量子物理原子物理和动量专题

1量子物理、原子物理和动量专题（2013新课标1卷）35．[物理—选修3-5]（15分）⑴（6分）一质子束入射到静止靶核2713Al上，产生如下核反应：2713pAlXn式中P代表质子，n代表中子，X代表核反应产生的新核。由反应式可知，新核X的质子数为，中子数为。⑵（9分）在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d。现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为μ。B的质盘为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。（2013新课标2卷）35．[物理—选修3-5]（15分）⑴（5分）关于原子核的结合能，下列说法正确的是_________（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分)。A．原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B．一重原子核衰变成α粒子和另一原子核，衰变产物的结合能之和一定大于原来重核的结合能C．铯原子核（13355Cs）的结合能小于铅原子核（20882Pb）的结合能D．比结合能越大，原子核越不稳定E．自由核子组成原子核时，其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能【答案】ABC⑵（10分）如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C。B的左侧固定一轻弹簧（弹簧左侧的挡板质最不计）。设A以速度v０朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动。假设B和C碰撞过程时间极短。求从Ａ开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，(i)整个系统损失的机械能；(ii)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。【答案】(i)20116mv(ii)201348mvABCv02（2012新课标）35.[物理——选修3-5]（15分）（1）（6分）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：21H+31H→42He+x，式中x是某种粒子。已知：21H、31H、42He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为_________MeV（结果保留3位有效数字）（2）（9分）如图，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点O。让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60°。忽略空气阻力，求（i）两球a、b的质量之比；（ii）两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。（2011新课标）35．[3-5]（15分）⑴（6分）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______。若用波长为λ（λλ0）的单色光做该实验，则其遏止电压为______。已知电子的电荷量、真空中的光速和布朗克常量分别为e、c和h。⑵（9分）如图，A、B、C三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连。将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体。现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起。以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离。已知C离开弹簧后的速度恰为v0。求弹簧释放的势能。abOABC3（2010宁夏卷）34．[物理——选修3-5](15分)（1）(5分)用频率为0v的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为123vvv、、的三条谱线，且321vvv＞＞，则。(填入正确选项前的字母)A．01vv＜B．321vvvC．0123vvvvD.123111vvv【答案】B【解析】大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，321hhh，解得：321vvv，选项B正确（2）(10分)如图所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一竖直的墙。重物质量为木板质量的2倍，重物与木板间的动摩擦因数为。使木板与重物以共同的速度v0向右运动，某时刻木板与墙发生弹性碰撞，碰撞时间极短。求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间。设木板足够长，重物始终在木板上。重力加速度为g。【答案】043vg（2009宁夏卷）36．［物理——选修3-5］（15分）（1）（5分）关于光电效应，下列说法正确的是_______（填入选项前的字母，有填错的不得分）A．极限频率越大的金属材料逸出功越大B．只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应C．从金属表面出来的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小D．入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多（2）（10分）两质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h。物块从静止滑下，然后双滑上劈B。求物块在B上能够达到的最大高度。4（2008宁夏卷）33.[物理─选修3－5]（15分）(1)（6分）天然放射性元素23994Pu经过次衰变和次衰变，最后变成铅的同位素。（填入铅的三种同位素20682Pb、20782Pb、20882Pb中的一种）(2)（9分）某同学利用如图所示的装置验证动量守恒定律。图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A、B两摆球均很小，质量之比为1∶2。当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放。结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角成30°。若本实验允许的最大误差为±4％，此实验是否成功地验证了动量守恒定律？（2007宁夏卷）D．（物理——选修3－5）在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动。在小球的前方O点处有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示。小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1/m2。ABOPQv05（2013海南卷）17．模块3-5试题（12分）（1）（4分）原子核23290Th具有天然放射性，它经过若干次α衰变和β衰变后会变成新的原子核。下列原子核中，有三种是23290Th衰变过程中可以产生的，它们是（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）ACDA．20482PbB．20382PbC．21084PoD．22488RaE．22688Ra（2）（8分）如图，光滑水平面上有三个物块A、B和C，它们具有相同的质量，且位于同一直线上。开始时，三个物块均静止，先让A以一定速度与B碰撞，碰后它们粘在一起，然后又一起与C碰撞并粘在一起，求前后两次碰撞中损失的动能之比。3（2012海南卷）ABC6（2011海南卷）19．模块3-5试题（12分）（1）（4分）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄露的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_______和__________（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和_______.A．13711560XBanB．13102541XXeeC．13703561XBaeD．13114541XXep答案：B、C7882解析：由质量数和核电荷数守恒可以得出正确选项BC131I和137Cs原子核中的中子数分别78和82（2）（8分）一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止。重力加速度为g。求（i）木块在ab段受到的摩擦力f；（ii）木块最后距a点的距离s。（2010年海南卷）19．模块3—5试题（12分）（1）（4分）能量为Ei的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能量Ei称为氢的电离能。现用一频率为v的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为（用光子频率v、电子质量m、氢的电离能Ei与普朗克常量h表示）（2）（8分）在核反应堆中，常用减速剂使快中子减速。假设减速剂的原子核质量是中子的k倍，中子与原子核的每次碰撞都可看成是弹性正磁。设每次碰撞前原子核可认为是静止的，求N次碰撞后中子速率与原速率之比。7（2007海南卷）19、模块3－5试题⑴氢原子第n能级的能量为1n2EEn，其中E1是基态能量。而n＝1，2，…。若一氢原子发射能量为1316E的光子后处于比基态能量高出134E的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？⑵一速度为v的高速α粒子（42He）与同方向运动的氖核（2010Ne）发生弹性正碰，碰后α粒子恰好静止。求碰撞前后氖核的速度（不计相对论修正）（2013山东卷）38、（8分）【物理——选修3－5】（1）恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应在，当温度达到103K时，可以发生“氦燃烧”。①完成“氦燃烧”的核反应议程：BeHe8442_____。②Be84是一种不稳定的粒子，其半衰期为s161026。一定质量的Be84经s24108.7后所剩Be84占开始时的___。（2）如图所示，光滑水平轨道上放置以A（上表面粗糙）和滑块C，滑块B置于A的左端。三者质量分别为mA=2Kg、mB=1Kg、mC=2Kg。开始时C静止，A、B一起以v0=5m/s的速度匀速向右运动，A与C相碰撞（时间极短）后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。ABC8（2012山东卷）38．（8分）[物理——物理3—5]（1）氢原子第n能级的能量为12nEEn，其中E1为基态能量。当氢原子由第4能级跃迁到第2级级时，发生光子的频率为v1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为v2，则12vv。（2）光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA=3m、mB=mC=m，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后，A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。（2011山东卷）38．（8分）[3-5]⑴碘131核不稳定，会发生β衰变，其半衰变期为8天。碘131核的衰变方程：I13153______________（衰变后的元素用X表示）。经过________天有75%的碘131核发生了衰变。⑵如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水的阻力）38、（1）①1310541Xe；②16；（2）4v0v02v0甲乙9（2010山东卷）38．（8分）【物理—物理3-5】（1）大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89eV、10.2eV、12.09eV。跃迁发生前这些原子分布在个激发态能级上，其中最高能级的能量值是eV（基态能量为-13.6eV）。由于氢原子得基态能量为-13.6eV，跃迁时放出三种不同能量的光子，应在2激发态。最高