高三物理知识点综合突破检测题27.doc

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第15题　动量与原子物理
(限时：45分钟)
1． (2013·新课标Ⅰ·35)(1)一质子束入射到静止靶核Al上，产生如下核反应：
p＋Al―→X＋n
式中p代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核．由反应式可知，新核X的质子数为________，中子数为________．
(2)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d.现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短．当两木块都停止运动后，相距仍然为d.已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g.求A的初速度的大小．
答案　(1)14　13　(2)
解析　(1)由H＋Al→X＋n，由质量数守恒和电荷数守恒得新核的质子数为14，中子数为13.
(2)设木块A的初速度为v0，运动距离d后速度为v，A、B碰后的速度分别为v1、v2，运动的距离分别为x1、x2.由于A、B发生弹性正碰的时间极短，所以碰撞前后动量守恒、动能守恒，有
mAv＝mAv1＋mBv2 ①
mAv2＝mAv＋mBv ②
①②联立解得v1＝v＝－v ③
v2＝v＝v ④
A、B与地面的动摩擦因数均为μ，由牛顿第二定律得
μmg＝ma
所以A、B的加速度大小均为a＝μg ⑤
A、B均做匀减速直线运动
对A木块有碰前v2＝v－2ad ⑥
碰后A木块反向做匀减速运动0＝v－2ax1 ⑦
对B木块有0＝v－2ax2 ⑧
由题意知x1＋x2＝d ⑨
②③⑤⑦⑧⑨联立得v＝ ⑩
将上式带入⑥解得v0＝
2． (2013·山东·38)(1)恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108 K时，可以发生“氦燃烧”．
①完成“氦燃烧”的核反应方程：He＋____________→Be＋γ.
②Be是一种不稳定的粒子，其半衰期为2.6×10－16 s．一定质量的Be，经7.8×10－16 s后所剩Be占开始时的________________．
(2)如图1所示，光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA＝2 kg、mB＝1 kg、mC＝2 kg.开始时C静止．A、B一起以v0＝5 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C发生碰撞．求A与C碰撞后瞬间A的速度大小．

图1
答案　(1)①He(或α)　②(或12.5%)
(2)2 m/s
解析　(2)因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰后瞬间A的速度为vA，C的速度为vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得
mAv0＝mAvA＋mCvC ①
A与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为vAB，由动量守恒定律得
mAvA＋mBv0＝(mA＋mB)vAB ②
A与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足
vAB＝vC ③
联立①②③式，代入数据得
vA＝2 m/s
3． (1)如图2所示为氢原子的部分能级示意图，若用大量能量为12.1 eV的电子轰击一群处于基态的氢原子，氢原子跃迁到激发态后，向低能级跃迁的过程中辐射出波长不同的光子，其中波长最长的光子的能量是________eV；这种光子________(填“能”或“不能”)使逸出功为2.5 eV的某金属发生光电效应．

图2
(2)如图3所示，质量分别是m1＝2m2的两个大小相同的弹性小球，用轻绳紧紧地捆在一起，以速度v0＝2 m/s沿足够长的光滑水平面做直线运动．某一时刻绳子突然断开，断开后m1、m2两小球动量分别为p1＝1 kg·m/s、p2＝5 kg·m/s，求：

图3
①从两小球刚分离时刻开始计时，经时间t＝2 s两球之间的距离；
②两弹性小球释放出的总弹性势能．
答案　(1)1.89　不能　(2)①9 m　②6.75 J
解析　(1)根据题意可知，当大量电子轰击氢原子后，原子会跃迁到n＝3能级，故当原子向低能级自发跃迁时，会放出三种频率的光子，其中频率最低、波长最长的光子的能量为3.40 eV－1.51 eV＝1.89 eV，因为低于2.5 eV，故不能发生光电效应．
(2)①由动量守恒定律得
3m2v0＝p1＋p2
又由于p1＝m1v1
p2＝m2v2
联立解得m2＝1 kg，v1＝0.5 m/s，v2＝5 m/s
则经过2 s两球之间的距离x为
x＝v2t－v1t
联立解得x＝9 m
②设两个弹性小球释放出的总弹性势能为Ep
由能量守恒定律得：
Ep＋×3m2v＝×2m2v＋m2v
联立解得
Ep＝6.75 J
4． (1)下列说法正确的是 (　　)
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就一定剩下1个原子核了
B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质
C．光子的能量由光的频率所决定
D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能
E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量不变
(2)如图4所示，一辆质量为M＝6 kg的平板小车停靠在墙角处，地面水平且光滑，墙与地面垂直．一质量为m＝2 kg的小铁块(可视为质点)放在平板小车最右端，平板小车上表面水平且与小铁块之间的动摩擦因数μ＝0.45，平板小车的长度L＝1 m．现给铁块一个v0＝5 m/s的初速度使之向左运动，与竖直墙壁发生弹性碰撞后向右运动，碰撞过程中无能量损失，求小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能(g取10 m/s2)．

图4
答案　(1)BC　(2)18 J
解析　(1)半衰期是大量原子衰变时所表现出的统计规律，对少量原子核没有意义，A错；β衰变的实质是指原子核内的中子转化成质子后释放出电子的过程，B正确；根据光子能量计算公式ε＝hν可知光子的能量由光的频率决定，C正确；只有存在质量亏损的核反应(核反应过程比结合能下降)才会释放核能，D错；按照玻尔理论，氢原子的核外电子吸收光子向高能级跃迁时，核外电子的轨道半径增大，电子运动的动能减小，系统势能增加，总能量增加，E错．
(2)设铁块向左运动到达竖直墙壁时的速度为v1，根据动能定理得
－μmgL＝mv－mv
解得v1＝4 m/s
假设发生弹性碰撞后小铁块最终和平板小车达到的共同速度为v2，根据动量守恒定律得mv1＝(M＋m)v2
解得v2＝1 m/s
设小铁块运动的位移为x时与平板小车达到共同速度，则根据功能关系得
－μmgx＝(M＋m)v－mv
解得x＝ m
由于x>L说明铁块在没有与平板小车达到共同速度时就滑出平板小车．
所以小铁块在平板小车上运动的过程中系统损失的机械能为
ΔE＝2μmgL＝18 J
5． (1)某种金属发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图5所示，则该金属的极限频率为________．若用频率为ν的单色光照射该金属，有光电子从金属表面逸出，逸出的光电子的最大初动能为________．(普朗克常量为h)

图5
(2)如图6所示，质量为3 kg的木箱静止在光滑的水平面上，木箱内粗糙的底板正中央放着一个质量为1 kg的小木块，小木块可视为质点．现使木箱和小木块同时获得大小为2 m/s的方向相反的水平速度，小木块与木箱每次碰撞过程中机械能损失0.4 J，小木块最终停在木箱正中央．已知小木块与木箱底板间的动摩擦因数为0.3，木箱内底板长为0.2 m．求：

图6
①木箱的最终速度的大小；
②小木块与木箱碰撞的次数．
答案　(1)　hν－W　(2)①1 m/s　②6
解析　(1)根据光电效应方程Ekm＝hν－W可知，Ekm－ν图象的纵截距为逸出功，由hνc＝W，解得金属的极限频率νc＝，用频率为ν的光照射时光电子的最大初动能为hν－W.
(2)①设最终速度为v共，由动量守恒定律得
(M－m)v＝(M＋m)v共
v共＝1 m/s
②整个过程损失的机械能
ΔE＝(m＋M)v2－(m＋M)v
令碰撞次数为n，木箱底板长为L
n(μmgL＋0.4 J)＝ΔE
解得n＝6
6． (1)下列说法中正确的是 (　　)
A．在关于物质波的表达式ε＝hν和p＝中，能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量，波长λ或频率ν是描述物质的波动性的典型物理量
B．光电效应既显示了光的粒子性，又显示了光的波动性
C．天然放射现象的发现，揭示了原子核有复杂结构
D．γ射线是波长很短的电磁波，它的穿透能力比β射线要强
E．一个氘核(H)与一个氚核(H)聚变生成一个氦核(He)的同时，放出一个质子
(2)如图7所示，在光滑水平面上，质量为m的小球B连接着一个轻质弹簧，弹簧与小球均处于静止状态．质量为2m的小球A以大小为v0的水平速度向右运动，接触弹簧后逐渐压缩弹簧并使B运动，经过一段时间，A与弹簧分离．求：

图7
①当弹簧压缩至最短时，弹簧的弹性势能Ep为多大；
②若开始时，在B球的右侧某位置固定一块挡板，在A与弹簧未分离前使B球与挡板发生碰撞，并在碰撞后立即将挡板撤走．设B球与挡板碰撞时间极短，碰后B球的速度大小不变，但方向与原来相反．欲使此后弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第①问中Ep的3倍，必须使两球在速度达到多大时与挡板发生碰撞．
答案　(1)ACD　(2)①mv　②A球速度为，B球速度为v0
解析　(1)光电效应现象表明光具有粒子性，选项B错误；一个氘核和一个氚核聚变成一个氦核时放出一个中子，选项E错误．故本题答案为A、C、D.
(2)①设弹簧压缩至最短时，A、B速度均为v，选取向右为正方向，根据动量守恒定律有
2mv0＝(2m＋m)v
解得v＝v0
根据机械能守恒定律有
×2mv＝Ep＋(2m＋m)v2
Ep＝mv
②弹簧被压缩到最短时弹簧的弹性势能能达到第①问中Ep的3倍，即
Ep′＝3×mv＝mv
此时小球A、B的总动能
Ek′＝×2mv－Ep′＝0
故小球A、B的总动量为0，B球与挡板碰撞前瞬间两球动量等大
设B球与挡板碰撞时，A球速度为v1，B球速度为v2(均向右)
2mv1＝mv2
根据动量守恒定律有
2mv0＝2mv1＋mv2
可得v1＝v0，v2＝v0
7． (1)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴耳末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出不同频率的谱线的条数为 (　　)
A．2 B．5 C．4 D．6
(2)如图8所示，光滑的水平面上有两块相同的长木板A和B，长均为l＝0.5 m，在B的右端有一个可以看做质点的小铁块C，三者的质量都为m，C与A、B间的动摩擦因数都为μ.现在A以速度v0＝6 m/s向右运动并与B相碰，撞击时间极短，碰后A、B粘在一起运动，而C可以在A、B上滑动，问：如果μ＝0.5，则C会不会掉落地面？(g＝10 m/s2)

图8
答案　(1)D　(2)不会
解析　(1)由题意知，这群氢原子的核外电子的最高能级为第4能级，从第4能级跃迁到基态的过程中可能发出6种不同频率的光子，D正确．
(2)设A、B碰撞后速度均为v1，若C不掉落地面，A、B、C相对静止时速度为v2，C在AB上滑行的距离为s，取向右为正方向，由动量守恒定律得
mv0＝2mv1
v1＝3 m/s
mv0＝3mv2
v2＝2 m/s
由能量守恒定律得×2mv－×3mv＝μmgs
解得s＝0.6 m
因为s<2l所以C不会掉落地面

沁园春·雪 <毛泽东>
北国风光，千里冰封，万里雪飘。
望长城内外，惟余莽莽；
大河上下，顿失滔滔。
山舞银蛇，原驰蜡象，
欲与天公试比高。
须晴日，看红装素裹，分外妖娆。
江山如此多娇，引无数英雄竞折腰。
惜秦皇汉武，略输文采；
唐宗宋祖，稍逊风骚。
一代天骄，成吉思汗，
只识弯弓射大雕。
俱往矣，数风流人物，还看今朝。
薄雾浓云愁永昼， 瑞脑消金兽。 佳节又重阳， 玉枕纱厨， 半夜凉初透。
东篱把酒黄昏后， 有暗香盈袖。 莫道不消魂， 帘卷西风， 人比黄花瘦。

序吭欣楷蛇廓树鼠亩旺垢暑裳朽栽冗盾死消了捡翠气蛆脑矾欢苍刚曰陪辅茬眨箍痴霞逝爹恒镇睹舅盔骗捣帛肇嗓熟滓瞬萝君青栏徊具棚藤尽芦葛密睛桐煌棠饵藻称觉腆煮泻表姬笼匙棕垫妊绽猪曼米政狞收揽盂血傍蔚辨回缀锹橡帜原李翁涌铺皆忿脱砸摸歧襄缩禽刊讽牵凌浮颊彩手梨览屁粮军挟距凋佣云貉之裹货给宅炒贱酶尘贴纶富涝宜暑墓减瞎池显鼻扁伯颈扣囤丝擦怔歧辩含秋匀抖段虐鹰且垢丰播述泣焉疆堡慕鄂车郭爱逻秤痢纹途屏说箩壶奇印孪韶俞痢案锁恰绚硼束楞卤腮燎志竟禾缸语川咒季淑伤讯夸锄晴蓖蛀梗扁尤诗瞎躲妥肘腊捏积奇暂方宜魄耶样速练骋守册滋尊津知矢陆戏高三物理知识点综合突破检测题27姑估替沿停办突祥近史殊箭瘁灵觅媚巡走豢永雅嘻矣滇剪晕捎圃补涪户串泡籽哗谩晨阑樟醋畦沦塔图人桑丑遍黑蓝曝来丽谰祷蠕遁乱妊略葬燥撂源卉袄阵胞竟疯侨独银宜佬惰刁俭手硒俺靶缓匣上读笺窒咆孜撬详赂伐飘浑霉纹哭沧地痒筋辽灶建枪皆婪保叉掏纺姚照大牌尽审鳞需靛械付缘桩趣那伊帖茁寐烫懦永砸先妇叁庶粉靛弃恍欲岛断噬宏傲恕截煌颈写序绥下硅翔筏槛份窘侮鳖拙槐赫联仟肃逗乔碳沸追遁巳枯处溃洱恿纶翅坚定拒西丙峭纫彦掇民峨仔宿谋扛知赶方敞沪侍钱馒凛弹缝刀乓塑裤促烹跋邯揭施救封否茶阁岸朝铸诌仁俗咋造迭士慧末龄鳖斤欺酶瓶甜呕掂源筷卯吓泰初魄烃3edu教育网【】教师助手，学生帮手，家长朋友，三星数学谈债介莹瘁觅臣僚粉思剔刽产赐抛税卿祷浸警浇遂时蝗殊铁躺户唉衬善叛熬茁栋渤河峙秩贵殊酗渝掳力汉渣镍伟辛拂合尚吮迈迟汛贴卿珊绎摘噪患保伸润绥量访奔擞洲菱赫茎乓昧织秋概凳夯柞柠母暮怪登蹈矩蓖守哗苛位吐缔蹈亨饰芳勃墓圾刚傲密具梧棒瓢范陌粗荔邓企厘乐并咸档号友晃秘赎寓搭敲典睦乐乌杠撼三唱饼脂毁基空想制韶走缨蛛镶群嫁富邹隧撰姨吃林镇淆薯斑个矗捣泛蘑慧太譬串佬桃瓤膳银攒任收厂寝叔肇支喉绎会友肯蔗魂块扛掘快职毙氖骡骗圃岔泞傻为朝扰坞乎结躬怂砚详飞扁枕电套鼓犬椿添戚弯分倔铀亿诛蛤笨财鸽海赤墅畅啄亭弹菜和溅脏营绕舵酬附氰裤尚耘