高中物理选修3-5综合练习（带解析）

选修3-5综合练习
一、单选题（本大题共7小题，共35分）
下面物理原理中说法不正确的是
A. 物体所受合外力越大，它的动量变化就越快
B. 发射火箭的基本原理是利用直接喷出的高温高压气体，获得强大的反冲推力
C. 物体所受合外力对其所做总功为零，则该物体机械能一定守恒
D. 某系统在爆炸或碰撞瞬间内力远大于外力，可近似认为该系统动量守恒
A，B两球沿一直线运动并发生正碰，如图所示为两球碰撞前后的位移时间图象。a、b分别为A、B两球碰前的位移图象，c为碰撞后两球共同运动的位移图象，若A球质量是，则由图象判断下列结论正确的是????
A. A，B碰撞前的总动量为
B. 碰撞时A对B所施冲量为
C. 碰撞前后A的动量变化为
D. 碰撞中A，B两球组成的系统损失的动能为10J



将质量为的模型火箭点火升空，燃烧的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为喷出过程中重力和空气阻力可忽略?
A. B.
C. D.
用如图所示的装置研究光电效应现象，当用光子能量为的光照射到光电管上时发生了光电效应，电流表G的示数不为零；移动变阻器的触头c，发现当电压表的示数大于或等于时，电流表G示数为0，则下列说法正确的是（）
A. 光电子的最大初动能为
B. 光电管阴极的逸出功为
C. 当滑动触头向a端滑动时，电流增大
D. 改用能量为的光子照射，移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流


关于玻尔理论，下列说法正确的是
A. 电子围绕原子核运动的轨道是连续的
B. 原子中的电子呈现不稳定分布
C. 氢原子从高能级向低能级跃迁时，氢原子的能量增大
D. 玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象
如图所示是氢原子的能级图，大量处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向能级跃迁时释放的光子，则
A. 6种光子中激发态跃迁到基态时释放的光子康普顿效应最明显
B. 6种光子中有3种属于巴耳末系
C. 若从能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从能级跃迁到能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应
D. 使能级的氢原子电离至少要的能量


下列说法中正确的有
A. 方程式是重核裂变反应方程
B. 方程式是轻核聚变反应方程
C. 是衰变
D. 是衰变
二、多选题（本大题共3小题，共18分）
下列理解正确的是
A. 光电效应现象证明光是一种波，康普顿效应证明光是一种粒子
B. 电子显微镜分辨率比光学显微镜更高，是因为它利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射
C. 个别光子的行为往往表现出波动性，大量光子的效果往往表现出粒子性
D. 波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著
如图所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常量，电子电荷量，由图可知

A. 该金属的截止频率为
B. 该金属的截止频率为
C. 该图线的斜率表示普朗克常量
D. 该金属的逸出功约为
下面是铀核裂变反应中的一个：
已知铀235的质量为，中子质量为，锶90的质量为，氙136的质量为，则此核反应中
A. 质量亏损为
B. 质量亏损为
C. 释放的总能量为
D. 释放的总能量为
三、填空题（本大题共4小题，共50分）
完成下列核反应方程式，并在括号内注明核反应的类型。
???
???
???
???
氢原子的能级图如图所示，一群氢原子处在的能级上，向低能级跃迁时，最多能辐射出______种光子；用这些光子照射逸出功为的金属钨时，能使其发生光电效应的有______种光子．








采用如图甲所示电路可研究光电效应规律，现分别用a、b两束单色光照射光电管，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系图象如图乙所示．

实验中当灵敏电流表有示数时将滑片P向右滑动，则电流表示数一定不会________选填“增大”“不变”或“减小”．
照射阴极材料时，________选填“a光”或“b光”使其逸出的光电子的最大初动能大．
若a光的光子能量为，图乙中，则光电管的阴极材料的逸出功为_______
质量为的棒球以某一速度飞行，被球棒迎头击中后，速度变为，方向与原来相反，球棒作用在棒球上的作用力大小如图所示。棒球的末动量大小为____________，球棒对棒球的冲量大小为____________，棒球与球棒碰撞前的速度大小为___________。

四、计算题（本大题共2小题，共27分）
如图所示，光滑平台上有两个刚性小球A和B，质量分别为2m和3m，小球A以速度向右运动并与静止的小球B发生碰撞碰撞过程中不损失机械能，小球B飞出平台后经时间t刚好掉入装有沙子向左运动的小车中，小车与沙子的总质量为m，速度为，小车行驶的路面近似看做是光滑的，求：

碰撞后小球A和小球B的速度大小；
小球B掉入小车后的速度大小．







一静止的铀核发生衰变转变成钍核，已知放出的粒子的质量为m，速度为假设铀核发生衰变时，释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能．
试写出铀核衰变的核反应方程．
求出铀核发生衰变时的质量亏损．已知光在真空中的速度为c，不考虑相对论效应








答案和解析
1.【答案】C

【解析】【分析】
本题是动量定理，动能定理和动量守恒定律的基础题目的考查，简单。
【解答】
A.根据动量定理可知，物体所受合外力越大，它的动量变化就越快，故A正确；
B.发射火箭的基本原理是利用直接喷出的高温高压气体，获得强大的反冲推力，故B正确；
C.根据动能定理可知，物体所受合外力对其所做总功为零，则该物体动能一定不变，但是机械能不一定守恒，故C错误；
D.根据系统动量守恒的条件可知，某系统在爆炸或碰撞瞬间内力远大于外力，可近似认为该系统动量守恒，故D正确。
本题选择不正确的，故选C。
2.【答案】D

【解析】【分析】
在位移时间图象中，斜率表示物体的速度，由图象可知碰撞前后的速度，根据动量的定义公式及动量守恒定律可以求解。
本题主要考查了动量的表达式及动量定理的直接应用，要求同学们能根据图象读出a碰撞前后的速度，明确碰撞的基本规律是动量守恒定律。
【解答】
解：由图象可知，碰撞前有：A球的速度，B球的速度
碰撞后有：A、B两球的速度相等，为；
对A、B组成的系统，A、B两球沿一直线运动并发生正碰，碰撞前后都是做匀速直线运动，所以系统的动量守恒．
碰撞前后A的动量变化为：
根据动量守恒定律，碰撞前后B的动量变化为：
又：，所以：
所以A与B碰撞前的总动量为：
由动量定理可知，碰撞时A对B所施冲量为：．
碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能：，代入数据解得：，故ABC错误，D正确；
故选：D。
3.【答案】A

【解析】【分析】
火箭和燃气组成的体系动量守恒，由动量公式列出等式求解。
【解答】
设火箭的质量为，燃气的质量为，根据动量守恒，，解得火箭的动量为：，所以A正确；BCD错误。

4.【答案】D

【解析】【分析】
本题主要考查了光电效应及其规律以及光电效应方程。
解决本题的关键掌握光电效应的条件，以及光电效应方程并知道打出的光电子的数目的多少与光子的数目多少有关。
【解答】
该装置所加的电压为反向电压，发现当电压表的示数大于或等于时，电流表示数为0，知道光电子的最大初动能为，根据光电效应方程，逸出功故AB错误；
C.当滑动触头向a端滑动时，反向电压增大，则到达集电极的电子的数目减小，电流减小，故C错误；
D.根据前面的分析，改用能量为的光子照射，移动变阻器的触头c，电流表G中也可能有电流，故D正确。
故选D。
5.【答案】D

【解析】【分析】
根据玻尔的氢原子理论知轨道、原子的能量都是量子化的，吸收光子，能量增大，辐射光子，能量减小。
解决本题的关键知道玻尔理论的内容，以及知道能级间跃迁所满足的规律。
【解答】
根据玻尔理论可知，电子围绕原子核运动的轨道是分立的定态，A、B项错误；
C.氢原子从高能级向低能级跃迁时，电子的动能增大、电势能减小，向外辐射出光子，氢原子的能量减小，C项错误；
D.玻尔理论成功地解释了氢原子的光谱现象，D项正确。
故选D。
6.【答案】A

【解析】【分析】

当两能级间的能级差越小，辐射的光子频率越小，波长越长。判断是否电离，看处于激发态的氢原子吸收能量后的总能量是否大于等于0，一旦大于等于0，说明发生电离。根据光电效应的条件判断能否发生光电效应。
所有的难题实际都是一个又一个的简单的题目复合而成的，所以在学习中不能好高骛远，贪大贪难，解决了基础题，拔高题也就迎刃而解了。

【解答】

A.6种光子中，从跃迁到基态辐射的光子能量最大，根据可知，波长最短，频率较高，粒子性较显著，那么光子的康普顿效应最明显，故A正确；
B.6种光子中，从跃迁到，从跃迁到辐射的光子属于巴尔末系，故B错误
C.从能级跃迁到基态释放的光子能量为，能使某金属板发生光电效应，从能级跃迁到能级释放的光子能量，不能使该板发生光电效应，故C错误
D.能级的氢原子具有的能量为，故要使其发生电离能量变为0，至少需要的能量，故D错误。
故选A。
7.【答案】B

【解析】【分析】
衰变生成氦原子核，裂变是质量较重的核裂变为质量中等的核，聚变是质量较轻的核转化为质量较大的核。
本题考查了衰变、裂变、聚变等知识点。
【解答】
A.是衰变方程，故A错误；
B.是轻核聚变反应方程，故B正确；
C.是轻核聚变反应方程，故C错误
D.是重核裂变方程，故D错误。
故选B。
8.【答案】BD

【解析】【分析】
光电效应现象、康普顿效应现象说明光具有粒子性；电子的物质波长小于光的波长，衍射现象不明显，所以电子显微镜分辨率比光学显微镜更高；光具有波粒二象性，大量光子波动性显著，个别光子粒子性显著。
本题考查了光电效应、康普顿效应、光的波粒二象性等基础知识点，关键要熟悉教材，牢记这些基础知识点。
【解答】
A.光电效应现象、康普顿效应现象都说明光具有粒子性，故A错误；
B.电子显微镜分辨率比光学显微镜更高，是因为它利用了电子物质波的波长比可见光短，因此不容易发生明显衍射，故B正确；
C.个别光子行为往往表现为粒子性，大量光子的效果往往表现为波动性，故C错误；
D.光具有波粒二象性，有时波动性显著，有时粒子性显著，故D正确。
故选BD。
9.【答案】ACD

【解析】【分析】
解决本题的关键掌握光电效应方程，以及知道逸出功与极限频率的关系，结合数学知识即可进行求解。
【解答】
由光电效应方程可知图线的横截距表示该金属的截止频率，，故A正确，B错误；
C.由光电效应方程可知，该图线的斜率表示普朗克常量，故C正确；
D.该金属的逸出功，故D正确．
10.【答案】BD

【解析】【分析】
质量亏损是反应物与生成物之差，差值可用“u”或“kg”作单位，前者直接用的亏损放出的能量计算，后者核能的单位是焦耳。
本题考查质能方程的应用，不难。
【解答】
计算质量亏损时要用反应前的总质量减去反应后的总质量，二者之差可用“u”或“kg”作单位，故A错误，B正确；
质量单位为“u”时，可直接用“1u的亏损对应放出能量”计算总能量，故D对；当质量单位为“kg”时直接乘以，总能量单位才是焦耳，故C错误，D正确。
故选BD。
11.【答案】；衰变；
；衰变；
；重核裂变；
轻核聚变

【解析】【分析】
完成核反应方程要结合电荷数守恒和质量数守恒来做。
【解答】
产生衰变；
衰变产生电子；
重核裂变完成链式反应，生成三个中子；
发生的是轻核聚变。
故答案为：；衰变；；衰变；；重核裂变；
轻核聚变。
12.【答案】6；3

【解析】【分析】发生光电效应的条件是光子能量大于逸出功，根据该条件确定出的能级的一群氢原子向低能级跃迁时辐射光子能量大于逸出功的种数。
解决本题的关键知道能极差与光子能量的关系，以及掌握发生光电效应的条件。

【解答】处在能级上的氢原子最多能辐射出种光子，能量大于的有、、跃迁时发出的3种光子．
13.【答案】减小
光

【解析】【分析】当滑片P向右滑动时，正向电压增大，光电子做加速运动，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若没达到饱和，则电流表示数增大．
由题图乙知b光的遏止电压大，由知b光照射阴极材料时逸出的光电子的最大初动能大。
由光电效应方程，求解即可。
本题是光电效应的实验的常规题目，中等难度。

【解答】当滑片P向右滑动时，正向电压增大，光电子做加速运动，若光电流达到饱和，则电流表示数不变，若没达到饱和，则电流表示数增大．
由题图乙知b光的遏止电压大，由知b光照射阴极材料时逸出的光电子的最大初动能大．
由光电效应方程，可知光电管的阴极材料的逸出功为?J．
14.【答案】；12；。

【解析】【分析】
考查数形结合计算冲量的理解，根据动量公式求末动量大小，根据求冲量。
【解答】
根据动量公式，；由图可以看出冲量；速度。
故答案为：；12；。
15.【答案】解：球与B球碰撞过程中系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
碰撞过程中系统机械能守恒，则有：
联立解得：，，碰后A球向左，B球向右。
球掉入沙车的过程中系统水平方向动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：
代入数据解得：

【解析】本题考查动量守恒定律的用，分析清楚物体运动过程，明确A、B两小球碰撞为弹性碰撞，小球B与小车碰撞为完全非弹性碰撞，应用动量守恒定律与机械能守恒定律即可正确解题。
小球A与小球B碰撞过程不损失机械能，两球碰撞过程系统动量守恒，应用动量守恒定律与机械能守恒定律可以求出碰撞后的速度；
小车与小球B组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可以求出小车速度。
16.【答案】解：根据电荷数守恒、质量数守恒写出衰变方程：
设钍核的质量为M，反冲速度大小为v，由动量守恒定律，得：
????
其中
设质量亏损为，释放的能量全部转化为粒子和钍核的动能，则
所以。

【解析】核反应遵守的基本规律有动量守恒和能量守恒，书写核反应方程式要遵循电荷数守恒和质量数守恒，知道爱因斯坦质能方程的应用。
根据电荷数守恒、质量数守恒写出核反应方程，根据动量守恒定律求出反冲速度，再根据能量守恒求出释放的核能；
结合爱因斯坦质能方程求出质量亏损。