2014高考物理考前押题：动量守恒定律原子结构和原子核

1.(1)如图6-14-12所示，用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是(　　).

图6-14-12

A.增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小

B.a光照射金属板时验电器的金属小球带负电

C.a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长

D.若a光是氢原子从n=4的能级向n=1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n=5的能级向n=2的能级跃迁时产生的

(2)静止的锂核Li俘获一个速度为8.0×106 m/s的中子，发生核反应后若只产生了两个新粒子，其中一个粒子为氦核He，它的速度大小是8.0×106 m/s，方向与反应前的中子速度方向相同.

①完成此核反应的方程式;

求反应后产生的另一个粒子的速度大小和方向;

通过计算说明此反应过程中是否发生了质量亏损.

解析　(1)增大a光的强度，从金属板飞出的光电子增多，金属板带电荷量增大，验电器的指针偏角一定增大，选项A错误;a光照射金属板时，光电子从金属板飞出，金属板带正电，验电器的金属小球带正电，选项B错误;经分析，a光在真空中的频率大于b光在真空中的频率，故a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，选项C正确;氢原子跃迁，因为|E4-E1|>|E5-E2|，故选项D正确.

(2)核反应方程式为

Li+n―→He+H.

用v1、v2和v3分别表示中子(n)、氦核(He)和氚核(H)的速度，以中子的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有：m1v1=m2v2+m3v3，代入数据，解得：v3=-8.0×106 m/s

即反应后生成的氚核的速度大小为8.0×106 m/s，方向与反应前中子的速度方向相反.

反应前粒子的总动能为Ek1=m1v

反应后粒子的总动能为

Ek2=m2v+m3v

经过计算可知Ek2>Ek1，故反应中发生了质量亏损.

答案　(1)CD

(2)①Li+n―→He+H

②8.0×106 m/s　方向与反应前中子的速度方向相反

发生了质量亏损

2.(1)下列说法正确的是________.

A.根据E=mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系

B.在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处

C.一群氢原子从n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子

D.已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0

(2)如图6-14-13，车厢的质量为M，长度为L，静止在光滑水平面上，质量为m的木块(可看成质点)以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰?

图6-14-13解析　(1)根据E=mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系，A对;在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子落在的位置是不确定的，B错;一群氢原子从n=3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，C错;能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为Ekm=2hν0-hν0=hν0，D错.

(2)木块和车厢组成的系统动量守恒，设向右为正方向，碰后车厢的速度为v′

mv0=Mv′-m，得v′=，方向向右，设t时间后木块将与后车壁相碰，

则v′t+t=L

t==

答案　(1)A　(2)

3.(2013·江苏卷，12C)(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

图6-14-14

(2)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He+)的能级图如图6-14-14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6-14-15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.

图6-14-15

解析　(1)根据德布罗意波长公式p=，因此选C;(2)根据玻尔原子理论，量子数n越小，轨道越靠近原子核，所以n=3比n=5的轨道离原子核近，大量处于n=4激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线.(3)以空间站为参考系，据动量守恒定律 ：(mA+mB)v0=mAvA+mBvB，解得vB =0.02 m/s，远离空间站方向.

答案　(1)C　(2)近　6　(3)0.02 m/s　远离空间站方向

4.(1)已知氢原子的能级为：E1=-13.60 eV，E2=-3.40 eV，E3=-1.51 eV，E4=-0.85 eV，现用光子能量介于10.00～12.70 eV之间的某单色光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是________.

A.该照射光的光子可能会被处于基态的氢原子吸收

B.该照射光的光子一定会被吸收

C.若可以吸收该光子，则可判断激发后的氢原子发射不同能量的光子最多有3种

D.若可以吸收该光子，则可判断激发后的氢原子发射不同能量的光子最多有6种

(2)如图6-14-16所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一质量为M的圆环，环上系一长为L质量不计的细绳，细绳的另一端拴一个质量为m的小球，现将细绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则

图6-14-16当细绳与AB成θ角时，圆环移动的距离是多少?

若在横杆上立一挡板，与环的初位置相距多远时才不致使圆环在运动过程中与挡板相碰?

解析　(1)用10.00～12.70 eV的光照射基态的氢原子，当光子能量E=E3-E1=12.09 eV时，将跃迁到n=3的激发态，则选项A正确;原子只能吸收特定的能量值，选项B错误;若氢原子最多可跃迁至n=3的激发态，可以发射光子的种类为=3，则选项C正确，D错误.

(2)ms1-Ms2=0

s1+s2=L-Lcos θ

解得s2=

当圆环运动到最右侧速度为零时，小球应运动到最左边同初始位置等高，且速度为零

ms1′-Ms2′=0

s1′+s2′=2L

s2′=

答案　(1)AC

(2)

5.(1)从物理学的角度来看，以下说法正确的是(　　).

A.福岛核电站的爆炸是高温高压作用下产生的氢气发生了核聚变

B.核污染主要是指核反应过程中会放出一些放射性同位素能长时期存在于周围环境中

C.核辐射主要是指核反应过程中所释放出的α射线、β射线和γ射线

D.防化人员所穿的防化服主要是防止β射线、γ射线对人体的伤害

(2)如图6-14-17所示，木块A的质量mA=1 kg，足够长的木板B质量mB=4 kg，质量mC=4 kg的木块C置于木板B上，水平面光滑，B、C之间有摩擦.现使A以v0=12 m/s 的初速度向右运动，与B碰撞后以4 m/s的速度弹回.(取g=10 m/s2)

图6-14-17

求B运动过程中的最大速度的大小.

碰撞后C在B上滑行了2 m，求B、C之间的动摩擦因数.

解析　(1)氢气爆炸是化学反应，不是核反应，A错误;核污染主要是放射性污染，其产生的α射线、β射线、γ射线对人体都有伤害，B、C正确;防化服主要是防止危险性化学物品和腐蚀性物质对人体的伤害，D错误.

(2)A与B碰后瞬间，B的速度最大.取A、B系统为研究对象，A、B系统动量守恒(取向右为正方向)，有：

mAv0+0=-mAvA+mBvB

代入数据得：vB=4 m/s.

设B、C最终以共同速度v运动，取B、C系统为研究对象，B、C系统动量守恒，有：

mBvB+0=(mB+mC)v

代入数据得：v=2 m/s

又μmCgl=mBv-(mB+mC)v2

得μ=0.2

答案　(1)BC　(2)4 m/s　0.2

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