课题研究教案评析

选修3—5模拟试题汇编

1．（4分）下列说法正确的是

A．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型

B．宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性

C．β衰变中产生的β射线实际上是原子的核外电子挣脱原子核的束缚而形成的

D．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说

E．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这个波长，才能产生光电效应

F．根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大

2382．（8分）一静止的质量为M的铀核（92，放出的α粒子速U）发生α衰变转变成钍核（Th）度为v0、质量为m．假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为α粒子和钍核的动能．

（1）写出衰变方程；

（2）求出衰变过程中释放的核能。

3．(选修3-5) (1)有以下说法：

A．当氢原子从n=4的状态跃迁到n=2的状态时，发射出光子

B．β射线为原子的核外电子电离后形成的电子流

C．光电效应揭示了光的粒子性，而康普顿效应则反映了光的波动性

D．物质波是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动

其中正确的是

．

(2)a、b两个小球在一直线上发生碰撞，它们在碰撞前后的s-t图象如图所示，若a球的质量ma=1kg，则b球的质量mb等于多少?

4．选修3－5：

(1)判断以下说法正误，请在相应的括号内打“×”或“√”

A．我们周围的一切物体都在辐射电磁波

B．康普顿效应表明光子除了能量之外还具有动量

C．x射线是处于激发态的原子核辐射的

D．原子的核式结构是卢瑟福根据α粒子散射现象提出的

E．核子结合成原子核时要吸收能量

F．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变

(2)如图甲所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速

运动．当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g＝10m/s2，求：

①A在小车上停止运动时，小车的速度大小

v/(m/s) ②在图乙所示的坐标纸中画出1.5 s内小车B运动1.5 的速度一时间图象．

1.0

0.5

v2

A 0 0.5 1.0 1.5 t/s B

v1 -0.5

-1.0

甲

-1.5

乙

5．（供选修3-5考生作答）

（1）以下是有关近代物理内容的若干叙述：

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．康普顿效应揭示了光的粒子性

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

F．用粒子轰击铍核（9，可以得到碳核（126C）和质子

4Be）G．氢原子的核外电子由较高能级迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小

H．在光的单缝衍射实验中，狭缝交窄，光子动量的不确定量变大

其中正确的有

.

（2）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、让A球以v02m/s的速度向着B球运C，现动，A、B两球碰撞后黏合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC1m/s.

①A、B两球跟C球相碰前的共同速度多大？

②两次碰撞过程中一共损失了多少动能？

6．（选修3-5模块选做题，本题共12分）

（1）（本题4分）判断以下说法的正误，在相应的括号内打“√”或“×”

A．普朗克在研究黑体辐射问题中提出了能量子假说

（

）

B．康普顿效应说明光子有动量，即光具有有粒子性

（

）

C．玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象

（

）

D．天然放射现象的发现揭示了原子的核式结构

（

）

（2）（本题4分）气垫导轨是常用的一种实验仪器．它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：

DCA．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB；

ABB．调整气垫导轨，使导轨处于水平；

C．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销

锁定，静止地放置在气垫导轨上；

D．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1．

E．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2．

本实验中还应测量的物理量是_____________________，利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是____________________．

（3）（本题4分）2008年北京奥运会场馆周围

80％～90％

的路灯将利用太阳能发电技术来供电，奥运会90％的洗浴热水将采用全玻真空太阳能集热技术．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（11H）0转化成一个氦核（42He）和两个正电子（1e）并放出能量.已知质子质量mP = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量me = 0.0005u．

1u的质量相当于931.MeV的能量．

①写出该热核反应方程；

②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量?（结果保留四位有效数字）

7．模块3—5试题（10分）

（1）（4分）美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长0相同的成分外，还有波长大于0的成分，这个现象称为康普顿效应．关于康普顿效应，以下说法正确的是

（A）康普顿效应现象说明光具有波动性

（B）康普顿效应现象说明光具有粒子性

（C）当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量增加

（D）当光子与晶体中的电子碰撞后，其能量减少

（2）（6分）为了“探究碰撞中的不变量”，小明在光滑桌面上放有A、B两个小球．A球的质量为0.3kg，以速度8m/s跟质量为0.1kg、静止在桌面上的B球发生碰撞，并测得碰撞后B

球的速度为9m/s，A球的速度变为5m/s，方向与原来相同．根据这些实验数据，小明对这次碰撞的规律做了如下几种猜想．

【猜想1】碰撞后B球获得了速度，A球把速度传递给了B球．

【猜想2】碰撞后B球获得了动能，A球把减少的动能全部传递给了B球．

你认为以上的猜想成立吗？若不成立，请你根据实验数据，通过计算说明，有一个什么物理量，在这次的碰撞中，B球所增加的这个物理量与A球所减少的这个物理量相等？

8．(3－5选做题) （1）有以下说法：

A．用如图所示两摆长相等的单摆验证动量守恒定律时，只要测量出两球碰撞前后摆起的角度和两球的质量，就可以分析在两球的碰撞过程中总动量是否守恒

B．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

C．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

m1

D．α粒子散射实验正确解释了玻尔原子模型

m2

E．原子核的半衰期由核内部自身因素决定，与原子所处的化学状态

和外部条件无关

F．原子核的结合能越大，核子结合得越牢固，原子越稳定

其中正确的是________________________________．

234234（2）一静止的23892U核衰变为90Th核时，只放出一个α粒子，已知90Th的质量为MT，α粒子质量为Mα，衰变过程中质量亏损为m，光在真空中的速度为c，若释放的核能全部转化为系统的动能，求放出的α粒子的初动能．

9．(12分)

(模块3-5试题) （1）氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，一条红色、一条蓝色、两条紫色，它们分别是从

n = 3、4、5、6 能级向

n = 2 能级跃迁时产生的，则

（

）

（A）红色光谱是氢原子从

n = 6 能级向

n = 2 能级跃迁时产生的

（B）蓝色光谱是氢原子从n = 6能级或

n = 5能级向

n = 2能级跃迁时产生的

（C）若从

n = 6 能级向

n = 1 能级跃迁时，则能够产生紫外线

（D）若原子从

n = 6 能级向

n = 1 能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则原子从

n = 6 能级向

n = 2 能级跃迁时将可能使该金属发生光电效应

（2）下雪天，卡车在平直的高速公路上匀速行驶，司机突然发现前方停着一辆故障车，他将刹车踩到底，车轮被抱死，但卡车仍向前滑行，并撞上故障车，且推着它共同滑行了一段距离l后停下，已知卡车质量M为故障车质量m的4倍．设卡车与故障车相撞前的速度为v1,两车相撞后的速度变为v2，相撞的时间极短，求：

①

v1：v2的值；

②

卡车在碰撞过程中受到的冲量．

高考物理真题选修3—5试题

一、动量守恒

1．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（

）

A．v0mmmmv

B．v0v

C．v0(v0v)

D．v0(v0v)

MMMM2．质量为0.2kg的小球竖直向下以6m/s的速度落至水平地面，再以4m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为 kg•m/s。若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力大小为 N（g=10m/s2）。

3．A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行，A质量为5kg，速度大小为10m/s，B质量为2kg，速度大小为5m/s，它们的总动量大小为_________kgm/s；两者相碰后，A沿原方向运动，速度大小为4m/s，则B的速度大小为_________m/s。

4．光滑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碰撞后分开，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。

5．如图所示，水平地面上固定有高为h的平台，台面上固定有光滑坡道，坡道

顶端局台面高也为h，坡道底端与台面相切。小球A从坡道顶端由静止开始滑下，到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球B发生碰撞，并粘连在一起，共同沿台面滑行并从台面边缘飞出，落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半。两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g。求

（1）小球A刚滑至水平台面的速度VA

（2）A、B两球的质量之比ma:mb

6．（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、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。

二、原子物理

1．关于近代物理，下列说法正确的是________。（填选项前的字母）

A．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，其理论能够解释氦原子光谱的特征

2072．23592U经过m次a衰变和n次β衰变82Pb,则（

）

A．m=7，n=3

B．m=7，

n=4

C．m=14，n=9

D．m=14，n=18 3．能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一，下列释放核能的反应方程，表述正确的有（

）

32413241①

1H1H2He0n是核聚变反应

②

1H1H2He0n是β衰变

11409412351140941③23592U0n54Xe38Sr20n是核裂变反应

④92U0n54Xe38Sr20n是α衰变

A．①② B．①③ C．②④ D．③④

4．下列说法正确的是（

）

A. 采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期

B. 由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子

C. 从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力

D. 原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量

5．以下是物理学史上3个著名的核反应方程

912217x3Li2y

y147Nx8O

y4Bex6C

x、y和z是3种不同的粒子，其中z是（

）

A．粒子

B．质子

C．中子

D．电子

6．一个氢旅子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子（

）

A．放出光子，能量增加

B．放出光子，能量减少

C．吸收光子，能量增加

D．吸收光子，能量减少

7．与原子核内部变化有关的现象是（

）

A．电离现象

象

B．光电效应现象

C．天然放射现象 D．粒子散射现8．在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如图所示。该装置中探测器接收到的是（

）

C．射线 D．射线

轧辊

放射源

探测器

A．X射线 B．射线

9．某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（

10．如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子（

）

A．从n=4能级跃迁到n=3能级比从n=3能级跃迁到n=2能级辐射出电磁波的波长长

B．从n=5能级跃迁到n=l能级比从n=5能级跃迁到n=4能级辐射出电磁波的速度大

C．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的

O

N

O

N

O

N

O

N

（A）

（B）

（C）

（D）

）

A

A

A

A

D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量

11．如图所示是某原子的能级图，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

（

）

6012．27Co发生一次衰变后变为Ni，其衰变方程为___________在该衰变过程中还发妯频率为1、2的两个光子，其总能量为___________。

13．一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 _____________. 14．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：234234H+H→He+x

，式中x是某种粒子。已知：H、H、112112He和粒子x的质量分别为2.0141u、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）

15．氢原子第n能级的能量为EnE1，其中E1为基态能量。当氢原子由第4能2n级跃迁到第2级级时，发生光子的频率为v1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，

发出光子的频率为v2，则三、光电效应

v1

v21．在光电效应实验中，用单色光照射某种金属表面，有光电子逸出，则光电子的最大初动能取决于入射光的（

A．频率

）

D．光子数目

B．强度

C．照射时间 2．（2012年上海4）．根据爱因斯坦的“光子说”可知（

）

A．“光子说”本质就是牛顿的“微粒说”

能量越小

C．一束单色光的能量可以连续变化

才具有粒子性

3．a、b两种单色光组成的光束从介质进入空气时，其折射光束如图所示。用a、b两束光（

）

A．先后照射双缝干涉实验装置，在缝后屏上都能出现干涉条纹，由此确定光是横渡

B．先后照射某金属，a光照射时恰能逸出光电子，b光照射时也能逸出光电子

C．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，若b光不能进入空气，则a光也不能进入空气

D．从同一介质以相同方向射向空气，其界面为平面，a光的反射角比b光的反射角大

4．半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心。在该截面内有a 、b 两束单色可见光从空气垂直于AB摄入玻

D．只有光子数很多时，光

B．光的波长越大，光子的

璃砖，

两入射点到O的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示：则a、b两束光（

）

（多选）

A．在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大

B．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大

C．若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能

D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大

5．（多选）

6．“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成，若在结两端加一恒定电压U，则它会辐射频率为v的电磁波，且与U成正比，即v=kU，已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h有关。你可能不了解此现象为原理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为（

）

A．h

2e

B．2e

C．2he

D．h1

2he

7．A、B 两种光子的能量之比为2 :1,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.

选修3—5模拟试题汇编答案

1.ADE

（全对得4分，不全对的，选对1个给1分，选错1个扣1分，扣完为止）

23442.解：（1）23892U902He

（3分）

（2）设钍核的反冲速度大小为v，由动量守恒定律，得：

0＝mv0－(M－m)v

（1分）

mv0

v＝

（1分）

Mm121(Mm)v2

（1分）

Emv0222Mm0v

E

（2分）

2(Mm)3．（共12分）

(1)A

（4分）

(2)解：从位移—时间图像上可看出，碰前B的速度为0，A的速度v0=Δs/Δt=4m/s （2分）

碰撞后，A的速度v1=-1m/s，B的速度v2=2m/s，

（2分）

由动量守恒定律得mAv0=mAv1+mBv2，

（2分）

mB=2.5kg

（2分）

4．选修3－5：

(1) (6分)判断以下说法正误，请在相应的括号内打“×”或“√”

A．(√ )

B．(√ )

C．(× )

D．(√)

E．(×)

F．(×)

……每空1分

(2）(6分)解：①A在小车上停止运动时，A、B以共同速度运动，设其速度为v，取水平向右为正方向，由动量守恒定律得：

mAv2-mBv1=(mA+mB)v

解得，v=lm／s

……2分

v/(m/s) ②设小车做匀变速运动的加速度为a，时间t

1.5 由牛顿运动定律得：

avv1所以t

amAgmB

1.0 0.5 t/s 0.5 1.0 1.5 0 -0.5 -1.0 -1.5 解得：t＝0.5s ……2分

故小车的速度时间图象如图所示．……2分

5．

6．（1）√√××…………………………（每个选项判断正确得1分，判断错误得0分）

（2）B的右端至D板的距离L2……………………………………………………（2分）

mAL1LmB20………………………………………………………………（2分）

t1t240（3）①411H →2He +21e…………………………………………………………（2分）

②Δm = 4mP－

mα－2me = 4×1.0073u－4.0015u－2×0.0005u = 0.0267 u…（2分）

2

ΔE = Δ mc= 0.0267 u×931.5MeV/u＝24.86 MeV

…………………………（2分）

7．模块3—5试题（10分）

（1）B

D

（4分）

（2）猜想1、2均不成立；（2分）计算：B球动量的增加量ΔpB =0.1×9=0.9kg·m/s，A球动量的减少量ΔpA=0.3×8－0.3×5=0.9 kg·m/s，从计算结果可得，B球动量的增加量与A球动量的减少量相等．即系统的总动量保持不变．（4分）

8．(3－5选做题) （1）

ABE（每个答案２分，共６分）

（2）解：根据动量守恒定律得

0MTvTMv

（2分）

根据能量守恒得

mc21MTvT21mv2

（2分）

22

解以上方程可得

EK1mv22MTmc2

MTm

（2分）

9．(12分)

(模块3-5试题) （1）C

（4分）

（2）答：（1）由系统动量守恒得：M v1=（M+m）v2（2分）

得：v1：v2 = 5：4

（2分）

（2）由动量定理得：卡车受到的冲量I = M v2－M v1

（4分）

高考物理真题选修3—5试题

一、动量守恒

1．C

由动量守恒可知mMv0Mv1mv解得小船的速度为答案C 2．

2

12

3．

40，10 4．设A与B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mAvAmBvB1

○ 由A与B间的距离保持不变可知 vAv3

○ 6vv0联立○1○2○3式，代入数据得璃钢 B4

5 ○5．解：（1）小球从坡道顶端滑至水平台面的过程中，由机械能守恒定律得

mAgh12mAvA ① 解得 vA2gh ②

2 对B、C木块：mBvB(mBmC)v2

○（2）设两球碰撞后共同的速度为v，由动量守恒定律得

mAvA(mAmB)v ③

粘在一起的两球飞出台面后做平抛运动，设运动时间为t，由运动学公式，

在竖直方向上有hgt2 ④ 在水平方向上有

联立上述各式得

mA:mB1:

3

⑥

6．解：（i）设球b的质量为m2，细线长为L，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速度为v，由机械能守恒定律得m2gLm2v2

①

式中g是重力加速度的大小。设球a的质量为m1；在两球碰后的瞬间，两球共同速度为v′，以向左为正。有动量守恒定律得

m2v(m1m2)v②

设两球共同向左运动到最高处，细线与竖直方向的夹角为θ，由机械能守恒定律得(m1m2)v2(m1m2)gL(1cos)③

联立①②③式得m1m1代入数据得121

1m2m21cos

1212hvt ⑤

212（ii）两球在碰撞过程中的机械能损失是

Qm(1m2m)(g1Lco

s)2gL联立①⑥式，Q与碰前球b的最大动能Ek（Ek=m2v2）之比为12

mm2Q11(1cos)⑦

Ekm2联立⑤⑦式，并代入题给数据得二、原子物理

Q2

⑧

1Ek21．D

射线是高速运动的氦原子核，答案A错；01n是中子而不是质子；答案B错；从光电效应方程EKhW逸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．B

【解析】原子核每发生一次α衰变，质量数减少4,电荷数减少2；每发生一次β衰变，质量数不变，电荷数增加1.比较两种原子核，质量数减少28,即发生了7次α衰变；电荷数应减少14,而电荷数减少10,说明发生了4次β衰变，B项正确。

3．B

4．B

5．C

6．B

7．C

8．D

9．B

10．A

11．C 6060

0e，

h（＋）

13．1n1H2H；Q

12．27Co28Ni＋－1120112114．0n（或中子），17.6

15．

16．解：

14

三、光电效应

1．A

2．B

3．C

4．ACD

5．ADE

6．B 7．光子的能量h，动量Ph，得PcE，则PA:PB2:1

cA照射时，光电子的最大初动能EAAWO,同理，EBBWO解得W0EA2EB。