2022年高考物理一轮复习模块综合检测新人教版选修35

这是一份2022年高考物理一轮复习模块综合检测新人教版选修35，共7页。试卷主要包含了碰后A离开桌面，，如图3所示为氢原子的能级图等内容，欢迎下载使用。
MeV的质子11H轰击静止的ZAX，生成两个动能均为8.9 MeV的24He.(1 MeV＝×10
－13J)
(1)上述核反应方程为________．
(2)质量亏损为________kg.
解析：11H＋37X→24He＋24He或11H＋37Li→24He＋24He
Δmc2＝E末－E初，所以Δm＝eq \f(E末－E初,c2)
＝eq \f((2×－)××10－13,(3×108)2) kg＝×10－29 kg
答案：(1)11H＋37X→24He＋24He或11H＋37Li→24He＋24He
×10－29[
2．(6分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每
秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为×10－34 J·s，光速
为×108 m/s，则：
(1)人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是________．
(2)用这种波长的绿色光照射下列五种材料，能产生光电效应的材料有________种.
解析：(1)每个绿光光子的能量E0＝hν＝heq \f(c,λ)＝eq \×10－34××108,530×10－9)J≈×10－19J
人眼最少需每秒射入6个绿光光子才能察觉，故P＝eq \f(6E0,t)＝6××10－19 W≈×10
－18 W
(2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故
只有一种．
答案：×10－18 W (2)1
3．(8分)质量为M的小物块A静止在离地面高h的水平桌面的边缘，质量为m的小物
块B沿桌面向A运动并以速度v0与之发生正碰(碰撞时间极短)．碰后A离开桌面，
其落地点离出发点的水平距离为L.碰后B反向运动．求B后退的距离．(已知B与桌
面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g)
解析：设t为A从离开桌面到落地经历的时间，
v表示刚碰后A的速度，有：h＝eq \f(1,2)gt2
L＝vt
设V为刚碰后B的速度大小，由动量守恒定律有：
mv0＝Mv－mV
设B后退的距离为x，由动能定理有：
－μmgx＝0－eq \f(1,2)mV2
由以上各式求得：x＝eq \f(1,2μg)(eq \f(ML,m) eq \r(\f(g,2h))－v0)2.
答案：eq \f(1,2μg)(eq \f(ML,m) eq \r(\f(g,2h))－v0)2
4．(8分)原来静止的原子核abX，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求：
(1)生成的新核动能是多少？
(2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能，释放的核能ΔE是多少？
(3)亏损的质量Δm是多少？
解析：(1)衰变方程为：abX―→24He＋a－2b－4Y
在衰变过程中动量守恒
mαvα＝mYvY
又因为Ek＝eq \f(p2,2m)，
所以eq \f(EY,E0)＝eq \f(mα,mY)＝eq \f(4,b－4)，EY＝eq \f(4,b－4)E0
(2)由能量守恒，释放的核能
ΔE＝E0＋EY＝E0＋eq \f(4,b－4)E0＝eq \f(bE0,b－4)
(3)由质能关系ΔE＝Δmc2，解得Δm＝eq \f(bE0,(b－4)c2).
答案：(1)eq \f(4,b－4)E0 (2)eq \f(b,b－4)E0 (3)eq \f(bE0,(b－4)c2)
5．(8分)氢原子处于基态时，原子的能级为E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝×10－34J·s，
当氢原子在n＝4的激发态时，问：
(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？
(2)能放出的光子的最大能量是多少？
解析：(1)由氢原子的能级公式得
E4＝eq \f(1,42)E1＝－0.85 eV
故要使处在n＝4能级的氢原子电离，入射光子的最小能量为0.85 eV.
(2)由hν＝Em－En可知
hν＝E4－E1＝12.75 eV
即处于n＝4的氢原子跃迁到n＝1时放出光子的能量最大为12.75 eV.
答案：(1)0.85 eV (2)12.75 eV
6．(6分)利用光谱分析鉴别物质的组成成分时，灵敏度是很高的．
(1)如何进行操作？_____________________________________________________. (2)如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通
过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为________．
图1
A．a元素 B．b元素
C．c元素 D．d元素
解析：(1)光谱分析中首先获取样本的线状谱，然后利用各种原子的特征谱线加以对照，
从而确定组成成分．
(2)由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存
在，故B正确．与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．答案：(1)见解析 (2)B
7．(8分)用中子轰击锂核(36Li)发生核反应，产生氚和α粒子并放出4.8 MeV的能量．
(1)写出核反应方程式；
(2)求上述反应中的质量亏损为多少(保留两位有效数字)；
(3)若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则α粒子和氚的动能之比是多少？
解析：(1)36Li＋01n―→13H＋24He＋4.8 MeV
(2)Δm＝eq \f(ΔE,c2)＝eq \×106××10－19,(3×108)2) kg
≈8.5×10－30 kg
(3)设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，由动量守恒定律得0＝m1v1
＋m2v2
氦核、氚核的动能之比
Ek1∶Ek2＝eq \f((m1v1)2,2m1)∶eq \f((m2v2)2,2m2)＝m2∶m1＝3∶4.
答案：(1)见解析 ×10－30 kg (3)3∶4
8．(8分)如所示，质量M＝4 kg的滑板B静止放在光滑水平
面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端
的距离L＝0.5 m，这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩 图2
擦因数μ＝，而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑．小木块A
以速度v0＝10 m/s由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动．已知木块A的质量m
＝1 kg，g取10 m/s2.求：
(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度；
(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能．
解析：(1)弹簧被压缩到最短时，木块A与滑板B具有相同的速度，设为v，从木块A
开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中，A、B系统的动量守恒：
mv0＝(M＋m)v
解得v＝eq \f(m,M＋m)v0.
代入数据得木块A的速度v＝2 m/s.
(2)木块A压缩弹簧过程中，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大．由能量关系，
最大弹性势能
Ep＝eq \f(1,2)mv02－eq \f(1,2)(m＋M)v2－μmgL
代入数据得Ep＝39 J.
答案：(1)2 m/s (2)39 J
9．(10分)(1)如图3所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV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________种．
图3
(2)质量为M＝2 kg的小平
板车C静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为mA＝2 kg的物体A(可视为质点)，
如图4所示，一颗质量为mB＝20 g的子弹以600 m/s的水平速
度射穿A后，速度变为100 m/s，最后物体A静止在车上，求
平板车最后的速度是多大？
解析：(1)由E＝En－E1可知En＝E＋E1＝13.06 eV－13.60 eV
＝－0.54 eV.吸收13.06 eV能量后氢原子处于量子数n＝5的激发态，由N＝eq \f(n(n－1),2)＝
10得知可产生10种不同波长的光．
(2)子弹射穿A时，以子弹与A组成的系统为研究对象．由动量守恒定律得mBvB＝
mAvA′＋mBvB′
A在小车上相对滑动，设最后速度为v″.
以A与小车组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得
mAvA′＝(mA＋M)v″
可得v″＝2.5 m/s.
答案：(1)10 (2)2.5 m/s
10．(10分)现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源
危机问题．热核反应中所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1 L海水中大约
有0.3 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当，若氘核
的质量为m1，氦核的质量为m2，光速为c，阿伏加德罗常数为NA，氘的摩尔质量
为m0.
(1)写出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程．
(2)质量为M的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少？
解析：(1)核反应方程为：12H＋12H―→24He
(2)核反应的质量亏损为Δm＝2m1－m2
据爱因斯坦质能方程可得放出的能量为
ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2)c2
据题意得，质量为M的氘中的氘核数为：n＝eq \f(MNA,m0)
质量为M的氘核参与聚变放出的能量为
E＝eq \f(nΔE,2)＝eq \f(NAc2M(2m1－m2),2m0).
答案：(1)12H＋12H―→24He (2)eq \f(NAM(2m1－m2)c2,2m0)
11．(10分)氢原子的能级示意图如图5所示，现有每个电子
的动能都为Ee＝12.89 eV的电子束与处在基态的氢原子束
射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰．已知碰撞
前一个电子与一个氢原子的总动量为零．碰撞后，氢原子
受激发而跃迁到n＝4的能级．求碰撞后1个电子与1个受
激氢原子的总动能．(已知电子的质量me与氢原子的质量
mH之比为1∶1840)
解析：以Ve和VH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有：
meVe－mHVH＝0 ①
碰撞前，氢原子与电子的总动能为：
Ek＝eq \f(1,2)mHVH2＋eq \f(1,2)meVe2 ②
联立①②两式并代入数据解得：
Ek≈12.90 eV
氢原子从基态跃迁到n＝4的能级所需能量由能级图可得：
ΔE＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV碰撞后，受激氢原子与电子的总动能为：
Ek′＝Ek－ΔE＝12.90 eV－12.75 eV＝0.15 eV.[答案：0.15 eV
12．(10分)(2009·海南高考)钚的放射性同位素 94239Pu静止时衰变为铀核激发态 92235U*
和α粒子，而铀核激发态 92235U*立即衰变为铀核 92235 U，并放出能量为0.097 MeV的
γ光子．已知： 94239Pu、 92235U和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521 u、mU＝235.0439
u和mα＝4.0026 u，1 u＝931.5 MeV/c2.
(1)写出衰变方程；
(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能．
解析：(1)衰变方程为
94239Pu→ 92235U*＋24He ①
92235U*→ 92235U＋γ ②
或合起来有
94239Pu→ 92235U＋24He＋γ ③
(2)上述衰变过程的质量亏损为
Δm＝mPu－mU－mα ④
放出的能量为ΔE＝c2·Δm ⑤
这些能量是铀核 92235U的动能EU、 α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和
ΔE＝EU＋Eα＋Eγ ⑥
由④⑤⑥式得
EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ ⑦
设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，则由动量守恒有
mUvU＝mαvα ⑧
又由动能的定义知
EU＝eq \f(1,2)mUvU2，Eα＝eq \f(1,2)mαvα2 ⑨
由⑧⑨式得eq \f(EU,Eα)＝eq \f(mα,mU) ⑩
由⑦⑩式得
Eα＝eq \f(mU,mU＋mα)[(mPu－mU－mα)c2－Eγ]
代入题给数据得Eα＝5.034 MeV.
答案：见解析
材料
铯
钙
镁
铍
钛
逸出功(×10－19 J)