逍遥学能 2018-01-13 21:15
动量守恒是最早发现的一条守恒定律，下面是动量守恒与原子物理提升练习，请考生认真练习。
1.(新课标全国卷，35)(15分) (1)(5分)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为，所用材料的逸出功可表示为________。
(2)(10分)如图，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间。A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。
2.(新课标全国卷，35)(15分)(1)(5分)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是________。(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.电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B.射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C.人们利用慢中子衍射来
D.人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
E.光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关
(2)(10分)两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图象如图所示。求：
(?)滑块a、b的质量之比;
(?)整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。
3.(山东理综，39)(12分)(1)14C发生放射性衰变成为14N，半衰期约5700年。已知植物存活期间，其体内14C与12C的比例不变;生命活动结束后，14C的比例持续减少。现通过测量得知，某古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一。下列说法正确的是________。(双选，填正确答案标号)
a.该古木的年代距今约5700年
b.12C、13C、14C具有相同的中子数
c.14C衰变为14N的过程中放出射线
d.增加样品测量环境的压强将加速14C的衰变
(2)如图，三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上。现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、Bv0、v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动。滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值。两次碰撞时间均极短。求B、C碰后瞬间共同速度的大小。
4.(江苏单科，12C)(12分)(1)波粒二象性是微观世界的基本特征________。
A.光电效应现象揭示了光的粒子性
B.热中子束射到晶体上产生衍射图样说明中子具有波动性
C.黑体辐射的实验规律可用光的波动性解释
D.动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等
(2)核电站利用原子核链式反应放出的巨大能量进行发电，U是核电站常用的核燃料。U受一个中子轰击后裂变成Ba和Kr两部分________个中子。要使链式反应发生，裂变物质的体积要________(选填大于或小于)它的临界体积。
(3)取质子的质量mp=1.672 610-27kg，中子的质量mn=1.674 910-27 kg，粒子的质量m=6.646 710-27 kg，光速c=3.0108 m/s。请计算粒子的结合能。(计算结果保留两位有效数字)
5.(海南单科，17)(12分)(1)(4分)氢原子基态的能量为E1=-13.6 eV。大量氢原子处于某一激发态。由这些氢原子可能发出的所有的光子中，频率最大的光子能量为-0.96E1，频率最小的光子的能量为________eV(保留2位有效数字)，这些光子可具有________种不同的频率。
(2)(8分)运动的原子核X放出粒子后变成静止的原子核Y。已知X、Y和粒子的质量分别是M、m1和m2，真空中的光速为c，粒子的速度远小于光速。求反应后与反应前的总动能之差以及粒子的动能。
参考答案
1.【详细分析】(1)光电效应中，入射光子能量h，克服逸出功W0后多余的能量转换为电子动能，反向遏止电压eUc=h-W0，整理得Uc=-，斜率即=k，所以普朗克常量h=ek，截距为b，即eb=-W0，所以逸出功W0=-eb。
(2)设A运动的初速度为v0，A向右运动与C发生碰撞，
由动量守恒定律得
mv0=mv1+Mv2
由机械能守恒定律得mv=mv+Mv
可得v1=v0，v2=v0
要使得A与B能发生碰撞，需要满足v10，即m
A反向向左B发生碰撞过程，有
mv1=mv3+Mv4
mv=mv+Mv
整理可得v3=v1=()2v0，v4=v1
由于m
即v0()2v0
整理可得m2+4MmM2
解方程可得m(-2)M
所以使A只与B、C各发生一次碰撞，须满足
(-2)Mm
答案 (1)ek -eb (2)(-2)Mm
2.【详细分析】(1)电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，可以A正确;射线在云室中穿过会留下清晰的径迹，可以说明射线是一种粒子，故B错误;人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，中子衍射说明中子是一种波，故C正确;人们利用电子显微镜观测物质的微观结构，利用了电子束的衍射现象，说明电子束是一种波，故D正确;光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关，说明光是一种粒子，故E错误。
(2)(?)设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2。由题给图象得
v1=-2 m/s①
v2=1 m/s②
a、b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v。由题给图象得
v= m/s③
由动量守恒定律得
m1v1+m2v2=(m1+m2)v④
联立①②③④式得
m1∶m2=1∶8⑤
(?)由能量守恒定律得，两滑块因碰撞而损失的机械能为
E=m1v+m2v-(m1+m2)v2⑥
由图象可知，两滑块最后停止运动。由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为
W=(m1+m2)v2⑦
联立⑥⑦式，并代入题给数据得
W∶E=1∶2⑧
答案 (1)ACD (1)(?)1∶8 (?)1∶2
3.【详细分析】(1)因古木样品中14C的比例正好是现代植物所制样品的二分之一，则可知经过的时间为一个半衰期，即该古木的年代距今约为5 700年，选项a正确;12C、13C、14C具有相同的质子数，由于质量数不同，故中子数不同，选项b错误;根据核反应方程可知，14C衰变为14N的过程中放出电子，即发出射线，选项c正确;外界环境不影响放射性元素的半衰期，选项d错误;
(2)设滑块质量为m，A与B碰撞前A的速度为vA，由题意知，碰后A的速度vAv0，
B的速度vB=v0，由动量守恒定律得
mvA=mvA+mvB①
设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA，由功能关系得
WA=mv-mv②
设B与C碰撞前B的速度为vB，B克服轨道阻力所做的功为WB，由功能关系得WB=mv-mvB2③
据题意可知WA=WB④
设B、C碰后瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得
mvB=2mv⑤
联立①②③④⑤式，代入数据得v=v0⑥
答案 (1)ac (2)v0
4.【详细分析】(1)光电效应说明光的粒子性，所以A正确;热中子束在晶体上产B正确;黑体辐射的实验规律说明电磁辐射具有量子化，即黑体辐射是不连续的、一份一份的，所以黑体辐射用光的粒子性解释，即C错误;根据德布罗意波长公式=，p2=2mEk，又质子的质量大于电子的质量，所以动能相等的质子和电子，质子的德布罗意波较短，所以D错误。
(2)由质量数和电荷数守恒可知：U+nBa+Kr+3n，可见产生了3个中子，链式反应的一个条件是铀燃料的体积必须大于或等于临界体积。
(3)根据爱因斯坦质能方程E=mc2，可求：E=(2mp+2mn-m)c2=4.310-12 J。
答案 (1)AB (2)3 大于 (3)4.310-12 J
5.【详细分析】(1)频率最大0.96E1，即En-E1=-0.96E1，则En=E1-0.96E1=(-13.6 eV)-0.96(-13.6 eV)=0.54 eV，即n=5，从n=5能级开始跃迁，这些光子能发出的频率数n==10种。频率最小的光子是从n=5能级跃迁到n=4能级，其能量为Emin=-0.54 eV-(-0.85 eV)=0.31 eV。
(2)反应后由于存在质量亏损，所以
m2v-Mv=(M-m1-m2)c2①
反应过程中三个粒子组成的系统动量守恒，故有
Mvx=m2v②
联立①②可得m2v=(M-m1-m2)c2。
答案 (1)0.31 eV 10 (2)(M-m1-m2)c2
(M-m1-m2)c2
动量守恒与原子物理提升练习的内容就是这些，物理网预祝考生金榜题名。