面上不受外力,竖直方向合外力 为0,C正确;动量、动量的改
变量均为矢量,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同、方 向相反,D错误
.
故选C
.

2
.
D

【解析】 根据动量守恒定律
mv
0
=
(
M-m
)
v
,得
v=v
0
,D正确
.


3
.
C

【解析】 它们碰撞前的总动量是2 k g·ms,方向水平向右,
A

B
相碰过程中遵守动量守恒定律,故它
们碰撞后的总动量也是2 kg·ms,方向水平向右,C正确
.

4
.
D
5
.
AB

【解析】 若两 球发生弹性碰撞,则系统机械能不损失,若两球发生完全非弹性碰撞,则系统机械能损失
2
最多 ,此时由动量守恒定律和能量守恒定律得
m
2
v
2
-m
1< br>v
1
=
(
m
1
+m
2
)
v

E
max
=m
1
+m
2
-
(
m
1
+m
2
)
v
,联立并代入数据解得
Δ
E
max
=
40J,综合可知0≤Δ
E
≤40J,故A、B 正确,C、D错误
.

6
.
BD

【解析】 小 球在下滑过程,小球和半圆形光滑轨道组成的系统机械能守恒,故A错误;由系统动量和机
械能守恒知小 球可以到达右侧轨道的最高点,故B正确;由系统动量守恒得0
=mv

+mv

,当小球在右侧轨道上
滑时,小车在向左减速运动,当小球在轨道最低点时,小车与小球的 速度大小相等,方向相反,故C错误,D正确
.

7
.



2
【解析】 由动量守恒定律有
mv
0
=Mv+mv0
,得
v=
,损失的机械能为Δ
E
k
=m-Mv-m= .

8
.
4

1

9

5
222
9
.
(1) C (2) ADE或DEA或DAE

(3)
m
1
·
OM+m
2
·
ON=m
1
·
OP m
1
·
OM+ m
2
·
ON=m
1
·
OP

2
【解析】 (1) 小球离开轨道后做平抛运动,由
h=gt

t=
,即小球的下落时间一定,则初速度
v=
可用平抛运动
的水平射程来表示 ,C正确
.

(2) 本实验要验证的是
m
1
·
O M+m
2
·
ON=m
1
·
OP
,因此要测量两个小 球的质量
m
1

m
2
以及它们的水平射程
OM
ON
,而要确定水平射程,应先分别确定两个小球落地的平均落点,没有必要测量小球< br>m
1
开始释放的高度
h
和抛出
点距地面的高度
H.< br>故应完成的步骤是ADE或DEA或DAE
.

(3) 若动量守恒,应有m
1
v
1
+m
2
v
2
=m
1
v
0
(
v
0

m
1
单独下落时离 开轨道时的速度,
v
1

v
2
是两球碰后
m
1

m
2
离开轨道
时的速度),又
v=
,则有< br>m
1
·
+m
2
·
=m
1
·,即m
1
·
OM+m
2
·
ON=m
1
·< br>OP
;若碰撞是弹性碰撞,则碰撞过程中没有机械能
222
损失,则有
m
1
+m
2
=m
1
,同样整理可得
m
1< br>·
OM+m
2
·
ON=m
1
·
OP.

10
.

v
0
v
0


【解析】 设
A

B
球碰撞后速度分别为
v
1
v
2
,由动量守恒定律2
mv
0
=
2
mv
1
+mv
2
,
且由题意知
=
,
解得
v
1
=v
0
,
v
2
=v
0< br>.

11
.
(1) 设子弹射穿木块后木块获得速度为
v'
,子弹射穿木块的过程满足系统动量守恒,木块上摆过程满足机
械能守恒,则有
Mv'
2
=Mgh
,
mv
0
=mv+Mv'
,
由以上两式可解得
v'=
2ms,
v=
100ms
.

(2) 以木块为研究对象,由动量定理可得
F
·Δ
t=Mv'
,解得
F=
100N
.

12
.
3 kg


【解析】 由
x-t
图知碰前瞬间
v
A
=
8 ms,
v
B
=
0,
碰后瞬间
v
AB
=
ms
=
2 ms,
A

B
两物块组成的系统动量守恒
m
A
v
A
+
0
=
(
m
A
+m
B
)
v
AB
,
代入数据解得
m
B
=
3 kg
.

13
.
(1)
v
0

(2)
m

【解析】 (1) 轻细线绷紧的过程,
A

B
这一系统动量守恒,则
mv
0
=
(
m+
2
m
)
v
1
,
解得
v
1
=v
0
.

之后
A
B
均以速度
v
1
向右匀速运动,在
A
C
发生碰撞过程中,
A

C
这一系统动量守恒,
mv
1
=
(
m+m
)
v
2
,
解得
v
2
=v
0
.

(2) 轻细线绷紧 的过程,
A

B
这一系统机械能损失为Δ
E
1
,则
Δ
E
1
=m-
·3
m=m
,

A

C
发生碰撞过程中,
A

C
这一系统机械能损 失为Δ
E
2
,则


Δ
E
2
=m-
·2
m=m
,
A

B

C
这一系统机械能损失为Δ
E=< br>Δ
E
1
+
Δ
E
2
=m.

第2讲

光电效应

波粒二象性
-
9
1
.
C

【解析】 光电效应瞬时(10 s)发生,与光的强度无关,A错误;能否发生光电效应只决定于入射光的频
率是否大于极限频率,与光 的强度无关,D错误;光电子的最大初动能只与入射光的频率有关,入射光的频率越
大,最大初动能越大 ,B错误;光电效应现象中,单位时间发出的光电子数目多少与入射光的强度有关,可理解为
一个光子能 打出一个光电子,光的强度减弱,逸出的光电子数目减少,C正确
.

2
.
A

【解析】 由爱因斯坦光电效应方程
E
k
=h
ν
-W
0
,金属钙的逸出功大,则逸出的光电子的最大初动能 小,即
能量小,频率低,波长长,动量小,选项A正确
.

3
.
BD

【解析】 由爱因斯坦光电效应方程
h
ν
=W+E
km
,用频率为2ν 的光照 射时
h
·2ν
=W+E'
km
,联立可得
E'
km
=E
km
+h
ν,所以A错误,B正确;若改用频率为ν的光照射,可能发生 光电效应,也可能不发生光电效应,若发
生则有
h
·ν
=W+E″
k m
,可得
E″
km
=

E
km

-h
ν,所以C错误,D正确
.

4
.
D

【解析】 光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律,大量光子运动的规律表现出光的 波动性,而单
个光子的运动表现出光的粒子性
.
光的波长越长,波动性越明显,光的频 率越高,粒子性越明显
.
而宏观物体的
德布罗意波的波长太小,实际很难观察到波动性 ,并不是不具有波粒二象性
.
选D
.

5
.
B

【解析】 由图象知,甲、乙光对应的遏止电压相等,由
eU
c
=E
k

h
ν
=W
0
+E
k
得甲 、乙光频率相等,A错误;
丙光的频率大于乙光的频率,则丙光的波长小于乙光的波长,B正确;由h
ν
c
=W
0
得甲、乙、丙光对应的截止频率
相同,C 错误;由光电效应方程知,甲光对应的光电子最大初动能小于丙光对应的光电子最大初动能,D错误
.< br>
-
19
6
.
A

【解析】 光子能量< br>E=h=
4
.
95
×
10J,故铯和钙能发生光电效应
.
故A正确
.

7
.
D

【解析】 金属的逸出功是由金属自身决定的,与入射光频率无关,其大小
W=h
ν,故A错误
.
根据爱因斯
坦光电效应方程
E
km
=h
ν
-W,可知光电子的最大初动能
E
km
与入射光的强度无关,但入射光越强,光电流越 大,只
要入射光的频率不变,光电子的最大初动能就不变,故B错误
.
要有光电子逸出 ,则光电子的最大初动能
E
km
>
0,
即只有入射光的频率大于金属 的极限频率即ν
>
ν
0
时才会有光电子逸出,故C错误
.
根 据爱因斯坦光电效应方

E
km
=h
ν
-W
,可知
=h
,故D正确
.

8
.
AB

【解析】 由光电效应实验规律知A正确;在发生光电效应时,光电流大小与入射光的强度成正比,故B
正确;能否发生光电效应,由入射光的频率决定,故C错误;用
a
光照射光电管时,光 电子从阴极K射出,光电子

d
流过电流表G到
c
的,所以电流方向 是
c
流向
d
,故D错误
.

9
.
1
.
21

1
.
90
【解析】 由题意知光电管 的反向遏止电压为1
.
21V,则光电子的最大初动能为1
.
21eV
.
根据光电效应方程有
W=h
ν
-E
k
=
(3< br>.
11
-
1
.
21)eV
=
1
.< br>90eV
.

10
.

eU
c

ν
-

【解析】 由遏止电压为
U
c
得出
-U
c
e=
0
-E
km
,得出
E
km=U
c
e
;再由光电效应方程得出
E
km
=U
c
e=h
ν
-h
ν
0
,得出ν
0
=
ν
-.

11
.

eU+h
ν
-h
ν
0


【解析】 K 极飞出的光电子受到电场力向左,所以光电子出来以后,从右向左电场是对电子加速的,首先由光电
效应 方程得到最大初动能
E
k
=h
ν
-W=h
ν
-h< br>ν
0
,因此反向电压为
eU

=h
ν
-W= h
ν
-h
ν
0
,
U

=
,而到达 阳极的最大
动能,是在最大初动能的基础上再加上电场力做的功,即为
eU+h
ν-h
ν
0
.

12
.

h
ν
=W+E
km
,
E
km
=h
ν
-h
ν
0
=
2
.
64
×
10
-
19
J
.

13
.
(1)
eU
c

(2) ν
-

【解析】 (1)
E
km
=eU
c
.

(2) 由光电效应方程有
E
km
=h
ν
-W
,
其中W=h
ν
0
,解得ν
0
=
ν
-.

-
19
-
19
14
.
(1) 4
.
42
×
10 J

(2) 能

(3) 1
.
36
×
10 J
-
19
【解析】 (1)
E=h
ν
=h=
4
.
42
×
10 J
.

14
(2) ν
==
6
.
67
×
10 Hz,因为ν
>
ν
c
,所以能产生光电效应
.

-
19
(3) 光电子的最大初动能为
E
k
=h
ν
-W
0
=h

-
ν
c
)
=1
.
36
×
10 J
.

第3讲

原子与原子核

氢原子光谱


1
.
AD

【解析】 α粒子散射实验的结果是,绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向 前进,少数
α粒子发生了较大偏转,极少数α粒子被反弹回来
.
因此,荧光屏和显微镜 一起分别放在图中的
A

B

C

D
四个 位置时,在相同时间内观察到屏上的闪光次数分别为绝大多数、少数、少数、极少数,故A、D正确
.< br>
2
.
D

【解析】 能级越高,能量越大,A项错误;第 1、2能级间的能级差大于第2、3能级间的能级差,B项错
误;根据Δ
E=h
ν=h
得出能级差越小,波长越长,C项错误;能级差越大,频率越高,D项正确
.

3
.
A

【解析】 因为放射性元素Rn的半衰期比较短,目前地 壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石,主
要来自其他放射性元素的衰变
.
故A 正确,B错误;半衰期的大小与温度、压力无关,由原子核内部因素决定,故
C、D错误
.
4
.
AB

【解析】 一次α衰变,质子数减少两个,一次 β衰变,质子数增加一个,A项正确;玻尔理论可以解释
氢及类氢原子的光谱现象,B项正确;核外电子 从高轨道向低轨道跃迁,释放光子,原子的能量变小,C项错误;衰
变属于原子核内的反应,与核外电子 无关,新核的化学性质不变,D项错误
.

5
.
D

【解析】 γ射线是原子核受激发后向低能级跃迁时放出的,A项错误;在稳定的重原子核中,中子数比
质子数多,B项错误;核反应中核子的平均质量减小,说明有质量亏损,则要释放核能,C项错误
.

6
.
AD

【解析】 α粒子散射实验说明了核式 结构模型,A项正确;原子核受激发才会产生β射线,B项错误;
两个质子和两个中子结合成原子核有质 量亏损,C项错误;氢原子跃迁时发出光子的能量只能是能级的差值,D
项正确
.

7
.
AB

【解析】 由原子核的结合能定义可知原子核分解成自 由核子时所需的最小能量为原子核的结合能,A
正确;重原子核的核子平均质量大于轻原子核的平均质量 ,因此原子核衰变产物的结合能之和一定大于衰变前
的结合能,B正确;比结合能越大的原子核越稳定, C错误;自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量等
于该原子核的结合能,D错误
.< br>
8
.
AD

【解析】 大量的氢原子处于
n=< br>4的激发态向低能级跃迁时能辐射出
=
6种不同频率的光,故A正确;由
跃迁假 设
h
ν
=E
m
-E
n

n=
4能 级跃迁到
n=
3能级产生的光频率最小,故B错误;
n=
4能级跃迁到
n=
1能级过程原
子能量在减少,故C错误;
n=
2能级跃迁到
n =
1能级辐射光子的能量为10
.
2eV,能使逸出功为6
.
34e V的金属铂
发生光电效应,故D正确
.

2
9
.
UThHe

(
m
1
-m
2
-m
3
)
c

【解析】 根据质量数和电荷数守恒写衰变方程,注意用箭头联系反应前后< br>.
根据质能方程有
222
Δ
E=
Δ
m
·c=
(
m
1
-m
2
-m
3
)
c
,由于衰变前质量大于衰变后的质量,故不能写成(
m
2
+m
3< br>-m
1
)
c.

10
.
2
.
55

10
.
2


【解析】 原子从第4能级跃迁到第2能级,辐射光子的能量为
E
4
-E2
=
2
.
55 eV,则金属的逸出功
W
0
=
2
.
55 eV
.< br>原
子从第4能级跃迁到第1能级,辐射光子的能量为
E
4
-E
1
=
12
.
75 eV,根据光电效应方程得出光电子的最大初动

E
k
=h
ν
-W
0
=
12
.75 eV
-
2
.
55 eV
=
10
.
2 eV
.

11
.

h
ν
-h -

【解析】 根 据光电效应方程有
E
k
=h
ν
-W
0
=h
ν
-h
;处于第4能级的原子向基态跃迁时发出4种光,其中从第4
能级和第3能级的 原子向基态跃迁发出光子的能量大于另外两种光子,这两种中频率较低的光是从第3能级向
基态跃迁的, 对应光子的能量为
-E
1
=-=h
ν,得出
E
1
= -.

2
12
.
(1) He

(2) Δ
mc

【解析】 (1) 根据电荷数和质量数守恒得,该原子核的电荷数为2,质量数为4,为氦核,即He
.
(2) 根据爱因斯
2
坦质能方程知,核反应释放的核能Δ
E=
Δ
mc.
13
.
衰变方程两边质量数和电荷数要守恒,有CoeNi,
2< br>根据质能方程有Δ
E=
Δ
mc
,可得出Δ
m==.

14
.
(1) RnPoHe

(2)
【解析】 设 新核钋的速度为
v'
,由动量守恒定律
mv=
(
M-m
)< br>v'
,得
v'=v.

22
衰变过程中释放的核能为Δ
E=mv+
(
M-m
)
v'.

2
由爱因斯坦质能方程,得Δ
E=
Δ
mc
,
解得Δ
m=.

选修3
-
5模块总结提升
14
1
.
(1) BC

(2) 6

1
.
6
×
10
(3)

NHeOH



设α粒子的质量为
m
1
,速度为
v1
,氧核的质量为
m
2
,速度为
v
2
,
新粒子的质量为
m
3
,速度为
v
3
,
根 据动量守恒定律得
m
1
v
1
=m
2
v
2< br>+m
3
v
3
,
7
代入数据得
v=
1
.
0
×
10 ms
.

2
.
(1) AB

(2) 守恒

(3) 见解析
【解析】 (1) 电子的衍射是物质波的体现,说明实物 粒子具有波动性,A项正确;普朗克通过能量量子化思想解
释了黑体辐射,B项正确;半径越大,能级越 高,从低能级向高能级跃迁需要吸收光子,C项错误;一种色光光强一
定,光子数就一定,导致含有光电 管的电路存在饱和电流,D项错误
.
(2) 对撞过程中可认为系统不受外力,满足
2
动量守恒条件;根据质能方程和能量守恒定律有2
h
ν
=
2
mc+
2
E
k
,
得出ν
=.

(3)

由动量守恒定律
p=p
1
+p
2
.


由能量守恒,反中微子能量最小时
E+m
1
c
2=
(
m
2
+m
3
)
c
2
,
2
最小能量
E=
(
m
2
+m
3
- m
1
)
c.

3
.
(1) A

(2)

2

(3) 见解析
【解析】 (1) 衰 变是原子核自发的反应,不需要其他粒子来撞击,A项是衰变方程,B、C、D选项是核反应方程
.
(2) 根据光子的动量公式λ
=
得出
p===.
动量是矢量 ,光子反射时动量的变化大小为Δ
p=
2
p=
2
.

(3) 光子的能量
E=
,
-
7
-
19
取λ
=
4
.
0
×
10 m,则
E
≈5
.
0
×
10 J
.

根据
E>W
0
判断,钠、钾、铷能发生光电效应
.

4
.
(1) AB

(2) 3

大于

(3) 见解析
【解析】 (1) 光电效应说明光具有粒子性,A项正确;热中子束射到晶 体上产生衍射图样说明物质波的存在,B
项正确;黑体辐射的实验规律用经典理论无法解释,只能用普朗 克的能量子假说来解释,C项错误;根据λ
==

出动能相同的质子和电子,质子的质 量大,德布罗意波长短,D项错误
.

(2) 裂变方程为UnBaKr
+< br>n,根据质量数和电荷数守恒得出
x=
3;要使链式反应能发生,铀块的体积要大于临界 体
积,铀块质量要大于临界质量
.

(3) 组成α粒子的核子与α粒子的质量差
Δ
m=
(2
m
p
+< br>2
m
n
)
-m
α
,
2
结合能Δ
E=
Δ
mc
,
-
12
代入数据得Δ
E=
4
.
3
×
10 J
.



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