高考物理专题第15讲限时规范训练word版含解析

(时间：60分钟满分：100分)1．(10分)(1)下列说法正确的是()A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．解析：(1)原子核发生衰变时有质量亏损，质量不守恒，选项A错．γ射线是光子流，不是带电粒子流，选项B错．氢原子从激发态向基态跃迁，辐射的光子能量hν＝Em－En，即只能辐射特定频率的光子，C项正确．光电效应的光电子动能Ek＝hν－W，只与入射光频率有关，而与入射光强度无关，D项错误．(2)量子数小的轨道半径小，因此n＝3的轨道比n＝5的轨道离核近；能级跃迁发射的谱线条数为C2n＝C24＝6条．答案：(1)C(2)近62．(10分)(1)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是23592U＋10n→14456Ba＋8936Kr＋310n.下列说法正确的有()A．上述裂变反应中伴随着中子放出B．铀块体积对链式反应的发生无影响C．铀核的链式反应可人工控制D．铀核的半衰期会受到环境温度的影响(2)一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：p＋2713Al→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________．解析：(1)10n表示中子，反应式中有10n放出，A项正确．当铀块体积小于临界体积时链式反应不会发生，B项错误．铀核的核反应中释放出的快中子被减速剂减速后变为慢中子，而慢中子会被铀核吸收发生链式反应，减速剂可由人工控制，C项正确．铀核的半衰期只由自身决定，而与其他外部因素无关，D项错误．(2)p代表质子，符号为11H，n代表中子，符号为10n，根据核反应中的双守恒可知，11H＋2713Al→2714Si＋10n，则新核X的质子数为14，中子数为27－14＝13.答案：(1)AC(2)14133．(10分)(1)下列说法正确的是()A．爱因斯坦提出了光子学说，成功解释了光电效应现象B．核反应方程23892U→23490Th＋42He属于裂变C．β衰变中产生的β射线是原子核外电子挣脱原子核束缚后形成的D．升高放射性物质的温度，可缩短其半衰期(2)三个原子核X、Y、Z，X核放出两个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(42He)，则下面说法正确的是()A．X核比Y核多两个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核质量数大4D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的4倍解析：(1)核反应方程23892U→23490Th＋42He属于衰变，故选项B错误；β衰变产生的β射线是原子核内的中子转化成质子从而放出电子形成的，故选项C错误；物理或化学性质的改变不影响其半衰期，故选项D错误．(2)由上述过程列出核反应方程得：nmX→20＋1e＋nm－2Y，nm－2Y＋11H→42He＋n－3m－3Z，即X核比Y核多两个质子，选项A正确；X核的中子数是(n－m)，Z核的中子数(n－m)，选项B错误；由上面两个核反应方程可知X核的质量数(n)比Z核质量数(n－3)大3，选项C错误；X核与Z核的总电荷数(2m－3)若等于Y核电荷数(m－2)的4倍，解得m不是整数，所以选项D错误．答案：(1)A(2)A4．(10分)(1)关于近代物理，下列说法正确的是________．(填选项前的字母)A．α射线是高速运动的氦原子B．核聚变反应方程21H＋31H→42He＋10n中，10n表示质子C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征(2)如图，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为________．(填选项前的字母)A．v0＋mMvB．v0－mMvC．v0＋mM(v0＋v)D．v0＋mM(v0－v)解析：(1)α粒子是高速运动的氦核，A项错误；10n表示中子，B项错误；由爱因斯坦光电方程可知，光电子的最大初动能与照射光的频率成线性关系而不是成正比，C项错误；玻尔将量子观点引入原子领域，很好地解释了氢原子光谱，但由于其理论还包含有经典电磁学的成份，因此只能解释氢原子光谱，D项正确．(2)人在跃出的过程中船人组成的系统水平方向动量守恒，(M＋m)v0＝Mv′－mv，解得v′＝v0＋mM(v＋v0)，C项正确．答案：(1)D(2)C5．(14分)(1)如右图所示为某种放射性元素的衰变规律纵坐标nn0表示任意时刻放射性元素的原子数与t＝0时的原子数之比)，则该放射性元素的半衰期是________天(一个月按30天计算)．在从某古迹中发掘出来的木材中，所含146C的比例是正在生长的植物中的80%，放射性146C的半衰期是5700年，根据图象可以推算，该古迹距今约________年．(2)如右图所示，在光滑水平地面上，质量为M的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m的小球，轻绳的长度为L.此装置一起以速度v0向右滑动．另一质量也为M的滑块静止于上述装置的右侧．当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，求：①两滑块相撞过程中损失的机械能；②当小球向右摆到最大高度时两滑块的速度大小．解析：(1)根据半衰期的意义，nn0＝0.5时，对应的时间即为一个半衰期，由图象可知该放射性元素的半衰期是180天．由图象反映的信息可知，当nn0＝0.8时，对应的时间为13个半衰期，由146C的半衰期是5700年，得该古迹距今约1900年．(2)①两滑块相撞过程，由于碰撞时间极短，小球的宏观位置还没有发生改变，两滑块已经达到共同速度，因此悬线仍保持竖直方向．由动量守恒定律，有Mv0＝2Mv，该过程中，损失的机械能为ΔE＝12Mv20－12×2Mv2＝14Mv20.②两滑块碰撞完毕后，小球上升到最高点的过程，系统在水平方向上所受合外力为零，动量守恒，小球上升到最高点时，系统有相同的水平速度，则2Mv＋mv0＝(2M＋m)v′，解得v′＝（m＋M）v02M＋m.答案：(1)1801900(2)①14Mv20②（m＋M）v02M＋m6．(14分)(1)下列说法正确的是________．A．根据E＝mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C．一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子D．已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0(2)如图，车厢的质量为M，长度为L，静止在光滑水平面上，质量为m的木块(可看成质点)以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度v02向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？解析：(1)根据E＝mc2，可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系，A对；在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子落在的位置是不确定的，B错；一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，C错；能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为Ekm＝2hν0－hν0＝hν0，D错．(2)木块和车厢组成的系统动量守恒，设向右为正方向，碰后车厢的速度为v′mv0＝Mv′－mv02得v′＝3mv02M，方向向右设t时间内木块将与后车壁相碰，则v′t＋v02t＝Lt＝Lv02＋3mv02M＝2ML（M＋3m）v0答案：(1)A(2)2ML（M＋3m）v07．(16分)(1)浙江秦山核电站第三期工程两个60万千瓦发电机组已并网发电．发电站的核能来源于23592U的裂变，现有以下四种说法，其中正确的是________(填入选项前的字母，有填错的不得分)A.23592U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小B.23592U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：23592U＋10n→14156Ba＋9236Kr＋310nC.23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．建造核电站时需要特别注意防止放射线和放射性物质的泄漏，以避免射线对人体的伤害和放射性物质对环境造成放射性污染(2)如图所示，木块A的质量为mA＝1kg，足够长的木板B的质量为mB＝4kg，质量为mC＝2kg的木块C置于木板B上，B足够长，水平面光滑，B、C之间有摩擦．现使A以v0＝10m/s的初速度向右运动，与B碰撞后以4m/s速度弹回．求：①B运动过程中的最大速度．②C运动过程中的最大速度．解析：(1)23592U裂变时释放出大量能量，产生明显的质量亏损，但是核子数不会变化，A错；B项中的核反应是一种可能的裂变，B对；半衰期与外界温度无关，C错；核电站中有很多放射性元素，应避免放射性污染，D对．(2)①B碰后瞬间速度最大，由动量守恒定律得：mAv0＝mA(－vA′)＋mBvB，所以vB＝mA（v0＋vA′）mB＝1×（10＋4）4m/s＝3.5m/s.②B、C以共同速度运动时，C速度最大，由动量守恒定律得mBvB＝(mB＋mC)vC，所以vC＝mBvBmB＋mC＝4×3.54＋2m/s＝73m/s.答案：(1)BD(2)①3.5m/s②73m/s8．(16分)(1)如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06eV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．(2)质量为M＝2kg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＝2kg的物体A(可视为质点)，如图所示，一颗质量为mB＝20g的子弹以600m/s的水平速度射穿A后，速度变为100m/s，最后物体A相对车静止，平板车最后的速度是多大？解析：(1)由E＝En－E1可知En＝E＋E1＝13.06eV－13.6eV＝－0.54eV.吸收13.06eV能量后氢原子处于量子数n＝5的激发态，由N＝n（n－1）2＝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″＝2.5m/s.答案：(1)10(2)2.5m/s