2020年物理人教版选修3-5 综合训练

2020年物理人教版选修3-5 综合训练

选修模块 3-5 综合训练 ‎1.(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是( )‎ ‎(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为γ的光子被电离后，电子速度大小为___________(普朗克常量为h ).‎ ‎(3)有些核反应过程是吸收能量的。例如在中，核反应吸收的能量，在该核反应中，X表示什么粒子？X粒子以动能EK轰击静止的，若EK=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。‎ ‎2．（1）下列说法正确的是 ‎ A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构 B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短 D．将放射性元素掺杂到其它稳定元素中，并降低其温度，它的半衰期不发生改变 ‎（2）北京时间2011年3月11日在日本海域发生强烈地震，并引发了福岛核电站产生大量的核辐射，经研究，其中核辐射的影响最大的是铯137（），可广泛散布到几百公里之外，且半衰期大约是30年左右）．请写出铯137发生β衰变的核反应方程：‎ ‎ ．如果在该反应过程中释放的核能为，则该反应过程中质量亏损为 ．（已知碘（I）为53号元素，钡（）为56号元素）‎ ‎（3）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，它们的位移-时间图象如图乙所示（规定向右为位移的正方向），则物体B的质量为多少？‎ A B S O vA 图甲 t/s S/m ‎0‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎16‎ ‎20‎ B A 图乙 A、B整体 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎3．（1）一个质子以1.0×10７m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是 。‎ A．核反应方程为Al＋H →Si B．核反应方程为Al＋n →Si C．硅原子核速度的数量级为10７m/s，方向跟质子的初速度方向一致 D．硅原子核速度的数量级为10５m/s，方向跟质子的初速度方向一致 ‎(2)目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害。三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是 ‎ A．α射线，β射线，γ射线 B．β射线，α射线，γ射线 C．γ射线，α射线，β射线 D．γ射线，β射线，α射线 ‎（3）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核（H）结合成1个氦核（He），同时释放出正电子（e）。已知氢核的质量为mP，氦核的质量为mα，正电子的质量为me，真空中光速为c。计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能。‎ ‎4．⑴(4分)下列说法正确的是 ‎ A．原子核内部某个中子转变为质子和电子，产生的电子从原子核中发射出来，这就是β衰变 ‎ B．比结合能小的原子核结合成或分解成比结合能大的原子核时一定吸收核能 C．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小。‎ D．德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念，认为一切物体都具有波粒二象性。‎ ‎⑵(4分)）现用下列几种能量的光子的光照射处于 ‎ 基态的氢原子，A：10.25eV、B：12.09eV、C：‎ ‎12.45eV，则能被氢原子吸收的光子是 （填 序号），氢原子吸收该光子后可能产生 种 频率的光子．氢原子能级图为：‎ ‎⑶ (4分) 如图(a)所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点 计时器的纸带，当甲车受到水平向右的瞬时冲量时，随即启动打点计时器，甲车运动一 段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两 车运动情况如图（b）所示，电源频率为50Hz，求：甲、乙两车的质量比m甲：m乙 打点计时器 甲 乙 ‎(a)‎ ‎(b)‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎5．⑴下列关于近代物理知识说法，你认为正确的是 。‎ ‎ A．汤姆生发现了电子，表明原子具有核式结构 ‎ B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 ‎ C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太长 ‎ D．按照波尔理论，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，原子总能量增加 ‎（2）一个氘核(H)和一个氚核(H)结合成一个氦核并放出一个中子时，质量亏损为Δm，已知阿伏加德罗常数为NA，真空中的光速为c，若1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，则在核反应中释放的能量为________．‎ ‎ A．NAΔmc2 B．2NAΔmc2 C.NAΔmc2 D．5NAΔmc2‎ ‎（3）用速度为v0、质量为m1的He核轰击质量为m2的静止的7N核，发生核反应，最终产生两种新粒子A和B.其中A为8O核，质量为m3，速度为v3；B的质量为m4.‎ ‎①计算粒子B的速度vB.‎ ‎②粒子A的速度符合什么条件时，粒子B的速度方向与He核的运动方向相反．‎ ‎6.（1）下列四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（　　　） ‎ 甲 乙 丙 丁 A、图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 B、图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 C、图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 D、图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 甲 甲 乙 ‎（2）一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光，已知普朗克恒量为h，光速为c， 则此光源每秒钟发出的光子数为_____ ______个，若某种金属逸出功为W，用此光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能为________ ________。‎ ‎（3）在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为1kg，乙的质量为3kg，碰前碰后的位移时间图像如图所示，碰后乙的图像没画，则求碰后乙的速度，并在图上补上碰后乙的图像 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎7．（1）下列说法中正确的有 ‎ A．黑体辐射时电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说 C．天然放射现象的发现揭示原子核有复杂的结构 D．卢瑟福首先发现了质子和中子 ‎（2）题图 ‎（2）如图所示，是使用光电管的原理图。当频率为的可见光照射到阴极K上时，电流表中有电流通过。‎ ‎ ①当变阻器的滑动端P向 端滑动时(选填“左”或“右”)，通过电流表的电流将会减小。‎ ‎ ②当电流表电流刚减小到零时，电压表的读数为U，则光电子的最大初动能为 (已知电子电荷量为e)．‎ ‎ ③如果不改变入射光的频率，而增加入射光的强度，则光电子的最大初动能将_______ (选填“增加”、“减小”或“不变”)．‎ ‎（3）物理学家们普遍相信太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应。根据这一理论，在太阳内部4个氢核（）转化成一个氦核（）和两个正电子（）并放出能量。已知质子质量mP=1.0073u，α粒子质量mα=4.0015u，电子质量me=0.0005u。其中u为原子质量单位，且1u相当于931.5MeV。‎ ‎（1）写出该核聚变的反应方程；‎ ‎（2）一次这样的核反应过程中释放出多少兆电子伏特的能量？（保留4位有效数字）‎ ‎8． （1）下列说法正确的是 ‎ ‎ A．康普顿效应进一步证实了光的波动特性 ‎ B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出电磁辐射的能量的量子化 ‎ C．经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征 ‎ D．天然放射性元素的半衰期与环境的温度有关 ‎ （2）是不稳定的，能自发地发生衰变。‎ ‎ ①完成衰变反应方程 。‎ ‎②衰变为，共经过 次衰变， 次衰变。‎ ‎ （3）氢原子的能级如图所示，有一群处于n=4能级的氢原子。如果原子n=2向n=1跃迁所发生的光正好使某种金属材料产生光电效应，则：‎ ‎ ①这群氢原子发出的光谱中共有几条谱线能使该金属产生光电效应？‎ ‎②从能级n=4向n=1发出的光照射该金属材料，所产生的光电子的最大初动能为多少？‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎9. (1) 存在下列事实：① 一对高能的γ光子相遇时可能产生一对正负电子；② 一个孤立的γ光子不论其频率多高都不可能产生一对正负电子；③ 一个高能的γ光子经过重核附近时可能产生一对正负电子；④ 原子核发生变化时，只发射一些特定频率的γ光子．关于上述事实下列说法正确的是(电子质量me，光在真空中速度为c，普朗克常量为h)________．‎ A. 事实①表明，微观世界中的相互作用，只要符合能量守恒的事件就一定能发生 B. 事实②说明，动量守恒定律和能量守恒定律是自然界的普遍规律 C. 事实③中，由于外界重核的参与，系统动量不守恒，而γ光子的频率需满足ν ≥ D. 事实④中表明，原子核的能级也是不连续的 ‎(2) Th本身不是易裂变材料，但是一种增殖材料，它能够吸收慢中子变成Th，然后经过________次________衰变转变为易裂变材料铀的同位素U.‎ ‎(3) 如图为通过某光电管的光电流与两极间电压的关系，当用光子能量为4.5eV的蓝光照射光电管的阴极K时，对应图线与横轴的交点U1＝－2.37V.(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电量e＝1.6×10－19 C)(以下计算结果保留两位有效数字)‎ ‎① 求阴极K发生光电效应的极限频率．‎ ‎② 当用光子能量为7.0eV的紫外线持续照射光电管的阴极K时，测得饱和电流为0.32μA，求阴极K单位时间发射的光电子数．‎ ‎10．（1）以下说法中正确的是 （ ）‎ A．在原子核反应中，反应前后质子数、中子数、电子数都是守恒的 B．玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的 C．核力是强相互作用的一种表现，在原子核内核力比库仑力大得多 D．光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型 A A B B 碰撞前 碰撞后 ‎（2）题图 ‎（2）如图所示，一个运动的中子与一个静止的中子发生弹性碰撞，碰撞过程中 动量 （“一定”、“可能”或“一定不”）守恒 碰撞后A中子 （“静止”、“向右运动”或“向左运动”）。‎ ‎（3） 我国大亚湾核电站总装机容量3.8×109W。如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J。假定所产生的能量全部转化成电能，每年该电站满负荷工作要消耗多少铀235？(一年时间约3.2×108s，结果取一位有效数字)‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎11．（1） 下列说法中正确的是　　　　　　　‎ ‎ 　A．太阳辐射的能量主要来源于重核裂变 B．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．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的 D．比结合能越大表示原子核中核子结合得越松散，原子核越不稳定 ‎（2） 用能量为l5eV的光子照到某种金属上，能发生光电效应，测得其光电子的最大初动能为12.45eV，则该金属的逸出功为 eV．氢原子的能级如图所示，现有一群处于n=3能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有 种．‎ ‎（3） 2011年3月11日，日本发生9．o级地震后爆发海啸，导致福岛核电站核泄漏，核安全问题引起世界关注．福岛核电站属于轻水反应堆，即反应堆使用普通水作为减速剂，使快中子减速变成慢中子，便于被俘获，发生可控制核裂变的链式反应．‎ ‎ （a）若铀核俘获一个慢中子，发生核裂变后产生了和，写出核裂变方程 ‎ （b）若快中子的减速过程可视为快中子与普通水中核发生对心正碰后减速．上述碰撞过程可简化为弹性碰撞，现假定某次碰撞前快中子速率为v0，靶核核静止．试通过计算说明，此次碰撞后中子的速度变为多少?（已知氢核质量和中子质量近似相等）．‎ ‎12．（1）在下列核反应方程中，x代表质子的方程是 ‎ A．+→ B．+→‎ C．+→ D．→+‎ ‎（2）当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的光电子的最大初动能是1.5 eV。为了使该金属产生光电效应，入射光子的最低能量为 ‎ A．1.5 eV B．3.5 eV C．5.0 eV D．6.5 eV ‎(3)一台激光器发光功率为P0，发出的激光在真空中波长为，真空中的光速为，普朗克常量为，则每一个光子的动量为 ；该激光器在秒内辐射的光子数为 。‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎13．（1）下面核反应中X代表电子的是 ‎ A． B．‎ ‎4.5‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎5.5‎ ‎6.0‎ ‎6.5‎ ‎7.0‎ ‎0.0‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.6‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ C． ‎ D．‎ ‎（2）从某金属表面逸出光电子的最大初动能与入射光的频率的图像如下图所示，则这种金属的截止频率是 HZ；普朗克常量 是 Js。‎ ‎（3）一个静止的铀核（原子质量为232.0372u）放出一个α粒子（原子质量为4.0026u）后衰变成钍核（原子质量为228.0287u）。（已知：原子质量单位1u=1.67×10—27kg，1u相当于931MeV）‎ ‎①算出该核衰变反应中释放出的核能?‎ ‎②假设反应中释放出的核能全部转化为钍核和α粒子的动能，则钍核获得的动能与α粒子 的动能之比为多少?‎ ‎14．⑴如图所示，小车与木箱紧挨着静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 ‎⑵若氢原子的基态能量为E（E＜0 ），各个定态的能量值为En=E/n2（n=1，2，3…），则为使一处于基态的氢原子核外电子脱离原子核的束缚，所需的最小能量为 ；若有一群处于n=2能级的氢原子，发生跃迁时释放的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功至多为 （结果均用字母表示）。‎ ‎⑶在某些恒星内，3个α粒子可以结合成一个核，已知核的质量为1.99502×10-26kg, α粒子的质量为6.64672×10-27kg，真空中的光速c=3×108m/s，计算这个反应中所释放的核能（结果保留一位有效数字）。‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎3-5 参考答案 ‎1. (1)A ;(2)越大 （3）；不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。‎ ‎2．（1）B D （2） ‎ ‎（3）根据公式 由 图可知，‎ 撞前 撞后 ‎ ‎ 则由 解得： ‎ ‎3.（1）AD （2）A ‎ ‎（3）； ‎ ‎4． ⑴AD ⑵B 3 ⑶由图知：碰前甲车运动的速度大小为v甲=0.6m/s ，碰后甲乙两车一起运动的速度大小为v共=0.4m/s ，由动量守恒定律可得：‎ m甲v甲=（m甲+ m乙）v共 解得：m甲：m乙=2：1‎ ‎5 . (1)CD (2)根据爱因斯坦的质能方程，一个氘核(H)和一个氚核(H)结合成一个氦核并放出一个中子释放的能量为Δmc2,1 mol氘和1 mol氚完全发生上述核反应，释放的能量为上述反应的NA倍，即NAΔmc2.‎ ‎ (3) ①由动量守恒定律有：m1v0＝m3v3＋m4vB，解得：vB＝.‎ ‎5‎ ‎10‎ ‎15‎ ‎20‎ ‎0‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 甲 甲 乙 ‎ ② B的速度与He核的速度方向相反，即：m1v0－m3v3<0，解得：v3>.‎ ‎6．（1）AB （2） 、‎ ‎（3）由图v甲=0 v´甲=0.3m/s v乙=0.2m/s ‎ ‎ 由动量守恒定律 m甲v甲+m乙v乙=m甲v甲´+m乙v乙´ 解得 v乙´=0.1m/s ‎7．（1）（ AC ）（2）① 右 ，② eU _③ 不变 ‎ ‎（3）（1）4→+2 （2）ΔE＝24.87 MeV ‎ ‎8. （1）BC （2）、 3、 2‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页 ‎（3）共有3种频率的光能够使金属发生光电效应 ‎ 从n=4跃迁到n=1发出光子的能量 ‎ 该金属的逸出功 ‎ 根据光电方程可知 光电子最大初动能 ‎ ‎9. (1) BD　(2) 2　β　(3) ① 5.2×1014 Hz)　② n＝2.0×1012‎ ‎10．（1）BC （2）一定 静止 （3）1×107g ‎ ‎11. （1）B (2) 2.55; 2 （3）‎ ‎12. ⑴BC ⑵B ⑶；‎ ‎13．(1)C (2) 4.3(±0.1)×1014Hz；( 6.2～6.8)×10-34Js (3) 5.49MeV；1:57‎ ‎14．⑴C ⑵-E ⑶由爱因斯坦质能方程△E=△mc2 ‎ ‎ 代入数据得△E = 9×10-13 J ‎ ‎ ‎ 9‎ 第 9 页 共 9 页