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【创新设计】(山东专用)2022高考物理二轮专题辅导训练 专题6 第15讲 动量守恒定律 原子结构和原子核(含解析)

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 第15讲 动量守恒定律 原子结构和原子核1.(2022·山东卷,38)(1)氢原子第n能级的能量为En=,其中E1为基态能量.当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时,发出光子的频率为ν1;若氢原子由第2能级跃迁到基态,发出光子的频率为ν2,则=________.(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.图6-15-1对B、C木块:mBvB=(mB+mC)v②由A与B间的距离保持不变可知vA=v③联立①②③式,代入数据得vB=v0.④答案 (1) (2)v02.(2022·山东卷,38)(1)恒星向外辐射的能量来自其内部发生的各种热核反就,当温度达到108K时,可以发生“氦燃烧”.①完成“氦燃烧”的核反应方程:He+________→Be+γ.②Be是一种不稳定的粒子,其半衰期为2.6×10-16s.一定质量的Be,经7.8×10-16s后所剩Be占开始时的________.(2)如图6-15-2所示,光滑水平轨道上放置长板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发生碰撞(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.图6-15-2解析 (1)①根据质量数和电荷数守恒可知He+He→Be+γ.②经历半衰期的次数n===3,故剩余的占开始时的()3=.-5-\n(2)因碰撞时间极短,A与C碰撞过程动量守恒,设碰后瞬间A的速度为vA,C的速度为vC,以向右为正方向,由动量守恒定律得mAv0=mAvA+mCvC①A与B在摩擦力作用下达到共同速度,设共同速度为vAB,由动量守恒定律得mAvA+mBv0=(mA+mB)vAB②A与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞,应满足vAB=vC③联立①②③式,代入数据得vA=2m/s答案 (1)①He ② (2)2m/s3.(2022·山东卷,39)(1)氢原子能级如图6-15-3所示,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm.以下判断正确的是________.(双选,填正确答案标号)图6-15-3a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nmb.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级c.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d.用波长为633nm的光照射,不能使氢原子从n=2跃迁到n=3的能级图6-15-4(2)如图6-15-4所示,光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接,A的质量为m.开始时橡皮筋松弛,B静止,给A向左的初速度v0.一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并粘在一起.碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半.求:①B的质量;②碰撞过程中A、B系统机械能的损失.解析 (1)根据氢原子的能级图和能级跃迁规律,当氢原子从n=2能级跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长一定小于656nm,因此a选项错误;根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子,可知b选项错误,d选项正确;一群处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子,所以c选项正确.(2)①以初速度v0的方向为正方向,设B的质量为mB,A、B碰撞后的共同速度为v,由题意知:碰撞前瞬间A的速度为,碰撞瞬间B的速度为2v,由动量守恒定律得m·+mB·2v=(m+mB)v①由①式得mB=②②从开始到碰撞后的全过程,由动量守恒定律得mv0=(m+mB)v③设碰撞过程A、B系统机械能的损失为ΔE,则ΔE=m()2+mB(2v)2-(m+mB)v2④联立②③④式得ΔE=mv⑤-5-\n答案 (1)cd (2)① ②mv4.(2022·新课标全国卷Ⅰ,35)(1)(6分)关于天然放射性,下列说法正确的是________.(填正确答案标号.选对1个得3分,选对2个得4分,选对3个得6分.每选错1个扣3分,最低得分为0分)A.所有元素都可能发生衰变B.放射性元素的半衰期与外界的温度无关C.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D.α、β和γ三种射线中,γ射线的穿透能力最强E.一个原子核在一次衰变中可同时放出α、β和γ三种射线图6-15-5(2)(9分)如6-15-5所示,质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方,B球距离地面的高度h=0.8m,A球在B球的正上方.先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放.当A球下落t=0.3s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰.碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零.已知mB=3mA,重力加速度大小g=10m/s2,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失.求:①B球第一次到达地面时的速度;②P点距离地面的高度.解析 (1)只有原子序号超过83的元素才能发生衰变,选项A错.半衰期由原子核内部的结构决定,与外界温度无关,选项B对.放射性来自于原子核内部,与其形成的化合物无关,选项C对.α、β、γ三种射线中,γ射线能量最高,穿透能力最强,选项D对.一个原子核在一次衰变中要么是α衰变、要么是β衰变,同时伴随γ射线的产生,选项E错.(2)①设B球第一次到达地面时的速度大小为vB,由运动学公式有vB=①将h=0.8m代入上式,得vB=4m/s②②设两球相碰前后,A球的速度大小分别为v1和v1′(v1′=0),B球的速度分别为v2和v2′.由运动学规律可得v1=gt③由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变,规定向下的方向为正,有mAv1+mBv2=mBv2′④mAv+mBv=mBv2′2⑤设B球与地面相碰后的速度大小为vB′,由运动学及碰撞的规律可得vB′=vB⑥设P点距地面的高度为h′,由运动学规律可得h′=⑦联立②③④⑤⑥⑦式,并代入已知条件可得h′=0.75m⑧答案 (1)BCD (2)①4m/s ②0.75m5.(2022·新课标全国卷Ⅱ,35)(1)(5分)在人类对微观世界进行探索的过程中,科学实验起到了非常重要的作用.下列说法符合历史事实的是________.(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)-5-\nA.密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D.卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E.汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的,并测出了该粒子的比荷(2)(10分)现利用图6-15-6所示的装置验证动量守恒定律.在图中,气垫导轨上有A、B两个滑块,滑块A右侧带有一弹簧片,左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连;滑块B左侧也带有一弹簧片,上面固定一遮光片,光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间.图6-15-6实验测得滑块A的质量m1=0.310kg,滑块B的质量m2=0.108kg,遮光片的宽度d=1.00cm;打点计时器所用交流电的频率f=50.0Hz.将光电门固定在滑块B的右侧,启动打点计时器,给滑块A一向右的初速度,使它与B相碰.碰后光电计时器显示的时间为ΔtB=3.500ms,碰撞前后打出的纸带如图6-15-7所示.图6-15-7若实验允许的相对误差绝对值(||×100%)最大为5%,本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律?写出运算过程.解析 (1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.6×10-19C,选项A正确;贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了放射性元素,选项B错误;居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素,选项C正确;卢瑟福通过α粒子散射实验,得出了原子的核式结构理论,选项D错误;汤姆逊通过对阴极射线在电场及在磁场中偏转的实验,发现了阴极射线是由带负电的粒子组成,并测定了粒子的比荷,选项E正确.(2)按定义,物体运动的瞬时速度大小为v则v=①式中Δs为物块在很短时间Δt内走过的路程,设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ΔtA,则ΔtA==0.02s②ΔtA可视为很短,设在A碰撞前后瞬时速度大小分别为v0、v1,将②式和图给实验数据代入①式可得:v0=m/s=2.00m/s③v1=m/s=0.970m/s④设B在碰撞后的速度大小为v2,由①式有v2=⑤代入题所给的数据可得:v2=2.86m/s⑥设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p′,则p=m1v0⑦-5-\np′=m1v1+m2v2⑧两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为δγ=||×100%⑨联立③④⑥⑦⑧⑨式并代入有关数据,可得:δγ=1.7%<5%⑩因此,本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律.答案 (1)ACE (2)见解析从近几年山东卷来看,本专题考查的题型及知识内容都比较稳定.从题型看,试题一大一小的组合题型.小题是填空题或选择题,大题是计算题.从知识内容上看,小题考查的主要有:玻尔理论、核反应及核能,大题均为动量守恒或动量守恒与能量守恒相结合的题目.高考热点动量、动量定理、动量守恒定律及其应用为重点;原子的能级跃迁、原子核的衰变规律、核反应方程核能的计算应为次重点.命题预测2022年高考,动量、动量守恒定律及其应用以计算题的形式出现的可能性大,其他考点以选择题或填空题的形式出现,主要集中在氢原子的能级结构、能级公式,原子核的组成,核反应方程等知识点上.     -5-

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发布时间:2022-08-26 00:34:37 页数:5
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文章作者:U-336598

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