新课标物理高考真题汇编

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新课标物理高考真题汇编

‎35.[2011·课标全国卷] O1(1)在光电效应实验中,某金属的截止频率相应的波长为λ0,该金属的逸出功为________.若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验,则其遏止电压为________.已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.‎ ‎【答案】h · ‎【解析】 截止频率即刚好发生光电效应的频率,此时光电子的最大初动能为零,由爱因斯坦光电效应方程Ek=hν-W0和c=λ0ν得:W0=h.若用波长为λ的单色光做实验,光电子的最大初动能Ek=hν-W0=h-h,设其截止电压为U,则eU=Ek,解得:U=·.‎ F3(2)如图1-17所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体.现A以初速v0 沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并粘合在一起.以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离.已知C离开弹簧后的速度恰为v0 ,求弹簧释放的势能.‎ 图1-17‎ ‎【解析】 设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒得 ‎3mv=mv0①‎ 设C离开弹簧时,A、B的速度大小为v1,由动量守恒得3mv=2mv1+mv0②‎ 设弹簧的弹性势能为Ep,从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒,有 (3m)v2+Ep=(2m)v+mv③‎ 由①②③式得,弹簧所释放的势能为Ep=mv④‎ ‎35.O2(1)[2012·课标全国卷]氘核和氚核可发生热核聚变而释放出巨大的能量,该反应方程为:H+H→He+x,式中x是某种粒子.已知:H、H、He和粒子x的质量分别为2.0141 u、3.0161 u、4.0026 u和1.0087 u;1 u=931.5 MeV/c2,c是真空中的光速.由上述反应方程和数据可知,粒子x是______,该反应释放出的能量为________MeV(保留3位有效数字).‎ ‎35.(1)[答案] n(或中子) 17.6‎ ‎[解析] 由质量数守恒和电荷数守恒可知,粒子x是中子.由质能方程可得ΔE=Δmc2=Δm×931.5 MeV=17.6 MeV.‎ 图13‎ ‎35.(2)F3[2012·课标全国卷]如图,小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O.让球a静止下垂,将球b向右拉起,使细线水平.从静止释放球b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°.忽略空气阻力,求:‎ ‎(ⅰ)两球a、b的质量之比;‎ ‎(ⅱ)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比.‎ ‎35.(2)[解析] (ⅰ)设球b的质量为m2,细线长为L,球b下落至最低点、但未与球a相碰时的速率为v,由机械能守恒定律得 m2gL=m2v2①‎ 式中g是重力加速度的大小.‎ 设球a的质量为m1;在两球碰后的瞬间,两球共同速度为v′,以向左为正.由动量守恒定律得 m2v=(m1+m2)v′②‎ 设两球共同向左运动到最高处时,细线与竖直方向的夹角为θ,由机械能守恒定律得 (m1+m2)v′2=(m1+m2)gL(1-cosθ)③‎ 联立①②③式得 =-1④‎ 代入题给数据得 =-1⑤‎ ‎(ⅱ)两球在碰撞过程中的机械能损失是 Q=m2gL-(m1+m2)gL(1-cosθ)⑥‎ 联立①⑥式,Q与碰前球b的最大动能Ek(Ek=m2v2)之比为 =1-(1-cosθ)⑦‎ 联立⑤⑦式,并代入题给数据得 =1-⑧‎ ‎35.[物理——选修3-5](15分)O2[2013·新课标全国卷Ⅰ] ‎ ‎(1)一质子束入射到静止靶核Al上,产生如下核反应:‎ p+Al→X+n 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 ________.‎ ‎35.(1)14 13‎ ‎[解析]由电荷数守恒可知,新核的质子数为1+13=14;根据质量数守恒可知,新核的中子数为1+27-1-14=13.‎ ‎35.O2[2013·新课标全国卷Ⅰ] (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μ,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.‎ ‎35.(2)[解析]设在发生碰撞前的瞬间,木块A的速度大小为v;在碰撞后的瞬间,A和B的速度分别为v1和v2.在碰撞过程中,由能量和动量守恒定律,得 mv2=mv+(2m)v①‎ mv=mv1+(2m)v2②‎ 式中,以碰撞前木块A的速度方向为正.由①②式得 v1=-③‎ 设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2,由动能定理得 μmgd1=mv④‎ μ(2m)gd2=(2m)v⑤‎ 按题意有  d=d1+d2⑥‎ 设A的初速度大小为v0,由动能定理得 μmgd=mv-mv2⑦‎ 联立②至⑦式,得  v0=⑧‎ ‎35.[物理——选修3-5](15分)O2[2013·新课标全国卷Ⅱ] ‎ ‎(1)(5分)关于原子核的结合能,下列说法正确的是________(填正确答案标号.选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分).‎ 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.铯原子核 (Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能 D.比结合能越大,原子核越不稳定 E.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 ‎35.(1)ABC [解析] 根据结合能的概念,将原子核分解成自由核子所需要的最小能量等于结合能,A正确;结合能越大,原子核越稳定,重核衰变放出能量,转化为结合能更大的衰变产物,B正确;组成原子核的核子越多,它的结合能越高,故铯原子核的结合能小于铅原子核的结合能,C正确;比结合能是指原子核结合能对其中所有核子的平均值,亦即若把原子核全部拆成自由核子,平均对每个核子所要添加的能量,所以比结合能越大,原子核越牢固,D错误;自由核子组成原子核时,放出的能量与组成的原子核的结合能相等,E错误.‎ ‎35.O2[2013·新课标全国卷Ⅱ] 如图,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计).设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A、B速度相等时,B与C恰好相碰并粘接在一起,然后继续运动.假设B和C碰撞过程时间极短.求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中,‎ ‎(ⅰ)整个系统损失的机械能;‎ ‎(ⅱ)弹簧被压缩到最短时的弹性势能.‎ ‎35.(2)[解析] (ⅰ)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时,对A、B与弹簧组成的系统,由动量守恒定律得 mv0=2mv1 ①‎ 此时B与C发生完全非弹性碰撞,设碰撞后的瞬时速度为v2,损失的机械能为ΔE.对B、C组成的系统,由动量守恒和能量守恒定律得 mv1=2mv2 ②‎ mv=ΔE+(2m)v ③‎ 联立①②③式得 ΔE=mv ④‎ ‎(ⅱ)由②式可知v2<v1,A将继续压缩弹簧,直至A、B、C三者速度相同,设此速度为v3,此时弹簧被压缩至最短,其弹性势能为Ep.由动量守恒和能量守恒定律得 mv0=3mv3 ⑤‎ mv-ΔE=(3m)v+Ep ⑥‎ 联立④⑤⑥式得 Ep=mv ⑦‎ ‎35.[物理——选修3-5][2014·新课标全国卷Ⅰ] (1)O2关于天然放射性,下列说法正确的是________.‎ A.所有元素都可能发生衰变 B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关 C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性 D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强 E.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线 ‎35.(1)BCD [解析] 本题考查了原子核的衰变.原子序数大于83的元素才可以发生衰变,原子序数小于83的元素有的可以发生衰变,有的不可以发生衰变,A错误;放射性元素的半衰期与元素所处的物理 、化学状态无关,B、C正确;三种射线α、β、γ穿透能力依次增强,D正确;原子核发生α或β衰变时常常伴随着γ光子的产生,但同一原子核不会同时发生α衰变和β衰变,E错误.‎ ‎(2)F3如图所示,质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上,B球距地面的高度h=0.8 m,A球在B球的正上方,先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放,当A球下落t=0.3 s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零,已知mB=3mA,重力加速度大小g取10 m/s2,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.求:‎ ‎(1)B球第一次到过地面时的速度;‎ ‎(2)P点距离地面的高度.‎ ‎(2)解:(ⅰ)设B球第一次到达地面时的速度大小为vB,由运动学公式有 vB=①‎ 将h=0.8 m代入上式,得 v1=4 m/s.②‎ ‎(ⅱ)设两球相碰前后,A球的速度大小分别为v1和v′1(v′1=0),B球的速度分别为v2和v′2,由运动学规律可得 v1=gt③‎ 由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变,规定向下的方向为正,有 mAv1+mBv2=mBv′2④‎ mAv+mBv=mv′⑤‎ 设B球与地面相碰后速度大小为v′B,由运动学及碰撞的规律可得 v′B=vB⑥‎ 设P点距地面的高度为h′,由运动学规律可得 h′=⑦‎ 联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得 h′=0.75 m.⑧‎ ‎35.[2014·新课标Ⅱ卷] [物理——选修3-5]‎ ‎(1)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用.下列说法符合历史事实的是________.‎ A.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素 D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子 E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,并测出了该粒子的比荷 ‎(2)现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律.在图(a)中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.‎ 图(a)‎ 实验测得滑块A的质量m1=0.310 kg,滑块B的质量m2=0.108 kg,遮光片的宽度d=1.00 cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0 Hz.‎ ‎ 将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰.碰后光电计时显示的时间为ΔtB=3.500 ms,碰撞前后打出的纸带如图(b)所示.‎ 图(b)‎ 若实验允许的相对误差绝对值(×100%)最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程.‎ ‎35.[答案] (1)ACE (2)略 ‎[解析] (1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的电量,A项正确;卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型,发现了原子中心有一个核,B、D两项错误;居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋和镭两种新元素,并因此获得了诺贝尔奖,C项正确;汤姆逊通过研究阴极射线,发现了电子,并测出了电子的比荷,E项正确.‎ ‎(2)按定义,物块运动的瞬间时速度大小v为 v=①‎ 式中Δs为物块在短时间Δt内走过的路程.‎ 设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ΔtA,则 ΔtA==0.02 s②‎ ΔtA可视为很短 设A在碰撞前、后时速度大小分别为v0,v1.将②式和图给实验数据代入①式得 v0=2.00 m/s③‎ v2=0.970 m/s④‎ 设B在碰撞后的速度大小为v2,由①式得 v2=⑤‎ 代入题给实验数据得 v2=2.86 m/s⑥‎ 设两滑块在碰撞前、后的总动量分别为p和p′则 p=m1v0⑦‎ p′=m1v1+m2v2⑧‎ 两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 δp=×100%⑨‎ 联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据,得 δp=1.7%<5%⑩‎ 因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.‎ 图113‎ ‎35.[物理—选修3-5][2015·全国卷Ⅰ] (1)O1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ν的关系如图113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________________.‎ ‎(2)F3如图114,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的质量都为M,三者都处于静止状态.现使A以某一速度向右运动,求m和M之间应满足什么条件,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.‎ 图114‎ ‎35.(1)ek -eb ‎[解析] 在光电效应现象中,入射光子能量为hν,这些能量的一部分用于克服逸出功W0,多余的能量转化为电子的最大初动能,由动能定理得eUc=hν-W0,整理得Uc=ν-.图线斜率k=,所以普朗克常量h=ek;截距为b,即eb=-W0,所以逸出功W0=-eb.‎ ‎(2)(-2)M≤mM,第一次碰撞后,A与C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能与B发生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右运动,A不可能与B发生碰撞;所以只需考虑m
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