2020高考物理 增值增分特训 选修3－5

【大题型专练之勿忘选考题】2020高考物理增值增分特训：选修35 (限时：40分钟)1 (2020新课标35)(1)一质子束入射到静止靶核Al上，产生如下核反应：pAlXn式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核由反应式可知，新核X的质子数为_，中子数为_(2)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d.现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短当两木块都停止运动后，相距仍然为d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g.求A的初速度的大小答案(1)1413(2) 解析(1)由HAlXn，由质量数守恒和电荷数守恒得新核的质子数为14，中子数为13.(2)设木块A的初速度为v0，运动距离d后速度为v，A、B碰后的速度分别为v1、v2，运动的距离分别为x1、x2.由于A、B发生弹性正碰的时间极短，所以碰撞前后动量守恒、动能守恒，有mAvmAv1mBv2mAv2mAvmBv联立解得v1vvv2vvA、B与地面的动摩擦因数均为，由牛顿第二定律得mgma所以A、B的加速度大小均为agA、B均做匀减速直线运动对A木块有碰前v2v2ad碰后A木块反向做匀减速运动0v2ax1对B木块有0v2ax2由题意知x1x2d联立得v 将上式带入解得v0 2 (2020山东38)(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”完成“氦燃烧”的核反应方程：He_Be.Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.61016 s一定质量的Be，经7.81016 s后所剩Be占开始时的_(2)如图1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mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg.开始时C静止A、B一起以v05 m/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发生碰撞求A与C碰撞后瞬间A的速度大小图1答案(1)He(或)(或12.5%)(2)2 m/s解析(2)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mAv0mAvAmCvCA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mAvAmBv0(mAmB)vABA与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足vABvC联立式，代入数据得vA2 m/s3 (1)如图2所示为氢原子的部分能级示意图，若用大量能量为12.1 eV的电子轰击一群处于基态的氢原子，氢原子跃迁到激发态后，向低能级跃迁的过程中辐射出波长不同的光子，其中波长最长的光子的能量是_eV；这种光子_(填“能”或“不能”)使逸出功为2.5 eV的某金属发生光电效应图2(2)如图3所示，质量分别是m12m2的两个大小相同的弹性小球，用轻绳紧紧地捆在一起，以速度v02 m/s沿足够长的光滑水平面做直线运动某一时刻绳子突然断开，断开后m1、m2两小球动量分别为p11 kgm/s、p25 kgm/s，求：图3从两小球刚分离时刻开始计时，经时间t2 s两球之间的距离；两弹性小球释放出的总弹性势能答案(1)1.89不能(2)9 m6.75 J解析(1)根据题意可知，当大量电子轰击氢原子后，原子会跃迁到n3能级，故当原子向低能级自发跃迁时，会放出三种频率的光子，其中频率最低、波长最长的光子的能量为3.40 eV1.51 eV1.89 eV，因为低于2.5 eV，故不能发生光电效应(2)由动量守恒定律得3m2v0p1p2又由于p1m1v1p2m2v2联立解得m21 kg，v10.5 m/s，v25 m/s则经过2 s两球之间的距离x为xv2tv1t联立解得x9 m设两个弹性小球释放出的总弹性势能为Ep由能量守恒定律得：Ep3m2v2m2vm2v联立解得Ep6.75 J4 (1)下列说法正确的是_A氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了B原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质C光子的能量由光的频率所决定D只要有核反应发生，就一定会释放出核能E按照玻尔理论，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，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变(2)如图4所示，一辆质量为M6 kg的平板小车停靠在墙角处，地面水平且光滑，墙与地面垂直一质量为m2 kg的小铁块(可视为质点)放在平板小车最右端，平板小车上表面水平且与小铁块之间的动摩擦因数0.45，平板小车的长度L1 m现给铁块一个v05 m/s的初速度使之向左运动，与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动，碰撞过程中无能量损失，求小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能(g取10 m/s2)图4答案(1)BC(2)18 J解析(1)半衰期是大量原子衰变时所表现出的统计规律，对少量原子核没有意义，A错；衰变的实质是指原子核内的中子转化成质子后释放出电子的过程，B正确；根据光子能量计算公式h可知光子的能量由光的频率决定，C正确；只有存在质量亏损的核反应(核反应过程比结合能下降)才会释放核能，D错；按照玻尔理论，氢原子的核外电子吸收光子向高能级跃迁时，核外电子的轨道半径增大，电子运动的动能减小，系统势能增加，总能量增加，E错(2)设铁块向左运动到达竖直墙壁时的速度为v1，根据动能定理得mgLmvmv解得v14 m/s假设发生弹性碰撞后小铁块最终和平板小车达到的共同速度为v2，根据动量守恒定律得mv1(Mm)v2解得v21 m/s设小铁块运动的位移为x时与平板小车达到共同速度，则根据功能关系得mgx(Mm)vmv解得x m由于xL说明铁块在没有与平板小车达到共同速度时就滑出平板小车所以小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能为E2mgL18 J5 (1)某种金属发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图5所示，则该金属的极限频率为_若用频率为的单色光照射该金属，有光电子从金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能为_(普朗克常量为h)图5(2)如图6所示，质量为3 kg的木箱静止在光滑的水平面上，木箱内粗糙的底板正中央放着一个质量为1 kg的小木块，小木块可视为质点现使木箱和小木块同时获得大小为2 m/s的方向相反的水平速度，小木块与木箱每次碰撞过程中机械能损失0.4 J，小木块最终停在木箱正中央已知小木块与木箱底板间的动摩擦因数为0.3，木箱内底板长为0.2 m求：图6木箱的最终速度的大小；小木块与木箱碰撞的次数答案(1)hW(2)1 m/s6解析(1)根据光电效应方程EkmhW可知，Ekm图象的纵截距为逸出功，由hcW，解得金属的极限频率c，用频率为的光照射时光电子的最大初动能为hW.(2)设最终速度为v共，由动量守恒定律得(Mm)v(Mm)v共v共1 m/s整个过程损失的机械能E(mM)v2(mM)v令碰撞次数为n，木箱底板长为Ln(mgL0.4 J)E解得n66 (1)下列说法中正确的是_A在关于物质波的表达式h和p中，能量和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长或频率是描述物质的波动性的典型物理量B光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性C天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂结构D射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比射线要强E一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个质子(2)如图7所示，在光滑水平面上，质量为m的小球B连接着一个轻质弹簧，弹簧与小球均处于静止状态质量为2m的小球A以大小为v0的水平速度向右运动，接触弹簧后逐渐压缩弹簧并使B运动，经过一段时间，A与弹簧分离求：图7当弹簧压缩至最短时，弹簧的弹性势能Ep为多大；若开始时，在B球的右侧某位置固定一块挡板，在A与弹簧未分离前使B球与挡板发生碰撞，并在碰撞后立即将挡板撤走设B球与挡板碰撞时间极短，碰后B球的速度大小不变，但方向与原来相反欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第问中Ep的3倍，必须使两球在速度达到多大时与挡板发生碰撞答案(1)ACD(2)mvA球速度为，B球速度为v0解析(1)光电效应现象表明光具有粒子性，选项B错误；一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核时放出一个中子，选项E错误故本题答案为A、C、D.(2)设弹簧压缩至最短时，A、B速度均为v，选取向右为正方向，根据动量守恒定律有2mv0(2mm)v解得vv0根据机械能守恒定律有2mvEp(2mm)v2Epmv弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第问中Ep的3倍，即Ep3mvmv此时小球A、B的总动能Ek2mvEp0故小球A、B的总动量为0，B球与挡板碰撞前瞬间两球动量等大设B球与挡板碰撞时，A球速度为v1，B球速度为v2(均向右)2mv1mv2根据动量守恒定律有2mv02mv1mv2可得v1v0，v2v07(1)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n2能级发出的谱线属于巴耳末系若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出不同频率的谱线的条数为()A2 B5 C4 D6(2)如图8所示，光滑的水平面上有两块相同的长木板A和B，长均为l0.5 m，在B的右端有一个可以看做质点的小铁块C，三者的质量都为m，C与A、B间的动摩擦因数都为.现在A以速度v06 m/s向右运动并与B相碰，撞击时间极短，碰后A、B粘在一起运动，而C可以在A、B上滑动，问：如果0.5，则C会不会掉落地面？(g10 m/s2)图8答案(1)D(2)不会解析(1)由题意知，这群氢原子的核外电子的最高能级为第4能级，从第4能级跃迁到基态的过程中可能发出6种不同频率的光子，D正确(2)设A、B碰撞后速度均为v1，若C不掉落地面，A、B、C相对静止时速度为v2，C在AB上滑行的距离为s，取向右为正方向，由动量守恒定律得mv02mv1v13 m/smv03mv2v22 m/s由能量守恒定律得2mv3mvmgs解得s0.6 m因为s2l所以C不会掉落地面8 (1)2020年2月12日朝鲜进行了第三次核试验，韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体，判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu)，若核试验的核原料是U，则：完成核反应方程UnSrXe_.本次核试验释放的能量大约相当于7 000 t TNT当量，已知铀核的质量为235.043 9 u，中子质量为1.008 7 u，锶(Sr)核的质量为89.907 7 u，氙(Xe)核的质量为135.907 2 u,1 u相当于931.5 MeV的能量，则一个U原子核裂变释放的能量为_ MeV.(2)在某次军事演习中，载有鱼雷的快艇总质量为M，以速度v匀速前进，现沿快艇前进的反方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度增为原来的倍，若不计水的阻力，求鱼雷相对静水的发射速度为多大答案(1)10n140.4(2)解析(1)由于核反应中电荷数、质量数守恒，则中子轰击U时将放出10个中子；该反应的质量亏损为m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 u101.008 7 u0.150 7 u，则释放的核能为Emc20.150 7931.5 MeV140.4 MeV.(2)取快艇初速度的方向为正方向，由动量守恒定律有Mv(Mm)vmv解得v