高考物理二轮专题复习：动量守恒原子物理检测试题(含解析

1、专题九动量守恒原子物理检测 ( 附参考答案 )本卷分第卷( 选择题) 和第卷( 非选择题) 两部分。满分100 分，考试时间90 分钟。第卷( 选择题共20分)一、选择题 ( 共 5 小题，每小题4 分，共20 分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4 分，选不全的得 2 分，有选错或不答的得0 分)1(2013 北京东城区一模) 下列说法正确的是()A 射线是高速运动的氦原子核B核聚变反应方程234111H1H 2He 0n 中， 0n 表示质子C从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比D氢原子的核外电子从低

2、能级跃迁到高能级时，向外辐射光子 答案A 解析 射线是高速运动的氦核流，A正确；10表示中子，B错误；当照射光的频率大n于金属的极限频率，能发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的最大初动能Ek h W0，可见 E 与 不成正比， C 错误；氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，Dk错误。2(2013 山东济南一模 ) 在下列四个核反应方程中，x 1、x2、x3 和 x4 各代表某种粒子 ()34114417O x2 1Hx1 2He 0n 7 N 2He 89412 x3324 42 6 21 2 x4BeHeCHeHHe以下判断中正确的是 ()Ax1 是电子Bx2 是质子Cx3

3、 是中子Dx4 是中子 答案BC 解析根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，x1 是氘核， x2 是质子， x3 是中子，x4 是质子，故B、 C正确。3(2013 福建泉州质检 ) “爆竹声中一岁除，春风送暖人屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露。有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度大小是()A3v0 vB2v0 3vC3v0 2vD2v0 v 答案C 解析设向东为正方向，在最高点由水平方向动量守恒得：3mv 2mvmv，则v0 3v0 2v，

4、C正确。4(2013 山东滨州一模 ) 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、 m2、 m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是 ()113A核反应方程是： H n H 101B聚变反应中的质量亏损m m m m123辐射出的光子的能量E (m m m)c2C123 光子的波长 h3D1 m m23答案 BC解析 结合核反应方程满足质量数和电荷数守恒可知，A错误； 聚变反应中的质量亏损m mm m，B 正确，根据爱因斯坦质能方程可知辐射出的光子的能量2 (m mE mc1231232h，D错误。 m)c ， C正确；根据

5、E h， c ，得 1 m2 m35(2013 北京四中期中 ) 如图，在光滑水平面上放着质量分别为m和 2m的 A、 B 两个物块，现用外力缓慢向左推B 使弹簧压缩，此过程中推力做功W。然后撤去外力，则 ()A从开始到A 离开墙面的过程中，墙对A 的冲量为0B当 A 离开墙面时， B 的动量大小为2mW4 W CA 离开墙面后， A 的最大速度为 3 mDA 离开墙面后，弹簧的最大弹性势能为W3 答案CD 解析物块 A 离开墙面前，墙对 A 有弹力，这个弹力虽然不做功，但对A 有冲量，因此系统机械能守恒而动量不守恒，选项 A 错误；撤去力 F 后，B 向右运动， 弹簧弹力逐渐减小，当弹簧恢复

6、原长时， A 开始脱离墙面，这一过程机械能守恒，即满足：12W (2m)v B2当 A 离开墙面时， B 的动量大小为 2mvB4mW，选项 B 错误；A 脱离墙面后速度逐渐增加，B 速度逐渐减小，此过程中弹簧逐渐伸长，当A、 B 速度相同时，弹簧弹性势能最大，这一过程系统动量和机械能均守恒，有：2mvB(m2m)vEpmax 1(2m)v B 2 1(m2m)v 222由可解得：WEpmax 3所以 D正确；由于A 脱离墙面后系统动量和机械能均守恒，有1212122(2m)v2mv2(2m)vxBA(2m)v B mvA 2mvx4A3vB解得 v 12又 W 2(2m)vB4 W故 A 离

7、开墙面后， A 的最大速度为 3 m，选项 C正确。第卷 ( 非选择题共80分)二、非选择题 ( 共 10 小题，每小题8 分，共80 分)6静止的锂核6Li俘获一个速度为8106/的中子， 发生核反应后若只产生了两个新粒3m s子，其中一个粒子为氦462He，它的速度大小是810 m/ s，方向与反应前的中子速度方向相同。(1) 完成此核反应的方程式6143Li n He _。02(2) 反应后产生的另一个粒子的速度大小为_ /，方向 _。m s 答案(1)3(2)8 106与中子运动方向相反1H7目前核电站是利用核裂变产生的巨大能量来发电的。请完成下面铀核裂变可能的一个反应方程：23511

8、4192_。已知235、14192和中子的质量分别为m、 m、nKr、Kr92U56Ba3692U56Ba36120m 和 m，则此反应中一个铀核裂变释放的能量为_。341(m1 m m 2m)c2 答案 30n234 解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知235114192192U 0n 56 Ba 36Kr 30n，利用爱因斯坦质能方程得E2(m m m2m)c2mc12348碘 131 核不稳定，会发生 衰变，其半衰期为8 天。(1) 碘 131 核的衰变方程：131X表示)。53 I _(衰变后的元素用(2) 经过 _天有 75%的碘 131 发生了衰变。 答案(1)1310(2)1654

9、 1Xe 解析 本题考查衰变方程及半衰期的知识，解本题的关键是熟练掌握半衰期的相关计算。(1)根据核反应中质量数和电荷数守恒，可写出碘131 核的衰变方程，131131053 I 54 X 1e。1 n(2)设经过 n 个半衰期有 75%的碘 131 核发生了衰变，则未发生衰变的为25%，由 ( 2)m 25%m，得 n 2。T28 16( 天 )所以经过16 天有 75%的碘 131 核发生了衰变。9(1) 下列有关近代物理的说法正确的是_。A较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，核子的比结合能都会增加B 粒子散射实验中少数粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模

10、型的主要依据C玻尔原子理论无法解释较为复杂原子光谱的现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的D根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小(2)如图为氢原子的能级图，现用能量为12.8 eV的电子轰击处于基态的氢原子，使氢原子跃迁到激发态，之后氢原子从激发态向低能级跃迁，则在跃迁的过程中最多能辐射出_种不同频率的光子，辐射出的光子中，波长最长的光子的波长为_。 答案(1) AB(2)61.88 10 6 m解析由比结合能曲线可知，较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，核子的比结合能都会增加，选项A 正确； 粒子散射实验中少数粒子

11、发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项B正确；玻尔原子理论无法解释较为复杂原子光谱的现象，但是玻尔提出的原子定态概念是正确的，选项C错误；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，选项 D错误。(2)处于基态的氢原子受到能量为12.8 eV 的高速电子轰击后，最高可以跃迁到n 4 能级，最多能辐射出 6种不同频率的光子，能辐射出的波长最长的光子是从n 4 能级跃迁到 nchc6.63 10 34310 8 6 3 能级时放出的，由Eh ， E 19 m1.88 10m。10 (1) 随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域

12、的认识，下列说法正确的是 _。A氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间的跃迁所辐射的光子波长短B玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子的发光现象C德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想D光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性E升高或者降低放射性物质的温度均可改变其半衰期(2)热核反应有多种形式，其中一种为41243 个 粒子 ( 2He) ，合成一个 6 C，已知 粒子 (2He)质量为12m2，该核反应的方程式为_ ；该反应释放光子的频率 m1， 6C 质量为_( 假设核反应能量以光子能量释放) 。1m22 答案(1) ACD412C(2)3 He26h 解析(1)

13、氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间的跃迁所辐射的光子能量大，频率也大，波长短，选项A 正确；玻尔理论成功地引入了量子的概念，但保留了太多的经典理论，他没有建立量子理论，选项B 错误；德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，选项C 正确；光的干涉、衍射现象和多普勒效应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，选项D 正确；放射性物质的半衰期由核内结构决定，与物质的物理性质( 如温度 ) 或化学性质无关，选项E 错误。(2) 由质能方程得：Emc2 h ，解得：21 m2。h11(2013 南京模拟)(1) 如图所示为氢原子的能级示意图。现用能量介于10

14、 12.9 eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是_。A照射光中只有1 种频率的光子被吸收B照射光中有3 种频率的光子可能被吸收C观测到氢原子发射出3 种不同波长的光D观测到氢原子发射出6 种不同波长的光(2) 关于人类对原子核的研究，历史上曾用 粒子轰击氮14 发现了质子。设 粒子的运动方向为正方向，已知碰撞前氮14静止不动。 粒子速度为v 3107m/ s，碰撞后氧核0速度为 v10.8 10 7m/ s，碰撞过程中各速度始终在同一直线上，请写出这个核反应的方程式，并求碰撞后质子的速度大小。(保留 2位有效数字 ) 答案144171(1) BD (2) 7N2He

15、8 O 1H16107m/ s 解析(1) 根据玻尔能级跃迁的知识可知：原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态时则以光子的形式向外释放能量。无论是吸收还是放出能量，这个能量值都不是任意的，而等于原子发生跃迁时这两个能级间的能量差。根据氢原子的能级示意图知 E2 E110.2 eV，E3 E1 12.09 eV，E4 E1 12.75 eV，E5 E1 13.06 eV，说明在 10 12.9 eV范围内的光子的照射下，能使基态的氢原子跃迁到第2、3、4能级，因此照射光中有3 种频率的光子可能被吸收，选项A 错误， B正确；观测到氢原子发射出226 种不同波长的光，选项C错误，

16、 D正确。144171(2) 7N 2He 8 O 1H根据动量守恒得mHev0 mov1 mHv解得 v 1.6 10 7m/ s即质子的速度大小为1.6 10 7m/ s12(2013 淮安模拟)(1) 下列四幅图的有关说法中，正确的是_。A若两球质量相等，碰后m2 的速度一定为vB射线甲是 粒子流，具有很强的穿透能力C在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大D链式反应属于重核的裂变(2) 某光源能发出波长 0.60 m的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子的最大初动能k4.010 20h6.63 10 34J s ，光速c EJ 。已知普朗克常量3.0 108m/

17、 s。求 ( 计算结果保留 2 位有效数字 ) ：该可见光中每个光子的能量；该金属的逸出功。 答案(1) CD (2) 3.3 10 19J2.9 10 19J 解析(1)若两球质量相等，两球只有发生弹性碰撞，碰后m 的速度才为v，选项 A2错误；带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，利用左手定则可判断，射线甲是 粒子流，穿透能力很弱，选项B 错误；在光颜色保持不变，即入射光的频率不变，根据光电效应规律可知，入射光越强，饱和光电流越大，选项C 正确；根据链式反应的特点可知，链式反应属于重核的裂变，选项D正确。(2) E hc3.3 10 19JW E Ek 2.9 10 19J13(2013 山

18、东青岛一模) 两物块 A、 B 用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长， A、 B 两物块都以v 6m/ s 的速度在光滑的水平地面上向右运动，质量为4kg 的物块静止在前方，如图所示。B 与 C 碰撞后二者会粘在一起运动。求：C(1)B 与 C 碰撞后瞬间 B 与 C 的速度大小；(2) 当弹簧的弹性势能最大时，物块A 的速度为多大。 答案(1)2 m/ s (2)3 m/ s 解析(1) 对 B、 C碰撞过程： mv (m m)vBCBBC解得 vBC 2 /m s(2) 当 A、 B、C 三者速度相等时弹性势能最大，对A、 B、 C组成的系统，由动量守恒定律得：(mAmB)v

19、(mAmBmC)v ABC解得： vABC 3m/ s。14如图所示，质量为M的木块静置于光滑的水平面上，一质量为m、速度为 v0 的子弹水平射入木块且未穿出。设木块对子弹的阻力恒为F，求：(1) 射入过程中产生的内能为多少？木块至少为多长时子弹才不会穿出？(2) 子弹在木块中运动了多长时间？22MmvMmv 答案 (1)000Mmv(2) 解析(1) 以m和M组成的系统为研究对象，据动量守恒定律可得mv0 (m M)v，得v0mv M m动能的损失1212E 2mv2(M m)v02Mmv0即E，损失的机械能转化为内能。设木块的位移为s，子弹相对于木块的位移为L，对 m，由动能定理知1212F(s L) 2mv 2mv0对 M，由动能定理知1