1、高考资源网（） 您身边的高考专家温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。考点16 动量、原子物理 一、选择题1.（2011天津理综T1）下列能揭示原子具有核式结构的实验是( )A. 光电效应实验 B. 伦琴射线的发现C. 粒子散射实验 D. 氢原子光谱的发现【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：各实验现象和发现与哪些物理原理有关，原子的核式结构由谁提出，用什么实验验证以及核式结构所能解释的物理问题是什么。【精讲精析】选C光电效应现象证明了光的粒子性本质，与原子结构无关，选项A错误，伦琴射线的发现以及氢原子光谱的发现都与
2、原子的能级结构有关，都是原子能级跃迁的结论，选项B、D错误，卢瑟福的粒子散射实验证实了原子的核式结构模型，选项C正确。2.（2011北京高考T13）表示放射性元素碘131衰变的方程是( )A. B. C. D. 【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：（1）在原子核衰变过程中，质量数守恒，电荷数守恒。（2）衰变是原子核放出高速电子流. 【精讲精析】选B. 碘（）的原子核内一个中子放出一个电子，变成一个质子，质量数没有发生变化，核电荷数增加1，所以生成54号元素，放出一个电子.B选项正确. 3.（2011浙江理综T15）关于天然放射现象，下列说法正确的是( )A. 射线是由氦原子核衰变产生B.
3、射线是由原子核外电子电离产生C. 射线是由原子核外的内层电子跃迁产生D. 通过化学反应不能改变物质的放射性【思路点拨】解答本题时应注意理解：（1）天然放射现象中三种射线的产生机理.(2）影响天然放射现象半衰期的因素.【精讲精析】选D.射线是在衰变中产生的，本质是氦核，A错误； 射线是在衰变中产生的，本质是高速电子束，B错误； 射线是衰变和衰变时原子核发生能级跃迁而产生的电磁波，C错误；物质的放射性由原子核内部自身的因素决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关,D正确.4.（2011广东理综T18）光电效应实验中，下列表述正确的是( )A.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.
4、遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子【思路点拨】：解答本题时注意 ：（1）把握光电效应的规律；（2）最大初动能与遏制电压的关系【精讲精析】选CD. 要产生光电效应入射光的频率必须大于一个最小频率，即极限频率，当入射光的频率小于极限频率时，不管光的强度多大都不会产生光电效应，与光照时间无关，故D正确，A.B错误；对同一种金属，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，需要的遏止制电压越大，C正确。5.（2011福建理综T29（1）爱因斯坦提出了光量子概念并成功地解释光电效应的规律而获得1921年的诺贝尔物理学奖。某种金属逸出光电子的最大初动能与入射光频率的关系如图所
5、示，其中为极限频率。从图中可以确定的是_。（填选项前的字母）来源:学科网ZXXKA.逸出功与有关 B. 与入射光强度成正比C.当时，会逸出光电子 D.图中直线的斜率与普朗克常量有关。【思路点拨】解答本题时应能读懂图像，且应理解光电效应的两个关系【精讲精析】选D.金属的逸出功与入射光无关，A错；光电子的最大初动能与入射光强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率，不能发生光电效应现象，C错；据光电效应方程可知图像的斜率与普朗克常量有关，D对.6.（2011福建理综T29（2）在光滑水平面上，一质量为m，速度大小为的A球与质量为2m静止的B球碰撞后，A球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后B球的速度大
6、小可能是_。（填选项前的字母）A. 0.6 B. 0.4 C. 0.3 D. 0.2【思路点拨】解答本题时应能应用动量守恒定律并理解动量的矢量性【精讲精析】选A.由动量守恒定律得，规定A球原方向为正方向，由题意可知vA为负值，则，因此B球的速度可能为0.6v，故选A.7.（2011江苏物理T12.C）(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为E1(E10)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_(普朗
7、克常量为h ).(3)有些核反应过程是吸收能量的。例如，在中，核反应吸收的能量，在该核反应方程中，X表示什么粒子？X粒子以动能EK轰击静止的，若EK=，则该核反应能否发生？请简要说明理由。【思路点拨】解答本题时注意理解：（1）黑体辐射强度随温度变化的特点（2）波尔理论内容(3)核反应的特点以及核能的计算【精讲精析】（1）随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A对。（2）根据波尔理论，氢原子中电子离原子核越远，氢原子能量越大，根据能量守恒定律知道：所以电子速度为： V=（3）根据核反应的规律即质量数和电荷数守恒，X的电荷数是2，质量数,4，X表示是。因为不能同时满
8、足能量守恒和动量守恒，所以不能实现，答案:（1）A(2) 越大，(3) ，不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒。8.（2011新课标全国卷T35（1）在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为0，该金属的逸出功为_。若用波长为（0）的单色光做实验，则其遏止电压为_。已知电子的电荷量，真空中的光速和普朗克常量分别为e，c和h【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：先由爱因斯坦光电效应方程计算出逸出功，再由遏止电压与光电子最大初动能的关系及光电效应方程，可求出遏止电压。【精讲精析】由W=hv0=h ，又eU=Ek，且Ek= hvW，v=，所以U=（）=。答案：h 9.（2011新课标全
9、国卷T35（2）如图，A、B、C三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上，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v沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，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，求弹簧释放的势能。【思路点拨】解答本题时可分阶段进行分析：第一阶段A碰B后与B粘合在一起，此时三者以共同速度运动，此过程动量守恒，机械能不守恒。第二阶段为从细线断开到C与弹簧分开的过程，A、B和C动量守恒，机械能守恒，可根据这些守恒立出方程，
10、解答所求。【精讲精析】设碰后A、B和C的共同速度大小为v，由动量守恒有，来源:Zxxk.Com 3mv=mv0 设C离开弹簧时，A、B的速度大小为v1，由动量守恒有， 3mv=2mv1+mv0 设弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒，有，（3m）v2Ep=（2m）v12mv02 由式得弹簧所释放的势能为Ep=m v02答案：m v0210.（2011北京高考T21）如图2，用“碰撞实验器”可以验证动量守恒定律，即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系。实验中，直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通过仅测量 （填选项前的符号），间接地解决这个问题A.
11、 小球开始释放高度 B. 小球抛出点距地面的高度C. 小球做平抛运动的射程图2中点是小球抛出点在地面上的垂直投影，实验时，先让入射球多次从斜轨上位置静止释放，找到其平均落地点的位置P,测量平抛射程，然后，把被碰小球静止于轨道的水平部分，再将入射球从斜轨上位置静止释放，与小球相碰，并多次重复。接下来要完成的必要步骤是 (填选项前的符号)A.用天平测量两个小球的质量、B.测量小球开始释放高度hC.测量抛出点距地面的高度HD分别找到相碰后平均落地点的位置M、N来源:学_科_网E测量平抛射程，若两球相碰前后的动量守恒，其表达式可表示为（用中测量的量表示）；若碰撞是弹性碰撞。那么还应满足的表达式为（用中
12、测量的量表示）。经测定，小球落地点的平均位置距点的距离如图所示。碰撞前、后m1的动量分别为p1与，则p1: = ：11；若碰撞结束时m2的动量为,则 : =11: 实验结果说明，碰撞前、后总动量的比值为 有同学认为，在上述实验中仅更换两个小球的材质，其它条件不变，可以使被撞小球做平抛运动的射程增大。请你用中已知的数据，分析和计算出被撞小球m2平抛运动射程ON的最大值为 cm.【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【精讲精析】在落地高度不变的情况下，水平位移就能反映平抛初速度的大小，所以，仅测量小球做平抛运动的射程就能间接测量速度.因此选C.找出平均落点的位置，测量平抛的水平位移，因此步骤中D
13、、E是必须的，但D、E先后均可，至于用天平测质量先后均可。所以答案是ADE或DAE或DEA.设落地时间为t，则，动量守恒的表达式是，动能守恒的表达式是，所以若两球相碰前后的动量守恒，则 成立，若碰撞是弹性碰撞，动能守恒则成立.碰撞前后m1动量之比，发生弹性碰撞时，被碰小球获得的速度最大，根据动量守恒和动能守恒， ，联立解得，因此，最大射程为答案:C，ADE或DAE或DEA 来源:Z&xx&k.Com14 2.9 11.0176.811.（2011山东高考T38）（1）碘131核 不稳定，会发生衰变，其半衰变期为8天。碘131核的衰变方程：（衰变后的元素用X表示）。经过_天 75%的碘131核发
14、生了衰变。（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2V0、V0。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） 【思路点拨】本题是根据今年的热点问题日本地震引起核泄漏设计以及对碰撞问题的考察。在分析时应注意半衰期的计算与理解，理解两只小船后来恰好不碰撞的条件是以相同速度同向运动。【精讲精析】（1）由放射性元素经历一个半衰期衰变总数的一半可知，共经历了两个半衰期即16天。（2）设抛出货物的最小速度为Vx,则有对乙船，其中v为后来两船同向运动的速度
15、。由以上两式可得答案：（1） 16天 （2）12.（2011天津理综T12）回旋加速器在核科学、核技术、核医学等高新技术领域得到了广泛应用，有力地推动了现代科学技术的发展。（1） 当今医学影像诊断设备PET/CT堪称“现代医学高科技之冠”，它在医疗诊断中，常利用能放射正电子的同位素碳11作示踪原子。碳11是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氮14获得，同时还产生另一粒子，试写出核反应方程。若碳11的半衰期为20min，经2.0h剩余碳11的质量占原来的百分之几？（结果取2位有效数字）（2） 回旋加速器的原理如图，和是两个中空的半径为R的半圆金属盒，它们接在电压一定、频率为的交流电源上，位于圆心
16、处的质子源A能不断产生质子（初速度可以忽略，重力不计），它们在两盒之间被电场加速，、置于与盒面垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中。若质子束从回旋加速器输出时的平均功率为P，求输出时质子束的等效电流I与P、B、R、的关系式（忽略质子在电场中的运动时间，其最大速度远小于光速）。（3） 试推力说明：质子在回旋加速器中运动时，随轨道半径的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差是增大、减小还是不变？【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：书写核反应方程时应该注意质量数守恒和核电荷数守恒，注意理解半衰期的意义。质子在回旋加速器中的运动过程分为两部分：一是交变的电场中的加速，二是匀强磁场中的圆周运动，然后根据条件求
17、解。【精讲精析】核反应方程为 - 设碳11原有质量为，经过剩余的质量为，根据半衰期定义有 - 设质子的质量为m，电荷量为q，质子离开加速器时速度大小为，有牛顿第二定律得 - 质子运动的回旋周期为 - 由回旋加速器原理可知，交流电源的频率与质子回旋频率相同，由周期T与频率的关系得 - 设在t时间内离开加速器的质子数为N，则质子束从回旋加速器输出时的平均功率为 - 输出时质子束的等效电流为 - 由上述各式联立解得： - 若以单个质子为研究对象解答过程正确的同样得分。方法一：设k（）为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为、（），在相应轨道上质子对应的速度大小分别为、，、之间的电压为U
18、，由动能定理知 -由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，则 整理得 - 因U、q、m、B均为定值，令,由上式得 相邻轨道半径、之差 ，同理得 因为，比较、得 - 说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小方法二：设k（）为同一盒中质子运动轨道半径的序数，相邻的轨道半径分别为、（），在相应轨道上质子对应的速度大小分别为、，、之间的电压为U。由洛伦兹力充当质子做圆周运动的向心力，知，故 -由动能定理知，质子每加速一次，其动能增量- 以质子在盒中运动为例，第k次进入时，被电场加速次，速度大小为 - 同理，质子第次进入时，速度大小为综合上述各式得， 同理，对于相邻轨道半径、， ，整理后
19、有 由于，比较、得- 说明随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小。用同样的方法也可得到质子在盒中运动时具有相同的结论。答案： 随轨道半径r的增大，同一盒中相邻轨道的半径之差减小13.（2011海南物理T19）（1）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛核电站的核泄漏事故。在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射。在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs衰变过程，它们分别是_和_（填入正确选项前的字母）。131I和137Cs原子核中的中子数分别是_和_.A.X1 B.X2C.X3 D.X4（2）（8分）
20、一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止。重力加速度为g。求：（i）木块在ab段受到的摩擦力f；（ii）木块最后距a点的距离s。来源:Z。xx。k.Com【思路点拨】（1）电荷数守恒、质量数守恒质量数、电荷数、中子数；（2）系统动量守恒；系统摩擦力做功，机械能转化为内能。【精讲精析】（1）根据衰变过程电荷数守恒、质量数守恒，可知是Ba，是I，是Cs，是Cs，所以能分别反映I、Cs的衰变过程的是分别是BC。I原子核中的中子数是，Cs原子核中的中子数是。（2）（i）木块向右滑到最高点时，系统有共同速度，动量守恒： （1分） （2分）联立两式解得： （1分）（ii）整个过程，由功能关系得： （2分）木块最后距a点的距离 （1分）联立解得：（1分）答案：（1）BC 78 82 （2）， - 11 - 版权所有高考资源网