选修3-5单元知识训练

■河南省巩义市一中 翟平平

选修3-5单元知识训练

■河南省巩义市一中 翟平平

1.质量为m的小球A,在光滑水平面上以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰。碰撞后,小球A的动能变为原来的。取速度v方向为正方向,则小球B的速0率可能为( )。

2.一导弹离地面高度为h水平飞行,某时刻导弹的速度为v,突然爆炸成质量相同的A、B两块,且A、B两块同时落到地面上,两落地点相距,两落地点与爆炸前导弹速度在同一平面内。不计空气阻力,已知爆炸后瞬间A的动能EkA大于B的动能EkB,则EkA∶EkB为( )。

A.1∶1 B.2∶1

C.4∶1 D.9∶1

图1

3.如图1所示,轻质弹簧一端固定在墙上,另一端连一挡板,挡板的质量为m,一质量为M的物体沿光滑水平面以一定的速度撞向挡板,物体与挡板相接触的一面都装有尼龙搭扣,使得它们相撞后立即粘连在一起。若碰撞时间极短(在极短时间内完成粘连过程),则对由物体、挡板和轻质弹簧组成的系统,下面说法中正确的是( )。

A.在物体与挡板相撞的过程中,系统的动量守恒而机械能不守恒

B.在物体与挡板开始接触到弹簧被压缩至最短的过程中,系统的动量不守恒而机械能守恒

C.在物体与挡板相撞后到弹簧恢复至原长的过程中,系统的动量守恒而机械能不守恒

D.以上三种说法都不正确

4.以下四个宏观概念中,是量子化的是( )。

A.课本的数量 B.木棒的长度

C.物体的动量 D.人的个数

5.现有三个核反应:

下列说法正确的是( )。

A.①是裂变,②是β衰变,③是聚变

B.①是聚变,②是裂变,③是β衰变

C.①是β衰变,②是裂变,③是聚变

D.①是β衰变,②是聚变,③是裂变

6.E先经α衰变成为F,再经β衰变成为G,然后经α衰变成为H,该系列衰变可记为另—系列衰变记为已知P是F的同位素,则( )。

A.Q是G的同位素,R是H的同位素

B.R是E的同位素,S是F的同位素

C.R是G的同位素,S是H的同位素

D.Q是E的同位素,R是F的同位素

7.关于光的产生、本质和应用,下列说法中正确的是( )。

A.光是一份一份的,每一份叫光子,每一个光子的能量是hν,光子打在金属板上,可能发生光电效应

B.光子被23592U吸收,23592U会裂变,发生链式反应,产生核能

C.光子既有能量,又有动量

D.光子是较轻的粒子,与21H和31H结合能发生聚变反应,吸收能量

8.某半导体激光器发射波长为1.5× 10-6m,功率为5.0×10-3W的连续激光。已知可见光波长的数量级为10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,则该激光器( )。

A.发出的是紫外线

B.发出的是红外线

C.发出的光子能量约为1.3×10-18J

D.每秒发出的光子数约为3.8×1016个

9.在光电效应实验中,如果实验仪器及线路完好,当光照射到光电管上时,灵敏电流计中没有电流通过,则可能的原因是:____。

10.裂变反应是目前核能利用中常用的反应,在以原子核23952U为燃料的反应堆中,当23952U俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为:

核反应方程下方的数字是对应原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)。已知1u的质量对应的能量为9.3×102MeV,则此裂变反应释放出的能量是______MeV。环形轨道做圆周运动,则为多少?

图2

12.如图3所示,一排人站在沿x轴的水平轨道旁,原点O两侧的人的序号都记为n (n=1,2,3,…)。每人只有一个沙袋,x>0一侧人手中的每个沙袋质量m=14kg,x<0一侧人手中的每个沙袋质量m'=10kg。一质量M=48kg的小车以某初速度从原点出发向x轴正方向滑行,不计轨道阻力。当小车每经过一人身旁时,此人就把沙袋以水平速度u朝与小车初速度相反的方向沿车面扔到小车上,u的大小等于扔此沙袋之前的瞬

11.如图2所示,两辆完全相同的小车A和B,质量均为m,两小车间夹住一只处于压缩状态的轻质弹簧,并且用细绳把两小车连接在一起。它们从高度为h的斜面上滑下来,行经与斜面平滑连接的水平面时细绳突然断裂,弹簧将两小车弹开,小车B停在原地不动,小车A继续前进,进入半径为R的圆环形轨道运动。假设小车的大小可以忽略,斜面、水平面及圆环轨道都是光滑的。求:

(1)两小车弹开前瞬间的速率。

(2)两小车弹开后瞬间小车A的速率。

(3)若两小车弹开后,小车A恰能沿圆间车速大小的2n倍(n是此人的序号数)。

图3

(1)空车出发后,小车上堆积了几个沙袋后小车就将反向滑行?

(2)小车上最终有大小沙袋共多少个?

图4

13.红宝石激光器的工作物质(红宝石)中含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级图如图4所示,E1是基态,E2是亚稳态,E3是激发态,若以脉冲氙灯发出的波长为λ1的绿光照射晶体,则处于基态的铬离子受到激发而跃迁到E3,然后自发地跃迁到E2,释放波长为λ2的光子,而处于亚稳态E2的铬离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长λ为多少?

14.汞原子的能级如图5所示,汞原子从n>2的某一能级直接跃迁到n=2的能级时,辐射出能量为3.9eV的光子。现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上,汞原子能辐射出3.9eV能量的光子,则:

(1)该入射光光子的能量为多少?

(2)汞原子可能辐射的光谱线条数。

(3)画出获得3.9eV能量光子的汞原子可能的辐射跃迁图。

图5

1.AB 提示:两小球在碰撞过程中动量守恒,则mv0=mv1+2mv2。由题意得两小球做完全弹性碰撞;若,两小球做完全非弹性碰撞。

2.D

3.A 提示:在物体与挡板相撞的过程中,时间极短,内力远远大于外力,动量守恒,碰撞过程中同时产生热量,所以机械能不守恒。在物体与挡板开始接触到弹簧被压缩至最短的过程中,系统受到墙壁的作用力,碰撞中产生热量,所以系统的动量不守恒,机械能也不守恒。在物体与挡板相撞后到弹簧恢复至原长的过程中,系统受到墙壁的作用力,只有弹簧的弹力做功,所以系统的动量不守恒而机械能守恒。

4.AD 提示:所谓量子化是指数据是分立的,不连续的。课本的数量和人的个数只能取正整数,不能取分数或小数,是不连续的,是量子化的;木棒的长度和物体的动量可以取小数或分数,甚至无理数,是连续的,是非量子化的。

5.C

7.AC 提示:能够被23592U吸收,使得23592U裂变,发生链式反应,产生核能的是中子而不是光子,故选项B错误。光子是较轻的粒子,但光子不能与21H和31H结合发生聚变反应,且发生聚变反应时,会放出能量,而不是吸收能量,故选项D错误。

8.BD 提示:已知激光器发射的激光波长为1.5×10-6m,可见光波长的数量级为10-7m,激光波长大于可见光波长,所以该激光器发出的是红外线,选项B正确、A错误。该激光的光子能量E==1.3×10-19J,选项C错误。激光器每秒发出的光子数n==3.8×1016个,选项D正确。

9.入射光波长太大或反向电压太大 提示:当入射光的频率大于金属的极限频率(入射光的波长小于金属的极限频率对应的波长)时才能发生光电效应,因此造成灵敏电流计中没有电流通过的原因可能是根本没有发生光电效应,或反向电压太大使得光电子不能到达另一极板。

10.1.8×102提示:裂变反应中的质量亏损Δm=mU+mn-mXe-mSr-3mn= 0.1933u,由爱因斯坦质能方程E=mc2得ΔE=Δmc2,所以因质量亏损释放出的能量ΔE=Δm×9.3×102MeV=1.8×102MeV。

11.(1)两小车在沿光滑斜面下滑的过程中机械能守恒,则2mgh=×2mv20,解得两小车弹开前瞬间的速度大小(2)在两小车被弹簧弹开的过程中,动量守恒,则mv1=2mv0,解得小车A被弹开后瞬间的速度大小v1=。(3)小车A恰能做圆周运动,说明小车A在运动至圆环形轨道最高点时只受重力,重力提供向心力,则小车在做圆周运动的过程中机

12.(1)在小车朝x轴正方向滑行的过程中,设第(n-1)个沙袋扔到小车上后的车速为vn-1,第n个沙袋扔到小车上后的车速为vn,则由动量守恒定律得[M+(n-1)m]vn-1-2nmvn-1=(M+nm)vn,解得vn=小车反向运动的条件是vn-1>0,vn<0,即M-nm>0,M-(n+ 1)m<0,解得应为整数,故n=3,即小车上堆积3个沙袋后小车就反向滑行。(2)小车自反向滑行直到接近x<0一侧第1个人所在位置时,车速保持不变,而小车的质量为M+3m。在小车朝x轴负方向滑行的过程中,设第(n-1)个沙袋扔到小车上后的车速为vn-1',第n个沙袋扔到小车上后的车速为vn',现取x轴负方向为速度vn'、vn-1'的正方向,由动量守恒定律得[M+3m+(n-1)m']vn-1'-2nm'vn-1' =(M+3m+nm')vn',解得vn'=小车不再向左滑行的条件是vn-1'>0,vn'≤0,即M+3mnm'>0,M+3m-(n+1)m'≤0,解得n<,即8≤n< 9。n应为整数,故n=8,即在x<0一侧第8个沙袋扔到小车上后小车就停住了。因此小车上最终共有大小沙袋3+8=11个。

1到激发而跃迁到激发态E3时有E3-E1=

,铬离子从激发态E3跃迁到亚稳态E2时有,处于亚稳态E2的铬离子跃迁到基态E1时有,由E3-E1= (E3-E2)+(E2-E1)得,解得

14.(1)汞原子从n>2的某一能级直接跃迁到n=2的能级,满足En-E2=3.9eV,所以n=4。使基态的汞原子跃迁到n=4的能级,入射光光子的能量ΔE=E4-E1= 8.8eV。(2)汞原子可能辐射的光谱线条数(3)汞原子可能的辐射跃迁图如图6所示。

图6

(责任编辑 张 巧)