2019年高考物理大二輪復習 專題訓練八 第3課時 原子物理和動量.doc

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2019年高考物理大二輪復習 專題訓練八 第3課時 原子物理和動量1能級和能級躍遷(1)軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運動rnn2r1(n1,2,3，)(2)能量量子化原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)En(n1,2,3，)(3)吸收或輻射能量量子化原子在兩個能級之間躍遷時只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hEmEn.2原子核的衰變衰變類型衰變衰變衰變方程XYHeXYe衰變實質(zhì)2個質(zhì)子和2個中子結合成一整體射出1個中子轉化為1個質(zhì)子和1個電子2H2nHenHe衰變規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒3.射線、射線、射線之間的區(qū)別名稱射線射線射線實質(zhì)氦核流電子流光子速度約為光速的約為光速的99%光速電離作用很強較弱很弱貫穿能力很弱較強最強4.核反應、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學中，原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程，稱為核反應核反應方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律(2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2或Emc2.(3)核物理中，把重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應，稱為裂變；把輕核結合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應，稱為聚變(4)核能的計算：Emc2，其中m為核反應方程中的質(zhì)量虧損；Em931.5 MeV，其中質(zhì)量虧損m以原子質(zhì)量單位u為單位(5)原子核的人工轉變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應方程為：NHeOH查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程為：BeHe6Cn約里奧居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性同位素和正電子的核反應方程為：AlHePn，PSie5光電效應及其方程(1)光電效應的規(guī)律：入射光的頻率大于金屬的截止頻率才能產(chǎn)生光電效應；光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關；光電流的強度與入射光的強度成正比；光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不大于109 s.(2)光電效應方程：EkhW0.6動量守恒定律(1)表達式：m1v1m2v2m1v1m2v2；或pp(系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于系統(tǒng)相互作用后的總動量p)；或p0(系統(tǒng)總動量的增量為零)；或p1p2(相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，兩物體動量的增量大小相等、方向相反)(2)動量守恒定律的適用條件系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的合力為零系統(tǒng)所受合力不為零，但在某一方向上系統(tǒng)所受外力的合力為零，則在該方向上系統(tǒng)動量守恒系統(tǒng)雖受外力，但外力遠小于內(nèi)力且作用時間極短，如碰撞、爆炸過程7彈性碰撞與非彈性碰撞碰撞過程遵從動量守恒定律如果碰撞過程中機械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞；如果碰撞過程中機械能不守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞8碰撞問題同時遵守的三條原則(1)系統(tǒng)動量守恒原則(2)物理情景可行性原則(3)不違背能量守恒原則碰撞過程滿足EkEk即m1vm2vm1v12m2v22或1在書寫核反應方程時，一般先滿足質(zhì)量數(shù)守恒，后滿足電荷數(shù)守恒2在處理粒子的碰撞和衰變問題時，通常應用動量守恒定律、質(zhì)能方程和能量守恒定律綜合分析.考向1原子物理基礎知識、核反應與動量的組合例1(1)下列說法正確的是_A玻爾原子理論不僅能解釋氫原子光譜，而且也能解釋其他原子光譜B法國物理學家貝可勒爾發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，說明原子核具有復雜結構C.U的半衰期約為7億年，隨著地球環(huán)境的不斷變化，半衰期可能變短D處于n3激發(fā)態(tài)的一群氫原子，自發(fā)躍遷時能發(fā)出3種不同頻率的光子(2)速度為v0的中子n擊中靜止的氮核N，生成碳核C和另一種新原子核，已知C與新核的速度方向與碰撞前中子的速度方向一致，碰后C核與新核的動量之比為21.寫出核反應方程求C與新核的速度各是多大？解析(2)設n、C、新核質(zhì)量分別為m0、m1和m2，碰后C、新核速度分別為v1、v2.由動量守恒得m0v0m1v1m2v2又m1v12m2v2聯(lián)立求得：v1，v2答案(1)BD(2)NnCH以題說法1.核反應方程的書寫(1)核反應過程一般不可逆，所以核反應方程中用“”表示方向而不能用等號代替(2)核反應方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，但核反應前后的總質(zhì)量一般會發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能(3)核反應的生成物一定要以實驗為基礎，不能只依據(jù)兩個守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應方程2原子核的衰變(1)衰變實質(zhì)：衰變是原子核中的2個質(zhì)子和2個中子結合成一個氦核并射出；衰變是原子核中的一個中子轉化為一個質(zhì)子和一個電子，再將電子射出；衰變伴隨著衰變或衰變同時發(fā)生，不改變原子核的質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)，以光子形式釋放出衰變過程中產(chǎn)生的能量(2)衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理、化學狀態(tài)無關；半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對個別、少數(shù)原子無意義 (1)自然界中的碳主要是12C，也有少量14C.14C是具有放射性的碳同位素，能夠自發(fā)地進行衰變變成氮，其衰變的方程為_活的植物通過光合作用與呼吸作用，體內(nèi)的14C的比例與大氣中相同，植物死后，遺體內(nèi)的14C仍在衰變，但不能得到補充，所以遺體內(nèi)的14C的比例比大氣中的少要推斷一塊古木的年代，可從古木中取1 g的樣品，如果測得樣品每分鐘衰變的次數(shù)正好是1 g現(xiàn)代植物每分鐘衰變次數(shù)的一半，表明這塊古木經(jīng)過了14C的_個半衰期圖1(2)如圖1所示，一個平板車的質(zhì)量為M68 kg(包含車上的卸貨人)，其上有質(zhì)量均為m14 kg的貨物8袋開始時平板車水平向右以速度v05 m/s在水平光滑的軌道上勻速運動，平板車上的卸貨人以速度v10 m/s(相對水平地面)水平向右一次一袋把貨物拋出，當平板車反向向左開始運動后，卸貨人不再拋出貨物求卸貨人向右拋出貨物的袋數(shù)和平板車的最終速度答案(1)CNe1(2)7 m/s，方向向左解析(1)衰變的方程為CNe.放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時所需要的時間叫半衰期，要推斷一塊古木的年代，可從古木中取1 g的樣品，如果測得樣品每分鐘衰變的次數(shù)正好是1 g現(xiàn)代植物每分鐘衰變次數(shù)的一半，表明這塊古木經(jīng)過了14C的1個半衰期(2)設平板車上貨物的總袋數(shù)為N，當?shù)趎袋向右水平拋出時，平板車開始反向向左運動，此時平板車速度為vn，取向右為正方向，由動量守恒定律得：(MNm)v0nmvM(Nn)mvn解得：vn，要使平板車反向向左運動，有vn0則n，解得n6.4，因為n應為整數(shù)，故n7.所以當?shù)?袋貨物水平向右拋出時，平板車開始反向向左運動，此時vn m/s，負號表示速度方向向左考向2原子物理基礎知識、能級與動量的組合例2(1)下列說法中正確的是_A電子的衍射現(xiàn)象說明實物粒子也具有波動性B裂變物質(zhì)體積小于臨界體積時，鏈式反應不能進行C原子核內(nèi)部一個質(zhì)子轉化成一個中子時，會同時釋放出一個電子D235U的半衰期約為7億年，隨地球環(huán)境的變化，半衰期可能變短圖2(2)氫原子的能級如圖2所示有一群處于n4能級的氫原子，若原子從n4向n2躍遷時所發(fā)出的光正好使某種金屬產(chǎn)生光電效應，則：這群氫原子發(fā)出的光中共有_種頻率的光能使該金屬產(chǎn)生光電效應；從n4向n1躍遷時發(fā)出的光照射該金屬，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為_ eV.圖3(3)如圖3所示，質(zhì)量為2m的小滑塊P和質(zhì)量為m的小滑塊Q都視作質(zhì)點，與輕質(zhì)彈簧相連的Q靜止在光滑水平面上P以某一初速度v向Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞，問：彈簧的彈性勢能最大時，P、Q的速度各為多大？彈簧的最大彈性勢能是多少？解析(2)一群處于n4能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，因為n4向n2躍遷所發(fā)生的光正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應，所以只有n4躍遷到n1，n4躍遷到n2，n3躍遷到n1，n2躍遷到n1的光子能夠使金屬發(fā)生光電效應，即4種逸出功W0.85 eV3.40 eV2.55 eV，從而n4躍遷到n1輻射的光子能量最大，為0.85 eV13.6 eV12.75 eV，根據(jù)光電效應方程知，光電子的最大初動能EkmhW012.75 eV2.55 eV10.2 eV.(3)當彈簧的彈性勢能最大時，P、Q速度相等2mv0(2mm)v1解得v1v最大彈性勢能Emax2mv23mvmv2答案(1)AB(2)410.2(3)均為vmv2以題說法關于原子躍遷要注意以下四個方面：(1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射的光譜條數(shù)N.(2)只有光子能量恰好等于躍遷所需的能量(hEmEn)時，光子才被吸收(3)“直接躍遷”只能對應一個能級差，發(fā)射一種頻率的光子“間接躍遷”能對應多個能級差，發(fā)射多種頻率的光子(4)入射光子能量大于電離能(hEEn)時，光子一定能被原子吸收并使之電離，剩余能量為自由電子的動能 (xx山東39)(1)氫原子能級如圖4所示，當氫原子從n3躍遷到n2的能級時，輻射光的波長為656 nm.以下判斷正確的是_(雙選，填正確答案標號)圖4a氫原子從n2躍遷到n1的能級時，輻射光的波長大于656 nmb用波長為325 nm的光照射，可使氫原子從n1躍遷到n2的能級c一群處于n3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線d用波長為633 nm的光照射，不能使氫原子從n2躍遷到n3的能級(2)如圖5所示，光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接，A的質(zhì)量為m.開始時橡皮筋松弛，B靜止，給A向左的初速度v0.一段時間后，B與A同向運動發(fā)生碰撞并粘在一起，碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍，也是碰撞前瞬間B的速度的一半求：圖5()B的質(zhì)量；()碰撞過程中A、B系統(tǒng)機械能的損失答案(1)cd(2)()()mv解析(1)能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，a錯誤；由EmEnh可知，b錯誤，d正確；根據(jù)C3可知，輻射的光子頻率最多3種，c正確(2)()以初速度v0的方向為正方向，設B的質(zhì)量為mB，A、B碰撞后的共同速度為v，由題意知：碰撞前瞬間A的速度為，碰撞前瞬間B的速度為2v，由動量守恒定律得m2mBv(mmB)v由式得mB()從開始到碰撞后的全過程，由動量守恒定律得mv0(mmB)v設碰撞過程A、B系統(tǒng)機械能的損失為E，則Em()2mB(2v)2(mmB)v2聯(lián)立式得Emv考向3原子物理基礎知識、光電效應與動量的組合例3(1)下列說法正確的是()A玻爾原子理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律B原子核發(fā)生衰變時，新核與粒子的總質(zhì)量等于原來的原子核的質(zhì)量C氫原子的核外電子由離原子核較遠的軌道躍遷到離核較近的軌道上時氫原子的能量減少D在原子核中，比結合能越小表示原子核中的核子結合得越牢固(2)如圖6所示為研究光電效應的電路圖，對某金屬用紫外線照射時，電流表指針發(fā)生偏轉將滑動變阻器滑動片向右移動的過程中，電流表的示數(shù)不可能_(選填“減小”、“增大”)如果改用頻率略低的紫光照射，電流表_(選填“一定”、“可能”或“一定沒”)有示數(shù)圖6(3)在光滑水平面上，一個質(zhì)量為m、速度為v的A球，與質(zhì)量也為m的另一靜止的B球發(fā)生正碰，若它們發(fā)生的是彈性碰撞，碰撞后B球的速度是多少？若碰撞后結合在一起，共同速度是多少？解析(1)因有質(zhì)量虧損，新核與粒子的總質(zhì)量小于原來的原子核的質(zhì)量，B錯誤；在原子核中，比結合能越大表示原子核中的核子結合得越牢固，所以D錯誤選A、C.(2)滑片向右滑動，A、K間的正向電壓增大，到達A上電子的個數(shù)增多或不變，所以電流增大或不變，不可能減小；因不確定金屬的截止頻率與紫光頻率的大小關系，故紫光照射，可能會發(fā)生光電效應，所以電流表可能有示數(shù)(3)設A、B球碰后的速度分別為v1、v2，根據(jù)動量守恒mvmv1mv2，因是彈性碰撞，故mv2mvmv，聯(lián)立解得v10，v2v；若碰撞后結合在一起，mv2mv，vv.答案(1)AC(2)減小可能(3)v以題說法處理光電效應問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強度，兩條線索對應的關系是：1光強光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大2光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大 (xx江蘇12C)(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.731014 Hz和5.441014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應，比較它們表面逸出的具有最大初動能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的_A波長 B頻率 C能量 D動量(2)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷它是世界衛(wèi)生組織分布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一其衰變方程是RnPo_.已知Rn的半衰期約為3.8天，則約經(jīng)過_天，16 g的Rn衰變后還剩1 g.(3)牛頓的自然哲學的數(shù)學原理中記載，A、B兩個玻璃球相碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為1516.分離速度是指碰撞后B對A的速度，接近速度是指碰撞前A對B的速度若上述過程是質(zhì)量為2m的玻璃球A以速度v0碰撞質(zhì)量為m的靜止玻璃球B，且為對心碰撞，求碰撞后A、B的速度大小答案(1)A(2)He15.2(3)v0v0解析(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應方程EkhW0.由題知W鈣W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動能較小根據(jù)p及p和c知，鈣逸出的光電子的特點是：動量較小、波長較長、頻率較小選項A正確，選項B、C、D錯誤(2)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得衰變方程為RaPoHe.根據(jù)衰變規(guī)律mm0()，代入數(shù)據(jù)解得t15.2天(3)設A、B球碰撞后速度分別為v1和v2由動量守恒定律知：2mv02mv1mv2，且由題意知解得v1v0，v2v0考向4動量和能量觀點的綜合應用例4(xx廣東35)如圖7所示的水平軌道中，AC段的中點B的正上方有一探測器，C處有一豎直擋板，物體P1沿軌道向右以速度v1與靜止在A點的物體P2碰撞，并接合成復合體P，以此碰撞時刻為計時零點，探測器只在t12 s至t24 s內(nèi)工作已知P1、P2的質(zhì)量都為m1 kg，P與AC間的動摩擦因數(shù)為0.1，AB段長L4 m，g取10 m/s2，P1、P2和P均視為質(zhì)點，P與擋板的碰撞為彈性碰撞圖7(1)若v16 m/s，求P1、P2碰后瞬間的速度大小v和碰撞損失的動能E；(2)若P與擋板碰后，能在探測器的工作時間內(nèi)通過B點，求v1的取值范圍和P向左經(jīng)過A點時的最大動能E.解析(1)設P1和P2發(fā)生彈性碰撞后速度為v2，根據(jù)動量守恒定律有：mv12mv2解得：v23 m/s碰撞過程中損失的動能為：Ekmv2mv解得Ek9 J(2)P滑動過程中，由牛頓第二定律知2ma2mg可以把P從A點運動到C點再返回B點的全過程看作勻減速直線運動，根據(jù)運動學公式有3Lv2tat2由式得v1若2 s時通過B點，解得：v114 m/s若4 s時通過B點，解得：v110 m/s故v1的取值范圍為：10 m/sv114 m/s設向左經(jīng)過A點的速度為vA，由動能定理知2mv2mv2mg4L當v2v17 m/s時，復合體向左通過A點時的動能最大，EkAmax17 J.答案(1)3 m/s9 J(2)10 m/sv114 m/s17 J以題說法利用動量和能量的觀點解題的技巧1若研究對象為一個系統(tǒng)，應優(yōu)先考慮應用動量守恒定律和能量守恒定律2動量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個物理過程的始末兩個狀態(tài)，對過程的細節(jié)不予追究3注意挖掘隱含條件，根據(jù)選取的對象和過程判斷動量和能量是否守恒 (1)下列說法正確的是_A光子不但具有能量，也具有動量B玻爾認為，氫原子中電子軌道是量子化的，能量也是量子化的C將由放射性元素組成的化合物進行高溫分解，會改變放射性元素的半衰期D原子核的質(zhì)量大于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損E質(zhì)量數(shù)大的原子核，其比結合能不一定大(2)如圖8所示，光滑水平面上靜止著一輛質(zhì)量為3m的平板車A.車上有兩個小滑塊B和C(都可視為質(zhì)點)，B的質(zhì)量為m，與車板之間的動摩擦因數(shù)為2.C的質(zhì)量為2m，與車板之間的動摩擦因數(shù)為.t0時刻B、C分別從車板的左、右兩端同時以初速度v0和2v0相向滑上小車在以后的運動過程中B與C恰好沒有相碰已知重力加速度為g，設最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等求：圖8平板車的最大速度v和達到最大速度經(jīng)歷的時間t；平板車平板總長度L.答案(1)ABE(2)v0解析(2)起始到三者共速過程中，A、B、C系統(tǒng)動量守恒，以水平向左為正方向2m2v0mv06mv起始到三者共速過程是C做勻減速運動的過程：Ff2maFf2mgv2v0at綜上有：vv0，t起始到三者共速過程中，B相對A向右勻減速到速度為零后與A一起向左勻加速，C相對A向左勻減速，B和C對A的滑動摩擦力大小均為Ff2mg，由能量守恒有mv2m(2v0)2FfL6mv2綜上有：L(限時：45分鐘)題組1核反應與動量的組合1(1)一個鋰核(Li)受到一個質(zhì)子(H)轟擊變?yōu)?個粒子(He)已知質(zhì)子的質(zhì)量為1.672 61027 kg，鋰原子的質(zhì)量為11.650 51027 kg，一個原子的質(zhì)量為6.646 71027 kg.寫出該核反應方程_，該核反應釋放的核能是_ J(真空中光速c3.0108 m/s)(2)如圖1所示，水平冰面的同一直線上有三個木箱A、B、C，質(zhì)量均為60 kg.一質(zhì)量為30 kg的猴子停在A上，與A一起以3 m/s的速度向右滑向靜止的木箱B、C，在接近B時，猴子以6 m/s的水平對地速度跳上木箱B，接近木箱C時再以6 m/s的水平對地速度跳上木箱C，最終與C一起運動，若木箱在運動過程中發(fā)生碰撞，且碰撞后不再分開，求木箱A、B、C最終運動的速度圖1答案(1)LiH2He2.6731012(2)見解析解析(2)猴子跳離木箱A過程動量守恒，跳離后木箱速度為vA1，(Mm)v0mvMvA1解得vA11.5 m/s猴子跳上木箱B后再跳離木箱B，B和猴子組成的系統(tǒng)動量守恒：mvmvMvB1解得vB10A木箱將追上B木箱發(fā)生正碰，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒，碰后速度為vAB，MvA12MvAB解得vAB0.75 m/s，方向水平向右猴子跳上C過程動量守恒：mv(mM)vC解得vC2 m/s，方向水平向右2(1)2011年3月11日本福島核電站發(fā)生核泄漏事故，其中銫137(Cs)對核輻射的影響最大，其半衰期約為30年請寫出銫137(Cs)發(fā)生衰變的核反應方程_已知53號元素是碘(I)，56號元素是鋇(Ba)若在該反應過程中釋放的核能為E，則該反應過程中質(zhì)量虧損為_(真空中的光速為c)泄露出的銫137約要到公元_年才會有87.5%的原子核發(fā)生衰變(2)如圖2所示，兩小車A、B置于光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和2m，一輕質(zhì)彈簧兩端分別固定在兩小車上，開始時彈簧處于拉伸狀態(tài)，用手固定兩小車現(xiàn)在先釋放小車B，當小車B的速度大小為3v時，再釋放小車A，此時彈簧仍處于拉伸狀態(tài)；當小車A的速度大小為v時，彈簧剛好恢復原長自始至終彈簧都未超出彈性限度求：圖2彈簧剛恢復原長時，小車B的速度大?。粌尚≤囅嗑嘧罱鼤r，小車A的速度大小答案(1)CsBae2101(2)3.5v2v解析(2)從釋放小車A到彈簧剛恢復原長時，由動量守恒定律：2m3v2mvBmv解得vB3.5v兩小車相距最近時速度相同，由動量守恒定律：2m3v(2mm)vA解得vA2v題組2原子物理基礎知識、能級與動量的組合3(1)如圖3所示為氫原子的能級圖，已知可見光的光子能量范圍約為1.623.11 eV，鎂板的電子逸出功為5.9 eV，以下說法正確的是()圖3A用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鎂板一定不能產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象B用能量為11.0 eV的自由電子轟擊處于基態(tài)的氫原子，可使其躍遷到激發(fā)態(tài)C處于n2能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離D處于n4能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離(2)如圖4所示，在光滑的水平面上靜止著一個質(zhì)量為4m的木板B，B的左端靜止著一個質(zhì)量為2m的物塊A，已知A、B之間的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)有質(zhì)量為m的小球以水平速度v0飛來與A物塊碰撞后立即以大小為的速率彈回，在整個過程中物塊A始終未滑離木板B，且物塊A可視為質(zhì)點，求：圖4物塊A相對B靜止后的速度；木板B至少多長？答案(1)BD(2)v0解析(2)設小球m與物塊A碰撞后A的速度為v1，設v0的方向為正方向，由動量守恒定律得：mv02mv1設物塊A與木板B共同的速度為v2，由動量守恒定律2mv1(2m4m)v2聯(lián)立解得v1v0，v2v0設A在B上滑過的距離為L，由能量守恒定律得：2mgL2mv(2m4m)v解得4(1)氫原子輻射出一個光子之后，根據(jù)玻爾理論，下面敘述正確的是_A原子從高能級躍遷到低能級B電子繞核運動的半徑減小C電子繞核運動的周期不變D原子的電勢能減小E電子繞核運動的動能減小(2)如圖5所示，在光滑的水平面上，靜止的物體B側面固定一個輕彈簧，物體A以速度v0沿水平方向向右運動，通過彈簧與物體B發(fā)生作用，兩物體的質(zhì)量均為m.圖5求它們相互作用過程中彈簧獲得的最大彈性勢能Ep；若B的質(zhì)量變?yōu)?m，再使物體A以同樣的速度通過彈簧與靜止的物體B發(fā)生作用，求當彈簧獲得的彈性勢能也為Ep時，物體A的速度大小答案(1)ABD(2)mvv0或0解析(2)當A、B速度相同時，彈簧的彈性勢能最大則mv02mvmv2mv2Ep解得Epmv當B的質(zhì)量為2m時，設A、B的速度分別為v1、v2，有mv0mv12mv2mvmv2mvEp解得v1v0或v10.當v1v0時，v2v0，運動方向水平向右，符合條件；當v10時，v2v0，運動方向水平向右，也符合條件題組3原子物理基礎知識、光電效應與動量的組合5(1)如圖6所示，電路中所有元件完好，當光照射到光電管上時，靈敏電流計中沒有電流通過，可能的原因是_圖6A入射光強度較弱B入射光波長太長C光照射時間太短D電源正負極接反(2)如圖7為實驗室常用的氣墊導軌驗證動量守恒的裝置兩帶有等寬遮光條的滑塊A和B，質(zhì)量分別為mA、mB，在A、B間用細線水平壓住一輕彈簧，將其置于氣墊導軌上，調(diào)節(jié)導軌使其能實現(xiàn)自由靜止，這是表明_，燒斷細線，滑塊A、B被彈簧彈開，光電門C、D記錄下兩遮光條通過的時間分別為tA和tB，若有關系式_，則說明該實驗動量守恒圖7(3)P是人類首先制造出的放射性同位素，其半衰期為2.5 min，能衰變?yōu)镾i和一個未知粒子寫出該衰變的方程；已知容器中原有純P的質(zhì)量為m，求5 min后容器中剩余P的質(zhì)量答案(1)BD(2)氣墊導軌水平或0(3)PSie解析(1)靈敏電流計中沒有電流通過，可能是未發(fā)生光電效應現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率，與光照強度無關，故選項A錯誤，選項B正確；與入射光的照射時間無關，故選項C錯誤；還可能是由于電源正負極接反，即電場反向?qū)е?，故選項D正確(2)滑塊在氣墊導軌上能自由靜止，說明氣墊導軌水平，因為滑塊在氣墊導軌上所受阻力忽略不計，認為是零，若上述過程A、B系統(tǒng)動量守恒，則有：mAvAmBvB，又由于兩遮光條等寬，則或0.(3)根據(jù)衰變過程中質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可知該衰變的方程為：PSie5 min后容器中剩余P的質(zhì)量為：m()m()2m.6(1)如圖8所示，與鋅板相連的驗電器的鋁箔原來是張開的，現(xiàn)在讓弧光燈發(fā)出的光照射到鋅板，發(fā)現(xiàn)與鋅板相連的驗電器的鋁箔張角變大，此實驗事實說明_圖8A光具有波動性B光具有粒子性C鋁箔張角大小與光照時間無關D若改用激光器發(fā)出的紅光照射鋅板，觀察到驗電器的鋁箔張角則一定會變得更大E驗電器的鋁箔原來帶正電(2)如圖9所示，長度為L的長木板A右邊固定著一個擋板，包括擋板在內(nèi)的總質(zhì)量為M，靜止在光滑的水平地面上小木塊B質(zhì)量為m，從A的左端開始以初速度v0在A上滑動，滑到右端與擋板發(fā)生碰撞，已知碰撞過程時間極短，碰后木塊B恰好滑到A的左端就停止滑動則：圖9判斷在整個運動過程中，A和B是否有可能在某一段時間里運動方向是向左的；求B與A間的動摩擦因數(shù)為.答案見解析解析(1)光電效應說明光具有粒子性，A錯誤，B正確；在發(fā)生光電效應的頻率不變的條件下，發(fā)射的光電子數(shù)與光照強度有關，與光照時間無關，C正確；若改用激光器發(fā)出的紅光照射鋅板，觀察到驗電器的鋁箔張角會變小，D錯誤；鋅板因光電效應失去電子而帶正電，所以驗電器的鋁箔原來帶正電，E正確(2)A在運動過程中不可能向左運動，B在與木板A的擋板碰撞時，若B的質(zhì)量比較小，碰后B的速度有可能反向，即向左運動系統(tǒng)動量守恒：mv0(mM)v對系統(tǒng)應用能量守恒定律得：2mgLmv(mM)v2聯(lián)立解得v題組4動量和能量觀點的綜合應用7(xx新課標35)(1)關于天然放射性，下列說法正確的是_A所有元素都可能發(fā)生衰變B放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D、和三種射線中，射線的穿透能力最強E一個原子核在一次衰變中可同時放出、和三種射線圖10(2)如圖10所示，質(zhì)量分別為mA、mB的兩個彈性小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h0.8 m，A球在B球的正上方先將B球釋放，經(jīng)過一段時間后再將A球釋放當A球下落t0.3 s 時，剛好與B球在地面上方的P點處相碰碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零已知mB3mA，重力加速度大小g10 m/s2，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失求：()B球第一次到達地面時的速度；()P點距離地面的高度答案(1)BCD(2)()4 m/s()0.75 m解析(1)自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項A錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結構有關，與其他因素無關，選項B、C正確；、和三種射線電離能力依次減弱，穿透能力依次增強，選項D正確；原子核發(fā)生衰變時，不能同時發(fā)生和衰變，射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項E錯誤(2)()設B球第一次到達地面時的速度大小為vB，由運動學公式有vB將h0.8 m代入上式，得vB4 m/s()設兩球相碰前后，A球的速度大小分別為v1和v1(v10)，B球的速度分別為v2和v2.由運動學規(guī)律可知v1gt由于碰撞時間極短，重力的作用可以忽略，兩球相碰前后的動量守恒，總動能保持不變規(guī)定豎直向下的方向為正，有mAv1mBv2mBv2mAvmBvmBv22設B球與地面相碰后的速度大小為vB，由運動學及碰撞的規(guī)律可得vBvB設P點距地面的高度為h，由運動學規(guī)律可知h聯(lián)立式，并代入已知條件可得h0.75 m8(xx山西第三次四校聯(lián)考)(1)下列說法中正確的是_A衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變C一個氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3種不同頻率的光子D盧瑟福依據(jù)極少數(shù)粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結構模型E按照玻爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道時，電子的動能減小，原子總能量增大(2)如圖11所示，在光滑水平地面上有一質(zhì)量為2m的長木板，其左端放有一質(zhì)量為m的重物(可視為質(zhì)點)，重物與長木板之間的動摩擦因數(shù)為.開始時，長木板和重物都靜止，現(xiàn)在使重物以初速度v0開始運動，設長木板撞到前方固定的障礙物前，長木板和重物的速度已經(jīng)相等已知長木板與障礙物發(fā)生彈性碰撞，為使重物始終不從長木板上掉下來，求長木板的長度l至少為多少？(重力加速度為g)圖11答案(1)BDE(2)解析(1)衰變現(xiàn)象不能說明電子是原子核的組成部分，A錯誤；一群氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3種不同頻率的光子，而一個氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，只能輻射3種可能頻率的光子中的一種，C錯誤(2)設碰撞前，長木板和重物的共同速度為v1由動量守恒定律得：mv03mv1碰撞后瞬間，長木板以v1反彈，最終兩者的共同速度為v2由動量守恒定律得：2mv1mv13mv2對全過程由功能關系得：mglmvmv解得l.