2011年《龙门亮剑》高三物理一轮复习模块综合检测 新人教版选修3-5

模块综合检测模块综合检测 90 分钟 100 分 1 7 分 如右图所示 一光电管的阴极用极限波长 0 5 000 10 10 m 的钠制成 用波长 3 000 10 10 m 的紫外线照射阴极 光电管 阳极 A 和阴极 K 之间的电势差 U 2 1 V 饱和光电流的值 当阴极 K 发 射的电子全部到达阳极 A 时 电路中的电流达到最大值 称为饱和光 电流 I 0 56 A 1 求每秒钟内由 K 极发射的光电子数目 2 求电子到达 A 极时的最大动能 3 如果电势差 U 不变 而照射光的强度增到原值的三倍 此时电 子到达 A 极时最大动能是多少 普朗克常量 h 6 63 10 34 J s 解析 1 设每秒内发射的光电子数为 n 则 n 3 5 1012 个 I e 0 56 10 6 1 60 10 19 2 由光电效应方程可知 Ekm h W0 h h hc c c 0 1 1 0 在 AK 间加电压 U 时 电子到达阳极时的动能为 Ek Ek Ekm eU hc eU 1 1 0 代入数值得 Ek 6 01 10 19 J 3 根据光电效应规律 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 如果电压 U 不变 则电子到达 A 极的最大动能不会变 答案 1 3 5 1012个 2 6 01 10 19 J 3 6 01 10 19 J 2 6 分 已知金属铯的逸出功为 1 9 eV 在光电效应实验中 要使铯表面发出的 光电子的最大初动能为 1 0 eV 求入射光的波长应为多少 解析 据光电效应方程 Ek h W0可得入射光的频率为 Ek W0 h 由 c 可得入射光的波长为 c m hc Ek W0 6 63 10 34 3 108 1 0 1 9 1 6 10 19 4 3 10 7 m 答案 4 3 10 7 m 3 6 分 氢原子第 n 能级的能量为 En 其中 E1是基态能量 而 E1 n2 n 1 2 若一氢原子发射能量为 E1的光子后处于比基态能量高出 E1的激发 3 16 3 4 态 则氢原子发射光子前后分别处于第几能级 解析 设氢原子发射光子前后分别位于第 l 与第 m 能级 依题意有 E1 E1 l2 E1 m2 3 16 E1 E1 E1 m2 3 4 解得 m 2 l 4 答案 4 2 4 7 分 如右图所示 甲车质量 m1 20 kg 车上有质量 M 50 kg 的人 甲车 连同车上的人 以 v 3 m s 的速度向右滑 行 此时质量 m2 50 kg 的乙车正以 v0 1 8 m s 的速度迎面滑 来 为了避免两车相撞 当两车相距适当距离时 人从甲车 跳到乙车上 求人跳出甲车的水平速度 相对地面 应当在什么 范围以内才能避免两车相撞 不计地面的摩擦 设乙车足够长 取 g 10 m s2 解析 以人 甲车 乙车组成系统 由动量守恒得 m1 M v m2v0 m1 m2 M v 可解得 v 1 m s 以人与甲车为一系统 人跳离甲车过程动量守恒 得 m1 M v m1v Mu 解得 u 3 8 m s 因此 只要人跳离甲车的速度 u 3 8 m s 就可避免两车相撞 答案 u 3 8 m s 5 8 分 放射性同位素C 被考古学家称为 碳钟 它可用来断定古生物体的 14 6 年代 此项研究获得 1960 年诺贝尔化学奖 1 宇宙射线中高能量的中子碰到空气中的氮原子后 会形成C C 很不稳定 14 614 6 易发生衰变 其半衰期为 5 730 年 放出 射线 试写出有关核反应方程 2 若测得一古生物遗骸中C 含量只有活体中的 12 5 则此遗骸的年代约有多 14 6 少年 解析 1 中子碰到氮原子发生核反应 方程为 n N C H 1 014 714 61 1 C 的衰变的方程为 14 6 C N e 14 614 70 1 2 由于生物活体通过新陈代谢 生物体C 与C 的比例和空气相同 都是固定 14 612 6 不变的 但生物遗骸由于新陈代谢停止 C 发生衰变 C 与C 的比值将不断减 14 614 612 6 小 由半衰期的定义得 12 5 M0 M0 1 2 t 则 3 t 3 3 5 730 年 17 190 年 t 答案 1 n N C H 1 014 714 61 1 C N e 14 614 70 1 2 17 190 年 6 8 分 1 下图所示为氢原子的能级图 用光子能量为 13 06 eV 的光照射一群处 于基态的氢原子 可能观测到氢原子发射不同波长的光有 种 2 质量为 M 2 kg 的小平板车静止在光滑水平面上 车的一 端静止着质量为 mA 2 kg 的物体 A 可视为质点 如右图所示 一 颗质量为 mB 20 g 的子弹以 600 m s 的水平速度射穿 A 后 速度变 为 100 m s 最后物体 A 仍静止在车上 若物体 A 与小车间的动摩 擦因数 0 5 取 g 10 m s2 求平板车最后的速度是多大 解析 1 由 E En E1可知 En E E1 13 06 eV 13 60 eV 0 54 eV 吸收 13 06 eV 能量后氢原子处于量子数 n 5 的激发态 故可产生 10 种不同波长的光 2 子弹射穿 A 时 以子弹与 A 组成的系统为研究对象 由动量守恒定律 mBvB mAvA mB vB A 在小车上相对滑动 若最后速度为 v 以 A 与小车组成的系统为研究对象 由动量守恒定律 mAvA mA M v 可得 v 2 5 m s 答案 1 10 2 2 5 m s 7 10 分 2008 年高考海南卷 一置于桌面上质量为 M 的玩具炮 水平发射质量 为 m 的炮弹 炮可在水平方向自由移动 当炮身上未放置其他重物时 炮弹可击中水 平地面上的目标 A 当炮身上固定一质量为 M0的重物时 在原发射位置沿同一方向发 射的炮弹可击中水平地面上的目标 B 炮口离水平地面的高度为 h 如果两次发射时 火 药 提供的机械能相等 求 B A 两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比 解析 设炮弹的出口速度和炮身的反冲速度分别为 v1和 v2 E 为 火药 提 供的机械能 由动量守恒定律和能量守恒定律得 0 mv1 Mv2 E mv Mv 1 22 1 1 22 2 由 式得 v1 2EM m M m 炮弹射出后做平抛运动 有 h gt2 1 2 X v1t 式中 t 是炮弹从射出到落地时所需的时间 X 为目标 A 距炮口的水平距离 由 式得 X 4EMh gm M m 同理 目标 B 距炮口的水平距离为 X 4E M M0 h gm M M0 m 由 式得 X X M M0 M m M M M0 m 答案 M M0 M m M M M0 m 8 9 分 1 月球土壤里大量存在着一种叫做 氦 3 He 的化学元素 是热核聚 3 2 变的重要原料 科学家初步估计月球上至少有 100 万吨 氦 3 如果相关技术开发成 功 将能为地球带来取之不尽的能源 关于 氦 3 He 与氘核聚变 下列说法中正 3 2 确的是 A 核反应方程式为 He H He H 3 22 14 21 1 B 核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量 C 氦 3 He 一个核子的结合能大于 氦 4 He 一个核子的结合能 3 24 2 D 氦 3 He 的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量 3 2 2 如下图所示 甲车的质量是 2 kg 静止在光滑水平面上 上表面光滑 右端放 一个质量为 1 kg 的小物体 乙车质量为 4 kg 以 5 m s 的速度向左运动 与甲车碰撞 后甲车获得 8m s 的速度 物体滑到乙车上 若乙车足够长 上表面与物体的动摩擦因 数为 0 2 则物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止 g 取 10 m s2 解析 1 选 A D 氦 3 He 与氘核聚变的核反应式符合质量数与电荷数 3 2 守恒 且聚变是放能反应 生成物的质量将小于参加反应物的质量 故只有 A D 正 确 2 乙与甲碰撞动量守恒 m乙v乙 m乙v 乙 m甲v 甲 小物体 m 在乙车上滑动至有共同速度 v 对小物体和乙车运用动量守恒定律得 m乙v乙 m m乙 v 对小物体应用牛顿第二定律得 a g 所以 t v g 代入数据得 t 0 4 s 答案 1 AD 2 0 4 s 9 9 分 如右图所示 ABC 和 DEF 为在同一竖直平面内的两条 光滑轨道 其中 ABC 的末端 C 处水平 DEF 为半径为 r 的半圆形轨 道 DF 为竖直方向的直径 C 与 D 点可看做重合 现让质量为 m 的 小球从轨道 ABC 上某高度由静止释放 与放在 C 处的质量为 M 的小 球相碰后 M 恰好沿半圆形内轨道 DEF 滑下 而 m 反弹后又返回 C 点 平抛后恰好击中与圆心 O 等高的 E 点 试求 1 两球刚碰撞结束时 M 和 m 的速度 2 m 释放点距 C 点的高度 H 解析 1 两球碰后 M 恰好沿半圆形轨道 DEF 滑下 有 Mg M 得 vM v2 M rgr m 做平抛运动 恰好到 E 点 有 r vmt r gt2 得 vm 1 2 gr 2 2 设 m 刚碰 M 前瞬时速度为 v0 由碰撞过程动量守恒得 mv0 MvM mvm 所以 v0 M mgr gr 2 由 m 沿曲线下滑过程中机械能守恒可得 mgH mv H r 1 22 0 v2 0 2g r 2 M m 2 4m2 答案 1 2 r gr gr 2 r 2 M m 2 4m2 10 10 分 一个钚的同位素Pu 的原子核静止在匀强磁场中 某时刻该原子核 23994 垂直于磁场方向放射出一个 粒子 变成铀的同位素 同时辐射能量为 E 0 09 MeV 的光子 已知钚原子核的质量 M 238 999 655 u 粒子的质量 m 4 001 509 u 反冲 核的质量 M 234 993 470 u 取 1 u c2 931 MeV 1 写出衰变的核反应方程 2 粒子和反冲核的动能各是多少 3 画出 粒子和反冲核在垂直纸面向里的匀强磁场中运动轨迹的示意图 解析 1 由题意根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程 Pu U He E 23994235924 2 2 设衰变后 粒子的速度为 v 反冲核的速度为 v 根据动量守恒和能量守恒 有 mv Mv M0 M m c2 E Ek EkU 4 26 MeV 由 Ek 可整理得 p2 2m Ek EkU M m 所以 Ek 4 26 MeV M M m 4 26 MeV 235 235 4 4 19 MeV EkU 4 26 MeV m M m 4 26 MeV 0 07 MeV 4 235 4 3 如下图所示 答案 1 Pu U He E 23994235924 2 2 4 19 MeV 0 07 MeV 3 见解析图 11 10 分 下图是 A B 两滑块碰撞前后的闪光照片示意图 部分 图中滑块 A 的 质量为 0 14 kg 滑块 B 的质量为 0 22 kg 所用标尺的最小分度值是 0 5 cm 每秒闪 光 10 次 试根据图示回答 1 作用前后滑块 A 动量的增量为多少 方向如何 2 碰撞前后总动量是否守恒 解析 从图中 A B 两位置的变化可得知 作用前 B 是静止的 作用后 B 向右运动 A 向左运动 图中相邻两刻线间的距离为 0 5 cm 碰前 滑块 A 在 s 1 10 内的位移为 0 5 10 cm 5 cm 0 05 m 碰后 滑块 A 向左移动 位移约为 0 5 cm 0 005 m 滑块 B 右移 位移为 0 5 7 cm 0 035 m 所用时间皆为 s 根据速 1 10 度公式 v 得 x t 1 vA m s 0 5 m s xA t 0 05 0 1 vA m s 0 05 m s xA t 0 005 0 1 vB m s 0 35 m s 0 035 0 1 以向右为正方向 pA mAvA mAvA 0 14 0 05 kg m s 0 14 0 5 kg m s 0 077 kg m s 方向向左 2 碰撞前总动量 p pA mAvA 0 14 0 5 kg m s 0 07 kg m s 碰撞后总动量 p mAvA mBvB 0 14 0 05 kg m s 0 22 0 35 kg m s 0 07 kg m s 所以作用前后总动量守恒 答案 1 0 077 kg m s 方向向左 2 守恒 12 10 分 钍核Th 发生衰变生成镭核Ra 并放出一个 2309022688 粒子 设该粒子的质量为 m 电荷量为 q 它进入电势差为 U 的带 窄缝的平行平板电极 S1和 S2间电场时 其速度为 v0 经电场加速 后 沿 Ox 方向进入磁感应强度为 B 方向垂直纸面向外的有界匀 强磁场 Ox 垂直平板电极 S2 当粒子从 P 点离开磁场时 其速度方 向与 Ox 方位的夹角 60 如上图所示 整个装置处于真空中 1 写出钍核的衰变方程 2 求粒子在磁场中沿圆弧运动的轨道半径 R 3 求粒子在磁场中运动所用时间 t 解析 1 钍核衰变方程90T