（新课标）2017年高考物理大一轮复习 章末检测13 动理守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核（选修3-5）.doc

章末检测13 动理守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核（选修3-5） (时间：60分钟满分：100分)1(1)(4分)(多选)下列说法中正确的是()a衰变现象说明电子是原子核的组成部分b目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变c一个氢原子从n3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子d卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型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，原子总能量增大(2)(6分)如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块a和b分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点现将a无初速释放，a与b碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动已知圆弧轨道光滑，半径r0.2 m；a和b的质量相等；a和b整体与桌面之间的动摩擦因数0.2.取重力加速度g10 m/s2.求：碰撞前瞬间a的速率v；碰撞后瞬间a和b整体的速率v；a和b整体在桌面上滑动的距离l.解析：(1)衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，a选项是错误的；目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故b选项正确；一群氢原子从n3的激发态跃迁到基态时，能辐射c3种不同频率的光子，而一个氢原子从n3的激发态跃迁到基态时，只能是三种可能频率中的一种或两种，故c选项错误；卢瑟福依据极少数粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型，d选项正确；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，库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大(动能转为电势能)而因为吸收了光子，故原子总能量变大，e选项正确(2)设滑块的质量为m.根据机械能守恒定律mgrmv2得碰撞前瞬间a的速率v2 m/s根据动量守恒定律mv2mv得碰撞后瞬间a和b整体的速率vv1 m/s根据动能定理(2m)v2(2m)gl得a和b整体沿水平桌面滑动的距离l0.25 m.答案：(1)bde(2)2 m/s1 m/s0.25 m2(1)(4分)(多选)锌是微量元素的一种，在人体内的含量以及每天所需的摄入量都很少，但对机体发育及大脑发育有关因此儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一，其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约50 g，放在核反应堆中经中子轰击后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放射性的同位素锌，其核反应方程式为znnzn.zn衰变放射出能量为1 115 ev的射线，通过测量射线的强度可以计算出头发中锌的含量关于以上叙述，下列说法正确的是()a产生zn的反应是聚变反应b.zn和zn具有相同的质子数c.zn衰变放射出射线时，发生质量亏损，质量亏损并不意味着质量被消灭d射线在真空中传播的速度是3.0108 m/se射线是由于锌原子的内层电子激发产生的(2)(6分)如图所示，物体a、b相距9.5 m，现a以va10 m/s的初速度向静止的物体b运动，物体a与b发生正碰后仍沿原来的方向运动已知物体a在碰撞前后共运行6 s后停止运动求碰撞后b运动的时间(已知ma2mb，物体a、b与地面间的动摩擦因数均为0.1，取g10 m/s2)解析：(1)产生zn的反应是人工转变，只有轻核才发生聚变反应，a错误；同位素zn和zn的质子数相同，中子数不同，b正确；核反应中质量亏损不是质量消灭，是静止质量转变为运动质量，c正确；射线是波长很短的电磁波，在真空中传播的速度是3.0108 m/s，是由于原子核受到激发产生的，d正确，e错误(2)取物体a运动方向为正方向，设物体a、b运动的时间分别为ta和tb，则由系统动量定理得magtambgtb0mava代入数据，得b的运动时间为tb8 s.答案：(1)bcd(2)8 s3(1)(4分)(多选)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 ev，下列对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是()a用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能发生光电效应现象b一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光c一群处于n3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 evd用能量为10.3 ev的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态e用能量为14.0 ev的光子照射，可使处于基态的氢原子电离(2)(6分)如图所示，两质量都为m的木板和足够高的光滑弧形槽静止放置在光滑水平面上，木板和弧形槽接触但不粘连，弧形槽左端与木板等高现有一质量m2m的物块以初速度v05.0 m/s从木板左端滑上，物块离开木板时木板的速度大小为v11.0 m/s，物块以某一速度滑上弧形槽已知物块和木板间的动摩擦因数0.5，重力加速度g取10 m/s2.求：木板的长度l；物块滑上弧形槽的最大高度h.解析：(1)从高能级向基态跃迁最小能量值为10.2 ev3.34 ev一定能产生光电效应，a错；n3向基态跃迁时，辐射的光子频率种类为c3种，b对；从n3跃迁到n1辐射光子的能量为ee3e112.09 ev，照射锌板最大初动能ek(12.093.34) ev8.75 ev，c对；10.3 ev的光子能量不满足能级差公式，不会使基态的氢原子跃迁，d错；14.0 ev13.6 ev，可使处于基态的氢原子电离，e对(2)物块在木板上滑行的过程中，对系统，由动量守恒定律和能量守恒定律可得mv0mv2(mm)v1mvmv(mm)vmgl联立解得l0.8 m物块在弧形槽上滑行的过程，由动量守恒定律得mv2mv1(mm)v由能量守恒定律得mvmv(mm)v2mgh解得h0.15 m.答案：(1)bce(2)0.8 m0.15 m4(1)(4分)(多选)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，就是粒子，这就是衰变的实质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大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，电子的动能增加，电势能减少，原子的总能量减少(2)(6分)一绳跨过定滑轮，两端分别拴有质量为m1、m2的物块(m2m1)，如图所示，m2开始时静止于地面上，当m1自由下落h距离后，绳子才被拉紧，求绳子刚被拉紧时两物块的速度解析：(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；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eh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，氢原子的核外电子放出光子向低能级跃迁时，核外电子的轨道半径减少，电子运动的动能增加，系统势能减少，总能量减少，e正确(2)m1自由下落h距离时的速度为v1 绳子拉紧后的一小段时间t后，m1与m2具有相同的速率v，m1的速度向下，m2的速度向上，以向上为正方向对m1由动量定理得(t1m1g)tm1v(m1v1)对m2由动量定理得(t2m2g)tm2v0因为绳子拉紧过程绳子的拉力远远大于物体的重力，忽略重力，又可以认为t1t2联立解得v答案：(1)bce(2)5(1)(4分)(多选)钚的一种同位素pu衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为puuhe，则()a核燃料总是利用比结合能小的核b核反应中的能量就是pu的结合能c.u核比pu核更稳定，说明u的结合能大d由于衰变时释放巨大能量，所以pu比u的比结合能小(2)(6分)如图所示，滑块a、c质量均为m，滑块b质量为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黏合不再分开，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碰撞将黏合在一起为使b能与挡板碰撞两次，v1、v2应满足什么关系？解析：(2)设向右为正方向，a与c黏合在一起的共同速度为v，由动量守恒定律得mv12mv为保证b碰挡板前a未能追上b，应满足vv2设a与b碰撞后的共同速度为v，由动量守恒定律得2mvmv2mv为使b能与挡板再次相碰，应满足v0联立式得v2v12v2或v1v2v1答案：(1)ad(2)v2v12v2或v1v2v16(1)(4分)据央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托克马克装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是_a.nheohb.hhhenc.uthhed.unbakr3ne.thpae(2)(6分)如右图所示，在光滑水平直导轨上，静止放置三个质量均为m1 kg的相同小球a、b、c.现让a球以v02 m/s的速度向b球运动，a、b两球碰撞后粘在一起，两球继续向右运动并跟c球碰撞，c球的最终速度vc1 m/s，则：a、b两球跟c球相碰前的共同速度为多大？两次碰撞过程中一共损失了多少动能解析：(1)a项是发现质子的核反应方程，c项是铀238的衰变方程，d项是铀235的裂变方程，e项是钍234的衰变方程，b项正确(2)a、b相碰满足动量守恒定律：mv02mv1则a、b两球与c球碰前的共同速度为v11 m/s两球与c碰撞同样满足动量守恒定律：2mv1mvc2mv2代入数据后可得两球与c球碰后的速度v20.5 m/sekmvmv2mv2 j0.5 j0.25 j1.25 j答案：(1)b(2)1 m/s1.25 j7(1)(4分)2011年3月11日日本福岛核电站发生核泄漏事故，其中铯137(cs)对核辐射的影响大，其半衰期约为30年请写出铯137(cs)发生衰变的核反应方程_已知53号元素是碘(i)，56号元素是钡(ba)若在该反应过程中释放的核能为e，则该反应过程中的质量亏损为_(真空中的光速为c)泄漏出的铯137要到约公元_年才会有87.5%的原子核发生衰变(2)(6分)如图所示，可看成质点的a物体叠放在上表面光滑的b物体上，一起以v0的速度沿光滑的水平轨道匀速运动，与静止在同一光滑水平轨道上的木板c发生完全非弹性碰撞，b、c的上表面相平且b、c不粘连，a滑上c后恰好能到达c板的最右端，已知a、b、c质量均相等，木板c长为l，求：a物体的最终速度；a在木板c上滑行的时间解析：(1)铯137(cs)发生衰变的核反应方程为csbae.由爱因斯坦的质能方程得emc2可知，该反应过程中的质量亏损为.泄漏出的铯137有87.5%的原子核发生衰变，还剩12.5%，设衰变的时间为t，则，因半衰期30年，则t90年，即要到约公元2101年(2)设a、b、c的质量均为m，bc碰撞过程中动量守恒，令b、c碰后的共同速度为v1，则mv02mv1，解得v1，b、c共速后a以v0的速度滑上c，a滑上c后，b、c脱离，a、c相互作用过程中动量守恒，设最终a、c的共同速度v2，则mv0mv12mv2，解得：v2在a、c相互作用过程中，根据功能关系有：flmvmv2mv(f为a、c间的摩擦力)代入解得：f此过程中对c，根据动量定理有ftmv2mv1，代入相关数据解得：t答案：(1)见解析(2)8(1)(4分)如图所示，n为钨板，m为金属网，它们分别与电池的两极相连，各电池的电动势和极性如图所示，已知金属钨的逸出功为4.5 ev.现分别用不同能量的光子照射钨板(各光子的能量已在图上标出)，那么下列各图中，没有光电子达到金属网的是_(填入选项前的字母代号)能够到达金属网的光电子的最大动能是_ ev.(2)(6分)如图所示，一质量为m/3的人站在质量为m的小船甲上，以速度v0在水面上向右运动另一完全相同小船乙以速率v0从右向左驶来，两船在一条直线上运动为避免两船相撞，人从甲船以一定的速率水平向右跃到乙船上，为能避免两船相撞，人水平跳出时相对于地面的速率至少多大？解析：(1)a选项中，入射光子的能量小于逸出功，没有光电子逸出，c选项中，逸出的光电子最大初动能为1.3 ev，在反向电动势的影响下，不能到达对面金属网b项中逸出的光电子最大初动能为0.3 ev，到达金属网时最大动能为1.8 ev，d项中逸出的光电子最大初动能为2.3 ev，到达金属网时最大动能为0.8 ev.(2)设向右为正方向，两船恰好不相撞，最后具有共同速度v1，由动量守恒定律：(m)v0mv0(2m)v1解得：v1v0设人跳出甲船的速度为v2，人从甲船跳出的过程满足动量守恒定律：(m)v0mv1v2解得：v2v0答案：(1)ac1.8 ev(2)v09(1)(4分)动能为12.5 ev的电子通过碰撞使处于基态的氢原子激发，最高能跃迁到量子数n_的能级当氢原子从这个能级跃迁返回基态的过程中，辐射的光子的最长波长_ m，已知氢原子基态能量e113.6 ev，普朗克常量h6.631034 js.(保留三位有效数字)(2)(6分)如图所示，在光滑水平面上物块a处于静止状态，a的质量为1 kg.某时刻一质量为m00.2 kg的子弹以v060 m/s的初速度水平射向物块a，从a中穿出时子弹的速率是20 m/s.求：子弹穿出后物块a的速度大小；在穿出过程中系统损失的机械能解析：(1)氢原子基态能量e113.6 ev，根据en，得到第2能级，第3能级和第4能级能量分别是3.4 ev，1.51 ev，0.85 ev.能级差值等于氢原子吸收的能量，所以动能为12.5 ev的电子通过碰撞使处于基态的氢原子激发，最高能跃迁到量子数n3的能级当氢原子从n3能级跃迁返回基态的过程中，emenh，辐射的光子的波长最长对