（新课标）2022高考物理 热点探究及预测十三 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核

新课标2022高考物理热点探究及预测十三动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核一、动量守恒定律的考查1．一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对艇的速度u水平地沿前进方向射出一质量为m的炮弹，不计水的阻力，则发炮后炮艇的速度v′满足下列各式中的哪一个(　　)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′)图12.一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图1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：(1)木块在ab段受到的摩擦力f；(2)木块最后距a点的距离s.图23．如图2所示，滑块A、C质量均为m，滑块B质量为m.开始时A、B分别以v1、v2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动，现将C无初速地放在A上，并与A粘合不再分开，此时A与B相距较近，B与挡板相距足够远．若B与挡板碰撞将以原速率反弹，A与B碰撞将粘合在一起．为使B能与挡板碰撞两次，v1、v2应满足什么关系？二、原子与原子核4．下列关于原子和原子核的说法正确的是(　　)A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B．玻尔理论的假设之一是原子能量的量子化C．放射性元素的半衰期随温度的升高而变短D．比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固5．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是(　　)A．α粒子的散射实验B．对阴极射线的研究C．天然放射性现象的发现D．质子的发现-6-\n6．核电站泄漏的污染物中含有碘131和铯137.碘131的半衰期约为8天，会释放β射线；铯137是铯133的同位素，半衰期约为30年，发生衰变时会辐射γ射线．下列说法正确的是(　　)A．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数三、能级跃迁7．氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则(　　)A．吸收光子的能量为hν1＋hν2B．辐射光子的能量为hν1＋hν2C．吸收光子的能量为hν2－hν1D．辐射光子的能量为hν2－hν1四、质能方程与核反应方程8．1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　)(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．(3)有些核反应过程是吸收能量的．例如，在X＋N→O＋H中，核反应吸收的能量Q＝[(mO＋mH)－(mX＋mN)]c2.在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能Ek轰击静止的N核，若Ek＝Q，则该核反应能否发生？请简要说明理由．-6-\n解析　(3)根据公式v＝由题图可知，撞前vA＝m/s＝4m/s，vB＝0(1分)撞后vA′＝vB′＝v＝m/s＝1m/s(1分)则由mAvA＝(mA＋mB)v(1分)解得：mB＝＝3kg(1分)答案　(1)BD　(2)Cs→Ba＋e　E/c2　(3)3kg试题分析选修3－5部分的高考题在新课标地区属于中档题，容易题．主要考查基本概念的辨析，基本规律的简单应用，物理情景一般较为单一，物理过程较少，物理计算除少数题目外大都比较容易，所以本部分试题得分率较高．命题特征本部分试题在新课标区多以拼盘式呈现．一般第一问为选择题，考查能级、原子核、核反应等问题．第二问为计算题，多考查动量守恒，两次或多次碰撞，有时涉及临界问题．氢原子光谱、能级图及跃迁、核反应方程、半衰期，动量守恒为考查的重点．知识链接1．动量守恒定律：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.2．碰撞：(1)碰撞是指两个或两个以上的相对运动的物体相遇时，作用时间极短、而相互作用力很大的现象．(2)分类-6-\n弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒．非弹性碰撞：碰撞过程中总机械能不守恒．完全非弹性碰撞：碰撞后物体合为一个整体，具有相同的速度．这种碰撞系统的机械能损失最大．3．玻尔的原子模型：(1)①轨道不连续；②能量不连续；③在各个定态中，原子稳定，不向外辐射能量．(2)能级：原子的各个不连续的能量值，叫做能级．4．氢原子能级图及跃迁规律．5．氢原子光谱．6．天然放射现象及三种射线的比较．7．原子核的衰变、半衰期．8．核反应及反应方程式．9．核能及计算.1．下列说法正确的是(　　)A．光电效应中的光电子是从原子核内部释放出来的B．天然的放射现象揭示了原子核结构的复杂性C．氢原子从高能级向低能级跃迁可以解释氢原子的发光现象D．根据α粒子散射实验，建立起原子的能级结构模型2．下列说法中正确的是(　　)A．实物粒子只具有粒子性，不具有波动性B．卢瑟福通过α粒子散射实现现象，提出了原子的核式结构模型C．光波是概率波，光子在前进和传播过程中，其位置和动量能够同时确定D．在工业和医疗中经常使用激光，是因为其光子的能量远大于γ光子的能量3．三个原子核X、Y、Z，X核射出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦(He)，则下面说法正确的是(　　)A．X核比Z核多一个质子B．X核比Z核少一个中子C．X核的质量数比Z核质量数大3D．X核与Z核的总电荷是Y核电荷的3倍4．14C是一种半衰期为5730年的放射性同位素．若考古工作者探测到某古木中14C的含量为原来的，则该古树死亡的时间距今大约(　　)A．22920年B．11460年C．5730年D．2865年5．(1)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，但安全是核电站面临的非常严峻的问题．核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于它对人体的毒性，与其他放射性相比钚这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险．已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24-6-\n100年，其衰变方程为Pu→X＋He＋γ，下列有关说法正确的是(　　)A．X原子核中含有143个中子B．100个Pu经过24100年后一定还剩余50个C．由于衰变时释放巨大能量，根据E＝mc2，衰变过程总质量增加D．衰变发出的γ放射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力(2)氢原子的光谱在可见光范围内有四条谱线，其中在靛紫色区内的一条是处于量子数n＝4能级的氢原子跃迁到n＝2的能级发出的，氢原子的能级如图4图4所示，已知普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，则该条谱线光子的能量为______eV，该条谱线光子的频率为____Hz.(结果保留3位有效数字)(3)已知金属铷的极限频率为5.15×1014Hz，现用波长为5.0×10－7m的一束光照射金属铷，能否使金属铷发生光电效应？若能，请算出逸出光电子的最大初动能．(结果保留两位有效数字)6．(1)下列说法中错误的是(　　)A．卢瑟福通过实验发现了质子的核反应方程为He＋N→O＋HB．铀核裂变的核反应是U→Ba＋Kr＋2nC．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，质子和中子结合成一个α粒子，释放的能量是(2m1＋2m2－m3)c2D．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2，那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要吸收波长为的光子图5(2)如图5所示，质量M＝40g的靶盒A静止在光滑水平导轨上的O点，水平轻质弹簧一端拴在固定挡板P上，另一端与靶盒A连接．Q处有一固定的发射器B，它可以瞄准靶盒发射一颗水平速度为v0＝50m/s，质量m＝10g的弹丸．当弹丸打入靶盒A后，便留在盒内．碰撞时间极短，不计空气阻力．问：弹丸进入靶盒A后，弹簧的最大弹性势能为多少？7．(1)核泄漏物中的碘－131具有放射性，它在自发地进行β衰变时，生成元素氙(元素符号为Xe)，同时辐射出γ射线，请完成后面的核反应方程I→____＋____＋γ.碘－131的半衰期为8天，经过32天(约为一个月)，其剩余的碘－131为原来的________，所以在自然状态下，其辐射强度会较快减弱，不必恐慌．(2)甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而迎面相撞，已知甲运动员的质量为60kg，乙运动员的质量为70kg，接触前两运动员速度大小均为5m/s，冲撞后甲被撞回，速度大小为2m/s，问撞后乙的速度多大？方向如何？-6-\n答案考题展示1．B2．(1)　(2)L3．1.5v2<v1≤2v2或v1≤v2<v14．B　5.A　6.D　7.D8．(1)A　(2)越大　　(3)He；不能发生，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求预测演练1．BC　2.B　3.C　4.B5．(1)AD　(2)2.55　6.15×1014(3)能　5.6×10－20J6．(1)B　(2)2.5J7．(1)Xe　e　1/16(2)1m/s　方向与乙撞前(或甲撞后)的运动方向相反(或与甲撞前的运动方向相同)TP-6-