2023年高考物理一轮复习模块综合检测新人教版选修35.docx

2023届高三物理一轮复习模块综合检测〔选修3-5〕 1．(8分)(2023·山东高考)历史上第一次利用加速器实现的核反响，是用加速后动能为0.5 MeV的质子11H轰击静止的ZAX，生成两个动能均为8.9 MeV的24He.(1 MeV＝×10 －13J) (1)上述核反响方程为________． (2)质量亏损为________kg. 解析：11H＋37X→24He＋24He或11H＋37Li→24He＋24He Δmc2＝E末－E初，所以Δm＝ ＝ kg＝×10－29 kg 答案：(1)11H＋37X→24He＋24He或11H＋37Li→24He＋24He ×10－29[ 2．(6分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每 秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能觉察．普朗克常量为×10－34 J·s，光速 为×108 m/s，那么： (1)人眼能觉察到绿光时所接收到的最小功率是________． (2)用这种波长的绿色光照射以下五种材料，能产生光电效应的材料有________种. 材料 铯 钙 镁 铍 钛 逸出功(×10－19 J) 解析：(1)每个绿光光子的能量E0＝hν＝h＝J≈×10－19J 人眼最少需每秒射入6个绿光光子才能觉察，故P＝＝6××10－19 W≈×10 －18 W (2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故 只有一种． 答案：×10－18 W　(2)1 3．(8分)质量为M的小物块A静止在离地面高h的水平桌面的边缘，质量为m的小物 块B沿桌面向A运动并以速度v0与之发生正碰(碰撞时间极短)．碰后A离开桌面， 其落地点离出发点的水平距离为L.碰后B反向运动．求B后退的距离．(B与桌 面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g) 解析：设t为A从离开桌面到落地经历的时间， v表示刚碰后A的速度，有：h＝gt2 L＝vt 设V为刚碰后B的速度大小，由动量守恒定律有： mv0＝Mv－mV 设B后退的距离为x，由动能定理有： －μmgx＝0－mV2 由以上各式求得：x＝( －v0)2. 答案：( －v0)2 4．(8分)原来静止的原子核abX，发生α衰变后放出一个动能为E0的α粒子，求： (1)生成的新核动能是多少？ (2)如果衰变释放的能量全部转化为α粒子及新核的动能，释放的核能ΔE是多少？ (3)亏损的质量Δm是多少？ 解析：(1)衰变方程为：abX―→24He＋a－2b－4Y 在衰变过程中动量守恒 mαvα＝mYvY 又因为Ek＝， 所以＝＝，EY＝E0 (2)由能量守恒，释放的核能 ΔE＝E0＋EY＝E0＋E0＝ (3)由质能关系ΔE＝Δmc2，解得Δm＝. 答案：(1)E0　(2)E0　(3) 5．(8分)氢原子处于基态时，原子的能级为E1＝－13.6 eV，普朗克常量h＝×10－34J·s， 当氢原子在n＝4的激发态时，问： (1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？ (2)能放出的光子的最大能量是多少？ 解析：(1)由氢原子的能级公式得 E4＝E1＝－0.85 eV 故要使处在n＝4能级的氢原子电离，入射光子的最小能量为0.85 eV. (2)由hν＝Em－En可知 hν＝E4－E1＝12.75 eV 即处于n＝4的氢原子跃迁到n＝1时放出光子的能量最大为12.75 eV. 答案：(1)0.85 eV　(2)12.75 eV 6．(6分)利用光谱分析鉴别物质的组成成分时，灵敏度是很高的． (1)如何进行操作？_____________________________________________________. (2)如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通 过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为________． 图1 A．a元素 　　　　　　　 B．b元素 C．c元素 D．d元素 解析：(1)光谱分析中首先获取样本的线状谱，然后利用各种原子的特征谱线加以对照， 从而确定组成成分． (2)由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存 在，故B正确．与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．答案：(1)见解析　(2)B 7．(8分)用中子轰击锂核(36Li)发生核反响，产生氚和α粒子并放出4.8 MeV的能量． (1)写出核反响方程式； (2)求上述反响中的质量亏损为多少(保存两位有效数字)； (3)假设中子与锂核是以等大反向的动量相碰，那么α粒子和氚的动能之比是多少？ 解析：(1)36Li＋01n―→13H＋24He＋4.8 MeV (2)Δm＝＝ kg ≈8.5×10－30 kg (3)设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，由动量守恒定律得0＝m1v1 ＋m2v2 氦核、氚核的动能之比 Ek1∶Ek2＝∶＝m2∶m1＝3∶4. 答案：(1)见解析　×10－30 kg　(3)3∶4 8．(8分)如所示，质量M＝4 kg的滑板B静止放在光滑水平 面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端 的距离L＝0.5 m，这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩 图2 擦因数μ＝，而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上外表光滑．小木块A 以速度v0＝10 m/s由滑板B左端开始沿滑板B外表向右运动．木块A的质量m ＝1 kg，g取10 m/s2.求： (1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度； (2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能． 解析：(1)弹簧被压缩到最短时，木块A与滑板B具有相同的速度，设为v，从木块A 开始沿滑板B外表向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中，A、B系统的动量守恒： mv0＝(M＋m)v 解得v＝v0. 代入数据得木块A的速度v＝2 m/s. (2)木块A压缩弹簧过程中，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大．由能量关系， 最大弹性势能 Ep＝mv02－(m＋M)v2－μmgL 代入数据得Ep＝39 J. 答案：(1)2 m/s　(2)39 J 9．(10分)(1)如图3所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于 基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有________种． 图3 (2)质量为M＝2 kg的小平 板车C静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为mA＝2 kg的物体A(可视为质点)， 如图4所示，一颗质量为mB＝20 g的子弹以600 m/s的水平速 度射穿A后，速度变为100 m/s，最后物体A静止在车上，求 平板车最后的速度是多大？ 解析：(1)由E＝En－E1可知En＝E＋E1＝13.06 eV－13.60 eV ＝－0.54 eV.吸收13.06 eV能量后氢原子处于量子数n＝5的激发态，由N＝＝ 10得知可产生10种不同波长的光． (2)子弹射穿A时，以子弹与A组成的系统为研究对象．由动量守恒定律得mBvB＝ mAvA′＋mBvB′ A在小车上相对滑动，设最后速度为v″. 以A与小车组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得 mAvA′＝(mA＋M)v″ 可得v″＝2.5 m/s. 答案：(1)10　(2)2.5 m/s 10．(10分)现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反响的理论和技术，以解决能源 危机问题．热核反响中所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富，1 L海水中大约 有0.3 g氘，如果用来进行热核反响，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当，假设氘核 的质量为m1，氦核的质量为m2，光速为c，阿伏加德罗常数为NA，氘的摩尔质量 为m0. (1)写出两个氘核聚变成一个氦核的核反响方程． (2)质量为M的氘参与上述聚变反响可释放出的能量为多少？ 解析：(1)核反响方程为：12H＋12H―→24He (2)核反响的质量亏损为Δm＝2m1－m2 据爱因斯坦质能方程可得放出的能量为 ΔE＝Δmc2＝(2m1－m2)c2 据题意得，质量为M的氘中的氘核数为：n＝ 质量为M的氘核参与聚变放出的能量为 E＝＝. 答案：(1)12H＋12H―→24He (2) 11．(10分)氢原子的能级示意图如图5所示，现有每个电子 的动能都为Ee＝12.89 eV的电子束与处在基态的氢原子束 射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰．碰撞 前一个电子与一个氢原子的总动量为零．碰撞后，氢原子 受激发而跃迁到n＝4的能级．求碰撞后1个电子与1个受 激氢原子的总动能．(电子的质量me与氢原子的质量 mH之比为1∶1840) 解析：以Ve和VH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有： meVe－mHVH＝0 ① 碰撞前，氢原子与电子的总动能为： Ek＝mHVH2＋meVe2 ② 联立①②两式并代入数据解得： Ek≈12.90 eV 氢原子从基态跃迁到n＝4的能级所需能量由能级图可得： ΔE＝－0.85 eV－(－13.6 eV)＝12.75 eV碰撞后，受激氢原子与电子的总动能为： Ek′＝Ek－ΔE＝12.90 eV－12.75 eV＝0.15 eV.[答案：0.15 eV 12．(10分)(2023·海南高考)钚的放射性同位素 94239Pu静止时衰变为铀核激发态 92235Ux 和α粒子，而铀核激发态 92235Ux立即衰变为铀核 92235 U，并放出能量为0.097 MeV的 γ光子．： 94239Pu、 92235U和α粒子的质量分别为mPu＝239.0521 u、mU＝235.0439 u和mα＝4.0026 u，1 u＝931.5 MeV/c2. (1)写出衰变方程； (2)衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动能． 解析：(1)衰变方程为 94239Pu→ 92235Ux＋24He ① 92235Ux→ 92235U＋γ ② 或合起来有 94239Pu→ 92235U＋24He＋γ ③ (2)上述衰变过程的质量亏损为 Δm＝mPu－mU－mα ④ 放出的能量为ΔE＝c2·Δm ⑤ 这些能量是铀核 92235U的动能EU、 α粒子的动能Eα和γ光子的能量Eγ之和 ΔE＝EU＋Eα＋Eγ ⑥ 由④⑤⑥式得 EU＋Eα＝(mPu－mU－mα)c2－Eγ ⑦ 设衰变后的铀核和α粒子的速度分别为vU和vα，那么由动量守恒有 mUvU＝mαvα