2020屆高三物理練習(xí) 模塊綜合檢測（選修3-5） 新人教版

模塊綜合檢測 (時(shí)間90分鐘，滿分100分)1(8分)(2020·山東高考)歷史上第一次利用加速器實(shí)現(xiàn)的核反應(yīng)，是用加速后動(dòng)能為0.5MeV的質(zhì)子11H轟擊靜止的ZAX，生成兩個(gè)動(dòng)能均為8.9 MeV的24He.(1 MeV1.6×1013J)(1)上述核反應(yīng)方程為_(2)質(zhì)量虧損為_kg.解析：11H37X24He24He或11H37Li24He24Hemc2E末E初，所以m kg3.1×1029 kg答案：(1)11H37X24He24He或11H37Li24He24He(2)3.1×10292(6分)人眼對綠光最為敏感，正常人的眼睛接收到波長為530 nm的綠光時(shí)，只要每秒有6個(gè)綠光的光子射入瞳孔，眼睛就能察覺普朗克常量為6.63×1034 J·s，光速為3.0×108 m/s，則：(1)人眼能察覺到綠光時(shí)所接收到的最小功率是_(2)用這種波長的綠色光照射下列五種材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有_種.材料銫鈣鎂鈹鈦逸出功(×1019 J)3.04.35.96.26.6解析：(1)每個(gè)綠光光子的能量E0hhJ3.8×1019J人眼最少需每秒射入6個(gè)綠光光子才能察覺，故P6×3.8×1019 W2.3×1018 W(2)發(fā)生光電效應(yīng)的條件是光子的能量要大于金屬的逸出功，E0僅大于銫的逸出功，故只有一種答案：(1)2.3×1018 W(2)13(8分)質(zhì)量為M的小物塊A靜止在離地面高h(yuǎn)的水平桌面的邊緣，質(zhì)量為m的小物塊B沿桌面向A運(yùn)動(dòng)并以速度v0與之發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)碰后A離開桌面，其落地點(diǎn)離出發(fā)點(diǎn)的水平距離為L.碰后B反向運(yùn)動(dòng)求B后退的距離(已知B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g)解析：設(shè)t為A從離開桌面到落地經(jīng)歷的時(shí)間，v表示剛碰后A的速度，有：hgt2Lvt設(shè)V為剛碰后B的速度大小，由動(dòng)量守恒定律有：mv0MvmV設(shè)B后退的距離為x，由動(dòng)能定理有：mgx0mV2由以上各式求得：x( v0)2.答案：( v0)24(8分)原來靜止的原子核abX，發(fā)生衰變后放出一個(gè)動(dòng)能為E0的粒子，求：(1)生成的新核動(dòng)能是多少？(2)如果衰變釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為粒子及新核的動(dòng)能，釋放的核能E是多少？(3)虧損的質(zhì)量m是多少？解析：(1)衰變方程為：abX24Hea2b4Y在衰變過程中動(dòng)量守恒mvmYvY又因?yàn)镋k，所以，EYE0(2)由能量守恒，釋放的核能EE0EYE0E0(3)由質(zhì)能關(guān)系Emc2，解得m.答案：(1)E0(2)E0(3)5(8分)氫原子處于基態(tài)時(shí)，原子的能級為E113.6 eV，普朗克常量h6.63×1034J·s，當(dāng)氫原子在n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，問：(1)要使氫原子電離，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)由氫原子的能級公式得E4E10.85 eV故要使處在n4能級的氫原子電離，入射光子的最小能量為0.85 eV.(2)由hEmEn可知hE4E112.75 eV即處于n4的氫原子躍遷到n1時(shí)放出光子的能量最大為12.75 eV.答案：(1)0.85 eV(2)12.75 eV6(6分)利用光譜分析鑒別物質(zhì)的組成成分時(shí)，靈敏度是很高的(1)如何進(jìn)行操作？_.(2)如圖1甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為_圖1Aa元素 Bb元素Cc元素 Dd元素解析：(1)光譜分析中首先獲取樣本的線狀譜，然后利用各種原子的特征譜線加以對照，從而確定組成成分(2)由礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行對照，b元素的譜線在該線狀譜中不存在，故B正確與幾個(gè)元素的特征譜線不對應(yīng)的線說明該礦物中還有其他元素答案：(1)見解析(2)B7(8分)用中子轟擊鋰核(36Li)發(fā)生核反應(yīng)，產(chǎn)生氚和粒子并放出4.8 MeV的能量(1)寫出核反應(yīng)方程式；(2)求上述反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為多少(保留兩位有效數(shù)字)；(3)若中子與鋰核是以等大反向的動(dòng)量相碰，則粒子和氚的動(dòng)能之比是多少？解析：(1)36Li01n13H24He4.8 MeV(2)m kg8.5×1030 kg(3)設(shè)m1、m2、v1、v2分別為氦核、氚核的質(zhì)量和速度，由動(dòng)量守恒定律得0m1v1m2v2氦核、氚核的動(dòng)能之比Ek1Ek2m2m134.答案：(1)見解析(2)8.5×1030 kg(3)348(8分)如所示，質(zhì)量M4 kg的滑板B靜止放在光滑水平面上，其右端固定一根輕質(zhì)彈簧，彈簧的自由端C到滑板左端的距離L0.5 m，這段滑板與木塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))之間的動(dòng)摩 圖2擦因數(shù)0.2，而彈簧自由端C到彈簧固定端D所對應(yīng)的滑板上表面光滑小木塊A以速度v010 m/s由滑板B左端開始沿滑板B表面向右運(yùn)動(dòng)已知木塊A的質(zhì)量m1 kg，g取10 m/s2.求：(1)彈簧被壓縮到最短時(shí)木塊A的速度；(2)木塊A壓縮彈簧過程中彈簧的最大彈性勢能解析：(1)彈簧被壓縮到最短時(shí)，木塊A與滑板B具有相同的速度，設(shè)為v，從木塊A開始沿滑板B表面向右運(yùn)動(dòng)至彈簧被壓縮到最短的過程中，A、B系統(tǒng)的動(dòng)量守恒：mv0(Mm)v解得vv0.代入數(shù)據(jù)得木塊A的速度v2 m/s.(2)木塊A壓縮彈簧過程中，彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧的彈性勢能最大由能量關(guān)系，最大彈性勢能Epmv02(mM)v2mgL代入數(shù)據(jù)得Ep39 J.答案：(1)2 m/s(2)39 J9(10分)(1)如圖3所示為氫原子的能級圖用光子能量為13.06 eV的光照射一群處于基態(tài)的氫原子，可能觀測到氫原子發(fā)射的不同波長的光有_種圖3(2)質(zhì)量為M2 kg的小平板車C靜止在光滑水平面上，車的一端靜止著質(zhì)量為mA2 kg的物體A(可視為質(zhì)點(diǎn))，如圖4所示，一顆質(zhì)量為mB20 g的子彈以600 m/s的水平速度射穿A后，速度變?yōu)?00 m/s，最后物體A靜止在車上，求平板車最后的速度是多大？解析：(1)由EEnE1可知EnEE113.06 eV13.60 eV0.54 eV.吸收13.06 eV能量后氫原子處于量子數(shù)n5的激發(fā)態(tài)，由N10得知可產(chǎn)生10種不同波長的光(2)子彈射穿A時(shí)，以子彈與A組成的系統(tǒng)為研究對象由動(dòng)量守恒定律得mBvBmAvAmBvBA在小車上相對滑動(dòng)，設(shè)最后速度為v.以A與小車組成的系統(tǒng)為研究對象，由動(dòng)量守恒定律得mAvA(mAM)v可得v2.5 m/s.答案：(1)10(2)2.5 m/s10(10分)現(xiàn)在世界上許多國家都在積極研究可控?zé)岷朔磻?yīng)的理論和技術(shù)，以解決能源危機(jī)問題熱核反應(yīng)中所用的燃料氘，在地球上儲量非常豐富，1 L海水中大約有0.3 g氘，如果用來進(jìn)行熱核反應(yīng)，放出的能量約與燃燒300 L汽油相當(dāng)，若氘核的質(zhì)量為m1，氦核的質(zhì)量為m2，光速為c，阿伏加德羅常數(shù)為NA，氘的摩爾質(zhì)量為m0.(1)寫出兩個(gè)氘核聚變成一個(gè)氦核的核反應(yīng)方程(2)質(zhì)量為M的氘參與上述聚變反應(yīng)可釋放出的能量為多少？解析：(1)核反應(yīng)方程為：12H12H24He(2)核反應(yīng)的質(zhì)量虧損為m2m1m2據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程可得放出的能量為Emc2(2m1m2)c2據(jù)題意得，質(zhì)量為M的氘中的氘核數(shù)為：n質(zhì)量為M的氘核參與聚變放出的能量為E.答案：(1)12H12H24He(2)11(10分)氫原子的能級示意圖如圖5所示，現(xiàn)有每個(gè)電子的動(dòng)能都為Ee12.89 eV的電子束與處在基態(tài)的氫原子束射入同一區(qū)域，使電子與氫原子發(fā)生迎頭正碰已知碰撞前一個(gè)電子與一個(gè)氫原子的總動(dòng)量為零碰撞后，氫原子受激發(fā)而躍遷到n4的能級求碰撞后1個(gè)電子與1個(gè)受激氫原子的總動(dòng)能(已知電子的質(zhì)量me與氫原子的質(zhì)量mH之比為11840)解析：以Ve和VH表示碰撞前電子的速率和氫原子的速率，根據(jù)題意有：meVemHVH0 碰撞前，氫原子與電子的總動(dòng)能為：EkmHVH2meVe2 聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)解得：Ek12.90 eV氫原子從基態(tài)躍遷到n4的能級所需能量由能級圖可得：E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV碰撞后，受激氫原子與電子的總動(dòng)能為：EkEkE12.90 eV12.75 eV0.15 eV.答案：0.15 eV12(10分)(2020·海南高考)钚的放射性同位素 94239Pu靜止時(shí)衰變?yōu)殁櫤思ぐl(fā)態(tài) 92235U*和粒子，而鈾核激發(fā)態(tài) 92235U*立即衰變?yōu)殁櫤?92235 U，并放出能量為0.097 MeV的光子已知： 94239Pu、 92235U和粒子的質(zhì)量分別為mPu239.0521 u、mU235.0439u和m4.0026 u，1 u931.5 MeV/c2.(1)寫出衰變方程；(2)已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略，求粒子的動(dòng)能解析：(1)衰變方程為94239Pu 92235U*24He 92235U* 92235U 或合起來有94239Pu 92235U24He (2)上述衰變過程的質(zhì)量虧損為mmPumUm 放出的能量為Ec2·m 這些能量是鈾核 92235U的動(dòng)能EU、 粒子的動(dòng)能E和光子的能量E之和EEUEE 由式得EUE(mPumUm)c2E 設(shè)衰變后的鈾核和粒子的速度分別為vU和v，則由動(dòng)量守恒有mUvUmv 又由動(dòng)能的定義知EUmUvU2，Emv2 由式得 由式得E(mPumUm)c2E代入題給數(shù)據(jù)得E5.034 MeV.答案：見解析