11-19年高考物理真题分专题汇编之专题115a.选修模块3-5(上).pdf
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1、第第 135a 节节 选修模块选修模块 35(上)(上) 1.2018年江苏卷年江苏卷12C选修3-5(12分) (1)已知A和B两种放射性元素的半衰期分别为T和2T,则相同质量的A和B经过2T后,剩有的A和 B质量之比为 B 。 A1:4 B1:2 C2:1 D4:1 解析:根据半衰期公式 n mm) 2 1 ( 0 ,式中 t n 为经过的半衰期数目,则 A剩有的质量为 T T A mm 2 0 ) 2 1 ( , B剩有的质量为 T T B mm 2 2 0 ) 2 1 ( , 故 mA:mB=1:2,选项 B正确。 (2)光电效应实验中,用波长为0的单色光A照射某金属板时,刚好有光电子
2、从金属表面逸出。 当波长为 2 0 的单色光B照射该金属板时,光电子的最大初动能为 0 hc ,A、B两种光子的动量之比为 1:2 。 (已知普朗克常量为h、光速为c) 解析:根据光电效应方程 0 WhEkm,又 c ,所以有 0 0 0W hc , 0 0 2 W hc Ekm 解得 0 hc Ekm;又光子动量 h p ,所以 A、B两种光子的动量之比为 1:2. (3)如图所示,悬挂于竖直弹簧下端的小球质量为m,运动速度的大小为v,方向向下。经过时间 t,小球的速度大小为v,方向变为向上。忽略空气阻力,重力加速度为g,求该运动 过程中,小球所受弹簧弹力冲量的大小。 解析:取向上为正方向,
3、动量定理 mv(mv)=I 且IFmgt () 解得2 F IFtmvmgt 2.2017年江苏卷年江苏卷 12.C选修 35(12 分) (1)原子核的比结合能曲线如图所示,根据该曲 线,下列判断中正的有 (A)核的结合能约为 14 MeV 4 2He (B)核比核更稳定 4 2He 6 3Li (C)两个核结合成核时释放能量 2 1H 4 2He (D)核中核子的平均结合能比核中的 235 92U 89 36Kr 大 (2)质子()和粒子()被加速到相同动能时,质子的动量 (选填“大于”、“小H 1 1 He 4 2 于”或“等于”)粒子的动量,质子和粒子的德布罗意波波长之比为 (3)甲、
4、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是 1 m/s,甲、乙相 vm O 遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为 1 m/s和 2 m/s求甲、乙两运 动员的质量之比 解答:(1)BC (2)小于 2:1 (3)由动量守恒 11222211 -vmvmvmvm 解得 11 22 2 1 vv vv m m 代入数据得 12 1 2 3 m m 3.2016年新课标年新课标 I 卷卷 35.物理物理选修选修 3-5(15 分) (1)(5分)现用某一光电管进行光电效应实验,当用某一频率的光入射时,有光电流产生。下 列说法正确的是_。(填正确答案标号。选
5、对 1 个得 2 分,选对 2个得 4 分,选对 3 个得 5 分。每选错 1个扣 3分,最低得分为 0 分) A保持入射光的频率不变,入射光的光强变大,饱和光电流变大 B入射光的频率变高,饱和光电流变大 C入射光的频率变高,光电子的最大初动能变大 D保持入射光的光强不变,不断减小入射光的频率,始终有光电流产生 E遏止电压的大小与入射光的频率有关,与入射光的光强无关 答案:ACE 解析:由光电效应规律可知,当频率低于截止频率时无论光照强度多大,都不会有光电流,因此 D 错误;在发生光电效应时,饱和光电流大小由光照强度来决定,与频率无关,光照强度越大饱和光 电流越大,因此 A 正确,B错误,根据
6、可知,对于同一光电管,逸出功 W 不变,当频率WhEkm 变高,最大初动能变大,因此 C正确,由和,得,遏制电 km E Ckm eUEWhEkm C eUWh 压只与入射光频率有关,与入射光强无关,因此 E正确。 (2)(10分)某游乐园入口旁有一喷泉,喷出的水柱将一质量为 M 的卡通玩具稳定地悬停在空 中。为计算方便起见,假设水柱从横截面积为 S 的喷口持续以速度 v0竖直向上喷出;玩具底部为平板 (面积略大于 S);水柱冲击到玩具底板后,在竖直方向水的速度变为零,在水平方向朝四周均匀散 开。忽略空气阻力。已知水的密度为 ,重力加速度大小为 g,求: (i)喷泉单位时间内喷出的水的质量;
7、(ii)玩具在空中悬停时,其底面相对于喷口的高度。 解析:(i)在一段很短的 t时间内,可以为喷泉喷出的水柱保持速度 v0不变。 该时间内,喷出水柱高度: 0 lvt 喷出水柱质量: mV 其中为水柱体积,满足: vVl S 由可得:喷泉单位时间内喷出的水的质量为 0 m vS t (ii)设玩具底面相对于喷口的高度为 h 由玩具受力平衡得: =FMg 冲 其中;F冲为玩具底部水体对其的作用力 由牛顿第三定律: =FF 压冲 其中,F压为玩具时其底部下面水体的作用力 v 为水体到达玩具底部时的速度 由运动学公式: ghvv2- 2 0 2 在很短时间内,冲击玩具水柱的质量为 m t 0 mvs
8、t 由题意可知,在竖直方向上,对该部分水柱有 动量定理 Fmgtm v 压 由于 t很小,mg 也很小,可以忽略 式变为 Ftm v 压 由可得 22 0 2 22 0 22Sv gM g v h 4.2016年新课标年新课标卷卷 35物理选修 3-5(15 分) (1) (5分)在下列描述核过程的方程中,属于衰变的是_,属于 衰变的是_,属 于裂变的是_,属于聚变的是_。 (填正确答案标号) A B C D E F 【答案】C AB E F 【解析】衰变的反应物只有一个,生成物有或;重核裂变一般是中子轰击重核,生成较轻He 4 2 e 0 1 - 的核;氢核聚变是轻核合成为较重的核。 (2)
9、 (10分)如图,光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体,斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩 和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面 3 m/s的速度向斜面体推出,冰块平滑 地滑上斜面体,在斜面体上上升的最大高度为 h=0.3 m(h 小于斜面体的高度) 。已知小孩与滑板的总质 量为 m1=30 kg,冰块的质量为 m2=10 kg,小孩与滑板 始终无相对运动。取重力加速度的大小 g=10 m/s2。 (i)求斜面体的质量; F冲 Mg (ii)通过计算判断,冰块与斜面体分离后能否追上小孩? 【答案】 (i)20 kg (ii)不能 【解析】 (i)规定向右为速度正方向。冰块在斜面体
10、上运动到最大高度时两者达到共同速度,设此 共同速度为 v,斜面体的质量为 m3。由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得 vmmvm)( 32202 22 220232 11 () 22 m vmm vm gh 式中 v20= 3 m/s为冰块推出时的速度。 联立式并代入题给数据得 m3=20 kg (ii)设小孩推出冰块后的速度为 v1,由动量守恒定律有 20211 vmvm 代入数据得 v1=1 m/s 设冰块与斜面体分离后的速度分别为 v2和 v3,由动量守恒和机械能守恒定律有 3322202 vmvmvm 2 33 2 22 2 202 2 1 2 1 2 1 vmvmvm 联立式并代入数
11、据得 v2=1m/s 由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相同且处在后方,故冰块不能追上小 孩。 5.2016年新课标年新课标卷卷 35【物理选修 3-5】 (15 分) (1)一静止的铝原子核俘获一速度为m/s的质子 p 后,变为处于激发态的硅原子核 27 13Al 7 1.0 10 ,下列说法正确的是_(填正确的答案标号,选对一个得 2 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 28 14Si 个得 5分,没错选 1个扣 3 分,最低得分为零分) A核反应方程为 2728 1314 pAlSi B核反应方程过程中系统动量守恒 C核反应过程中系统能量不守恒 D核反应前后核子数相等,
12、所以生成物的质量等于反应物的质量之和 E硅原子核速度的数量级为m/s,方向与质子初速度方向一致 5 10 【答案】ABE 【解析】根据质量数和电荷数守恒可得核反应方程,A 正确;过程中释放的核力 2 27 72 28 8 1 13 31 14 4 p pA Al lS Si i 远远大于外力,故系统动量守恒,B正确;核反应过程中系统能量守恒,C错误;由于反应过程中,要 释放大量的能量,即伴随着质量亏损,所以生成物的质量小于反应物的质量之和,D 错误;由动量守 恒可知,解得,故数量级约为 105 m/s故 E正确; 2 28 8m mv vm mv v 7 7 1 1. .0 0 1 10 0/
13、 / 2 28 8 v vm m s s (2) (10分)如图所示,水平地面上有两个静止的小物块 a 和 b,其连线与墙垂直,a和 b 相距 ll a b l;b与墙之间也相距 l:a 的质量为 m,b的质量为m,两物块与地面间的动摩擦因数均相同,现使 a 3 4 以初速度向右滑动,此后 a 与 b发生弹性碰撞,但 b 没有与墙发生碰撞,重力加速度大小为 g,求物 0 v 块与地面间的动摩擦力因数满足的条件。 【答案】 22 00 32 2113 vv glgl 【解析】:设物块与地面间的动摩擦因数为 。若要物块 a、b 能够发生碰撞,应有 2 0 1 2 mvmgl 即 2 0 2 v g
14、l 设在 a、b发生弹性碰撞前的瞬间,a的速度大小为 v1。由能量守恒有 22 01 11 22 mvmvmgl 设在 a、b碰撞后的瞬间,a、b的速度大小分别为 v1、v2,由动量守恒和能量守恒有 mv1=mv1+v2 3 4 m 222 112 111 3 () 2224 m mvmvv 联立式解得 v2=v1 8 7 由题意,b没有与墙发生碰撞,由功能关系可知 2 2 1 33 () 244 mm vgl 联立式,可得 2 0 32 113 v gl 联立式,a与 b发生碰撞、但 b 没有与墙发生碰撞的条件 22 00 32 1132 vv glgl 6.2016年江苏卷年江苏卷 12.
15、C选修选修 35 (12 分)分) (1)贝克勒尔在 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) eNC 0 1 14 7 14 6 (B) n2YInU 1 0 95 39 139 53 1 0 235 92 (C) nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 (D) nPAlHe 1 0 30 15 27 13 4 2 (2)已知光速为 c,普朗克常数为 h,则频率为 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
16、属 钨 钙 钠 钾 铷 W0/(10-19J) 7 .26 5 .12 3 .66 3 .60 3 .41 由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 的范围为 4.010-77.610-6 m,普朗克常数 h=6.6310-34 Js。 【答案】 (1)A (2) (3)钠、钾、铷能发生光电效应 c hv c hv 2 【解析】 (1)原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫作原子核的衰变,只有选项 A 符 合。选项 B是核裂变反应选项 D 是人工核转变反应,选项 C是核聚变反应。 (2)因为光速 c=,则,所以光子的动量,由于动量是矢量,因此若以
17、射向平 v c c hvh p 面 镜 时 光 子 的 动 量 方 向 为 正 方 向 , 即, 反 射 后, 动 量 的 变 化 量 c hv p 1 c hv p- 2 ,则光子在反射前后动量改变量的大小为。 c hv ppp2- 12 c hv 2 (3)光子的能量,当 =4.010-7 m时,E=5.010-19 J。 hc E 根据 EW0判断,钠、钾、铷能发生光电效应。 7.2016年海南卷年海南卷 17.选修 3-5(12 分) (1) (4分)下列说法正确的是_。 A爱因斯坦在光的粒子性的基础上,建立了光电效应方程 B康普顿效应表明光子只具有能量,不具有动量 C成功地解释了氢原
18、子光谱的实验规律 D卢瑟福根据粒子散射实验提出了原子的核式结构模型 E德布罗意指出微观粒子的动量越大,其对应的波长就越长 【答案】ACD 【解析】爱因斯坦提出了光子假说,建立了光电效应方程,故选项 A 正确;康普顿效应表明光不 仅具有能量,还有动量,故选项 B错误;玻尔的原子理论成功地解释了氢原子光谱的实验规律,故 C 正确;卢瑟福根据 粒子散射实验提出了原子核式结构模型,故 D 正确;德布罗意波长为:, h p 其中 p为微粒的动量,故动量越大,则对应的波长越短,故选项 E错误。 (2) (8分)如图,物块 A通过一不可伸长的轻绳悬挂在天花板下,初始时静止;从发射器(图中 未画出)射出的物块
19、 B沿水平方向与 A相撞,碰撞后两者粘连在一起运动, 碰撞前 B的速度的大小 v及碰撞后 A和 B一起上升的高度 h 均可由传感器(图 中未画出)测得。某同学以 h 为纵坐标,v2为横坐标,利用实验数据作直线拟 合,求得该直线的斜率为 k=1.92 10-3s2/m。已知物块 A和 B的质量分别为 mA=0.400kg和 mB=0.100kg,重力加速度大小 g=9.8m/s2。 (i)若碰撞时间极短且忽略空气阻力,求 h-v2直线斜率的理论值 k0。 (ii)求 k值的相对误差 0 0 kk k ( =)100%,结果保留 1 位有效数字。 【答案】 (i) -32 0 2.04 10 s
20、/ mk (ii) =6% 【解析】 (i)设物块 A和 B碰撞后共同运动的速度为 v,由动量守恒定律有 BAB ()m vmmv 在碰撞后 A和 B共同上升的过程中,由机械能守恒定律有 2 ABAB 1 ()=() 2 mmvmmgh 联立式得 2 2 B 2 AB 2 () m hv g mm 由题意得 2 B 0 2 AB 2 () m k g mm 代入题给数据得 -32 0 2.04 10 s / mk (ii)按照定义 0 0 =100% kk k 由式和题给条件得 =6% 8.2015年理综新课标年理综新课标 I 卷卷 35.【物理物理选修选修 3-5】 (15 分) v B A
21、 (1) (5分)在某次光电效应实验中,得到的遏止电压 UC与入射 光的频率 的关系如图所示,若该直线的斜率和截距分别为 k和 b,电 子电荷量的绝对值为 e,则普朗克常量可表示为 ,所用材料的 逸出功可表示为 。 答案:ek -eb 解析:光电效应中,入射光子能量,克服逸出功 W0后多余的能量转换为电子动能,反向遏hh 制电压;整理得,斜率即,所以普朗克常量,截距为,即 0 Wheu e W e h u 0 h k e hekb ,所以逸出功 0 WebebW 0 (2) (10分)如图,在足够长的光滑水平面上,物体 A、B、C位于同一直线上,A位于 B、C之 间。A的质量为 m,B、C的质
22、量都为 M,三者均处于静止状态, 现使 A以某一速度向右运动,求 m 和 M 之间满足什么条件才能使 A只与 B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。 答案: MmM之之2-5 解析:设 A运动的初速度为 v0, A向右运动与 C发生碰撞,根据弹性碰撞可得 110CA Mvmvmv 2 1 2 1 2 0 2 1 2 1 2 1 CA Mvmvmv 联立式可得 01 v Mm Mm vA 01 2 v Mm m vC 要使得 A与 B发生碰撞,需要满足 vA10,即 mM A反向向左运动与 B发生碰撞过程,弹性碰撞同样有 0 2 12 v) Mm Mm (v Mm Mm v AA 根据
23、题意,要求 A只与 B、C各发生一次碰撞,应有 vA2 vC1, 联立式得 04 22 MmMm 解得 Mm之之2-5 所以 m 和 M 之间应满足的条件为 MmM之之2-5 9.2015年理综新课标年理综新课标卷卷 35 【物理物理选修选修 3-5】 (15 分) (5分)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是_。 (填正确答 案标号。选对 1个得 2分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个的 5 分。每选错 1 个扣 3分,最低得分为 0 BAC Uc v 分。 ) A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样 B 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹 C人们利用慢中子衍射来
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