2012高考物理二轮 专题训练24 原子物理(选修3－5)

用心 爱心 专心 1 训练训练 2424 动量动量 原子物理原子物理 选修选修 3 3 5 5 1 8 分 1 氢原子的基态能量为 13 6 eV 则氢原子第三能级的能量为 eV 要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成为氢离子 该氢原子需要吸收的能量至少 是 eV 2 静止的锂核 Li 俘获一个速度为 8 106 m s 的中子 发生核反应后产生了两个新粒 6 3 子 其中一个粒子为氦核 He 它的速度大小是 3 5 106 m s 方向与反应前的中子速度方 4 2 向相同 试写出核反应方程 并求反应后产生的另一个粒子的速度大小 2 8 分 1 如图 1 所示为氢原子的能级示意图 图 1 一群氢原子处于n 3 的激发态 在向低能级跃迁的过程中 这群氢原子最多能发出 种频率的光 其中从n 能级跃迁到n 能级所发出光的频率最小 2 如图 2 所示 木块 A 的质量mA 1 kg 足够长的木板B的质量mB 4 kg 质量 mC 4 kg 的木块 C 置于木板 B 的右端 已知水平地面光滑 B C之间有摩擦 现使A以 v0 12 m s 的初速度向右运动 与B碰撞后以 4 m s 速率弹回 求此后运动过程中 图 2 木板B的最大速率 木块C的最大速率 3 8 分 1 利用 粒子散射实验最早提出原子核式结构模型的科学家是 他还 利用 粒子轰击N 氮核 生成O 和另一种粒子 写出该核反应方程是 14 717 8 2 两物块A B用轻弹簧相连 质量均为 2 kg 初始时弹簧处于原长 A B两物块都 以v 6 m s 的速度在光滑的水平地面上向右运动 质量为 4 kg 的物块C静止在前方 如图 3 所示 B与C碰撞后二者会粘在一起运动 图 3 求 B与C碰撞后瞬间B与C的共同速度 当弹簧的弹性势能最大时 物块A的速度为多大 用心 爱心 专心 2 4 8 分 1 我国科学家经过艰苦努力 率先建成了世界上第一个全超导试验装置并调 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的输出能量 就像太阳一样为人类提供无限清洁能源 在该装置内 发生的核反应方程是 H H He X 其中粒子 X 的符号是 已知 H 的质量是m1 H 2 13 14 22 13 1 的质量是m2 He 的质量是m3 X 的质量是m4 光速是c 则发生一次上述聚变反应所释放 4 2 的核能表达式为 E 2 在光滑水平面上 甲 乙两物体的质量分别是m1 m2 它们沿一条直线相向运动 其 中甲物体运动速度v1的大小是 6 m s 乙物体运动速度v2的大小是 2 m s 已知两物体碰撞 后各自沿着原方向的反方向运动 速度v的大小都是 4 m s 求甲乙两物体的质量之比 5 8 分 1 3 分 2008 年北京奥运会场馆周围80 90 的路灯利用太阳能发电技术来 供电 奥运会90 的洗浴热水采用全真空太阳能集热技术 科学研究发现 太阳发光是由于其 内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应 即在太阳内部4 个氢核 H 转化成一个氦核 He 1 14 2 和两个正电子 e 并放出能量 已知质子质量mp 1 007 3 u 粒子的质量m 4 001 5 0 1 u 电子的质量me 0 000 5 u l u 的质量相当于 931 5 MeV 的能量 写出该热核反应方程 一次这样的热核反应过程可释放出多少 MeV 的能量 结果保留四位有效数字 2 5 分 如图 4 所示 质量均为m的小滑块P和Q均可视为质点 与轻质弹簧相连的Q 静止在光滑水平面上 P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞 在整个过程中 弹簧 具有的最大弹性势能等于多少 图 4 6 8 分 1 某原子 X 经过 2 次 衰变 4 次 衰变后变为 Y 那么 n 与 p 的数学关 n mp q 系式为 m 与 q 的数学关系式为 2 在同一平直钢轨上有A B C三节车厢 质量分别为m 2m 3m 速率分别为 v v 2v 其速度方向如图 5 所示 若B C车厢碰撞后 粘合在一起 然后与A车厢再次 发生碰撞 碰后三节车厢粘合在一起 摩擦阻力不计 求最终三节车厢粘合在一起的共同速 度 图 5 7 8 分 1 在下列四个核反应方程中 x1 x2 x3和x4各代表某种粒子 H x1 He n 3 14 21 0 N He O x2 14 74 217 8 Be He C x3 9 44 212 6 Mg He Al x4 24124 22713 以下判断中正确的是 用心 爱心 专心 3 A x1是质子 B x2是中子 C x3是中子 D x4是质子 2 如图 6 所示 质量为m 1 kg 的滑块 以v0 5 m s 的水平初速度滑上静止在光滑水 平面上的平板小车 小车足够长 质量M 4 kg 求 图 6 滑块与小车的共同速度v 整个运动过程中产生的内能E 8 8 分 太阳的能量来自氢核聚变 即四个质子 氢核 聚变一个 粒子 同时发射两 个正电子和两个没有质量的中微子 如果太阳辐射能量的功率为P 质子 H 氦核 He 正 1 14 2 电子 e 的质量分别为mp mHe me 真空的光速为c 则 0 1 1 写出上述核反应方程式 2 计算每一次聚变所释放的能量 E 3 计算t时间内因聚变生成的 粒子数n 9 8 分 1 4 分 下列说法中正确的是 A X 射线是处于激发态的原子核辐射出的 B 一群处于n 3 能级激发态的氢原子 自发跃迁时能发出 3 种不同频率的光 C 放射性元素发生一次 衰变 核电荷数增加 1 D U 的半衰期约为 7 亿年 随着地球环境的不断变化 半衰期可能变短 23592 2 4 分 质量为M的木块在光滑水平面上以速率v1向右运动 质量为m的子弹以速率 v2水平向左射入木块 假设子弹射入木块后均未穿出 且在第N颗子弹射入后 木块恰好停 下来 求N的数值 10 8 分 1 2 分 请将下列两个核反应方程补充完整 He N O 4 214 717 8 U n Xe Sr 235921 0140549438 2 6 分 如图 7 所示 在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的 质量都是M的滑块A和B做 探究碰撞中的守恒量 的实验 实验步骤如下 图 7 用心 爱心 专心 4 把两滑块A和B紧贴在一起 在A上放质量为m的砝码 置于导轨上 用电动卡销 卡住A和B 在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧 使弹簧处于水平方向上的压缩状态 按下电钮使电动卡销放开 同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器 当A 和B与固定挡板C和D碰撞时 电子计时器自动停表 记下A至C的运动时间t1 B至D的 运动时间t2 重复几次 取t1和t2的平均值 在调整气垫导轨时应注意 应测量的数据还有 只要关系式 成立 即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和 答案答案 1 1 1 51 13 6 2 Li n He H 2 106 m s 6 31 04 23 1 2 1 3 3 2 2 4 m s 2 m s 3 1 见解析 2 2 m s 3 m s 解析 1 卢瑟福 1 分 N He O H 1 分 14 74 217 81 1 2 B C碰撞时B C组成的系统动量守恒 设碰后瞬间B C两者速度为vBC 则 mBv mB mC vBC 2 分 vBC m s 2 m s 1 分 2 6 2 4 当A B C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大 由A B C三者组成的系统动量 守恒 mA mB v mA mB mC vA 2 分 解得vA m s 3 m s 1 分 2 2 6 2 2 4 4 1 n m1 m2 m3 m4 c2 2 3 5 1 0 5 1 4 H He 2 e 24 87 MeV 2 mv2 1 14 20 1 1 4 6 1 见解析 2 大小为 方向向左 v 2 解析 1 n 8 p 1 分 m q 1 分 2 由动量守恒定律 mv 2mv 3m 2v m 2m 3m v 4 分 解得 v v 1 分 方向向左 1 分 1 2 7 1 CD 2 1 m s 10 J 8 1 见解析 2 4mp mHe 2me c2 用心 爱心 专心 5 3 Pt 4mp mHe 2me c2 解析 1 核反应方程式为 4 H He 2 e 1 14 20 1 2 由爱因斯坦的质能方程 E mc2 核反应所释放的能量为 E 4mp m