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【导与练】2016届高三物理二轮复习(限时训练 ,全国通用)专题十五 限时训练.doc


专题十五

限时训练

(限时:45 分钟)

【测控导航】 考点 1.核反应方程与核能 2.氢原子能级跃迁、光电效应 3.动量定理的应用 4.动量守恒定律的应用 1(2)(中),5(2)(中) 题号(难易度) 1(1)(易),5(1)易 4(1)(易),2(1)(易),3(1)(易) 4(2)(中),5(2)(中) 2(2)(中),3(2)(难),

1.(1)(2015 大庆市第二次质检)下列说法中正确的是 A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应

.

B.卢瑟福的α 粒子散射实验为原子的核式结构模型提供了实验依据 C.原子的能量是不连续的,只能取一系列不连续的数值 D.天然放射线中的β 射线是高速电子流,是原子的核外电子受到激发后放出的 E.比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定 (2)(2015 遵义市第二次联考)如图,质量分别为 mA,mB 的两个弹性小球 A,B,B 静止在弹簧上 方,B 球距地面的高度 h=0.8 m,A 球在 B 球的正上方.先将 A 球释放,下落 t=0.4 s 时,刚好与 B 球在弹簧上相碰,碰撞时间极短,忽略空气阻力,碰撞中无动能损失.已知 mB=3mA,两球运动始 终在竖直方向,重力加速度大小 g=10 m/s2.求:

①A 球与 B 球碰撞前瞬间的速度; ②A 球第一次反弹到达最高点时距地面的高度. 解析:(1)太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应,故 A 错误;卢瑟福通过分析α 粒子 散射实验结果,建立了原子的核式结构模型,故 B 正确;玻尔理论指出氢原子能级是分立的,原 子的能量是不连续的,故 C 正确;天然放射线中的β 射线是高速电子流,是原子核放出的,故 D

错误;比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,打开原子核需要的能量越大,原子核越稳定, 故 E 正确. (2)①A 球下落做自由落体运动,由运动学规律可得 v1=gt=4 m/s; ②由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰过程中的动量守恒,总动能保持不变.规 定向下的方向为正,有 mAv1=mAv1′+mBv2′ mA = mAv1′2+ mBv2′2

v1′=-2 m/s A 球往上做竖直上抛运动,由机械能守恒得: mAgh′= mAv1′2 h′=0.2 m H=h′+0.8 m=1 m. 答案:(1)BCE (2)①4 m/s ②1 m

2.(1)(2015 湖北重点中学高三起点考试)在光电效应实验中,两个实验小组分别在各自的实验 室,约定用相同频率的单色光,分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,并记录相关数 据.对于这两组实验,下列判断正确的是 .

A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压 Uc 不同 B.饱和电流一定不同 C.光电子的最大初动能不同 D.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同 E.分别用不同频率的光照射之后绘制 Ucν 图像(ν 为照射光频率,图为其中一小组绘制的图 像),图像的斜率可能不同

(2)(2014 山东理综)如图,光滑水平直轨道上两滑块 A,B 用橡皮筋连接,A 的质量为 m,开始时橡 皮筋松弛,B 静止,给 A 向左的初速度 v0.一段时间后,B 与 A 同向运动发生碰撞并粘在一起.碰 撞后的共同速度是碰撞前瞬间 A 的速度的两倍,也是碰撞前瞬间 B 的速度的一半.求:

①B 的质量; ②碰撞过程中 A,B 系统机械能的损失. 解析:(1)根据 Ek=hν -W0 和 eUc=Ek 得出,频率相同,逸出功不同,则遏止电压不同,光电子的最大 初动能也不同,故选项 A,C 正确;虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电 子数可能相同,而饱和电流不一定相同,故选项 B 错误,D 正确;由 Uc= ,知 Ucν 图线的斜率

等于 为一定值,故 E 错误. (2)①以初速度 v0 的方向为正方向,设 B 的质量为 mB,A,B 碰撞后的共同速度为 v,由题意知碰 撞前瞬间 A 的速度为 ,碰撞前瞬间 B 的速度为 2v,由动量守恒定律得

m +2mBv=(m+mB)v① 由①式得 mB= ;② ②从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得 mv0=(m+mB)v③ 设碰撞过程 A,B 系统机械能的损失为Δ E,则 Δ E= m( )2+ mB(2v)2- (m+mB)v2④ 联立②③④式得 Δ E= m .

答案:(1)ACD

(2)①

② m

3.(1)如图所示,氢原子在不同能级间发生 a,b,c 三种跃迁时,释放光子的波长分别是λ a,λ b,λ c, 则下列说法正确的是 .

A.释放光子的波长关系为λ b=λ a+λ

c

B.从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时,辐射的光子频率最小 C.从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级时,电子的动能增加,电势能减小,氢原子的总能量 减小 D.若用波长为λ
c

的光照射某金属时恰好能发生光电效应,则用波长为λ

a

的光照射该金属时

也一定能发生光电效应 E.用 12.09 eV 的光子照射大量处于基态的氢原子时,可以发出三种频率的光 (2)(2015 贵州省高招适应性考试)如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙上,质量为 2m 的光滑弧 形槽静止放在足够长的光滑水平面上,弧形槽末端与水平面相切.一个质量为 m 的小球从弧形 槽上高 h 处由静止释放,小球与弹簧发生作用的过程中无机械能损失,重力加速度为 g.求:

①第一次小球与弹簧相互作用的过程中,弹簧对小球的冲量大小; ②小球与弹簧第一次分离后在弧形槽上能上升的最大高度. 解析:(1)根据 E=hν ,可得ν b=ν a+ν c,ν b>ν c>ν a,B 正确;由ν = 得 A 错误;氢原子从高能级向 低能级跃迁,将以辐射光子的形式向外放出能量,电子的动能增加,电势能减小,氢原子的总能 量减小,C 正确;由于ν c>ν a,用波长为λ
a

的光照射该金属时一定不能发生光电效应,D 错误;

大量处于基态的氢原子吸收 12.09 eV 的光子后跃迁到 n=3 的能级,大量处于 n=3 能级的这种 原子向低能级跃迁时可以发出三种频率的光,E 正确. (2)①设小球到达水平面时速度大小为 v1,槽的速度大小为 v2, 在球下滑过程中,0=mv1-2mv2 mgh= m + · 2m

解得 v1=2

,v2=

在小球第一次与弹簧发生作用的过程中 I 弹=Δ p 球=-mv1-mv1=-2mv1=-4m

即弹簧对小球的冲量大小是 4m ②小球上升到最大高度时,对小球和槽组成的系统: mv1+2mv2=(2m+m)v 共 m + · 2m = (2m+m) +mgh′

解得 h′= h.

答案:(1)BCE (2)①4m

② h

4.(1)已知能使某金属产生光电效应的极限频率为ν c,当用频率为 2ν c 的单色光照射该金属时, 所产生的光电子的最大初动能为 (填“增大” “减小”或“不变”). (2)(2015 郑州市第二次质量预测)如图所示,质量为 m=245 g 的物块(可视为质点)放在质量为 M=0.5 kg 的木板左端,足够长的木板静止在光滑水平面上,物块与木板间的动摩擦因数为μ =0.4.质量为 m0=5 g 的子弹以速度 v0=300 m/s 沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短),g 取 10 m/s2.子弹射入后,求: .当照射光的频率继续增大时,则逸出功

①物块相对木板滑行的时间; ②物块相对木板滑行的距离. 解析:(1)根据爱因斯坦光电效应方程,所求光电子的最大初动能为 Ek=hν -W0=2hν c-hν c=hν
c.金属的逸出功与金属本身有关,而与照射光的频率无关,所以即使照射光的频率增大了,逸出

功也不会改变. (2)①子弹打入物块过程,由动量守恒定律得

m0v0=(m0+m)v1 物块在木板上滑动过程,由动量守恒定律得 (m0+m)v1=(m0+m+M)v2 对子弹物块整体,由动量定理得 -μ (m0+m)gt=(m0+m)(v2-v1) 联立解得物块相对木板的滑行时间 t= =1 s;

②由能量守恒定律得 μ (m0+m)gd= (m0+m) 联立解得 d=3 m. 答案:(1)hν
c

- (m0+m+M)

不变

(2)①1 s ②3 m

5.(1)(2015 山西省大同市高考前监测 A 卷)核反应堆是利用中子轰击重核发生裂变反应,释放 出大量核能.核反应方程式 U n Ba Kr+aX 是反应堆中发生的许多核反应中的一

种,X 是某种粒子,a 是 X 粒子的个数,用 mU,mBa,mKr 分别表示 表示 X 粒子的质量,c 为真空中的光速,以下说法正确的是 A.X 为中子,a=2 B.X 为中子,a=3 C.上述核反应中放出的核能Δ E=(mU-mBa-mKr-2mX)c2 D.上述核反应中放出的核能Δ E=(mU-mBa-mKr-3mX)c2 E.只有铀块体积达到临界体积才可能发生链式反应

U .

Ba

Kr 核的质量,mX

(2)(2015 大连一模)如图所示,光滑水平面上有一平板车,平板车上固定一竖直直杆,杆的最高 点 O 通过一长为 L 的轻绳拴接一个可视为质点的小球,小球的质量为小车(包括杆的质量)质 量的一半,悬点 O 距离地面的高度为绳长的二倍.轻绳水平时,小球与小车速度均为零,释放小 球,当小球运动到最低点时,轻绳断开.重力加速度为

g.求: ①小球运动到最低点时的速度; ②小球从释放到落地的过程中,小车向右移动的距离.(结果可以保留根式) 解析:(1)由电荷数守恒知 X 的电荷数为 0,故 X 为中子;由质量数守恒知 a=3,故 A 错误,B 正确; 由题意知,核反应过程中的质量亏损Δ m=mU-mBa-mKr-2mX,由质能方程可知,释放的核能Δ E= Δ mc2=(mU-mBa-mKr-2mX)c2,故 C 正确,D 错误.核反应堆进行 的链式反应,只有铀块体积达到临界体积才能发生,故 E 正确. (2)①小球下落过程中,小球与车组成的系统机械能守恒,水平方向动量守恒,设小球运动到最 低点时 , 小球的速度大小为 v1, 小车的速度大小为 v2, 由机械能守恒定律和动量守恒可 得:mv1=2mv2 mgL= m + 2m

得小球在最低点的速度 v1=

,

v2=

.

②小球下落的过程中,车向右移动的距离为 x2,小球向左移动的距离为 x1,则有 mx1=2mx2 且 x1+x2=L,解得 x2= L 设小球从最低点到落到地面经历的时间为 t, 则有 L= gt2,t=

从绳断到小球落地,车向右运动的距离为 x=v2t= L

所以,小车向右总位移为 L+ L=

L.

答案:(1)BCE (2)①



L


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