高考物理 熱點探究及預測十三 動量守恒定律 波粒二象性 原子結(jié)構(gòu)與原子核

動量守恒定律波粒二象性原子結(jié)構(gòu)與原子核一、動量守恒定律的考查1．一炮艇總質(zhì)量為M，以速度v0勻速行駛，從艇上以相對艇的速度u水平地沿前進方向射出一質(zhì)量為m的炮彈，不計水的阻力，則發(fā)炮后炮艇的速度v′滿足下列各式中的哪一個()A．Mv0＝(M－m)v′＋muB．Mv0＝(M－m)v′＋m(u＋v0)C．Mv0＝(M－m)v′＋m(u－v′)D．Mv0＝(M－m)v′＋m(u＋v′)圖12.一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面圖1上，其截面如圖1所示．圖中ab為粗糙的水平面，長度為L；bc為一光滑斜面，斜面和水平面通過與ab和bc均相切的長度可忽略的光滑圓弧連接．現(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點向左運動，在斜面上上升的最大高度為h，返回后在到達a點前與物體P相對靜止．重力加速度為g.求：(1)木塊在ab段受到的摩擦力f；(2)木塊最后距a點的距離s.圖23．如圖2所示，滑塊A、C質(zhì)量均為m，圖2滑塊B質(zhì)量為eq\f(3,2)m.開始時A、B分別以v1、v2的速度沿光滑水平軌道向固定在右側(cè)的擋板運動，現(xiàn)將C無初速地放在A上，并與A粘合不再分開，此時A與B相距較近，B與擋板相距足夠遠．若B與擋板碰撞將以原速率反彈，A與B碰撞將粘合在一起．為使B能與擋板碰撞兩次，v1、v2應滿足什么關系？二、原子與原子核4．下列關于原子和原子核的說法正確的是()A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．玻爾理論的假設之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期隨溫度的升高而變短D．比結(jié)合能越小表示原子核中的核子結(jié)合得越牢固5．盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，這一模型建立的基礎是()A．α粒子的散射實驗B．對陰極射線的研究C．天然放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)D．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)6．核電站泄漏的污染物中含有碘131和銫137.碘131的半衰期約為8天，會釋放β射線；銫137是銫133的同位素，半衰期約為30年，發(fā)生衰變時會輻射γ射線．下列說法正確的是()A．碘131釋放的β射線由氦核組成B．銫137衰變時輻射出的γ光子能量小于可見光光子能量C．與銫137相比，碘131衰變更慢D．銫133和銫137含有相同的質(zhì)子數(shù)三、能級躍遷7．氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光的頻率為ν1，從能級n躍遷到能級k時吸收紫光的頻率為ν2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級k躍遷到能級m，則()A．吸收光子的能量為hν1＋hν2B．輻射光子的能量為hν1＋hν2C．吸收光子的能量為hν2－h(huán)ν1D．輻射光子的能量為hν2－h(huán)ν1四、質(zhì)能方程與核反應方程8．1)下列描繪兩種溫度下黑體輻射強度與波長關系的圖中，符合黑體輻射實驗規(guī)律的是()(2)按照玻爾原子理論，氫原子中的電子離原子核越遠，氫原子的能量________(選填“越大”或“越小”)．已知氫原子的基態(tài)能量為E1(E1<0)，電子質(zhì)量為m，基態(tài)氫原子中的電子吸收一頻率為ν的光子被電離后，電子速度大小為________(普朗克常量為h)．(3)有些核反應過程是吸收能量的．例如，在X＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H中，核反應吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mX＋mN)]c2.在該核反應方程中，X表示什么粒子？X粒子以動能Ek轟擊靜止的eq\o\al(14,7)N核，若Ek＝Q，則該核反應能否發(fā)生？請簡要說明理由．解析(3)根據(jù)公式v＝eq\f(Δx,Δt)由題圖可知，撞前vA＝eq\f(16,4)m/s＝4m/s，vB＝ 0(1分)撞后vA′＝vB′＝v＝eq\f(20－16,8－4)m/s＝1m/s (1分)則由mAvA＝(mA＋mB)v (1分)解得：mB＝eq\f(mAvA－mAv,v)＝3kg (1分)答案(1)BD(2)eq\o\al(137,55)Cs→eq\o\al(137,56)Ba＋eq\o\al(0,－1)eE/c2(3)3kg試題分析選修3－5部分的高考題在新課標地區(qū)屬于中檔題，容易題．主要考查基本概念的辨析，基本規(guī)律的簡單應用，物理情景一般較為單一，物理過程較少，物理計算除少數(shù)題目外大都比較容易，所以本部分試題得分率較高．命題特征本部分試題在新課標區(qū)多以拼盤式呈現(xiàn)．一般第一問為選擇題，考查能級、原子核、核反應等問題．第二問為計算題，多考查動量守恒，兩次或多次碰撞，有時涉及臨界問題．氫原子光譜、能級圖及躍遷、核反應方程、半衰期，動量守恒為考查的重點．知識鏈接1．動量守恒定律：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.2．碰撞：(1)碰撞是指兩個或兩個以上的相對運動的物體相遇時，作用時間極短、而相互作用力很大的現(xiàn)象．(2)分類彈性碰撞：碰撞過程中機械能守恒．非彈性碰撞：碰撞過程中總機械能不守恒．完全非彈性碰撞：碰撞后物體合為一個整體，具有相同的速度．這種碰撞系統(tǒng)的機械能損失最大．3．玻爾的原子模型：(1)①軌道不連續(xù)；②能量不連續(xù)；③在各個定態(tài)中，原子穩(wěn)定，不向外輻射能量．(2)能級：原子的各個不連續(xù)的能量值，叫做能級．4．氫原子能級圖及躍遷規(guī)律．5．氫原子光譜．6．天然放射現(xiàn)象及三種射線的比較．7．原子核的衰變、半衰期．8．核反應及反應方程式．9．核能及計算.1．下列說法正確的是 ()A．光電效應中的光電子是從原子核內(nèi)部釋放出來的B．天然的放射現(xiàn)象揭示了原子核結(jié)構(gòu)的復雜性C．氫原子從高能級向低能級躍遷可以解釋氫原子的發(fā)光現(xiàn)象D．根據(jù)α粒子散射實驗，建立起原子的能級結(jié)構(gòu)模型2．下列說法中正確的是()A．實物粒子只具有粒子性，不具有波動性B．盧瑟福通過α粒子散射實現(xiàn)現(xiàn)象，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型C．光波是概率波，光子在前進和傳播過程中，其位置和動量能夠同時確定D．在工業(yè)和醫(yī)療中經(jīng)常使用激光，是因為其光子的能量遠大于γ光子的能量3．三個原子核X、Y、Z，X核射出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反應后生成Z核并放出一個氦(He)，則下面說法正確的是()A．X核比Z核多一個質(zhì)子B．X核比Z核少一個中子C．X核的質(zhì)量數(shù)比Z核質(zhì)量數(shù)大3D．X核與Z核的總電荷是Y核電荷的3倍4．14C是一種半衰期為5730年的放射性同位素．若考古工作者探測到某古木中14C的含量為原來的eq\f(1,4)，則該古樹死亡的時間距今大約()A．22920年B．11460年C．5730年D．2865年5．(1)核能作為一種新能源在現(xiàn)代社會中已不可缺少，但安全是核電站面臨的非常嚴峻的問題．核泄漏中的钚(Pu)是一種具有放射性的超鈾元素，钚的危險性在于它對人體的毒性，與其他放射性相比钚這方面更強，一旦侵入人體，就會潛伏在人體肺部、骨骼等組織細胞中，破壞細胞基因，提高罹患癌癥的風險．已知钚的一種同位素eq\o\al(239,94)Pu的半衰期為24100年，其衰變方程為eq\o\al(239,94)Pu→X＋eq\o\al(4,2)He＋γ，下列有關說法正確的是()A．X原子核中含有143個中子B．100個eq\o\al(239,94)Pu經(jīng)過24100年后一定還剩余50個C．由于衰變時釋放巨大能量，根據(jù)E＝mc2，衰變過程總質(zhì)量增加D．衰變發(fā)出的γ放射線是波長很短的光子，具有很強的穿透能力(2)氫原子的光譜在可見光范圍內(nèi)有四條譜線，其中在靛-紫色區(qū)內(nèi)的一條是處于量子數(shù)n＝4能級的氫原子躍遷到n＝2的能級發(fā)出的，氫原子的能級如圖4圖4所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，則該條譜線光子圖4的能量為______eV，該條譜線光子的頻率為____Hz.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(3)已知金屬銣的極限頻率為5.15×1014Hz，現(xiàn)用波長為5.0×10－7m的一束光照射金屬銣，能否使金屬銣發(fā)生光電效應？若能，請算出逸出光電子的最大初動能．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)6．(1)下列說法中錯誤的是()A．盧瑟福通過實驗發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子的核反應方程為eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)HB．鈾核裂變的核反應是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．質(zhì)子、中子、α粒子的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，質(zhì)子和中子結(jié)合成一個α粒子，釋放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．原子從a能級狀態(tài)躍遷到b能級狀態(tài)時發(fā)射波長為λ1的光子；原子從b能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時吸收波長為λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子從a能級狀態(tài)躍遷到c能級狀態(tài)時將要吸收波長為eq\f(λ1λ2,λ1－λ2)的光子圖5(2)如圖5所示，質(zhì)量M＝40g的靶盒A靜止在光滑水平導軌上圖5的O點，水平輕質(zhì)彈簧一端拴在固定擋板P上，另一端與靶盒A連接．Q處有一固定的發(fā)射器B，它可以瞄準靶盒發(fā)射一顆水平速度為v0＝50m/s，質(zhì)量m＝10g的彈丸．當彈丸打入靶盒A后，便留在盒內(nèi)．碰撞時間極短，不計空氣阻力．問：彈丸進入靶盒A后，彈簧的最大彈性勢能為多少？7．(1)核泄漏物中的碘－131具有放射性，它在自發(fā)地進行β衰變時，生成元素氙(元素符號為Xe)，同時輻射出γ射線，請完成后面的核反應方程eq\o\al(131,53)I→____＋____＋γ.碘－131的半衰期為8天，經(jīng)過32天(約為一個月)，其剩余的碘－131為原來的________，所以在自然狀態(tài)下，其輻射強度會較快減弱，不必恐慌．(2)甲、乙兩冰球運動員為爭搶冰球而迎面相撞，已知甲運動員的質(zhì)量為60kg，乙運動員的質(zhì)量為70kg，接觸前兩運動員速度大小均為5m/s，沖撞后甲被撞回，速度大小為2m/s，問撞后乙的速度多大？方向如何？

答案考題展示1．B2．(1)eq\f(mv\o\al(2,0)－3mgh,3L)(2)eq\f(v\o\al(2,0)－6gh,v\o\al(2,0)－3gh)L3．1.5v2<v1≤2v2或eq\f(1,2)v1≤v2<eq\f(2,3)v14．B5.A