1、(时间60分钟，满分100分)1(8分)历史上第一次利用加速器实现的核反应，是用加速后动能为0.5 MeV的质子H轰击静止的X，生成两个动能均为8.9 MeV的He.(1 MeV1.61013J)(1)上述核反应方程为_(2)质量亏损为_kg.解析：HXHeHe或HLiHeHemc2E末E初，所以m kg3.11029 kg答案：(1)HXHeHe或HLiHeHe(2)3.110292(6分)人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉普朗克常量为6.631034 Js，光速为3.0108 m/s，则(1)人眼能察觉到绿光时所
2、接收到的最小功率是_(2)用这种波长的绿色光照射下列五种材料，能产生光电效应的材料有_种. 材料铯钙镁铍钛逸出功(1019 J)3.04.35.96.26.6解析：(1)每个绿光光子的能量E0hhJ3.81019J人眼最少需每秒射入6个绿光光子才能察觉，故P63.81019 W2.31018 W(2)发生光电效应的条件是光子的能量要大于金属的逸出功，E0仅大于铯的逸出功，故只有一种答案：(1)2.31018 W(2)13(8分)质量为M的小物块A静止在离地面高h的水平桌面的边缘，质量为m的小物块B沿桌面向A运动并以速度v0与之发生正碰(碰撞时间极短)碰后A离开桌面，其落地点离出发点的水平距离为
3、L.碰后B反向运动求B后退的距离(已知B与桌面间的动摩擦因数为，重力加速度为g)解析：设t为A从离开桌面到落地经历的时间，v表示刚碰后A的速度，有：hgt2Lvt设V为刚碰后B的速度大小，由动量守恒定律有：mv0MvmV设B后退的距离为x，由动能定理有：mgx0mV2由以上各式求得：x( v0)2.答案：( v0)24(8分)原来静止的原子核X，发生衰变后放出一个动能为E0的粒子，求：(1)生成的新核动能是多少？(2)如果衰变释放的能量全部转化为粒子及新核的动能，释放的核能E是多少？(3)亏损的质量m是多少？解析：(1)衰变方程为：XHeY在衰变过程中动量守恒mvmYvY又因为Ek，所以，EY
4、E0(2)由能量守恒，释放的核能EE0EYE0E0(3)由质能关系Emc2，解得m.答案：(1)E0(2)E0(3)5(8分)氢原子处于基态时，原子的能级为E113.6 eV，普朗克常量h6.631034Js，当氢原子在n4的激发态时，问：(1)要使氢原子电离，入射光子的最小能量是多少？(2)能放出的光子的最大能量是多少？解析：(1)由氢原子的能级公式得E4E10.85 eV故要使处在n4能级的氢原子电离，入射光子的最小能量为0.85 eV.(2)由hEmEn可知hE4E112.75 eV即处于n4的氢原子跃迁到n1时放出光子的能量最大为12.75 eV.答案：(1)0.85 eV(2)12.
5、75 eV6(6分)利用光谱分析鉴别物质的组成成分时，灵敏度是很高的(1)如何进行操作？_.(2)如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为_Aa元素 Bb元素Cc元素 Dd元素解析：(1)光谱分析中首先获取样本的线状谱，然后利用各种原子的特征谱线加以对照，从而确定组成成分(2)由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素答案：(1)见解析(2)B7(8分)用中子轰击锂核(Li)发生核反应，产生氚和粒子并放出4.8 MeV的能量(1
6、)写出核反应方程式；(2)求上述反应中的质量亏损为多少(保留两位有效数字)；(3)若中子与锂核是以等大反向的动量相碰，则粒子和氚的动能之比是多少？解析：(1)LinHHe4.8 MeV(2)m kg8.51030 kg(3)设m1、m2、v1、v2分别为氦核、氚核的质量和速度，由动量守恒定律得0m1v1m2v2氦核、氚核的动能之比Ek1Ek2m2m134.答案：(1)见解析(2)8.51030 kg(3)348(8分)如图2所示，质量M4 kg的滑板B静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端C到滑板左端的距离L0.5 m，这段滑板与木块A(可视为质点)之间的动摩擦因数0.2，
7、而弹簧自由端C到弹簧固定端D所对应的滑板上表面光滑小木块A以速度v010 m/s由滑板B左端开始沿滑板B表面向右运动已知木块A的质量m1 kg，g取10 m/s2.求：(1)弹簧被压缩到最短时木块A的速度；(2)木块A压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能解析：(1)弹簧被压缩到最短时，木块A与滑板B具有相同的速度，设为v，从木块A开始沿滑板B表面向右运动至弹簧被压缩到最短的过程中，A、B系统的动量守恒：mv0(Mm)v解得vv0.代入数据得木块A的速度v2 m/s.(2)木块A压缩弹簧过程中，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大由能量关系，最大弹性势能Epmv(mM)v2mgL代入数据得Ep39
8、 J.答案：(1)2 m/s(2)39 J9(10分)(1)如图3所示为氢原子的能级图用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射的不同波长的光有_种 (2)质量为M2 kg的小平板车C静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为mA2 kg的物体A(可视为质点)，如图4所示，一颗质量为mB20 g的子弹以600 m/s的水平速度射穿A后，速 度变为100 m/s，最后物体A静止在车上，求平板车最后的速度是多大？解析：(1)由EEnE1可知EnEE113.06 eV13.60 eV0.54 eV.吸收13.06 eV能量后氢原子处于量子数n5的激发态，由N10得知
9、可产生10种不同波长的光(2)子弹射穿A时，以子弹与A组成的系统为研究对象由动量守恒定律得mBvBmAvAmBvBA在小车上相对滑动，设最后速度为v.以A与小车组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得mAvA(mAM)v可得v2.5 m/s.答案：(1)10(2)2.5 m/s10(10分)现在世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术，以解决能源危机问题热核反应中所用的燃料氘，在地球上储量非常丰富，1 L海水中大约有0.3 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约与燃烧300 L汽油相当，若氘核的质量为m1，氦核的质量为m2，光速为c，阿伏加德罗常数为NA，氘的摩尔质量为m0.(1)写
10、出两个氘核聚变成一个氦核的核反应方程(2)质量为M的氘参与上述聚变反应可释放出的能量为多少？解析：(1)核反应方程为：HHHe(2)核反应的质量亏损为m2m1m2据爱因斯坦质能方程可得放出的能量为Emc2(2m1m2)c2据题意得，质量为M的氘中的氘核数为：n质量为M的氘核参与聚变放出的能量为E.答案：(1)HHHe(2)11(10分)氢原子的能级示意图如图5所示，现有每个电子的动能都为Ee12.89 eV的电子束与处在基态的氢原子束射入同一区域，使电子与氢原子发生迎头正碰已知碰撞前一个电子与一个氢原子的总动量为零碰撞后，氢原子受激发而跃迁到n4的能级求碰撞后1个电子与1个受激氢原子的总动能(
11、已知电子的质量me与氢原子的质量mH之比为11840)解析：以Ve和VH表示碰撞前电子的速率和氢原子的速率，根据题意有：meVemHVH0碰撞前，氢原子与电子的总动能为：EkmHVmeV联立两式并代入数据解得：Ek12.90 eV氢原子从基态跃迁到n4的能级所需能量由能级图可得：E0.85 eV(13.6 eV)12.75 eV碰撞后，受激氢原子与电子的总动能为：EkEkE12.90 eV12.75 eV0.15 eV.答案：0.15 eV12(10分)钚的放射性同位素Pu静止时衰变为铀核激发态U*和粒子，而铀核激发态U*立即衰变为铀核U，并放出能量为0.097 MeV的光子已知：Pu、U和粒
12、子的质量分别为mPu239.0521 u、mU235.0439 u和m4.0026 u，1 u931.5 MeV/c2.(1)写出衰变方程；(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求粒子的动能解析：(1)衰变方程为PuU*He U*U 或合起来有PuUHe (2)上述衰变过程的质量亏损为mmPumUm 放出的能量为Ec2m 这些能量是铀核U的动能EU、 粒子的动能E和光子的能量E之和EEUEE 由式得EUE(mPumUm)c2E 设衰变后的铀核和粒子的速度分别为vU和v，则由动量守恒有mUvUmv 又由动能的定义知EUmUv，Emv 由式得 由式得E(mPumUm)c2E代入题给数据得E5.034 MeV.答案：见解析
