2020高考物理 增值增分特訓(xùn) 選修3－5

【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35 (限時(shí)：40分鐘)1 (2020·新課標(biāo)·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)：pAlXn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(gè)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(shí)間極短當(dāng)兩木塊都停止運(yùn)動(dòng)后，相距仍然為d.已知兩木塊與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，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(1)1413(2) 解析(1)由HAlXn，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(yùn)動(dòng)距離d后速度為v，A、B碰后的速度分別為v1、v2，運(yùn)動(dòng)的距離分別為x1、x2.由于A、B發(fā)生彈性正碰的時(shí)間極短，所以碰撞前后動(dòng)量守恒、動(dòng)能守恒，有mAvmAv1mBv2mAv2mAvmBv聯(lián)立解得v1vvv2vvA、B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，由牛頓第二定律得mgma所以A、B的加速度大小均為agA、B均做勻減速直線運(yùn)動(dòng)對(duì)A木塊有碰前v2v2ad碰后A木塊反向做勻減速運(yùn)動(dòng)0v2ax1對(duì)B木塊有0v2ax2由題意知x1x2d聯(lián)立得v 將上式帶入解得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(shí)，可以發(fā)生“氦燃燒”完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：He_Be.Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6×1016 s一定質(zhì)量的Be，經(jīng)7.8×1016 s后所剩Be占開始時(shí)的_(2)如圖1所示，光滑水平軌道上放置長(zhǎng)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mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg.開始時(shí)C靜止A、B一起以v05 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，A與C發(fā)生碰撞(時(shí)間極短)后C向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動(dòng)，且恰好不再與C發(fā)生碰撞求A與C碰撞后瞬間A的速度大小圖1答案(1)He(或)(或12.5%)(2)2 m/s解析(2)因碰撞時(shí)間極短，A與C碰撞過程動(dòng)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(dòng)量守恒定律得mAv0mAvAmCvCA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(dòng)量守恒定律得mAvAmBv0(mAmB)vABA與B達(dá)到共同速度后恰好不再與C碰撞，應(yīng)滿足vABvC聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得vA2 m/s3 (1)如圖2所示為氫原子的部分能級(jí)示意圖，若用大量能量為12.1 eV的電子轟擊一群處于基態(tài)的氫原子，氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)后，向低能級(jí)躍遷的過程中輻射出波長(zhǎng)不同的光子，其中波長(zhǎng)最長(zhǎng)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m12m2的兩個(gè)大小相同的彈性小球，用輕繩緊緊地捆在一起，以速度v02 m/s沿足夠長(zhǎng)的光滑水平面做直線運(yùn)動(dòng)某一時(shí)刻繩子突然斷開，斷開后m1、m2兩小球動(dòng)量分別為p11 kg·m/s、p25 kg·m/s，求：圖3從兩小球剛分離時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)時(shí)間t2 s兩球之間的距離；兩彈性小球釋放出的總彈性勢(shì)能答案(1)1.89不能(2)9 m6.75 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(huì)躍遷到n3能級(jí)，故當(dāng)原子向低能級(jí)自發(fā)躍遷時(shí)，會(huì)放出三種頻率的光子，其中頻率最低、波長(zhǎng)最長(zhǎng)的光子的能量為3.40 eV1.51 eV1.89 eV，因?yàn)榈陀?.5 eV，故不能發(fā)生光電效應(yīng)(2)由動(dòng)量守恒定律得3m2v0p1p2又由于p1m1v1p2m2v2聯(lián)立解得m21 kg，v10.5 m/s，v25 m/s則經(jīng)過2 s兩球之間的距離x為xv2tv1t聯(lián)立解得x9 m設(shè)兩個(gè)彈性小球釋放出的總彈性勢(shì)能為Ep由能量守恒定律得：Ep×3m2v×2m2vm2v聯(lián)立解得Ep6.75 J4 (1)下列說法正確的是_A氡的半衰期為3.8天，若取4個(gè)氡原子核，經(jīng)7.6天后就一定剩下1個(gè)原子核了B原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是粒子，這就是衰變的實(shí)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(huì)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(shí)，電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大，原子的總能量不變(2)如圖4所示，一輛質(zhì)量為M6 kg的平板小車停靠在墻角處，地面水平且光滑，墻與地面垂直一質(zhì)量為m2 kg的小鐵塊(可視為質(zhì)點(diǎn))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(dòng)摩擦因數(shù)0.45，平板小車的長(zhǎng)度L1 m現(xiàn)給鐵塊一個(gè)v05 m/s的初速度使之向左運(yùn)動(dòng)，與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后向右運(yùn)動(dòng)，碰撞過程中無能量損失，求小鐵塊在平板小車上運(yùn)動(dòng)的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)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(shí)所表現(xiàn)出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)少量原子核沒有意義，A錯(cuò)；衰變的實(shí)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(jì)算公式h可知光子的能量由光的頻率決定，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(huì)釋放核能，D錯(cuò)；按照玻爾理論，氫原子的核外電子吸收光子向高能級(jí)躍遷時(shí)，核外電子的軌道半徑增大，電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小，系統(tǒng)勢(shì)能增加，總能量增加，E錯(cuò)(2)設(shè)鐵塊向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)豎直墻壁時(shí)的速度為v1，根據(jù)動(dòng)能定理得mgLmvmv解得v14 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(dòng)量守恒定律得mv1(Mm)v2解得v21 m/s設(shè)小鐵塊運(yùn)動(dòng)的位移為x時(shí)與平板小車達(dá)到共同速度，則根據(jù)功能關(guān)系得mgx(Mm)vmv解得x m由于x>L說明鐵塊在沒有與平板小車達(dá)到共同速度時(shí)就滑出平板小車所以小鐵塊在平板小車上運(yùn)動(dòng)的過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能為E2mgL18 J5 (1)某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，逸出的光電子的最大初動(dòng)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(dòng)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(gè)質(zhì)量為1 kg的小木塊，小木塊可視為質(zhì)點(diǎn)現(xiàn)使木箱和小木塊同時(shí)獲得大小為2 m/s的方向相反的水平速度，小木塊與木箱每次碰撞過程中機(jī)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(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，木箱內(nèi)底板長(zhǎng)為0.2 m求：圖6木箱的最終速度的大小；小木塊與木箱碰撞的次數(shù)答案(1)hW(2)1 m/s6解析(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程EkmhW可知，Ekm圖象的縱截距為逸出功，由hcW，解得金屬的極限頻率c，用頻率為的光照射時(shí)光電子的最大初動(dòng)能為hW.(2)設(shè)最終速度為v共，由動(dòng)量守恒定律得(Mm)v(Mm)v共v共1 m/s整個(gè)過程損失的機(jī)械能E(mM)v2(mM)v令碰撞次數(shù)為n，木箱底板長(zhǎng)為L(zhǎng)n(mgL0.4 J)E解得n66 (1)下列說法中正確的是_A在關(guān)于物質(zhì)波的表達(dá)式h和p中，能量和動(dòng)量p是描述物質(zhì)的粒子性的重要物理量，波長(zhǎng)或頻率是描述物質(zhì)的波動(dòng)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(dòng)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射線是波長(zhǎng)很短的電磁波，它的穿透能力比射線要強(qiáng)E一個(gè)氘核(H)與一個(gè)氚核(H)聚變生成一個(gè)氦核(He)的同時(shí)，放出一個(gè)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(gè)輕質(zhì)彈簧，彈簧與小球均處于靜止?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(yùn)動(dòng)，接觸彈簧后逐漸壓縮彈簧并使B運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，A與彈簧分離求：圖7當(dāng)彈簧壓縮至最短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能Ep為多大；若開始時(shí)，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(shí)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(shí)彈簧的彈性勢(shì)能能達(dá)到第問中Ep的3倍，必須使兩球在速度達(dá)到多大時(shí)與擋板發(fā)生碰撞答案(1)ACD(2)mvA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，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；一個(gè)氘核和一個(gè)氚核聚變成一個(gè)氦核時(shí)放出一個(gè)中子，選項(xiàng)E錯(cuò)誤故本題答案為A、C、D.(2)設(shè)彈簧壓縮至最短時(shí)，A、B速度均為v，選取向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有2mv0(2mm)v解得vv0根據(jù)機(jī)械能守恒定律有×2mvEp(2mm)v2Epmv彈簧被壓縮到最短時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能能達(dá)到第問中Ep的3倍，即Ep3×mvmv此時(shí)小球A、B的總動(dòng)能Ek×2mvEp0故小球A、B的總動(dòng)量為0，B球與擋板碰撞前瞬間兩球動(dòng)量等大設(shè)B球與擋板碰撞時(shí)，A球速度為v1，B球速度為v2(均向右)2mv1mv2根據(jù)動(dòng)量守恒定律有2mv02mv1mv2可得v1v0，v2v07(1)在氫原子光譜中，電子從較高能級(jí)躍遷到n2能級(jí)發(fā)出的譜線屬于巴耳末系若一群氫原子自發(fā)躍遷時(shí)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(shí)最多可能發(fā)出不同頻率的譜線的條數(shù)為()A2 B5 C4 D6(2)如圖8所示，光滑的水平面上有兩塊相同的長(zhǎng)木板A和B，長(zhǎng)均為l0.5 m，在B的右端有一個(gè)可以看做質(zhì)點(diǎn)的小鐵塊C，三者的質(zhì)量都為m，C與A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為.現(xiàn)在A以速度v06 m/s向右運(yùn)動(dòng)并與B相碰，撞擊時(shí)間極短，碰后A、B粘在一起運(yùn)動(dòng)，而C可以在A、B上滑動(dòng)，問：如果0.5，則C會(huì)不會(huì)掉落地面？(g10 m/s2)圖8答案(1)D(2)不會(huì)解析(1)由題意知，這群氫原子的核外電子的最高能級(jí)為第4能級(jí)，從第4能級(jí)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(duì)靜止時(shí)速度為v2，C在AB上滑行的距離為s，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得mv02mv1v13 m/smv03mv2v22 m/s由能量守恒定律得×2mv×3mvmgs解得s0.6 m因?yàn)閟<2l所以C不會(huì)掉落地面8 (1)2020年2月12日朝鮮進(jìn)行了第三次核試驗(yàn)，韓美情報(bào)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(yàn)的核原料是U，則：完成核反應(yīng)方程UnSrXe_.本次核試驗(yàn)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(gè)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(jì)水的阻力，求魚雷相對(duì)靜水的發(fā)射速度為多大答案(1)10n140.4(2)解析(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(shí)將放出10個(gè)中子；該反應(yīng)的質(zhì)量虧損為m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 u10×1.008 7 u0.150 7 u，則釋放的核能為Emc20.150 7×931.5 MeV140.4 MeV.(2)取快艇初速度的方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律有Mv(Mm)vmv解得v