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选考部分 专练23.doc

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1、专练 23 选修 35(限时:40 分钟)1 (2013新课标35)(1)一质子束入射到静止靶核 Al 上,产生如下核反应:2713p Al Xn2713式中 p 代表质子,n 代表中子,X 代表核反应产生的新核由反应式可知,新核 X 的质子数为_,中子数为_(2)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块 A 和 B,两者相距为 d.现给 A 一初速度,使A 与 B 发生弹性正碰,碰撞时间极短当两木块都停止运动后,相距仍然为 d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为 ,B 的质量为 A 的 2 倍,重力加速度大小为 g.求 A 的初速度的大小答案 (1)14 13 (2) 285gd解析 (1)由

2、H Al X n,由 质量数守恒和电荷数守恒得新核的质子数为 14,中1 2713 2714 10子数为 13.(2)设木块 A 的初速度为 v0,运动距离 d 后速度为 v,A、B 碰后的速度分别为 v1、v2,运动的距离分别为 x1、x2.由于 A、B 发生弹性正碰的时间极短,所以碰撞前后动量守恒、 动能守恒,有mAvm Av1m Bv2 mAv2 mAv mBv 12 12 21 12 2联立解得 v1 v v mA mBmA mB 13v2 v v 2mAmA mB 23A、B 与地面的动摩擦因数均为 ,由牛 顿第二定律得mgma所以 A、B 的加速度大小均 为 ag A、B 均做匀减

3、速直线运动对 A 木块有碰前 v2v 2ad20碰后 A 木块反向做匀减速运动 0v 2ax 121对 B 木块有 0v 2ax 22由题意知 x1x 2d 联立得 v 185gd将上式带入解得 v0 285gd2 (2013山东38)(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应,当温度达到108 K 时,可以发生“氦燃烧 ”完成“氦燃烧”的核反应方程: He_ Be.42 84 Be 是一种不稳定的粒子,其半衰期为 2.61016 s一定质量的 Be,经84 847.81016 s 后所剩 Be 占开始时的_84(2)如图 1 所示,光滑水平轨道上放置长板 A(上表面粗糙)和滑块

4、C,滑块 B 置于 A 的左端,三者质量分别为 mA2 kg、m B1 kg、m C2 kg.开始时 C 静止A、B 一起以v05 m/s 的速度匀速向右运动,A 与 C 发生碰撞(时间极短)后 C 向右运动,经过一段时间,A、B 再次达到共同速度一起向右运动,且恰好不再与 C 发生碰撞求 A 与 C 碰撞后瞬间 A 的速度大小图 1答案 (1) He(或 ) (或 12.5%)4218(2)2 m/s解析 (2)因碰撞时间极短, A 与 C 碰撞过程动量守恒, 设 碰后瞬间 A 的速度为 vA,C 的速度为 vC,以向右为正方向,由 动量守恒定律得mAv0m AvAm CvC A 与 B 在

5、摩擦力作用下达到共同速度, 设共同速度为 vAB,由动量守恒定律得mAvAm Bv0(m Am B)vAB A 与 B 达到共同速度后恰好不再与 C 碰撞, 应满足vABv C 联立式,代入数据得vA 2 m/s3 (1)如图 2 所示为氢原子的部分能级示意图,若用大量能量为 12.1 eV 的电子轰击一群处于基态的氢原子,氢原子跃迁到激发态后,向低能级跃迁的过程中辐射出波长不同的光子,其中波长最长的光子的能量是_eV;这种光子 _(填“能”或“不能”)使逸出功为 2.5 eV 的某金属发生光电效应图 2(2)如图 3 所示,质量分别是 m12m 2 的两个大小相同的弹性小球,用轻绳紧紧地捆在

6、一起,以速度 v02 m/s 沿足够长的光滑水平面做直线运动某一时刻绳子突然断开,断开后 m1、m 2 两小球动量分别为 p11 kgm/s、p 25 kgm/s,求:图 3从两小球刚分离时刻开始计时,经时间 t2 s 两球之间的距离;两弹性小球释放出的总弹性势能答案 (1)1.89 不能 (2) 9 m 6.75 J解析 (1)根据题意可知,当大量电子轰击氢原子后,原子会跃迁到 n3 能级,故当原子向低能级自发跃迁时,会放出三种 频率的光子,其中 频率最低、波长最长的光子的能量为 3.40 eV1.51 eV 1.89 eV,因为低于 2.5 eV,故不能发生光电效应(2)由动量守恒定律得3

7、m2v0p 1p 2又由于 p1m 1v1p2m 2v2联立解得 m21 kg,v 10.5 m /s,v25 m/s则经过 2 s 两球之间的距离 x 为xv 2tv 1t联立解得 x9 m设两个弹性小球释放出的总弹性势能为 Ep由能量守恒定律得:Ep 3m2v 2m2v m2v12 20 12 21 12 2联立解得 Ep6.75 J4 (1)下列说法正确的是_A氡的半衰期为 3.8 天,若取 4 个氡原子核,经 7.6 天后就一定剩下 1 个原子核了B原子核内的中子转化成一个质子和一个电子,这种转化产生的电子发射到核外,就是 粒子,这就是 衰变的实质C光子的能量由光的频率所决定D只要有核

8、反应发生,就一定会释放出核能E按照玻尔理论,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,电子的动能减小,电势能增大,原子的总能量不变(2)如图 4 所示,一辆质量为 M6 kg 的平板小车停靠在墙角处,地面水平且光滑,墙与地面垂直一质量为 m2 kg 的小铁块( 可视为质点)放在平板小车最右端,平板小车上表面水平且与小铁块之间的动摩擦因数 0.45,平板小车的长度 L1 m现给铁块一个 v05 m/s 的初速度使之向左运动,与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动,碰撞过程中无能量损失,求小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能(g 取 10 m/s2)图 4答案 (1)BC (2)1

9、8 J解析 (1)半衰期是大量原子衰变时所表现出的统计规律,对少量原子核没有意义,A 错;衰变的实质是指原子核内的中子转化成质子后释放出电 子的过程,B 正确;根据光子能量计算公式 h 可知光子的能量由光的频率决定, C 正确;只有存在质量亏损的核反应(核反应过程比结合能下降)才会释放核能, D 错;按照玻尔理论, 氢原子的核外电子吸收光子向高能级跃迁时,核外电 子的轨道半径增大, 电子运动 的动能减小,系统势能增加,总能量增加,E 错(2)设铁块向左运动到达竖直墙壁时的速度为 v1,根据动能定理得mgL mv mv12 21 12 20解得 v14 m/s假设发生弹性碰撞后小铁块最终和平板小

10、车达到的共同速度为 v2,根据动量守恒定律得mv1(Mm)v 2解得 v21 m/s设小铁块运动的位移为 x 时与平板小车达到共同速度,则根据功能关系得mgx (M m)v mv12 2 12 21解得 x m43由于 xL 说明铁块在没有与平板小车达到共同速度时就滑出平板小车所以小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能为E2mgL18 J5 (1)某种金属发生光电效应时,逸出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图 5所示,则该金属的极限频率为_若用频率为 的单色光照射该金属,有光电子从金属表面逸出,逸出的光电子的最大初动能为_(普朗克常量为 h)图 5(2)如图 6 所示,质量为

11、3 kg 的木箱静止在光滑的水平面上,木箱内粗糙的底板正中央放着一个质量为 1 kg 的小木块,小木块可视为质点现使木箱和小木块同时获得大小为 2 m/s 的方向相反的水平速度,小木块与木箱每次碰撞过程中机械能损失 0.4 J,小木块最终停在木箱正中央已知小木块与木箱底板间的动摩擦因数为 0.3,木箱内底板长为 0.2 m求:图 6木箱的最终速度的大小;小木块与木箱碰撞的次数答案 (1) hW (2)1 m/s 6Wh解析 (1)根据光电效应方程 EkmhW 可知, Ekm 图象的纵截距为逸出功,由hcW,解得金属的极限频率 c ,用频率为 的光照射时光电子的最大初动能为WhhW.(2)设最终

12、速度为 v 共 ,由 动量守恒定律得(Mm)v( Mm)v 共v 共 1 m/s整个过程损失的机械能E (mM )v2 (mM)v12 12 2共令碰撞次数为 n,木箱底板长为 Ln(mgL0.4 J) E解得 n66 (1)下列说法中正确的是_A在关于物质波的表达式 h 和 p 中,能量 和动量 p 是描述物质的粒子性的重h要物理量,波长 或频率 是描述物质的波动性的典型物理量B光电效应既显示了光的粒子性,又显示了光的波动性C天然放射现象的发现,揭示了原子核有复杂结构D 射线是波长很短的电磁波,它的穿透能力比 射线要强E一个氘核( H)与一个氚核 ( H)聚变生成一个氦核( He)的同时,放

13、出一个质子21 31 42(2)如图 7 所示,在光滑水平面上,质量为 m 的小球 B 连接着一个轻质弹簧,弹簧与小球均处于静止状态质量为 2m 的小球 A 以大小为 v0 的水平速度向右运动,接触弹簧后逐渐压缩弹簧并使 B 运动,经过一段时间,A 与弹簧分离求:图 7当弹簧压缩至最短时,弹簧的弹性势能 Ep 为多大;若开始时,在 B 球的右侧某位置固定一块挡板,在 A 与弹簧未分离前使 B 球与挡板发生碰撞,并在碰撞后立即将挡板撤走设 B 球与挡板碰撞时间极短,碰后 B 球的速度大小不变,但方向与原来相反欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第问中 Ep 的 3 倍,必须使两球在速度

14、达到多大时与挡板发生碰撞答案 (1)ACD (2) mv A 球速度为 ,B 球速度为 v013 20 v02解析 (1)光电效应现象表明光具有粒子性,选项 B 错误;一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核时放出一个中子,选项 E 错误故本 题答案为 A、C、D.(2)设弹簧压缩至最短时, A、B 速度均为 v,选取向右为正方向,根据动量守恒定律有2mv0(2m m) v解得 v v023根据机械能守恒定律有2mv E p (2mm) v212 20 12Ep mv13 20弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第问中 Ep 的 3 倍,即Ep3 mv mv13 20 20此时小球 A、B 的总动能

15、Ek 2mv E p012 20故小球 A、B 的 总动量为 0,B 球与挡板碰撞前瞬间两球动量等大设 B 球与挡板碰撞时,A 球速度为 v1,B 球速度为 v2(均向右)2mv1mv 2根据动量守恒定律有2mv02mv 1mv 2可得 v1 v0,v2v 0127(1)在氢原子光谱中,电子从较高能级跃迁到 n2 能级发出的谱线属于巴耳末系若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系,则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出不同频率的谱线的条数为 ( )A2 B5 C4 D6(2)如图 8 所示,光滑的水平面上有两块相同的长木板 A 和 B,长均为 l0.5 m,在 B的右端有一个可以看做

16、质点的小铁块 C,三者的质量都为 m,C 与 A、B 间的动摩擦因数都为 .现在 A 以速度 v06 m/s 向右运动并与 B 相碰,撞击时间极短,碰后 A、B 粘在一起运动,而 C 可以在 A、 B 上滑动,问:如果 0.5,则 C 会不会掉落地面?(g10 m/s 2)图 8答案 (1)D (2)不会解析 (1)由题意知, 这群氢原子的核外电子的最高能级为第 4 能级,从第 4 能级跃迁到基态的过程中可能发出 6 种不同频率的光子, D 正确(2)设 A、B 碰撞后速度均为 v1,若 C 不掉落地面, A、B、C 相对静止时速度为 v2,C 在 AB上滑行的距离为 s,取向右为 正方向,由

17、 动量守恒定律得mv02mv 1v13 m/smv03mv 2v22 m/s由能量守恒定律得 2mv 3mv mgs12 21 12 2解得 s0.6 m因为 s2l 所以 C 不会掉落地面8 (1)2013 年 2 月 12 日朝鲜进行了第三次核试验,韩美情报部门通过氙(Xe)和氪(Kr)等放射性气体,判断出朝鲜使用的核原料是铀(U)还是钚(Pu),若核试验的核原料是 U,23592则:完成核反应方程 U n Sr Xe_.23592 10 9038 13654本次核试验释放的能量大约相当于 7 000 t TNT 当量,已知铀核的质量为 235.043 9 u,中子质量为 1.008 7

18、u,锶(Sr)核的质量为 89.907 7 u,氙(Xe)核的质量为 135.907 2 u,1 u 相当于 931.5 MeV 的能量,则一个 U 原子核裂变释放的能量为_ MeV.23592(2)在某次军事演习中,载有鱼雷的快艇总质量为 M,以速度 v 匀速前进,现沿快艇前进的反方向发射一颗质量为 m 的鱼雷后,快艇速度增为原来的 倍,若不计水的阻力,43求鱼雷相对静水的发射速度为多大答案 (1)10 n 140.4 (2)10Mv 4mv3m解析 (1)由于核反应中电荷数、质量数守恒, 则中子轰击 U 时将放出 10 个中子;23592该反应的质量亏损为 m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 u101.008 7 u0.150 7 u,则释放的核能 为 Emc 20.150 7931.5 MeV140.4 MeV.(2)取快艇初速度的方向为正方向,由动量守恒定律有Mv(M m) vmv43解得 vMv 4mv3m

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