2015高考物理 動量原子物理沖關(guān)訓(xùn)練（含解析）

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1、動量　原子物理 一、選擇題 1．(2013·重慶卷)鈾是常用的一種核燃料，若它的原子核發(fā)生了如下的裂變反應(yīng)：U＋n―→a＋b＋2n，則a＋b可能是(　　) A.Xe＋Kr　　　　　　　B.Ba＋Kr C.Ba＋Sr D.Xe＋Kr 解析：書寫核反應(yīng)方程時遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒． 答案：D 2．一個氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級，該氫原子(　　) A．放出光子，能量增加 B．放出光子，能量減少 C．吸收光子，能量增加 D．吸收光子，能量減少 解析：氫原子從高能級向低能級躍遷時，將以輻射光子的形式向外放出能量，故選項B正確． 答案：B 3．質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量

2、為2m的平板小車上，以共同的速度在水平地面上沿直線前行，車所受地面阻力的大小與車對地面壓力的大小成正比．當(dāng)車速為v0時，人從車上以相對于地面大小為v0的速度水平向后跳下．跳離瞬間地面阻力的沖量忽略不計，則能正確表示車運動的v－t圖象為(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D 圖8－7 解析：車與人以共同初速度在與壓力成正比的阻力作用下做勻減速運動，a＝μg，當(dāng)車速為v0時，人以相對于地面v0的速度向后跳出，不考慮跳出時地面阻力的沖量，則跳出過程動量守恒，有(2m＋m)v0＝－mv0＋2mv，v＝2v0，故車的速度突變?yōu)?v0，之后車在摩擦力作用下仍做勻減速直線運動，加速度不變

3、，只有選項B正確． 答案：B 4．(2013·北京卷)以往我們認(rèn)識的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng)，即一個電子在極短時間內(nèi)只能吸收到一個光子而從金屬表面逸出．強激光的出現(xiàn)豐富了人們對于光電效應(yīng)的認(rèn)識，用強激光照射金屬，由于其光子密度極大，一個電子在極短時間內(nèi)吸收多個光子成為可能，從而形成多光子光電效應(yīng)，這已被實驗證實． 圖8－8 光電效應(yīng)實驗裝置示意如圖8－8.用頻率為ν的普通光源照射陰極K，沒有發(fā)生光電效應(yīng)．換用同樣頻率ν的強激光照射陰極K，則發(fā)生了光電效應(yīng)；此時，若加上反向電壓U，即將陰極K接電源正極，陽極A接電源負(fù)極，在KA之間就形成了使光電子減速的電場．逐漸增大U，光電流會逐漸減

4、小；當(dāng)光電流恰好減小到零時，所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功，h為普朗克常量，e為電子電量)(　　) A．U＝－ B．U＝－ C．U＝2hν－W D．U＝－ 解析：根據(jù)題目敘述可知，激光照射時發(fā)生了多光子光電效應(yīng)，由光電效應(yīng)方程Ek＝nhν－W(n＝2,3,4)動能定理－eU＝0－Ek，得eU＝nhν－W 即U＝－.(n＝2,3,4…)，B正確． 答案：B 5．(2013·天津卷)我國女子短道速滑隊在今年世錦賽上實現(xiàn)女子3 000 m接力三連冠．觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運動員甲提前站在“交棒”的運動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度

5、向前沖出．在乙推甲的過程中，忽略運動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則(　　) 圖8－9 A．甲對乙的沖量一定等于乙對甲的沖量 B．甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反 C．甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量 D．甲對乙做多少負(fù)功，乙對甲就一定做多少正功 解析：甲、乙之間的作用力大小相等，方向相反，作用時間相等，故甲、乙兩運動員所受的沖量也一定大小相等，方向相反，故A錯，根據(jù)動量定理可知B項正確，甲、乙兩人組成的系統(tǒng)機械能不守恒．由人體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為甲、乙兩人的動能故C、D錯． 答案：B 二、非選擇題 6．(1)如圖8－10所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷

6、所發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是__________． 圖8－10 A　　　　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　　　　D (2)一個中子與某原子核發(fā)生核反應(yīng)，生成一個氘核，其核反應(yīng)方程式為__________．該反應(yīng)放出的能量為Q，則氘核的比結(jié)合能為__________． (3)A、B兩種光子的能量之比為2∶1，它們都能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，且所產(chǎn)生的光電子最大初動能分別為EA、EB.求A、B兩種光子的動量之比和該金屬的逸出功． 解析：(1)根據(jù)玻爾的原子躍遷公式h＝Em－En可知，兩個能級間的能量

7、差值越大，輻射光的波長越短，從圖中可看出，能量差值最大的是E3－E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3－E2，輻射光的波長b最長，所以譜線從左向右的波長依次增大的是a、c、b，C正確． (2)氘核可表示為H，根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知未知原子核的質(zhì)量數(shù)是1，核電荷數(shù)是1，應(yīng)該是氫原子核H，則核反應(yīng)方程為n＋H→H.釋放的核能ΔE＝Δmc2，則ΔE＝Q，氘核的比結(jié)合能量是. (3)光子能量ε＝hν，動量p＝，且ν＝ 得p＝，則pA∶pB＝2∶1. A照射時，光電子的最大初動能EA＝εA－W0，同理，EB＝εB－W0 解得W0＝EA－2EB. 答案：(1)C (2)n＋

8、H→H　 (3)2∶1　EA－2EB 7．(2013·山東卷) (1)恒星向外輻射的能量來自其內(nèi)部發(fā)生的各種熱核反應(yīng)，當(dāng)溫度達(dá)到108 K時，可以發(fā)生“氦燃燒”． ①完成“氦燃燒”的核反應(yīng)方程：He＋________→Be＋γ. ②Be是一種不穩(wěn)定的粒子，其半衰期為2.6×10－16 s．一定質(zhì)量的Be，經(jīng)7.8×10－16 s后所剩Be占開始時的________． 圖8－11 (2)如圖8－11所示，光滑水平軌道上放置長板A(上表面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為mA＝2 kg、mB＝1 kg、mC＝2 kg.開始時C靜止，A、B一起以v0＝5 m/s的速

9、度勻速向右運動，A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運動，且恰好不再與C碰撞．求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大?。? 解析：(1)He或α；或12.5% (2)因碰撞時間極短，A與C碰撞過程動量守恒，設(shè)碰后瞬間A的速度為vA，C的速度為vC，以向右為正方向，由動量守恒定律得 mAv0＝mAvA＋mCvC① A與B在摩擦力作用下達(dá)到共同速度，設(shè)共同速度為vAB，由動量守恒定律得 mAvA＋mBv0＝(mA＋mB)vAB② A與B達(dá)到共同速度后恰好不再與C碰撞，應(yīng)滿足 vAB＝vC③ 聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得 vA＝2 m/s. 答

10、案：(1)①He或α?、诨?2.5%　(2)2 m/s 8．(1)氫原子第n能級的能量為En＝，其中E1為基態(tài)能量．當(dāng)氫原子由第4能級躍遷到第2能級時，發(fā)出光子的頻率為ν1；若氫原子由第2能級躍遷到基態(tài)，發(fā)出光子的頻率為ν2，則＝__________. (2)光滑水平軌道上有三個木塊A、B、C，質(zhì)量分別為mA＝3m，mB＝mC＝m，開始時B、C均靜止，A以初速度v0向右運動，A與B碰撞后分開，B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，此后A與B間的距離保持不變．求B與C碰撞前B的速度大?。? 圖8－12 解析：(1)根據(jù)En＝可得hν1＝－，hν2＝－E1，兩式聯(lián)立解得＝. (2)設(shè)A與B碰撞后

11、，A的速度為vA，B與C碰撞前B的速度為vB，B與C碰撞后粘在一起的速度為v，由動量守恒定律得 對A、B木塊：mAv0＝mAvA＋mBvB　① 對B、C木塊：mBvB＝(mB＋mC)v?、? 由A與B間的距離保持不變可知 vA＝v　③ 聯(lián)立①②③式，代入數(shù)據(jù)得 vB＝v0. 答案：(1)　(2)v0 9．(1)氘核和氚核發(fā)生熱核聚變而釋放出巨大的能量，該反應(yīng)方程為：H＋H→He＋x，式中x是某種粒子．已知：H、H、He和粒子x的質(zhì)量分別為2.014 1 u、3.016 1 u、4.002 6 u和1.008 7 u；1 u＝931.5 MeV/c2，c是真空中的光速．由上述反應(yīng)方

12、程和數(shù)據(jù)可知，粒子x是__________，該反應(yīng)釋放出的能量為__________MeV(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)． 圖8－13 (2)如圖8－13，小球a、b用等長細(xì)線懸掛于同一固定點O.讓球a靜止下垂，將球b向右拉起，使細(xì)線水平．從靜止釋放球b，兩球碰后粘在一起向左擺動，此后細(xì)線與豎直方向之間的最大偏角為60°.忽略空氣阻力，求： ①兩球a、b的質(zhì)量之比； ②兩球在碰撞過程中損失的機械能與球b在碰前的最大動能之比． 解析：(1)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可知，x的質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為零，故x為中子．質(zhì)量虧損Δm＝2.014 1 u＋3.016 1 u－(4.002 6 u＋1

13、.008 7 u)＝0.018 9 u，E＝Δmc2＝0.018 9×931.5 MeV＝17.6 MeV. (2)①設(shè)球b的質(zhì)量為m2，細(xì)線長為L，球b下落至最低點，但未與球a相碰時的速率為v，由機械能守恒定律得 m2gL＝ m2v2　① 式中g(shù)為重力加速度的大?。O(shè)球a的質(zhì)量為m1，在兩球碰后的瞬間，兩球的共同速度為v′，以向左為正方向，由動量守恒定律得 m2v＝(m1＋m2)v′?、? 設(shè)兩球共同向左運動到最高處時，細(xì)線與豎直方向的夾角為θ，由機械能守恒定律得 (m1＋m2)v′2＝(m1＋m2)gL(1－cosθ)?、? 聯(lián)立①②③式得＝－1?、? 代入題給數(shù)據(jù)得＝－1　⑤

14、 ②兩球在碰撞過程中的機械能損失為 Q＝m2gL－(m1＋m2)gL(1－cosθ)　⑥ 聯(lián)立①⑥式，Q與碰前球b的最大動能Ek(Ek＝m2v2)之比為 ＝1－(1－cosθ)　⑦ 聯(lián)立⑤⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得＝1－. 答案：(1)n(或中子)　17.6 (2)①－1　②1－ 10．(2013·新課標(biāo)全國卷Ⅱ) (1)關(guān)于原子核的結(jié)合能，下列說法正確的是______． A．原子核的結(jié)合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量 B．一重原子核衰變成α粒子和另一原子核，衰變產(chǎn)物的結(jié)合能之和一定大于原來重核的結(jié)合能 C．銫原子核(Cs)的結(jié)合能小于鉛原子核(Pb)的結(jié)合能

15、D．比結(jié)合能越大，原子核越不穩(wěn)定 E．自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損所對應(yīng)的能量大于該原子核的結(jié)合能 (2)如圖8－14，光滑水平直軌道上有三個質(zhì)量均為m的物塊A、B、C.B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計)．設(shè)A以速度v0朝B運動，壓縮彈簧；當(dāng)A、B速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運動．假設(shè)B和C碰撞過程時間極短．求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中， 圖8－14 (i)整個系統(tǒng)損失的機械能； (ii)彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能． 解析：(1)ABC　本題考查原子核的結(jié)合能及其相關(guān)知識點，意在考查考生綜合應(yīng)用知識分析問題的能力．比結(jié)合能越大，

16、原子核越穩(wěn)定，選項D錯誤；自由核子組成原子核時，其質(zhì)量虧損對應(yīng)的能量等于該原子核的結(jié)合能，E錯誤． (2)本題考查碰撞、彈性勢能、動量守恒定律、能量守恒定律及其相關(guān)知識點，意在考查考生綜合運用知識解決問題的能力． (i)從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度v1時，對A、B與彈簧組成的系統(tǒng)，由動量守恒定律得 mv0＝2mv1?、? 此時B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后的瞬時速度為v2，損失的機械能為ΔE.對B、C組成的系統(tǒng)，由動量守恒和能量守恒定律得 mv1＝2mv2?、? mv＝ΔE＋(2m)v?、? 聯(lián)立①②③式得ΔE＝mv?、? (ii)由②式可知v2