高考物理二轮作业手册 第14讲 选修3－5

专题限时集训(十四)[第14讲选修3－5](时间：40分钟)1．以下说法正确的是()A．卢瑟福通过实验发现质子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB.光电效应现象揭示了光具有波动性C．在α、β、γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强D．在光电效应中，对于某种金属，超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大2．核电池又叫“放射性同位素电池”，一个硬币大小的核电池，就可以让手机不充电使用5000年．燃料中钚(eq\o\al(238,94)Pu)是一种人造同位素，可通过下列反应合成：①用氘核(eq\o\al(2,1)D)轰击铀(eq\o\al(238,92)U)生成镎(Np238)和两个相同的粒子X，核反应方程是eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(2,1)D→eq\o\al(238,93)Np＋2X；②镎(Np238)放出一个粒子Y后转变成钚(eq\o\al(238,94)Pu)，核反应方程是eq\o\al(238,93)Np→eq\o\al(238,94)Pu＋Y.则X粒子的符号为______；Y粒子的符号为______．3．下列说法正确的是()A．光电效应现象说明光具有粒子性B．轻核聚变时释放能量，重核裂变时吸收能量C．太阳辐射出的能量主要来自太阳内部的裂变反应D．卢瑟福根据α粒子的散射实验提出了原子的核式结构E．β衰变释放出的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的4．蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子而获得了2002年度诺贝尔物理学奖．他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶．中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为νe＋eq\o\al(37,17)Cl→eq\o\al(37,18)Ar＋eq\o\al(0,－1)e，已知eq\o\al(37,17)Cl核的质量为36.95658u，eq\o\al(37,18)Ar核质量为36.95691u，eq\o\al(0,－1)e的质量为0.00055u，1u质量对应的能量为931.5MeV，根据以上信息，可以判断()A.中微子不带电B.中微子就是中子C.eq\o\al(37,17)Cl和eq\o\al(37,18)Ar是同位素D.参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82MeV图14－15．如图14－1所示的实验电路，当用黄光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转．若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U.若再增加黄光照射的强度，毫安表________(选填“有”或“无”)示数，已知电子的电荷量为e，在这种黄光的照射下所发射的光电子的最大初动能为________；若改用紫光照射光电管中的金属涂层，则毫安表________(选填“有”或“无”)示数．6．2013年2月15日，俄罗斯车里雅宾斯克州发生陨石坠落．这块陨石在穿越大气层时摩擦燃烧，发生多次爆炸，产生大量碎片．所发生的多次爆炸中有这样一种情况：一质量为M的陨石碎片竖直下落到某一高度时再次发生爆炸，将该碎片炸为质量不等的大小两块，其中较大的陨石碎片质量为m，水平速度为v，7．如图14－2所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的eq\f(1,4)固定圆弧轨道，两轨道恰好相切．质量为M的小木块静止在O点，一个质量为m的子弹以某一初速度水平向右快速射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均可以看成质点)．已知R＝0.4m，m＝1kg，M＝10kg.(g＝10m/s2，结果保留2位有效数字)(1)子弹射入木块前的速度v0；(2)若每当小木块上升到圆弧并返回到O点或静止于O点时，立即有相同的子弹射入小木块，并留在其中．则当第3颗子弹射入小木块后，木块速度多大？图14－28．(1)一单色光照射到某金属表面时，有光电子从金属表面逸出，下列说法中正确的是()A．只增大入射光的频率，金属逸出功将减小B．只延长入射光照射时间，光电子的最大初动能将不变C．只增大入射光的频率，光电子的最大初动能将增大D．只增大入射光的频率，光电子逸出所经历的时间将缩短E．只增大入射光的强度，单位时间内逸出的光电子数目将增多(2)如图14－3所示，圆弧轨道与水平面平滑连接，轨道与水平面均光滑，质量为m的物块B与轻质弹簧拴接并静止在水平面上，弹簧右端固定，质量为3m的物块A从圆弧轨道上距离水平面高h处由静止释放，与B碰撞后推着B一起运动但与B不粘连．求：①弹簧的最大弹性势能；②A与B第一次分离后，物块A沿圆弧面上升的最大高度．图14－39．(1)在下列四个核反应方程中，x表示中子的是()A.eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋xB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋xC.eq\o\al(60,27)Co→eq\o\al(60,28)Ni＋xD.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋x(2)海水中含有丰富的氘，完全可充当未来的主要能源．两个氘核的核反应为：eq\o\al(2,1)H＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(3,2)He＋eq\o\al(1,0)n，其中氘核的质量为2.0130u，氦核的质量为3.0150u，中子的质量为1.0087u.①求核反应中释放的核能(1uc2＝931.5MeV)；②在两个氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．10．(1)氢原子的能级图如图14－4所示，一群氢原子处于量子数n＝4的能量状态，则氢原子最多辐射______种频率的光子，辐射光子的最大能量为________．图14－4(2)如图14－5所示，在光滑水平面上有A、B两辆小车，水平面的左侧有一竖直墙，在小车B上坐着一个小孩，小孩与B车的总质量是A车质量的10倍．两车开始都处于静止状态，小孩把A车以相对于地面的速度v推出，A车与墙壁碰后仍以原速率返回，追上B，与B碰撞后以共同速度运动，求最后A、B的共同速度．图14－5

专题限时集训(十四)1．ACD[解析]光电效应现象揭示了光具有粒子性，选项B错误．2.eq\o\al(1,0)neq\o\al(0,－1)e[解析]两个核反应方程分别为eq\o\al(238,92)U＋eq\o\al(2,1)D→eq\o\al(238,93)Np＋2eq\o\al(1,0)n、eq\o\al(238,93)Np→eq\o\al(238,94)Pu＋eq\o\al(0,－1)e，即X为中子(eq\o\al(1,0)n)，Y为电子(eq\o\al(0,－1)e)．3．ADE[解析]光电效应现象说明光具有粒子性，选项A正确；轻核聚变和重核裂变均释放能量，选项B错误；太阳辐射出的能量主要来自太阳内部的聚变反应，选项C错误；原子的核式结构模型是卢瑟福根据α粒子的散射实验规律提出的，选项D正确；β衰变释放出的电子是原子核内的中子转变为质子时产生的，选项E正确．4．AD[解析]根据核反应方程，中微子的质量数和电荷数均为零，选项A正确，选项B错误；eq\o\al(37,17)Cl和eq\o\al(37,18)Ar的原子序数不同，二者不是同位素，选项C错误；根据核反应方程得Δm＝36.95691u＋0.00055u－36.95658u＝0.00088u，电子中微子的最小能量ΔE＝Δmc2＝0.00088uc2＝0.82MeV，选项D正确．5．无eU有[解析]由题意知U为黄光照射时的反向截止电压，根据反向截止电压的物理意义有eU＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)，黄光的照射下所发出的光电子的最大初动能eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＝eU；根据光电方程hν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋W，光电子的最大初动能仅与照射光的频率有关，与照射光的强度无关，因此增加黄光照射的强度，毫安表示数仍然为零；紫光的频率大于黄光的频率，光电管中的金属涂层的逸出功不变，根据光电方程hν＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)＋W，紫光照射时光电子的最大初动能变大，在电压不变的条件下，仍有光电子克服电场力做功到达A极，毫安表有读数．6.eq\f(mv,M－m)方向与v的方向相反[解析]爆炸过程系统的水平动量守恒，较小碎片质量为M－m，设其水平速度为v1.取较大碎片的水平速度为正方向．在水平方向上，根据动量守恒定律得0＝mv＋(M－m)v1解得v1＝－eq\f(mv,M－m)，负号表示速度方向与v的方向相反．7．(1)31m/s(2)2.4m[解析](1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，有mv0＝(m＋M)v1系统由O到C的运动过程中机械能守恒，有eq\f(1,2)(m＋M)veq\o\al(2,1)＝(m＋M)gR由以上两式解得v0＝eq\f(m＋M,m)eq\r(2gR)＝31m/s.(2)由动量守恒定律可知，第2颗子弹射入木块后，木块的速度为零．当第3颗子弹射入木块时，由动量守恒定律得mv0＝(3m＋M)v解得v3＝eq\f(mv0,3m＋M)＝2.4m/s.8．(1)BCE(2)eq\f(9,4)mgheq\f(9,16)h[解析](1)金属的逸出功由金属的性质决定，与入射光的频率、强度均无关，选项A错误；光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，只延长入射光的照射时间，光电子的最大初动能不发生改变，选项B、C正确；发生光电效应现象的时间很短，与入射光的频率、强度无关，选项D错误；单位时间内逸出的光电子数随入射光强度的增强而增多，选项E正确．(2)①A下滑与B碰撞前，机械能守恒，有3mgh＝eq\f(1,2)×3mveq\o\al(2,1)A与B碰撞动量守恒，有3mv1＝4mv2弹簧最短时弹性势能最大，根据功能关系可得：Epmax＝eq\f(1,2)×4mveq\o\al(2,2)解得Epmax＝eq\f(9,4)mgh.②A、B分离时A的速度大小为v0.A与B分离后沿圆弧面上升到最高点的过程中，机械能守恒，有3mgh′＝eq\f(1,2)×3mveq\o\al(2,2)解得：h′＝eq\f(9,16)h.9．(1)D(2)①2.14MeV②2.13MeV0.71MeV[解析](1)由反应前后质量数守恒和核电荷数守恒知D中x是中子，选项D正确；(2)①由ΔE＝Δmc2可知释放的核能E＝(2mH－mHe－mn)c2＝2.14MeV；②两个氘核组成的系统，碰撞过程系统的动量守恒，由于碰撞前两个氘核的动能相等，其动量等大反向，因此反应前后系统的总动量为零，即mHevHe＋mnvn＝0反应前后系统的总能量守恒，即eq\f(1,2)mHeveq\o\al(2,He)＋eq\f(1,2)mnveq\o\al(2,n)＝ΔE＋ΔEkH又因为mHe∶mn＝3∶1，所以vHe∶vn＝1∶3.由以上各式代入已知数据得：E