2016届高三物理一轮复习考点训练：选修3-5 动量守恒定律 波粒二象形 原子结构与原子核 章末质量检测

章末质量检测(十三)

(时间：60分钟满分：100分)

1．(1)(6分)下列说法中正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分) A．β衰变现象说明电子是原子核的组成部分

B．目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变

C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种不同频率的光子D．卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模型

E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大

(2)(9分)

图1

如图1所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块A 和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点。现将A无初速释放，A与B碰撞后结合为一个整体，并沿桌面滑动。已知圆弧轨道光滑，半径R＝0.2 m；A 和B的质量相等；A和B整体与桌面之间的动摩擦因数μ＝0.2。取重力加速度g＝10 m/s2。求：

①碰撞前瞬间A的速率v；

②碰撞后瞬间A和B整体的速率v′；

③A和B整体在桌面上滑动的距离l。

解析(1)β衰变现象不能说明电子是原子核的组成部分，A选项是错误的；目前已建成的核电站的能量来自于重核裂变，故B选项正确；一群氢原子从n ＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射C23＝3种不同频率的光子，而一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，只能是三种可能频率中的一种或两种，故C 选项错误；卢瑟福依据极少数α粒子发生大角度散射提出了原子核式结构模

型，D选项正确；按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，库仑力对电子做负功，所以动能变小，电势能变大(动能转为电势能)而因为吸收了光子，故原子总能量变大，E选项正确。

(2)设滑块的质量为m。

①根据机械能守恒定律mgR＝1

2m v

2

(2分)

得碰撞前瞬间A的速率v＝2gR＝2 m/s

(1分) ②根据动量守恒定律m v＝2m v′

(2分)

得碰撞后瞬间A和B整体的速率v′＝1

2

v＝1 m/s

(1分)

③根据动能定理1

2(2m)v′

2＝μ(2m)gl

(2分)

得A和B整体沿水平桌面滑动的距离l＝v′2

2μg＝0.25 m。

(1分)

答案(1)BDE(2)①2 m/s②1 m/s③0.25 m

2．(1)(6分)锌是微量元素的一种，在人体内的含量以及每天所需的摄入量都很少，但对机体发育及大脑发育有关。因此儿童生长发育时期测量体内含锌量已成为体格检查的重要内容之一，其中比较简单的一种检测方法是取儿童的头发约

50 g，放在核反应堆中经中子轰击后，头发中的锌元素与中子反应生成具有放

射性的同位素锌，其核反应方程式为6430Zn＋10n→6530Zn。6530Zn衰变放射出能量为

1 115 eV的γ射线，通过测量γ射线的强度可以计算出头发中锌的含量。关于

以上叙述，下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分) A．产生6530Zn的反应是聚变反应

B.6430Zn和6530Zn具有相同的质子数

C.6530Zn衰变放射出γ射线时，发生质量亏损，质量亏损并不意味着质量被消灭D．γ射线在真空中传播的速度是3.0×108 m/s

E．γ射线是由于锌原子的内层电子激发产生的

(2)(9分)如图2所示，物体A、B相距9.5 m，现A以v A＝10 m/s的初速度向静止的物体B运动，物体A与B发生正碰后仍沿原来的方向运动。已知物体A在碰撞前后共运行6 s后停止运动。求碰撞后B运动的时间(已知m A＝2m B，物体A、B与地面间的动摩擦因数均为μ＝0.1，取g＝10 m/s2)。

图2

解析(1)产生6530Zn的反应是人工转变，只有轻核才发生聚变反应，A错误；同位素6430Zn和6530Zn的质子数相同，中子数不同，B正确；核反应中质量亏损不是质量消灭，是静止质量转变为运动质量，C正确；γ射线是波长很短的电磁波，在真空中传播的速度是3.0×108m/s，是由于原子核受到激发产生的，D 正确，E错误。

(2)取物体A运动方向为正方向，设物体A、B运动的时间分别为t A和t B，则由系统动量定理得

－μm A gt A－μm B gt B＝0－m A v A

(5分) 代入数据，得B的运动时间为

t B＝m A v A－μm A gt A

μm B g＝8 s。

(4分)

答案(1)BCD(2)8 s

3．(2014·高考冲刺卷四)(1)(6分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。

选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)

A．每种元素都有自已的特征谱线，利用特征谱线可以鉴别物质或确定物质的组成成分

B．天然放射现象放出的β粒子是质子向中子转变时产生的

C ．卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构

D ．对放射性物质施加压力，其半衰期不会改变

E ．目前，核电站发电原理是将重核裂变释放的核能转化为电能

(2)(9分)如图3所示，一辆质量M ＝3 kg 的小车A 静止在光滑的水平面上，小车上有一质量m ＝1 kg 的光滑小球B ，将一轻质弹簧压缩并锁定，此时弹簧的弹性势能为E p ＝6 J ，小球与小车右壁距离为L ，解除锁定，小球脱离弹簧后与小车右壁的油灰阻挡层碰撞并被粘住，求：

图3

①小球脱离弹簧时小球和小车各自的速度大小；

②在整个过程中，小车移动的距离。

解析 (2)①水平面光滑，由小车、弹簧和小球组成的系统在从弹簧解锁到小球脱离弹簧的过程中，满足动量守恒和能量守恒，即

m v 1－M v 2＝0，12m v 21＋12M v 22＝E p

(4分)

联立两式并代入数据解得：

v 1＝3 m/s ，v 2＝1 m/s

(2分)

②在整个过程中，系统动量守恒，所以有

m s 1t ＝M s 2t ，s 1＋s 2＝L

(2分)

解得：s 2＝L 4

(1分)

答案 (1)ADE (2)①3 m/s 1 m/s ②L 4

4．(2014·吉林质监)(1)(6分)下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对

1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得

分为0分)

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1个原子核了

B．原子核内的中子转化成一个质子和一个电子，这种转化产生的电子发射到核外，就是β粒子，这就是β衰变的实质

C．光子的能量由光的频率所决定

D．只要有核反应发生，就一定会释放出核能

E．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较大的轨道跃迁到半径较小的轨道时，电子的动能增加，电势能减少，原子的总能量减少

图4

(2)(9分)一绳跨过定滑轮，两端分别拴有质量为M1、M2的物块(M2＞M1)，如图4所示，M2开始时静止于地面上，当M1自由下落H距离后，绳子才被拉紧，求绳子刚被拉紧时两物块的速度。

解析(1)半衰期是大量原子衰变时所表现出的统计规律，对少量原子核没有意义，A错；β衰变的实质是指原子核内的中子转化成质子后释放出电子的过程，B正确；根据光子能量计算公式E＝hν可知光子的能量由光的频率决定，C正确；只有存在质量亏损的核反应(核反应过程比结合能下降)才会释放核能，D错；按照玻尔理论，氢原子的核外电子放出光子向低能级跃迁时，核外电子的轨道半径减少，电子运动的动能增加，系统势能减少，总能量减少，E正确。

(2)M1自由下落H距离时的速度为v1＝2gH

①(2分) 绳子拉紧后的一小段时间Δt后，M1与M2具有相同的速率v，M1的速度向下，M2的速度向上，以向上为正方向。

对M1由动量定理得

(T1－M1g)Δt＝－M1v－(－M1v1)

②(2分) 对M2由动量定理得(T2－M2g)Δt＝M2v－0

③(2分) 因为绳子拉紧过程绳子的拉力远远大于物体的重力，忽略重力，又可以认为T1＝T2

④(1分)

联立①②③④解得v＝

M1

M2＋M1

2gH

(2分)

答案(1)BCE(2)

M1

M2＋M1

2gH

5．(2014·沈阳市质量监测) (1)(6分)如图5为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是

3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的

是________。(填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分)

图5

A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象

B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eV

D．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态

E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离