1、 2011届高考第一轮总复习满分练兵场 选修 3 5 综合测试题 说明：本试题共 12 个题， 1 4 题每题 7 分， 5 12 题每题 9 分，共 100 分，考试时间 90分钟 1某考古队发现一古生物骸骨考古专家根据骸骨中 14 6C 的含量推断出了该生物死亡的年代已知此骸骨中 14 6C 的含量为活着的生物体中 14 6 C 的 1/4， 14 6C 的半衰期为 5730 年该生物死亡时距今约 _年 答案 1.1 104(11460 或 1.0 104 1.2 104都正确 ) 解析 由题意知，所求时间为 14 6 C 的两个半衰期 即 t 2 5730 11460(年 ) 2一个盒子
2、放在小车上，小车在光滑的水平面上运动，雨水沿竖直方向以 0.1kg/(m2s)的下落速率落进盒子，起始小车和盒子的质量为 5kg，速度 2m/s.若盒子的面积为 0.5m2，则 100s后小车运动的速率为 _m/s. 答案 1 解析 落入盒子中的水和小车系统水平方向不受外力，系统水平方向动量守恒 m 水 100 0.5 0.1kg 5kg m 车 v0 (m 车 m 水 )v， v m车 v0m车 m水 1m/s. 3在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到 n 2 能级发出的谱线属于巴耳末线系若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有 2 条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出 _条不同
3、频率的谱线 答案 6 解析 因该群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有 2 条属于巴耳末线系，故该群氢原子处于 n 4 激发态，故由 n 4 激发态自发跃迁时最多可发出 6 条不同频率的谱线 4要使一个中性锂原子最外层 的电子脱离锂原子所需要的能量是 5.39eV，要使一个中性氟原子结合一个电子形成一个氟离子所放出的能量是 3.51eV，则将一个电子从锂原子转移到氟原子所需提供的能量为 _eV. 答案 1.88 解析 设吸收能量为正，放出能量为负，则电子从锂原子转移到氟原子能量变化为 E E1 E2 5.39eV 3.51eV 1.88eV 即外界需提供 1.88eV的能量 5光滑水平面上停着一辆
4、长为 L 的平板车，车的一端放着质量为 m 的木箱，车的另一端站着质量为 3m 的人，车的质量为 5m，若人沿车面走到木箱 处将木箱搬放到车的正中央，则在这段时间内，车的位移大小为 _ 答案 19L 解析 小车的最终位移与过程无关，故可等效为人先到中点，然后木箱 “ 走 ” 到中点 3m s 人 (m 5m) s1，而 s 人 s1 L2，则 s1 16L m s 箱 (3m 5m) s2，而 s 箱 s2 L2，则 s2 118L 所以 s s1 s2 19L. 6如图，一质量为 M 的物块静止在桌面边缘，桌 面离水平地面的高度为 h.一质量为 m 的子弹以水平速度 v0射入物块后，以水平速
5、度 v0/2 射出重力加速度为 g.求： (1)此过程中系统损失的机械能； (2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离 答案 (1)18 3 mM mv20 (2)mv0M h2g 解析 (1)设子弹穿过物块后物块的速度为 v，由动量守恒得 mv0 mv02 Mv 解得 v m2Mv0 系统的机械能损失为 E 12mv20 12m v02 2 12Mv2 由 式得 E 18 3 mM mv20 (2)设物块下落到地面所需时间为 t，落地点距桌面边缘的水平距离为 x，则 h 12gt2 x vt 由 式得 x mv0M h2g. 7 (1)关于放射性元素的半衰期，下列说法正确的是 ( ) A是原子
6、核质量减少一半所需的时间 B是原子核有半数发生衰变所需的时间 C把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的半衰期 D可以用来测定地质年代、生物年代等 (2)设镭 226 的半衰期为 1.6 103年，质量为 100g 的镭 226 经过 4.8 103年后，有多少克镭发生衰变？若衰变后的镭变为铅 206，则此时镭铅质量之比为多少？ 答案 (1)BD 解析 (2)经过三个半衰期，剩余镭的质量为 M M 12 tr 100 18g 12.5g. 已衰变的镭的质量为 (100 12.5)g 87.5g. 设生成铅的质量为 m，则 m， 得 m 79.8g. 所以镭铅质量之比为 8现有一群处于
7、 n 4 能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量 E1 13.6eV，氢原子处于基态时电子绕核运动的轨道半径为 r，静电力常量为 k，普朗克常量 h 6.63 10 34Js.则： (1)电子在 n 4 的轨道上运动的动能是多少？ (2)这群氢原子发出的光谱共有几条谱线？ (3)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？ 答案 (1)ke232r (2)6 (3)3.1 1015Hz 解析 (1)电子绕核运动，由库仑引力提供向心 力，则： ke2r24 mv2r4 又 r4 42r. 解得电子绕核运动的动能为 Ek ke232r. (2)这群氢原子的能级图如图所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生
8、的跃迁共有 6 种，所以它们的光谱线共有 6 条 (3)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能量差也最大，即由 n 4 跃迁到 n 1 发出的光子能量最大，据玻尔理论得，发出光子的能量 h E1 142 112 解得： 3.1 1015Hz. 9 (1)现有一群处于 n 4 能级上的氢原子，已知氢原子的基态能量 E1 13.6eV，这群氢原子发光的光谱共有 _条谱线，发出的光子照射某金属能产生光电效应现象，则该金属的逸出功最大值是 _eV. (2)以下说法正确的是 _ A普朗克在研究黑体辐射问题的过程中提出了能量子假说 B康普顿效应说明光子有动量，即光具有粒子性 C玻尔建立了量子理论，成功解释了
9、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 (3)某实验室工作人员，用初速度 v0 0.09c(c 为真空中的光速 )的 粒子轰击静止在匀强磁场中的钠原子核 2311Na，产生了质子若某次碰撞可看做对心正碰，碰后新核的运动方向与 粒子的初速度方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为 1:10，已知质子质量为 m. 写出核反应方程； 求出质子的速度 v. 答案 (1)6 12.75 (2)AB (3) 42He 2311Na 2612Mg 11H 0.23c 解析 (1)E1 13.
10、6eV， E4 E142 0.85eV，根据玻尔理论和光电效应方程，可知最大逸出功为 E E4 E1 12.75eV. (2)根据物理学史知识可知 AB 正确 (3) 42He 2311Na 2612Mg 11H 粒子、新核的质量分别为 4m、 26m，质子的速度为 v，对心正碰，由动量守恒定律得：4mv0 26mv10 mv 解得： v 0.23c 10 (1)台山核电站采用 EPR 三代核电机组，是当前国内所采用的最新核电技术，其单机容量为 175 万千瓦，为目前世界上单机容量最大的核电机组关于核电站获取核能的基本核反应方程可能是： 235 92U 10n 9038Sr 136 54Xe
11、_. (2)在人类认识原子与原子核结构的过程中，符合物理学史的是 _ A查德威克通过研究阴极射线发现电子 B汤姆生首先提出了原子的核式结构学说 C居里夫人首先发现了天然放射现象 D卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子 (3)俄罗斯联合核研究所的科学家在实验室里通过实验证明了门捷列夫元素周期表 114 号 “ 超重 ” 元素的存在，该元素的 “ 寿命 ” 仅有半秒，其质量数为 289，它的原子核经过多少次 衰变和多少次 衰变后可变为铋 209(209 83Bi)? 答案 (1)1010n (2)D (3)20 9 解析 (1)根据反应前后质量数和电荷数相等可知为 1010n. (2)汤姆生通过研
12、究阴极射线发现了电子；卢瑟福首先提出了原子的核式结构学说；贝克勒耳首先发现了天然放射现象，所以只有 D 正确 (3)若设经过 x次 衰变和 y 次 衰变后，该元素变为铋 209，根据反应前后质量数和电荷数相等，则有 209 4x 289 83 2x y 114，联立两式解得 x 20， y 9. 11 (1)如图所示为氢原子的能级图让一束单色光照射到大量 处于基态 (量子数 n 1)的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出 3 种不同频率的色光，则照射氢原子的单色光的光子能量为 _eV.用这种光照射逸出功为 4.54eV的金属表面时，逸出的光电子的最大初动能是 _eV. (2)下列说法正确的是
13、_。 A黑体辐射时电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 B比结合能越小，表示原子核中核子结合得越牢靠，原子核越稳定 C宏观物体的物质波波长非常小，极易观察到它的波动性 D用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高 (3)静止的氡核 (222 86Rn)放出一个速度为 v0 的 粒子，若衰变过程中释放的核能全部转化为 粒子及反冲核的动能已知原子质量单位为 u，真空中的光速为 c，试求在衰变过程中的质量亏损 (在涉及动量问题时，亏损的质量可忽略不计 ) 答案 (1)12.09 7.55 (2)AD (3)222v20109c2u 解析 (1)被激发的氢原子能自发地发出 3
14、种不同频率的色光，说明大量的氢原子从基态跃迁到 n 3 的激发态，所以吸收的光子能量为 1.51eV ( 13.6eV) 12.09eV，根据光电效应方程光电子的最大初动能为 12.09eV 4.54eV 7.55eV. (2)因为黑体辐射只与黑体的温度有关，所以选项 A 正确；比结合能越大的原子核越稳定，选项 B错误；波长越长，粒子性越显著，波动性越不显著，选项 C错误；同速度的质子比电子动量大，物质波波长越短，显微镜的分辨率越高，选项 D 正确 (3)设 粒子的质量为 m1，氡核的质量为 m2，反冲核的速度大小为 v，则根据动量守恒定律可得： m1v0 (m2 m1)v 由题意得：释放的核
15、能 E 12m1v20 12(m2 m1)v2 由质能方程得： E mc2 联立解得： m 222v20109c2 (u) 12 (1)光子能量为 E 的一束光照射容器中的氢 (设氢原子处于 n 3 的能级 )，氢原子吸收光子后，能发出频率 1、 2、 3、 4、 5、 6六种光谱线，且 123456，则 E 等于 _；如图，处在 n 4 的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波已知金属钾的逸出功为 2.22eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有_种 (2)用波长为 4 10 7m 的紫光照射某金属，发出的光电子垂直进入 3 10 4T 的匀强磁场中，光
16、电子所形成的圆轨道的最大半径为 1.2cm(电子电荷量 e 1.6 10 19C，其质量 m 0.9110 30kg)则下列说法正确的是 _ A紫光光子的能量可用 E hc计算 B光电子的最大初动能可用 Ek q2B2r22m 计算 C该金属发生光电效应的极限频率约 4.75 1014Hz D该金属发生光电效应的极限频率约 4.75 1015Hz (3)中微子是一种非常小的基本粒子，广泛存在于宇宙中，共有电子中微子、 中微子和 中微子三种形态，其中只有前两者能被观测到中微子的质量远小于质子的质量，且不带电，它可以自由穿过地球，不与任何物质发生作用，因而难以捕捉和探测，被称为宇宙间的 “ 隐身人
17、 ” 中微子研究是当前物理研究的一大热点雷蒙德 戴维斯因研究来自太阳的电子中微子 (e)而获得了 2002 年度诺贝尔物理学奖他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615t 四氯乙烯 (C2Cl4)溶液的巨桶电子中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程为： e 3717Cl 3718Ar 0 1e.求： 在这个核反应过程中动量守恒定律还成立吗？ 已知 3717Cl 核的质量为 36.95658u， 3718Ar 核的质量为 36.95691u， 0 1e 的质量为 0.00055u，质量 u 对应的能量为 931.5MeV.根据以上数据，可以判断参与 上述反应的电子中微子的最小能量是
18、多少？ 答案 (1)h1 4 (2)ABC (3) 成立 0.82MeV 解析 (1)氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光谱线，说明氢原子吸收光子后可能的能级是 n 4.从 n 4 到 n 3 放出的光子能量最小，频率最低，此题中的最低频率为 1，故处于 n 3 能级的氢原子吸收的光子能量 E h1. (2)光子的能量 E h hc.光电子进入磁场后，受到的洛伦兹力等于做匀速圆周运动的向心力， qvB mv2r， vqBrm ，光电子的最大初动能： Ek12mv2 q2B2r22m ，金属的极限频率满足 W h0，由爱因斯坦光电效应方程： Ek h W h h0， 0 h Ekh 4.75 1014Hz，因此ABC 正确 (3) 动量守恒定律适用于宏观和微观，所以核反应过程中动量守恒定律成立 由核反应后的生成物总质量大于反应前的氯核质量，可以推知核反应吸收了能量，这个能量是由电子中微子带来的由质能关系，电子中微子的最小能量 E (mAr me mCl)c2(36.95691 0.00055 36.95658) 931.5MeV 0.82MeV，考虑核反应中还有粒子增加的动能和释放的射线能量，电子中微子能量不应小于 0.82MeV.
