1、第135 b节 选修模块35（下）1. 2014年物理海南卷17模块3-5试题（12分）（1）（4分）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（2）（8分）一静止原子核发生衰变，生成一粒子及一新核，粒子垂直进入磁感应强度大小为B的匀强磁场，其运动轨迹是半径为R的圆。已知粒子的质量为m，电荷量为q；新核的质量为M；光在真空中的速度大小为c。求衰变前原子核的质量。【答案】（1）ACD (4分。选对1个给2分，选对2个给3分，选对3个给4分:有选错的不给这4分） （2
2、）【解析】（2）设衰变产生的粒子的速度大小为v，由洛伦兹力公式和牛顿第二定律得设衰变后新核的速度大小为V，衰变前后动量守恒，有设衰变前原子核质量为M0，衰变前后能量守恒，有解得 2.2014年理综福建卷30物理-选修3-5 （1）如图，放射性元素镭衰变过程中释放出、三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是 。（填选项前的字母）A表示g射线, 表示a射线B表示射线，表示a射线C表示a射线，表示g射线D表示射线，表示a射线答案：C解析：由于g不带电，在电场中不偏转，不是g射线，A错；射线带负电，在电磁场中应该偏转，和不是射线而是g射线，BD错；a射线带正电，它在电场中向负极板偏转，
3、在磁场中的偏转情况由左手定则可知表示a射线，表示射线，选项C正确。（2）一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离。已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为（ ）（填选项前的字母）v2v0v1A v0- v2 B v0+ v2 C D 答案： D解析：火箭和卫星组成的系统在分离时，水平方向的动量守恒，规定初速度方向为正方向，有： 解得 故选项D正确，A、B、C错误。3.2013年新课标I卷35. 物理选修3-5 (15分)(1)(6分)一质子束入射到能
4、止靶核1327AI上，产生如下核反应: P+1327AIX+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 。(2)(9分) 在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为， B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。【答案】见解析【解析】(1)发生核反应的方程由质量数守恒和电荷数守恒得12711130解得质子数a=14,质量数b=27,则中子数c=b-a=13（2）设在发生碰撞前的瞬间，木块A
5、的速度大小为v；在碰撞后的瞬间，A和B的速度分别为v1和v2.在碰撞过程中，由动量和能量守恒定律，得 （1） （2）式中，以碰撞前木块A的速度方向为正。由（1）（2）式得 （3）设碰撞后A和B运动的距离分别为d1和d2，由动能定理得 （4） （5）按题意有 （6） 设A的初速度为v0,由动能定理得 （7） 联立（2）（7）式，得 （8）4.2013年新课标II卷35物理选修3-5(15分)(1) (5分)关于原子核的结合能，下列说法正确的是(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。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
6、量B一重原子核衰变成a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()的结合能小于铅原子核()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答案：ABC 解析：原子核的结合能等于核子结合成原子核所释放的能量，也等于将原子核分解成核子所需要的最小能量，A正确；重核的比结合能比中等核小，因此重核衰变时释放能量，衰变产物的结合能之和小球原来重核的结合能，B项正确；原子核的结合能是该原子核的比结合能与核子数的乘积，虽然銫原子核()的比结合能稍大于铅原子核()的比结合能，但銫原子核()的核子数比铅原子核()的核子数少得
7、多，因此其结合能小，C项正确；比结合能越大，要将原子核分解成核子平均需要的能量越大，因此原子核越稳定，D错；自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能最等于该原子核的结合能，E错。中等难度。ABCv0 (2) (10分)如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质最不计)。设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，()整个系统损失的机械能；()弹簧被压缩到最短时的弹性势能。解：()从A压缩弹簧到A与B具有相同速度时，对A、
8、B与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为，损失的机械能为。对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得 联立式得()由式可知，A将继续压缩弹簧，直至A、B、C三者速度相同，设此速度为，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为。由动量守恒和能量守恒定律得联立式得5.2013年重庆卷11【选修34】（1）（6分）一列简谐波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为A4m、6m和8m B6m、8m和12mC4m、6m和12m D4m、8m和12miOA（2）（6分）利用半圆柱形玻璃，可减小
9、激光束的发散程度。在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆柱形玻璃横截面的圆心，AO过半圆顶点。若某条从A点发出的与AO成角的光线，以入射角i入射到半圆弧上，出射光线平行于AO，求此玻璃的折射率。答：（1）C （2）解析：（1）由或或，解得4，6，12（2） 6.2013年江苏卷12.C. 选修3-5(12 分)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等,则它们的_也相等.316-2.18-3.40-13.6E(eV)n40-1.515-6.042-54.4题12C-1图He+(A)速度 (B)动能 (C)动量 (D)总能量(2)根据玻尔原子结构理论,氦离子(He+ )的能级图如题
10、12C-1 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.题12C-2 图(3)如题12C-2 图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0. 1 m/ s. A 将B向空间站方向轻推后,A 的速度变为0. 2 m/ s,求此时B 的速度大小和方向.答案：(1)C (2)近 6 (3) vB=0.02m/s 离开空间站方向解析：(1)根据可知动量相等，故A、B、D错，C对。 (2)量子数越大，轨道越远，电子处在n=
11、3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离要近 ；处在n=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有条。(3)根据动量守恒 解得vB=0.02m/s 离开空间站方向7.2013年山东卷38、（8分）【物理选修35】（1）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应在，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”。完成“氦燃烧”的核反应方程：。是一种不稳定的粒子，其半衰期为。一定质量的经后所剩占开始时的_。答案：或；或12.5%。解析：半衰期计算公式:；m为剩余质量；m0为原有质量；t为衰变时间；为半衰期，。8.2013年海南卷17模块3-5试题（12分）（1）（4分）原子核Th具有天然放射性，它经过若干
12、次a衰变和衰变后会变成新的原子核。下列原子核中，有三种是Th衰变过程中可以产生的，它们是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）APb BPb CPo DRa ERa答：ACD解析：发生a衰变是放出，发生衰变是放出电子，根据质量数和电荷数守恒有，每发生一次a衰变质量数减少4，电荷数减少2，每发生一次衰变质量数不变化，电荷数增加1，由质量数的变化可确定a衰变的次数（必须是整数），进而可知衰变的次数。逐一判断可知ACD符合要求。ABC（2）（8分）如图，光滑水平面上有三个物块A、B和C，它们具有相同的质量，且位于同一直线上。开始时，三个
13、物块均静止，先让A以一定速度与B碰撞，碰后它们粘在一起，然后又一起与C碰撞并粘在一起，求前后两次碰撞中损失的动能之比。 答：3解析：设三个物块A、B和C的质量均为m；A与B碰撞前A的速度为v，碰撞后的共同速度为v1；A、B与C碰撞后的共同速度为v2。由动量守恒定律得 设第一次碰撞中动能的损失为E1，第二次碰撞中动能的损失为E2，由能量守恒定律得 联立式，解得 （2）如图所示，光滑水平轨道上放置长板A（上表面粗糙）和滑块C，滑块B置于A的左端。三者质量分别为mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg。开始时C静止，A、B一起以v0=5m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞（时间极短）后C向右运动
14、，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。答案：2m/s解析：因碰撞时间极短，A与C碰撞的过程动量守恒，设碰撞后瞬间A的速度为vA，C的速度为vc，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mAv0=mAvA+mcvcA与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为vAB，由动量守恒定律得：mAvA+mBv0=(mA+mB)vABA与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足vAB=vC联立式，代入数据得： vA=2m/s 9.2013年福建卷30物理选修3-5（本题共有两小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个符合题意）(1)在卢瑟福a
15、粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个a粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是_。（填选图下方的字母）ABCD答： C (2)将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是 。（填选项前的字母）A B C D 答： D解析：由动量守恒定律得， 得10. 2012年理综新课标卷35.物理选修3-5 （1）（6分）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：，式中x是某种粒子。已知：、和粒子x的质量分别为2.0
16、141u、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）答案：（或中子）， 17.6解析：由质量守恒,电荷数守恒得, 粒子x为中子, 根据质量数和电荷数守恒有x的电荷数为0，质量数为（2+3-4）=1，可知x为中子。由爱因斯坦质能方程得:abO（2）（9分）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（i）两球a
17、、b的质量之比；（ii）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。答案 , 解析: （i）(1)设b球的质量为m,a球的质量为M,则对b球研究,由动能定理得:, a、b碰撞由动量守恒定律得: a、b整体向左运动,由动能定理得:联立解得: ,（ii）(2) a、b碰撞过程中机械能的损失为: 11.2012年理综山东卷38（8分）【物理物理3-5】（1）氢原子第n能级的能量为，其中E1为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为v1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为v2，则 。 答：1/4 解析：根据跃迁公式，可得：，, 所以 。v0BCA（2）光滑
18、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相撞后分开，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：设AB碰撞后，A的速度为，B与C碰撞前B的速度为，B与V碰撞后粘在一起的速度为，由动量守恒定律得对A、B木块： mAv0= mA vA + mB vB 对B、C木块： mBvB=( mB + mC)v 由A与B间的距离保持不变可知 vA=v 联立式，代入数据得 12.2012年物理江苏卷12C. 选修3-5 (12分)2 E21 E1acb3 E3 (1)如图所示是某原子的
19、能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是_cbaAabcBbcaCacbD(2)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为_. 该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为_(3)A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB. 求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功.【答案】（1）C （2）； （3）21 EA2EB【解析】（1）根据，能量和频率依次增大的顺序是：b、c、a，所以波长依次增大的是a、c、b。（2）核反应过程遵循质量数、电
20、荷数守恒，因此；比结合能即平均每个核子释放的能量，两个核子结合放出Q的能量，比结合能为.（3）21EA 2EB光子能量，动量，且，得，则：2:1A照射时，光电子的最大初动能EA=A -W0 .同理EB=B -W0.解得W0=EA-2EB13.2012年理综福建卷29. 物理-选修3-5（本题共有两小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）（1）关于近代物理，下列说法正确的是_。（填选项前的字母） Aa 射线是高速运动的氦原子B.核聚变反应方程表示质子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，
21、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）v0【答案】 （1）D ; ( 2)A【解析】 (1) a 射线是高速运动的氦原子核，答案A错；是中子而不是质子；答案B错；从光电效应方程可知最大初动能和入射光的频率成一次函数关系而非正比函数关系所以C错；正确答案选D.(2)由动量守恒可知，解得小船的速度为，答案C正确。14.2012年物理海南卷19模块3-5试题（12分）（1）（4分）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_(填入正确
22、选项前的字母。选对1个给2分，选对2个给3分，选对3个给4分；每选错1个扣2分，最低得分为0分)。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与照射光的波长成正比C.对于同种金属，Ek与照射光的时间成正比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答： A D E（2）（8分）一静止的核经a衰变成为，释放出的总动能为4.27MeV。问此衰变后核的动能为多少MeV（保留1位有效数字）？解：据题意知，此a衰变的衰变方程为根据动量守恒定律得 式中，m 和mTh分别为a粒子和Th核的质量，v 和vTh分别为a粒子和T
23、h核的速度的大小，由题设条件知 式中Ek=4.27MeV是a粒子与Th核的总动能。由式得 衰变后核的动能代入数据得15.2011年新课标版35物理选修3-5 （15分）（6分）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_。若用波长为（0）的单色光做该实验，则其遏止电压为_。已知电子的电荷量、真空中的光速和布朗克常量分别为e、c和h。ABC（2）(9分)如图，ABC三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体。现A以初速v0沿B、C的连
24、线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A，B分离，已知C离开弹簧后的速度恰为v0，求弹簧释放的势能。答：（1）； （2）解析：（1）由和得由爱因斯坦质能方程和得（2）设碰后A、B和C的共同速度的大小为v，由动量守恒得 设C离开弹簧时，A、B的速度大小为v1，由动量守恒得 设弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒，有 由式得弹簧所释放的势能为 16.2011年理综福建卷29. 物理选修3-5（本题共有两个小题，每小题6分，共12分。每小题只有一个选项符合题意）O0Ekm爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921
25、年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能Ekm与入射光频率的关系如图所示，其中0为极限频率。从图中可以确定的是_。（填选项前的字母）A逸出功与有关 BEkm与入射光强度成正比C0时，会逸出光电子 D图中直线的斜率与普朗克常量有关在光滑水平面上，一质量为m、速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大小可能是_。（题选项前的字母）A0.6v B0.4 v C0.3 v D 0.2 v答：（1）D（2）A【解析】（1）光电子的最大初动能与入射光频率的关系是Ekm = hvW，结合图象易判断D正确。（2）由碰撞中的动量守恒得mv = 2m
26、vBmvA，vA0，则vB0.5v，故小于0.5v的值不可能有，A正确。17.2011年海南卷19模块3-5试题（12分）（1）（4分）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_和_（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_.A BC Dv0cPba（2）（8分）一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光
27、滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止。重力加速度为g。求（i）木块在ab段受到的摩擦力f；（ii）木块最后距a点的距离s。答：（1）B、C； 78；82； （2）【解析】（1）由质量数和核电荷数守恒可以得出正确选项 B C， 131I和137Cs原子核中的中子数分别78和82（2）（i）设木块和物体P共同速度为v,两物体从开始到第一次到达共同速度过程由动量和能量守恒得： 由得： （ii）木块返回与物体P第二次达到共同速度与第一次相同（动量守
28、恒）全过程能量守恒得： 由得： 18.2011年理综山东卷38（8分）物理物理3-5碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰变期为8天。碘131核的衰变方程： _（衰变后的元素用X表示）。经过_天有75%的碘131核发生了衰变。v02v0甲乙如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水的阻力） 答案：（1）； 16； （2）4v0解析：核衰变遵守电荷量和质量数守恒，所以 根据半衰期概念，得 解得t=16天。
29、 （2）解析：设乙船上的人抛出货物的最小速度为vmin，抛出货物后的速度为v1，甲船上的人接到货物后速度为v2，由动量守恒定律得：12m v0=11m v1 - mvmin 10m2v0 - mvmin =11m v2 为避免两船相撞应满足： v1= v2 联立式得：vmin= 4v0 19.2011年物理江苏卷12.C（选修模块35）（12分）下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是辐射强度O1700k1300k辐射强度O1300k1700k辐射强度O1700k1300k辐射强度O1300k1700k A B C D答：A【解析】黑体辐射规律：随着温度的升高，一方
30、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，A图正确。按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_（选填“越大”或“越小”）。已知氢原子的基态能量为E1（E10），电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_（普朗克常量为h）。答：越大；【解析】根据及，越远，n越大，En越大（注意En为负值）。电子动能（注意E1为负值），可解得：。有些核反应过程是吸收能量的。例如在中，核反应吸收的能量，在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的，若Ek=Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。答： ；不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。【解析】根据核反应的质量数和电荷数守恒，可得：X粒子的质量数为4，电荷数为2，是.