【高三物理总复习】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：30P―→3014Si＋X，94Be＋21H―→105B＋Y，154He＋42He―→73Li＋Z.2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．(2012·上海模拟)用α粒子轰击铝核(2713Al)，在变为磷核(3015P)的同时释放一个x粒子，磷核(3015P)具有放射性，它在衰变为硅核(3014Si)的同时释放一个y粒子，则x粒子和y粒子分别是() A．质子和电子B．质子和正电子C．中子和电子D．中子和正电子[答案] D[解析]由核反应的质量数和电荷数守恒得42He＋2713Al→3015P＋10n，x粒子为中子；3015P→3014Si＋01e，y是正电子，D正确．3．(2012·乌鲁木齐模拟)下列说法正确的是()A.157N＋11H→126C＋42He是α衰变方程B.42He＋2713Al→3015P＋10n是β衰变方程C.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程D.23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程[答案] C[解析]放射性元素的原子核发出α粒子，称之为α衰变，A选项错误；β衰变为10n→11H＋0－1e，B选项错误；铀的裂变反应方程为：238U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n，D选项错误；C选项正确．924．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．(2012·太原模拟)下列说法正确的是()A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B．大量的氢原子从n＝3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光C．一束单色光照射到某种金属表面不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．发生光电效应时，入射光的光强一定，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越少[答案]AD[解析]太阳辐射的能量主要是氢核的聚变，所以A正确；大量氢原子从n＝3的能级向低能级跃迁时，能发出3种不同频率的光，所以B不正确；一束单色光照射到金属表面不能发生光电效应，则说明这种光的频率太低，波长太长．所以C不正确；发生光电效应时，当入射光的光强一定时，频率越高，光子数越少，则单位时间内逸出的光电子就少，所以答案D正确．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U AK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．甲光对乙光的频率相同，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E km＝eU C，式中E km表示光电子的最大初动能，e为电子的电荷量，U C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E k＝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．(2012·深圳模拟)已知金属钾的逸出功为2.22eV .氢原子的能级如图所示，一群处在n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有( )A ．一种B ．两种C ．三种D ．四种[答案] B[解析] 由题意知，处于n ＝3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光子种类是n (n －1)2＝3，即3到2(光波的能量为1.89eV)，3到1(光波能量为12.09eV)和2到1(光波能量为10.2eV)，金属钾的逸出功为 2.22eV ，故能从金属钾表面打出光子的光波只有两种，B 选项正确．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.mL dD.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m s 人t ＝M d t，又s 人＝L －d ，得M ＝m (L －d )d.9．(2012·天津十二区县模拟)一个X 核与一个氚核结合成一个氦核时放出一个粒子Y ，由于质量亏损放出的能量为ΔE ，核反应方程是X ＋31H ―→42He ＋Y ；Y 可以通过释放一个电子而转化为质子．下列说法正确的是( )A ．X 是氢的同位素B.235 92U 可以俘获Y 发生裂变反应C ．核反应X ＋31H ―→42He ＋Y 中亏损的质量为ΔE c 2D ．X ＋31H →42He ＋Y 是原子核的人工转变方程[答案] ABC[解析] 由于Y 释放一个电子转化为质子，可以判定Y 是中子，根据X 核与氚核的反应可判断X 是氘核，故A 正确；用中子轰击铀235可发生裂变反应，故B 正确；由质能方程ΔE ＝mc 2得m ＝ΔE /c 2，故C 正确；X 核与氚核的反应在太阳内部可以发生，故D 错误．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v 1＝2.4m/s 时，由动量守恒定律可得，M v －m v ＝M v 1＋m v 2，解得v 2＝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)(2012·信息卷)氦3是一种十分清洁、安全的能源，开发月壤中蕴藏丰富的氦3资源，对人类社会今后的可持续发展具有深远意义．研究发现在太阳内部两个氘核可聚变成氦3，已知氘核的质量为2.0136u，中子的质量为1.0087u，32He核质量为3.0150u.若质量亏损1u释放的核能为＝931.5MeV，则两个氘核聚变成32He核的核反应方程为____________________；上述反应中释放的核能为__________________．[答案](1)221H→32He＋10n 3.26MeV[解析]由质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程为221H→32 He＋10n；在核反应中质量亏损为Δm＝2×2.0136u－1.0087u－3.0150u ＝0.0035u，所以释放的核能为0.0035×931.5MeV＝3.26MeV.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M A∶M B＝3∶2，则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比为p A∶p B＝________.[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p A p B ＝M A ·OM M B ·ON ＝32×18.3055.14＝1213．(6分)(2012·信息卷)某种紫外线波长为300nm ，该紫外线光子的能量为________J ．金属镁的逸出功为5.9×10－19J ，则让该紫外线照射金属镁时逸出光电子的最大初动能为________J(普朗克常量h ＝6.63×10－34J·s)．[答案] 6.63×10－19 7.3×10－20[解析] 该紫外线光子的能量为E ＝hν＝h c λ＝6.63×10－19J 据光电效应方程E km ＝hν－W 0，让该紫外线照射金属镁时逸出光电子的最大初动能为E km ＝7.3×10－20J.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)(2012·信息卷)爱因斯坦提出对光电效应的解释时，实验测量尚不精确，加上这种观点与以往的观点大相径庭，因此并未立即得到承认．后来美国物理学家密立根开始用精湛的技术测量光电效应中几个重要的物理量，这项工作成了爱因斯坦方程式在很小误差范围内的直接实验证据．密立根的实验目的是：测量金属的遏止电压U c .与入射光频率ν，由此计算普朗克常量h ，并与普朗克根据黑体辐射得出的h 相比较，以检验爱因斯坦光电效应方程式的正确性．如图所示是根据某次实验作出的U c －ν图象，电子的电荷量为1.6×10－19C.试根据图象求：(1)这种金属的截止频率νc ；(2)普朗克常量h .[答案] (1)4.27×1014Hz (2)6.30×10－34J· s[解析] (1)由爱因斯坦光电效应方程hν＝W ＋E k 得hν＝hνc ＋eU c变形得U c ＝h e(ν－νc ) 由题图可知，U c ＝0对应的频率即为截止频率νc ，得νc ＝4.27×1014Hz(2)题图中图线的斜率h e ＝ΔU c Δν＝3.93×10－15V·s 代入电子电量计算得h ＝6.30×10－34J·s15．(10分)在光滑的水平地面上静止着一质量M ＝0.4kg 的薄木板，一个质量m ＝0.2kg 的木块(可视为质点)以v 0＝4m/s 的速度，从木板左端滑上，一段时间后，又从木板上滑下(不计木块滑下时的机械能损失)，两物体仍沿直线继续向前运动，从木块与木板刚刚分离开始计时，经时间t ＝3.0s ，两物体之间的距离增加了s ＝3m ，已知木块与木板的动摩擦因数μ＝0.4，求薄木板的长度．[答案] 1.25m[解析] 设木块与木板分离后速度分别为v 1、v 2，由动量守恒定律得m v 0＝m v 1＋M v 2v 1－v 2＝s t解得v 1＝2m/s ，v 2＝1m/s由功能关系得μmgd ＝12m v 20－12m v 21－12M v 22代入数据解得d ＝1.25m16．(11分)(2012·信息卷)用动能为E k1的中子轰击静止的锂核(63Li) ，发生核反应，产生动能为E k2的氚核和一个α粒子，并放出能量为E 的光子，已知氚和α粒子的运动方向相同，则(1)写出核反应方程式；(2)α粒子具有的动能；(3)求上述反应中的质量亏损．[答案] (1)63Li ＋10n →31H ＋42He (2)(E k1－3E k2)24(3)E ＋E k2－E k1c 2＋(E k1－3E k2)24c 2[解析] (1)63Li ＋10n →31H ＋42He(2)碰撞过程遵循动量守恒，则m n v n ＝m T v T ＋m αv α 即2m n E k1＝2m T E k2＋2m αE kα解得E kα＝(E k1－3E k2)24(3)亏损的质量为 Δm ＝ΔE c 2＝E ＋E k2＋E kα－E k1c 2＝E ＋E k2＋E k1c 2＋(E k1－3E k2)24c 217．(11分)(2012·信息卷)倾角为θ的斜面固定在地面上，质量为M ＝2.5m 的物体A 静止在斜面上，质量为m 的物体B 以某一速度向A 运动，已知刚与A 接触时，B 的速度为v 0，两者碰撞后迅速分开，设碰撞时间为t 且极短(AB 只能碰撞一次)．碰撞后A 获得的速度为v 03，试求： (1)第一次碰后瞬间B 的速度；(2)两物体第一次碰撞过程中的平均相互作用力的大小．[答案] (1)v 06 (2)5m v 06t[解析] (1)由题知，两物体碰撞时间极短，故内力远大于外力，故A 、B 组成的系统满足动量守恒定律．设碰后瞬间B 的速度为v ，取沿斜面向下为正方向，则有m v 0＝M v 03＋m v 解得v ＝v 06(2)以B 为研究对象，设A 对B 的平均作用力F ，则 由动量定理可得－Ft ＝m v －m v 0解得F ＝5m v 06t故A 、B 间的平均相互作用力大小为5m v 06t.。