人教版高二选修3-5 核心素养专练

一、实验题

1. 难度：中等

小明做“探究碰撞中的不变量”实验的装置如图1所示，悬挂在O点的单摆由长为l的细线和直径为d的小球A组成，小球A与放置在光滑支撑杆上的直径相同的小球B发生对心碰撞，碰后小球A继续摆动，小球B做平抛运动．

（1）小明用游标卡尺测小球A直径如图2所示，则d=_______mm．又测得了小球A质量m₁，细线长度l，碰撞前小球A拉起的角度α和碰撞后小球B做平抛运动的水平位移x、竖直下落高度h．为完成实验，还需要测量的物理量有：______________________．

（2）若A、B两球碰后粘在一起形成新单摆，其周期_________（选填“小于”、“等于”或“大于”）粘合前单摆的周期（摆角小于5°）．

二、解答题

2. 难度：中等

如图所示，物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接，跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧，质量分别为m_A=2 kg、m_B=1 kg．初始时A静止于水平地面上，B悬于空中．先将B竖直向上再举高h=1.8 m（未触及滑轮）然后由静止释放．一段时间后细绳绷直，A、B以大小相等的速度一起运动，之后B恰好可以和地面接触．取g=10 m/s²．空气阻力不计．求：

（1）B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t；

（2）A的最大速度v的大小；

（3）初始时B离地面的高度H．

三、多选题

3. 难度：中等

一质量为2kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图所示，则（）

A.时物块的速率为

B.时物块的动量大小为

C.时物块的动量大小为

D.时物块的速度为零

四、解答题

4. 难度：中等

2022年将在我国举办第二十四届冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．某滑道示意图如下，长直助滑道AB与弯曲滑道BC平滑衔接，滑道BC高h=10 m，C是半径R=20 m圆弧的最低点，质量m=60 kg的运动员从A处由静止开始匀加速下滑，加速度a=4.5 m/s²，到达B点时速度v_B=30 m/s．取重力加速度g=10 m/s²．

（1）求长直助滑道AB的长度L；

（2）求运动员在AB段所受合外力的冲量的I大小；

（3）若不计BC段的阻力，画出运动员经过C点时的受力图，并求其所受支持力F_N的大小．

5. 难度：困难

在磁感应强度为B的匀强磁场中，一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变．放射出α粒子（ ）在与磁场垂直的平面内做圆周运动，其轨道半径为R．以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量．   

（1）放射性原子核用 表示，新核的元素符号用Y表示，写出该α衰变的核反应方程．   

（2）α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流，求圆周运动的周期和环形电流大小．   

（3）设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能，新核的质量为M，求衰变过程的质量亏损△m．

五、多选题

6. 难度：中等

原子核的比结合能曲线如图所示，根据该曲线，下列判断中正确的有

A.核的结合能约为14 MeV

B.核比核更稳定

C.两个核结合成核时释放能量

D.核中核子的平均结合能比核中的大

7. 难度：中等

质量为M的小车静止于光滑的水平面上，小车的上表面和圆弧的轨道均光滑．如图所示，一个质量为m的小球以速度v₀水平冲向小车，当小球返回左端脱离小车时，下列说法中正确的是(　　)

A.小球一定沿水平方向向左做平抛运动

B.小球可能沿水平方向向左做平抛运动

C.小球可能沿水平方向向右做平抛运动

D.小球可能做自由落体运动

六、单选题

8. 难度：中等

如图所示为氢原子的能级图，若氢原子群A处于n=2的能级，氢原子群B处于n=3的能级．则下列说法正确的是

A.原子群B最多可能辐射出2种频率的光子

B.原子群A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到n=4的能级

C.若要使原子群A发生电离，所吸收的光子的能量可以大于3.4 eV

D.若原子群A辐射出的光能使某金属发生光电效应，则原子群B可能辐射出的所有光也都能使该金属发生光电效应

七、解答题

9. 难度：中等

在自然界，“氮－4”的原子核有两个质子和两个中子，称为玻色子；而“氦－3”只有一个中子，称为费米子，“氦－3”是一种目前已被世界公认的高效、清洁、安全、廉价的核聚变发电燃料。

(1)质子数与中子数互换的核互为“镜像核”，例如是的“镜像核”，同样也是的“镜像核”，则下列说法正确的是________。

A．和互为“镜像核”

B．和互为“镜像核”

C．β衰变的本质是一个中子转变为一个质子，同时放出一个电子

D．核反应＋―→＋的生成物中有α粒子，该反应是α衰变

(2)宇宙射线每时每刻都在地球上引起核反应．自然界的¹⁴C大部分是宇宙射线中的中子轰击“氮－14”产生的，核反应方程式为＋―→＋，若中子的速度为，反应前“氮－14”的速度认为等于零，反应后生成的¹⁴C粒子的速度为，其方向与反应前中子的运动方向相同。

①求反应中生成的另一粒子的速度；

②假设此反应中放出的能量为0.9MeV，求质量亏损。

10. 难度：困难

一质量为m=2000 kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶．行驶过程中，司机忽然发现前方100 m处有一警示牌．立即刹车．刹车过程中，汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图（a）中的图线．图（a）中，0~t₁时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间（这段时间内汽车所受阻力已忽略，汽车仍保持匀速行驶），t₁=0.8 s；t₁~t₂时间段为刹车系统的启动时间，t₂=1.3 s；从t₂时刻开始汽车的刹车系统稳定工作，直至汽车停止，已知从t₂时刻开始，汽车第1 s内的位移为24 m，第4 s内的位移为1 m．

（1）在图（b）中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线；

（2）求t₂时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小；

（3）求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t₁~t₂时间内汽车克服阻力做的功；司机发现警示牌到汽车停止，汽车行驶的距离约为多少（以t₁~t₂时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度）？

八、多选题

11. 难度：中等

如图所示，质量为m可看成质点的小球固定在一长为l的轻杆上，轻杆另一端固定在底座的转轴上，底座的质量为M，小球可绕转轴在竖直平面内自由转动。现在最低点给小球一个初速度，当小球通过最高点时，底座对地面的压力恰好为Mg。在小球转动过程中，底座始终相对地面静止，不计转轴间摩擦阻力，重力加速度为g，则下列说法正确的是

A. 外界对小球做的功为2mgl

B. 小球从最低点运动到最高点的过程中合外力的冲量大小为(1+)m

C. 小球在最低点时，底座对地面的压力为(M+6m)g

D. 小球运动到与转轴等高的位置时，地面对底座的静摩擦力为2mg

九、解答题

12. 难度：中等

如图，水平桌面固定着光滑斜槽，光滑斜糟的末端和一水平木板平滑连接，设物块通过衔接处时速率没有改变。质量m₁=0.60kg的物块A从斜槽上端距水平木板高度h=0.80m处下滑，并与放在水平木板左端的质量m₂=0.30kg的物块B相碰，相碰后物块B滑行x=4.0m到木板的C点停止运动。已知物块B与木板间的动摩擦因数μ=0.20，重力加速度g=10m/s²，求：（答案保留两位有效数字）

（1）物块A沿斜槽滑下与物块B碰撞前瞬间的速度大小

（2）滑动摩擦力对物块B做的功

（3）物块A与物块B碰撞过程中损失的机被能。

13. 难度：困难

如图所示，装置的左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量m=lkg的小物块A，弹簧压缩后被锁定在某一长度。装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带始终以v=2ms的速度逆时针转动。装置的右边是一光滑的曲面，质量M=2kg的小物块B从其上距水平台面h=1.0m处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，l=1.0m。设物块A、B之间发生的是对心碰撞(碰撞时间极短)，碰撞后两者一起向前运动且碰撞瞬间弹簧锁定被解除。取g=10m/s²。

(1)求物块B与物块A第一次碰撞前的速度大小；

(2)若物块B第一次与A分离后，恰好运动到右边曲面距水平台面h′=0.5m高的位置，求弹簧被锁定时弹性势能的大小；

(3)在满足(2)问条件的前提下，两物块发生多次碰撞，且每次碰撞后分离的瞬间物块A都会立即被锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，求物块A、B第n次碰撞后瞬间速度大小。(计算结果可用根号表示)