2020高考物理二轮 专题训练24 原子物理(选修3－5)

训练24动量原子物理(选修35) 1(8分)(1)氢原子的基态能量为13.6 eV，则氢原子第三能级的能量为_ eV；要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成为氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是_ eV(2)静止的锂核Li俘获一个速度为8106 m/s的中子，发生核反应后产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核He，它的速度大小是3.5106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同，试写出核反应方程，并求反应后产生的另一个粒子的速度大小2(8分)(1)如图1所示为氢原子的能级示意图，图1一群氢原子处于n3的激发态，在向低能级跃迁的过程中，这群氢原子最多能发出_种频率的光，其中从n_能级跃迁到n_能级所发出光的频率最小(2)如图2所示，木块A的质量mA1 kg，足够长的木板B的质量mB4 kg，质量mC4 kg的木块C置于木板B的右端，已知水平地面光滑，B、C之间有摩擦现使A以v012 m/s的初速度向右运动，与B碰撞后以4 m/s速率弹回，求此后运动过程中，图2木板B的最大速率；木块C的最大速率3(8分)(1)利用粒子散射实验最早提出原子核式结构模型的科学家是_；他还利用粒子轰击N(氮核)生成O和另一种粒子，写出该核反应方程是_(2)两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2 kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v6 m/s的速度在光滑的水平地面上向右运动，质量为4 kg的物块C静止在前方，如图3所示B与C碰撞后二者会粘在一起运动图3求：B与C碰撞后瞬间B与C的共同速度；当弹簧的弹性势能最大时，物块A的速度为多大？4(8分)(1)我国科学家经过艰苦努力，率先建成了世界上第一个全超导试验装置并调试成功这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁能源在该装置内发生的核反应方程是HHHeX，其中粒子X的符号是_已知H的质量是m1，H的质量是m2，He的质量是m3，X的质量是m4，光速是c，则发生一次上述聚变反应所释放的核能表达式为E_(2)在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别是m1、m2，它们沿一条直线相向运动，其中甲物体运动速度v1的大小是6 m/s，乙物体运动速度v2的大小是2 m/s已知两物体碰撞后各自沿着原方向的反方向运动，速度v的大小都是4 m/s，求甲乙两物体的质量之比5(8分)(1)(3分)2020年北京奥运会场馆周围80%90%的路灯利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%的洗浴热水采用全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(H)转化成一个氦核(He)和两个正电子(e)并放出能量已知质子质量mp1.007 3 u，粒子的质量m4.001 5 u，电子的质量me0.000 5 ul u的质量相当于931.5 MeV的能量写出该热核反应方程一次这样的热核反应过程可释放出多少MeV的能量？(结果保留四位有效数字)(2)(5分)如图4所示，质量均为m的小滑块P和Q均可视为质点，与轻质弹簧相连的Q静止在光滑水平面上，P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞，在整个过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于多少？图46(8分)(1)某原子X经过2次衰变，4次衰变后变为Y，那么n与p的数学关系式为_；m与q的数学关系式为_；(2)在同一平直钢轨上有A、B、C三节车厢，质量分别为m、2m、3m，速率分别为v、v、2v，其速度方向如图5所示若B、C车厢碰撞后，粘合在一起，然后与A车厢再次发生碰撞，碰后三节车厢粘合在一起，摩擦阻力不计，求最终三节车厢粘合在一起的共同速度图57(8分)(1)在下列四个核反应方程中，x1、x2、x3和x4各代表某种粒子Hx1HenNHeOx2BeHeCx3MgHeAlx4以下判断中正确的是()Ax1是质子 Bx2是中子Cx3是中子 Dx4是质子(2)如图6所示，质量为m1 kg的滑块，以v05 m/s的水平初速度滑上静止在光滑水平面上的平板小车，小车足够长，质量M4 kg求：图6滑块与小车的共同速度v；整个运动过程中产生的内能E8(8分)太阳的能量来自氢核聚变：即四个质子(氢核)聚变一个粒子，同时发射两个正电子和两个没有质量的中微子如果太阳辐射能量的功率为P，质子H、氦核He、正电子e的质量分别为mp、mHe、me，真空的光速为c，则：(1)写出上述核反应方程式；(2)计算每一次聚变所释放的能量E；(3)计算t时间内因聚变生成的粒子数n9(8分)(1)(4分)下列说法中正确的是_AX射线是处于激发态的原子核辐射出的B一群处于n3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光C放射性元素发生一次衰变，核电荷数增加1DU的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短(2)(4分)质量为M的木块在光滑水平面上以速率v1向右运动，质量为m的子弹以速率v2水平向左射入木块，假设子弹射入木块后均未穿出，且在第N颗子弹射入后，木块恰好停下来，求N的数值10 (8分)(1)(2分)请将下列两个核反应方程补充完整HeNO_UnXeSr_(2)(6分)如图7所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：图7把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1，B至D的运动时间t2；重复几次，取t1和t2的平均值在调整气垫导轨时应注意_；应测量的数据还有_；只要关系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和答案1(1)1.5113.6(2) LinHeH2106 m/s2(1)332(2)4 m/s2 m/s3(1)见解析(2)2 m/s 3 m/s解析(1)卢瑟福(1分)NHeOH(1分)(2)B、C碰撞时B、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者速度为vBC，则mBv(mBmC)vBC(2分)vBC m/s2 m/s(1分)当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大由A、B、C三者组成的系统动量守恒，(mAmB)v(mAmBmC)vA(2分)解得vA m/s3 m/s(1分)4(1) n(m1m2m3m4)c2(2)3:55(1)4HHe2e 24.87 MeV (2)mv26(1)见解析(2)大小为，方向向左解析(1)n8p(1分)mq(1分)(2)由动量守恒定律：mv2mv3m(2v)(m2m3m)v(4分)解得：vv(1分)，方向向左(1分)7(1)CD(2)1 m/s 10 J8(1)见解析(2)(4mpmHe2me)c2(3)解析(1)核反应方程式为4HHe2e(2)由爱因斯坦的质能方程Emc2核反应所释放的能量为E(4mpmHe2me)c2(3)由能量关系得PtnE得n评分标准：本题共8分，式各1分，其它各2分9(1)BC(2)10(1)H2n(2)使气垫导轨水平(2分)滑块A的左端到挡板C的距离x1和滑块B的右端到挡板D的距离x2(2分)(2分)