高中物理选修3-5试卷及详细解析

高中物理组卷一．选择题（共8小题）1．（2013•天津）我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠．观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交捧”的运动员乙前面．并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出．在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（）A．甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B．甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C．甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D．甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功解：A、因为冲量是矢量，甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等方向相反，故冲量大小相等方向相反，故A错误．BCD、设甲乙两运动员的质量分别为m甲、m乙，追上之前的瞬间甲、乙两运动员的速度分别是v甲，v乙，根据题意整个交接棒过程可以分为两部分：①完全非弹性碰撞过程→“交棒”；m甲v甲+m乙v乙=（m甲+m乙）v共②向前推出（人船模型）→“接棒”（m甲+m乙）v共=m甲v’甲+m乙v’乙由上面两个方程联立可以解得：m甲△v甲=﹣m乙△v乙，即B选项正确．经历了中间的完全非弹性碰撞过程会有动能损失，C、D选项错误．故选B2．（2013•福建）将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（）A．B．C．D．解：取向上为正方向，由动量守恒定律得：0=（M﹣m）v﹣mv0则火箭速度v=故选D．3．（2012•重庆）质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比．当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下．跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的v﹣t图象为（）A．B．C．D．解：人和车以共同的速度在水平地面上沿直线前行，做匀减速直线运动，当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下，跳离前后系统动量守恒，规定车的速度方向为正方向，则有：（m+2m）v0=2mv+（﹣mv0）得：v=2v0，人跳车后做匀减速直线运动，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比，所以人跳车前后车的加速度不变，所以能正确表示车运动的v﹣t图象B．故选B4．（2012•福建）如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为（）A．v0+vB．v0﹣vC．v0+（v0+v）D．v0+（v0﹣v）解：人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒，规定向右为正方向（M+m）v0=Mv′﹣mvv′=v0+（v0+v）故选C5．（2013•重庆）铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：则a+b可能是（）A．B．C．D．核反应前后质量数和电荷数都守恒，A都不守恒，B质量数不守恒，C电荷数不守恒，D正确．6．（2013•广东）铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应是U+n→Ba+Kr+3n，下列说法正确的有（）A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响解：A、由核反应方程式可以看出该反应生成了3个中子，A正确；B、铀块体积需达到临界体积才能发生链式反应，所以铀块体积对链式反应的发生有影响．B错误；C、铀核的链式反应可以通过控制棒进行人工控制，C正确；D、放射性物质的半衰期是元素本身的属性，与外界物理环境和化学环境均无关，D错误．故选：AC7．（2012•广东）能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（）A．是核聚变反应B．是β衰变C．是核裂变反应D．是α衰变解：A、核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程，氢原子核聚变为氦原子核，故A正确；B、β衰变放出的是电子，而这里是中子故B错误；C、核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化，质量非常大的原子核才能发生核裂变，故C正确；D、α衰变放出的是核原子核，这是裂变反应，故D错误；故选：AC8．（2012•海南）（模块3﹣5）产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是（）A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成正比C．对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系解：A、光电子的最大初动能与入射光的强度无关．故A正确．B、根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0=，对于同种金属，逸出功相同，知最大初动能与入射光的波长不成正比．故B错误．C、最大初动能与照射光的时间无关．故C错误．D、根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0知，同种金属，逸出功相等，则最大初动能与入射光的频率成线性关系．故D正确．E、对于不同的金属，逸出功不同，若照射光的频率不变，根据光电效应方程Ekm=hv﹣W0知，Ek与金属的逸出功成线性关系．故E正确．故选ADE二．填空题（共2小题）9．（2011•江苏一模）（请从A、B和C三小题中选定两小题作答，并在答题卡相应的答题区域内作答，如都作答则按A、B两小题评分）A．（选修模块3﹣3）（1）下列说法中正确的是CA．当分子间的距离增大时，分子间的引力变大而斥力变小B．布朗运动反映了悬浮在液体中固体颗粒分子的无规则运动C．气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的D．随着低温技术的发展，我们可以使温度逐渐降低，并最终达到绝对零度（2）一定质量的某种理想气体分别经历图1所示的三种变化过程，其中表示等压变化的是C（选填图1中A、B或C），该过程中气体的内能增加（选填“增加”、“减少”或“不变”）．（3）在一个大气压下，1g水在沸腾时吸收了2260J的热量后变成同温度的水蒸汽，对外做了170J的功，阿伏伽德罗常数NA=6.0×1023mol﹣1，水的摩尔质量M=18g/mol．则①水的分子总势能变化了2090J；②1g水所含的分子数为3.3×1022（结果保留两位有效数字）．www．ks5u．comB．（选修模块3﹣4）（1）关于声波和光波，以下叙述正确的是BCA．声波和光波均为横波B．声波和光波都能发生干涉、衍射现象C．波速、波长和频率的关系式v=λf，既适用于声波也适用于光波D．同一列声波在不同介质中传播速度不同，光波在不同介质中传播速度相同（2）一根长绳左端位于平面直角坐标系的O点，t=0时某同学使绳子的左端开始做简谐运动，t=1s时形成如图2所示波形．则该波的周期T=4s，传播速度v=1m/s．（3）如图3所示为直角三棱镜的截面图，一条光线平行于BC边入射，经棱镜折射后从AC边射出．已知∠A=θ=60°，该棱镜材料的折射率为；光在棱镜中的传播速度为c（已知光在真空中的传播速度为c）．C．（选修模块3﹣5）（1）在下列核反应方程中，x代表质子的方程是BCA．1327Al+24He→1530P+xB．714N+24He→817O+xC．12H+γ→01n+xD．13H+x→24He+01n（2）当具有5.0eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的光电子的最大初动能是1.5eV．为了使该金属产生光电效应，入射光子的最低能量为BA．1.5eVB．3.5eV8一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为λ，真空中的光速为c，普朗克常量为h，则每一个光子的动量为；该激光器在t秒内辐射的光子数为．解：A、（1）A、当分子间的距离增大时，分子间的引力和斥力都变小．故A错误．B、布朗运动固体小颗粒的无规则运动间接地反映了分子无规则的运动．故B错误．C、气体对器壁的压强是由大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生的．故C正确．D、绝对零度达不到．故D错误．故选C．（2）A图温度不变，是等温变化；B图体积不变，是等容变化；C图压强不变，是等压变化．故选C．理想气体的内能与温度有关，等容变化的过程中，温度升高，所以内能增加．（3）根据热力学第一定律△U=W+Q得，△U=2260﹣170J=2090J．水变成同温度的水蒸气，分子动能不变，所以内能的变化是因为分子势能的变化引起的，所以水的分子总势能变化了2090J．1g水所含的分子数n=个．B、（1）A、声波是纵波，光波是横波．故A错误．B、干涉衍射是波所特有的现象，声波和光波都可以发生干涉和衍射．故B正确．C、波速、波长和频率的关系式v=λf，适用于一切波．故C正确．D、声波和光波在不同的介质中传播的速度不同．故D错误．故选BC．（2）波在1s内向前传播个波长，知周期为4s，波长为4m，则波速v==1m/s．（3）根据几何关系得，光从AC边射出时的入射角为30°，则n=，光在介质中的速度．C、（1）根据电荷数守恒，质量数守恒，A项x代表中子，B项x代表质子，C项x代表质子，D项x代表氘核．故BC正确．（2）根据光电效应方程EKm=hγ﹣W0，逸出功W0=hγ﹣Ekm=5.0﹣1.5eV=3.5eV，所以入射光子的最小能量为3.5eV．故B正确．（3）德布罗意波长，则光子动量．光子能量为，激光器在t秒内辐射的光子数n=10．（2014•吉安二模）[选修3﹣5]氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：H→He+x，式中x是某种粒子．已知：HH、He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子x是中子，该反应释放出的能量为17.6MeV（结果保留3位有效数字）解：由核电荷数守恒可知，x粒子的核电荷数为：1+1﹣2=0，由质量数守恒可知，x粒子的质量数为：2+3﹣4=1，则x粒子是或中子；核反应过程中释放的能量为E=△mc2=17.6MeV；11．（2013•江苏）[选修3﹣5]（1）如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的C也相等．A．速度B．动能C．动量D．总能量（2）根据玻尔原子结构理论，氦离子（He+）的能级图如图1所示．电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离近（选填“近”或“远”）．当大量He+处在n=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有6条．（3）如图2所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s．A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向．解：（1）根据德布罗意波长公式λ=，一个电子的德布罗意波长和一个中子的波长相等，则动量P亦相等，故答案选C；（2）根据玻尔原子理论，能级越高的电子离核距离越大，故电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离近．跃迁发出的谱线条数为，代入n=4得有6条谱线，故答案为6．（3）取v0远离空间站的方向为正方向，则A和B开始的速度为v0=0.1m/s远离空间站，推开后，A的速度vA=0.2m/s，此时B的速度为vB，根据动量守恒定律有：（mA+mB）v0=mAvA+mBvB代入数据解得：vB=0.02m/s方向沿远离空间站方向；三．解答题（共4小题）12．（2014•山东模拟）如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C．B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质量不计）．设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动．假设B和C碰撞过程时间极短．求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中．（1）整个系统损失的机械能；（2）弹簧被压缩到最短时的弹性势能．解：（1）对A、B接触的过程中，由动量守恒定律得，mv0=2mv1，解得B与C接触的瞬间，B、C组成的系统动量守恒，有：解得系统损失的机械能为=（2）当A、B、C速度相同时，弹簧的弹性势能最大．根据动量守恒定律得，mv0=3mv解得v=根据能量守恒定律得，弹簧的最大弹性势能=．13．（2013•广东）如图，两块相同平板P1、P2置于光滑水平面上，质量均为m．P2的右端固定一轻质弹簧，左端A与弹簧的自由端B相距L．物体P置于P1的最右端，质量为2m且可以看作质点．P1与P以共同速度v0向右运动，与静止的P2发生碰撞，碰撞时间极短，碰撞后P1与P2粘连在一起，P压缩弹簧后被弹回并停在A点（弹簧始终在弹性限度内）．P与P2之间的动摩擦因数为μ，求（1）P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2；（2）此过程中弹簧最大压缩量x和相应的弹性势能Ep．解：（1）P1、P2碰撞过程，由动量守恒定律mv0=2mv1①解得v1=，方向水平向右②对P1、P2、P系统，由动量守恒定律mv0+2mv0=4mv2③解得v2=，方向水