高考物理 热点探究及预测十三 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核

动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核一、动量守恒定律的考查1．一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对艇的速度u水平地沿前进方向射出一质量为m的炮弹，不计水的阻力，则发炮后炮艇的速度v′满足下列各式中的哪一个()A．Mv0＝(M－m)v′＋muB．Mv0＝(M－m)v′＋m(u＋v0)C．Mv0＝(M－m)v′＋m(u－v′)D．Mv0＝(M－m)v′＋m(u＋v′)图12.一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面图1上，其截面如图1所示．图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止．重力加速度为g.求：(1)木块在ab段受到的摩擦力f；(2)木块最后距a点的距离s.图23．如图2所示，滑块A、C质量均为m，图2滑块B质量为eq\f(3,2)m.开始时A、B分别以v1、v2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C无初速地放在A上，并与A粘合不再分开，此时A与B相距较近，B与挡板相距足够远．若B与挡板碰撞将以原速率反弹，A与B碰撞将粘合在一起．为使B能与挡板碰撞两次，v1、v2应满足什么关系？二、原子与原子核4．下列关于原子和原子核的说法正确的是()A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固5．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是()A．α粒子的散射实验B．对阴极射线的研究C．天然放射性现象的发现D．质子的发现6．核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是()A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数三、能级跃迁7．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1四、质能方程与核反应方程8．1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是()(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．(3)有些核反应过程是吸收能量的．例如，在X＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H中，核反应吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mX＋mN)]c2.在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的eq\o\al(14,7)N核，若Ek＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．解析(3)根据公式v＝eq\f(Δx,Δt)由题图可知，撞前vA＝eq\f(16,4)m/s＝4m/s，vB＝ 0(1分)撞后vA′＝vB′＝v＝eq\f(20－16,8－4)m/s＝1m/s (1分)则由mAvA＝(mA＋mB)v (1分)解得：mB＝eq\f(mAvA－mAv,v)＝3kg (1分)答案(1)BD(2)eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(0,－1)eE/c2(3)3kg试题分析选修3－5部分的高考题在新课标地区属于中档题，容易题．主要考查基本概念的辨析，基本规律的简单应用，物理情景一般较为单一，物理过程较少，物理计算除少数题目外大都比较容易，所以本部分试题得分率较高．命题特征本部分试题在新课标区多以拼盘式呈现．一般第一问为选择题，考查能级、原子核、核反应等问题．第二问为计算题，多考查动量守恒，两次或多次碰撞，有时涉及临界问题．氢原子光谱、能级图及跃迁、核反应方程、半衰期，动量守恒为考查的重点．知识链接1．动量守恒定律：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.2．碰撞：(1)碰撞是指两个或两个以上的相对运动的物体相遇时，作用时间极短、而相互作用力很大的现象．(2)分类弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒．非弹性碰撞：碰撞过程中总机械能不守恒．完全非弹性碰撞：碰撞后物体合为一个整体，具有相同的速度．这种碰撞系统的机械能损失最大．3．玻尔的原子模型：(1)①轨道不连续；②能量不连续；③在各个定态中，原子稳定，不向外辐射能量．(2)能级：原子的各个不连续的能量值，叫做能级．4．氢原子能级图及跃迁规律．5．氢原子光谱．6．天然放射现象及三种射线的比较．7．原子核的衰变、半衰期．8．核反应及反应方程式．9．核能及计算.1．下列说法正确的是 ()A．光电效应中的光电子是从原子核内部释放出来的B．天然的放射现象揭示了原子核结构的复杂性C．氢原子从高能级向低能级跃迁可以解释氢原子的发光现象D．根据α粒子散射实验，建立起原子的能级结构模型2．下列说法中正确的是()A．实物粒子只具有粒子性，不具有波动性B．卢瑟福通过α粒子散射实现现象，提出了原子的核式结构模型C．光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定D．在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于γ光子的能量3．三个原子核X、Y、Z，X核射出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(He)，则下面说法正确的是()A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的3倍4．14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的eq\f(1,4)，则该古树死亡的时间距今大约()A．22920年B．11460年C．5730年D．2865年5．(1)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性相比钚这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期为24100年，其衰变方程为eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有关说法正确的是()A．X原子核中含有143个中子B．100个eq\o\al(239,94)Pu经过24100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力(2)氢原子的光谱在可见光范围内有四条谱线，其中在靛­紫色区内的一条是处于量子数n＝4能级的氢原子跃迁到n＝2的能级发出的，氢原子的能级如图4图4所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该条谱线光子图4的能量为______eV，该条谱线光子的频率为____Hz.(结果保留3位有效数字)(3)已知金属铷的极限频率为5.15×1014Hz，现用波长为5.0×10－7m的一束光照射金属铷，能否使金属铷发生光电效应？若能，请算出逸出光电子的最大初动能．(结果保留两位有效数字)6．(1)下列说法中错误的是()A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．铀核裂变的核反应是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子图5(2)如图5所示，质量M＝40g的靶盒A静止在光滑水平导轨上图5的O点，水平轻质弹簧一端拴在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接．Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0＝50m/s，质量m＝10g的弹丸．当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内．碰撞时间极短，不计空气阻力．问：弹丸进入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能为多少？7．(1)核泄漏物中的碘－131具有放射性，它在自发地进行β衰变时，生成元素氙(元素符号为Xe)，同时辐射出γ射线，请完成后面的核反应方程eq\o\al(131,53)I→____＋____＋γ.碘－131的半衰期为8天，经过32天(约为一个月)，其剩余的碘－131为原来的________，所以在自然状态下，其辐射强度会较快减弱，不必恐慌．(2)甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而迎面相撞，已知甲运动员的质量为60kg，乙运动员的质量为70kg，接触前两运动员速度大小均为5m/s，冲撞后甲被撞回，速度大小为2m/s，问撞后乙的速度多大？方向如何？

答案考题展示1．B2．(1)eq\f(mv\o\al(2,0)－3mgh,3L)(2)eq\f(v\o\al(2,0)－6gh,v\o\al(2,0)－3gh)L3．1.5v2<v1≤2v2或eq\f(1,2)v1≤v2<eq\f(2,3)v14．B5.A