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选修3-5参考答案及解析第15章 动量守恒定律第一单元 动量、动量守恒定律及应用第二单元 实验：验证动量守恒定律第16章 原子结构 原子核第一单元 原子结构 氢原子光谱第二单元 放射性元素的衰变 核能章末综合检测15-11、解析：平方公尺即为平方米光子被舱门反射前后，光子动量变化量最大为p2p(垂直入射与反射时)，又因为Epc，即对应于光子入射的能量为E时光子的动量改变量为p，取t时间内入射的所有光子作为研究对象，由题意知t内与舱门发生作用的光子总能量为E总t1.5 kJ，根据动量定理Ftp总有F，则：FN1.0105N，B正确答案：B2、解析：从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段：子弹射入木块的瞬间系统动量守恒，但机械能不守恒，有部分机械能转化为系统内能，之后子弹在木块中与木块一起上升，该过程只有重力做功，机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能，因此A、C错误；由子弹射入木块瞬间动量守恒可得子弹射入木块后的共同速度为，B正确；之后子弹和木块一起上升，该阶段机械能守恒可得上升的最大高度为，D正确答案：BD3、解析：当人到达软绳的末端时，软绳已离开地面一段高度H，人能否安全到达地面决定于H的大小由人船模型得：m(hH)MH解得：H m20 m人要回到地面得从20米高的地方跳下来，这是很危险的所以不能答案：不能4、解析：设物体的质量为m，t0时刻受盒子碰撞获得速度v，根据动量守恒定律Mv0mv，3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0，说明碰撞是弹性碰撞mvmv2，联立解得mM.(也可通过图象分析得出v0v，结合动量守恒，得出正确结果)答案：M5、解析：设他们前进的方向为正方向，以冰面为参考系，推出后，赵宏博的动量为Mv男，申雪相对冰面的速度为(vv男)，根据动量守恒定律得：(Mm)v0Mv男m(vv男)解得v男v0.答案：v06、解析：第一种情况：取水平向右为正方向钢球碰前的动量为：p1mv15 kgm/s碰后的动量为：p2mv23 kgm/s动量变化量为：pp2p1(35)kgm/s8 kgm/s负号表示方向水平向左图14第二种情况：p1、p2的大小分别为2 kgm/s和2 kgm/s，方向如图14所示，由图所示平行四边形可得p的大小和方向大小：p kgm/s4 kgm/s方向：与竖直方向成30角答案：8 kgm/s，方向水平向左4 kgm/s，与竖直方向成30角7、解析：(1)甲船和人与乙船组成的系统动量时刻守恒由平均动量守恒得：(Mm)x甲Mx乙又x甲x乙L以上两式联立可求得：x甲4 m，x乙6 m.(2)设两船相遇时甲船的速度为v1，对甲船和人用动能定理得：Fx甲(Mm)v因系统总动量为零，所以人跳离甲后，甲速度为零时，人跳离速度最小，设人跳离的速度为v，因跳离时，甲船和人组成的系统动量守恒，有：(Mm)v10mv可求得：v4m/s.答案：(1)4 m6 m(2)4m/s8、解析：(1)设重物在车上向人靠拢L3 m，车在地面上移动距离为x，依题意有m(Lx)Mx整理得：x1 m(2)人和车的加速度为a2 m/s2则人和车在地面上移动1 m时的速度为v2 m/s此时物体的对地速度为v物，依据mv物Mv得v物4 m/s答案：(1)1 m(2)2 m/s4 m/s9、解析：(1)两车相距最近时，两车的速度相同，设该速度为v，取乙车的速度方向为正方向由动量守恒定律得m乙v乙m甲v甲(m甲m乙)v所以两车最近时，乙车的速度为vm/sm/s1.33 m/s(2)甲车开始反向时，其速度为0，设此时乙车的速度为v乙，由动量守恒定律得m乙v乙m甲v甲m乙v乙得v乙m/s2 m/s.答案：(1)1.33 m/s(2)2 m/s10、解析：探测器第一次喷出气体时，沿x方向动量守恒，且探测器速度变为零即Mv0mv第二次喷出气体时，沿y方向动量守恒：0(M2m)2v0mv解得：，答案：411、解析：设物块到达劈A的底端时，物块和A的速度大小分别为v和V，由机械能守恒和动量守恒得mghmv2M1V2M1Vmv设物块在劈B上达到的最大高度为h，此时物块和B的共同速度大小为V，由机械能守恒和动量守恒得mgh(M2m)V2mv2mv(M2m)V联立式得hh答案：12、解析：(1)如果直接跳下来，人具有和自行车相同的速度，脚着地后，脚的速度为零，由于惯性，上身继续向前倾斜，因此他可能会摔跤所以他下来时用力往前推自行车，这样他下车时水平速度是0.(2)男孩下车前后，对整体由动量守恒定律有：(m1m2m3)v0(m1m2)vv4 m/s(m1表示女孩质量，m2表示自行车质量，m3表示男孩质量)(3)男孩下车前系统的动能Ek(m1m2m3)v(401030)(2.5)2J250 J男孩下车后系统的动能Ek(m1m2)v2(4010)42J400 J男孩下车时用力向前推自行车，对系统做了正功，使系统的动能增加了150 J.答案：(1)如果直接跳下来，人具有和自行车相同的速度，脚着地后，脚的速度为零，由于惯性，上身继续向前倾斜，因此他可能会摔跤所以他下来时用力往前推自行车，这样他下车时水平速度是0.(2)4 m/s(3)250 J400 J男孩下车时用力向前推自行车，对系统做了正功，使系统的动能增加了150 J16-11、解析：根据爱因斯坦光电效应方程EKhrW，任何一种金属的逸出功W一定，说明EK随r的变化而变化，且是线性关系(与yaxb类似)，直线的斜率等于普朗克常量，直线与横轴的截距QA表示EK0时的频率r0，即为金属的极限频率，还可由波速公式Cr00.求该金属发生光电效应照射光的极限波长EKhW，EK0时，有h0W0，r0，又由波速公式，得Cr00，0.答案：ABD2、解析：由题意a光光子能量大于b光光子能量，a光频率大于b光频率，由v水，可知C正确射线是原子核衰变而产生的，A错E43me，知pnpe，则ne.答案：(1)A(2)8.21014遵循动量守恒(3)ne11、解析：根据巴耳末公式R()，得当n3,4时氢原子发光所对应的波长最长当n3时有1.10107()解得16.5107m当n4时有1.10107()解得24.8107 m.除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式，即R()其中a分别为1,3,4，对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱答案：6.5107 m4.8107 m不连续的线状谱12、解析：(1)设运动氢原子的速度为v0，完全非弹性碰撞后两者的速度为v，损失的动能E被基态氢原子吸收若E10.2 eV，则基态氢原子可由n1跃迁到n2.由动量守恒和能量守恒有：mv02mvmvmv2mv2EmvEkEk13.6 eV解得，Emv6.8 eV因为E6.8 eV10.2 eV.所以不能使基态氢原子发生跃迁(2)若使基态氢原子电离，则E13.6 eV，代入得Ek27.2 eV.答案：(1)不能(2)27.2 eV16-21、解析：由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X是粒子两个核反应中的质量亏损分别为m1(1.007812.000013.0057)u0.0021 u，m2(1.007815.000112.00004.0026)u0.0053 u，结合爱因斯坦质能方程Qmc2知Q1E1，故可知反应中发生了质量亏损答案：(1)8.1106 m/s，与反应前中子的速度方向相反(2)E2E1发生了质量亏损8、解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程式为HHHen.核反应过程中的质量亏损：m2mH(mHemn)22.0136 u(3.01501.0087) u3.5103u.由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以氘核聚变时放出的能量：E3.5103931.5 MeV3.3 MeV.(2)H和He分解成7个核子所需的能量为E131.112 MeV47.075 MeV31.636 MeV7个核子结合成Li，释放的能量为E275.603 MeV39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为EE2E139.221 MeV31.636 MeV7.585 MeV.答案：(1)HHHen3.3(2)7.585 MeV9、解析：(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知系数为3.(2)Emc2(m1m2m32m)c2(3)一个月内核反应产生的总能量为EPt，同时ENAE，所以PtNAE，解得m22 kg.答案：(1)3(2)(m1m2m32m)c2(3)22 kg10、解析：3HeCEm34.0026 u12.0000 u0.0078 um0.00781.661027kg12.951027kgEmc21.161012JE1.161012(1.61019)MeV7.25 MeVE0.0078931.5 MeV7.25 MeV答案：(1)3HeCE(2)1.161012J(3)7.25 MeV11、解析：铀235释放的能量等于一天发电的电能计算出50万kW的电站一天发出的电能，也就是一天所需的铀235释放的核能，进而求得铀235的质量根据发电功率计算出每天应发电能的总量为：E243.6103P4.321013J要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为：n1.351024则对应的质量为：mM235103 kg0.527 kg答案：0.527 kg12、解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程为：HHHen(2)质量亏损m2mH(mHemn)2.0136 u2(3.0150 u1.0087 u)0.0035 u由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以核反应中释放的核能为E0.0035931.5 MeV3.26 MeV(3)由动量守恒定律有：0mHevHemnvn得vHevn13答案：(1)HHHen(2)3.26 MeV(3)1316-末1、解析：轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核故B正确答案：B2、解析：由图甲可知射线和射线都不能穿透钢板，射线的穿透力最强，可用来检查金属内部的伤痕，答案为C.答案：C3、解析：粒子之间相互作用的过程中遵循动量守恒定律，由于原来的原子核是静止的，初动量为零，则末动量也为零，即：粒子和反冲核的动量大小相等，方向相反，所以A正确由于释放的粒子和反冲核，在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，所以由牛顿第二定律得：qvBm，得R.若原来放射性元素的核电荷数为Q，则对粒子：R1.对反冲核：R2.由于p1p2，所以有：.解得：Q90.它们的速度大小与质量成反比所以B、C正确，D错误答案：ABC4、解析：由跃迁公式得E1，E2，联立可得E2.E10.36 eV，选项D对答案：D5、解析：三种射线中射线的电离本领最强，当有烟尘时，由于烟尘吸收空气中的离子和粒子，所以电流会减弱故B正确答案：B6、解析：根据光电效应规律可知A正确，B、C错误根据光电效应方程mvhW，频率越高，初动能就越大，D正确答案：AD7、解析：据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断X是中子m(235.04321.0087138.917893.915431.0087) u0.1926 u，可见该反应释放能量，释放的能量E0.19269.3102 MeV1.8102 MeV.故C正确答案：C8、解析：射线不能穿过3 mm厚的铝板，射线又很容易穿过3 mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响而射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的射线的强度发生较明显变化即射线对控制厚度起主要作用若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些故B正确答案：B9、解析：卢瑟福粒子散射实验说明的是原子内部的结构而不是原子核内部的结构，故错；天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，而不是内部有电子，故错；氢原子从n3能级跃迁到n1能级放出的光子能量大于从n2能级跃迁到n1能级放出的光子能量，故前者波长小于后者，即错由核反应规律可知正确答案：10、解析：题给原理是动量守恒，故应选择器材为ABC.由题意知B对应原理中的m1.答案：ABCB11、解析：(1)核反应方程式为：HeAlPn(2)设该种粒子的质量为m，则12C核的质量为12m.由动量守恒定律可得：mv0m(v1)12mv2解得：v2则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同答案：(1)HeAlPn(2)与原粒子运动方向相同12、解析：设摆球A、B的质量分别为mA、mB，摆长为l，B球的初始高度h1，碰撞前B球的速度为vB.在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得h1l(1cos45)mBvmBgh1设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p1、p2，有p1mBvB联立式得p1mB同理可得p2(mBmB)联立式得代入已知条件得()21.03由此可以推出|4%所以，此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律答案：是13、解析：(1)设子弹穿过物块后物块的速度为v，由动量守恒得mv0mMv解得vv0系统的机械能损失为Emvm()2Mv2由式得E(3)mv.(2)设物块下落到地面所需时间为t，落地点距桌面边缘的水平距离为s，则hgt2svt由式得s.答案：(1)(3)mv(2)14、解析：(1)电子绕核运动具有周期性，设运转周期为T，由牛顿第二定律和库仑定律有：km2r1又轨道上任一处，每一周期通过该处的电荷量为e，由电流的定义式得所求等效电流I联立式得I A1.05103 A图8(2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射，会