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【创新设计】(山东专用)2022届高考物理二轮专题复习 专讲训练 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.(1)下列说法正确的是________.(双选,填正确答案标号)A.每种元素都有自己的特征谱线,利用特征谱线可以鉴别物质或确定物质的组成成分B.天然放射现象放出的β粒子是质子向中子转变时产生的C.卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构D.对放射性物质施加压力,其半衰期不会改变(2)如图6-15-14所示,质量分别为m1=0.5kg、m2=0.49kg的两个小滑块固定在轻质弹簧的两端,静止于光滑的水平面上,m1靠在光滑的竖直墙上.现有一质量m=0.01kg的子弹,以v0=600m/s的水平初速度射入m2中,最后m1、m2都将向右运动.求在此过程中竖直墙对m1的冲量I.图6-15-14解析 (2)设子弹m和滑块m2碰后的共同速度的大小为v,对由滑块m2和子弹m组成的系统,由动量守恒定律可得:mv0=(m+m2)v在m2和m以共同速度v(方向向左)压缩弹簧而后又回到碰撞的初位置时,由机械能守恒可知,m2和m的共同速度大小仍为v(方向向右),此时弹簧、竖直墙对m1的作用力都为零.取m1、弹簧以及m2和m这一系统为研究对象,从m2开始向左运动到又回到初位置的整个过程,设墙对m1的冲量大小为I,对系统由动量定理可得:I=(m+m2)v-[-(m2+m)v]由上式可得:I=2mv0代入数据有:I=12N·s答案 (1)AD (2)12N·s2.(1)下列说法中正确的是________.(双选,填正确答案标号)A.β衰变现象说明电子是原子核的组成部分B.目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变C.一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时,能辐射3种不同频率的光子D.卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型(2)如图6-15-15所示,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(弹簧左侧的挡板质量不计).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C6\n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,图6-15-15①整个系统损失的机械能;②弹簧被压缩到最短时的弹性势能.解析 (1)β衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分,A选项错误;目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变,故B选项正确;一群氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时,能辐射C=3种不同频率的光子,而一个氢原子从n=3的激发态跃迁到基态时,只能是三种可能频率中的一种或两种,故C选项错误;卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型,D选项正确.(2)①从A压缩弹簧到A与B具有相同速度v1时,对A、B与弹簧组成的系统,由动量守恒定律得mv0=2mv1①此时B与C发生完全非弹性碰撞,设碰撞后它们的瞬时速度为v2,损失的机械能为ΔE,对B、C组成的系统,由动量守恒定律和能量守恒定律得mv1=2mv2②mv=ΔE+×(2m)v③联立①②③式得ΔE=mv④②由②式可知v2<v1,A将继续压缩弹簧,直至A、B、C三者速度相同,设此速度为v3,此时弹簧被压缩至最短,其弹性势能为Ep,由动量守恒定律和能量守恒定律得mv0=3mv3⑤mv-ΔE=×(3m)v+Ep⑥联立④⑤⑥式得Ep=mv.⑦答案 (1)BD (2)①mv ②mv3.(1)如图6-15-16所示为氢原子能级示意图的一部分,则下列说法正确的是________.(双选,填正确答案标号)6\n图6-15-16A.从高能级向低能级跃迁时,氢原子要向外放出能量,电势能减少B.大量处于n=4能级的氢原子跃迁时最多能辐射3种频率的光C.用11.2eV的光子照射,氢原子能从n=1能级跃迁到n=2能级D.从n=4能级跃迁到n=2能级比从n=3能级跃迁到n=1能级辐射出电磁波的波长长(2)光滑水平面上有三个物块A、B和C位于同一直线上,如图6-15-17所示,B的质量为m,A、C的质量都为3m,开始时三个物块都静止.让B获得向右的初速度v0,先与C发生弹性碰撞,然后B又与A发生碰撞并粘在一起,求B在前、后两次碰撞中受到的冲量大小之比.图6-15-17解析 (2)取向右为正方向,设B、C发生弹性碰撞后的速度分别为v1、v2mv0=mv1+3mv2mv=mv+×3mv可解得:v1=-v0,v2=v0B受到的冲量I1=mv1-mv0=-mv0设B与A碰撞后的共同速度为v3mv1=(m+3m)v3v3=-v0B受到的冲量I2=mv3-mv1=mv0所以B两次受到的冲量大小之比|I1|∶|I2|=4答案 (1)AD (2)44.(1)下列说法正确的是________.(双选,填正确答案标号)A.N+H―→C+He是α衰变方程B.H+H―→He+γ是核聚变反应方程C.U―→Th+He是核裂变反应方程D.He+Al―→P+n是原子核的人工转变方程6\n图6-15-18(2)如图6-15-18所示,在光滑水平面上放置有质量均为M=2kg的甲、乙两辆小车,两车之间通过一感应开关相连(当滑块滑过两车连接处时,感应开关使两车自动分离,分离时对两车及滑块的瞬时速度没有影响),甲车上表面光滑,乙车上表面与滑块P之间的动摩擦因数μ=0.5.一根轻质弹簧固定在甲车的左端,质量为m=1kg的滑块P(可视为质点)与弹簧的右端接触但不相连,用一根细线拴在甲车左端和滑块P之间使弹簧处于压缩状态,此时弹簧的弹性势能E0=10J,弹簧原长小于甲车长度,整个系统处于静止状态.现剪断细线,滑块P滑上乙车后最终未滑离乙车,g取10m/s2.求:①滑块P滑上乙车前的瞬时速度的大小;②滑块P滑上乙车后相对乙车滑行的距离.解析 (1)核反应类型分四种,方程特点各有不同,衰变方程的左边只有一个原子核,右边出现α或β粒子.聚变方程的左边是两个轻核反应,右边是中等原子核.裂变方程的左边是重核与中子反应,右边是中等原子核.人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应,右边也是常见元素的原子核,由此可知B、D两选项正确.(2)①设滑块P滑上乙车前的瞬时速度为v,甲、乙的速度为v共,对整体应用动量守恒和能量守恒有:mv-2Mv共=0E0=mv2+×2Mv解之得v=4m/s,v共=1m/s所以滑块P滑上乙车前的瞬时速度大小为4m/s②设滑块P和乙车达到的共同速度为v′,相对滑行距离为L,对滑块P和乙车有:mv-Mv共=(m+M)v′μmgL=mv2+Mv-(m+M)v′2代入数据解得:L=m答案 (1)BD (2)①4m/s ②m5.(2022·山东名校联考信息卷)(1)若两个氘核发生聚变,生成一个He和未知粒子X,已知中子的质量为m1,质子的质量为m2,氘核的质量为m3,He的质量为m4,则未知粒子X是________,该核聚变所释放的核能为________.6\n(2)有人对鞭炮中炸药爆炸的威力产生了浓厚的兴趣,他设计如图6-15-19实验:在一光滑水平面上,紧挨着放置两个可视为质点的物体A、B,它们的质量分别为m1、m2,并在它们之间放少量炸药,水平面左方有一弹性的挡板,右方接一光滑的1/4竖直圆轨道.刚开始A、B两物体静止,点燃炸药让其爆炸,物体A向左运动与挡板碰后原速率返回,在水平面上追上物体B并与其碰撞后粘在一起,最后恰能到达圆弧轨道的最高点,已知圆弧的半径为R.求炸药爆炸时对A、B两物体所做的功.图6-15-19解析 (2)炸药爆炸后,设物体A的速度大小为v1,物体B的速度大小为v2,由动量守恒定律可得m1v1-m2v2=0物体A与挡板碰后追上物体B,碰后两物体共同的速度设为v,碰撞前后动量守恒,m1v1+m2v2=(m1+m2)v两物体上升到圆弧轨道的最高点时速度减为0,两物体的动能转化为势能,(m1+m2)v2=(m1+m2)gR炸药爆炸时对A、B所做的功W=m1v+m2v解得W=答案 (1)中子(或n) (2m3-m1-m4)c2(2)W=6.(2022·山东命题原创卷)(1)某原子核X发生α衰变生成新核Y,其衰变方程为________;若核X半衰期为半年,则经过________有的核X发生了衰变.图6-15-20(2)如图6-15-20所示,质量为M=10kg的小车静止在光滑的水平地面上,其AB6\n部分为半径R=0.5m的光滑圆弧,BC部分水平粗糙,BC长为L=2m.一可看作质点的小物块从A点由静止释放,滑到C点刚好停止.已知小物块的质量m=6kg,g取10m/s2.求:①小物块与小车BC部分间的动摩擦因数;②小车的最大速度.解析 (2)①根据题述,小物块滑至C点时,小物块和小车均静止,根据功能关系有mgR=μmgL可得μ===0.25②小物块滑至B点时,车速最大,设最大车速为vmax,此时小物块的速度为v.选取小物块和小车组成的系统为研究对象,在小物块从A点滑到B点的过程中水平方向由动量守恒定律得:Mvmax=mv由机械能守恒定律得:mgR=mv2+Mv联立并代入数据解得:vmax==1.5m/s答案 (1)X→Y+He 1年(2)①0.25 ②1.5m/s6

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发布时间:2022-08-26 00:35:08 页数:6
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文章作者:U-336598

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