2017年度高考物理（第1部分 第15讲 动量守恒定律 原子结构和原子核中）二轮随堂练习 5页

第15讲 动量守恒定律 原子结构和原子核中 常考的3个问题 ‎1．(2012·福建卷，29)(1)关于近代物理，下列说法正确的是________(填选项前的字母)．‎ ‎ A．α射线是高速运动的氦原子 ‎ B．核聚变反应方程H＋H―→He＋n中，n表示质子 ‎ C．从金属表面逸出的光电子的最大初动能与照射光的频率成正比 ‎ D．玻尔将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征 ‎ (2)如图15－7所示，质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为________(填选项前的字母)．　　　　　　　　　 图15－7　　　　　　　　‎ ‎ A．v0＋v B．v0－v ‎ C．v0＋(v0＋v) D．v0＋(v0－v)‎ 图15－8‎ ‎2．(2012·江苏卷，12，C)(1)如图15－8所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是________．‎ ‎ (2)一个中子与某原子核发生核反应，生成一个氘核，其核反应方程式为________．该反应放出的能量为Q，则氘核的比结合能为________．‎ ‎ (3)A、B两种光子的能量之比为2∶1，它们都能使某种金属发生光电效应，且所产生的光电子最大初动能分别为EA、EB.求A、B两种光子的动量之比和该金属的逸出功．‎ ‎3．(1)目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害，三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是 (　　)．‎ ‎ A．α射线，β射线，γ射线 ‎ B．β射线，α射线，γ射线 ‎ C．γ射线，α射线，β射线 ‎ D．γ射线，β射线，α射线 ‎ (2)太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核(He)，同时释放出正电子(e)．已知氢核的质量为mp，氦核的质量为mα，正电子的质量为me，真空中光速为c.计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能．‎ ‎ (3)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15－9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15－9‎ ‎4．(1)用频率为ν的光照射某金属材料表面时，发射的光电子的最大初动能为E，若改用频率为2ν的光照射该材料表面时，发射的光电子的最大初动能为________；要使该金属发生光电效应，照射光的频率不得低于________．(用题中物理量及普朗克常量h的表达式回答)‎ 图15－10‎ ‎ (2)质量为M的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块．初始时小物块停在箱子正中间，如图15－10所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁多次碰撞后停在箱子中．求系统损失的机械能．‎ ‎5．(1)图15－11中四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是(　　)．‎ 图15－11‎ ‎ A．图甲：普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一 ‎ B．图乙：玻尔理论指出氢原子能级是分立的，所以原子发射光子的频率也是不连续的 ‎ C．图丙：卢瑟福通过分析α粒子散射实验结果，发现了质子和中子 ‎ D．图丁：根据电子束通过铝箔后的衍射图样，可以说明电子具有粒子性 ‎ (2)一点光源以功率P向外发出波长为λ的单色光，已知普朗克恒量为h，光速为c，则此光源每秒钟发出的光子数为________个，若某种金属逸出功为W，用此光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能为________．‎ 图15－12‎ ‎ (3)在光滑的水平面上有甲、乙两个物体发生正碰，已知甲的质量为‎1 kg，乙的质量为‎3 kg，碰前碰后的位移－时间图象如图15－12所示 ，碰后乙的图象没画，则求碰后乙的速度，并在图上补上碰后乙的图象．‎ 参考答案 ‎1．解析　(1)α射线是高速氦核流，故A项错误；n表示中子，故B项错误；根据光电效应方程Ek＝hν－W0可知，光电子的最大初动能与照射光的频率ν是一次函数关系，故C项错误；根据近代物理学史知，D项正确．‎ ‎ (2)小船和救生员组成的系统满足动量守恒 ：‎ ‎ (M＋m)v0＝m·(－v)＋Mv′‎ ‎ 解得v′＝v0＋(v0＋v)‎ ‎ 故C项正确、A、B、D三项均错．‎ 答案　(1)D　(2)C ‎2．解析　(1)由能级图及En－Em＝hν知，E3－E1>E2－E1>E3－E2‎ ‎ 即νa>νc>νb，又λ＝，知λa<λc<λb，所以图C正确．‎ ‎ (2)n＋X―→H，由质量数和电荷数守恒知X为H.该反应为两个核子结合，所以比结合能为.‎ ‎ (3)光子能量ε＝hν，动量p＝，且ν＝ ‎ 得p＝，则pA∶pB＝2∶1‎ ‎ A照射时，光电子的最大初动能EA＝εA－W0‎ ‎ 同理，EB＝εB－W0‎ ‎ 解得W0＝EA－2EB.‎ ‎ 答案　(1)C　(2)n＋H―→H　　(3)2∶1　EA－2EB ‎3．解析　(3)由动量守恒定律，得mv＋2mv＋‎3m(－2v)＝(m＋‎2m＋‎3m)v′.‎ ‎ 解得v′＝－v，方向向左．‎ ‎ 答案　(1)A　(2)Δm＝4mp－mα－2me　 ‎ (3)v　方向向左 ‎4．解析　(1)由光电效应方程有hν＝W＋E，2hν＝W＋E′，hν0＝W，解得E′＝E＋hν，ν0＝ν－.‎ ‎ (2)设小物块停在箱子中时两者的共同速度为v′，对两者从小物块开始运动到相对静止过程由动量守恒定律有 ‎ mv＝(M＋m)v′‎ ‎ 系统损失的机械能为ΔE＝mv2－(M＋m)v′2‎ ‎ 解得ΔE＝ ‎ 答案　(1)E＋hν　ν－　(2) ‎5．解析　(3)由图v甲＝0，v甲′＝‎0.3 m/s，v乙＝‎0.2 m/s，由动量守恒定律m甲v甲＋m乙v乙＝m甲v甲′＋m乙v乙′‎ ‎ 解得v乙′＝‎0.1 m/s.‎ ‎ 答案　(1)AB　(2)　－W　(3)‎0.1 m/s　乙的图象如上图所示