優(yōu)化方案2016屆高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 選考模塊 第3講 碰撞與動量守恒 近代物理初步學(xué)案

1、第第 3 3 講講 碰撞與動量守恒碰撞與動量守恒 近代物理初步近代物理初步 2016 高考導(dǎo)航適用于全國卷 熱點聚焦 備考對策 本講考查的重點和熱點：動量守恒定律及其應(yīng)用；原子的能級躍遷；原子核的衰變規(guī)律；核反應(yīng)方程的書寫； 質(zhì)量虧損和核能的計算；三種射線的特點及應(yīng)用；光電效應(yīng)的規(guī)律及應(yīng)用等 由于本講涉及的知識點多，且與科技相關(guān)，題目新穎，但難度不大，因此，備考中應(yīng)加強(qiáng)對基本概念和規(guī)律的理解，抓住動量守恒定律和原子核反應(yīng)兩條主線，注意綜合題目的分析思路、強(qiáng)化典題的訓(xùn)練. 一、動量守恒定律 1動量守恒的條件 (1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受合外力為零 (2)系統(tǒng)所受的合外力雖不為零，但比系統(tǒng)內(nèi)力小得

2、多，可以忽略不計，如碰撞問題中的摩擦力，爆炸過程中的重力等 (3)系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零，或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，則系統(tǒng)在該方向動量守恒 2三種表達(dá)式 (1)pp (2)m1v1m2v2m1v1m2v2 (3)p1p2 3碰撞的種類及特點 種類 特點 彈性碰撞 (1)動量守恒 (2)碰撞前后總動能相等 非彈性碰撞 (1)動量守恒 (2)動能有損失 完全非彈性碰撞 (1)碰后兩物體合為一體 (2)動量守恒 (3)動能損失最大 二、光電效應(yīng)及其方程 1光電效應(yīng)的規(guī)律 (1)任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于此頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) (2)光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)

3、度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大 (3)入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不大于 109 s. (4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比 2光電效應(yīng)方程 (1)表達(dá)式：hEkW0或EkhW0 (2)物理意義：金屬中的電子吸收一個光子獲得的能量是h，這些能量的一部分用來克服金屬的逸出功，剩下的表現(xiàn)為逸出后電子的最大初動能 三、能級躍遷 1玻爾理論 (1)軌道量子化：核外電子只能在一些分立的軌道上運(yùn)動 rnn2r1(n1，2，3) (2)能量量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài) EnE1n2(n1，2，3) (3)吸收或輻射能量量子化：原子在

4、兩個能級之間躍遷時只能吸收或發(fā)射一定頻率的光子，該光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hEmEn. 2氫原子能級 能級圖如圖所示 3躍遷分析 (1)自發(fā)躍遷：高能級低能級，釋放能量 (2)受激躍遷：低能級高能級，吸收能量 光照(吸收光子)：光子的能量等于能級差hE 碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可E外E 大于電離能的光子可被吸收將原子電離 (3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出光譜線條數(shù)：NC2n 四、原子核的衰變、核能 1原子核的衰變 衰變類型 衰變 衰變 衰變方程 AZXA4Z2Y42He AZX AZ1Y 01e 衰變實質(zhì) 2 個質(zhì)子和 2 個中子結(jié)合

5、成一個整體射出 1 個中子轉(zhuǎn)化為 1 個質(zhì)子和 1 個電子 211H210n42He 10n11H 01e 衰變規(guī)律 電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒 2.射線、射線、射線之間的區(qū)別 名稱 射線 射線 射線 實質(zhì) 高速氦核流 電子流 高頻光子 速度 約為光速的110 約為光速的 99% 光速 電離作用 很強(qiáng) 較弱 很弱 貫穿能力 很弱 較強(qiáng) 最強(qiáng) 3.核反應(yīng)方程、核能 (1)核反應(yīng)方程遵循的規(guī)律：電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒 (2)質(zhì)能方程：一定的能量和一定的質(zhì)量相聯(lián)系，物體的總能量和它的質(zhì)量成正比，即Emc2 (3)核能的計算 根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，釋放的核能Emc2 根據(jù) 1 原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于

6、931.5 MeV 能量，釋放的核能Em931.5 MeV.m的單位為原子質(zhì)量單位 熱點一 動量守恒定律的應(yīng)用 命題規(guī)律 動量守恒定律是近幾年高考中的必考知識點， 高考對此知識點的考查主要以計算題的形式出現(xiàn)，題目難度中等，考查的題目有以下幾種情況： (1)考查兩個物體相互作用或碰撞的動量守恒問題； (2)考查三個物體相互作用的動量守恒問題；(3)考查碰撞過程的動量守恒與機(jī)械能問題 1(2015高考山東卷)如圖，三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C，間隔相等地靜置于同一水平直軌道上現(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0，一段時間后A與B發(fā)生碰撞，碰后A、B分別以18v0、34v0的速度向右運(yùn)動，B再與C發(fā)生碰撞，碰

7、后B、C粘在一起向右運(yùn)動滑塊A、B與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值兩次碰撞時間均極短求B、C碰后瞬間共同速度的大小 突破點撥 (1)兩次碰撞時間極短，說明碰撞過程中動量守恒 (2)根據(jù)第 1 次碰后數(shù)據(jù)，可求A碰前速度；根據(jù)動能定理可求A與水平軌道的動摩擦因數(shù)或克服摩擦力做的功，同理可求第 2 次碰前B的速度 解析 設(shè)滑塊質(zhì)量為m，A與B碰撞前A的速度為vA， 由題意知， 碰撞后A的速度vA18v0，B的速度vB34v0，由動量守恒定律得 mvAmvAmvB 設(shè)碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA，由功能關(guān)系得 WA12mv2012mv2A 設(shè)B與C碰撞前B的速度為vB，B克服軌道阻力所做的功為

8、WB， 由功能關(guān)系得WB12mv2B12mv2B 據(jù)題意可知 WAWB 設(shè)B、C碰撞后瞬間共同速度的大小為v，由動量守恒定律得 mvB2mv 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得 v2116v0. 答案 2116v0 在上述題 1 中，求兩次碰撞中損失的機(jī)械能之比 解析：由上題解式得 vA78v0 損失的機(jī)械能為：Ek112mv2A12mvA212mv2B332mv 20 由題 1 解析中可求得第 2 次碰撞前、 后B的速度分別為：vB218v0，v2116v0 第二次碰撞損失的機(jī)械能為： Ek212mv2B122mv221256mv 20 所以 Ek1Ek287. 答案：87 2(2015山西 3 月模擬)如

9、圖所示，質(zhì)量m10.45 kg 的平頂小車靜止在光滑的水平地面上質(zhì)量m20.5 kg 的小物塊(可視為質(zhì)點)靜止在車頂?shù)挠叶艘毁|(zhì)量為m00.05 kg的子彈、以水平速度v0100 m/s 射中小車左端并留在車中，最終小物塊以相對地面 2 m/s的速度滑離小車已知子彈與車的作用時間極短，小物塊與車頂面的動摩擦因數(shù)0.8，認(rèn)為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力取g10 m/s2，求： (1)子彈相對小車靜止時小車速度的大??； (2)小車的長度L. 解析 (1)子彈進(jìn)入小車的過程中，子彈與小車組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得 m0v0(m0m1)v1 解得v110 m/s. (2)三物體組成的系統(tǒng)動量守

10、恒，由動量守恒定律得 (m0m1)v1(m0m1)v2m2v3 解得v28 m/s. 由能量守恒可得 12(m0m1)v21m2gL12(m0m1)v2212m2v23 解得L2 m. 答案 (1)10 m/s (2)2 m 3(2015河北石家莊二中一模)如圖甲所示，物塊A、B的質(zhì)量分別是mA4.0 kg 和mB3.0 kg.用輕彈簧拴接，放在光滑的水平地面上，物塊B右側(cè)與豎直墻相接觸另有一物塊C從t0 時以一定速度向右運(yùn)動，在t4 s 時與物塊A相碰，并立即與A粘在一起不再分開，物塊C的vt圖象如圖乙所示求： (1)物塊C的質(zhì)量mC； (2)B離開墻后的運(yùn)動過程中彈簧具有的最大彈性勢能Ep

11、. 解析 (1)由題圖乙知，C與A碰前速度為v19 m/s，碰后速度為v23 m/s，C與A碰撞過程動量守恒 mCv1(mAmC)v2 即mC2 kg. (2)12 s 時B離開墻壁，之后A、B、C及彈簧組成的系統(tǒng)動量和機(jī)械能守恒，且當(dāng)A、C與B的速度相等時，彈簧彈性勢能最大 (mAmC)v3(mAmBmC)v4 12(mAmC)v2312(mAmBmC)v24Ep 得 Ep9 J. 答案 (1)2 kg (2)9 J 方法技巧 應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟 (1)選取研究系統(tǒng)和研究過程 (2)分析系統(tǒng)的受力情況，判斷系統(tǒng)動量是否守恒 (3)規(guī)定正方向，確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的動量的大小和方向 (

12、4)根據(jù)動量守恒定律列方程求解 (5)對求解的結(jié)果加以分析、驗證和說明 熱點二 原子能級躍遷 光電效應(yīng) 命題規(guī)律 該知識點在近幾年高考中頻繁出現(xiàn)， 題型為選擇題或填空題 分析近幾年的高考試題，涉及該知識點的命題有以下特點： (1)考查氫原子結(jié)構(gòu)和能級公式；(2)考查光電效應(yīng)規(guī)律及光電效應(yīng)方程的理解和應(yīng)用 1 (2015平頂山模擬)如圖所示為氫原子的能級示意圖 一群氫原子處于n3 的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外發(fā)出光子，并用這些光照射逸出功為 2.49 eV 的金屬鈉 這群氫原子能發(fā)出_種不同頻率的光， 其中有_種頻率的光能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng) 突破點撥 (1)要明確氫原子處于n3 的激

13、發(fā)態(tài)在躍遷過程中，可發(fā)出_種頻率的光 (2)由能級示意圖可計算發(fā)出各種光子的_ 解析 據(jù)題意，氫原子在躍遷過程中有以下三種方式：3 至 1，3 至 2，2 至 1，對應(yīng)發(fā)出三種不同頻率的光， 要使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)， 氫原子發(fā)出的光子的能量必須大于 2.49 eV，而 3 至 1 為 12.09 eV，3 至 2 為 1.89 eV；2 至 1 為 10.2 eV，所以有兩種頻率的光可以使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng) 答案 3 2 在上述題 1 中，求電子從金屬鈉表面逸出時所需的最小能量是多少 解析：“逸出功為 2.49 eV”表明使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)的光子的最小能量，即電子從金屬鈉表面逸出時所需的最小

14、能量為 2.49 eV. 答案：2.49 eV 2(2015河北保定 4 月模擬)如圖所示，這是一個研究光電效應(yīng)的電路圖，下列敘述中正確的是( ) A只調(diào)換電源的極性，移動滑片P，當(dāng)電流表示數(shù)為零時，電壓表示數(shù)為遏止電壓U0的數(shù)值 B保持光照條件不變，滑片P向右滑動的過程中，電流表示數(shù)將一直增大 C不改變光束顏色和電路，增大入射光束強(qiáng)度，電流表示數(shù)會增大 D陰極K需要預(yù)熱，光束照射后需要一定的時間才會有光電流 E圖中入射光束的頻率減小到某一數(shù)值f0時，無論滑片P怎樣滑動，電流表示數(shù)都為零，則f0是陰極K的極限頻率 解析 當(dāng)只調(diào)換電源的極性時， 電子從K到A減速運(yùn)動， 到A恰好速度為零時對應(yīng)電壓

15、為遏止電壓，所以 A 項錯誤當(dāng)其他條件不變，P向右滑動，加在光電管兩端的電壓增加，光電子運(yùn)動更快，由Iqt得電流表讀數(shù)變大，B 項正確只改變光束強(qiáng)度時，單位時間內(nèi)光電子數(shù)變多，電流表示數(shù)變大，C 項正確因為光電效應(yīng)的發(fā)生是瞬間的，陰極K不需要預(yù)熱，所以 D 項錯誤當(dāng)光束的頻率為f0時，無論P(yáng)怎樣滑動，電流表示數(shù)都為零，說明未飛出光電子，則有Whf0，所以f0為陰極K的極限頻率，E 項正確 答案 BCE 3.(2015江西八校聯(lián)考)如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n4 激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時， 一共可以輻射出 6 種不同頻率的光子， 其中巴耳末系是指氫原子由高能級向n2 能級躍遷時釋放的

16、光子，則( ) A6 種光子中波長最長的是n4 激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時產(chǎn)生的 B6 種光子中有 2 種屬于巴耳末系 C使n4 能級的氫原子電離至少要 0.85 eV 的能量 D若從n2 能級躍遷到基態(tài)釋放的光子能使某金屬板發(fā)生光電效應(yīng)，則從n3 能級躍遷到n2 能級釋放的光子也一定能使該板發(fā)生光電效應(yīng) E在 6 種光子中，從n4 能級躍遷到n1 能級釋放的光子康普頓效應(yīng)最明顯 解析 由E4E1hc，得 6 種光子中由n4 能級到n1 能級的能量差最大，波長最短，所以 A 項錯誤由巴耳末系的定義知，在 6 種光子中只有n4 躍遷到n2 和n3躍遷到n2 釋放的光子屬于巴耳末系，B 項正確由EE40(

17、0.85 eV)0.85 eV，所以要使n4 能級的氫原子電離至少需 0.85 eV 的能量，C 項正確因為E2E110.2 eVh1，E3E21.89 eVh2，所以12，故 D 項錯誤在 6 種光子中，從n4 能級躍遷到n1 能級時釋放的光子的能量最大，則光子的波長最短，康普頓效應(yīng)最明顯，故 E項正確 答案 BCE 方法技巧 (1)處理光電效應(yīng)問題的兩條線索 一是光的頻率，二是光的強(qiáng)度，兩條線索對應(yīng)的關(guān)系是： 光強(qiáng)光子數(shù)目多發(fā)射光電子數(shù)多光電流大 光子頻率高光子能量大產(chǎn)生光電子的最大初動能大 (2)解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧 原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量

18、差 原子電離時， 所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值， 剩余能量為自由電子的動能 一群原子和一個原子不同，它們的核外電子向基態(tài)躍遷時發(fā)射光子的種類NC2nn（n1）2. 計算能級能量時應(yīng)注意： 因一般取無窮遠(yuǎn)處為零電勢參考面， 故各能級的能量值均為負(fù)值；能量單位 1 eV1.61019 J. 熱點三 核反應(yīng)和核能 命題規(guī)律 對核反應(yīng)及核能的考查在近幾年高考中出現(xiàn)的頻率較高， 分析近幾年的高考試題，關(guān)于涉及該知識點的命題有以下特點： (1)考查三種射線、核反應(yīng)方程的書寫，題型為選擇題或填空題；(2)有關(guān)半衰期的理解和計算及核反應(yīng)中釋放核能的計算，題型為選擇題或填空題 1某科學(xué)家提出年

19、輕熱星體中核聚變的一種理論，其中的兩個核反應(yīng)方程為11H12 6C13 7NQ1，11H15 7N12 6CXQ2，方程中Q1、Q2表示釋放的能量，相關(guān)的原子核質(zhì)量見下表：則 X 是_，Q2_Q1(選填“大于”“等于”或“小于”). 原子核 11H 32He 42He 12 6C 13 7N 15 7N 質(zhì)量/u 1.007 8 3.016 0 4.002 6 12.000 0 13.005 7 15.000 1 突破點撥解答本題時應(yīng)明確以下三點： (1)核反應(yīng)方程中，質(zhì)量數(shù)與電荷數(shù)_ (2)明確質(zhì)量虧損m的計算方法 (3)核反應(yīng)釋放的能量：QE_，即Q與m成_ 解析 核反應(yīng)方程中，反應(yīng)前后質(zhì)

20、量數(shù)和電荷數(shù)守恒，所以 X 的質(zhì)量數(shù) 151124，電荷數(shù) 1762，所以 X 為42He；據(jù)QEmc2，經(jīng)過計算m10.002 1 u，m20.005 3 u，則可以知道Q2Q1. 答案 42He 大于 計算上述題 1 中Q1、Q2的大小(1 原子質(zhì)量單位 u 相當(dāng)于 931.5 MeV 能量) 解析：經(jīng)過計算m10.002 1 u，m20.005 3 u，Q10.002 1931.5 MeV1.956 MeV Q20.005 3931.5 MeV4.937 MeV. 答案：1.956 MeV 4.937 MeV 2(2015河北正定模擬)關(guān)于原子核的有關(guān)知識，下列說法正確的是( ) A天然

21、放射性射線中的射線實際就是電子流，它來自原子的核內(nèi) B放射性原子核經(jīng)過、 衰變致使新的原子核處于較高能級，因此不穩(wěn)定從而產(chǎn)生射線 C 氡 222 衰變?yōu)獒?218 的半衰期為 3.8 天， 一個氡 222 原子核四天后一定衰變?yōu)獒?218 D比結(jié)合能越大，原子越容易發(fā)生衰變 E熱核反應(yīng)過程中核子必須要有巨大的動能來克服核子間的力 解析 因為半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對單個核子沒有意義，所以 C 項錯比結(jié)合能描述原子核的穩(wěn)定性，比結(jié)合能越大，原子越穩(wěn)定，越不易發(fā)生衰變，所以 D 項錯 答案 ABE 3(2015青島模擬)若核實驗的核原料是235 92U，則 (1)完成核反應(yīng)方程式 235 92U10n9

22、038Sr136 54Xe_ (2)已知鈾核的質(zhì)量為 235.043 9 u，中子質(zhì)量為 1.008 7 u，鍶(Sr)核的質(zhì)量為 89.907 7 u，氙(Xe)核的質(zhì)量為 135.907 2 u，1 u 相當(dāng)于 931.5 MeV 的能量，求一個235 92U 原子核裂變釋放的能量為_MeV. 解析 (1)根據(jù)電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可得：1010n. (2)該反應(yīng)的質(zhì)量虧損是： m235.043 9 u1.008 7 u89.907 7 u135.907 2 u101.008 7 u0.150 7 u E0.150 7931.5 MeV140.4 MeV. 答案 (1)1010n (2)1

23、40.4 總結(jié)提升 (1)衰變規(guī)律的理解 衰變的快慢由原子核內(nèi)部因素決定，跟原子所處的物理、化學(xué)狀態(tài)無關(guān)；半衰期是統(tǒng)計規(guī)律，對個別、少數(shù)原子核無意義 (2)核反應(yīng)方程的書寫 質(zhì)量數(shù)守恒； 電荷數(shù)守恒 (3)核能的計算方法 根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程， 用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的千克數(shù)乘以真空中光速c的平方， 即Emc2(J) 根據(jù) 1 原子質(zhì)量單位(u)相當(dāng)于 931.5 兆電子伏(MeV)能量， 用核反應(yīng)的質(zhì)量虧損的原子質(zhì)量單位數(shù)乘以 931.5 MeV，即Em931.5(MeV) 如果核反應(yīng)時釋放的核能是以動能形式呈現(xiàn)， 則核反應(yīng)過程中系統(tǒng)動能的增量即為釋放的核能 動量守恒在核反應(yīng)中的應(yīng)用 命題規(guī)律

24、該類問題不單可以考查動量守恒定律， 還可以綜合考查核反應(yīng)方程的書寫及質(zhì)能方程等，根據(jù)選考題命題“突出重點、兼顧面廣、難度不大”的特點，預(yù)計核反應(yīng)中的動量守恒將成為 2016 年高考的命題方向 范例 (10 分)海水中含有豐富的氘，完全可充當(dāng)未來的主要能源兩個氘核的核反應(yīng)產(chǎn)生一個32He 核和一個粒子，其中氘核的質(zhì)量為 2.013 0 u，氦核的質(zhì)量為 3.015 0 u，粒子的質(zhì)量為 1.008 7 u(1 u 相當(dāng)于 931.5 MeV)： (1)寫出核反應(yīng)方程； (2)核反應(yīng)中釋放的核能； (3)在兩個氘核以相等的動能 0.35 MeV 進(jìn)行對心碰撞， 并且核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的情況下，求

25、反應(yīng)中產(chǎn)生的粒子和氦核的動能 規(guī)范答題 (1)核反應(yīng)方程為：21H21H32He10n.(2 分) (2)核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損m2mHmHemn(1 分) 由Emc2可知釋放的核能 E(2mHmHemn)c22.14 MeV.(1 分) (3)把兩個氘核作為一個系統(tǒng)，碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒，由于碰撞前兩氘核的動能相等，其動量等大反向，因此反應(yīng)前后系統(tǒng)的總動量為零，設(shè)碰撞后瞬間氦核、中子的速度分別為vHe、vn，動能分別為EkHe、Ekn，碰撞前氘核的動能EkH0.35 MeV，則 mHevHemnvn0(2 分) 反應(yīng)前后系統(tǒng)的總能量守恒，則 12mHev2He12mnv2nE2EkH(2 分)

26、 又有mHemn31 EkHe12mHev2He，Ekn12mnv2n，(1 分) 解得EkHe0.71 MeV，Ekn2.13 MeV.(1 分) 答案 (1)21H21H32He10n (2)2.14 MeV (3)2.13 MeV 0.71 MeV 總結(jié)提升 (1)在核反應(yīng)方程中，反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒 (2)在動量守恒和能量守恒方程中，一般用質(zhì)量數(shù)表示質(zhì)量關(guān)系 (3)在涉及光子的核反應(yīng)中，光子的動量和能量是否考慮，要根據(jù)題意判斷 最新預(yù)測 1速度為v0的中子10n 擊中靜止的氮核14 7 N，生成碳核12 6C 和另一種新原子核，已知12 6C 與新核的速度方向與碰撞前中子的速度方

27、向一致，碰后12 6C 核與新核的動量之比為 21. (1)寫出核反應(yīng)方程 (2)求12 6 C 與新核的速度各是多大 解析：(2)設(shè)10n、12 6C、新核質(zhì)量分別為m0、m1和m2，碰后12 6C、新核速度分別為v1、v2. 由動量守恒得m0v0m1v1m2v2 又m1v12m2v2 聯(lián)立求得：v1v018，v2v09. 答案：(1)14 7N10n12 6C31H (2)v018 v09 2一個靜止的232 92U(原子質(zhì)量為 232.037 2 u)，放出一個粒子(原子質(zhì)量為 4.002 60 u)后，衰變成228 90Th(原子質(zhì)量為 228.028 7 u)假設(shè)放出的結(jié)合能完全變成

28、 Th 核和粒子的動能試計算粒子的動能 解析：反應(yīng)中產(chǎn)生的質(zhì)量虧損 mmU(mThm)0.005 9 u， 反應(yīng)中釋放的核能 Em931.5 MeV5.5 MeV. 232 92U 核衰變過程中動量守恒、能量守恒，則 0mvmThvTh E12mv212mThv2Th 解兩式得E（mv）22m（mThvTh）22mTh (mv)2mThm2mmTh. 則粒子的動能 E12mv2mThmThmE 22822845.5 MeV5.41 MeV. 答案：5.41 MeV 失分防范 (1)在求解核反應(yīng)中的動量守恒時，常出現(xiàn)以下錯誤： 核反應(yīng)中產(chǎn)生的新核和粒子的質(zhì)量數(shù)的確定； 在列動量守恒時，是否考慮放

29、出的光子的動量； 核反應(yīng)中動能并不守恒 (2)可以從以下幾點防范： 根據(jù)核反應(yīng)規(guī)律，確定新核和粒子的質(zhì)量數(shù)； 根據(jù)題給條件明確是否考慮光子的動量； 若為放能核反應(yīng)，反應(yīng)后的動能等于反應(yīng)前的動能與釋放的核能之和 1.(2015襄陽模擬)(1)氫原子的能級圖如圖所示 有一群處于n4 能級的氫原子， 若原子從n4 向n2 躍遷時所發(fā)出的光正好使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則： 這群氫原子發(fā)出的光中共有_種頻率的光能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)； 從n4 向n1 躍遷時發(fā)出的光照射該金屬，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為_eV. (2)如圖所示， 質(zhì)量為 2m的小滑塊P和質(zhì)量為m的小滑塊Q都可看做質(zhì)點， 與輕質(zhì)彈簧相連

30、的Q靜止在光滑水平面上P以某一初速度v向Q運(yùn)動并與彈簧發(fā)生碰撞，求： 彈簧的彈性勢能最大時，P、Q的速度大?。?彈簧的最大彈性勢能 解析： (1)n4向n2躍遷時所發(fā)出的光正好使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，E4E22.55 eV，所以該金屬逸出功W02.55 eV.氫原子躍遷時，共發(fā)出 6 種頻率的光，光子能量分別為E2E110.2 eV，E3E112.09 eV，E4E112.75 eV，E4E30.66 eV，E4E22.55 eV，E3E21.89 eV，其中大于或等于 2.55 eV 的有 4 種n4 向n1 躍遷時發(fā)出的光子能量為 12.75 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程hEkW0，可得Ek10

31、.2 eV. (2)當(dāng)彈簧的彈性勢能最大時，P、Q速度相等，設(shè)為v1，由動量守恒定律： 2mv0(2mm)v1 解得：v123v . 設(shè)彈簧的最大彈性勢能為Em，由能量守恒定律得： 122mv212(2mm)v21Em 解得：Em13mv2. 答案：(1)4 10.2 (2)23v 23v 13mv2 2(1)以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述正確的是_ A紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能也隨之增大 B比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定 C重核裂變過程中反應(yīng)前后核的總質(zhì)量增大，輕核聚變過程中核的總質(zhì)量減

32、少 D根據(jù)玻爾理論，一個氫原子由n4 能級躍遷到較低能級時，最多能釋放 3 種不同頻率的光子 E14C 是放射性同位素，能夠自發(fā)地進(jìn)行衰變，在考古中可利用14C 的含量測定古生物年代 (2)如圖所示，在光滑的水平面上有兩個物塊A、B，質(zhì)量分別為mA3 kg，mB6 kg，它們之間由一根不可伸長的輕繩相連，開始時繩子完全松弛，兩物塊緊靠在一起現(xiàn)用 3 N的水平恒力F拉B， 使B先運(yùn)動， 當(dāng)輕繩瞬間繃直后再拉A、B共同前進(jìn)， 在B總共前進(jìn) 0.75 m 時，兩物塊共同向前運(yùn)動的速度為23 m/s，求連接兩物塊的繩長L. 解析：(1)紫外線照射到金屬鋅板表面時能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)

33、度時，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動能不變，選項 A 錯誤比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，選項 B 正確重核的裂變過程和輕核的聚變過程都有質(zhì)量虧損，選項 C 錯誤根據(jù)玻爾理論，當(dāng)一個氫原子從n4 能級向低能級躍遷時，最多放出 3 種不同頻率的光子，分別是n4 躍遷到n3，n3 躍遷到n2，n2 躍遷到n1 所釋放的光子，選項 D 正確自然界中含有少量的14C，14C 具有放射性，能夠自發(fā)地進(jìn)行衰變，其半衰期恒定，因此在考古中可利用14C 來測定年代，選項 E 正確 (2)當(dāng)B前進(jìn)距離L時，由動能定理FL12mBv2B ，得vB2FLmB，此后A、B以共同速度運(yùn)動，由

34、動量守恒mBvB(mAmB)vAB，然后A、B一起勻加速運(yùn)動，由牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式，可得：v2ABv2AB2FmAmBx，x0.75L，解得：L0.25 m. 答案：(1)BDE (2)0.25 m 3(1)下列關(guān)于近代物理知識的描述中，正確的是_ A當(dāng)用藍(lán)色光照射某金屬表面時有電子逸出，則改用紫光照射也一定會有電子逸出 B處于n3 能級狀態(tài)的大量氫原子自發(fā)躍遷時，能發(fā)出 3 種頻率的光子 C衰變中產(chǎn)生的射線實際上是原子的核外電子掙脫原子核的束縛而形成的 D在14 7N42He 17 8OX 核反應(yīng)中，X 是質(zhì)子，這個反應(yīng)過程叫衰變 E比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定

35、 (2)如圖所示，半徑為R的四分之三光滑圓軌道豎直放置，CB是豎直直徑，A點與圓心等高，有小球b靜止在軌道底部，小球a自軌道上方某一高度處由靜止釋放，自A點與軌道相切進(jìn)入豎直圓軌道，a、b小球直徑相等、質(zhì)量之比為 31，兩小球在軌道底部發(fā)生彈性正碰后小球b經(jīng)過C點水平拋出落在離C點水平距離為 22R的地面上，重力加速度為g，小球均可視為質(zhì)點求： 小球b碰后瞬間的速度； 小球a碰后在軌道中能上升的最大高度 解析：(1)由于紫光的頻率大于藍(lán)光的頻率，紫光光子的能量大于藍(lán)光光子的能量，所以改用紫光照射一定會有電子逸出，選項 A 正確；根據(jù)氫原子的躍遷理論可知，處于n3能級狀態(tài)的大量氫原子自發(fā)躍遷時，

36、能發(fā)出 3 種頻率的光子，選項 B 正確；衰變中產(chǎn)生的射線，實際上是原子核中的中子衰變?yōu)橘|(zhì)子時放出的電子而形成的，選項 C 錯誤；在衰變過程中釋放出氦核即42He 才是衰變，選項 D 錯誤；比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定的說法是正確的，E 選項正確 (2)b小球從C點拋出做平拋運(yùn)動，有12gt22R 解得t 4Rg 小球b做平拋運(yùn)動的水平位移xvCt2 2R 解得vC 2gR 根據(jù)機(jī)械能守恒有12mbv2B12mbv2C2mbgR 可知小球b在碰后瞬間的速度vB 6gR . a、b兩小球相碰，由動量守恒得：mavamavambvB a、b兩小球發(fā)生彈性碰撞，由機(jī)械能守恒得

37、： 12mav2a12mav2a12mbv2B 又ma3mb 解得：va23vB，va12va13vB 可得：va6gR3，小球a在軌道內(nèi)運(yùn)動，不能到達(dá)圓心高度，所以小球a不會脫離軌道，只能在軌道內(nèi)來回滾動，根據(jù)機(jī)械能守恒可得12mav2amagh 解得hR3. 答案：(1)ABE (2)6gR 13R 4 (2014高考全國卷， T35， 15 分)(1)關(guān)于天然放射性， 下列說法正確的是_ A所有元素都有可能發(fā)生衰變 B放射性元素的半衰期與外界的溫度無關(guān) C放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性 D、 和 三種射線中，射線的穿透能力最強(qiáng) E一個原子核在一次衰變中可同時放出、 和 三種

38、射線 (2)如圖，質(zhì)量分別為mA、mB的兩個彈性小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h0.8 m，A球在B球的正上方先將B球釋放，經(jīng)過一段時間后再將A球釋放當(dāng)A球下落t0.3 s 時，剛好與B球在地面上方的P點處相碰碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰好為零已知mB3mA，重力加速度大小g10 m/s2，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失求： B球第一次到達(dá)地面時的速度； P點距離地面的高度 解析：(1)自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項 A 錯誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項 B、C 正確；、 和 三種射線電離能力依次減弱，穿透能力依次增強(qiáng)，選項 D 正確；

39、原子核發(fā)生衰變時，不能同時發(fā)生和衰變，射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項 E 錯誤 (2)由于兩球碰撞時間極短，并且沒有能量損失，所以在碰撞過程中動量守恒，碰撞前后總動能相等，分別列方程求解 設(shè)B球第一次到達(dá)地面時的速度大小為vB，由運(yùn)動學(xué)公式有vB 2gh 將h0.8 m 代入上式，得vB4 m/s. 設(shè)兩球相碰前后，A球的速度大小分別為v1和v1(v10)，B球的速度分別為v2和v2.由運(yùn)動學(xué)規(guī)律可得 v1gt 由于碰撞時間極短，重力的作用可以忽略，兩球相撞前后的動量守恒，總動能保持不變規(guī)定向下的方向為正，有mAv1mBv2mBv2 12mAv2112mBv2212mBv22 設(shè)B球與地面相碰

40、后的速度大小為vB，由運(yùn)動學(xué)及碰撞的規(guī)律可得vBvB 設(shè)P點距地面的高度為h，由運(yùn)動學(xué)規(guī)律可得 hv2Bv222g 聯(lián)立式，并代入已知條件可得 h0.75 m. 答案：(1)BCD (2)4 m/s 0.75 m 5.(1)人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法正確的是_ A由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F時會有質(zhì)量虧損，要吸收能量 B由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時會有質(zhì)量虧損，要放出核能 C已知原子核A裂變成原子核B和C時放出的射線能使某金屬板逸出光電子，若增加射線強(qiáng)度，則逸出光電子的最大初動能增

41、大 D在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度 E在核反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏 (2)質(zhì)量分別為m11 kg，m23 kg 的小車A和B靜止在水平面上，小車A的右端水平連接一根輕彈簧，小車B以水平向左的初速度v0向A駛來，與輕彈簧相碰之后，小車A獲得的最大速度為v6 m/s，如果不計摩擦，也不計相互作用過程中機(jī)械能損失，求： 小車B的初速度v0； A和B相互作用過程中，彈簧獲得的最大彈性勢能 解析：(1)原子核D、E聚變成原子核F，放出能量，A 錯；A裂變成B、C，放出能量，B對；增加入射光強(qiáng)度，光電子的最大初動能不變，C 錯；鎘棒能吸收中子，可控制核反應(yīng)速度，D 對；修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏，E 對 (2)由題意可得，當(dāng)A、B相互作用彈簧恢復(fù)到原長時A的速度達(dá)到最大，設(shè)此時B的速度為v2， 由動量守恒定律可得： m2v0m1vm2v2 相互作用前后系統(tǒng)的總動能不變： 12m2v2012m1v212m2v22 解得：v04 m/s. 第一次彈簧壓縮到最短時，彈簧的彈性勢能最大，設(shè)此時A、B有相同的速度v，根據(jù)動量守恒定律有： m2v0(