高考物理二輪復習 第1部分 核心突破 專題2 能量、動量和原子物理 第3講 原子物理和動量特訓-人教版高三全冊物理試題

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1、第3講 原子物理和動量 1．(2016·陜西質(zhì)檢二)(1)U是一種天然放射性元素，能發(fā)生一系列衰變，衰變過程如圖所示．請寫出①②兩過程的衰變方程： ①__Bi→Po＋__0_－1e__；②__Bi→TI＋He__. (2)如圖所示，光滑水平面上有質(zhì)量均為2m的木塊A、B，A靜止，B以速度水平向左運動，質(zhì)量為m的子彈以水平向右的速度v0射入木塊A，穿出A后，又射入木塊B而未穿出，A、B最終以相同的速度向右運動．若B與A始終未相碰，求子彈穿出A時的速度． 解析：(1)由質(zhì)量守恒和電荷數(shù)守恒可知，①②反應的方程式分別為Bi→Po＋e；Bi→TI＋He (2)以子彈、木塊A組成的

2、系統(tǒng)為研究對象，由動量守恒定律得mv0＝2mvA＋mv 以子彈及木塊A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，由動量守恒定律得mv0－m×＝5mvA 解得v＝v0 答案：(2)v0 2．(2016·江西五校聯(lián)考)(1)氫彈的工作原理是利用氫核聚變放出巨大能量．在某次聚變中，一個氘核與一個氚核結合成一個氦核，已知氘核的比結合能是1.09 MeV；氚核的比結合能是2.78 MeV；氦核的比結合能是7.03 MeV.則氫核聚變的方程是__H＋H→He＋n__；一次氫核聚變釋放出的能量是__17.6__MeV. (2)如圖所示，質(zhì)量均為m的小車和木箱緊挨著靜止在光滑的水平冰面上，質(zhì)量為2m的小孩站在小車上

3、用力向右迅速推出木箱，木箱相對于冰面運動的速度為v，木箱運動到右側墻壁時與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，反彈后能被小孩接住，求： ①小孩接住箱子后共同速度的大??； ②若小孩接住箱子后再次以相對于冰面的速度v將木箱向右推出，木箱仍與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，判斷小孩能否再次接住木箱． 解析：(1)由核反應過程中，質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可得 H＋H→He＋n； 由能量守恒定律可知，該聚變釋放出的能量為 ΔE＝E2－E1＝7.03×4 MeV－(2.78×3＋1.09×2) MeV＝17.6 MeV. (2)①取向左為正方向，根據(jù)動量守恒定律 推出木箱的過程中0＝(m＋2m)v1－mv 接

4、住木箱的過程中mv＋(m＋2m)v1＝(m＋m＋2m)v2 v2＝ ②若小孩第二次將木箱推出，根據(jù)動量守恒定律 4mv2＝3mv3－mv，v3＝v.故無法再次接住木箱． 答案：(2)①?、跓o法再次接住木箱 3．(2016·江蘇蘇州調(diào)研)(1)下列說法中正確的是　B C　(填寫選項前的字母)． A．黑體輻射規(guī)律表明，當溫度升高時，有的波長對應的輻射強度增強，有的波長對應的輻射強度減弱 B．氫原子從較低能級躍遷到較高能級時，電勢能增大 C．Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后，成為原子核Pb D．用綠光或紫光照射某金屬發(fā)生光電效應時，逸出光電子的最大初動能可能相等 (2)已知質(zhì)子的

5、質(zhì)量為m1，中子的質(zhì)量為m2，碳核(C)的質(zhì)量為m3，則碳核(C)的結合能為__(6m1＋6m2－m3)c2__，比結合能為　　(6m1＋6m2－m3)c2　. (3)如圖所示，在水平光滑直導軌上，靜止著三個質(zhì)量均為m＝1 kg的相同小球A、B、C．現(xiàn)讓A球以v0＝2 m/s的速度向B球運動，A、B兩球碰撞后粘合在一起，兩球繼續(xù)向右運動并跟C球碰撞，碰后C球的速度vC＝1 m/s.求： ①A、B兩球碰撞后瞬間的共同速度； ②兩次碰撞過程中損失的總動能． 解析：(1)根據(jù)黑體輻射的實驗規(guī)律知，當溫度升高時，所有波長對應的輻射強度增強，選項A錯誤；氫原子從較低能級躍遷到較高能級時，電子

6、的軌道半徑增大，電場力做負功，電勢能增大，選項B正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，Th經(jīng)過6次α衰變和4次β衰變后質(zhì)量為232－6×4＝208，電荷數(shù)為90－6×2＋4×1＝82，即變成為原子核Pb，選項C正確；根據(jù)光電效應方程Ek＝hv－W知，入射光的頻率越大，光電子的最大初動能越大，紫光的頻率較大，故紫光照射某金屬發(fā)生光電效應時，逸出光電子的最大初動能較大，選項D錯誤． 此核反應方程為6H＋6n→C，故碳核C的結合能為ΔE＝Δmc2＝(6m1＋6m2－m3)c2，因核子數(shù)為12，則比結合能為＝(6m1＋6m2－m3)c2. (3)①A、B相碰滿足動量守恒mv0＝2mv1 得兩球跟C球相

7、碰前的速度v1＝1 m/s ②兩球與C碰撞同樣滿足動量守恒2mv1＝mvC＋2mv2 得兩球碰后的速度v2＝0.5 m/s 兩次碰撞損失的動能 ΔEk損＝mv－×2mv－mv＝1.25 J 答案：(3)①1 m/s?、?.25 J 4．(2016·太原模擬二)(1)氫原子能級如圖所示，當氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656 nm.已知可見光的波長范圍在400 nm到760 nm之間，以下判斷正確的是　A C E　. A．從n＝4的能級躍遷到n＝3的能級時，輻射光的波長比可見光長 B．用波長為328 nm的光照射，可使氫原子從n＝1的能級躍遷到n＝2的

8、能級 C．用波長為164 nm的光照射，可使處于n＝2能級的氫原子電離 D．一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時最多能輻射3種不同波長的光 E．用可見光照射，可能使氫原子從n＝2的能級躍遷到n＝3的能級 (2)如圖所示，光滑水平軌道上右側有豎直墻壁，有三個小滑塊A、B、C質(zhì)量分別為mA＝m，mB＝mC＝2m，A、B用細繩連接，中間有一壓縮的輕彈簧(彈簧與滑塊不拴接)．開始時A、B以共同速度v0一起向右運動，C靜止．某時刻細繩突然斷開，A、B被彈開，然后B與C發(fā)生碰撞并粘在一起．BC與墻壁發(fā)生彈性碰撞后返回，最終A與BC間距保持不變．求： ①A物塊最后的速度； ②A、B分離時

9、彈簧釋放的彈性勢能． 解析：(1)氫原子從n＝3能級躍遷到n＝2能級時輻射光的能量E32＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，從n＝4能級躍遷到n＝3能級時輻射光的能量E43＝E4－E3＝－0.85 eV－(－1.5 eV)＝0.66 eV，由E＝h知，光的能量與波長成反比，則λ43＞λ32，選項A正確；氫原子從n＝1能級躍遷到n＝2能級時需要吸收光的能量E12＝|E1－E2|＝|－13.6 eV－(－3.4 eV)|＝10.2 eV，設波長為328 nm的光的能量為E′＝E32＝3.78 eV<10.2 eV，所以此波長的光不能使氫原子從n＝1能級躍遷到n＝2

10、能級，選項B錯誤；設波長為164 nm的光的能量為E′，則E′＝E32＝7.56 eV，處于n＝2能級的氫原子的電離能E＝3.4 eV＜7.56 eV，所以該光能使處于n＝2能級的氫原子電離，選項C正確；一群處于n＝4能級氫原子向低能級躍遷時輻射的不同波長的光的種類為C＝6，選項D錯誤；由題意知，氫原子從n＝2能級躍遷到n＝3能級時需要吸收光的波長為656 nm，此光為可見光，即用可見光照射，能使氫原子從n＝2能級躍遷到n＝3能級，選項E正確． (2)①A、B彈開的過程中，A、B系統(tǒng)動量守恒，設彈開后B速度為vB，A的速度為vA，有(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB B、C碰撞過程中動

11、量守恒，設碰后速度為v mBvB＝(mB＋mC)v 由最終A與BC間距保持不變得 vA＝－v 解得vA＝－v0，方向水平向左 ②彈簧釋放的彈性勢能為EP，則 EP＋(mA＋mB)v＝mAv＋mBv 解得EP＝3mv 答案：(2)①－v0，方向水平向左?、?mv 5．(2016·長沙模擬二)(1)以下關于玻爾原子理論的說法正確的是　A D E　. A．電子繞原子核做圓周運動的軌道半徑不是任意的 B．電子在繞原子核做圓周運動時，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射 C．電子從量子數(shù)為2的能級躍遷到量子數(shù)為3的能級時要輻射光子 D．不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被氫

12、原子吸收 E．氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，但它的光譜不是連續(xù)譜 (2)如圖，一長木板位于光滑水平面上，長木塊的左端固定一擋板，木板和擋板的總質(zhì)量為M＝3.0 kg，木板的長度為L＝1.5 m．在木板右端有一小物塊，其質(zhì)量m＝1.0 kg，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.10，它們都處于靜止狀態(tài)．現(xiàn)令小物塊以初速度v0沿木板向左滑動，重力加速度g取10 m/s2. ①若小物塊剛好能運動到左端擋板處，求v0的大小； ②若初速度v0＝3m/s，小物塊與擋板相撞后，恰好能回到右端而不脫離木板，求碰撞過程中損失的機械能． 解析：(1)根據(jù)玻爾原子理論的軌

13、道量子化假設，電子繞原子核做圓周運動的軌道半徑rn＝n2r1(n＝1,2,3，……)，是分立的，不是任意的，選項A正確；根據(jù)玻爾原子理論的定態(tài)假設，電子在繞原子核做圓周運動時，能量是穩(wěn)定的，不向外輻射電磁波，選項B錯誤；電子從量子數(shù)為2的低能級躍遷到量子數(shù)為3的高能級時要吸收光子，選項C錯誤；根據(jù)玻爾原子理論的躍遷假設，氫原子由低(高)能級向高(低)能級躍遷時，只吸收(釋放)特定頻率的光子，光子的能量由兩能級差決定，故不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收，選項D正確；氫原子光譜有很多不同的亮線，說明氫原子能發(fā)出很多不同頻率的光，這些光的頻率是量子化的，故它的光譜

14、不是連續(xù)譜，選項E正確． (2)①設木板和物塊最后共同的速度為v 由動量守恒定律得 mv0＝(m＋M)v 對木板和物塊系統(tǒng)，由功能關系得 μmgL＝mv－(m＋M)v2 由以上兩式解得 v0＝＝2 m/s ②同樣由動量守恒定律可知，木板和物塊最后也要達到共同速度v1 設碰撞過程中損失的機械能為ΔE，則mv0＝(M＋m)v1， 對木板和物塊系統(tǒng)的整個運動過程，由功能關系有 μmg2L＋ΔE＝mv－(m＋M)v 由以上各式解得ΔE＝v－2μmgL 代入數(shù)據(jù)可得ΔE＝0.375 J 答案：　(2)①2 m/s?、?.375 J 6．(2016·湖北7市(州)聯(lián)考)(1)

15、下列說法正確的是　B D E　. A．光電效應既顯示了光的粒子性，又顯示了光的波動性 B．原子核內(nèi)的中子轉化成一個質(zhì)子和一個電子，這種轉化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是β粒子，這就是β衰變的實質(zhì) C．一個氘核H與一個氚核H聚變生成一個氦核He的同時，放出一個質(zhì)子 D．光子的能量由光的頻率所決定 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，電勢能增大，原子的總能量增大 (2)如圖所示，在光滑水平地面上有一固定的擋板，擋板上固定一個輕彈簧．現(xiàn)有一質(zhì)量M＝3 kg，長L＝4 m的小車AB，O為小車的中點，AO部分粗糙，OB部分光滑．一質(zhì)量為m＝1

16、kg的小物塊(可視為質(zhì)點)，放在車的最左端，車和小物塊一起以v0＝4m/s的速度在水平面上向右勻速運動，車撞到擋板后瞬間速度變?yōu)榱?，但未與擋板粘連．已知小車OB部分的長度大于彈簧的自然長度，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，且小物塊與彈簧碰撞無能量損失．小物塊與車AO部分之間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.3，重力加速度g＝10m/s2.求： ①小物塊和彈簧相互作用的過程中，彈簧對小物塊的沖量； ②小物塊最終停在小車上的位置距A端多遠． 解析：(1)光電效應顯示了光的粒子性，A錯誤；β衰變的核反應方程為n→H＋e，產(chǎn)生的電子發(fā)射至核外就是β衰變，B正確；由核反應方程得H＋H→He＋n，放出一個中子，C錯

17、誤；光子的能量E＝hv，可知光子的能量由光的頻率決定，D正確；根據(jù)玻爾理論，半徑較小的電子獲得能量躍遷到半徑較大的軌道時，庫侖引力提供向心力，即k＝m，即v＝，半徑增大則電子動能減小，但其電勢能增大，原子總能量增大，E正確． (2)①由動能定理得－μmg＝mv2－mv 解得v＝2 m/s 由題意可知小物塊離開彈簧時的速度大小為v，方向向左，以向右為正方向，對小物塊由動量定理得I＝－mv－mv代入得I＝－4 N·s，彈簧對小物塊的沖量大小為4 N·s方向水平向左 ②小物塊滑過O點和小車相互作用直至共速，由動量守恒定律得mv＝(m＋M)v共 由能量關系μmgs＝mv2－(m＋M)v 解

18、得s＝0.5 m 小物塊最終停在小車上距A的距離 sA＝－s＝1.5 m 答案：(2)①沖量大小為4 N·s方向水平向左　②1.5 m 7．(2016·武漢調(diào)研)(1)如圖所示為研究光電效應規(guī)律的實驗電路，電源的兩個電極分別與接線柱c、d連接．用一定頻率的單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針會發(fā)生偏轉，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時，靈敏電流計G的指針不偏轉．下列說法正確的是　A B D　. A．a(chǎn)光的頻率一定大于b光的頻率 B．電源正極可能與c接線柱連接 C．用b光照射光電管時，一定沒有發(fā)生光電效應 D．若靈敏電流計的指針發(fā)生偏轉，則電流方向一定是由e→G→f E

19、．若增加a光的強度，則單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，逸出的光電子最大初動能變大 (2)用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O，當質(zhì)子和重水中的氘核發(fā)生碰撞時，系統(tǒng)損失的動能如果達到核反應所需要的能量，將發(fā)生生成He核的核反應． ①寫出質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O的核反應過程； ②當質(zhì)子具有最小動能E1＝1.4 MeV時，用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O(認為氘核是靜止的)可發(fā)生核反應；若用氘核轟擊普通水的固態(tài)冰(認為質(zhì)子是靜止的)時，也能發(fā)生同樣的核反應，求氘核的最小動能E2.已知氘核質(zhì)量等于質(zhì)子質(zhì)量的2倍． 解析：(1)若電源的正極與c接線柱連接，光電管兩端所加的電壓為反向電壓，當電源電壓大于截止電

20、壓時，電路中沒有電流，若電源的負極與c接線柱連接，光電管兩端所加的電壓為正向電壓，只要發(fā)生光電效應，電路中就有電流．由以上分析可知，單色光a照射光電管時，靈敏電流計G的指針發(fā)生偏轉，一定發(fā)生了光電效應，且其截止電壓大于電源電壓，而單色光b照射光電管時，靈敏電流計G的指針不偏轉，則可能發(fā)生了光電效應，但其截止電壓小于電源電壓，也可能沒有發(fā)生光電效應，只有當入射光的頻率大于等于極限頻率時才發(fā)生光電效應，故a光的頻率一定大于b光的頻率，選項AB正確，選項C錯誤；電路中定向移動的電荷是電子，而電流方向與負電荷定向移動的方向相反，所以靈敏電流計G的指針發(fā)生偏轉時，電流方向一定是由e到G到f，選項D正確；

21、入射光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，由光電效應方程Ek＝hv－W逸知，逸出的光電子最大初動能只與入射光的頻率有關，與入射光的強度無關，選項E錯誤． (2)①H＋H→He ②設質(zhì)子、氘核的質(zhì)量分別為m、M，當質(zhì)子和氘核發(fā)生完全非彈性碰撞時，系統(tǒng)損失的動能最大．由動量守恒得 mv0＝(m＋M)v 質(zhì)子轟擊氘核損失的動能為 ΔE1＝mv－(m＋M)v2 E1＝mv 解得ΔE1＝E1 同理可得，氘核轟擊質(zhì)子系統(tǒng)損失的動能為 ΔE2＝E2 由于用質(zhì)子轟擊氘核和用氘核轟擊質(zhì)子核反應相同，故發(fā)生核反應所需的能量相同，由題意知 ΔE1＝ΔE2 ＝ 聯(lián)立解得E2＝2.8 MeV 答案：(2)①H＋H→He?、?.8 MeV