2021届高考物理(全国通用)二轮专题专练：专练23-选修3-5-Word版含解析.docx

专练23 选修3－5　
1．(2022·高考冲刺卷四)
(1)(6分)下列说法正确的是________．(填正确选项标号．选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)
A．光子不但具有能量，也具有动量
B．玻尔认为，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的
C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会转变放射性元素的半衰期
D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损
E．质量数大的原子核，其比结合能不肯定大
(2)(9分)①铝的逸出功为W0＝6.72×10－19 J，用波长λ＝200 nm的光照射不带电的铝箔，发生光电效应，此时铝箔表面带________(选填“正”或“负”)电．若用铝箔制作光电管，仍用该光照射此光电管，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则它的遏止电压为________V(结果保留两位有效数字)．
②在水平气垫导轨上有两个静止的滑块A、B，给A一个初速度v0，使A与B发生正碰，碰撞后A的速度为0.5v0，B的速度为1.5v0，且方向都与A初速度方向相同．求A和B质量之间的关系．
解析　(2)①依据光电效应可知，铝箔表面逸出电子，使得表面带正电，依据爱因斯坦的光电方程eUc＝h－W0，代入数据解得遏止电压Uc＝2.0 V．(5分)
②由动量守恒定律mAv1＋0＝mAv1′＋mBv2′(2分)
代入数据得mA＝3mB(2分)
答案　(1)ABE　(2)①正　2.0　②mA＝3mB
2．(2022·高考冲刺卷六)
(1)(6分)已知 U有一种同位素核比 U核多3个中子．某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生α衰变，放出的α粒子的速度大小为v0.写出衰变的核反应方程________(产生的新核的元素符号可用Y表示)；衰变后的新核速度大小为________．
(2)(9分 )如图1所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态．另一质量与B相同的滑块A，从导轨上的P点以某一初速度向B运动，当A滑过距离l1时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连．已知最终A恰好返回动身点P并停止．滑块A和B与导轨的动摩擦因数都为μ，运动过程中弹簧最大形变量为l2，求滑块A从P点动身时的初速度v0.(取重力加速度为g)

图1
解析　(1)设核子质量为m，则α粒子质量为4m，产生的新核质量为234m，
U衰变，由动量守恒有234mv＝4mv0，解得v＝v0.
(2)令A、B质量均为m，A刚接触B时速度为v1(碰前)，由功能关系，mv－mv＝μmgl1(2分)
碰撞过程中动量守恒，令碰后瞬间A、B共同运动的速度为v2
依据动量守恒定律，mv1＝2mv2
(2分)
碰后A、B先一起向左运动，接着A、B一起被弹回，在弹簧恢复到原长时，设A、B的共同速度为v3，在这一过程中，弹簧的弹性势能在始末状态都为零．依据动能定理得，
(2m)v－(2m)v＝μ(2m)g(2l2)
(2分)
此后A、B分别，A单独向右滑到P点停下
由功能关系得mv＝μmgl1
(2分)
联立各式解得v0＝
(1分)
答案　(1)U→Y＋He　v0
(2)
3．(2022·高考冲刺卷七)
(1)(6分)如图2所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n＝3能级的激发态，在向较低能级跃迁的过程中能向外发出三种频率不同的光，其中从n＝3能级跃迁到n＝2能级所发出的光波长________(填“最长”或“最短”)，用这些光照射逸出功为2.49 eV的金属钠，金属钠表面所发出的光电子的初动能最大值为________eV.

图2
(2)(9分)如图3所示，在光滑的水平面上有一质量为m、长度为L的小车，小车左端有一质量也为m、可视为质点的物块．小车的右壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长度与车长相比可忽视)，物块与小车间动摩擦因数为μ，整个系统处于静止状态．现在给物块一个水平向右的初速度v0，物块刚好能与小车右壁的弹簧接触，接触瞬间弹簧锁定解除，当物块再次回到左端时与小车相对静止(重力加速度为g)．求：

图3
①物块的初速度v0；
②弹簧处于锁定状态时具有的弹性势能Ep.
解析　(1)由于能级n＝3和n＝2的能量差最小，故辐射的光子频率最小，波长最长；
由爱因斯坦光电效应方程，hν＝E＋W，
其中hν＝－1.51 eV－(－13.60 eV)＝12.09 eV，
代入可解得E＝9.60 eV.
(2)①由动量守恒定律得：mv0＝2mv
(2分)
由能量关系有mv－(2m)v2＝μmgL
(2分)
解得：v0＝2
(1分)
②物块和小车最终速度为v1，由动量守恒定律得：
mv0＝2mv1
(1分)
由能量关系有mv－(2m)v＋Ep＝2μmgL
(2分)
解得：Ep＝μmgL
(1分)
答案　(1)最长　9.60
(2)①2　②μmgL
4．(2022·高考冲刺第一模拟)
(1)(6分)用中子轰出锂核(Li)发生核反应，生成氚核和α粒子并放出4.8 MeV的能量，则该反应方程式为__________________________；质量亏损为________(用原子质量单位u表示)，若中子和锂核是以等值反向的动量相碰，核反应放出的能量全部转化为粒子动能，则α粒子的动能为________．
(2)(9分)如图4所示，坡道顶端距水平面高度为h＝0.5 m，质量为m＝1.0 kg的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面OM时无机械能损失，水平面OM长为2x，其正中间有质量分别为2m、m的两物块B、C(中间粘有炸药)，现点燃炸药，B、C被水平弹开，物块C运动到O点时与刚进入水平面的小物块A发生正碰，碰后两者结合为一体向左滑动并刚好在M点与B相碰，不计一切摩擦，三物块均可视为质点，重力加速度为g＝10 m/s2，求炸药点燃后释放的能量E.

图4
解析　(1)利用核反应方程式中质量数守恒、核电荷数守恒得n＋Li→H＋He＋4.8 MeV；
质量亏损为Δm＝u＝0.005 2 u；
由动量守恒知mHv1＝mαv2，
所以其动能比为EH∶Eα＝∶＝mα∶mH＝4∶3，
即α粒子的动能为Eα＝E＝2.06 MeV.
(2)设A刚到达O时速度为v0，由动能定理知
mgh＝mv
(1分)
爆炸过程中B、C动量守恒，有
mv1＝2mv2
(2分)
爆炸过程中能量守恒，有
E＝mv＋·2mv
(2分)
C与A发生正碰，满足动量守恒，设碰后速度为v，则
mv0－mv1＝2mv
(2分)
因结合体在M点与B相碰，由时间关系得
＝＋
(1分)
联立并代入数值得
E＝mv＝mgh＝0.3 J
(1分)
答案　(1)n＋Li→H＋He＋4.8 MeV　0.005 2 u
2．06 MeV　(2)0.3 J