物理二轮复习 专题五 动量与原子物理学 第三讲 原子结构与原子核——课后自测诊断卷

2016-2017学年高中物理第3章原子核4 原子核的结合能自我小测教科版选修3-5编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2016-2017学年高中物理第3章原子核4 原子核的结合能自我小测教科版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2016-2017学年高中物理第3章原子核4 原子核的结合能自我小测教科版选修3-5的全部内容。

原子核的结合能1下列跟核反应有关的认识中,正确的是（)A．在核反应中质量数与电荷数都守恒B．所有的核反应发生过程中质量都会减少C．所有的核反应都一定是放能反应D．有质量亏损的核反应一定是放能反应2关于原子核的结合能与平均结合能，下列说法中正确的是（）A．原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B．原子核的结合能等于核子从原子核中分离时，外力克服核力做的功C．平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D．不同原子核的平均结合能不同，重核的平均结合能比轻核的平均结合能大3关于质能方程，下列说法正确的是( ）A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的4为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是（）A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的能量C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了能量亏损D．E＝mc2中的E表示发生核反应中释放的核能5为了直接验证爱因斯坦狭义相对论中著名的质能方程E＝mc2,科学家用中子轰击硫原子,分别测出原子捕获中子前后质量的变化以及核反应过程中放出的能量，然后进行比较,精确验证了质能方程的正确性．设捕获中子前的原子质量为m1，捕获中子后的原子质量为m2,被捕获的中子质量为m3，核反应过程放出的能量为ΔE，则这一实验需验证的关系式是（）A．ΔE＝(m1―m2―m3)c2B．ΔE＝（m1＋m3―m2)c2C．ΔE＝(m2―m1―m3)c2D．ΔE＝（m2―m1＋m3）c26下面关于结合能和平均结合能的说法中，正确的有（)A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B．平均结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也一定越大C．重核与中等质量原子核相比较，前者的结合能和平均结合能都大于后者的D．中等质量原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大7原子核质量单位为u,1 u相当于931.5 MeV的能量,真空中光速为c,当质量分别为m1（kg)和m2(kg）的核子结合成质量为M（kg)的原子核时释放出的能量是（)A．（M－m1－m2) u·c2 JB．(m1＋m2―M）u×931。

原子结构与原子核[限时检测](限时45分钟，满分100分)一、选择题(每小题7分，共63分)1．(2016·郑州联考)下列与α粒子相关的说法中正确的是A．天然放射现象中产生的α射线速度与光速度相当，穿透能力很强B.238 92U(铀238)核放出一个α粒子后就变为234 90Th(钍234)C．高速α粒子轰击氮核可从氮核中打出中子，核反应方程为42He＋14 7N―→16 8O＋10nD．丹麦物理学家玻尔进行了α粒子散射实验并首先提出了原子的核式结构模型解析α射线是速度为0.1c的氦核流，穿透能力最弱，A错误。

由核反应过程中质量数、核电荷数守恒可知B项正确。

C项中核电荷数和质量数都不守恒，C错误。

D项中的物理学家不是玻尔而是卢瑟福，所以D错误。

答案 B2．关于下列核反应或核衰变方程，说法正确的是A.94Be＋42He―→12 6C＋X，符号“X”表示中子B.14 7N＋42He―→17 8O＋X，符号“X”表示中子C.2411Na―→2412Mg＋0－1e是裂变D.235 92U＋10n―→140 54Xe＋9438Sr＋210n是聚变解析由核反应中质量数守恒、电荷数守恒可知A对、B错；C中反应是衰变，D中反应是裂变，C、D均错。

答案 A3．太阳内部持续不断地发生着4个质子(11H)聚变为1个氦核(42He)的热核反应，核反应方程是411H―→42He＋2X，这个核反应释放出大量核能，已知质子、氦核、X的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。

下列说法中正确的是A．方程中的X表示中子(10n)B．方程中的X表示电子(0－1e)C．这个核反应中质量亏损Δm＝4m1－m2D．这个核反应中释放的核能ΔE＝(4m1－m2－2m3)c2答案 D4．(2016·重庆联考)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是A．氢原子只有几个能级B．氢原子只能发出平行光C．氢原子有时发光，有时不发光D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的解析根据玻尔理论可知，氢原子的能量是不连续的，辐射的光子的能量是不连续的，辐射的光子频率满足hν＝E m－E n，所以辐射的光子频率不连续。

选修3-5 动量守恒和原子结构、原子核1．(1)下列关于原子和原子核的说法正确的是( )A．γ射线是原子由激发态向低能级跃迁时产生的B．居里夫妇最先发现了天然放射现象C．原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起D．结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量(2)某同学用如图所示装置来研究碰撞过程，第一次单独让小球a从斜槽某处由静止开始滚下．落地点为P，第二次让小球a从同一位置释放后与静止在斜槽末端的小球b发生碰撞．a、b球的落地点分别是M、N，各点与O的距离如图；该同学改变小球a的释放位置重复上述操作．由于某种原因他只测得了a球的落地点P′、M′到O的距离分别是22.0 cm、10.0 cm.求b球的落地点N′到O的距离．解析：(1)γ射线是原子核由激发态向低能级跃迁时产生的，选项A错误；贝可勒尔最先发现了天然放射现象，选项B错误；原子核中的质子靠核力来抗衡相互之间的库仑斥力而使核子紧紧地束缚在一起，选项C正确；结合能所对应的质量等于把原子核完全分解为核子后所有核子的总质量减去该原子核的质量，选项D正确．(2)设a球的质量为m1，b球的质量为m2，碰撞过程中满足动量守恒定律，m1OM＋m2ON＝m1OP，解得m1∶m2＝4∶1.改变小球a的释放位置，有m1OM′＋m2ON′＝m1OP′，解得：ON′＝48.0 cm.答案：(1)CD (2)48.0 cm2．(1)下列说法正确的是( )A．原子核发生衰变时要遵守电荷守恒和质量守恒的规律B．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C．氢原子从激发态向基态跃迁只能辐射特定频率的光子D．发生光电效应时光电子的动能只与入射光的强度有关(2)如图所示，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平桌面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连．将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C 紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体．现A以初速度v0沿B、C的连线方向朝B 运动，与B 相碰并黏合在一起．以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C 与A 、B 分离．已知C 离开弹簧后的速度恰为v 0.求弹簧释放的势能．解析： (1)根据原子核的衰变规律、放射线的性质、玻尔理论和光电效应规律解决问题．原子核发生衰变时遵守电荷数守恒和质量数守恒，而非质量守恒，选项A 错误；α、β、γ射线的实质是高速运动的氦原子核、电子流和光子，选项B 错误；根据玻尔理论，氢原子从激发态向基态跃迁时，只能辐射特定频率的光子，满足hν＝E m －E 1，选项C 正确；根据爱因斯坦光电效应方程E km ＝hν－W 知，光电子的动能与入射光的频率有关，选项D 错误．(2)设碰后A 、B 和C 的共同速度的大小为v ，由动量守恒定律得：mv 0＝3mv设C 离开弹簧时，A 、B 的速度大小为v 1，由动量守恒定律得：3mv ＝2mv 1＋mv 0设弹簧的弹性势能为E p ，从细线断开到C 与弹簧分开的过程中机械能守恒，有： 12(3m )v 2＋E p ＝12(2m )v 21＋12mv 20 解得弹簧所释放的势能为E p ＝13mv 20. 答案： (1)C (2)13mv 20 3．(1)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是235 92U ＋10n→144 56Ba ＋8936Kr ＋310n.下列说法正确的有( )A ．上述裂变反应中伴随着中子放出B ．铀块体积对链式反应的发生无影响C ．铀核的链式反应可人工控制D ．铀核的半衰期会受到环境温度的影响(2)如图所示，在高为h ＝5 m 的平台右边缘上，放着一个质量M ＝3 kg 的铁块，现有一质量为m ＝1 kg 的钢球以v 0＝10 m/s 的水平速度与铁块在极短的时间内发生正碰后被反弹，落地点距离平台右边缘的水平距离为x ＝2 m ．已知铁块与平台之间的动摩擦因数为μ＝0.4，重力加速度为g ＝10 m/s 2，已知平台足够长，求铁块在平台上滑行的距离l (不计空气阻力，铁块和钢球都看成质点)．解析： (1)10n 表示中子，反应式中有10n 放出，A 项正确．当铀块体积小于临界体积时链式反应不会发生，B 项错误．铀核的核反应中释放出的快中子被减速剂减速后变为慢中子，而慢中子会被铀核吸收发生链式反应，减速剂可由人工控制，C 项正确．铀核的半衰期只由自身决定，而与其他外部因素无关，D 项错误．(2)设钢球反弹后的速度大小为v 1，铁块的速度大小为v ，碰撞时间极短，系统动量守恒mv 0＝Mv －mv 1碰撞后钢球做平抛运动x ＝v 1th ＝12gt 2联立以上两式解得t ＝1 s ，v 1＝2 m/s ，v ＝4 m/s整个过程由动能定理得－μMgl ＝0－12Mv 2 得l ＝v 22μg ＝162×0.4×10m ＝2 m. 答案： (1)AC (2)2 m4．(1)下列说法正确的是( )A ．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时放出光子的频率一定等于入射光子的频率B.234 90Th(钍)核衰变为23491Pa(镤)核时，衰变前Th 核质量等于衰变后Pa 核与β粒子的总质量C ．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的D ．分别用X 射线和绿光照射同一金属表面都能发生光电效应，则用X 射线照射时光电子的最大初动能较大(2)某宇航员在太空站内做了如下实验：选取两个质量分别为m A ＝0.1 kg 、m B ＝0.2 kg 的小球A 、B 和一根轻质短弹簧，弹簧的一端与小球A 粘连，另一端与小球B 接触而不粘连．现使小球A 和B 之间夹着被压缩的轻质弹簧，处于锁定状态，一起以速度v 0＝0.1 m/s 做匀速直线运动，如图所示．过一段时间，突然解除锁定(解除锁定没有机械能损失)，两球仍沿原直线运动．从弹簧与小球B 刚刚分离开始计时，经时间t ＝3.0 s ，两球之间的距离增加了x ＝2.7 m ，求弹簧被锁定时的弹性势能E p .解析： (1)前后两次跃迁所跨越的能级不一定相同，故光子频率不一定相等，A 错误；衰变有质量亏损，释放了能量，B 错误；α粒子散射实验是关于原子结构而不是原子核结构的实验，C 错误；X 射线频率高，能量大，故产生光电子的最大初动能较大，D 正确．(2)根据运动关系x ＝(v A －v B )t根据动量守恒有：(m A ＋m B )v 0＝m A v A ＋m B v B根据能量关系E p ＝12m A v 2A ＋12m B v 2B －12(m A ＋m B )v 20联立解得E p ＝0.027 J.答案： (1)D (2)0.027 J5.(2013·江苏卷·12)(1)如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．A ．速度B ．动能C ．动量D ．总能量 (2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He ＋)的能级图如图所示．电子处在n ＝3轨道上比处在n ＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He ＋处在n ＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．(3)如图所示，进行太空行走的宇航员A 和B 的质量分别为80 kg 和100 kg ，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s.A 将B 向空间站方向轻推后，A 的速度变为0.2 m/s ，求此时B 的速度大小和方向．解析： (1)根据λ＝h p，知电子和中子的动量大小相等，选项C 正确．(2)根据玻尔理论r n ＝n 2r 1可知，电子处在n ＝3的轨道上比处在n ＝5的轨道上离氦核的距离近．大量He ＋处在n ＝4的激发态时，发射的谱线有6条．(3)根据动量守恒定律，(m A ＋m B )v 0＝m A v A ＋m B v B ，代入数值解得v B ＝0.02 m/s ，离开空间站方向．答案： (1)C (2)近 6 (3)0.02 m /s 离开空间站方向6．(1)下列说法正确的有( )A ．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比B ．大量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出粒子性C ．卢瑟福用α粒子散射的实验数据估算原子核的大小D ．玻尔的原子模型彻底否定了经典的电磁理论(2)放射性原子核238 92U 先后发生α衰变和β衰变后，变为原子核234 91Pa.已知：238 92u 质量为m 1＝238.0290 u ；23491Pa 质量为m 2＝234.0239 u ，α粒子的质量为m α＝4.0026 u ，电子的质量为m e ＝0.0005 u ．(原子质量单位1 u 相当于931 MeV 的能量)，则：①放射性衰变方程为：___________________________________________.②原子核238 92U 衰变为23492Pa 的过程中释放能量为________ MeV(保留三位有效数字)．(3)在第(2)问中，若原来238 92U 静止，衰变后放出的α粒子速度为v α＝3×107 m/s ，不计电子和衰变过程中释放光子的动量，则234 91Pa 的速度大小约为多少？(保留两位有效数字，请写出必要的解答过程)答案： (1)BC (2)①238 92U→234 91Pa ＋42He ＋ 0－1e ②1.86(3)5.1×105 m/s7.(1)如图给出氢原子最低的4个能级，一群氢原子处于量子数最高为4的能级，这些氢原子跃迁所辐射的光子的频率最多有________种，其中最小频率为________，要使基态氢原子电离，应用波长为________的光照射氢原子(已知h ＝6.63×10－34 J·s)．(2)光滑水平地面上停放着甲、乙两辆平板车，一根轻绳跨过乙车的定滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦)，绳的一端与甲车相连，另一端被甲车上的人拉在手中，已知每辆车和人的质量均为30 kg ，两车间的距离足够远．现在人用力拉绳，两车开始相向运动，人与甲车保持相对静止，当乙车的速度为0.5 m/s 时，停止拉绳．①人在拉绳过程做了多少功？②若人停止拉绳后，至少应以多大速度立即从甲车跳到乙车才能使两车不发生碰撞？ 解析： 一群氢原子处于最高量子数为n 的能级，跃迁时释放的光子种类为n n －12，当n ＝4时，释放6种频率的光子；释放最小频率的光子时，从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级，由E 4－E 3＝hν，得ν＝1.6×1014 Hz ；要使基态的氢原子电离，需要吸收光子能量，从基态跃迁到电离态，由0－E 1＝hc λ得λ＝9.1×10－8 m.(2)①设甲、乙两车和人的质量分别为m 甲、m 乙和m 人，停止拉绳时，甲车的速度为v 甲，乙车的速度为v 乙，由动量守恒定律得(m 甲＋m 人)v 甲＝m 乙v 乙得v 甲＝0.25 m/s由功与能的关系可知，人拉绳过程做的功等于系统动能的增加量．W ＝12(m 甲＋m 人)v 2甲＋12m 乙v 2乙＝5.625 J. ②设人跳离甲车时人的速度为v 人，人离开甲车前后由动量守恒定律得(m 甲＋m 人)v 甲＝m 甲v 甲′＋m 人v 人人跳到乙车时m 人v 人－m 乙v 乙＝(m 人＋m 乙)v 乙′v 甲′＝v 乙′代入得v 人＝0.5 m/s当人跳离甲车的速度大于或等于0.5 m/s 时，两车才不会相撞．答案： (1)6 1.6×1014 Hz 9.1×10－8m (2)①5.625 J ② 0.5 m/s。

动量、波粒二象性、原子结构和原子核检测题A组一、本题共12小题，每小题4分，共48分.在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确.全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分.1．下列叙述中符合物理史实的是：（）A.汤姆孙发现了电子，并由此提出了原子的核式结构学说B.卢瑟福做了粒子散射实验，并据此了解了原子核的组成C.约里奥.居里夫妇用粒子轰击铝核，发现了中子和正电子D.贝克勒尔首先发现了天然放射现象，揭开了人类认识原子核结构的序幕2.下列说法正确的是：（）A.动量为零时，物体一定处于平衡状态B.动能不变，物体的动量一定不变C.物体所受合外力大小不变时，其动量大小一定要发生改变D.物体受到恒力的冲量也可能做曲线运动3．如图所示，箱子放在水平地面上，箱内有一质量为m的铁球以速度v向左壁碰去，来回碰几次后停下来，而箱子始终静止，则整个过程中：（）A．铁球对箱子的冲量为零B．铁球和箱子受到的冲量大小相等C．箱子对铁球的冲量为，向右D．摩擦力对箱子的冲量为，向右4.一辆小车静止在光滑水平面上，A、B两人分别站在车的左右两端。

当两人同时相向运动时：（）A．若小车不动，两人速率一定相等B．若小车向左运动，A的速率一定比B 的小C．若小车向左运动，A的动量一定比B的大D．若小车向左运动，A的动量一定比B的小5. 关于光电效应，以下说法正确的是：（）A.光电子的最大初动能与入射光的频率成正比B.光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强C.能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功D.用频率是的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是的黄光照射该金属一定不发生光电效应6.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是：（）A.用10.2 eV的光子照射B.用11 eV的光子照射C.用14 eV的光子照射D.用11 eV的光子碰撞7.关于光的波粒二象性，下列说法正确的是：（）A.一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同一种粒子，光波与机械波是同一种波C.光的波动性是由光子间的相互作用形成的D.光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，光子能量，仍表示的是波的特性8. α粒子散射实验中，使α粒子散射的原因是：（）A.α粒子与原子核外电子碰撞B.α粒子与原子核发生接触碰撞C.α粒子发生明显衍射D.α粒子与原子核的库仑斥力作用9. 根据玻尔理论，在氢原子中，量子数n越大，则：（）A.电子轨道半径越小B.核外电子运动速度越小C.原子能级的能量越小D.电子的电势能越大10. 如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75 eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则：（）A.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去B.有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去C.氢原子最多能发射3种波长不同的光D.氢原子最多能发射6种波长不同的光11. 原子弹和氢弹的制造原理是：（）A.都是依据重核的裂变B.都是依据轻核的聚变C.原子弹是根据轻核聚变，氢弹是根据重核裂变D.原子弹是根据重核裂变，氢弹是根据轻核聚变12. 下列核反应或核衰变方程中，符号“X”表示中子的是：（）A.+→+XB. +→+XC.+→+2+XD. →+X二、本题共3小题，共16分，把答案填在题中的横线上.13．质量m=4kg的物体A，在与水平成30º角的推力作用下保持静止，已知F=5N，作用时间t=3s，则力F的冲量I1= N·s，地面对A的支持力的冲量I2= N·s，A受的合外力冲量I3= N·s。

选修3－5 动量原子结构原子核综合检测一、选择题(本题共10小题，每小题4分，共40分．在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确．全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分)1．下列说法正确的是( )A.157N＋11H→126C＋42He是α衰变方程B.11H＋21H→32He＋γ是核聚变反应方程C.23892U→23490Th＋42He是核裂变反应方程D.42He＋2713Al→3015P＋10n是原子核的人工转变方程解析A项为原子核的人工转变方程；B项为核聚变反应方程；C项为α衰变方程；D 项为原子核的人工转变方程．答案BD2．下列现象中，与原子核内部变化有关的是( )A．α粒子散射现象B．天然放射现象C．光电效应现象D．原子发光现象解析α粒子散射现象是用α粒子轰击重金属核过程中产生的现象，与核内部的变化无关，A错误；天然放射现象是指放射性元素的原子核放出α、β、γ等射线后产生新核的过程，与原子核内部变化有关，B正确；光电效应是核外电子吸引光子能量后变成光电子的过程，与核内变化无关，C错误；原子发光是核外电子从高能级跃迁到低能级的过程中产生的，与核内变化无关，D错误．答案 B3．下列说法正确的是( )A．α粒子大角度散射表明α粒子很难进入原子内部B．氢原子跃迁发出的光从空气射入水时可能发生全反射C．裂变反应有质量亏损，质量数不守恒D．γ射线是一种波长很短的电磁波解析本题考查内容涉及α粒子散射实验、氢原子跃迁、光的全反射、核反应中的质量亏损和质量数守恒及γ射线的本质．α粒子散射实验中只有极少数α粒子发生大角度散射，大多数α粒子并没有改变原有的方向，说明α粒子进入原子内部并不困难，选项A 错，要发生全反射必须是光从光密介质进入光疏介质，选项B错；核裂变虽有质量亏损，但质量数守恒，选项C错；γ射线本质是波长很短的电磁波，选项D对．答案 D4．一质量为2m的小物块A，沿x轴的正方向运动，与静止在x轴上的质量为m的小物块B发生碰撞，碰撞前物块A的速度为v0.已知碰撞后，两物块都沿x轴的正方向运动，则碰撞后，小物块B可能获得的速度为( )A．v0B．2v0C.23v0 D.12v0答案AC5．欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A．用10.2 eV的光子照射B．用11 eV的光子照射C．用14 eV的光子照射D．用10 eV的电子碰撞解析由氢原子能级图算出，只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能级差，故选项A 正确；而能量E≥13.6 eV的光子可使氢原子电离，故C亦正确．答案AC6．硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，下列表述正确的是( )A．硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B．硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C．逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D．任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应解析硅光电池是把光能转变为电能的一种装置，A正确；硅光电池是利用光电效应原理制成的器件，依据光电效应方程E k＝hν－W＝hν－hν0，可见只有当入射光子的频率大于极限频率时才能发生光电效应，B、C、D错误．答案 A7．如图，若x轴表示时间，y轴表示位置，则该图像反映了某质点做匀速直线运动时，位置与时间的关系．若令x轴和y轴分别表示其他的物理量，则该图像又可以反映在某种情况下，相应的物理量之间的关系．下列说法中正确的是( )A ．若x 轴表示时间，y 轴表示动能，则该图像可以反映物体受恒定合外力作用做直线运动过程中，物体动能与时间的关系B ．若x 轴表示频率，y 轴表示动能，则该图像可以反映光电效应中，光电子最大初动能与入射光频率之间的关系C ．若x 轴表示时间，y 轴表示动量，则该图像可以反映某物体在沿运动方向的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系D ．若x 轴表示时间，y 轴表示感应电动势，则该图像可以反映静置于磁场中的某闭合回路，当磁感应强度随时间均匀增大时，闭合回路的感应电动势与时间的关系解析 若x 轴表示时间，y 轴表示动能，则受恒定合外力作用下做直线运动的物体动能与时间的关系式为E k ＝12mv 2＝12m (v 0＋at )2＝12mv 20＋mv 0at ＋12ma 2t 2，其中a 为加速度，是定值，故E k 与t 是二次函数关系，图线为抛物线，A 选项错误；若x 轴表示频率，y 轴表示光电子最大初动能，两者关系是最大初动能12mv 2＝hν－W 逸，故B 项错误；若x 轴表示时间，y 轴表示动量，则在沿运动方向上的恒定合外力作用下，物体动量与时间的关系为p ＝F 合t ＋mv 0，图线为与纵轴截距为mv 0的直线，故C 项正确；若x 轴表示时间，y 轴表示感应电动势，则磁感应强度均匀增大时闭合回路的感应电动势E ＝N ΔΦΔt ＝N ΔBΔt·S ，E 为定值，其图线为一条水平直线，故D 项错误．答案 C8．目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病．根据有关放射性知识可知，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天后就一定剩下一个原子核了B ．β衰变所释放的电子是原子核内的中子衰变成质子所产生的C ．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱D ．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4解析 由于半衰期是统计规律，A 项错误；发生α衰变时，中子数减少2，D 项错误，正确答案B 、C.答案 BC9．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法中正确的是( )A ．“人造太阳”的核反应方程是21H ＋31H ―→42He ＋10nB ．“人造太阳”的核反应方程是23592U ＋10n ―→14156Ba ＋9236Kr ＋310nC ．根据公式ΔE ＝Δmc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量比裂变反应大得多D ．根据公式E ＝mc 2可知，核燃料的质量相同时，聚变反应释放的能量与裂变反应释放的能量相同解析 “人造太阳”是核聚变装置，故A 正确，B 错误；由于聚变的燃料是轻核，裂变的燃料是重核，根据相对原子质量知同等质量的聚变燃料比裂变燃料包含的原子核数目多，故能产生更多能量，C 正确．选A 、C.答案 AC10．一个静止的天然放射性元素的原子核在匀强磁场中发生衰变，所产生的新核和所放出的粒子的运动方向均垂直于磁场方向，如图所示，能正确反映其轨道的可能是( )解析 由r ＝mv qB知发生α、β衰变产生的新核与对应的α或β粒子具有等大、反向的动量，故r ∝1q，大圆为α或β粒子，小圆为新核的径迹，由左手定则可判断出A 、D 正确．α、β衰变过程中系统的动量守恒，若原子核是静止的，则有mv max＝m新·v新．由带电粒子在磁场中运动的轨道半径及旋转方向可判断α或β粒子的半径大，新核的半径小，两圆内切为β衰变，两圆外切为α衰变；由两圆半径关系可推知新核及原核的核电荷数．α、β衰变在匀强磁场中的轨迹如图所示．答案AD二、本题共6小题，共60分．按题目要求作答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤．只写出最后答案的不能得分．有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位．11．(6分)某学生用“验证动量守恒定律”的器材(如图所示)来验证钢球沿斜槽滚下过程中机械能守恒，他的实验步骤如下：A．把斜槽固定在实验台边缘，调整斜槽出口使出口处切线水平；B．出口末端拴上重垂线，使出口末端投影落于水平地面O点，地面上铺复写纸、白纸；C．从斜槽某高处同一点A由静止开始释放球多次，找出平均落地点P.问：(1)应测量哪些数据？______________________________________________________.(2)根据(1)中测量数据字母，求钢球在斜槽上滚下过程中：ΔE p＝________，ΔE k＝________.答案(1)A点距台面高度为H，斜槽出口距地面高度为h，OP间距离为s(2)mgH mgs2 4h12.(6分)约里奥—居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素3015P衰变成3014Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是________，3215P是3015P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1mg3215P随时间衰变的关系如图所示，请估算4mg的3215P 经多少天的衰变后还剩0.25mg.解析3015P衰变的方程3015P→3014Si＋01e，即这种粒子为正电子．题图中纵坐标表示剩余3215P的质量，经过t天4mg的3215P还剩0.25mg，也就是1mg中还剩0.254mg＝0.0625mg，由题图估读出此时对应天数为56天．答案正电子56天(54～58天都算对)13．(10分)如下图为氢原子能级示意图，现有动能是E(eV)的某个粒子与处在基态的一个氢原子在同一直线上相向运动，并发生碰撞．已知碰撞前粒子的动量和氢原子的动量大小相等．碰撞后氢原子受激发跃迁到n＝4的能级．(粒子的质量m x与氢原子的质量m H之比为k)求：(1)碰前氢原子的动能；(2)若有一群氢原子处在n ＝4的能级，会辐射出几种频率的光？其中频率最高的光，光子能量多大？解析 (1)设v 和v H 分别表示粒子和氢原子的速率，由题意可知m x v －m H v H ＝0 E H ＝12m H v 2H ＝kE .(2)会辐射出6种不同频率的光ΔE ＝E 4－E 1＝－0.85 eV －(－13.60) eV ＝12.75 eV.答案 (1)kE (2)6种 12.75 eV14．(12分)光滑水平面上有一质量为M 的滑块，滑块的左侧是一光滑的14圆弧，圆弧半径为R ＝1m ．一质量为m 的小球以速度v 0向右运动冲上滑块．已知M ＝4m ，g 取10m/s 2，若小球刚好没跃出14圆弧的上端，求：(1)小球的初速度v 0是多少？ (2)滑块获得的最大速度是多少？解析 (1)当小球上升到滑块上端时，小球与滑块水平方向速度相同，设为v 1，根据水平方向动量守恒有mv0＝(m＋M)v1 ①因系统机械能守恒，所以根据机械能守恒定律有1 2mv20＝12(m＋M)v21＋mgR ②联立①②式解得v0＝5m/s. ③(2)小球到达最高点以后又滑回，滑块又做加速运动，当小球离开滑块后滑块速度最大．研究小球开始冲上滑块一直到离开滑块的过程，根据动量守恒和能量守恒有mv0＝mv2＋Mv3 ④1 2mv20＝12mv22＋12Mv23⑤联立③④⑤式解得v3＝2m/s.答案(1)5m/s(2)2m/s15．(12分)若235 92U俘获一个中子裂变成9038Sr及136 54Xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.0439u、89.9077u和135.9072u，中子质量为1.0087u(1u＝1.6606×10－27 kg,1 uc2相当于931.50meV)(1)写出轴核裂变的核反应过程；(2)求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)解析(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010n.(2)因为一个铀核裂变的质量亏损Δm＝(235.0439 u＋1.0087 u)－(89.9077 u＋135.9072 u＋10×1.0087 u)＝0.1507 u，故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为ΔM＝6.02×1023×0.1507×9.2×103235u＝3.55×1024u，所以ΔE＝ΔMc2＝3.55×1024×931.50meV＝3.3×1027MeV.答案(1)235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe＋1010n(2)3.3×1027MeV16．(14分)雨滴在穿过云层的过程中，不断与漂浮在云层中的小水珠相遇并结合为一体，其质量逐渐增大．现将上述过程简化为沿竖直方向的一系列碰撞．已知雨滴的初始质量为m0，初速度为v0，下降距离l后与静止的小水珠碰撞且合并，质量变为m1.此后每经过同样的距离l后，雨滴均与静止的小水珠碰撞且合并，质量依次变为m2、m3……m n……(设各质量为已知量)．不计空气阻力．(1)若不计重力，求第n 次碰撞后雨滴的速度v ′n ； (2)若考虑重力的影响，a ．求第1次碰撞前、后雨滴的速度v 1和v ′1；b ．求第n 次碰撞后雨滴的动能12m n v ′2n .解析 (1)不计重力，全过程中动量守恒，m 0v 0＝m n v ′n 得v ′n ＝m 0m nv 0.(2)若考虑重力的影响，雨滴下降过程中做加速度为g 的匀加速运动，碰撞瞬间动量守恒a ．第1次碰撞前v 21＝v 20＋2gl ，v 1＝v 20＋2gl 第1次碰撞后m 0v 1＝m 1v ′1v ′1＝m 0m 1v 1＝m 0m 1v 20＋2gl . ①b ．第2次碰撞前v 22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 12v 20＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20＋m 21m 212gl ②第2次碰撞后，利用②式得v ′22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 1m 22v 22＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 22v 20＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20＋m 21m 222gl同理，第3次碰撞后v ′23＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m 32v 20＋⎝ ⎛⎭⎪⎫m 20＋m 21＋m 22m 232gl第n 次碰撞后v ′2n ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫m 0m n 2v 20＋动能12m n v ′2n ＝12m n(m 20v 20＋2gl ∑i ＝0n-1m 2i )．答案 (1)v ′n ＝m 0m nv 0 (2)a.v 1＝v 20＋2gl v ′1＝m 0m 1v 20＋2gl b.12m n v ′2n ＝12m n(m 20v 20＋2gl ∑i ＝0n-1m 2i )。

2010高考物理二轮复习详解详析：原子和原子核教学过程：一、原子模型1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。

2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。

这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。

卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。

由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。

3．玻尔模型（引入量子理论）（1）玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不连续的 ②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。

在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态 ③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。

原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级跃迁。

原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量12E E h -=γ（量子化就是不连续性，n 叫量子数。

）（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。

原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量α粒子散射实验 卢瑟福 玻尔结构 α粒子 氢原子的能级图 n E /eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 4 -0.853 E 1 E 2 E 3大于或等于电离能的任何频率的光子。

（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。

高三物理专题3---5 动量与原子物理1 （1）核电站的核能来源于235 92U核的裂变，下列说法中正确的是A.23592U原子核中有92个质子、143个中子B.23592U的一种可能的裂变是变成两个中等质量的原子核，如13954Xe和9538Sr，反应方程式为23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC.23592U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度半衰期缩短D．反应后的核废料已不具有放射性，不需要进一步处理⑵在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂。

中子在重水中可与21H核碰撞减速，在石墨中与126C核碰撞减速。

上述碰撞可简化为弹性碰撞模型。

某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？2（1）一置于铅盒中的放射源发射的α、β和γ射线，由铅盒的小孔射出，在小孔外放一铝箔后，铝箔后的空间有一匀强电场．进入电场后，射线变为a、b两束，射线a沿原来方向行进，射线b发生了偏转，如图所示，则图中的射线a为_____射线，射线b为______射线．(2)如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为20v、0v。

为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛出甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。

（不计水的阻力）图2 3 (1)历史中在利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5MeV 的质子11H 轰击静止的X,生成两个动能均为8.9MeV 的42He.（1MeV=1.6×-13J ）①上述核反应方程为___________。

②质量亏损为_______________kg 。

（2）如图所示，光滑水平面轨道上有三个木块，A 、B 、C ，质量分别为m B =m c =2m ,m A =m ，A 、B 用细绳连接，中间有一压缩的弹簧 (弹簧与滑块不栓接)。