2014届高三物理一轮复习光电效应核能练习案

12014届高三物理一轮复习光电效应核能练习案一、选择题(本大题共10小题，每小题4分，共40分．每小题至少一个答案正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分．)1．光电效应实验的装置如图1所示，则下列说法中正确的是()图1A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转B．用红色光照射锌板，验电器指针会发生偏转C．锌板带的是负电荷D．使验电器指针发生偏转的是正电荷【解析】光电效应实验中是紫外线照射锌板发生光电效应的，红外线的频率小于锌板的极限频率，所以不会发生光电效应；发生光电效应后，光电子射出，锌板带正电，验电器也带正电．【答案】AD2．(2012·湖南联考)2011年是卢瑟福创立原子的核式结构模型100周年，关于原子核，下列说法正确的是()A．原子核的能量与原子的能量相似，也是不连续变化的，是量子化的B．原子核的半衰期与原子核所处的环境无关C．贝可勒尔发现了原子核的放射性现象，并提出了“放射性”这个词用来描述这一现象D．原子核的结合能越大，原子核越稳定【解析】由量子论可知，原子核的能量与原子的能量相似，是量子化的，选项A正确；原子核的半衰期只由核本身的因素所决定，而与原子所处的物理状态或化学状态无关，与所处的环境也无关，选项B正确；贝克勒尔发现了原子核的放射性现象，居里夫人提出了“放射性一词”描述了这种现象，选项C错误；比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误．【答案】AB3．如图2所示，光滑的水平地面上放着一个光滑的凹槽，槽两端固定有两轻质弹簧，一弹性小球在两弹簧间往复运动，把槽、小球和弹簧视为一个系统，则在运动过程中()图2A．系统的动量守恒，机械能不守恒B．系统的动量守恒，机械能守恒C．系统的动量不守恒，机械能守恒D．系统的动量不守恒，机械能不守恒【解析】槽、小球和弹簧组成的系统所受合外力等于零，动量守恒；在运动过程中，小球和槽通过弹簧相互作用，但因为只有弹簧的弹力做功，动能和势能相互转化，而总量保持不变，机械能守恒．【答案】B4．在光滑的水平面上，有a、b两球，其质量分别为ma、mb，两球在t0时刻发生正碰，并且在碰撞过程中无机械能损失，两球在碰撞后的速度图象如图3所示，下列关系正确的是()2图3A．ma＞mbB．ma＜mbC．ma＝mbD．无法判断【解析】由图象知a球以初速度向原来静止的b球碰撞，碰后a球反弹且小于a的初速度，根据碰撞规律，a球质量小于b球质量．【答案】B5．如图4所示，细线上端固定于O点，其下端系一小球，静止时细线长L.现将悬线和小球拉至图中实线位置，此时悬线与竖直方向的夹角为60°，并于小球原来所在的最低点处放置一质量相同的泥球，然后使悬挂的小球从实线位置由静止释放，它运动到最低点时与泥球碰撞并合为一体，它们一起摆动中可达到的最大高度是()图4A.L2B.L4C.L8D.L16【解析】设小球与泥球碰前的速度为v1，碰后的速度为v2，小球下落过程中，有mgL(1－cos60°)＝mv212在碰撞过程中有mv1＝(m＋m)v2上升过程中有(m＋m)gh＝m＋mv222由以上各式解得h＝L8.【答案】C6.图5如图5所示，质量为M的木板静止在光滑水平面上，右端有一个固定在木板上的挡板D，挡板上固定一个轻弹簧，将一个质量为m的小物块放在弹簧的左端，将弹簧压缩，并用细线拴住．若烧断细线，物块最终停在木板上的A位置．如果把木板固定在水平地面上，再将小物块放在弹簧的左端，将弹簧压缩到上述同样程度，并用细线拴住，再烧断细线，则下列说法正确的是()A．小物块最终仍停在A点B．小物块最终停在A点右侧某位置C．小物块最终停在A点左侧某位置D．小物块可能会从木板上滑下【解析】木板没有固定时，据动量守恒定律有0＝(M＋m)v，则v＝0，据能量转化和3守恒定律有Q＝Ep＝Ffx.木板固定时，据动量守恒定律有0＝(M＋m)v′，则v′＝0，据能量转化和守恒定律有Q＝Ep＝Efx′.故x＝x′，小物块最终仍然停在A点．选项A正确．【答案】A7．(2012·西安联考)如图6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，下列说法正确的是()图6A．这些氢原子总共可辐射出3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能级产生的光最容易发生衍射现象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【解析】这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，所以频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，频率最大，波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20eV＞6.34eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．【答案】D8．(2012·大纲全国高考)23592U经过m次α衰变和n次β衰变，变成20782Pb，则()A．m＝7，n＝3B．m＝7，n＝4C．m＝14，n＝9D．m＝14，n＝18【解析】核反应的基本规律是质量数守恒、电荷数守恒，即235＝4m＋207,92＝2m＋82－n，解得m＝7，n＝4.【答案】B9．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3＞ν2＞ν1，则()A．ν0＜ν1B．ν3＝ν2＋ν1C．ν0＝ν1＋ν2＋ν3D.1ν1＝1ν2＋1ν3【解析】大量氢原子跃迁时，只有三个频率的光谱，这说明是从n＝3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，hν3＝hν2＋hν1，解得：ν3＝ν2＋ν1，选项B正确．【答案】B10.图7(2013届渭南模拟)如图7所示，一质量M＝3.0kg的长方形木块B放在光滑水平地面上，在其右端放一质量m＝1.0kg的小物块A.现以地面为参考系，给A和B以大小均为4.0m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A并没有滑离B板，站在地面上的观察者看到在一段时间内物块A正在做加速运动，则在这段时间内的某时刻木板B相对地面的速度大小可能是()A．3.0m/sB．2.8m/sC．2.4m/sD．1.8m/s【解析】以地面为参考系，初始阶段，A受水平向右的摩擦力向左做减速运动，B受水平向左的摩擦力向右做减速运动，A的速度先减为零，设此时B的速度为v′B，由动量守恒定律得Mv0－mv0＝Mv′B，v′B＝2.7m/s.此后A向右加速，B继续向右减速，最后二者达4到同速v，由动量守恒定律得Mv0－mv0＝(M＋m)v，v＝2.0m/s，所以B相对地面的速度应大于2.0m/s而小于2.7m/s，故选项C正确．【答案】C二、非选择题(本题共6小题，共60分，填空题答案填在题中横线上或按要求做答，计算题解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤．只写出最后答案的不得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．)11．(6分)如图8所示，在验证动量守恒定律的实验中，A是质量为m1的钢球，B是质量为m2的胶木球(A、B两球的半径相等)．O是水平轨道末端重垂线指向地面的点，M、P和N点是小球落点的平均位置．测得OM＝s1，OP＝s2，ON＝s3，重力加速度为g.图8(1)若测量出水平轨道到地面的高度为h，则两球相碰前瞬间A球的速度v1＝________.(2)在误差允许范围内，当m1、m2、s1、s2、s3满足关系式________时，就说明两球碰撞过程中动量守恒．【解析】(1)根据平抛运动规律h＝12gt2，s2＝v1t，解得：v1＝s2g2h.(2)根据动量守恒定律，只要满足关系式m1s2＝m1s1＋m2s3，就说明两球碰撞过程中动量守恒．【答案】(1)s2g2h(2)m1s2＝m1s1＋m2s312．(8分)(2011·北京理综改编)如图9，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．图9(1)图9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位置由静止释放，找到其平均落地点的位置P，测量平抛射程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位置由静止释放，与小球m2相碰，并多次重复．接下来要完成的必要步骤是________．(填选项前的符号)A．用天平测量两个小球的质量m1、m2B．测量小球m1开始释放的高度hC．测量抛出点距地面的高度HD．分别找到m1、m2相碰后平均落地点的位置M、NE．测量平抛射程OM、ON(2)经测定，m1＝45.0g，m2＝7.5g，小球落地点的平均位置距O点的距离如图10所示．碰撞前、后m1的动量分别为p1与p′1，则p1∶p′1＝________∶11；若碰撞结束时m2的动量为p′2，则p′1∶p′2＝11∶________.实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值p1p′1＋p′2为________．5图10【解析】(1)小球做平抛运动H＝12gt2①x＝vt②m1、m2碰撞过程动量守恒，m1v1＝m1v′1＋m2v′2③由①②③得m1·OP＝m1·OM＋m2·ON④由④知，只需测m1、m2和水平射程OP、OM、ON就可验证动量守恒．(2)若为弹性碰撞，有12m1v21＝12m1v′21＋12m2v′22，与①②联立有m1·OP2＝m1·OM2＋m2·ON2⑤由于m1＝45.0g，m2＝7.5g，则p1∶p′1＝m1·OPm1·OM＝OP∶OM＝14∶11p′1∶p′2＝m1·OMm2·ON＝45.0×35.207.5×55.68＝11∶2.9p1p′1＋p′2＝m1·OPm1·OM＋m2·ON≈1.【答案】(1)ADE(2)142.91(1～1.01都正确)13．(8分)(2012·新课标全国高考)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：21H＋31H→42He＋x，式中x是某种粒子．已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.5MeV/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(结果保留3位有效数字)．【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×931.5MeV＝17.6MeV【答案】10n(或中子)17.614．(12分)太阳中含有大量的氘核，因氘核不断发生核反应释放大量的核能，以光和热的形式向外辐射．已知氘核质量为2.0136u，氦核质量为3.0150u，中子质量为1.0087u，1u的质量相当于931.5MeV的能量则：(1)完成核反应方程：21H＋21H→________＋10n；(2)求核反应中释放的核能；(3)在两氘核以相等的动能0.35MeV进行对心碰撞，并且核能全部转化为机械能的情况下，求反应中产生的中子和氦核的动能．【解析】(1)32He(2)ΔE＝Δmc2＝(2×2.0136u－3.0150u－1.0087u)×931.5MeV＝3.26MeV.(3)两核发生碰撞时：0＝Mv1－mv2由能量守恒可得：ΔE＋2Ek＝12Mv21＋12mv22由以上两式解得：EHe＝12Mv21＝0.99MeV，E中＝12mv22＝2.97MeV.【答案】(1)32He(2)3.26MeV(3)0.99MeV2.97MeV15．(12分)如图11所示，甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在光滑水平冰面上游戏，甲和他的冰车总质量共为M＝30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg，游戏时甲推着一个质量m＝15kg的箱子和他一起以大小为v0＝2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住，若不计冰面的摩擦，问甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞．6图11【解析】设甲至少以速度v将箱子推出，甲推出