最新高中物理选修35人教版全套教学同步练习及解析模块综合测试题及答案Word文档下载推荐.docx
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A、D
3.一质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt时间,身体伸直并刚好离开地面,
速度为v。
在此过程中()
12
A.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为2mv2
B.地面对他的冲量为mv+mgΔt,地面对他做的功为零
1
C.地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为2mv2
D.地面对他的冲量为mv-mgΔt,地面对他做的功为零
运动员受到两个作用力:
地面对他向上的作用力F和重力mg,根据动量定理有
(F-mg)Δt=mv,所以地面对他的冲量为FΔt=mv+mgΔt,地面对他的作用力,因脚的位移为零,故做功为零,正确答案为B。
B
4.光电效应的实验结论是:
对于某种金属()
A.无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱,所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大解析:
根据光电效应规律可知A正确,B、C错误。
根据光电效应方程21mv2m=hν-W,频率ν越高,初动能就越大,D正确。
5.用波长为2.0×
10-7m的紫外线照射钨的表面,释放出来的光电子中最大的动能是
4.7×
10-19J。
由此可知,钨的极限频率是(普朗克常量h=6.63×
10-34Js·
,光速c=3.0×
108m/s,结果取两位有效数字)()
A.5.5×
1014HzB.7.9×
1014Hz
C.9.8×
1014HzD.1.2×
1015Hz
由爱因斯坦的光电方程hcλ=Ekm+W,而金属的逸出功W=hν0,由以上两式得,
钨的极限频率为:
ν0=c-Ekm=7.9×
1014Hz,B项正确。
λh
B6.一炮艇在湖面上匀速行驶,突然从船头和船尾同时向前和向后各发射一发炮弹,设两炮弹的质量相同,相对于地的速率相同,牵引力、阻力均不变,则船的动量和速度的变化情况是()
A.动量不变,速度增大B.动量变小,速度不变
C.动量增大,速度增大D.动量增大,速度减小
整个过程动量守恒,由于两发炮弹的总动量为零,因而船的动量不变。
又因为船发射炮弹后质量减小,因此船的速度增大。
7.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强,小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水位上升了45mm。
查询得知,当时雨滴竖直下落速度约为12m/s,据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲叶后无反弹,不计雨滴重力,雨水的密度为1×
103
kg/m3)()
A.0.15PaB.0.54Pa
C.1.5PaD.5.4Pa
45×
10-3解析:
由题中1小时内水位上升45mm,可知每一秒钟水位上升的高度:
Δh=
3600m,在t秒内雨水对睡莲叶面的冲量:
I=Ft=mv=ρV体v=ρ(S底Δh)v,可得雨滴对睡莲叶
F
面的压强:
p==ρΔhv=0.15Pa,故A正确。
S底
8.研究光电效应的电路如图Z-1所示。
用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K),钠极板发射出的光电子被阳极A吸收,在电路中形成光电流。
下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图像中,正确的是()
图Z-1
单位时间逸出的光电子多,饱和光电流大,所以选C。
C
9.下列说法正确的是()
A.157N+11H―→162C+42He是α衰变方程
B.11H+12H―→23He+γ是核聚变反应方程
C.29328U―→29304Th+42He是核裂变反应方程
D.
衰变方程的左边只有一个原子
右边是中等原子核。
裂变方程
24He+1237Al―→3150P+10n是原子核的人工转变方程解析:
核反应类型分四种,核反应的方程特点各有不同,
核,右边出现α或β粒子。
聚变方程的左边是两个轻核反应,的左边是重核与中子反应,右边是中等原子核。
人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的
原子核反应,右边也是常见元素的原子核,由此可知B、D两选项正确。
B、D
10.氢原子能级的示意图如图Z-2所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则()
图Z-2
A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线
B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时,a光较b光的速度小
D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离
γ射线是从原子核内部放出的,A错误;
紫外线的光子能量比可见光的光子能量
B错误;
大,从n=4的能级向n=3的能级跃迁时放出的光子能量小于可见光的光子能量,
c
因a光频率大于b光频率,在水中传播时的折射率na>
nb,由波速v=n,故va<
vb,C正确;
只有入射光的光子能量hν≥|E2|时,才可使n=2能级上的氢原子电离,D错误。
第Ⅱ卷(非选择题共60分)
二、填空题。
(共4小题,每小题5分,共20分。
把答案直接填写在题中横线上,不要求写出演算过程。
11.(5分)钠金属中的电子吸收光子的能量,从金属表面逸出,这就是光电子。
光电子从金属表面逸出的过程中,其动量的大小(选填“增大”、“减小”或“不变”),
原因是
减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)
12.(5分)激光器是一个特殊的光源,它发出的光便是激光。
红宝石激光器发射的激光是不连续的一道一道的闪光,每道闪光称为一个光脉冲。
现有一红宝石激光器,发射功率为P=1.0×
1010W,所发射的每个光脉冲持续的时间为Δt=1.0×
10-11s,波长为793.4nm,则
每列光脉冲的长度l是m,其中含有的能量子数N是。
每列光脉冲的长度l=cΔt=3×
108×
1.0×
10-11m=3×
10-3m。
由光速公式c=λ,ν能量子公式ε=hν及能量关系PΔt=Nε得
3×
10-34.0×
1017个
111
13.(5分)氢原子光谱谱线波长遵循公式λ=Rm2-n2,R为里德伯常量,赖曼系是从
高能级向基态跃迁时产生的,巴耳末系是从高能级向第二能级跃迁时产生的,帕邢系是从高
能级向第三能级跃迁时产生的,则各线系的第一条谱线的波长之比为。
113
赖曼系的第一条谱线1=R1-212=3R
λ124
1115
巴耳末系的第一条谱线λ1=R212-312=36R
1117帕邢系的第一条谱线λ13=R312-412=1744R
35189540
14.(5分)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。
中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测。
1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中11H的核反应,间接地证实了中微子的存在。
(1)中微子与水中的11H发生核反应,产生中子(01n)和正电子(+01e),即中微子+11H―→10n++01e,可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是。
(填写选项前的字母)
A.0和0B.0和1
C.1和0D.1和1
(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ,)即+01e+-01e―→2γ。
已知正电子和电子的质量都为9.1×
10-31kg,反应中产生的每个光子的能量约为J。
正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原
因是。
(1)由质量数守恒和电荷数守恒,可判断中微子的质量数和电荷数均为零。
(2)正负电子相遇转变为一对光子,由能量守恒和质能方程得2mec2=2E
故E=mec2=9.1×
10-31×
32×
1016J=8.2×
10-14J相遇前总动量为零,相遇后总动量也为零,故不可能转变为一个光子。
(1)A
(2)8.2×
10-14总动量为零
三、计算题(共6小题,共40分。
解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤。
只写出最后答案的不能得分。
有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位。
15.(6分)如图Z-3所示,一轻质弹簧两端各连一质量为m的滑块A和B,两滑块都
置于光滑的水平面上。
今有质量为m/4的子弹以水平速度v0射入A中不再穿出,试分析弹
子弹与A碰撞时,因碰撞时间极短,且A用弹簧与B相连,故可认为此时刻B
未参与此过程,则子弹与A组成的系统动量守恒。
设碰撞子弹与A的共同速度为vA,则有(m/4)v0=(m+m/4)vA
解得vA=v0/5。
此后,弹簧被压缩,B被加速,显然当弹簧再次恢复原长时,弹簧的弹性势能为零,
v02
·
5=9v0。
有最大速度vBm,即有最大动能EkBm。
在此过程并以速度vA运动的滑块A与静止滑块B发生弹性碰撞,应用弹性正碰的结论,立刻得到:
2(m+m/4)vBm=m+m+m/4
12222EkBm=2m9v0=81mv0
16.(6分)如图Z-4所示,一辆质量为M的平板小车在光滑水平面上以速度v做直线运动,今在车的前端轻轻地放上一质量为m的物体,物体放在小车上时相对于地面的速度为零,设物体与车之间的动摩擦因数为μ,为使物体不致从车上滑跌下去,车的长度最短为多少?
图Z-4
设车的最短长度为L,物体滑到车的末端时,恰好与车保持相对静止,即跟车有
共同速度v′,车和物体组成的系统动量守恒,故有:
Mv=(M+m)v
由动能关系得:
μmg=L21Mv2-12(M+m)v′2
17.(7分)一电子具有200m/s的速率,动量的不确定范围是0.01%,我们确定该电子位置时,有多大的不确定范围?
(电子质量为9.1×
1031kg)
由不确定性关系ΔxΔp≥4hπ得:
电子位置的不确定范围Δx≥4πhΔp=
4×
3.14×
9.1×
10-31×
200×
0.01%
=2.90×
10-3m。
Δx≥2.90×
10-3m
18.(7分)研究光电效应规律的实验装置如图Z-5所示,光电管的阴极材料为金属钾,其逸出功为W0=2.25eV,现用光子能量为10.75eV的紫外线照射光电管,调节变阻器滑片位置,使光电流刚好为零。
求:
(1)电压表的示数是多少?
(2)若照射光的强度不变,紫外线的频率增大一倍,阴极K每秒内逸出的光电子数如何
变化?
到达阳极的光电子动能为多大?
(3)若将电源的正负极对调,到达阳极的光电子动能为多大?
(1)由光电效应方程Ek=hν-W0
得光电子最大初动能Ek=8.50eV
光电管两端加有反向电压,光电子由K向A减速运动。
由动能定理-eU=EkA-Ek
Ek
因EkA=0,则U==8.50V。
e
(2)设光的强度为nhν,光强不变,频率增大一倍,则每秒入射的光子数n减为原来的一
半,阴极K每秒内逸出的光电子数也减为原来的一半,
由光电效应方程得光电子的最大初动能
E′k=hν′-W0=2hν-W0=19.25eV
电子由阴极向阳极做减速运动。
由动能定理
-eU=E′kA-E′k,得EkA′=10.75eV
(3)若将电源的正负极对调,光电管上加有正向电压,光电子从阴极向阳极做加速运动,由动能定理eU=EkA″-Ek,
得EkA″=17.00eV。
(1)8.50V
(2)减半10.75eV(3)17.00eV
19.(7分)一个容器中有2g氢气,假设所有氢原子均处于第5能级,在向低能级跃迁时,
(1)一共能辐射几种光子?
(2)若阿伏加德罗常数用NA表示,当所有氢原子都跃迁到基态时,辐射的光子总数为多少?
5×
(5-1)
(1)辐射的光子种类N=2种=10种;
(2)2g氢气共含有2NA个氢原子
11
如图所示,处于第5能级时,有4种跃迁方式,每种跃迁方式各放出4×
2NA=12NA个光
子;
处于第3能级的原子数为12NA+16NA=3NA,有两种跃迁方式,各放出12×
32NA=13NA个光
111
处于第2能级的原子数为2NA+6NA+3NA=NA,只有一种跃迁方式,放出NA个光子;
20.(7分)山东海阳核电站一期工程工程规划建设两台125万千瓦的AP1000三代核电机组。
如果铀235在中子的轰击下裂变为9380Sr和15346Xe,质量mu=235.0439u,mn=1.0087u,mSr=89.9077u,mXe=135.9072u。
(1)写出裂变方程:
(2)求出一个铀核裂变放出的能量;
(3)若铀矿石的浓度为3%,一期工程建成后,一年将消耗多少吨铀矿石?
解析:
(2)裂变过程的质量亏损Δm=mU+mn-mSr-mXe-10mn=0.1507u,
释放的能量ΔE=Δmc2=0.1507×
931MeV≈140.3MeV。
(3)核电站一年的发电量E=Pt=2×
125×
107×
365×
24×
60×
60J=7.884×
1016J,m·
3%EM
由E=NΔE=MNAΔE,得m=3%·
NAΔE
7.884×
1016×
235
=3%×
6.02×
1023×
140.3×
106×
1.6×
10-19
≈4.57×
107g=45.7t。
(1)29325U+01n→3980Sr+15346Xe+1001n
(2)140.3MeV(3)45.7t
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