高考物理 考前教材回歸五 動(dòng)量守恒 原子物理

動(dòng)量守恒 原子物理 1．關(guān)于天然放射現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．α射線是由氦原子核衰變產(chǎn)生 B．β射線是由原子核外電子電離產(chǎn)生 C．γ射線是由原子核外的內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生 D．通過(guò)化學(xué)反應(yīng)不能改變物質(zhì)的放射性 [答案]　D [解析]　　α射線是原子核衰變中放出的由氦核組成的粒子流，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；β射線是原子核衰變中核內(nèi)放出的高速電子流，它是由核內(nèi)一個(gè)中子轉(zhuǎn)化成一個(gè)質(zhì)子時(shí)放出的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；γ射線是原子核衰變過(guò)程中，產(chǎn)生的新核具有過(guò)多的能量， 這些能量以γ光子的形式釋放出來(lái)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；化學(xué)反應(yīng)只是原子間核外電子的轉(zhuǎn)移，不改變?cè)雍说慕Y(jié)構(gòu)，所以不能改變物質(zhì)的放射性，選項(xiàng)D正確． 2．表示放射性元素碘131( 53131I)β衰變的方程是(　　) A. 53131I→ 51127Sb＋24He B. 53131I→ 54131Xe＋－1 0e C. 53131I→ 53130I＋01n D. 53131I→ 52130Te＋11H [答案]　B [解析]　　原子核發(fā)生β衰變時(shí)，從原子核內(nèi)部釋放出一個(gè)電子，同時(shí)生成一個(gè)新核，選項(xiàng)B正確． 3．如圖所示，小車(chē)與木箱緊挨著靜止放在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一男孩站在小車(chē)上用力向右迅速推出木箱．關(guān)于上述過(guò)程， 下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．男孩和木箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B．小車(chē)與木箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C．男孩、小車(chē)和與木箱三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 D．木箱的動(dòng)量增量與男孩、小車(chē)的總動(dòng)量增量相同 [答案]　C [解析]　　如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零，那么這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變．選項(xiàng)A中，男孩和木箱組成的系統(tǒng)受到小車(chē)對(duì)系統(tǒng)的摩擦力的作用；選項(xiàng)B中，小車(chē)與木箱組成的系統(tǒng)受到人對(duì)系統(tǒng)的摩擦力的作用；動(dòng)量、動(dòng)量的改變量均為矢量，選項(xiàng)D中，木箱的動(dòng)量增量與男孩、小車(chē)的總動(dòng)量增量大小相同、方向相反，故本題正確選項(xiàng)為C. 4．已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1，激發(fā)態(tài)能量En＝E1/n2，其中n＝2,3….用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的光子的最大波長(zhǎng)為(　　) A．－ B．－ C．－ D．－ [答案]　C [解析]　　根據(jù)激發(fā)態(tài)能量公式En＝可知?dú)湓拥谝患ぐl(fā)態(tài)的能量為，設(shè)能使氫原子從第一激發(fā)態(tài)電離的最大波長(zhǎng)(設(shè)波長(zhǎng)為λm)的光子能量為ΔE，則有＋ΔE＝0，且ΔE＝h，聯(lián)立解得λm＝－，所以本題正確選項(xiàng)只有C. 5．如圖所示，一小物塊從粗糙斜面上的O點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，在小物塊經(jīng)過(guò)的路徑上有A、B兩點(diǎn)，且A、B間的距離恒定不變．當(dāng)O、A兩點(diǎn)間距離增大時(shí)，對(duì)小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．摩擦力對(duì)小物塊的沖量變大 B．摩擦力對(duì)小物塊的沖量變小 C．小物塊動(dòng)能的改變量增大 D．小物塊動(dòng)能的改變量減小 [答案]　B [解析]　　依題意，OA距離越大即小物塊初始釋放位置越高，則經(jīng)過(guò)AB段的時(shí)間變短，故摩擦力對(duì)小物塊的沖量變小，選項(xiàng)A錯(cuò)，B對(duì)；在AB段小物塊受到的合外力不因OA距離變化而變化，AB段的位移恒定，故合外力對(duì)小物塊做功不變，即小物塊動(dòng)能的改變量不變，選項(xiàng)C、D均錯(cuò)． 6．碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰期為8天． ①碘131核的衰變方程： 53131I→________(衰變后的元素用X表示)． ②經(jīng)過(guò)________天有75%的碘131核發(fā)生了衰變． [答案]　①54131X＋－1 0e?、?6 [解析]　　①衰變過(guò)程遵循核電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，有 53131I→ 54131X＋－1 0e ②根據(jù)半衰期的定義可知，經(jīng)2個(gè)半衰期的時(shí)間即16天，共有＋×＝的碘發(fā)生了衰變． 7．利用氦－3(23He)和氘進(jìn)行的聚變安全無(wú)污染，容易控制．月球上有大量的氦－3，每個(gè)航天大國(guó)都將獲得氦－3作為開(kāi)發(fā)月球的重要目標(biāo)之一．“嫦娥一號(hào)”探月衛(wèi)星執(zhí)行的一項(xiàng)重要任務(wù)就是評(píng)估月球中氦－3的分布和儲(chǔ)量．已知兩個(gè)氘核(12H)聚變生成一個(gè)氦－3，則該核反應(yīng)方程為_(kāi)___________________；已知12H的質(zhì)量為m1,23He的質(zhì)量為m2，反應(yīng)中新產(chǎn)生的粒子的質(zhì)量為m3，則上述核反應(yīng)中釋放的核能為ΔE＝________. [答案]　12H＋ 12H→23He＋01n　(2m1－m2－m3)c2 [解析]　　由核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量數(shù)守恒和核電荷數(shù)守恒可知，反應(yīng)過(guò)程中要產(chǎn)生中子．核反應(yīng)方程為12H＋12H→23He＋01n，釋放的核能為(2m1－m2－m3)c2. 8．有些核反應(yīng)過(guò)程是吸收能量的．例如，在X＋714N→817O＋11H中，核反應(yīng)吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mX＋mN)]c2.在該核反應(yīng)方程中，X表示什么粒子？X粒子以動(dòng)能Ek轟擊靜止的 714N核，若EK＝Q，則該核反應(yīng)能否發(fā)生？請(qǐng)簡(jiǎn)要說(shuō)明理由． [答案]　24He　不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)椴荒芡瑫r(shí)滿(mǎn)足能量守恒和動(dòng)量守恒的要求． [解析]　　由質(zhì)量數(shù)及電荷數(shù)守恒知，X應(yīng)為24He. 9．如圖所示，在水平光滑直導(dǎo)軌上，靜止著三個(gè)質(zhì)量均為m＝1kg的相同小球A、B、C.現(xiàn)讓A球以v0＝2m/s的速度向B球運(yùn)動(dòng)，A、B兩球碰撞后粘合在一起，兩球繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)并跟C球碰撞，碰后A、B未分開(kāi)，C球的速度vC＝1m/s.求： (1)A、B兩球碰撞后的共同速度； (2)兩次碰撞過(guò)程中損失的總動(dòng)能． [答案]　(1)1m/s　(2)1.25J [解析]　　(1)A、B相碰滿(mǎn)足動(dòng)量守恒mv0＝2mv1 得兩球跟C球相碰前的速度v1＝1m/s (2)兩球與C球相碰同樣滿(mǎn)足動(dòng)量守恒2mv1＝mvC＋2mv2 得兩球碰后的速度v2＝0.5m/s 兩次碰撞損失的總動(dòng)能ΔEk損＝mv02－×2mv22－mvC2＝1.25J. 10．一端固定于豎直墻壁上的輕質(zhì)彈簧，另一端連接一質(zhì)量為m的滑塊A，彈簧處于原長(zhǎng)位置，另一個(gè)完全相同的滑塊B與A相距為d，兩滑塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)使B獲得一水平向左的速度v0，后與A碰撞并粘連，最后A、B靜止時(shí)彈簧剛好處于原長(zhǎng)．兩滑塊可視為質(zhì)點(diǎn)，求A、B相撞后滑行的總路程． [答案]　－ [解析]　　設(shè)滑塊B與A碰撞前的速度為v1，由動(dòng)能定理得： －μmgd＝mv12－mv02 得：v1＝ B與A相撞粘連后的速度為v2，由動(dòng)量守恒定律得： mv1＝2mv2 得v2＝ 設(shè)A、B相撞后滑行的總路程為x由動(dòng)能定理得： －2μmgx＝0－(2m)v22 解得x＝＝－. 11．用速度大小為v的中子轟擊靜止的鋰核(36Li)，發(fā)生核反應(yīng)后生成氚核和α粒子，生成的氚核速度方向與中子的初速度方向相反，氚核與α粒子的速度之比為7 ∶8.中子的質(zhì)量為m，質(zhì)子的質(zhì)量可近似看做m，光速為c. (1)寫(xiě)出核反應(yīng)方程； (2)求氚核和α粒子的速度大?。? (3)若核反應(yīng)過(guò)程中放出的核能全部轉(zhuǎn)化為α粒子和氚核的動(dòng)能，求出質(zhì)量虧損． [答案]　(1)01n＋36Li→13H＋24He　(2)　　(3) [解析]　　(1)01n＋36Li→13H＋24He.① (2)由動(dòng)量守恒定律得mnv＝－mHv1＋mHev2② 由題意得v1 ∶v2＝7 ∶8 解得v1＝v，v2＝v③ (3)氚核和α粒子的動(dòng)能之和為Ek＝×3mv12＋×4mv22＝mv2④ 釋放的核能為ΔE＝Ek－Ekn＝mv2－mv2＝mv2⑤ 由愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程得，質(zhì)量虧損為Δm＝＝.⑥ 12．如圖所示，靜置于水平地面的三輛手推車(chē)沿一直線排列，質(zhì)量均為m，人在極短的時(shí)間內(nèi)給第一輛車(chē)一水平?jīng)_量使其運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車(chē)運(yùn)動(dòng)了距離L時(shí)與第二輛車(chē)相碰，兩車(chē)以共同速度繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了距離L時(shí)與第三車(chē)相碰，三車(chē)以共同速度又運(yùn)動(dòng)了距離L時(shí)停止．車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恒為車(chē)所受重力的k倍，重力加速度為g，若車(chē)與車(chē)之間僅在碰撞時(shí)發(fā)生相互作用，碰撞時(shí)間很短，忽略空氣阻力，求： (1)整個(gè)過(guò)程中摩擦阻力所做的總功； (2)人給第一輛車(chē)水平?jīng)_量的大??； (3)第一次與第二次碰撞系統(tǒng)動(dòng)能損失之比． [答案]　(1)－6kmgL　(2)2m　(3)13/3 [解析]　　(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦阻力做的總功為W，則 W＝－kmgL－2kmgL－3kmgL＝－6kmgL (2)設(shè)第一車(chē)初速度為u0，第一次碰前速度為v1，碰后共同速度為u1；第二次碰前速度為v2，碰后共同速度為u2；人給第一車(chē)的水平?jīng)_量大小為I. 由：－kmgL＝mv12－mu02 －k(2m)gL＝(2m)v22－(2m)u12 －k(3m)gL＝0－(3m)u22 mv1＝2mu1 2mv2＝3mu2 得： I＝mu0－0＝2m (3)設(shè)兩次碰撞中系統(tǒng)動(dòng)能損失分別為ΔEk1和ΔEk2 由：ΔEk1＝kmgL ΔEk2＝kmgL 得：ΔEk1/ΔEk2＝13/3.