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3-5选题2010-08


C.(选修模块 3-5)(12 分) ⑴(4 分)在光电效应现象中,下列说法正确的是 ▲ A.入射光的强度越大,光电子的最大初动能越大 B.光电子的最大初动能随照射光的频率增大而增大 C.对于任何一种金属都存在一个“最大波长”,入射光的波长必须小于此波长,才能产 生光电效应 D.对于某种金属,只要入射光的强度足够大,就会发生光电效应
206 238 ⑵(4 分)铀( 9

2 Pb),问在这一变化过程中, U )经过α 、β 衰变形成稳定的铅( 82

共转变为质子的中子数是



个.

⑶(4 分)在橄榄球比赛中,一个 95kg 的橄榄球前锋以 5m/s 的速度跑动,想穿越防守队 员到底线触地得分.就在他刚要到底线时,迎面撞上了对方两名均为 75kg 的队员,一个 速度为 2m/s,另一个为 4m/s,然后他们就扭在了一起. ①他们碰撞后的共同速率是 ▲ ;(结果保留一位有效数字) ▲ .

②在右面方框中标出碰撞后他们动量的方向,并说明这名前锋能否得分:

碰撞前状态 底线

碰撞后状态 底线

PA

PB PC

12C.(12 分) ⑴BC(4 分) ⑵6 (4 分) ⑶ ①0.1m/s (1 分) ②方向见右图(1 分) 能得分(2 分) C.(选修模块 3-5)(12 分) ⑴ (4 分)以下是有关近代物理内容的若干叙述:其中正确的有______________。 A.紫外线照射到金属锌板表面时能产生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从 锌板表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B.原子核式结构模型是由汤姆逊在 α 粒子散射实验基础上提出的 C.核子结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量 D.太阳内部发生的核反应是热核反应 E.有 10 个放射性元素的原子核,当有 5 个原子核发生衰变所需的时间就是该放射性元素的半衰期
12 F.用 ? 粒子轰击铍核( 9 4 Be ),可以得到碳核( 6 C )和中子

(2) (4 分)如图所示为氢原子的能级图。让一束单色光照射到大量处于基态(量子数 n=1)的 氢原子上,被激发的氢原子能自发地发出 3 种不同频率的色光,则照射氢原子的单色 光的光子能量为 eV。用这种光照射逸出功为 4.54eV 的金属表面时,逸出的 光电子的最大初动能是 eV。 (3) (4 分)静止的 63Li 核俘获一个速度 v1 ? 7.7 ?104 m/s 的中子而发生核反应,生成两个 新核。 其中 42He 的速度大小为 v2 ? 2.0 ? 104 m/s, 其方向与反应前中子速度方向相同。 ①写出上述核反应方程 ②另一新核的速度大小为 C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)CDF (4分) (2)12.09 (2 分) 。 。

7.55

(2 分) (2 分) (2分)

6 3 4 (3)①核反应方程式为 3 Li ?1 0 n ?1 H ? 2 He

② 3.7 ?10 m / s
3

(1)以下是有关近代物理内容的若干叙述其中正确的有( ) A.紫外线照射到金属锌板表面时能够光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌板 表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 B.原子核的结合能越大,核子结合得越牢固,原子越稳定 C.根据海森伯提出的不确定性关系可知,不可能同时准确地测定微观粒子的位置和动 量 D.普朗克根据能量子假说的观点得出黑体辐射的强度按波长分布的公式,且公式与实 验非常吻合,揭示了微观世界量子化的观点。 (2)如图所示为氢原子的能级图。让一束单色光照射到大量处于基态(量子数 n=1)的氢原子上,被激发的氢原子能自发地发出 3 种不同频率的色光,则 照射氢原子的单色光的光子能量为 eV。用这种光照射逸出功为 4.54eV 的金属表面时,逸出的光电子的最大初动能是 eV。 (3)静止的 63Li 核俘获一个速度 v1 ? 7.7 ?10 m/s 的中子而发生核反应,生成两个新核。
4

其中 42He 的速度大小为 v2 ? 2.0 ? 10 m/s,其方向与反应前中子速度方向相同。
4

①写出上述核反应方程 ②另一新核的速度大小为 12C(1)CD (2)(4 分)12.09 7.55 (3)(4 分)①核反应方程式为 3 Li ? 0 n ?1 H ? 2 He
6 1 3 4

。 。

2分 -----

②1000m/s

C.(选择模块 3—5)(12 分) (1)下列说法正确的是 A.黑体辐射,随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加,加一方面辐射 强度的极大值向波长较短的方向移动。 B.原子核越大,它的结合能越高,原子核中核子结合得越牢固。 C.在康普顿效应中,当入射光子与晶体中的电子碰撞时,把一部分动量转移给电子, 因此光子散射后波长变长。 D.4 个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下 2 个没有发生衰变。 (2)一群氢原子处于量子数 n ? 4 的能级状态, 氢原子的能级示意图如图,那么①该群氢 原子可能发射 种频率的 光子。 ②氢原子由 n ? 4 的能级直接跃迁到 n ? 2 的能级时,辐射出的光子照射到逸出功为 2.25eV 的金属钾时能发生光电效应,由此 eV 产生的光电子的最大的初动能是 (3)如图所示,在水平光滑直导轨上,静止着三个质量均为 m ? 1kg 的相同小球 A、B、 C 现让 A 球以 v0 ? 2m / s 的速度向 B 球运动,A、B 两球碰撞后粘合在一起,两 球继续向右运动并跟 C 球碰撞,碰后 C 球的速度 vC ? 1m / s 。求: ①A、B 两球碰撞后瞬间的共同速度; ②两次碰撞过程中损失的总动能。

C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)AC (2)6 0.3(每空 2 分) (3)①A、B 相碰满足动量守恒 mv0 ? 2mv 1 (1 分) 得两球跟 C 球相碰前的速度 v1 ? 1m / s (1 分)

②两球与 C 球相碰同样满足动量守恒 2mv 1 ? mv C ? 2mv 2 得两球碰后的速度 v2 ? 0.5m / s 两次碰撞损失的动能 ?E K损 ? (1 分) (1 分)

1 2 1 1 2 mv 0 ? ? 2mv 2 ? mv c2 ? 1.25 J 2 2 2

12C (1) 处于激发状态的原子,如果在入射光的电磁场的影响下,引起高能态向低能态 跃迁,同时在两个状态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去,这种辐射叫做受激辐射, 原子发生受激辐射时,发出的光子的频率、发射方向等,都跟入射光子完全一样,这样使光

得到加强,这就是激光产生的机理,那么发生受激辐射时,产生激光的原子的总能量 En、 电子的电势能 Ep、电子动能 Ek 的变化关系是( ) A.EP 增大、Ek 减小、En 减小 B.EP 减小、Ek 增大、En 减 C.EP 增大、Ek 增大、En 增大 D.EP 减小、Ek 增大、En 不变 (2)下列叙述中正确的有 A.光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实 B.在 a 粒子散射实验的基础上,卢瑟福提出了原子的核式结构模型 C.紫外线照射某金属表面时发生了光电效应.则红外线也一定可以使该金属发生光电效应 D.氡的半衰期为 3.8 天,若取 4 个氡原子核,经过 7.6 天后就一定只剩下一个氡原子核 (3)如图所示,光滑水平面上,质量为 m 的小球 B 连接着轻质弹簧,处于静止;质量为 m 的小球 A 以某一速度向右匀速运动,已知碰撞过程中总机械能守恒,两球距离最近时弹簧 的弹性势能为 EP,则碰前 A 球的速度是多少?

12C(1)B (2)

AB (3) v0 ? 2

Ep m

C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)(4 分)下列说法中正确的是 ▲ A.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 B.光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性 C.α 粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 D.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 (2)(4 分)请将下列两个核反应方程补充完整。

(3)(4 分)在 2010 年温哥华冬奥会上,首次参赛的中国女子冰壶队喜获铜牌,如图为中国 队员投掷冰壶的镜头。假设在此次投掷中,冰壶运动一段时间后以 0.4 m/s 的速度与对方的 静止冰壶发生正碰,碰后中国队的冰壶以 0.1 m/s 的速度继续向前滑行。若两冰壶质量相 等,则对方冰壶获得的速度为 m/S。 12C (12 分)
1 1 ⑴ AB(4 分);⑵ 1 H (2 分) 2 0 n (2 分);⑶

0.3(4 分) )

12.(1)下列关于原子结构和原子核的说法中正确的是( ABC A.卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上提出了原子的核式结构模型 B.天然放射性元素在衰变过程中核电荷数和质量数守恒, 其放射线在磁场中不偏转的是 γ 射线 C.由图可知,原子核 A 裂变成原子核 B 和 C 要放出核能

核子平均质量 D E F Fe C B 原子序数 z A

O

D.由图可知,原子 D 和 E 聚变成原子核 F 要吸收能量 (2)第一代核反应堆以铀 235 为裂变燃料,而在天然铀中占 99%的铀 238 不能被利用,为 了解决这个问题,科学家们研究出快中子增殖反应堆,使铀 238 变成高效核燃料。在反应堆 中,使用的核燃料是钚 239,裂变时释放出快中子,周围的铀 238 吸收快吕子后变成铀 239,
239 铀 239( 239 92 U )很不稳定,经过___次β 次衰变后变成钚 239( 94 Pu ),写出该过程的

核反应方程式:______________。 (3)两磁铁各固定放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲 车和磁铁的总质量为 0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为 1.0 kg.两磁铁的 N 极相对.推动一 下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为 2 m/s,乙的速率为 3 m/s,方向与甲相反.两车 运动过程中始终未相碰,则两车最近时,乙的速度为多大? 12B.(选修模块 3-5) (1)动量守恒定律是自然界普遍成立的一条基本原理,不仅在宏观世界中成立,在微观世 界中也成立,当两个物体(或微粒)在发生相互作用的前后,两物体的总动量总守恒,某科 技小组为了研究动量守恒原理,做了一个云室(用来观察微观粒子运动径迹的装置设备,如 图甲所示)衰变实验,他们把具有放射性的氡原子核( 222 86 Rn )静置于云室内,再把 云室放在某匀强磁场中,结果在垂直磁场方向的平面内清晰的看到了两条互相外切的 圆周径迹 1 和 2,如图乙是同学们拍摄的一张照片,他们还通过查资料确认其中的氡 核是发生了α 衰变,现请你帮助该小组同学完成以下几个问题: ①写出以上实验中的衰变方程: (衰变后的新核请用 R 表示其元 图甲 素符号),照片中的径迹 (填“1”或“2”)表示α 粒子; ②为了验算衰变过程动量是否守恒,还需要直接测量的物理量是 (有文字说明,相应的物理量用字母表示); 图乙 ③只要关系式 (用以上物理量表示)成立,即可验证该过 程动量守恒。 (2)图甲所示为氢原子的能级,图乙为氢原子的光谱。已知谱线 a 是氢原子从 n=4 的能级 跃迁到 n=2 的能级时的辐射光,则谱线 b 是氢原子( ) A.从 n=3 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光 B.从 n=5 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光 C.从 n=4 的能级跃迁到 n=3 的能级时的辐射光 D.从 n=1 的能级跃迁到 n=2 的能级时的辐射光

12B. (选修模块 3-5) (1)①
222 86 4 Rn?218 84 X ? 2 He

2

②径迹 1 和 2 的轨道直径 D1 和 D2 ③42D1=D2 (2)B C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)一炮艇总质量为 M,以速度 v0 匀速行驶,从船上以相对海岸的水平速度 v 沿前进方向射 出一质量为 m 的炮弹,发射炮弹后,艇的速度为 v/,若不计水的阻力,则下列各关系式中 正确的是 . A. Mv0 ? (M ? m)v' ? mv C. Mv0 ? (M ? m)v' ? m(v ? v' ) B. Mv0 ? (M ? m)v' ? m(v ? v0 ) D. Mv0 ? Mv ' ? mv

(2)(4 分)氢原子的能级如图所示.当氢原子从 n=4 向 n=2 的能级跃迁时,辐射的光子照射 在某金属上,刚好能发生光电效应,则处于 n=4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,在辐 射的各种频率的光子中,能使该金属发生光电效应的频率为 种,当氢原子从 n=4 向 n=1 的能级跃迁时辐射出的光子照射到该金属表面上时,遏止电压为_________V.
139 94 (3)一个 235 92U 受到一个中子轰击时会发生裂变,产生 56 Ba 和 36 Kr ,

同时放出能量.已知每个铀核裂变释放的平均能量为 E0=200MeV(1MeV=1.6× 10
- 13

J).若以铀 235 92U 做核燃料,建造发电功率

为 P=5× 105kW 的核电站,假设铀核裂变释放的能量有一半转化为电能, 则该核电站一天消耗 235 1023mol 1, 92U 多少千克?(阿伏加德罗常数 NA=6×


最后结果保留一位有效数字)

12C. (1) A (2) 4, 10.2 (3)铀核裂变一天能放出的能量为 E ? 一天内裂变的铀核数目有: n ?

(3 分) (每空 2 分)

第 12C(2)题 图

Pt 50%

(2 分) (1 分)

E E0

代入数据得:m=

n M =1kg . NA

(2 分)

C.(选修模块3—5)(12分) (1)(4分)说法中正确的是 ( ) A.氡的半衰期为 3.8 天,若 4 个氡原子核,经 7.6 天后就一定剩下一个原子核了 B.波尔的原子结构理论是在卢瑟福的核式结构学说基础上引进了量子理论

C.核力是强相互作用的一种表现,而弱相互作用是引起原子核β 衰变的原因。 D.α 射线、β 射线、γ 射线、x 射线本质上都是电磁波,且 γ 射线的波长最短 (2)(4 分)一个质点受到外力的作用,若作用前后的动量分别为 p、 p ' ,动量的变化量 为 ?p ,速度的变化量为 ?v ,动能的变化量为 ?E k .则下列说法正确的是( A. p ? ? p 是不可能的
'

)

B. ?p 垂直于 p 是可能的 C. ?p 垂直于 ?v 是可能的 D. ?p ? 0 , ?E k ? 0 是可能的 ①氢原子可能发射 种频率的光子. Hz, 能发生光电效应, 发生光电效应时, eV .(普朗克常量 h ? 6.63 ? 10 ?34 J s , 第 12C(3) 题 (3)一群氢原子处于量子数 n ? 4 能级状态,氢原子的能级示意图如图所示,那么 ②氢原子由量子数 n ? 4 的能级跃迁到 n ? 2 的能级时辐射光子的频率是 用这样的光子照射右表中几种金属, 金属 发射光电子的最大初动能是
1eV ? 1.6 ? 10 ?19 J )

C.(选修模块3—5)(12分) (1) BC (4 分) (2) BD (4分) (3) ① 6 (1 分) 14 ② 6.15×10 (1 分) 铯 (1 分) 0.65 (1 分) C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)下列说法正确的是 。 A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B.汤姆生发现电子,表明原子具有核式结构 C.一束光照射到某种金属上不能发生光电效应,是因为该束光的波长太短 D.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时, 电子的动能减小,原子总能量增大
238 222 (2) 92 U 经过核衰变为 86 Rn,共发生了 210 83

次α 衰变, g。

次β 衰变。

210 Bi 的半衰期是 5 天,12g 83 Bi 经过 15 天以后剩下

(3)如图所示,在光滑水平桌面上有两个小球,质量 为 m1 的小球以速度 v 与质量为 m2 静止的小球发生 正碰,两球碰撞后粘在一起运动,求碰撞过程中系 统动能的损失。 C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)D(2)4 2 1.5(每空 1 分) (3)两球碰撞后粘在一起的速度为 v' ?

m1v (3 分) m1 ? m2

系统损失的动能

m1m2 v 2 1 1 (3 分) m1v 2 ? (m1 ? m2 )v' 2 ? 2 2 2(m1 ? m2 )

13.(选修 3–5 部分,12 分) (1)以下说法中正确的有( ) A.原子核放出β 粒子后,转变成的新核所对应的元素是原来的同位素 B.卢瑟福的 α 粒子散射实验揭示了原子核具有复杂的结构 C.光电效应实验揭示了光的粒子性 D.玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念 E.氢原子从低能级跃迁到高能级要放出光子 F.原子核的比结合能越大,原子核就越稳定
238 234 234 (2)静止在匀强磁场中的 92 U ,放出 α 粒子,衰变成 90 Th ,衰变后 90 Th 的速度方向与

磁场方向垂直。 ①写出衰变方程:
234 ②衰变后 90 Th 的轨道半径与 α 粒子的轨道半径之比为

; 。

(3)场强为 E、方向竖直向上的匀强电场中有两个小球 A、B,它们的质量分别为 m1、m2, 电量分别为 q1、q2,A、B 两球由静止开始释放,重力加速度为 g,不计任何阻力,则小球 A 和 B 组成的系统动量守恒应满足的关系式为 。 13.(12 分)(1)CDF (2)①方程式略 ② 1∶45 (3)E(q1+q2)=(m1+m2)g C.(选修模块 3-5)(12 分) ⑴(4 分)下列说法中正确的是 ▲ A.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说 B.光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性 C.α 粒子散射实验证明了原子核是由质子和中子组成的 D.天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构 ⑵(4 分)请将下列两个核反应方程补充完整。 14 17 235 140 94 ①4 ▲ ② 92 U+ 1 ▲ 2 He+ 7 N→ 8 O+ 0 n→ 54 Xe+ 38 Sr+ ⑶(4 分)在 2010 年温哥华冬奥会上,首次参赛的中国女子冰壶队喜 获铜牌,如图为中国队员投掷冰壶的镜头。假设在此次投掷中,冰 壶运动一段时间后以 0.4 m/s 的速度与对方的静止冰壶发生正碰, 碰后中国队的冰壶以 0.1 m/s 的速度继续向前滑行。若两冰壶质量 相等,则对方冰壶获得的速度为 ▲ m/s。 12C
1 1 ⑴ AB(4 分);⑵ 1 H (2 分) 2 0 n (2 分);⑶

0.3(4 分)

C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)下列说法正确的是 ▲ .(填写选项前的字母) (A)放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关,与原子所处的化学状态和外部条件 无关 (B)β 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 (C)光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量 (D)比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子越稳定 (2) 根据核反应方程
238 92 m m ▲ 个中子;物 U ? 234 90Th+ n X ,完成填空: n X 粒子中含有

理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核( 14 7 N ),发现了

▲ ,该核反应方程是:

▲ . (3)普朗克常量 h=6.63× 10-34J· s,铝的逸出功 W0=6.72× 10-19J,现用波长 λ=200nm 的光照射 铝的表面 (结果保留三位有效数字) . ①求光电子的最大初动能; ②若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动,求在此运动 过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计).
14 4 17 1 12.C(12 分)(1)AC (3 分) (2) 2 (1 分)质子( 1 1 H )(1 分) 7 N ? 2 H ? 8 O ? 1 H

(1分) (3) ①Ek=hν-W0 (1 分) ν=c/λ (1 分) -19 ∴Ek=3.23× 10 J (1 分) ②增加的电势能来自系统损失的动能, 当两电子的速度相等时电势能最大, 由动量守 恒 mv0=2mv (1 分) 损失的动能:△Ek=

1 1 mv02- (2m)v2=1.62× 10-19J 2 2

(1 分)

所以,电势能增加的最大值为 1.62× 10-19J

(1 分)

C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)下列说法中正确的是 . A.随着温度的升高,一方面各种波长的辐射强度都有增加,另一方面辐射强度的极 大值向波长较短的方向移动 B. 在康普顿效应中, 当入射光子与晶体中的电子碰撞时, 把一部分动量转移给电子, 因此光子散射后波长变短 C.根据海森伯提出的不确定性关系可知,不可能同时准确地测定微观粒子的位置和 动量 D.4 个放射性元素的原子核经过一个半衰期后一定还剩下 2 个没有发生衰变 (2)在《探究碰撞中的不变量》实验中,某同学采用如图所示的装置进行实验.把两个小 球用等长的细线悬挂于同一点,让 B 球静止,拉起 A 球,由静止释放后使它们相碰, 碰后粘在一起.实验过程中除了要测量 A 球被拉起的角度 ? 1 ,及它们碰后摆起的最大 角度 ? 2 之外,还需测量 (写出物理量的名称和符号)才能验证碰撞中的动量守

恒.用测量的物理量表示动量守恒应满足的关系式是 . (3)2008 年 10 月 7 日,日美科学家分享了当年诺贝尔物理学奖.他们曾就特定对称性破 缺的起源给出了解释,并预言了一些当时还未发现的夸克.夸克模型把核子(质子和中 子)看做夸克的一个集合体,且每三个夸克组成一个核子.已知质子和中子都是由上夸 2 克 u 和下夸克 d 组成的。 每种夸克都有对应的反夸克. 一个上夸克 u 带有 ? e 的电荷, 3

1 而一个下夸克 d 带有 ? e 的电荷,因此一个质子 p 可以描述为 p=uud,则一个中子 n 3

可以描述为 n=

1 2 . 一个反上夸克 u 带有 ? e 的电荷, 一个反下夸克 d 带有 ? e 的 3 3


电荷,则一个反质子 p 可描述为 p ? C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)AC (3)udd (2)两球质量 mA、mB

mA 1 ? c o ? s1 ? (mA ? mB ) 1 ? c o ? s2

u ud

C.(选修模块 3-5)(12 分) (1).下图中有四幅图片,涉及到有关物理学发展历史的四个重大发现,则下列的有关说法 中,正确的:( )

A.X 光是居里夫人最先发现的 B.天然放射性是贝克勒尔最先发现的 C.法拉第发现了磁生电的方法和规律 D.1964 年 10 月 16 日,我国第一颗原子弹爆炸成功.核能的利用得益于质能方程,质能方程 在世界上得到了的广泛应用,正影响着今天的世界,因此被称为改变世界的方程 (2)下列各图所示的系统,从图中某一物体独立运动开始,到系统中各物体取得共同速度 为止,整个相互作用的过程中系统动量守恒的有(设各接触面光滑)( )

A

B

C

D

(3) “轨道电子俘获”是放射性同位素衰变的一种形式,它是指原子核(称为母核)俘获 一个核外电子,使其内部的一个质子变为中子,并放出一个中微子,从而变成一个新核(称 为子核)的过程。中微子的质量远小于质子的质量,且不带电,很难被探测到,人们最早就 是通过核的反冲而间接证明中微子的存在的, 一个静止的原子核发生“轨道电子俘获”, 衰 变为子核并放出中微子,下面说法正确的是( ) A.母核的质量数等于子核的质量数 B.母核的电荷数大于子核的电荷数

C.子核的动量与中微子的动量相同 D.子核的动能大于中微子的动能 C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)BCD (2)CD (3)ABC C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)下列说法正确的是 ( ) A.α 粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构 B.用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高 C.光电效应揭示了光具有粒子性 D.原子核结合能越大,则原子核越稳定 (2)如图所示为氢原子的能级图,n 为量子数。在 氢原子核外电子由量子数为 2 的轨 道跃迁到量子数为 3 的轨道的过程中,将 (填“吸收”、“放出”)光子。 若该光子恰能使某金属产生光电效应, 则一群处于量子数为 4 的激发态的氢原子在 向基态跃迁过程中,有 种频率的光子能使该金属产生光电效应。 n E/eV c -0.85 4c 3 -1.51 c c c c -3.4 2 c c 1 c
第 12C(2)题图

-13.6 c

(3) 太阳内部四个质子聚变成一个粒子, 同时发射两个正电子和两个没有静止质量的中 微子。若太阳辐射能量的总功率 P,质子、氦核、正电子的质量分别为 mp、mHe、 me,真空中光速为 c。求 t 时间内参与核反应的质子数。

C.解析答案: ⑴BC 。α 粒子散射说明原子有复杂的结构,A 错。比原子核结合能越大,原子核越稳 定,D 错。 ⑵吸收 5 ⑶核反应放出的能量 ?E ? ?mC2 ? (4mP ? 2me ? mHe )C 2 设 t 时间内参与核反应的质子数 n ?

4 Pt 4 Pt ? ?E (4m P ? 2me ? mHe )C 2

命题意图:选修 3—5 中相关的知识点,主要突出玻尔理论和质能方程。 讲评要点:能级图,质能方程。 C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)下列说法中正确的是______. A.核子结合成原子核一定有质量亏损,释放出能量

B.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 C.氢原子由较高能级跃迁到较低能级时,要释放一定频率的光子,电子的动能增大,电 势能减小 D.在光的单缝衍射实验中,狭缝变窄,光子动量的不确定量变 (2)用不同频率的光照射某金属产生光电效应,测量金属金 遏止电压 U c ? v 与入射光频率 v .得到 U c ? v 图象如图. 根据图像求出该金属的截止频率 vc =______ Hz ,普朗克 恒量 h =_____ J s 。 (已知电子电量 e ? 1.6 ?10
?19

C)

(3)一同学利用水平气垫导轨做《探究碰撞中的不变 量》的实验时,测出一个质鳅为 0.8kg 的滑块甲以 0.4 m / s 的速度与另一个质量为 0.6kg、速度为 0.2 m / s 的滑块乙迎面相撞,碰撞后滑块乙的速度 大小变为 0.3 m / s .求此时滑块甲的速度.

C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)下列说法正确的是 ▲ .(填写选项前的字母) (A)放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关,与原子所处的化学状态和外部条件 无关 (B)β 射线为原子的核外电子电离后形成的电子流 (C)光电效应揭示了光具有粒子性,康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量 (D)比结合能越大,原子核中核子结合得越牢固,原子越稳定 (2)
234 m m 根据核反应方程 238 92 U ? 90Th+ n X ,完成填空: n X 粒子中含有



个中子;物

理学家卢瑟福用该粒子轰击氮核( 14 7 N ),发现了

▲ ,该核反应方程是:

▲ . (3)普朗克常量 h=6.63× 10-34J· s,铝的逸出功 W0=6.72× 10-19J,现用波长 λ=200nm 的光照射 铝的表面 (结果保留三位有效数字) . ①求光电子的最大初动能; ②若射出的一个具有最大初动能的光电子正对一个原来静止的电子运动,求在此运动 过程中两电子电势能增加的最大值(电子所受的重力不计). 12.C(12 分)(1)AC (3 分) (2) 2 (1 分)质子( 1 1 H )(1 分) 7 N ? 2 H ? 8 O ? 1 H
14 4 17 1

(1分) (3) ①Ek=hν-W0 (1 分) ν=c/λ ∴Ek=3.23× 10-19J (1 分) ②增加的电势能来自系统损失的动能, 当两电子的速度相等时电势能最大, 由动量守 恒 mv0=2mv (1 分) 损失的动能:△Ek=

1 1 mv02- (2m)v2=1.62× 10-19J 2 2

(1 分) (1 分)

所以,电势能增加的最大值为 1.62× 10-19J C.(选修模块 3-5)(12 分) (1)下列说法中正确的是 A.黑体热辐射强度的极大值随温度的升高向波长较大的方向移动 B.物质波和光波都是概率波 C.原子核越大,它的结合能越高,原子核中核子结合得越牢固

D.β 衰变的实质是放射性原子核内的一个中子转化成了一个质子和一个电子 (2)一个静止的质量为 M 的放射性原子核发生衰变,放出一个质量为 m.速度大小为 v 的 α 粒子,则衰变后新原子核速度大小为 ;设衰变过程中释放的核能全部转 .

化为新原子核和 α 粒子的动能, 真空中光速为 c, 则衰变过程中质量亏损为 (3)用不同频率的光照射某金属均产生光电效应,测 量金属遏止电压 UC 与入射光频率 ν,得到 UC-ν 图 象 , 根 据 图 象 求 出 该 金 属 的 截 止 频 率 νC = Hz,普朗克恒量 h= J?s

UC / V
5.0

2.0

5.0
12.C(选修模块3-5)(12分)

0

10

17.5

? /1014 Hz

mv (1)BD (4 分) (2) (2 分) M ?m
(3) 5.0 ?10 (2 分)
14

2 Mmv (2 分) 2 2 (M ? m )c

6.4 ?10?34 (2 分)

C.(选修模块 3—5)(12 分) (1)下列说法中正确的是( ) A.天然放射现象的发现揭示了原子核内部具有复杂结构 B.原子核中的核子之所以能够紧紧地束缚在一起,是因为相互之间存在万有引力 C.中等大小的原子核的比结合能最大,因此这些核最稳定 D.在微观物理学中不能同时准确地知道粒子的位置和动量

(2)我国科学家经过艰苦努力,率先建成了世界上第一个全超导托克马克试验装置并调试 成功.这种装置被称为“人造太阳”,它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子 态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量, 就像太阳一样为人类提供无限清洁能源. 在 该装置内发生的核反应方程是
2 1 4 其中粒子 X 的符号是 H? 3 1 H?2 He ? X ,



. 已

3 4 知2 1 H 的质量是 m1, 1 H 的质量是 m2, 2 He 的质量是 m3,X 的质量是 m4,光速是 c,

则发生一次上述聚变反应所释放的核能表达式为









(3)在光滑水平面上,甲、乙两物体的质量分别为 m1、m2,它们沿一条直线相向运动,其 中甲物体运动速度 v1 的大小是 6m/s,乙物体运动速度 v2 的大小是 2m/s.已知两物体 碰撞后各自沿着原方向的反方向运动,速度 v 的大小都是 4m/s.求甲乙两物体的质量 之比. C.(3—5) (1)ACD(4 分)全部选对的得 4 分,选对但不全的得 2 分,错选或不答的得 0 分.
1 (2)0 n 或者 n 或者中子(2 分)

(m1 ? m2 ? m3 ? m4 )c 2 (2 分)

(3)设甲的初速度 v1 方向为正方向,则根据动量守恒定律有

m1v1 ? m2 v2 ? ?m1v ? m2 v (3 分)
代入数据解得

m1 3 ? (1 分) m2 5

12、(1)(5 分)以下是有关近代物理内容的若干叙述,其中正确的是 A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B.卢瑟福的α 粒子散射实验可以估算原子核的大小 C. 一束光照射到某种金属上不能发生光电效应, 可能是因为该束光的照射时间太短 D.按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时,电 子的动能减小,原子总能量增大 E.发生一次β 衰变,该原子外层就失去一个电子 F.用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高 G.每种原子都有自己的特征光谱,可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成 (2)(6 分)镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知 226 88 Ra 能自发地放 出α 粒子而变成新核 Rn,已知 为 M2=3.6867×10 数字) ①写出该核反应的方程式。 ②此反应过程中放出的能量是多少? ③反应后新核 Rn 的速度是多大?
-25

226 88

Ra 的质量为 M1=3.7533×10-25kg,新核 Rn 的质量
-27

kg,α 粒子的质量为 m=6.6466×10
5

kg,现有一个静止的

226 88

Ra 核

发生α 衰变,衰变后α 粒子的速度为 3.68×10 m/s。则:(计算结果保留两位有效

11、(1)BDFG (2) ①
226 88 4 (2 分) Ra?2 He? 222 86 Rn

② ?E ? ?mc2 ? (M1 ? M 2 ? m)c 2 ? 1.2 ?10?12 J (2 分) ③ M 2?2 ? m? ? 0 (1 分)

??2 ? m? / M 2 ? 6.6 ?103m / s (1 分)

C.选修 3-5 模块(本题共 12 分) (1)下列说法正确的是 ▲ A.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时,释放一定频率的光子,同时电子 的动能增大,电势能减小 B.光的波动性是由于光子之间的相互作用引起的 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 D.α 射线、β 射线、γ 射线本质上都是电磁波,且 γ 射线的波长最短 (2) 如图所示的实验电路, 当用黄光照射光电管中的碱金属涂层时, 毫安表的指针发生了偏转. 若将电路中的滑动变阻器的滑片 P 向 右移动到某一位置时,毫安表的读数恰好减小到零,此时电压表 读数为 U。若此时增加黄光照射的强度,则毫安表 ▲ (选 填“有”或“无”)示数.若改用蓝光照射光电管中的金属涂层, 则毫安表 ▲ (选填“有”或“无”)示数。 (3)质量分别为 m1 和 m2 的两个小球在光滑的水平面上分别以 速度 v1、v2 同向运动并发生对心碰撞,碰后 m2 被右侧的墙 v1 v2 原速弹回,又与 m1 相碰,碰后两球都静止。求:两球第一 m1 m2 次碰后 m1 球的速度大小。 12C 选修 3-5 模块 (1) AC (4 分) (漏选得 2 分,错选或多选不得分) (2) 无;有(2 分,每空 1 分) (3)(4 分) 根据动量守恒定律得: ?

? ? m2 v 2 ? ?m1v1 ? m2 v 2 ? m1v1 ? ? m2 v 2 ? ?m1v1

(2 分)

? ? 解得: v1

m1v1 ? m2 v2 2m1

(2 分)

C.(选修模块 3-5)(12 分) ⑴一个质量为 m1 的铍( 4 Be)原子核,从核外俘获一个质量为 m2 的电子后发生衰变,生成 一个质量为 m3 的锂( 7 3 Li)原子核,并放出一个质量可以忽略不计的中微子。这就是铍核 的 EC 衰变,这种核反应方程为: 。真空中光 速为 c,一个铍原子的 EC 衰变过程中释放的核能为 ⑵研究光电效应时,用不同频率的紫外线照射金属锌,得到光电子最大初动能 Ek 随入射光 频率变化的 Ek——υ 图像,应是下列四个图中的_____________
7

Ek

Ek

Ek

Ek

0 A

υ

0 B

υ

0 C

υ

0 D

υ

⑶如图,质量为 500g 的铜块静止于光滑水平面上,一颗质量为 50g 的子弹以 300m/s 的水 平速度撞到铜块后,又以 100m/s 的水平速度弹回,则铜块被撞后的速度为多大?

C. (选修模块 3-5) (12 分)
7 0 7 ⑴4 Be ? ?1 e?3 Li ,(m1+m2—m3)c2

⑵ C ⑶ 40m/s

C.(选修模块3-5)(12分) (1)关于原子结构和原子核,下列说法中正确的是 A.利用 α 粒子散射实验可以估算原子核的半径 B.利用 α 粒子散射实验可以估算核外电子的运动半径 C.原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验 D.处于激发态的氢原子放出光子后,核外电子运动的动能将增大 (2)一个质量为 m0 静止的 ω 介子衰变为三个静止质量都是 m 的 π 介子,它们在同一平面 内运动,彼此运动方向的夹角为 120° ,光在真空中的传播速度为 c,则每个 π 介子的动 能为 . (3)如图所示,光滑水平面上 A、B 两小车质量都是 M,A 车头站立一质量为 m 的人,两 车在同一直线上相向运动.为避免两车相撞,人从 A 车跃到 B 车上,最终 A 车停止运 动,B 车获得反向速度 v0,试求: ①两小车和人组成的系统的初动量大小; ②为避免两车相撞,且要求人跳跃速度尽量小,则人跳上 B 车后,A 车的速度多大? A
第 12C(3)题图

B

12C.(选修模块3-5)(12分) (1)AD (4 分)(错选不得分,漏选得 2 分) (2) ( m0 ? 3m)c (3 分)
2

1 3

(3)①由动量守恒定律可知,系统的初动量大小

p ? (M ? m)v0 (M ? m)v0 ? (2M ? m)v

(2 分)

②为避免两车恰好不会发生碰撞,最终两车和人具有相同速度(设为 v),则 (2 分)

解得

v?

( M ? m)v0 2M ? m

(1 分)

12-3.选修 3-5
(1)镭(Ra)是历史上第一个被分离出来的放射性元素,已知 226 88 Ra 能自发地放出α 凿子 而变成新核 Rn,已知 226 88 Ra 的质量为 M1=3.7533×10
-25 -25

kg,新核 Rn 的质量为 M2=3.6867×10

kg,α 粒子的质量为 m=6.6466×10
5

-27

kg,现有一个静止的 226 88 Ra 核发生α 衰变,衰变后

α 粒子的速度为 3.68×10 m/s,求(计算结果保留两位有效数字). ①写出该核反应的方程; ②此反应过程中放出的能量; ③反应后新核 Rn 的速度大小. (2)氢原子基态能量 E1=-13.6eV,电子绕核做圆周运动的半径 r1=0.50×10 ①氢原子处于 n=5 激发态时原子系统具有的能量?(保留二位有效数字) ②电子在 n=3 轨道上运动的动能?(已知能量关系 E n ? ×109Nm2/c2)(保留二位有效数字)
4 222 12-3.(1)① 226 88 Ra?2 He? 86 Rn
-10

m. 求

1 E1 ,半径关系 rn ? n 2 r1 ,k=9.0 2 n

② ?E ? ?mc2 ? (M1 ? M 2 ? m)c 2 ? 1.2 ?10?12 J ③ M 2 v2 ? mv ? 0
? v2 ? mv/ M 2 ? 6.6 ?103 m / s

(6 分)

(2) ①E1=-13.6eV e2 V32 ②由 k 2=m r3 r3

E5= E1/52
Ke2 Ek3= 2r3

E5=-0.54 eV
r3=32r1 (6 分)

代入可得 Ek3=1.6 eV (3 分)

(或者 2.6×10-19J)


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