江苏省高考物理复习第十四章练习手册.docx

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江苏省高考物理复习第十四章练习手册

第十四章（选修3-5）

第1讲　动量守恒定律及其应用

一、选择题

1.如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上,现有一男

孩站在小车上用力向右迅速推出木箱.关于上述过程,下列说法中正确的是（　　）

A.男孩和木箱组成的系统动量守恒

B.小车与木箱组成的系统动量守恒

C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒

D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同

2.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.忽略喷气过程中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.v0B.v0

C.v0D.v0

3.如图所示,在光滑水平面上质量分别为mA=2kg、mB=4kg,

速率分别为vA=5m/s、vB=2m/s的A、B两小球沿同一直线相向运动,则（　　）

A.它们碰撞前的总动量是18kg·m/s,方向水平向右

B.它们碰撞后的总动量是18kg·m/s,方向水平向左

C.它们碰撞前的总动量是2kg·m/s,方向水平向右

D.它们碰撞后的总动量是2kg·m/s,方向水平向左

4.（2015·福建卷）如图,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是（　　）

A.A和B都向左运动　　　　B.A和B都向右运动

C.A静止,B向右运动　　　D.A向左运动,B向右运动

5.如图所示,两质量分别为m1=1kg和m2=4kg的小球在光滑水平面上相向而行,速度分别为v1=4m/s和v2=6m/s,发生碰撞后,系统可能损失的机械能为（　　）

A.25JB.35JC.45JD.55J

6.（2014·汕头一模）如图所示,质量为m的小车静止在光滑的水平地面上

车上有半圆形光滑轨道.现将质量也为m的小球在轨道左侧边缘由静止释放,则（　　）

A.小球在下滑过程中机械能守恒

B.小球可以到达右侧轨道的最高点

C.小球在右侧轨道上滑时,小车也向右运动

D.小球在轨道最低点时,小车与小球的速度大小相等,方向相反

二、填空题

7.质量为M的物块静止在光滑水平桌面上,质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0射出.则物块的速度为　　　　,此过程中损失的机械能为　　　　. 

8.（2015·天津卷）如图所示,在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板,A球在水平面上静止放置.B球向左运动与A球发生正碰,B球碰撞前、后的速率之比为3∶1,A球垂直撞向挡板,碰后原速率返回.两球刚好不发生第二次碰撞.A、B两球的质量之比为　　　　,A、B碰撞前、后两球总动能之比为　　　　. 

9.如图所示,用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律,即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系.

（1）实验中,直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的.但是,可以通过仅测量　　　　（填选项前的符号）,间接地解决这个问题. 

A.小球开始释放高度h

B.小球抛出点距地面的高度H

C.小球做平抛运动的射程

（2）图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影,实验时先让入射球m1多次从斜轨上S位置静止释放,找到其平均落地点的位置P,测出平抛射程OP,然后,把被碰小球m2静置于轨道的水平部分,再将入射球m1从斜轨上S位置静止释放,与小球m2相碰,并多次重复.

接下来要完成的必要步骤是　　　　. 

A.用天平测量两个小球的质量m1、m2

B.测量小球m1开始释放高度h

C.测量抛出点距地面的高度H

D.分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、N

E.测量平抛射程OM、ON

（3）若两球相碰前后的动量守恒,其表达式可表示为　　　　　　　[用

（2）中测量的量表示];若碰撞是弹性碰撞,那么还应满足的表达式为　　　　　　　　[用

（2）中测量的量表示]. 

三、计算题

10.（2014·江苏卷）牛顿的《自然哲学的数学原理》中记载,A、B两个玻璃球相碰,碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15∶16.分离速度是指碰撞后B对A的速度,接近速度是指碰撞前A对B的速度.若上述过程是质量为2m的玻璃球A以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球B,且为对心碰撞,求碰撞后A、B的速度大小.

11.（2017·金陵中学）如图所示,用不可伸长的细线悬挂一质量为M=1kg的小木块,木块处于静止状态.现有一质量为m=0.01kg的子弹以初速度v0=300m/s自左方水平地射穿木块,木块上升的最大高度h=0.2m.

（1）求子弹射出木块时的速度v.

（2）若子弹射穿木块的时间为Δt=0.02s,子弹对木块的平均作用力F大小为多少?

12.（2015·扬州一模）如图甲所示,光滑水平面上有A、B两物块,已知A物块的质量mA=1kg.初始时刻B静止,A以一定的初速度向右运动,之后与B发生碰撞并一起运动,它们的x-t图象如图乙所示（规定向右为位移的正方向）,则物体B的质量为多少?

甲

乙

13.（2017·淮阴中学）如图所示,物块A、C的质量均为m,B的质量为2m,都静止于光滑水平台面上,A、B间用一不可伸长的轻质短细线相连.初始时刻细线处于松弛状态,C位于A右侧足够远处.现突然给A一瞬时冲量,使A以初速度v0沿A、C连线方向向C运动,A与C相碰后,粘合在一起.

（1）A与C刚粘合在一起时的速度为多大?

（2）若将A、B、C看成一个系统,则从A开始运动到A与C刚好粘合的过程中系统损失了多少机械能?

第2讲　光电效应　波粒二象性

一、选择题

1.（2014·金陵中学改编）入射光照到某金属表面发生光电效应,若入射光的强度减弱,而频率保持不变,则（　　）

A.从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加

B.逸出的光电子的最大初动能减小

C.单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少

D.有可能不发生光电效应

2.（2014·江苏高考）已知钙和钾的截止频率分别为7.73×1014Hz和5.44×1014Hz,在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应,比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子,钙逸出的光电子具有较大的（　　）

A.波长B.频率

C.能量D.动量

3.（2014·盐城中学）频率为ν的光照射某金属时,产生光电子的最大初动能为Ekm,则（　　）

A.若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为2Ekm

B.若改用频率为2ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+hν

C.若改用频率为ν的光照射,该金属产生光电子的最大初动能为Ekm+hν

D.若改用频率为ν的光照射,该金属可能不发生光电效应

4.关于物质的波粒二象性,下列说法中错误的是（　　）

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

5.（2016·金陵中学）在光电效应实验中,飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线（甲光、乙光、丙光）,如图所示.则可判断出（　　）

A.甲光的频率大于乙光的频率

B.乙光的波长大于丙光的波长

C.乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率

D.甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能

6.下表给出了一些金属材料的逸出功.

材料

铯

钙

镁

铍

钛

逸出功（10-19J）

3.0

4.3

5.9

6.2

6.6

现用波长为400nm的单色光照射上述材料,能产生光电效应的材料最多有（普朗克常量h=6.6×10—34J·s,光速c=3.0×108m/s）（　　）

A.2种B.3种

C.4种D.5种

7.（2017·南京一中）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖.某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系如图所示,其中ν0为极限频率.从图中可

以确定的是（　　）

A.逸出功与ν有关

B.Ekm与入射光强度成正比

C.ν<ν0时,会逸出光电子

D.图中直线的斜率与普朗克常量有关

8.（2015·常州一中）用如图所示的光电管研究光电效应的实验中,用某种频率的单色光a照射光电管阴极K,电流计G的指针发生偏转.而用另一频率的单色光b照射光电管阴极K时,电流计G的指针不发生偏转,那么（　　）

A.a光的频率一定大于b光的频率

B.只增加a光的强度可使通过电流计G的电流增大

C.增加b光的强度可能使电流计G的指针发生偏转

D.用a光照射光电管阴极K时通过电流计G的电流是由d到c

二、填空题

9.（2016·苏锡常镇三模）光电效应是光具有粒子性的有力证据.如图所示,是测定最大初动能和阴极材料的逸出功的实验装置.当开关S断开时,用光子能量为3.11eV的一束光照射阴极K,发现电流表读数不为零.合上开关,调节滑动变阻器,发现当电压表读数小于1.21V时,电流表读数仍不为零;当电压表读数大于或等于1.21V时,电流表读数为零.从上述实验数据可知,此时光电子的最大初动能为　　　　eV,该阴极材料的逸出功为　　　　eV. 

10.（2016·南京、盐城、连云港二模）用频率ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,Uc为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,则光电子的最大初动能为　　　　,该光电管发生光电效应的极限频率为　　　　. 

11.（2014·南淮盐二模）如图所示,某光电管的阴极K用截止频率为ν0的金属钠制成,光电管阳极A和阴极K之间的正向电压为U,普朗克常量为h,电子的电荷量为e,用频率为ν的紫外线照射阴极,有光电子逸出,光电子到达阳极的最大动能是　　　　;若在光电管阳极A和阴极K之间加反向电压,要使光电子都不能到达阳极,反向电压至少为　　　　. 

三、计算题

12.（2016·南京、盐城一模）铝的极限频率为1.1×1015Hz,现用频率为1.5×1015Hz的光照射铝的表面,有光电子逸出.已知普朗克常量为h=6.6×10-34J·s.求光电子的最大初动能.

13.（2014·宿扬泰南二模）用频率为ν的光照射光电管阴极时,产生的光电流随阳极与阴极间所加电压的变化规律如图所示,Uc为遏止电压.已知电子电荷量为-e,普朗克常量为h,求:

（1）光电子的最大初动能Ekm.

（2）该光电管发生光电效应的极限频率ν0.

14.紫光在真空中的波长为4.5×10-7m,问:

（1）紫光光子的能量是多少?

（2）用它照射极限频率为νc=4.62×1014Hz的金属钾能否产生光电效应?

（3）若能产生,则光电子的最大初动能为多少?

（h=6.63×10-34J·s,结果保留三位有效数字）

第3讲　原子与原子核　氢原子光谱

一、选择题

1.如图所示为卢瑟福做α粒子散射实验装置的示意图,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,下列关于观察到的现象的说法中,正确的是（　　）

A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多

B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数和A位置时一样多

C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光

D.放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少

2.（2016·南京、盐城一模）如图所示,某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光,下列说法中正确的是（　　）

A.E1>E2>E3

B.（E3-E2）>（E2-E1）

C.b光的波长最长

D.c光的频率最高

3.放射性元素Rn经α衰变变成钋Po,半衰期约为3.8天;但勘测表明,经过漫长的地质年代后,目前地壳中仍存在天然的含有放射性元素Rn的矿石,其原因是（　　）

A.目前地壳中的Rn主要来自于其他放射性元素的衰变

B.在地球形成初期,地壳中的元素Rn的含量足够多

C.当衰变产物Po积累到一定量以后Po的增加会减慢Rn的衰变进程

D.Rn主要存在于地球深处的矿石中,温度和压力改变了它的半衰期

4.（2016·常州一模）下列说法中正确的是（　　）

A.某放射性原子核经两次α衰变和一次β衰变,核内质子数减少3个

B.玻尔理论可以成功解释氢原子的光谱现象

C.氢原子的核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时,原子的能量增大

D.放射性元素发生β衰变,新核的化学性质不变

5.下列说法中正确的是（　　）

A.γ射线是原子受激发后向低能级跃迁时放出的

B.在稳定的重原子核中,质子数比中子数多

C.核反应过程中如果核子的平均质量减小,则要吸收核能

D.诊断甲状腺疾病时,注入放射性同位素碘131作为示踪原子

6.（2016·扬州一模）关于原子和原子核,下列说法中正确的有　（　　）

A.α粒子散射实验说明了原子的全部正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B.原子核外电子吸收能量脱离原子核束缚形成β射线

C.两个质子与两个中子的质量之和等于He原子核的质量

D.氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子

7.关于原子核的结合能,下列说法中正确的是（　　）

A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量

B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能

C.比结合能越大,原子核越不稳定

D.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能

8.（2014·金陵中学）如图所示为氢原子能级示意图,现有大量的氢原子处于n=4的激发态,当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光.下列说法中正确的是（　　）

A.这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光

B.由n=2能级跃迁到n=1能级产生的光频率最小

C.由n=4能级跃迁到n=1能级的过程中,原子的能量在增加

D.用n=2能级跃迁到n=1能级辐射出的光照射逸出功为6.34eV的金属铂能发生光电效应

二、填空题

9.

一个铀核U）放出一个α粒子后衰变成钍核Th）,其衰变方程为　　　　　　　　　　　;已知静止的铀核、钍核和α粒子的质量分别为m1、m2和m3,真空中的光速为c,上述衰变过程中释放出的核能为　　　　　　　　. 

10.（2015·泰州二模）氢原子的能级如图所示,原子从能级n=4向n=2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料产生光电效应,该金属的逸出功是　　　　eV.从能级n=4向n=1跃迁所放出的光子照射该金属,所产生光电子的最大初动能是　　　　eV. 

11.（2016·南京三模）根据玻尔理论,某种原子处于激发态的能量与轨道量子数n的关系为En=E1（E1表示处于基态原子的能量,具体数值未知）.一群处于n=4能级的原子,向低能级跃迁时发出几种光,其中只有两种频率的光能使极限波长为λ0的某种金属发生光电效应,这两种光的频率中较低的为ν.用频率为ν的光照射该金属产生的光电子的最大初动能为　　　　　　　　;该原子处于基态的原子能量E1为　　　　　　　　.已知普朗克常量为h,真空中的光速为c. 

12.轻核聚变比重核裂变能够释放更多的能量,若实现受控核聚变,且稳定地输出聚变能,人类将不再有“能源危机”.一个氘核H）和一个氚核H）聚变成一个新核并放出一个中子n）.

（1）完成上述核聚变方程HH→　　　 n.

（2）已知上述核聚变中质量亏损为Δm,真空中光速为c,则该核反应中所释放的能量为　　　　. 

三、计算题

13.（2016·苏锡常镇二模Co发生一次β衰变后变为Ni核,在该衰变过程中还发出频率为ν1和ν2的两个光子,试写出衰变方程式,并求出该核反应因释放光子而造成的质量亏损.

14.某些建筑材料可产生放射性气体氡,氡可以发生α或β衰变,如果人长期生活在氡浓度过高的环境中,那么,氡经过人的呼吸道沉积在肺部,并大量放出射线,从而危害人体健康.原来静止的质量为M的氡核Rn）发生一次α衰变生成新核钋（Po）.已知衰变后的α粒子的质量为m、电荷量为q、速度为v,并假设衰变过程中释放的核能全部转化为α粒子和新核的动能.（注:

涉及动量问题时,亏损的质量可忽略不计）

（1）写出衰变方程.

（2）求出衰变过程中的质量亏损.

选修3-5模块总结提升

1.（2017·南京学情调研）

（1）下列说法中正确的是（　　）

A.结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢,原子核越稳定

B.β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时所产生的

C.康普顿效应表明光子除了具有能量外还具有动量

D.在光电效应实验中,某金属的截止频率对应的波长为λ0,若用波长为λ（λ>λ0）的单色光做该实验,会产生光电效应

（2）如图所示为氢原子的能级图.用光子能量为12.75eV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,其中最长波长的光子的频率为　　　　Hz.（已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s,计算结果保留两位有效数字） 

（3）1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核N,发生核反应后产生了氧核O和一个新粒子,若核反应前氮核静止,α粒子的速度为6.0×106m/s,核反应后氧核的速度大小是2.0×106m/s,方向与反应前的α粒子速度方向相同.

①写出此核反应的方程式.

②求反应后新粒子的速度大小.

2.（2016·十三大市模考重组改编）

（1）下列说法中正确的是（　　）

A.电子的衍射图样证实了实物粒子具有波动性

B.为了解释黑体辐射规律,普朗克提出了能量量子化的观点

C.氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时将放出光子

D.光电效应现象中存在极限频率,导致含有光电管的电路存在饱和电流

（2）“正电子湮没”是指正电子与电子相遇后一起消失而放出光子的过程.若一个电子和一个正电子相撞发生湮灭转化成一对光子,正、负电子的质量均为m,相碰前动能均为Ek,光速为c,普朗克常量为h,则对撞过程中系统动量　　　　（填“守恒”或“不守恒”）,光子的频率为　　　　. 

（3）在Hne反应过程中,

①若质子是静止的,测得正电子动量为p1,中子动量为p2,p1、p2方向相同,求反中微子的动量p.

②若质子质量为m1,中子质量为m2,电子质量为m3,m2>m1.要实现上述反应,反中微子能量至少是多少?

（真空中光速为c）

3.（2016·江苏卷）

（1）贝可勒尔在120年前首先发现了天然放射现象,如今原子核的放射性在众多领域中有着广泛应用.下列属于放射性衰变的是（　　）

A.CNeB.UnIY+n

C.HHHenD.HeAlPn

（2）已知光速为c,普朗克常量为h,则频率为ν的光子的动量为　　　　.用该频率的光垂直照射平面镜,光被镜面全部垂直反射回去,则光子在反射前后动量改变量的大小为　　　　. 

（3）几种金属的逸出功W0,见下表:

金属

钨

钙

钠

钾

铷

W0/（×10-19J）

7.26

5.12

3.66

3.60

3.41

用一束可见光照射上述金属的表面,请通过计算说明哪些能发生光电效应.已知该可见光的波长范围为4.0×10-7~7.6×10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s.

4.（2015·江苏卷）

（1）波粒二象性是微观世界的基本特征,下列说法中正确的有（　　）

A.光电效应现象揭示了光的粒子性

B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性

C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释

D.动能相等的质子和电子,它们的德布罗意波长也相等

（2）核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电U是核电站常用的核燃料U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分,并产生　　　　个中子.要使链式反应发生,裂变物质的体积要　　　　（填“大于”或“小于”）它的临界体积. 

（3）取质子的质量mp=1.6726×10-27kg,中子的质量mn=1.6749×10-27kg,α粒子的质量mα=6.6467×10-27kg,光速c=3.0×108m/s.请计算α粒子的结合能.（计算结果保留两位有效数字）

第十四章　选修3-5

第1讲　动量守恒定律及其应用

1.C　【解析】如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变.男孩和木箱组成的系统受到小车对系统的摩擦力的作用,A错误;小车与木箱组成的系统受到人对系统的摩擦力的作用,B错误;男孩小车与木箱组成的系统在水平光滑面上不受外力,竖直方向合外力为0,C正确;动量、动量的改变量均为矢量,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相同、方向相反,D错误.故选C.

2.D　【解析】根据动量守恒定律mv0=（M-m）v,得v=v0,D正确.

3.C　【解析】它们碰撞前的总动量是2kg·m/s,方向水平向右,A、B相碰过程中遵守动量守恒定律,故它们碰撞后的总动量也是2kg·m/s,方向水平向右,C正确.

4.D

5.AB　【解析】若两球发生弹性碰撞,则系统机械能不损失,若两球发生完全非弹性碰撞,则系统机械能损失最多,此时由动量守恒定律和能量守恒定律得m2v2-m1v1=（m1+m2）v,ΔEmax=m1+m2-（m1+m2）v2,联立并代入数据解得ΔEmax=40J,综合可知0≤ΔE≤40J,故A、B正确,C、D错误.

6.BD　【解析】小球在下滑过程,小球和半圆形光滑轨道组成的系统机械能守恒,故A错误;由系统动量和机械能守恒知小球可以到达右侧轨道的最高点,故B正确;由系统动量守恒得0=mv球+mv车,当小球在右侧轨道上滑时,小车在向左减速运动,当小球在轨道最低点时,小车与小球的速度大小相等,方向相反,故C错误,D正确.

7.　　

【解析】由动量守恒定律有mv0=Mv+mv0,得v=,损失的机械能为ΔEk=m-Mv2-m=.

8.4∶1　9∶5

9.

（1）C　

（2）ADE或DEA或DAE　（3）m1·OM+m2·ON=m1·OP　m1·OM2+m2·ON2=m1·OP2

【解析】

（1）小球离开轨道后做平抛运动,由h=gt2知t=,即小球的下落时间一定,则初速度v=可用平抛运动的水平射程来表示,C正确.

（2）本实验要验证的是m1·OM+m2·ON=m1·OP,因此要测量两个小球的质量m1和m2以及它们的水平射程OM和ON,而要确定水平射程,应先分别确定两个小球落地的平均落点,没有必要测量小球m1开始释放的高度h和抛出点距地面的高度H.故应完成的