高考物理大一轮复习 第十三章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核章末检测-人教版高三全册物理试题.doc

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1、章末检测动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核(时间：60分钟满分：100分)1(1)(4分)据央视报道，中科院等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力，终于率先建成了世界上第一个全超导的托克马克装置并调试成功，这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是_A.NHeOHB.HHHenC.UThHeD.UnBaKr3nE.ThPae(2)(6分)如右图所示，在光滑水平直导轨上，静止放置三个质量均为m1 kg的相同小球A、B、C.现让A球以v02 m

2、/s的速度向B球运动，A、B两球碰撞后粘在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，C球的最终速度vC1 m/s，则：A、B两球跟C球相碰前的共同速度为多大？两次碰撞过程中一共损失了多少动能解析：(1)A项是发现质子的核反应方程，C项是铀238的衰变方程，D项是铀235的裂变方程，E项是钍234的衰变方程，B项正确(2)A、B相碰满足动量守恒定律：mv02mv1则A、B两球与C球碰前的共同速度为v11 m/s两球与C碰撞同样满足动量守恒定律：2mv1mvC2mv2代入数据后可得两球与C球碰后的速度v20.5 m/sEkmvmv2mv2 J0.5 J0.25 J1.25 J答案：(1)B(2)1 m/

3、s1.25 J2(1)(4分)(多选)钍核(Th)具有放射性，它能放出一个电子衰变成镤核(Pa)，伴随该过程会放出光子，下列说法中正确的是()A因为衰变过程中原子核的质量数守恒，所以不会出现质量亏损B光子是衰变过程中钍核(Th)辐射的C给钍加热，钍的半衰期将变短D原子核的天然放射现象说明原子核是可分的(2)(6分)质量为M的物块静止在光滑水平桌面上，质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后，以水平速度射出，则物块的速度为_，此过程中损失的机械能为_解析：(1)衰变过程中原子核的质量数守恒，但是会出现质量亏损，A错误；给钍加热，钍的半衰期不变，C错误(2)由动量守恒定律有：mv0Mvmv0，得v，

4、损失的机械能为EkmvMv2m答案：(1)BD(2)3(1)(6分)碘131核不稳定，会发生衰变，其半衰期为8天碘131核的衰变方程：I_(衰变后的元素用X表示)经过_天有75%的碘131核发生了衰变(2)(6分)玻尔在卢瑟福的原子核式结构学说的基础上，提出具有量子特征的氢原子模型，其能级图如图所示有一个发光管里装有大量处于n4能级的氢原子，利用这个发光管的光线照射金属钠的表面已知金属钠的极限频率是5.531014Hz，普朗克常量h6.631034Js，1 eV1.61019 J.发光管可能发射几种不同能量的光子？发光管能使金属钠发生光电效应吗？(通过计算回答)求出发光管照射金属钠所发射的光电

5、子的最大初动能解析：(1)根据质量数、电荷数守恒，IXe根据mm0得：0.25m0m0，解得t16天(2)6种光子金属钠的逸出功为W0h03.671019J2.29 eV其中E2110.2 eV，E3112.09 eV，E4112.75 eV，E422.55 eV都大于逸出功，所以一定能发生光电效应(算出其中一组数据并进行比较，就可以给全分)EkmE41W010.46 eV答案：(1)Xe16(2)6种能10.46 eV4(2015吉林省吉林市质量检测)(1)(6分)(多选)下列说法正确的是()A氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩下1个原子核了B原子核内的中子转化成一个质

6、子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是粒子，这就是衰变的实质C光子的能量由光的频率所决定D只要有核反应发生，就一定会释放出核能E按照玻尔理论，氢原子核外的电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，原子的总能量增加(2)(6分)如图所示，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黏合不再分开，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碰撞将黏合在一起为使B能与挡板碰撞两次，v1、v2应满足什么关系？解析：(1)因半衰期是对大量原

7、子核的衰变作出的统计规律，对于少数原子核是没有意义的，所以A项错误因为衰变的本质是核内一个中子转化成一个质子和一个电子并将电子发射出来的过程，所以B项正确由光子的能量式h，知C项正确并不是所有核反应都放出核能，有些核反应过程需要吸收能量，D项错误由玻尔理论知，E项正确(2)设向右为正方向，A与C黏合在一起的共同速度为v，由动量守恒定律得mv12mv为保证B碰挡板前A未能追上B，应满足vv2设A与B碰撞后的共同速度为v，由动量守恒定律得2mvmv2mv为使B能与挡板再次相碰，应满足v0联立式得v2v12v2或v1v2v1答案：(1)BCE(2)v2v12v2或v1v2v15(1)(6分)电子俘获

8、即原子核俘获1个核外轨道电子，使核内1个质子转变为中子一种理论认为地热是镍58(Ni)在地球内部的高温高压环境下发生电子俘获核反应生成钴(Co)58时产生的，则镍58电子俘获的核反应方程为_；生成的钴核处于激发态，会向基态跃迁，辐射光子的频率为，已知真空中的光速和普朗克常量是c和h，则此核反应过程中的质量亏损为_(2)(8分)如右图所示，一质量为1 kg的物块静止在水平地面上，它与地面的动摩擦因数为0.2，一质量为10 g的子弹以水平速度500 m/s射入物块后水平穿出，物块继续滑行1 m距离停下求子弹射穿物块过程中系统损失的机械能(g取10 m/s2)解析：(1)镍核(Ni)俘获1个核外轨道

9、电子，使核内1个质子转变为中子，核反应方程为NieCo，该核反应过程释放的能量激发核反应产物钴(Co)，故Co跃迁到基态，以光子形式释放出来的能量值等于核反应过程中因质量亏损而产生的能量，根据质能方程Ehmc2，故质量亏损m.(2)设子弹射穿物块后的速度为v1，物块的速度为v2，对物块与子弹组成的系统，由动量守恒定律得：mv0mv1Mv2对物块，由动能定理得：MgxMv则子弹射穿物块过程中系统损失的机械能EmvmvMv联立以上方程并代入数据解得E798 J答案：(1)NieCo(2)798 J6(1)(6分)核能作为一种新能源在现代社会中已不可缺少，我国在完善核电安全基础上将加大核电站建设核泄

10、漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，它可破坏细胞基因，提高患癌症的风险已知钚的一种同位素Pu的半衰期为24 100年，其衰变方程为PuXHe，下列说法中正确的是()AX原子核中含有92个中子B100个Pu经过24 100年后一定还剩余50个C由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程总质量增加D衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力(2)(8分)如图，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平面上的O点，此时弹簧处于原长另一质量与B相同的滑块A从P点以初速度v0向B滑行，当A滑过距离l时，与B相碰碰撞时间极短，碰后A、B粘在一起运动设滑块A和B均可视为质点，与水

11、平面的动摩擦因数均为，重力加速度为g.试求：碰后瞬间，A、B共同的速度大小；若A、B压缩弹簧后恰能返回到O点并停止，求弹簧的最大压缩量解析：(1)根据核反应过程中质量数守恒和电荷数守恒可得，X原子核中含有92个质子，235个核子，则中子数为23592143(个)，选项A错误；半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，100个Pu经过24 100年后不一定还剩余50个，选项B错误；由于衰变时释放巨大能量，衰变过程总质量减少，选项C错误；衰变发出的射线是波长很短的光子，具有很强的穿透能力，选项D正确(2)设A、B质量均为m，A刚接触B时的速度为v1，碰后瞬间共同的速度为v2，以A为研究对象，从P到O，由

12、功能关系有mglmvmv以A、B为研究对象，碰撞瞬间，由动量守恒得mv12mv2解得v2碰后A、B由O点向左运动，又返回到O点，设弹簧的最大压缩量为x，由功能关系可得(2mg)2x(2m)v解得x答案：(1)D(2)7. (2015高考信息卷)(1)(6分)如图所示为氢原子的能级图若有一群处于n4能级的氢原子，则其跃迁时最多能发出_种频率的光若氢原子从n4能级向n2能级跃迁时发出的光恰好能使某种金属产生光电效应，则这群氢原子发出的光中共有_种频率的光能使该金属产生光电效应，所产生的光电子的最大初动能为_eV.(2)(8分)如图所示，质量为m的小球A静止在光滑的水平面上，质量为3m的小球B以速度

13、v与小球A发生正碰，碰撞有可能是弹性的，也有可能是非弹性的，试计算碰撞后小球B的速度大小范围解析：(1)n4能级的氢原子，根据原子的跃迁理论，共可以产生6种不同频率的光当氢原子从n4能级向n2能级跃迁时释放出的能量为E0.85 eV(3.4 eV)2.55 eV，由分析可知，6种不同频率的光子中能量大于2.55 eV的有3种由题意可知，该金属的逸出功为2.55 eV，而辐射出的光子的能量的最大值为12.75 eV，所以产生的光电子的最大初动能为EkhW10.2 eV.(2)当A、B两小球发生完全非弹性碰撞时，设碰后B球的速度大小为v1，由动量守恒定律得3mv(3mm)v1解得：v1v当A、B两

14、小球发生完全弹性碰撞时，设碰后A球的速度为v2，B球的速度为v2，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得3mvmv23mv23mv2mv3mv22以上两式联立可解得：v2v，v2v(舍)所以碰撞后B球的速度大小范围为vvBv答案：(1)6410.2(2)vvBv8(2014原创卷)(1)(6分)2013年12月15日，我国自行研发的月球车“玉兔”成功在月球着陆，并开始探测之旅“玉兔”的任务之一是评估月球的土壤中氦3的储量，为将来能源的开发提供重要的数据已知两个H发生聚变反应可以生成氦3，则该反应的方程式为_，假设H和氦3的质量分别为m1、m2，生成的新粒子的质量为m3，光在真空中的速度为c，该核反

15、应释放的核能为_(2)(8分)一质量为M且足够长的木板下表面光滑，开始时静止在水平地面上，一质量为m的滑块以v0的初速度从木板的左端滑上，最终滑块与木板以共同的速度运动求：木板的最大动能；滑块从滑上木板到与木板共速过程中，滑块和木板的位移之比解析：(1)由质量数和电荷数守恒可知，该聚变反应的方程式为HHHen，由爱因斯坦质能方程可知，反应释放出的核能为(2m1m2m3)c2.(2)设滑块和木板的共同速度为v，由动量守恒定律：mv0(Mm)v解得：v木板的最大动能EkMv2设滑块从滑上木板到与木板共速经过的时间为t，滑块与木板的位移分别为x1、x2，则有x1tx2t联立解得滑块和木板的位移之比答案：(1)HHHen(2m1m2m3)c2(2)