江苏省2013高考物理一轮复习精选精练专题十六模块综合检测 选修3-5

1 20132013 江苏省高考物理一轮复习精选精练专题十六模块综合检测江苏省高考物理一轮复习精选精练专题十六模块综合检测 选修选修 3 53 5 时间 60 分钟 满分 100 分 1 8 分 历史上第一次利用加速器实现的核反应 是用加速后动能为 0 5 MeV 的质子 H 轰击静止的 X 生成两个动能均为 8 9 MeV 的 He 1 MeV 1 6 1 1A Z4 2 10 13J 1 上述核反应方程为 2 质量亏损为 kg 解析 H X He He 或 H Li He He 1 17 34 24 21 17 34 24 2 mc2 E末 E初 所以 m E末 E初 c2 kg 3 1 10 29 kg 2 8 9 0 5 1 6 10 13 3 108 2 答案 1 H X He He 或 H Li He He 1 17 34 24 21 17 34 24 2 2 3 1 10 29 2 6 分 人眼对绿光最为敏感 正常人的眼睛接收到波长为 530 nm 的绿光时 只要每 秒有 6 个绿光的光子射入瞳孔 眼睛就能察觉 普朗克常量为 6 63 10 34 J s 光速为 3 0 108 m s 则 1 人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是 2 用这种波长的绿色光照射下列五种材料 能产生光电效应的材料有 种 材料铯钙镁铍钛 逸出功 10 19 J 3 04 35 96 26 6 解析 1 每个绿光光子的能量 E0 h h J 3 8 10 19J c 6 63 10 34 3 0 108 530 10 9 人眼最少需每秒射入 6 个绿光光子才能察觉 故P 6 3 8 10 19 W 2 3 6E0 t 10 18 W 2 发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功 E0仅大于铯的逸出功 故只有一种 答案 1 2 3 10 18 W 2 1 3 8 分 质量为M的小物块A静止在离地面高h的水平桌面的边缘 质量为m的小物块 B沿桌面向A运动并以速度v0与之发生正碰 碰撞时间极短 碰后A离开桌面 其落 2 地点离出发点的水平距离为L 碰后B反向运动 求B后退的距离 已知B与桌面间 的动摩擦因数为 重力加速度为g 解析 设t为A从离开桌面到落地经历的时间 v表示刚碰后A的速度 有 h gt2 1 2 L vt 设V为刚碰后B的速度大小 由动量守恒定律有 mv0 Mv mV 设B后退的距离为x 由动能定理有 mgx 0 mV2 1 2 由以上各式求得 x v0 2 1 2 g ML m g 2h 答案 v0 2 1 2 g ML m g 2h 4 8 分 原来静止的原子核 X 发生 衰变后放出一个动能为E0的 粒子 求 b a 1 生成的新核动能是多少 2 如果衰变释放的能量全部转化为 粒子及新核的动能 释放的核能 E是多少 3 亏损的质量 m是多少 解析 1 衰变方程为 X He Y b a4 2b 4a 2 在衰变过程中动量守恒 m v mYvY 又因为Ek p2 2m 所以 EY E0 EY E0 m mY 4 b 4 4 b 4 2 由能量守恒 释放的核能 E E0 EY E0 E0 4 b 4 bE0 b 4 3 由质能关系 E mc2 解得 m bE0 b 4 c2 答案 1 E0 2 E0 3 4 b 4 b b 4 bE0 b 4 c2 5 8 分 氢原子处于基态时 原子的能级为E1 13 6 eV 普朗克常量 h 6 63 10 34J s 当氢原子在n 4 的激发态时 问 1 要使氢原子电离 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 3 解析 1 由氢原子的能级公式得 E4 E1 0 85 eV 1 42 故要使处在n 4 能级的氢原子电离 入射光子的最小能量为 0 85 eV 2 由h Em En可知 h E4 E1 12 75 eV 即处于n 4 的氢原子跃迁到n 1 时放出光子的能量最大为 12 75 eV 答案 1 0 85 eV 2 12 75 eV 6 6 分 利用光谱分析鉴别物质的组成成分时 灵敏度是很高的 1 如何进行操作 2 如图 1 甲所示的 a b c d 为四种元素的特征谱线 图乙是某矿物的线状谱 通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为 A a 元素 B b 元素 C c 元素 D d 元素 解析 1 光谱分析中首先获取样本的线状谱 然后利用各种原子的特征谱线加以对 照 从而确定组成成分 2 由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照 b 元素的谱线在该线状谱中不 存在 故 B 正确 与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素 答案 1 见解析 2 B 7 8 分 用中子轰击锂核 Li 发生核反应 产生氚和 粒子并放出 4 8 MeV 的能量 6 3 1 写出核反应方程式 2 求上述反应中的质量亏损为多少 保留两位有效数字 3 若中子与锂核是以等大反向的动量相碰 则 粒子和氚的动能之比是多少 解析 1 Li n H He 4 8 MeV 6 31 03 14 2 2 m kg E c2 4 8 106 1 6 10 19 3 108 2 8 5 10 30 kg 3 设m1 m2 v1 v2分别为氦核 氚核的质量和速度 由动量守恒定律得 0 m1v1 m2v2 4 氦核 氚核的动能之比 Ek1 Ek2 m2 m1 3 4 m1v1 2 2m1 m2v2 2 2m2 答案 1 见解析 2 8 5 10 30 kg 3 3 4 8 8 分 如图2 所示 质量M 4 kg 的滑板B静止放在光滑水 平 面上 其右端固定一根轻质弹簧 弹簧的自由端C到滑板左 端的距离L 0 5 m 这段滑板与木块A 可视为质点 之间的 动 摩擦因数 0 2 而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的 滑板上表面光滑 小木块A以速度v0 10 m s 由滑板B左端开始沿滑板B表面向右 运动 已知木块A的质量m 1 kg g取 10 m s2 求 1 弹簧被压缩到最短时木块A的速度 2 木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能 解析 1 弹簧被压缩到最短时 木块A与滑板B具有相同的速度 设为v 从木块 A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中 A B系统的动量守恒 mv0 M m v 解得v v0 m M m 代入数据得木块A的速度v 2 m s 2 木块A压缩弹簧过程中 弹簧被压缩到最短时 弹簧的弹性势能最大 由能量关系 最大弹性势能 Ep mv m M v2 mgL 1 22 0 1 2 代入数据得Ep 39 J 答案 1 2 m s 2 39 J 9 10 分 1 如图 3 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的不同波长的光有 种 5 2 质量为M 2 kg 的小平板车C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 如图 4 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静止在车上 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 由N 10 得知可产生 n n 1 2 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 由动量守恒定律得 mBvB mAvA mBvB A在小车上相对滑动 设最后速度为v 以A与小车组成的系统为研究对象 由动量守恒定律得 mAvA mA M v 可得v 2 5 m s 答案 1 10 2 2 5 m s 10 10 分 现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术 以解决能源危 机问题 热核反应中所用的燃料 氘 在地球上储量非常丰富 1 L 海水中大约有 0 3 g 氘 如果用来进行热核反应 放出的能量约与燃烧 300 L 汽油相当 若氘核的质 量为m1 氦核的质量为m2 光速为c 阿伏加德罗常数为NA 氘的摩尔质量为m0 1 写出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程 2 质量为M的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少 解析 1 核反应方程为 H H He 2 12 14 2 2 核反应的质量亏损为 m 2m1 m2 据爱因斯坦质能方程可得放出的能量为 E mc2 2m1 m2 c2 据题意得 质量为M的氘中的氘核数为 n MNA m0 质量为M的氘核参与聚变放出的能量为 E n E 2 NAc2M 2m1 m2 2m0 答案 1 H H He 2 12 14 2 6 2 NAM 2m1 m2 c2 2m0 11 10 分 氢原子的能级示意图如图 5 所示 现有每个电子的动能 都为Ee 12 89 eV 的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区 域 使电子与氢原子发生迎头正碰 已知碰撞前一个电子与一个 氢原子的总动量为零 碰撞后 氢原子受激发而跃迁到n 4 的 能级 求碰撞后 1 个电子与 1 个受激氢原子的总动能 已知电 子的质量me与氢原子的质量mH之比为 1 1840 解析 以Ve和VH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率 根据 题意有 meVe mHVH 0 碰撞前 氢原子与电子的总动能为 Ek mHV meV 1 22 H 1 22 e 联立 两式并代入数据解得 Ek 12 90 eV 氢原子从基态跃迁到n 4 的能级所需能量由能级图可得 E 0 85 eV 13 6 eV 12 75 eV 碰撞后 受激氢原子与电子的总动能为 Ek Ek E 12 90 eV 12 75 eV 0 15 eV 答案 0 15 eV 12 10 分 钚的放射性同位素Pu 静止时衰变为铀核激发态U 和 粒子 而铀核激发 2399423592 态U 立即衰变为铀核U 并放出能量为 0 097 MeV 的 光子 已知 Pu 235922359223994 U 和 粒子的质量分别为mPu 239 0521 u mU 235 0439 u 和m 4 0026 u 1 23592 u 931 5 MeV c2 1 写出衰变方程 2 已知衰变放出的光子的动量可忽略 求 粒子的动能 解析 1 衰变方程为 Pu U He 23994235924 2 U U 2359223592 或合起来有 Pu U He 23994235924 2 2 上述衰变过程的质量亏损为 m mPu mU m 放