高考物理二轮复习 第1部分 核心突破 专题2 能量、动量和原子物理 第3讲 原子物理和动量特训

第3讲 原子物理和动量1(2016陕西质检二)(1)U是一种天然放射性元素，能发生一系列衰变，衰变过程如图所示请写出两过程的衰变方程：_BiPo_0_1e_；_BiTIHe_.(2)如图所示，光滑水平面上有质量均为2m的木块A、B，A静止，B以速度水平向左运动，质量为m的子弹以水平向右的速度v0射入木块A，穿出A后，又射入木块B而未穿出，A、B最终以相同的速度向右运动若B与A始终未相碰，求子弹穿出A时的速度解析：(1)由质量守恒和电荷数守恒可知，反应的方程式分别为BiPoe；BiTIHe(2)以子弹、木块A组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得mv02mvAmv以子弹及木块A、B组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得mv0m5mvA解得vv0答案：(2)v02(2016江西五校联考)(1)氢弹的工作原理是利用氢核聚变放出巨大能量在某次聚变中，一个氘核与一个氚核结合成一个氦核，已知氘核的比结合能是1.09 MeV；氚核的比结合能是2.78 MeV；氦核的比结合能是7.03 MeV.则氢核聚变的方程是_HHHen_；一次氢核聚变释放出的能量是_17.6_MeV.(2)如图所示，质量均为m的小车和木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，质量为2m的小孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，木箱相对于冰面运动的速度为v，木箱运动到右侧墙壁时与竖直墙壁发生弹性碰撞，反弹后能被小孩接住，求：小孩接住箱子后共同速度的大小；若小孩接住箱子后再次以相对于冰面的速度v将木箱向右推出，木箱仍与竖直墙壁发生弹性碰撞，判断小孩能否再次接住木箱解析：(1)由核反应过程中，质量数守恒与电荷数守恒可得HHHen；由能量守恒定律可知，该聚变释放出的能量为EE2E17.034 MeV(2.7831.092) MeV17.6 MeV.(2)取向左为正方向，根据动量守恒定律推出木箱的过程中0(m2m)v1mv接住木箱的过程中mv(m2m)v1(mm2m)v2v2若小孩第二次将木箱推出，根据动量守恒定律4mv23mv3mv，v3v.故无法再次接住木箱答案：(2)无法再次接住木箱3(2016江苏苏州调研)(1)下列说法中正确的是B C(填写选项前的字母)A黑体辐射规律表明，当温度升高时，有的波长对应的辐射强度增强，有的波长对应的辐射强度减弱B氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电势能增大CTh经过6次衰变和4次衰变后，成为原子核PbD用绿光或紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能可能相等(2)已知质子的质量为m1，中子的质量为m2，碳核(C)的质量为m3，则碳核(C)的结合能为_(6m16m2m3)c2_，比结合能为(6m16m2m3)c2.(3)如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m1 kg的相同小球A、B、C现让A球以v02 m/s的速度向B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，碰后C球的速度vC1 m/s.求：A、B两球碰撞后瞬间的共同速度；两次碰撞过程中损失的总动能解析：(1)根据黑体辐射的实验规律知，当温度升高时，所有波长对应的辐射强度增强，选项A错误；氢原子从较低能级跃迁到较高能级时，电子的轨道半径增大，电场力做负功，电势能增大，选项B正确；根据质量数和电荷数守恒知，Th经过6次衰变和4次衰变后质量为23264208，电荷数为90624182，即变成为原子核Pb，选项C正确；根据光电效应方程EkhvW知，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，紫光的频率较大，故紫光照射某金属发生光电效应时，逸出光电子的最大初动能较大，选项D错误此核反应方程为6H6nC，故碳核C的结合能为Emc2(6m16m2m3)c2，因核子数为12，则比结合能为(6m16m2m3)c2.(3)A、B相碰满足动量守恒mv02mv1得两球跟C球相碰前的速度v11 m/s两球与C碰撞同样满足动量守恒2mv1mvC2mv2得两球碰后的速度v20.5 m/s两次碰撞损失的动能Ek损mv2mvmv1.25 J答案：(3)1 m/s1.25 J4(2016太原模拟二)(1)氢原子能级如图所示，当氢原子从n3能级跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.已知可见光的波长范围在400 nm到760 nm之间，以下判断正确的是A C E.A从n4的能级跃迁到n3的能级时，辐射光的波长比可见光长B用波长为328 nm的光照射，可使氢原子从n1的能级跃迁到n2的能级C用波长为164 nm的光照射，可使处于n2能级的氢原子电离D一群处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时最多能辐射3种不同波长的光E用可见光照射，可能使氢原子从n2的能级跃迁到n3的能级(2)如图所示，光滑水平轨道上右侧有竖直墙壁，有三个小滑块A、B、C质量分别为mAm，mBmC2m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接)开始时A、B以共同速度v0一起向右运动，C静止某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B与C发生碰撞并粘在一起BC与墙壁发生弹性碰撞后返回，最终A与BC间距保持不变求：A物块最后的速度；A、B分离时弹簧释放的弹性势能解析：(1)氢原子从n3能级跃迁到n2能级时辐射光的能量E32E3E21.51 eV(3.4 eV)1.89 eV，从n4能级跃迁到n3能级时辐射光的能量E43E4E30.85 eV(1.5 eV)0.66 eV，由Eh知，光的能量与波长成反比，则4332，选项A正确；氢原子从n1能级跃迁到n2能级时需要吸收光的能量E12|E1E2|13.6 eV(3.4 eV)|10.2 eV，设波长为328 nm的光的能量为EE323.78 eV10.2 eV，所以此波长的光不能使氢原子从n1能级跃迁到n2能级，选项B错误；设波长为164 nm的光的能量为E，则EE327.56 eV，处于n2能级的氢原子的电离能E3.4 eV7.56 eV，所以该光能使处于n2能级的氢原子电离，选项C正确；一群处于n4能级氢原子向低能级跃迁时辐射的不同波长的光的种类为C6，选项D错误；由题意知，氢原子从n2能级跃迁到n3能级时需要吸收光的波长为656 nm，此光为可见光，即用可见光照射，能使氢原子从n2能级跃迁到n3能级，选项E正确(2)A、B弹开的过程中，A、B系统动量守恒，设弹开后B速度为vB，A的速度为vA，有(mAmB)v0mAvAmBvBB、C碰撞过程中动量守恒，设碰后速度为vmBvB(mBmC)v由最终A与BC间距保持不变得vAv解得vAv0，方向水平向左弹簧释放的弹性势能为EP，则EP(mAmB)vmAvmBv解得EP3mv答案：(2)v0，方向水平向左3mv5(2016长沙模拟二)(1)以下关于玻尔原子理论的说法正确的是A D E.A电子绕原子核做圆周运动的轨道半径不是任意的B电子在绕原子核做圆周运动时，稳定地产生电磁辐射C电子从量子数为2的能级跃迁到量子数为3的能级时要辐射光子D不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收E氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，但它的光谱不是连续谱(2)如图，一长木板位于光滑水平面上，长木块的左端固定一挡板，木板和挡板的总质量为M3.0 kg，木板的长度为L1.5 m在木板右端有一小物块，其质量m1.0 kg，小物块与木板间的动摩擦因数0.10，它们都处于静止状态现令小物块以初速度v0沿木板向左滑动，重力加速度g取10 m/s2.若小物块刚好能运动到左端挡板处，求v0的大小；若初速度v03m/s，小物块与挡板相撞后，恰好能回到右端而不脱离木板，求碰撞过程中损失的机械能解析：(1)根据玻尔原子理论的轨道量子化假设，电子绕原子核做圆周运动的轨道半径rnn2r1(n1,2,3，)，是分立的，不是任意的，选项A正确；根据玻尔原子理论的定态假设，电子在绕原子核做圆周运动时，能量是稳定的，不向外辐射电磁波，选项B错误；电子从量子数为2的低能级跃迁到量子数为3的高能级时要吸收光子，选项C错误；根据玻尔原子理论的跃迁假设，氢原子由低(高)能级向高(低)能级跃迁时，只吸收(释放)特定频率的光子，光子的能量由两能级差决定，故不同频率的光照射处于基态的氢原子时，只有某些频率的光可以被氢原子吸收，选项D正确；氢原子光谱有很多不同的亮线，说明氢原子能发出很多不同频率的光，这些光的频率是量子化的，故它的光谱不是连续谱，选项E正确(2)设木板和物块最后共同的速度为v由动量守恒定律得mv0(mM)v对木板和物块系统，由功能关系得mgLmv(mM)v2由以上两式解得v02 m/s同样由动量守恒定律可知，木板和物块最后也要达到共同速度v1设碰撞过程中损失的机械能为E，则mv0(Mm)v1，对木板和物块系统的整个运动过程，由功能关系有mg2LEmv(mM)v由以上各式解得Ev2mgL代入数据可得E0.375 J答案：(2)2 m/s0.375 J6(2016湖北7市(州)联考)(1)下列说法正确的是B D E.A光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性B原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质C一个氘核H与一个氚核H聚变生成一个氦核He的同时，放出一个质子D光子的能量由光的频率所决定E按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增大(2)如图所示，在光滑水平地面上有一固定的挡板，挡板上固定一个轻弹簧现有一质量M3 kg，长L4 m的小车AB，O为小车的中点，AO部分粗糙，OB部分光滑一质量为m1 kg的小物块(可视为质点)，放在车的最左端，车和小物块一起以v04m/s的速度在水平面上向右匀速运动，车撞到挡板后瞬间速度变为零，但未与挡板粘连已知小车OB部分的长度大于弹簧的自然长度，弹簧始终处于弹性限度内，且小物块与弹簧碰撞无能量损失小物块与车AO部分之间的动摩擦因数为0.3，重力加速度g10m/s2.求：小物块和弹簧相互作用的过程中，弹簧对小物块的冲量；小物块最终停在小车上的位置距A端多远解析：(1)光电效应显示了光的粒子性，A错误；衰变的核反应方程为nHe，产生的电子发射至核外就是衰变，B正确；由核反应方程得HHHen，放出一个中子，C错误；光子的能量Ehv，可知光子的能量由光的频率决定，D正确；根据玻尔理论，半径较小的电子获得能量跃迁到半径较大的轨道时，库仑引力提供向心力，即km，即v，半径增大则电子动能减小，但其电势能增大，原子总能量增大，E正确(2)由动能定理得mgmv2mv解得v2 m/s由题意可知小物块离开弹簧时的速度大小为v，方向向左，以向右为正方向，对小物块由动量定理得Imvmv代入得I4 Ns，弹簧对小物块的冲量大小为4 Ns方向水平向左小物块滑过O点和小车相互作用直至共速，由动量守恒定律得mv(mM)v共由能量关系mgsmv2(mM)v解得s0.5 m小物块最终停在小车上距A的距离sAs1.5 m答案：(2)冲量大小为4 Ns方向水平向左1.5 m7(2016武汉调研)(1)如图所示为研究光电效应规律的实验电路，电源的两个电极分别与接线柱c、d连接用一定频率的单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针会发生偏转，而用另一频率的单色光b照射该光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转下列说法正确的是A B D.Aa光的频率一定大于b光的频率B电源正极可能与c接线柱连接C用b光照射光电管时，一定没有发生光电效应D若灵敏电流计的指针发生偏转，则电流方向一定是由eGfE若增加a光的强度，则单位时间内逸出的光电子数增加，逸出的光电子最大初动能变大(2)用质子流轰击固态的重水D2O，当质子和重水中的氘核发生碰撞时，系统损失的动能如果达到核反应所需要的能量，将发生生成He核的核反应写出质子流轰击固态的重水D2O的核反应过程；当质子具有最小动能E11.4 MeV时，用质子流轰击固态的重水D2O(认为氘核是静止的)可发生核反应；若用氘核轰击普通水的固态冰(认为质子是静止的)时，也能发生同样的核反应，求氘核的最小动能E2.已知氘核质量等于质子质量的2倍解析：(1)若电源的正极与c接线柱连接，光电管两端所加的电压为反向电压，当电源电压大于截止电压时，电路中没有电流，若电源的负极与c接线柱连接，光电管两端所加的电压为正向电压，只要发生光电效应，电路中就有电流由以上分析可知，单色光a照射光电管时，灵敏电流计G的指针发生偏转，一定发生了光电效应，且其截止电压大于电源电压，而单色光b照射光电管时，灵敏电流计G的指针不偏转，则可能发生了光电效应，但其截止电压小于电源电压，也可能没有发生光电效应，只有当入射光的频率大于等于极限频率时才发生光电效应，故a光的频率一定大于b光的频率，选项AB正确，选项C错误；电路中定向移动的电荷是电子，而电流方向与负电荷定向移动的方向相反，所以灵敏电流计G的指针发生偏转时，电流方向一定是由e到G到f，选项D正确；入射光的强度越大，单位时间内逸出的光电子数越多，由光电效应方程EkhvW逸知，逸出的光电子最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，选项E错误(2)HHHe设质子、氘核的质量分别为m、M，当质子和氘核发生完全非弹性碰撞时，系统损失的动能最大由动量守恒得mv0(mM)v质子轰击氘核损失的动能为E1mv(mM)v2E1mv解得E1E1同理可得，氘核轰击质子系统损失的动能为E2E2由于用质子轰击氘核和用氘核轰击质子核反应相同，故发生核反应所需的能量相同，由题意知E1E2联立解得E22.8 MeV答案：(2)HHHe2.8 MeV