第3講 原子物理和動(dòng)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(guò)程如圖所示請(qǐng)寫(xiě)出兩過(guò)程的衰變方程：_BiPo_0_1e_；_BiTIHe_.(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(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)若B與A始終未相碰，求子彈穿出A時(shí)的速度解析：(1)由質(zhì)量守恒和電荷數(shù)守恒可知，反應(yīng)的方程式分別為BiPoe；BiTIHe(2)以子彈、木塊A組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由動(dòng)量守恒定律得mv02mvAmv以子彈及木塊A、B組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由動(dòng)量守恒定律得mv0m5mvA解得vv0答案：(2)v02(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(gè)氘核與一個(gè)氚核結(jié)合成一個(gè)氦核，已知氘核的比結(jié)合能是1.09 MeV；氚核的比結(jié)合能是2.78 MeV；氦核的比結(jié)合能是7.03 MeV.則氫核聚變的方程是_HHHen_；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(chē)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(chē)上用力向右迅速推出木箱，木箱相對(duì)于冰面運(yùn)動(dòng)的速度為v，木箱運(yùn)動(dòng)到右側(cè)墻壁時(shí)與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞，反彈后能被小孩接住，求：小孩接住箱子后共同速度的大?。蝗粜『⒔幼∠渥雍笤俅我韵鄬?duì)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(yīng)過(guò)程中，質(zhì)量數(shù)守恒與電荷數(shù)守恒可得HHHen；由能量守恒定律可知，該聚變釋放出的能量為EE2E17.034 MeV(2.7831.092) MeV17.6 MeV.(2)取向左為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律推出木箱的過(guò)程中0(m2m)v1mv接住木箱的過(guò)程中mv(m2m)v1(mm2m)v2v2若小孩第二次將木箱推出，根據(jù)動(dòng)量守恒定律4mv23mv3mv，v3v.故無(wú)法再次接住木箱答案：(2)無(wú)法再次接住木箱3(2016江蘇蘇州調(diào)研)(1)下列說(shuō)法中正確的是B C(填寫(xiě)選項(xiàng)前的字母)A黑體輻射規(guī)律表明，當(dāng)溫度升高時(shí)，有的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的輻射強(qiáng)度增強(qiáng)，有的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的輻射強(qiáng)度減弱B氫原子從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)時(shí)，電勢(shì)能增大CTh經(jīng)過(guò)6次衰變和4次衰變后，成為原子核PbD用綠光或紫光照射某金屬發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能可能相等(2)已知質(zhì)子的質(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(jié)合能為_(kāi)(6m16m2m3)c2_，比結(jié)合能為(6m16m2m3)c2.(3)如圖所示，在水平光滑直導(dǎo)軌上，靜止著三個(gè)質(zhì)量均為m1 kg的相同小球A、B、C現(xiàn)讓A球以v02 m/s的速度向B球運(yùn)動(dòng)，A、B兩球碰撞后粘合在一起，兩球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并跟C球碰撞，碰后C球的速度vC1 m/s.求：A、B兩球碰撞后瞬間的共同速度；兩次碰撞過(guò)程中損失的總動(dòng)能解析：(1)根據(jù)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律知，當(dāng)溫度升高時(shí)，所有波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的輻射強(qiáng)度增強(qiáng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；氫原子從較低能級(jí)躍遷到較高能級(jí)時(shí)，電子的軌道半徑增大，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，選項(xiàng)B正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，Th經(jīng)過(guò)6次衰變和4次衰變后質(zhì)量為23264208，電荷數(shù)為90624182，即變成為原子核Pb，選項(xiàng)C正確；根據(jù)光電效應(yīng)方程EkhvW知，入射光的頻率越大，光電子的最大初動(dòng)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(yīng)時(shí)，逸出光電子的最大初動(dòng)能較大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤此核反應(yīng)方程為6H6nC，故碳核C的結(jié)合能為Emc2(6m16m2m3)c2，因核子數(shù)為12，則比結(jié)合能為(6m16m2m3)c2.(3)A、B相碰滿足動(dòng)量守恒mv02mv1得兩球跟C球相碰前的速度v11 m/s兩球與C碰撞同樣滿足動(dòng)量守恒2mv1mvC2mv2得兩球碰后的速度v20.5 m/s兩次碰撞損失的動(dòng)能Ek損mv2mvmv1.25 J答案：(3)1 m/s1.25 J4(2016太原模擬二)(1)氫原子能級(jí)如圖所示，當(dāng)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)為656 nm.已知可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400 nm到760 nm之間，以下判斷正確的是A C E.A從n4的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)時(shí)，輻射光的波長(zhǎng)比可見(jiàn)光長(zhǎng)B用波長(zhǎng)為328 nm的光照射，可使氫原子從n1的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)C用波長(zhǎng)為164 nm的光照射，可使處于n2能級(jí)的氫原子電離D一群處于n4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多能輻射3種不同波長(zhǎng)的光E用可見(jiàn)光照射，可能使氫原子從n2的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)(2)如圖所示，光滑水平軌道上右側(cè)有豎直墻壁，有三個(gè)小滑塊A、B、C質(zhì)量分別為mAm，mBmC2m，A、B用細(xì)繩連接，中間有一壓縮的輕彈簧(彈簧與滑塊不拴接)開(kāi)始時(shí)A、B以共同速度v0一起向右運(yùn)動(dòng)，C靜止某時(shí)刻細(xì)繩突然斷開(kāi)，A、B被彈開(kāi)，然后B與C發(fā)生碰撞并粘在一起B(yǎng)C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：A物塊最后的速度；A、B分離時(shí)彈簧釋放的彈性勢(shì)能解析：(1)氫原子從n3能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)輻射光的能量E32E3E21.51 eV(3.4 eV)1.89 eV，從n4能級(jí)躍遷到n3能級(jí)時(shí)輻射光的能量E43E4E30.85 eV(1.5 eV)0.66 eV，由Eh知，光的能量與波長(zhǎng)成反比，則4332，選項(xiàng)A正確；氫原子從n1能級(jí)躍遷到n2能級(jí)時(shí)需要吸收光的能量E12|E1E2|13.6 eV(3.4 eV)|10.2 eV，設(shè)波長(zhǎng)為328 nm的光的能量為EE323.78 eV<10.2 eV，所以此波長(zhǎng)的光不能使氫原子從n1能級(jí)躍遷到n2能級(jí)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；設(shè)波長(zhǎng)為164 nm的光的能量為E，則EE327.56 eV，處于n2能級(jí)的氫原子的電離能E3.4 eV7.56 eV，所以該光能使處于n2能級(jí)的氫原子電離，選項(xiàng)C正確；一群處于n4能級(jí)氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射的不同波長(zhǎng)的光的種類(lèi)為C6，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由題意知，氫原子從n2能級(jí)躍遷到n3能級(jí)時(shí)需要吸收光的波長(zhǎng)為656 nm，此光為可見(jiàn)光，即用可見(jiàn)光照射，能使氫原子從n2能級(jí)躍遷到n3能級(jí)，選項(xiàng)E正確(2)A、B彈開(kāi)的過(guò)程中，A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)彈開(kāi)后B速度為vB，A的速度為vA，有(mAmB)v0mAvAmBvBB、C碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，設(shè)碰后速度為vmBvB(mBmC)v由最終A與BC間距保持不變得vAv解得vAv0，方向水平向左彈簧釋放的彈性勢(shì)能為EP，則EP(mAmB)vmAvmBv解得EP3mv答案：(2)v0，方向水平向左3mv5(2016長(zhǎng)沙模擬二)(1)以下關(guān)于玻爾原子理論的說(shuō)法正確的是A D E.A電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的B電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射C電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子D不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收E氫原子光譜有很多不同的亮線，說(shuō)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(zhǎng)木板位于光滑水平面上，長(zhǎng)木塊的左端固定一擋板，木板和擋板的總質(zhì)量為M3.0 kg，木板的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1.5 m在木板右端有一小物塊，其質(zhì)量m1.0 kg，小物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.10，它們都處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)令小物塊以初速度v0沿木板向左滑動(dòng)，重力加速度g取10 m/s2.若小物塊剛好能運(yùn)動(dòng)到左端擋板處，求v0的大?。蝗舫跛俣葀03m/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(guò)程中損失的機(jī)械能解析：(1)根據(jù)玻爾原子理論的軌道量子化假設(shè)，電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑rnn2r1(n1,2,3，)，是分立的，不是任意的，選項(xiàng)A正確；根據(jù)玻爾原子理論的定態(tài)假設(shè)，電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，能量是穩(wěn)定的，不向外輻射電磁波，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電子從量子數(shù)為2的低能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的高能級(jí)時(shí)要吸收光子，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)玻爾原子理論的躍遷假設(shè)，氫原子由低(高)能級(jí)向高(低)能級(jí)躍遷時(shí)，只吸收(釋放)特定頻率的光子，光子的能量由兩能級(jí)差決定，故不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí)，只有某些頻率的光可以被氫原子吸收，選項(xiàng)D正確；氫原子光譜有很多不同的亮線，說(shuō)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，故它的光譜不是連續(xù)譜，選項(xiàng)E正確(2)設(shè)木板和物塊最后共同的速度為v由動(dòng)量守恒定律得mv0(mM)v對(duì)木板和物塊系統(tǒng)，由功能關(guān)系得mgLmv(mM)v2由以上兩式解得v02 m/s同樣由動(dòng)量守恒定律可知，木板和物塊最后也要達(dá)到共同速度v1設(shè)碰撞過(guò)程中損失的機(jī)械能為E，則mv0(Mm)v1，對(duì)木板和物塊系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由功能關(guān)系有mg2LEmv(mM)v由以上各式解得Ev2mgL代入數(shù)據(jù)可得E0.375 J答案：(2)2 m/s0.375 J6(2016湖北7市(州)聯(lián)考)(1)下列說(shuō)法正確的是B D E.A光電效應(yīng)既顯示了光的粒子性，又顯示了光的波動(dòng)性B原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，這種轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電子發(fā)射到核外，就是粒子，這就是衰變的實(shí)質(zhì)C一個(gè)氘核H與一個(gè)氚核H聚變生成一個(gè)氦核He的同時(shí)，放出一個(gè)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(shí)，電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)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(gè)輕彈簧現(xiàn)有一質(zhì)量M3 kg，長(zhǎng)L4 m的小車(chē)AB，O為小車(chē)的中點(diǎn)，AO部分粗糙，OB部分光滑一質(zhì)量為m1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，放在車(chē)的最左端，車(chē)和小物塊一起以v04m/s的速度在水平面上向右勻速運(yùn)動(dòng)，車(chē)撞到擋板后瞬間速度變?yōu)榱悖磁c擋板粘連已知小車(chē)OB部分的長(zhǎng)度大于彈簧的自然長(zhǎng)度，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，且小物塊與彈簧碰撞無(wú)能量損失小物塊與車(chē)AO部分之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3，重力加速度g10m/s2.求：小物塊和彈簧相互作用的過(guò)程中，彈簧對(duì)小物塊的沖量；小物塊最終停在小車(chē)上的位置距A端多遠(yuǎn)解析：(1)光電效應(yīng)顯示了光的粒子性，A錯(cuò)誤；衰變的核反應(yīng)方程為nHe，產(chǎn)生的電子發(fā)射至核外就是衰變，B正確；由核反應(yīng)方程得HHHen，放出一個(gè)中子，C錯(cuò)誤；光子的能量Ehv，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(shí)，庫(kù)侖引力提供向心力，即km，即v，半徑增大則電子動(dòng)能減小，但其電勢(shì)能增大，原子總能量增大，E正確(2)由動(dòng)能定理得mgmv2mv解得v2 m/s由題意可知小物塊離開(kāi)彈簧時(shí)的速度大小為v，方向向左，以向右為正方向，對(duì)小物塊由動(dòng)量定理得Imvmv代入得I4 Ns，彈簧對(duì)小物塊的沖量大小為4 Ns方向水平向左小物塊滑過(guò)O點(diǎn)和小車(chē)相互作用直至共速，由動(dòng)量守恒定律得mv(mM)v共由能量關(guān)系mgsmv2(mM)v解得s0.5 m小物塊最終停在小車(chē)上距A的距離sAs1.5 m答案：(2)沖量大小為4 Ns方向水平向左1.5 m7(2016武漢調(diào)研)(1)如圖所示為研究光電效應(yīng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)電路，電源的兩個(gè)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(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的單色光b照射該光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)下列說(shuō)法正確的是A B D.Aa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(shí)，一定沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)D若靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則電流方向一定是由eGfE若增加a光的強(qiáng)度，則單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)增加，逸出的光電子最大初動(dòng)能變大(2)用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O，當(dāng)質(zhì)子和重水中的氘核發(fā)生碰撞時(shí)，系統(tǒng)損失的動(dòng)能如果達(dá)到核反應(yīng)所需要的能量，將發(fā)生生成He核的核反應(yīng)寫(xiě)出質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O的核反應(yīng)過(guò)程；當(dāng)質(zhì)子具有最小動(dòng)能E11.4 MeV時(shí)，用質(zhì)子流轟擊固態(tài)的重水D2O(認(rèn)為氘核是靜止的)可發(fā)生核反應(yīng)；若用氘核轟擊普通水的固態(tài)冰(認(rèn)為質(zhì)子是靜止的)時(shí)，也能發(fā)生同樣的核反應(yīng)，求氘核的最小動(dòng)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(dāng)電源電壓大于截止電壓時(shí)，電路中沒(méi)有電流，若電源的負(fù)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(yīng)，電路中就有電流由以上分析可知，單色光a照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，一定發(fā)生了光電效應(yīng)，且其截止電壓大于電源電壓，而單色光b照射光電管時(shí)，靈敏電流計(jì)G的指針不偏轉(zhuǎn)，則可能發(fā)生了光電效應(yīng)，但其截止電壓小于電源電壓，也可能沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng)，只有當(dāng)入射光的頻率大于等于極限頻率時(shí)才發(fā)生光電效應(yīng)，故a光的頻率一定大于b光的頻率，選項(xiàng)AB正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電路中定向移動(dòng)的電荷是電子，而電流方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，所以靈敏電流計(jì)G的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，電流方向一定是由e到G到f，選項(xiàng)D正確；入射光的強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)越多，由光電效應(yīng)方程EkhvW逸知，逸出的光電子最大初動(dòng)能只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，選項(xiàng)E錯(cuò)誤(2)HHHe設(shè)質(zhì)子、氘核的質(zhì)量分別為m、M，當(dāng)質(zhì)子和氘核發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)，系統(tǒng)損失的動(dòng)能最大由動(dòng)量守恒得mv0(mM)v質(zhì)子轟擊氘核損失的動(dòng)能為E1mv(mM)v2E1mv解得E1E1同理可得，氘核轟擊質(zhì)子系統(tǒng)損失的動(dòng)能為E2E2由于用質(zhì)子轟擊氘核和用氘核轟擊質(zhì)子核反應(yīng)相同，故發(fā)生核反應(yīng)所需的能量相同，由題意知E1E2聯(lián)立解得E22.8 MeV答案：(2)HHHe2.8 MeV