1、终极猜想二十八(八十三)对动量守恒定律和原子物理的考查 (本卷共5小题，满分60分建议时间：30分钟 )命题专家寄语这部分选考内容是与力学联系较紧密的部分，牛顿定律、动能定理、机械能守恒定律三者结合为解决物理力学问题的三把金钥匙，但本部分考查的综合性不大，一般与原子物理知识、核反应方程，结合能量守恒综合考查.1(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U先后发生衰变和衰变后，变为原子核Pa.已知：U质量为m1
2、238.029 0 u；Pa质量为m2234.023 9 u，粒子的质量为m4.002 6 u，电子的质量为me0.000 5 u(原子质量单位1 u相当于931 MeV的能量)则：放射性衰变方程为：_.原子核U衰变为Pa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U静止，衰变后放出的粒子速度为v3107 m/s，不计电子和衰变过程中释放光子的动量，则Pa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)2(1)核能作为一种新能源在现代社会中已不可或缺，但安全是核电站面临的非常严峻的问题核泄漏中的钚(Pu)是一种具有放射性的超铀元素，钚的危险性在于
3、它对人体的毒性，与其他放射性元素相比钚在这方面更强，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹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，下列有关说法中正确的是_AX原子核中含有143个中子B100个Pu经过24 100年后一定还剩50个C由于衰变时释放巨大能量，根据Emc2，衰变过程中总质量增加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图1(2)氢原子的光谱在可见光范围内有四条谱线，其中在靛紫色区内的一条是处于量子数n4的能级氢原子跃迁到n2的能级时发出的，氢原子的能级图如图1所示，已知普朗克恒量h6.63103
4、4 Js，则该条谱线光子的能量为_ eV，该条谱线光子的频率为_ Hz.(结果保留三位有效数字) (3)已知金属铷的极限频率为5.151014 Hz，现用波长为5.0107 m的一束光照射金属铷，能否使金属铷发生光电效应？若能，请算出逸出光电子的最大初动能(结果保留2位有效数字)3(1)下列有关说法中正确的是_A汤姆孙发现了电子，于是他提出了原子核式结构的学说B射线是高速运动的电子流，有较强的贯穿本领C一个氢原子处于n4的激发态，当它向基态跃迁时可以发出3条不同频率的光谱线D.UnXSr2n是一个裂变方程(2)铀经过、衰变形成稳定的铅，这一变化的核反应方程式应为_，在转化过程中最终转变为质子的
5、中子数是_个(3)质量为3 kg的小球A在光滑水平面上以6 m/s的速度向右运动，恰好遇上质量为5 kg的小球B以4 m/s的速度向左运动，碰撞后小球B恰好静止，求碰撞后小球A的速度大小4.(1)原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，如图2所示为氢原子的能级图现让一束单色光照射到大量处于基态(量子数n1)的氢原子上，被激发的氢原子能自发地发出3种不同频率的色光，则照射氢原子的单色光的光子能量为_ eV.用这种光照射逸出功为4.54 eV的金属表面时，逸出的光电子的最大初动能是_ eV.图2(2)如图3所示，质量m10.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L1.5 m，现
6、有质量m20.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v0从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止物块与车面间的动摩擦因数0.5，取g10 m/s2.求：图3要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端的速度v0不超过多少5(1)2011年3月11日，日本东海岸发生里氏9.0级地震，地震引发的海啸摧毁了日本福岛第一核电站的冷却系统，最终导致福岛第一核电站的6座核反应堆不同程度损坏，向空气中泄漏大量碘131和铯137等放射性物质，这些放射性物质随大气环流飘散到许多国家.4月4日，日本开始向太平洋排放大量带有放射性物质的废水，引起周边国家的指责下列说法正确的是 ()A福岛第一核电站是利用
7、原子核衰变时释放的核能来发电B碘131能自发进行衰变，衰变后生成的新物质原子核比碘131原子核多一个中子而少一个质子C铯137进行衰变时，往往同时释放出射线，射线具有很强的穿透能力，甚至能穿透几厘米厚的铅板D铯137进入人体后主要损害人的造血系统和神经系统，其半衰期是30.17年，如果将铯137的温度降低到0度以下，可以延缓其衰变速度(2)如图4所示，质量为m13 kg的光滑圆弧形轨道ABC与一质量为m21 kg 的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上，B为半圆轨道的最低点，AC为轨道的水平直径，轨道半径R0.3 m一质量为m32 kg的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A处由静止释放，g取1
8、0 m/s2，图4求： 小球第一次滑到B点时的速度v1； 小球第一次经过B点后，相对B能上升的最大高度h.参考答案1(1)BC(2)UPaHee1.86(3)5.1105 m/s2解析(3)因入射光子的频率，得6.01014 Hz，大于金属的极限频率，故能使金属铷产生光电效应由爱因斯坦光电效应方程EkmhW，Wh0，代入数值得Ekm5.31020 J.答案(1)AD(2)2.556.151014(3)5.31020 J3解析(1)原子核式结构学说是卢瑟福提出的，A错射线是高速运动的电子流，有较强的贯穿本领，B正确一个处于n4的氢原子向基态跃迁时，可以发出n4n3、n3n2、n2n1三条不同频率
9、的光谱线，C对D项是重核裂变方程(2)铀衰变成铅的核反应方程为UPb8He6e，所以共经历了8次衰变，6次衰变在衰变中，电子是中子转化为质子的过程中放出的，所以最终转变为质子的中子数是6个(3)两球都在光滑水平面上运动，碰撞过程中系统所受合外力为零，因此系统动量守恒碰撞前两球动量已知，碰撞后小球B静止，取小球A初速度方向为正，由动量守恒定律有：mAvAmBvBmAvA则vA m/s0.67 m/s碰撞后小球A的速度大小为0.67 m/s.答案(1)BCD(2)UPb8He6e6(3)0.67 m/s4解析(1)由C3可知n3，故照射光的光子能量为E3E112.09 eV，由EkhW知Ek(12
10、.094.54)eV7.55 eV.(2)要使物块恰好不从车厢滑出，须物块到车面右端时与小车有共同的速度v，则m2v0(m1m2)v，由功能关系有：m2v(m1m2)v2m2gL，代入数据解得v05 m/s，故要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车的速度v0不能超过5 m/s.答案(1)12.097.55(2)5 m/s5解析(2)小球、圆弧轨道、物块P水平方向动量守恒，有：m3v1(m1m2)v1又由机械能守恒有：m3gRm3v(m1m2)v12，联立得v12 m/s，方向水平向右物块经过B点后，物块P与轨道分离，小球与轨道水平方向动量守恒，且上升到最高点时，与轨道共速，设为v，有：m3v1m1v1(m1m3)v，m3vm1v12(m1m3)v2m3gh解得h0.27 m.答案(1)C(2)2 m/s，水平向右0.27 m
