【学海导航】2015届高三物理一轮总复习同步训练：第13章 选修3-5

第十三章 选修3－5
第1节 动量、动量守恒定律
一、单项选择题
1.小车静止在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶(人相对于小车静止不动)，靶装在车上的另一端，如图所示，已知车、人、枪和靶的总质量为M (不含子弹)，子弹的质量为m ，若子弹离开枪口的水平速度大小为v 0(空气阻力不计)，子弹打入靶中且留在靶里，则子弹射入靶后，小车获得的速度大小为 ( )
A ．0 B.m v 0M
C.m v 0M ＋m
D.m v 0M －m
2.如图所示，在光滑的水平地面上有一辆平板车，车的两端分别站着人A 和B ，A 的
质量为m A，B的质量为m B，m A>m B.最初人和车都处于静止状态．现在，两人同时由静止开始相向而行，A和B对地面的速度大小相等，则车()
A．静止不动B．左右往返运动
C．向右运动D．向左运动
3.在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反．则碰撞后B球的速度大小是()
A．0.6v B．0.4v
C．0.3v D．0.2v
4.如图所示，质量为m的小球在竖直光滑圆形内轨道中做圆周运动，周期为T，则：
①每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为0
②每运转一周，小球所受重力的冲量的大小为mgT
③每运转一周，小球所受合力的冲量的大小为0
④每运转半周，小球所受重力的冲量的大小一定为mgT/2
以上结论正确的是()
A．①④B．②③
C．②③④D．①③④
5.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台，测得1小时内杯中水位上升了45mm，查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12m/s.据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103kg/m3) ()
A．0.15Pa B．0.54Pa
C．1.5Pa D．5.4Pa
6.在做“验证动量守恒定律”实验时，入射球a的质量为m1，被碰球b的质量为m2，
小球的半径为r，各小球的落地点如图所示，下列关于这个实验的说法正确的是()
A．入射球与被碰球最好采用大小相同、质量相等的小球
B．让入射球与被碰球连续10次相碰，每次都要使入射小球从斜槽上不同的位置滚下C．要验证的表达式是m1ON＝m1OM＋m2OP
D．要验证的表达式是m1OP＝m1OM＋m2ON
E．要验证的表达式是m1(OP－2r)＝m1(OM－2r)＋m2ON
二、多项选择题
7.如图所示，A、B两物体质量之比m A∶m B＝3∶2，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则()
A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统的动量守恒
B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统的动量守恒
C．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统的动量守恒
D．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统的动量守恒
8.质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等．两者质量之比M/m可能为()
A．2B．3
C．4 D．5
9.质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t秒小球又回到A点，不计空气阻力且小球从未落地，则() A．整个过程中小球动量增量的大小为mgt
B．整个过程中小球电势能变化了2mg2t2
C．从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2
D．从A点到最低点小球重力势能变化了2mg2t2/3
三、非选择题
10.质量分别为m1、m2的小球在一直线上做弹性碰撞，它们在碰撞前后的位移—时间图像如图所示，若m1＝1kg，m2的质量等于多少？
11.A、B两物体在水平面上相向运动，其中物体A的质量为m A＝4kg，两球发生相互作用前后的运动情况如图所示．则
(1)由图可知A、B两物体在2s时刻两物体发生碰撞，B物体的质量为m B＝6kg.
(2)碰撞过程中，系统的机械能损失了多少？
12.某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体相互作用时在一定条件下动量守恒．
(1)该同学还必须用的实验器材是刻度尺、天平.
(2)需直接测量的数是两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x1、x2.
(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是m1x1＝m2x2.
13.某同学用图甲所示的装置通过半径相同的A、B两球(m A＞m B)的碰撞来验证动量守恒定律．图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．图甲中O 点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点．B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．
(1)碰撞后B球的水平射程应取为64.7(64.5～)cm.
(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：A、B、D.(填选项前的字母)
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)
E．测量O点相对于水平槽面的高度
(3)实验中，对入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是C
A．释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误差越小
B．释放点越低，两球碰后水平位移越小，水平位移测量的相对误差越小，两球速度的测量越准确
C．释放点越高，两球相碰时，相互作用的内力越大，碰撞前后动量之差越小，误差越小
D．释放点越高，入射小球对被碰小球的作用力越大，轨道对被碰小球的阻力越小
第2节光的波粒二象性
一、单项选择题
1.用光照射某种金属，有光电子从金属表面逸出，如果光的频率不变，而减弱光的强度，则()
A．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能不变
B．逸出的光电子数减少，光电子的最大初动能减小
C．逸出的光电子数不变，光电子的最大初动能减小
D．光的强度减弱到某一数值，就没有光电子逸出了
2.用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是()
A．改用频率更小的紫外线照射
B．改用X射线照射
C．改用强度更大的原紫外线照射
D．延长原紫外线的照射时间
3.硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是()
A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置
B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出
C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关
D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应
4.如图所示是光电管使用的原理图．当频率为ν0的可见光照射至阴极K上时，电流表中有电流通过，则()
A．若将滑动触头P移到A端时，电流表中一定没有电流通过
B．若将滑动触头P逐渐由图示位置移向B端时，电流表示数一定增大
C．若用紫外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过
D．若用红外线照射阴极K时，电流表中一定有电流通过
5.用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能E k随入射光频率ν变化的E k－ν图像，已知钨的逸出功是3.28eV，锌的逸出功是3.34eV，若将二者的图线画在同一个E k－ν坐标系中，如图所示，用实线表示钨，虚线表示锌，则正确反映这一过程的是()
6.关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是()
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性
7.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______也相等．()
A．速度B．动能
C．动量D．总能量
二、多项选择题
8.光电效应的实验结论是：对于某种金属()
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．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
9.产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是()
A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关
B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比
C．对于同种金属，E k与光照射的时间呈正比
D．对于同种金属，E k与照射光的频率呈线性关系
E．对于不同种金属，若照射光频率不变，E k与金属的逸出功呈线性关系
10.如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，由图可知()
A．该金属的极限频率为4.27×1014Hz
B．该金属的极限频率为5.5×1014Hz
C．该图线的斜率表示普朗克常量
D．该金属的逸出功为0.5eV
11.从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是()
A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B．光的频率越高，光子的能量越大
C．在光的干涉中，暗条纹的地方是光子不会到达的地方
D．在光的干涉中，亮条纹的地方是光子到达概率大的地方
第3节原子结构、氢原子光谱
1.(多选)关于原子结构的认识历程，下列说法正确的有()
A．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内
B．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据
C．对原子光谱的研究开辟了深入探索原子结构的道路
D．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的
2.(多选)图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，观察到的现象描述正确的是()
A．在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些
C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少
3.(多选)氢原子的部分能级如图所示．已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间．由此可推知，氢原子()
A．从高能级向n＝1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B．从高能级向n＝2能级跃迁时发出的光均为可见光
C．从高能级向n＝3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D．从n＝3能级向n＝2能级跃迁时发出的光为可见光
4.(多选)氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处于n＝3的激发态，这群氢原子辐射出的光子的能量可能是()
A．13.6eV
B．12.09eV
C．10.2eV
D．1.89eV
5.(单选)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()
A B C D
第4节原子核核反应及核能
一、单项选择题
1.人类探测月球发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核聚变的重要原料之一，氦的这种同位素应表示为()
A.43He
B.32He
C.42He
D.33He
2.医学界通过14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则14C的用途是()
A．示踪原子B．电离作用
C．催化作用D．贯穿作用
3.在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则()
A．措施①可减缓放射性元素衰变
B．措施②可减缓放射性元素衰变
C．措施③可减缓放射性元素衰变
D．上述措施均无法减缓放射性元素衰变
I)β衰变的方程是()
4.表示放射性元素碘131(131
53
A.131 53I→127 51Sb＋42He
B.131 53I→131 54Xe＋ 0－1e
C.131 53I→130 53I＋10n
D.131 53I→130 52Te＋11H
5.在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示．该装置中探测器接收到的是()
A．X射线B．α射线
C．β射线D．γ射线
6.核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯13
7.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()
A．碘131释放的β射线由氦核组成
B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量
C．与铯137相比，碘131衰变更慢
D．铯133和铯137含有相同的质子数
7.原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源．当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应就可能发生，放出能量．这几种反应的总效果可以表示为621 H―→k42He＋d11H＋210n＋43.15MeV，由平衡条件可知()
A．k＝1，d＝4B．k＝2，d＝2
C．k＝1，d＝6D．k＝2，d＝3
8.关于近代物理，下列说法正确的是()
A．α射线是高速运动的氦原子
B．核聚变反应方程21H＋31H→42He＋10n中，10n表示质子
C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比
D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
二、多项选择题
9.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.31H＋21H→42He＋10n是核聚变反应
B.31H＋21H→42He＋10n是β衰变
C.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是核裂变反应
D.235 92U＋10n→140 54Xe＋9438Sr＋210n是α衰变
三、非选择题
10.(2012·新课标)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：21H＋3
H→42He＋x，式中x是某种粒子．已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、1
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10n，该反应释放出的能量为17.6MeV(结果保留3位有效数字)．
11.历史上第一次利用加速器实现的核反应，是利用加速后动能为0.5MeV的质子11H轰
击静止的A Z X，生成两个动能均为8.9MeV的42He.(1MeV＝1.6×10－13J)
(1)上述核反应方程为11H＋73X→42He＋42He或11H＋73Li→42He＋42He.
(2)质量亏损为 3.1×10－29kg.
12.(1)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的两种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是C.
(2)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为10n＋11H→21H.该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为.
(3)A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为E A、E B.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．
第十三章选修3－5
第1节动量、动量守恒定律
1．A 2.D 3.A 4.B 5.A 6.D 7.BCD 8.AB 9.BD
10．解析：从位移—时间图像上可看出：m 1和m 2于t ＝2s 时在位移等于8m 处碰撞，碰前m 2的速度为0，m 1的速度v 0＝Δx /Δt ＝4m/s.
碰撞后，m 1的速度v 1＝－2m/s ，m 2的速度v 2＝2m/s ，由动量守恒定律得
m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 2，
m 2＝3kg.
11．(1)2s 6
解析：(1)由图像知，在t ＝2s 时刻A 、B 相撞，碰撞前后，A 、B 的速度： v A ＝
Δx A t ＝－42m/s ＝－2m/s ， v B ＝Δx B t ＝62
m/s ＝3m/s ， v AB ＝
Δx AB t ＝22m/s ＝1m/s. 由动量守恒定律有：m A v A ＋m B v B ＝(m A ＋m B )v AB .
解得m B ＝6kg.
(2)碰撞过程损失的能量：
ΔE ＝12m A v 2A ＋12m B v 2B －12
(m A ＋m B )v 2AB ＝30J. 12．(1)刻度尺、天平 (2)两木块的质量m 1、m 2和两木块落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x 1、x 2 (3)m 1x 1＝m 2x 2
解析：这个实验的思路与上一题采用的实验的原理完全相同，也是通过测平抛运动的位移来代替它们作用完毕时的速度．
13．(1)64.7(64.5～64.9均可) (2)A 、B 、D (3)C
解析：(1)用一尽可能小的圆把小球落点圈在里面，由此可见圆心的位置是64.7cm ，这就是小球落点的平均位置．
(2)本实验中要测量的数据有：两个小球的质量m 1、m 2，三个落点的距离x 1、x 2、x 3，所以应选A 、B 、D.
(3)入射小球的释放点越高，入射小球碰前速度越大，相碰时内力越大，阻力的影响相对减小，可以较好地满足动量守恒的条件，也有利于减少测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项C 正确．
第2节 光的波粒二象性
1．A 2.B 3.A 4.C 5.A 6.D 7.C 8.AD 9.ADE 10.AC 11.BD
第3节 原子结构、氢原子光谱
1．BC 2.AD 3.AD 4.BD 5.D
第4节 原子核 核反应及核能
1．B 2.A 3.D 4.B 5.D 6.D 7.B 8.D
9．AC
10.10n 17.6
解析：根据21H ＋31H →42H ＋x 并结合质量数守恒和电荷数守恒知x 为10n.由质能方程ΔE ＝
Δmc 2得：
ΔE ＝(m 21H ＋m 31H －m 42He －m 10n)c 2＝(m 21H ＋m 31H －m 42He －m 10n)936MeV/u ＝17.6MeV
11．(1)11H ＋73X →42He ＋42He 或11H ＋73Li →42He ＋42He
(2)3.1×10－29
12．(1)C (2)10n ＋11H →21H
Q 2 解析：(1)从能级图上可以看出，a 光子的能量最大，a 光的波长最短，b 光子的能量最小，b 光的波长最长，因此C 选项正确．
(2)核反应过程遵循质量数、电荷数守恒，因此10n ＋11H →21H ；比结合能即平均每个核子
释放的能量，两个核子结合放出Q 的能量，比结合能为Q 2
； (3)光子能量ε＝hν，动量p ＝h λ，且v ＝c λ
得p ＝εc
，则p A ∶p B ＝2∶1 A 照射时，光电子的最大初动能E A ＝εA －W 0.同理，E B ＝εB －W 0
解得W 0＝E A －2E B。