2019年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練八 第3課時(shí) 原子物理和動(dòng)量1能級(jí)和能級(jí)躍遷(1)軌道量子化核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動(dòng)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(gè)能級(jí)之間躍遷時(shí)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(gè)能級(jí)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(shí)質(zhì)2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一整體射出1個(gè)中子轉(zhuǎn)化為1個(gè)質(zhì)子和1個(gè)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(shí)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(qiáng)較弱很弱貫穿能力很弱較強(qiáng)最強(qiáng)4.核反應(yīng)、核能、裂變、輕核的聚變(1)在物理學(xué)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(yīng)核反應(yīng)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(yīng)，稱為裂變；把輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱為聚變(4)核能的計(jì)算：Emc2，其中m為核反應(yīng)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(zhuǎn)變盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程為：NHeOH查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)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(yīng)方程為：AlHePn，PSie5光電效應(yīng)及其方程(1)光電效應(yīng)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(yīng)；光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)；光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比；光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不大于109 s.(2)光電效應(yīng)方程：EkhW0.6動(dòng)量守恒定律(1)表達(dá)式：m1v1m2v2m1v1m2v2；或pp(系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p等于系統(tǒng)相互作用后的總動(dòng)量p)；或p0(系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為零)；或p1p2(相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，兩物體動(dòng)量的增量大小相等、方向相反)(2)動(dòng)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(dòng)量守恒系統(tǒng)雖受外力，但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力且作用時(shí)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(dòng)量守恒定律如果碰撞過程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞；如果碰撞過程中機(jī)械能不守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞8碰撞問題同時(shí)遵守的三條原則(1)系統(tǒng)動(dòng)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(yīng)方程時(shí)，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(shí)，通常應(yīng)用動(dòng)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(chǔ)知識(shí)、核反應(yīng)與動(dòng)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(xué)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(fù)雜結(jié)構(gòu)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(shí)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(dòng)量之比為21.寫出核反應(yīng)方程求C與新核的速度各是多大？解析(2)設(shè)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(dòng)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(yīng)方程的書寫(1)核反應(yīng)過程一般不可逆，所以核反應(yīng)方程中用“”表示方向而不能用等號(hào)代替(2)核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒，但核反應(yīng)前后的總質(zhì)量一般會(huì)發(fā)生變化(質(zhì)量虧損)且釋放出核能(3)核反應(yīng)的生成物一定要以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，不能只依據(jù)兩個(gè)守恒規(guī)律憑空杜撰出生成物來寫核反應(yīng)方程2原子核的衰變(1)衰變實(shí)質(zhì)：衰變是原子核中的2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成一個(gè)氦核并射出；衰變是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)化為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，再將電子射出；衰變伴隨著衰變或衰變同時(shí)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(xué)狀態(tài)無關(guān)；半衰期是統(tǒng)計(jì)規(guī)律，對(duì)個(gè)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(jìn)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(bǔ)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(gè)半衰期圖1(2)如圖1所示，一個(gè)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(shí)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(yùn)動(dòng)，平板車上的卸貨人以速度v10 m/s(相對(duì)水平地面)水平向右一次一袋把貨物拋出，當(dāng)平板車反向向左開始運(yùn)動(dòng)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(shí)所需要的時(shí)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(gè)半衰期(2)設(shè)平板車上貨物的總袋數(shù)為N，當(dāng)?shù)趎袋向右水平拋出時(shí)，平板車開始反向向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)平板車速度為vn，取向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得：(MNm)v0nmvM(Nn)mvn解得：vn，要使平板車反向向左運(yùn)動(dòng)，有vn0則n，解得n6.4，因?yàn)閚應(yīng)為整數(shù)，故n7.所以當(dāng)?shù)?袋貨物水平向右拋出時(shí)，平板車開始反向向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)vn m/s，負(fù)號(hào)表示速度方向向左考向2原子物理基礎(chǔ)知識(shí)、能級(jí)與動(dòng)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(shí)物粒子也具有波動(dòng)性B裂變物質(zhì)體積小于臨界體積時(shí)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不能進(jìn)行C原子核內(nèi)部一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化成一個(gè)中子時(shí)，會(huì)同時(shí)釋放出一個(gè)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(jí)如圖2所示有一群處于n4能級(jí)的氫原子，若原子從n4向n2躍遷時(shí)所發(fā)出的光正好使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，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(yīng)；從n4向n1躍遷時(shí)發(fā)出的光照射該金屬，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)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(diǎn)，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(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞，問：彈簧的彈性勢能最大時(shí)，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(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，因?yàn)閚4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(yīng)，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(yīng)，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(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能EkmhW012.75 eV2.55 eV10.2 eV.(3)當(dāng)彈簧的彈性勢能最大時(shí)，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(guān)于原子躍遷要注意以下四個(gè)方面：(1)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，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(shí)，光子才被吸收(3)“直接躍遷”只能對(duì)應(yīng)一個(gè)能級(jí)差，發(fā)射一種頻率的光子“間接躍遷”能對(duì)應(yīng)多個(gè)能級(jí)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(shí)，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(dòng)能 (xx山東39)(1)氫原子能級(jí)如圖4所示，當(dāng)氫原子從n3躍遷到n2的能級(jí)時(shí)，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(biāo)號(hào))圖4a氫原子從n2躍遷到n1的能級(jí)時(shí)，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(jí)c一群處于n3能級(jí)上的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)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(jí)(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(shí)橡皮筋松弛，B靜止，給A向左的初速度v0.一段時(shí)間后，B與A同向運(yùn)動(dòng)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(jī)械能的損失答案(1)cd(2)()()mv解析(1)能級(jí)間躍遷輻射的光子能量等于兩能級(jí)間的能級(jí)差，能級(jí)差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，a錯(cuò)誤；由EmEnh可知，b錯(cuò)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?yàn)檎较?，設(shè)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(dòng)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(dòng)量守恒定律得mv0(mmB)v設(shè)碰撞過程A、B系統(tǒng)機(jī)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(chǔ)知識(shí)、光電效應(yīng)與動(dòng)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(lǐng)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(shí)驗(yàn)規(guī)律B原子核發(fā)生衰變時(shí)，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(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)氫原子的能量減少D在原子核中，比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固(2)如圖6所示為研究光電效應(yīng)的電路圖，對(duì)某金屬用紫外線照射時(shí)，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)將滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片向右移動(dòng)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(gè)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(jié)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(cuò)誤；在原子核中，比結(jié)合能越大表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固，所以D錯(cuò)誤選A、C.(2)滑片向右滑動(dòng)，A、K間的正向電壓增大，到達(dá)A上電子的個(gè)數(shù)增多或不變，所以電流增大或不變，不可能減?。灰虿淮_定金屬的截止頻率與紫光頻率的大小關(guān)系，故紫光照射，可能會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)，所以電流表可能有示數(shù)(3)設(shè)A、B球碰后的速度分別為v1、v2，根據(jù)動(dòng)量守恒mvmv1mv2，因是彈性碰撞，故mv2mvmv，聯(lián)立解得v10，v2v；若碰撞后結(jié)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(yīng)問題的兩條線索一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對(duì)應(yīng)的關(guān)系是：1光強(qiáng)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(dòng)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(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)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(dòng)量(2)氡222是一種天然放射性氣體，被吸入后，會(huì)對(duì)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(xué)的數(shù)學(xué)原理中記載，A、B兩個(gè)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(duì)A的速度，接近速度是指碰撞前A對(duì)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(duì)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(yīng)方程EkhW0.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小根據(jù)p及p和c知，鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是：動(dòng)量較小、波長較長、頻率較小選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)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(shè)A、B球碰撞后速度分別為v1和v2由動(dòng)量守恒定律知：2mv02mv1mv2，且由題意知解得v1v0，v2v0考向4動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用例4(xx廣東35)如圖7所示的水平軌道中，AC段的中點(diǎn)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(diǎn)的物體P2碰撞，并接合成復(fù)合體P，以此碰撞時(shí)刻為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，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(dòng)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(diǎn)，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(dòng)能E；(2)若P與擋板碰后，能在探測器的工作時(shí)間內(nèi)通過B點(diǎn)，求v1的取值范圍和P向左經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的最大動(dòng)能E.解析(1)設(shè)P1和P2發(fā)生彈性碰撞后速度為v2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：mv12mv2解得：v23 m/s碰撞過程中損失的動(dòng)能為：Ekmv2mv解得Ek9 J(2)P滑動(dòng)過程中，由牛頓第二定律知2ma2mg可以把P從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)再返回B點(diǎn)的全過程看作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有3Lv2tat2由式得v1若2 s時(shí)通過B點(diǎn)，解得：v114 m/s若4 s時(shí)通過B點(diǎn)，解得：v110 m/s故v1的取值范圍為：10 m/sv114 m/s設(shè)向左經(jīng)過A點(diǎn)的速度為vA，由動(dòng)能定理知2mv2mv2mg4L當(dāng)v2v17 m/s時(shí)，復(fù)合體向左通過A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)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(dòng)量和能量的觀點(diǎn)解題的技巧1若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律2動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律都只考查一個(gè)物理過程的始末兩個(gè)狀態(tài)，對(duì)過程的細(xì)節(jié)不予追究3注意挖掘隱含條件，根據(jù)選取的對(duì)象和過程判斷動(dòng)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(dòng)量B玻爾認(rèn)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(jìn)行高溫分解，會(huì)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(gè)現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損E質(zhì)量數(shù)大的原子核，其比結(jié)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(gè)小滑塊B和C(都可視為質(zhì)點(diǎn))，B的質(zhì)量為m，與車板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2.C的質(zhì)量為2m，與車板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.t0時(shí)刻B、C分別從車板的左、右兩端同時(shí)以初速度v0和2v0相向滑上小車在以后的運(yùn)動(dòng)過程中B與C恰好沒有相碰已知重力加速度為g，設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等求：圖8平板車的最大速度v和達(dá)到最大速度經(jīng)歷的時(shí)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(dòng)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(yùn)動(dòng)的過程：Ff2maFf2mgv2v0at綜上有：vv0，t起始到三者共速過程中，B相對(duì)A向右勻減速到速度為零后與A一起向左勻加速，C相對(duì)A向左勻減速，B和C對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力大小均為Ff2mg，由能量守恒有mv2m(2v0)2FfL6mv2綜上有：L(限時(shí)：45分鐘)題組1核反應(yīng)與動(dòng)量的組合1(1)一個(gè)鋰核(Li)受到一個(gè)質(zhì)子(H)轟擊變?yōu)?個(gè)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(gè)原子的質(zhì)量為6.646 71027 kg.寫出該核反應(yīng)方程_，該核反應(yīng)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(gè)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(shí)，猴子以6 m/s的水平對(duì)地速度跳上木箱B，接近木箱C時(shí)再以6 m/s的水平對(duì)地速度跳上木箱C，最終與C一起運(yùn)動(dòng)，若木箱在運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)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(yīng)方程_已知53號(hào)元素是碘(I)，56號(hào)元素是鋇(Ba)若在該反應(yīng)過程中釋放的核能為E，則該反應(yīng)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(huì)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(shí)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(dāng)小車B的速度大小為3v時(shí)，再釋放小車A，此時(shí)彈簧仍處于拉伸狀態(tài)；當(dāng)小車A的速度大小為v時(shí)，彈簧剛好恢復(fù)原長自始至終彈簧都未超出彈性限度求：圖2彈簧剛恢復(fù)原長時(shí)，小車B的速度大??；兩小車相距最近時(shí)，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(fù)原長時(shí)，由動(dòng)量守恒定律：2m3v2mvBmv解得vB3.5v兩小車相距最近時(shí)速度相同，由動(dòng)量守恒定律：2m3v(2mm)vA解得vA2v題組2原子物理基礎(chǔ)知識(shí)、能級(jí)與動(dòng)量的組合3(1)如圖3所示為氫原子的能級(jí)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(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鎂板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)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(jí)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(jí)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(gè)質(zhì)量為4m的木板B，B的左端靜止著一個(gè)質(zhì)量為2m的物塊A，已知A、B之間的動(dòng)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(gè)過程中物塊A始終未滑離木板B，且物塊A可視為質(zhì)點(diǎn)，求：圖4物塊A相對(duì)B靜止后的速度；木板B至少多長？答案(1)BD(2)v0解析(2)設(shè)小球m與物塊A碰撞后A的速度為v1，設(shè)v0的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得：mv02mv1設(shè)物塊A與木板B共同的速度為v2，由動(dòng)量守恒定律2mv1(2m4m)v2聯(lián)立解得v1v0，v2v0設(shè)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(gè)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(jí)躍遷到低能級(jí)B電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑減小C電子繞核運(yùn)動(dòng)的周期不變D原子的電勢能減小E電子繞核運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能減小(2)如圖5所示，在光滑的水平面上，靜止的物體B側(cè)面固定一個(gè)輕彈簧，物體A以速度v0沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，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(dāng)彈簧獲得的彈性勢能也為Ep時(shí)，物體A的速度大小答案(1)ABD(2)mvv0或0解析(2)當(dāng)A、B速度相同時(shí)，彈簧的彈性勢能最大則mv02mvmv2mv2Ep解得Epmv當(dāng)B的質(zhì)量為2m時(shí)，設(shè)A、B的速度分別為v1、v2，有mv0mv12mv2mvmv2mvEp解得v1v0或v10.當(dāng)v1v0時(shí)，v2v0，運(yùn)動(dòng)方向水平向右，符合條件；當(dāng)v10時(shí)，v2v0，運(yùn)動(dòng)方向水平向右，也符合條件題組3原子物理基礎(chǔ)知識(shí)、光電效應(yīng)與動(dòng)量的組合5(1)如圖6所示，電路中所有元件完好，當(dāng)光照射到光電管上時(shí)，靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，可能的原因是_圖6A入射光強(qiáng)度較弱B入射光波長太長C光照射時(shí)間太短D電源正負(fù)極接反(2)如圖7為實(shí)驗(yàn)室常用的氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)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(xì)線水平壓住一輕彈簧，將其置于氣墊導(dǎo)軌上，調(diào)節(jié)導(dǎo)軌使其能實(shí)現(xiàn)自由靜止，這是表明_，燒斷細(xì)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(shí)間分別為tA和tB，若有關(guān)系式_，則說明該實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(gè)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(dǎo)軌水平或0(3)PSie解析(1)靈敏電流計(jì)中沒有電流通過，可能是未發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，即入射光的頻率小于金屬的截止頻率，與光照強(qiáng)度無關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；與入射光的照射時(shí)間無關(guān)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；還可能是由于電源正負(fù)極接反，即電場反向?qū)е?，故選項(xiàng)D正確(2)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上能自由靜止，說明氣墊導(dǎo)軌水平，因?yàn)榛瑝K在氣墊導(dǎo)軌上所受阻力忽略不計(jì)，認(rèn)為是零，若上述過程A、B系統(tǒng)動(dòng)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(yàn)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(yàn)電器的鋁箔張角變大，此實(shí)驗(yàn)事實(shí)說明_圖8A光具有波動(dòng)性B光具有粒子性C鋁箔張角大小與光照時(shí)間無關(guān)D若改用激光器發(fā)出的紅光照射鋅板，觀察到驗(yàn)電器的鋁箔張角則一定會(huì)變得更大E驗(yàn)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(gè)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(dòng)，滑到右端與擋板發(fā)生碰撞，已知碰撞過程時(shí)間極短，碰后木塊B恰好滑到A的左端就停止滑動(dòng)則：圖9判斷在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，A和B是否有可能在某一段時(shí)間里運(yùn)動(dòng)方向是向左的；求B與A間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.答案見解析解析(1)光電效應(yīng)說明光具有粒子性，A錯(cuò)誤，B正確；在發(fā)生光電效應(yīng)的頻率不變的條件下，發(fā)射的光電子數(shù)與光照強(qiáng)度有關(guān)，與光照時(shí)間無關(guān)，C正確；若改用激光器發(fā)出的紅光照射鋅板，觀察到驗(yàn)電器的鋁箔張角會(huì)變小，D錯(cuò)誤；鋅板因光電效應(yīng)失去電子而帶正電，所以驗(yàn)電器的鋁箔原來帶正電，E正確(2)A在運(yùn)動(dòng)過程中不可能向左運(yùn)動(dòng)，B在與木板A的擋板碰撞時(shí)，若B的質(zhì)量比較小，碰后B的速度有可能反向，即向左運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)量守恒：mv0(mM)v對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用能量守恒定律得：2mgLmv(mM)v2聯(lián)立解得v題組4動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用7(xx新課標(biāo)35)(1)關(guān)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(guān)C放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性D、和三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng)E一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)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(gè)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(shí)間后再將A球釋放當(dāng)A球下落t0.3 s 時(shí)，剛好與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰碰撞時(shí)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(dòng)能損失求：()B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度；()P點(diǎn)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(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)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(qiáng)，選項(xiàng)D正確；原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生和衰變，射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項(xiàng)E錯(cuò)誤(2)()設(shè)B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度大小為vB，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB將h0.8 m代入上式，得vB4 m/s()設(shè)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(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可知v1gt由于碰撞時(shí)間極短，重力的作用可以忽略，兩球相碰前后的動(dòng)量守恒，總動(dòng)能保持不變規(guī)定豎直向下的方向?yàn)檎?，有mAv1mBv2mBv2mAvmBvmBv22設(shè)B球與地面相碰后的速度大小為vB，由運(yùn)動(dòng)學(xué)及碰撞的規(guī)律可得vBvB設(shè)P點(diǎn)距地面的高度為h，由運(yùn)動(dòng)學(xué)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(gè)氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，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(jié)構(gòu)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(shí)，電子的動(dòng)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(diǎn))，重物與長木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.開始時(shí)，長木板和重物都靜止，現(xiàn)在使重物以初速度v0開始運(yùn)動(dòng)，設(shè)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(cuò)誤；一群氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，能輻射3種不同頻率的光子，而一個(gè)氫原子從n3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)，只能輻射3種可能頻率的光子中的一種，C錯(cuò)誤(2)設(shè)碰撞前，長木板和重物的共同速度為v1由動(dòng)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(dòng)量守恒定律得：2mv1mv13mv2對(duì)全過程由功能關(guān)系得：mglmvmv解得l.