【创新设计】2015届高考物理(浙江专用)二轮精选题组：专练19 选修3-5(含解析)

专练19选修3－5

1．(1)(多选)下列说法正确的是() A．光子不但具有能量，也具有动量

B．玻尔认为，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的

C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期

D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损

(2)①铝的逸出功为W0＝6.72×10－19 J，用波长λ＝200 nm的光照射不带电的

铝箔，发生光电效应，此时铝箔表面带________(选填“正”或“负”)电．若用铝箔制作光电管，仍用该光照射此光电管，已知普朗克常量h＝6.63×10－

34 J·s，则它的遏止电压为________V(结果保留两位有效数字)．

②在水平气垫导轨上有两个静止的滑块A、B，给A一个初速度v0，使A与B

发生正碰，碰撞后A的速度为0.5v0，B的速度为1.5v0，且方向都与A初速度方向相同．求A和B质量之间的关系．

解析(2)①根据光电效应可知，铝箔表面逸出电子，使得表面带正电，根据爱因斯坦的光电方程

eU c＝h c

λ－W0，

代入数据解得遏止电压U c＝2.0 V.

②由动量守恒定律m A v1＋0＝m A v1′＋m B v2′

代入数据得m A＝3m B

答案(1)AB(2)①正 2.0②m A＝3m B

2．(1)已知23592U有一种同位素核比23592U核多3个中子．某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生α衰变，放出的α粒子的速度大小为v0.写出衰变的核反应方程________(产生的新核的元素符号可用Y表示)；衰变后的新核速度大小为________．

(2)如图1所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导

轨上，弹簧处在原长状态．另一质量与B相同的滑块A，从导轨上的P点以某一初速度v0向B运动，当A滑过距离l时，与B相碰，碰撞时间极短，碰

后A 、B 紧贴在一起运动．滑块A 和B 与导轨间的动摩擦因数都为μ，求碰后A 、B 的速度．(取重力加速度为g )

图1

解析 (1)设核子质量为m ，则α粒子质量为4m ，产生的新核质量为234m ，238 92

U 衰变，

由动量守恒有234m v ＝4m v 0，

解得v ＝2117v 0.

(2)令A 、B 质量均为m ，A 刚接触B 时速度为v 1(碰前)，由功能关系， 12m v 20－12m v 21＝μmgl ① 碰撞过程中动量守恒，令碰后瞬间A 、B 共同运动的速度为v 2

根据动量守恒定律，

m v 1＝2m v 2

②

联立①②解得v 2＝12v 20－2μgl

答案 (1)238 92U →234 90Y ＋42He 2117v 0 (2)12v 20－2μgl

3.(1)如图2所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n ＝3能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出三种频率不同的光，其中从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级所发出的光波长________(填“最长”或“最短”)，用这些光照射逸出功为2.49 eV 的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为________eV .

图2

(2)一质量为0.5 kg的小球A以2.0 m/s的速度和静止于光滑水平面上质量为1

kg的另一大小相等的小球B发生正碰，碰撞后它以0.2 m/s的速度反弹．求原来静止小球B获得的速度大小．

图3

解析(1)由于能级n＝3和n＝2的能量差最小，故辐射的光子频率最小，波长最长；

由爱因斯坦光电效应方程，

hν＝E k＋W，

其中hν＝－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，

代入数据可解得

E k＝9.60 eV.

(2)由动量守恒定律得

m1v1＝－m1v1′＋m2v2

解得v2＝1.1 m/s

答案(1)最长9.60(2)1.1 m/s

4．(1)用中子轰出锂核(63Li)发生核反应，生成氚核和α粒子并放出4.8 MeV的能量，则该反应方程式为_______________________；质量亏损为________(用原子质量单位u表示)，若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，核反应放出的能量全部转化为粒子动能，则α粒子的动能为________．

(2)如图4所示，质量M＝40 g的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点，水平

轻质弹簧一端拴在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接，Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度v0＝50 m/s、质量m＝10 g的弹丸．当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内，碰撞时间极短，不计空气阻力．弹

丸进入靶盒A 后，弹簧的最大弹性势能为多少？

图4

解析 (1)利用核反应方程式中质量数守恒、核电荷数守恒得10n ＋63Li →31H ＋42

He ＋4.8 MeV ；

质量亏损为Δm ＝4.8931u ＝0.005 2 u ；

由动量守恒知m H v 1＝m αv 2，

所以其动能比为

E kH ∶E kα＝p 21m H ∶p 22m α

＝m α∶m H ＝4∶3， 即α粒子的动能为

E kα＝37E ＝2.06 MeV .

(2)弹丸进入靶盒A 后，设弹丸与靶盒A 的共同速度为v ，由系统动量守恒得： m v 0＝(m ＋M )v

靶盒A 的速度减为零时，弹簧的弹性势能最大，由系统机械能守恒得：

E P ＝12(m ＋M )v 2

解得：E P ＝m 2

2(m ＋M )v 20

代入数值得E P ＝2.5 J.

答案 (1)10n ＋63Li →31H ＋42He ＋4.8 MeV 0.005 2 u

2．06 MeV (2)2.5 J