3【走向高考】高三物理人教版一轮复习习题：选修3-5综合测试题3

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选修3-5综合测试题(附参考答案)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，有的小题只有一项符合题目要求，有的题有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。)1．(2014·福建七校联考)下列说法中正确的是(　　)A．为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说B．在完成α粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构C．玛丽·居里首先发现了放射现象D．在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子[答案]　A[解析]　爱因斯坦提出的光子说，是为解释光电效应规律的，A正确；1909年卢瑟福通过α，粒子散射实验的研究提出了原子的核式学说，原子的能级结构是在α粒子散射实验后，在1913年由玻尔提出的，B错误；贝可勒尔首先发现了放射现象，C错误；在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了中子，D错误。2．(2014·北京海淀区二模)关于下面四个装置说法正确的是(　　)A．图甲实验可以说明α粒子的贯穿本领很强B．图乙的实验现象可以用爱因斯坦的质能方程解释C．图丙是利用α射线来监控金属板厚度的变化D．图丁中进行的是聚变反应[答案]　C[解析]　甲图是α粒子散射实验，α粒子打到金箔上发生了散射，说明α粒子的贯穿本领较弱，A错误；乙图是实验室光电效应的实验，该实验现象可以用爱因斯坦的光电效应方程解释，B错误；丙图说明α射线穿透能力较弱，金属板厚度的微小变化会使穿过铝板的α射线的强度发生较明显变化，即可以用α射线控制金属板的厚度，C正确；丁图装置是核反应堆的结构，进行的是核裂变反应，故D错误。3．(2014·山东德州一模)下列说法正确的是(　　)A．汤姆孙提出了原子核式结构模型B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个E．放射性物质的温度升高，则半衰期减小[答案]　CD[解析]　卢瑟福提出了原子核式结构，A错误；γ射线的实质是电磁波，即光子流，不带电，B错误；根据玻尔理论知；氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子，C正确；根据电荷数守恒知发生一次α衰变质子数减少2个，发生一次β衰变质子数增加一个，所以某放射性原子核经过2次α衰变和一次β衰变，核内质子数减少3个，D正确；半衰期只与元素本身有关，与温度、状态等因素无关，E错误。4．(2014·内江模拟)斜向上抛出一个爆竹，到达最高点时(速度水平向东)立即爆炸成质量相等的三块，前面一块速度水平向东，后面一块速度水平向西，前、后两块的水平速度(相对地面)大小相等、方向相反。则以下说法中正确的是(　　)A．爆炸后的瞬间，中间那块的速度大于爆炸前瞬间爆竹的速度B．爆炸后的瞬间，中间那块的速度可能水平向西C．爆炸后三块将同时落到水平地面上，并且落地时的动量相同D．爆炸后的瞬间，中间那块的动能可能小于爆炸前的瞬间爆炸前的总动能[答案]　A[解析]　设爆竹爆炸前瞬间的速度为v0，爆炸过程中，因为内力远大于外力，则爆竹爆炸过程中动量守恒，设前面的一块速度为v1，则后面的速度为－v1，设中间一块的速度为v，由动量守恒有3mv0＝mv1－mv1＋mv，解得v＝3v0，表明中间那块速度方向向东，速度大小比爆炸前的大，则A对，B错；三块同时落地，但动量不同，C项错；爆炸后的瞬间，中间那块的动能为m(3v0)2，大于爆炸前系统的总动能mv，D项错。5．(2014·北京丰台区一模)天然放射现象中可产生α、β、γ三种射线。下列说法正确的是(　　)A．β射线是由原子核外电子电离产生的B．U经过一次α衰变，变为ThC．α射线的穿透能力比γ射线穿透能力强D．放射性元素的半衰期随温度升高而减小[答案]　B[解析]　β衰变中产生的电子是原子核中的一个中子转化而来的，A错误；α衰变过程中，一个原子核释放一个α粒子(由两个中子和两个质子形成的氦原子核)，并且转变成一个质量数减少4，核电荷数减少2的新原子核，所以U经过一次α衰变，变为Th，B正确；α、β、γ三种射线分别是氦核、电子、电磁波，三种射线的穿透能力逐渐增强，所以α射线的穿透能力比γ射线穿透能力弱，C错误；半衰期是由原子核内部性质决定的，与温度无关，所以升高放射性物质的温度，不能缩短其半衰期，D错误。6．在光滑的水平面上有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，两球在碰撞前后的速度图象如图所示，下列关系正确的是(　　)A．ma>mb　　　　　 B．ma<mbC．ma＝mb　 D．无法判断[答案]　B[解析]　由v－t图象可知，两球碰撞前a球运动，b球静止，碰后a球反弹，b球沿a球原来的运动方向运动，由动量守恒定律得mava＝－mava′＋mbvb′，解得＝<1，故有ma<mb，选项B正确。7．一颗手榴弹以v0＝10m/s的水平速度在空中飞行。设它爆炸后炸裂为两块，小块质量为0.2kg，沿原方向以250m/s的速度飞去，那么，质量为0.4kg的大块在爆炸后速度大小和方向是(　　)A．125m/s，与v0反向　　 B．110m/s，与v0反向C．240m/s，与v0反向　 D．以上答案均不正确[答案]　B[解析]　由动量守恒定律有Mv0＝m1v1＋m2v2，代入数据解得v2＝－110m/s，则B正确。8．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两极之间的电压UAK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．甲光与乙光的频率相同，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Ekm＝eUC，式中Ekm表示光电子的最大初动能，e为电子的电荷量，UC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Ek＝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。9．光滑水平地面上，A，B两物体质量都为m，A以速度v向右运动，B原来静止，左端有一轻弹簧，如图所示，当A撞上弹簧，弹簧被压缩最短时(　　)A．A、B系统总动量仍然为mvB．A的动量变为零C．B的动量达到最大值D．A、B的速度相等[答案]　AD[解析]　系统水平方向动量守恒，A正确；弹簧被压缩到最短时A、B两物体具有相同的速度，D正确、B错误；但此时B的速度并不是最大的，因为弹簧还会弹开，故B物体会进一步加速，A物体会进一步减速，C错误。10．(2014·沈阳模拟)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34eV，那么对氢原于在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是(　　)A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75eVD．用能量为10.3eV的光子照射，可使处于基态的氢原于跃迁到激发态[答案]　BC[解析]　当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75V，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此D选项错误。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)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H＋H→________＋n。(2)已知上述核聚变中质量亏损为Δm，真空中光速为c，则该核反应中所释放的能量为________。[答案]　(1)He　(2)Δmc2[解析]　根据质量数守恒和电荷数守恒可知，核聚变方程是H＋H→He＋n。(2)根据爱因斯坦质能方程可得该核反应中所释放的能量为ΔE＝Δmc2。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MA∶MB＝3∶2，则实验中碰撞结束时刻两球动量大小之比为pA∶pB＝________。[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＝＝×＝13．(6分)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为H＋C→N＋Q1和H＋N→C＋X＋Q2，方程中Q1、Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核HHeHeCNN质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001则X是________，Q2________Q1(填“大于”、“等于”或“小于”)。[答案]　He　大于[解析]　由核反应过程中必须遵守的质量数守恒和核电荷数守恒知X是He。放出的热量分别为Q1和Q2的两个核反应中质量亏损分别为0.0021u和0.0053u，故Q2>Q1。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)(2014·保定调研)玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，提出具有量子特征的氢原子模型，其能级图如图所示。有一个发光管里装有大量处于第四能级的氢原子，利用这个发光管的光线照射金属钠的表面。已知金属钠的极限频率是5.53×1014Hz，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s,1eV＝1.6×10－19J。(1)发光管可能发射几种不同能量的光子？(2)发光管能使金属钠发生光电效应吗？(通过计算回答)(3)求出发光管照射金属钠所发射的光电子的最大初动能。[答案]　(1)6　(2)能　(3)10.46eV[解析]　(1)6种光子(2)金属钠的逸出功为W0W0＝hν0＝3.67×10－19J＝2.29eV其中ΔE21＝10.2eV，ΔE31＝12.09eV，ΔE41＝12.75eV，ΔE42＝2.55eV都大于逸出功，所以一定能发生光电效应。(3)Ekm＝ΔE41－W0＝10.46eV15．(10分)静止的Li核俘获一个速度v1＝7.7×104m/s的中子而发生核反应，生成两个新核。已知生成物中He的速度为v2＝2.0×104m/s，其方向与反应前中子的速度方向相同。(1)写出上述核反应方程。(2)求另一生成物的速度。[答案]　(1)Li＋n→He＋H　(2)1×103m/s　方向与氦核运动方向相反[解析]　(1)根据核反应前后质量数守恒和电荷数守恒可得核反应方程为：Li＋n→He＋H(2)设中子、氦核、新核的质量分别为m1、m2、m3，它们的速度分别为v1、v2、v3，根据核反应前后动量守恒有m1v1＝m2v2＋m3v3解得v3＝＝－1×103m/s负号说明新核的运动方向与氦核的运动方向相反。16．(11分)(2014·贵阳监测)如图所示，用不可伸长的轻质细线将A、B两木球(可视为质点)悬挂起来，A、B之间的距离l＝3.2m，其中木球A的质量mA＝90g，木球B的质量mB＝100g。现用打钉枪将一颗质量为m0＝10g的钉子以竖直向上的初速度v0＝100m/s打入并且停留在木球A中，木球A沿细线向上与木球B正碰后粘在一起竖直向上运动，恰好能够达到悬点O处。若钉子打入木球和A、B两球碰撞的时间都极短，不计空气阻力，g取10m/s2，求：(1)钉子打入木球A的过程中系统损失的机械能；(2)木球B到悬点O的距离。[答案]　(1)45J　(2)0.45m[解析]　(1)规定向上为正方向，设钉子打入木球后瞬间木球A的速度为v，由动量守恒定律得m0v0＝(mA＋m0)v根据能量守恒定律可知，钉子打入木球的过程中系统损失的机械能为ΔE＝m0v－(mA＋m0)v2代入数据解得ΔE＝45J(2)设木球A与木球B碰撞前瞬间木球A的速度大小为v1，由运动学知识得v－v2＝－2gl解得v1＝6m/s设木球A与木球B碰撞后的共同速度为v2，根据动量守恒定律有(mA＋m0)v1＝(mA＋m0＋mB)v2设木球B到悬点O的距离为h，由运动学知识得－v＝－2gh代入数据解得h＝0.45m17．(11分)如图所示，光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA＝2kg、mB＝1kg、mC＝2kg。开始时C静止，A、B一起以v0＝5m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。[答案]　2m/s[解析]　因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰后瞬间A的速度为vA，C的速度为vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得mAv0＝mAvA＋mCvC①A与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为vAB，由动量守恒定律得mAvA＋mBvB＝(mA＋mB)vAB②A与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足vAB＝vc③联立①②③式，代入数据得vA＝2m/s