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动量原子物理一、选择题1(2013重庆卷)铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应：Unab2n，则ab可能是()A.XeKrB.BaKrC.BaSr D.XeKr解析：书写核反应方程时遵循质量数守恒和电荷数守恒答案：D2一个氢原子从n3能级跃迁到n2能级，该氢原子()A放出光子，能量增加 B放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加 D吸收光子，能量减少解析：氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，故选项B正确答案：B3质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的vt图象为()ABCD图87解析：车与人以共同初速度在与压力成正比的阻力作用下做匀减速运动，ag，当车速为v0时，人以相对于地面v0的速度向后跳出，不考虑跳出时地面阻力的冲量，则跳出过程动量守恒，有(2mm)v0mv02mv，v2v0，故车的速度突变为2v0，之后车在摩擦力作用下仍做匀减速直线运动，加速度不变，只有选项B正确答案：B4(2013北京卷)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸收多个光子成为可能，从而形成多光子光电效应，这已被实验证实图88光电效应实验装置示意如图88.用频率为的普通光源照射阴极K，没有发生光电效应换用同样频率的强激光照射阴极K，则发生了光电效应；此时，若加上反向电压U，即将阴极K接电源正极，阳极A接电源负极，在KA之间就形成了使光电子减速的电场逐渐增大U，光电流会逐渐减小；当光电流恰好减小到零时，所加反向电压U可能是下列的(其中W为逸出功，h为普朗克常量，e为电子电量)()AU BUCU2hW DU解析：根据题目叙述可知，激光照射时发生了多光子光电效应，由光电效应方程EknhW(n2,3,4)动能定理eU0Ek，得eUnhW即U.(n2,3,4)，B正确答案：B5(2013天津卷)我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠观察发现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则()图89A甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量B甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反C甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量D甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功解析：甲、乙之间的作用力大小相等，方向相反，作用时间相等，故甲、乙两运动员所受的冲量也一定大小相等，方向相反，故A错，根据动量定理可知B项正确，甲、乙两人组成的系统机械能不守恒由人体内的化学能转化为甲、乙两人的动能故C、D错答案：B二、非选择题6(1)如图810所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是_图810ABCD(2)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为_该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为_(3)A、B两种光子的能量之比为21，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功解析：(1)根据玻尔的原子跃迁公式hEmEn可知，两个能级间的能量差值越大，辐射光的波长越短，从图中可看出，能量差值最大的是E3E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C正确(2)氘核可表示为H，根据质量数守恒和核电荷数守恒可知未知原子核的质量数是1，核电荷数是1，应该是氢原子核H，则核反应方程为nHH.释放的核能Emc2，则EQ，氘核的比结合能量是.(3)光子能量h，动量p，且得p，则pApB21.A照射时，光电子的最大初动能EAAW0，同理，EBBW0解得W0EA2EB.答案：(1)C(2)nHH(3)21EA2EB7(2013山东卷)(1)恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”完成“氦燃烧”的核反应方程：He_Be.Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.61016 s一定质量的Be，经7.81016 s后所剩Be占开始时的_图811(2)如图811所示，光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg.开始时C静止，A、B一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小解析：(1)He或；或12.5%(2)因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰后瞬间A的速度为vA，C的速度为vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得mAv0mAvAmCvCA与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为vAB，由动量守恒定律得mAvAmBv0(mAmB)vABA与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足vABvC联立式，代入数据得vA2 m/s.答案：(1)He或或12.5%(2)2 m/s8(1)氢原子第n能级的能量为En，其中E1为基态能量当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为2，则_.(2)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA3m，mBmCm，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变求B与C碰撞前B的速度大小图812解析：(1)根据En可得h1，h2E1，两式联立解得.(2)设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B与C碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得对A、B木块：mAv0mAvAmBvB对B、C木块：mBvB(mBmC)v由A与B间的距离保持不变可知vAv联立式，代入数据得vBv0.答案：(1)(2)v09(1)氘核和氚核发生热核聚变而释放出巨大的能量，该反应方程为：HHHex，式中x是某种粒子已知：H、H、He和粒子x的质量分别为2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u931.5 MeV/c2，c是真空中的光速由上述反应方程和数据可知，粒子x是_，该反应释放出的能量为_MeV(结果保留3位有效数字)图813(2)如图813，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O.让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60.忽略空气阻力，求：两球a、b的质量之比；两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比解析：(1)根据电荷数守恒和质量数守恒可知，x的质量数为1，电荷数为零，故x为中子质量亏损m2.014 1 u3.016 1 u(4.002 6 u1.008 7 u)0.018 9 u，Emc20.018 9931.5 MeV17.6 MeV.(2)设球b的质量为m2，细线长为L，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速率为v，由机械能守恒定律得m2gL m2v2式中g为重力加速度的大小设球a的质量为m1，在两球碰后的瞬间，两球的共同速度为v，以向左为正方向，由动量守恒定律得m2v(m1m2)v设两球共同向左运动到最高处时，细线与竖直方向的夹角为，由机械能守恒定律得(m1m2)v2(m1m2)gL(1cos)联立式得1代入题给数据得1两球在碰撞过程中的机械能损失为Qm2gL(m1m2)gL(1cos)联立式，Q与碰前球b的最大动能Ek(Ekm2v2)之比为1(1cos)联立式，并代入题给数据得1.答案：(1)n(或中子)17.6(2)1110(2013新课标全国卷)(1)关于原子核的结合能，下列说法正确的是_A原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B一重原子核衰变成粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C铯原子核(Cs)的结合能小于铅原子核(Pb)的结合能D比结合能越大，原子核越不稳定E自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能(2)如图814，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，图814(i)整个系统损失的机械能；(ii)弹簧被压缩到最短时的弹性势能解析：(1)ABC本题考查原子核的结合能及其相关知识点，意在考查考生综合应用知识分析问题的能力比结合能越大，原子核越稳定，选项D错误；自由核子组成原子核时，其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能，E错误(2)本题考查碰撞、弹性势能、动量守恒定律、能量守恒定律及其相关知识点，意在考查考生综合运用知识解决问题的能力(i)从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时，对A、B与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得mv02mv1此时B与C发生完全非弹性碰撞，设碰撞后的瞬时速度为v2，损失的机械能为E.对B、C组成的系统，由动量守恒和能量守恒定律得mv12mv2mvE(2m)v联立式得Emv(ii)由式可知v2v1，A将继续压缩弹簧，直至A、B、C三者速度相同，设此速度为v3，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为Ep.由动能守恒和能量守恒定律得mv03mv3mvE(3m)vEp联立式得Epmv.答案：(1)ABC(2)(i)mv(ii)mv
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