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1、2014年高考物理二轮专题复习检测试题：专题九动量守恒原子物理本卷分第卷(选择题)和第卷(非选择题)两部分。满分100分，考试时间90分钟。第卷(选择题共20分)一、选择题(共5小题，每小题4分，共20分，在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项符合题目要求，有的小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)1(2013北京东城区一模)下列说法正确的是()A射线是高速运动的氦原子核B核聚变反应方程HHHen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氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，向外辐射光子答案A解析射线是高速运
2、动的氦核流，A正确；n表示中子，B错误；当照射光的频率大于金属的极限频率，能发生光电效应时，从金属表面逸出的光电子的最大初动能EkhW0，可见Ek与不成正比，C错误；氢原子的核外电子从低能级跃迁到高能级时，吸收光子，D错误。2(2013山东济南一模)在下列四个核反应方程中， x1、x2、x3和x4各代表某种粒子()Hx1HenNHeOx2BeHeCx3HeHHex4以下判断中正确的是()Ax1是电子Bx2是质子Cx3是中子 Dx4是中子答案BC解析根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知，x1是氘核，x2是质子，x3是中子，x4是质子，故B、C正确。3(2013福建泉州质检)“爆竹声中一岁除，春
3、风送暖人屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露。有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度大小是()A3v0v B2v03vC3v02v D2v0v答案C解析设向东为正方向，在最高点由水平方向动量守恒得：3mv02mvmv，则v3v02v，C正确。4(2013山东滨州一模)一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是()A核反应方程是：HnHB聚变
4、反应中的质量亏损mm1m2m3C辐射出的光子的能量E(m1m2m3)c2D光子的波长答案BC解析结合核反应方程满足质量数和电荷数守恒可知，A错误；聚变反应中的质量亏损mm1m2m3，B正确，根据爱因斯坦质能方程可知辐射出的光子的能量Emc2(m1m2m3)c2，C正确；根据Eh，c，得，D错误。5(2013北京四中期中)如图，在光滑水平面上放着质量分别为m和2m的A、B两个物块，现用外力缓慢向左推B使弹簧压缩，此过程中推力做功W。然后撤去外力，则()A从开始到A离开墙面的过程中，墙对A的冲量为0B当A离开墙面时，B的动量大小为CA离开墙面后，A的最大速度为DA离开墙面后，弹簧的最大弹性势能为答
5、案CD解析物块A离开墙面前，墙对A有弹力，这个弹力虽然不做功，但对A有冲量，因此系统机械能守恒而动量不守恒，选项A错误；撤去力F后，B向右运动，弹簧弹力逐渐减小，当弹簧恢复原长时，A开始脱离墙面，这一过程机械能守恒，即满足：W(2m)v当A离开墙面时，B的动量大小为2mvB，选项B错误；A脱离墙面后速度逐渐增加，B速度逐渐减小，此过程中弹簧逐渐伸长，当A、B速度相同时，弹簧弹性势能最大，这一过程系统动量和机械能均守恒，有：2mvB(m2m)vEpmax(2m)v(m2m)v2由可解得：Epmax所以D正确；由于A脱离墙面后系统动量和机械能均守恒，有(2m)vmv(2m)v(2m)vBmvA2m
6、vx解得vAvB又W(2m)v故A离开墙面后，A的最大速度为，选项C正确。第卷(非选择题共80分)二、非选择题(共10小题，每小题8分，共80分)6静止的锂核Li俘获一个速度为8106m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦He，它的速度大小是8106m/s，方向与反应前的中子速度方向相同。(1)完成此核反应的方程式LinHe_。(2)反应后产生的另一个粒子的速度大小为_m/s，方向_。答案(1)H(2)8106与中子运动方向相反7目前核电站是利用核裂变产生的巨大能量来发电的。请完成下面铀核裂变可能的一个反应方程：UnBaKr_。已知U、Ba、Kr和中子的质量分别为m1
7、、m2、m3和m4，则此反应中一个铀核裂变释放的能量为_。答案3n(m1m2m32m4)c2解析根据质量数守恒和电荷数守恒可知UnBaKr3n，利用爱因斯坦质能方程得Emc2(m1m2m32m4)c28碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天。(1)碘131核的衰变方程：I_(衰变后的元素用X表示)。(2)经过_天有75%的碘131发生了衰变。答案(1)Xe(2)16解析本题考查衰变方程及半衰期的知识，解本题的关键是熟练掌握半衰期的相关计算。(1)根据核反应中质量数和电荷数守恒，可写出碘131核的衰变方程，IXe。(2)设经过n个半衰期有75%的碘131核发生了衰变，则未发生衰变的为25%
8、，由()nm25%m，得n2。T2816(天)所以经过16天有75%的碘131核发生了衰变。9(1)下列有关近代物理的说法正确的是_。A较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，核子的比结合能都会增加B粒子散射实验中少数粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据C玻尔原子理论无法解释较为复杂原子光谱的现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的D根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动速度减小(2)如图为氢原子的能级图，现用能量为12.8eV的电子轰击处于基态的氢原子，使氢原子跃迁到激发态，之后氢原子从激发态向低能级跃迁，则在跃
9、迁的过程中最多能辐射出_种不同频率的光子，辐射出的光子中，波长最长的光子的波长为_。答案(1)AB(2)61.88106m解析 由比结合能曲线可知，较重的核分裂成中等质量大小的核或较轻的核合并成中等质量大小的核，核子的比结合能都会增加，选项A正确；粒子散射实验中少数粒子发生较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据，选项B正确；玻尔原子理论无法解释较为复杂原子光谱的现象，但是玻尔提出的原子定态概念是正确的，选项C错误；根据玻尔理论可知，氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能减小，核外电子的运动速度增大，选项D错误。(2) 处于基态的氢原子受到能量为12.8eV的高速电子轰击后，最高可以跃迁
10、到n4能级，最多能辐射出6种不同频率的光子，能辐射出的波长最长的光子是从n4能级跃迁到n3能级时放出的，由Eh，m1.88106m。10(1)随着科技的发展，大量的科学实验促进了人们对微观领域的认识，下列说法正确的是_。A氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间的跃迁所辐射的光子波长短B玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子的发光现象C德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想D光电效应和康普顿效应均揭示了光具有粒子性E升高或者降低放射性物质的温度均可改变其半衰期(2)热核反应有多种形式，其中一种为3个粒子(He)，合成一个C，已知粒子(He)质量为m1，C质量为m2，该核反应
11、的方程式为_；该反应释放光子的频率_(假设核反应能量以光子能量释放)。答案(1)ACD(2)3HeC解析(1)氢原子相邻低能级间的跃迁比相邻高能级间的跃迁所辐射的光子能量大，频率也大，波长短，选项A正确；玻尔理论成功地引入了量子的概念，但保留了太多的经典理论，他没有建立量子理论，选项B错误；德布罗意首先提出了物质波的猜想，而电子衍射实验证实了他的猜想，选项C正确；光的干涉、衍射现象和多普勒效应都说明光具有波动性，而光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性，选项D正确；放射性物质的半衰期由核内结构决定，与物质的物理性质(如温度)或化学性质无关，选项E错误。(2)由质能方程得：Emc2h，解得：。11
12、(2013南京模拟)(1)如图所示为氢原子的能级示意图。现用能量介于1012.9eV范围内的光子去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法正确的是_。A照射光中只有1种频率的光子被吸收B照射光中有3种频率的光子可能被吸收C观测到氢原子发射出3种不同波长的光D观测到氢原子发射出6种不同波长的光(2)关于人类对原子核的研究，历史上曾用粒子轰击氮14发现了质子。设粒子的运动方向为正方向，已知碰撞前氮14静止不动。粒子速度为v03107m/s，碰撞后氧核速度为v10.8107m/s，碰撞过程中各速度始终在同一直线上，请写出这个核反应的方程式，并求碰撞后质子的速度大小。(保留2位有效数字)答案(1)BD(2
13、)NHeOH16107m/s解析(1)根据玻尔能级跃迁的知识可知：原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态时则以光子的形式向外释放能量。无论是吸收还是放出能量，这个能量值都不是任意的，而等于原子发生跃迁时这两个能级间的能量差。根据氢原子的能级示意图知E2E110.2eV，E3E112.09eV，E4E112.75eV，E5E113.06eV，说明在1012.9eV范围内的光子的照射下，能使基态的氢原子跃迁到第2、3、4能级，因此照射光中有3种频率的光子可能被吸收，选项A错误，B正确；观测到氢原子发射出6种不同波长的光，选项C错误，D正确。(2)NHeOH根据动量守恒得mHev0
14、mov1mHv解得v1.6107m/s即质子的速度大小为1.6107m/s12(2013淮安模拟)(1)下列四幅图的有关说法中，正确的是_。A若两球质量相等，碰后m2的速度一定为vB射线甲是粒子流，具有很强的穿透能力C在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大D链式反应属于重核的裂变(2)某光源能发出波长0.60m的可见光，用它照射某金属可发生光电效应，产生光电子的最大初动能Ek4.01020J。已知普朗克常量h6.631034Js，光速c3.0108m/s。求(计算结果保留2位有效数字)：该可见光中每个光子的能量；该金属的逸出功。答案(1)CD(2)3.31019J2.91019J
15、解析(1) 若两球质量相等，两球只有发生弹性碰撞，碰后m2的速度才为v，选项A错误；带电粒子在磁场中受到洛伦兹力的作用，利用左手定则可判断，射线甲是粒子流，穿透能力很弱，选项B错误；在光颜色保持不变，即入射光的频率不变，根据光电效应规律可知，入射光越强，饱和光电流越大，选项C正确；根据链式反应的特点可知，链式反应属于重核的裂变，选项D正确。(2)Eh3.31019JWEEk2.91019J13(2013山东青岛一模)两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v6m/s的速度在光滑的水平地面上向右运动，质量为4kg的物块C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者
16、会粘在一起运动。求：(1)B与C碰撞后瞬间B与C的速度大小；(2)当弹簧的弹性势能最大时，物块A的速度为多大。答案(1)2m/s(2)3m/s解析(1)对B、C碰撞过程：mBv(mBmC)vBC解得vBC2m/s(2)当A、B、C三者速度相等时弹性势能最大，对A、B、C组成的系统，由动量守恒定律得：(mAmB)v(mAmBmC)vABC解得：vABC3m/s。14如图所示，质量为M的木块静置于光滑的水平面上，一质量为m、速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出。设木块对子弹的阻力恒为F，求：(1)射入过程中产生的内能为多少？木块至少为多长时子弹才不会穿出？(2)子弹在木块中运动了多长时间？答案(1
17、)(2)解析(1)以m和M组成的系统为研究对象，据动量守恒定律可得mv0(mM)v，得v动能的损失Emv (Mm)v2即E，损失的机械能转化为内能。设木块的位移为s，子弹相对于木块的位移为L，对m，由动能定理知F(sL)mv2mv对M，由动能定理知FsMv2联立以上两式得FLmv(Mm)v2即FLvL。(2)以子弹为研究对象，由牛顿运动定律和运动学公式可得t15(2013唐山模拟)如图所示，质量mA2kg的木块A静止在光滑水平面上。质量mB1kg的木块B以某一初速度v05m/s向右运动，与A碰撞后两者均向右运动。木块A向右运动，与挡板碰撞反弹(与挡板碰撞无机械能损失)。后来与B发生二次碰撞，碰
18、后A、B同向运动，速度分别为0.9m/s、1.2m/s。求：(1)第一次A、B碰撞后A的速度；(2)第二次碰撞过程中，A对B做的功。答案(1)2m/s1m/s(2)0.22J解析(1)设A、B第一次碰撞后的速度大小分别为vA1、vB1，由动量守恒定律得：mBv0mAvA1mBvB1A与挡板碰撞反弹，则第二次A、B碰撞前瞬间的速度分别为vA1、vB1，依题意易知第二次碰撞后A、B均向左运动，设碰撞后的速度大小分别为vA2、vB2，由动量守恒定律得：mAvA1mBvB1mAvA2mBvB2由mA2kg，mB1kg，v05m/s，vA20.9m/s，vB21.2m/s联立解得： vA12m/svB11m/s(2)设第二次碰撞过程中，A对B做的功为W，根据动能定理，WmBvmBv0.22J- 9 -