选修3-5专题训练

1物理选修3-5一、高考考点回顾年份内容要求题型分值备注2013核反应方程、原子核的组成Ⅰ填空6匀变速直线运动、动量守恒、动能定理Ⅱ计算92014放射性、衰变、半衰期、放射性同位素Ⅰ选择6自由落体、竖直上抛、动量守恒、能量守恒Ⅱ计算92015光电效应、爱因斯坦光电效应方程Ⅰ填空5动量守恒、机械能守恒、匀变速直线运动Ⅱ计算10在《考试大纲》中选修3-5涉及7个主题，但高考试题主要涉及：动量及守恒定律、原子结构、原子核、波粒二象性四个主题.动量、动量守恒定律及其应用的能力要求仅限于一维空间中的Ⅱ级要求.全国卷试题，这部分内容的题型以计算题为主，往往从一个物理状态经过一定的物理过程过渡到另一物理状态，涉及其它力学知识的综合.复习时要注重分析物体之间的相互作用的过程；要针对某一过程确定状态，列出方程；要抓住典型问题，建立有效的解题模型.近代物理都是Ⅰ能力级要求，题型以选择题和填空题为主，重点考查：光电效应及爱因斯坦光电效应方程、氢原子光谱、氢原子的能级结构及能级公式、核反应方程.由于考查的范围和题型相对稳定，所以“回归教材”、“不避陈题”是高考命这部分试题时的一个公开的密秘.二、例题精选[例1]．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［解析］：只有原子序号超过83的元素才都能发生衰变，A错误；放射性元素的半衰期决定于由原子核内部的结构，与外界温度及化学作用等无关，B正确；2放射性元素其放射性来自于原子核内部的，与其他元素形成化合物并没有改变其内部原子核结构所以仍具有放射性，C正确；α、β和γ；三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，D正确；一个原子核在一次衰变中，要是α衰变、要么是β衰变，同时伴随着能量的释放，即γ射线，E错误.[例2]．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的偏转实验，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［解析］：考察原子物理部分的物理学史知识.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.6×10-19C，A正确；贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了中子，B错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素，C正确；卢瑟福通过α粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论，D错误；汤姆逊通过对阴极射线在电场及在磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测定了粒子的比荷，E正确.[例3]：用频率1绿光照射一光电管，能产生光电流，若要增大电子逸出时的最大初动能，应A．增大绿光的照射强度B．增长绿光的照射时间C．改用频率12的红光照射D．改用频率13的紫光照射E．增大加在光电管上的电压[解析]：光电效应的考题一般是应用光电效应的四条规律对有关现象进行判断和解释.这四条规律是：（1）每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应.（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大.（3）光电效应的发生几乎是瞬间的.（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度无关.对照这4条规律，很快就可以判断，五个选项只有D选项是正确的.用光电效应方程：3Whmvm221来解释当然也很方便，但用它的前提条件仍然要掌握4条规律，知道光电效应与时间无关；W是金属极限频率对用的逸出功.[例4]：用质子轰击锂核Li73生成两个粒子，已知质子、粒子、锂核的质量分别为Hm、m、Lim.（1）写出核反应方程：.（2）该核反应的质量亏损m=.（3）该核反应释放的能量E.[解析]：核反应方程的书写，主要是遵守质量数守恒和核电荷数守恒.所以，本题中的核反应方程为：HeLiH4273112.爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的关系，它们之间的关系为2mcE，m是物体的质量，c是光在真空中的传播速度.核子在结合成原子核时总质量减少，这种现象叫做质量亏损，用m表示，即：后前mmm.亏损的质量所释放出来的能量为2mc.所以，该核反应的质量亏损为：m)mm(LiH2；释放的核能为：22c]m)mm[(LiH[例5]．光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA＝3m、mB＝mC＝m，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变．求B与C碰撞前B的速度大小．［解析］：（1）根据12nEEn可得1112242EEh，12122EhE，两式联立解得1214．（2）设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B与C碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得：对A、B木块：mAv0＝mAvA＋mBvB①4对B、C木块：mBvB＝（mB＋mC）v②由A与B间的距离保持不变可知：vA＝v③联立①②③式，代入数据得：065Bvv．[例6].全如图，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：（1）两球a、b的质量之比；（2）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．[解析]：（1）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＝12m2v2①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′，以向左为正方向．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12（m1＋m2）v′2＝（m1＋m2）gL（1－cosθ）③联立①②③式得：12111cosmm④代入题给数据得：1221mm⑤（2）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＝12m2v2）之比为：12k211cosmmQEm⑦5联立⑤⑦式，并代入题给数据得：k212QE．[例7].一静止的23892U核经α衰变成为23490Th核，释放出的总动能为4.27MeV.问此衰变后23490Th核的动能为多少MeV(保留1位有效数字)?[解析]：本题将动量守恒定律与原子核物理结合在一起，以计算题的形式出来.据题意知，此α衰变的衰变方程为：23892U→23490Th＋42He根据动量守恒定律得：mαvα＝mThvTh①式中，mα和mTh分别为α粒子和Th核的质量，vα和vTh分别为α粒子和Th核的速度的大小．由题设条件知12mαv2＋12mThv2Th＝Ek②2344Thmm③式中Ek＝4.27MeV是α粒子与Th核的总动能．由①②③式得：12mThv2th＝ThmmmEk④代入数据得，衰变后23490Th核的动能：12mThv2Th＝0.07MeV⑤三、试题选编一、选择题(在所给的5个选项中，有3项是符合题目要求的.选对一个给36分，选对两个给4分，选对3个给5分．有选错的得0分)1．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.放射性元萦与别的元紊形成化合物时仍具有放射性D.、和三种射线中，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、和三种射线2．产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是______A．对于同种金属，Ek与照射光的强度无关B．对于同种金属，Ek与照射光的波长成反比C．对于同种金属，Ek与光照射的时间成正比D．对于同种金属，Ek与照射光的频率成线性关系E．对于不同种金属，若照射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系3．原子核23290Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核.下列原子核中，有三种是23290Th衰变过程中可以产生的，它们是A．20482PbB．20382PbC．21684PoD．22488RaE．22688Ra4．氢原子能级如图1所示，当氢原子从3n跃迁到2n的能级时，辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是______A．氢原子从2n跃迁到1n的能级时，辐射光的波长大于656nmB．氢原子从2n跃迁到1n的能级时，辐射光的波长小于656nmC．用波长为325nm的光照射，可使氢原子从1n跃迁到2n的能级图1D．一群处于3n能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线E．用波长为633nm的光照射，不能使氢原子从2n跃迁到3n的能级5．关于原子核的结合能，下列说法正确的是________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1234eVE/085.051.14.36.13neVE/7B．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（13355Cs）的结合能小于铅原子核（20882Pb）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6．在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应.对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定不同的是A．遏止电压B．饱和光电流C．光电子的最大初动能D．逸出功E．发生光电效应的时间7.关于光谱，下列说法正确的是A．炽热的液体发射连续光谱B．发射光谱一定是连续光谱C．明线光谱和暗线光谱都可用于对物质成份进行分析D．太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素E．氢原子光谱不连续的原因是其辐射（或吸收）光子的能量不连续8．正电子发射计算机断层显象（PET）的基本原理是：将放射性同位素O158注入人体，O158在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭转化为一对γ光子，被探测器探测到，经计算机处理后产生清晰的图象.根据PET的原理，下列选项正确的是A．O158的衰变的方程式是：eNO01157158B．正负电子湮灭方程式是：2ee0101C．在PET中，O158的半衰期随压强的增大而变短.D．在PET中，O158的主要用途是作为示踪原子E．在PET中，O158的主要用途是参与人体的代谢过程9．我国科学家研制“两弹”所涉及到的基本核反应方程有：8（1）nXeSrnU101365490381023592k（2）nHeHH10423121d关于这两个方程的下列说法，正确的是A．方程（1）属于α衰变B．方程（1）属于重核裂变C．方程（2）属于轻核聚变D．方程（1）中k=10，方程（2）中d=1E．方程（1）中k=6，方程（2）中d=110．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是A．“人造太阳”的核反应是轻核聚变B．“人造太阳”的核反应方程是23411120HHHenC．“人造太阳”的核反应方程是235114192192056360UnBaKr3nD．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是2mcEE.“人造太阳”核能大小的计算公式是221mcE二、填空题（将答案填写在横线上，每题6分）11．在某次光电效应实验中，得到的遏制电压Uc与入射光的频率的关系如图所