高三物理二轮复习专题9动量守恒原子物理检测试题

高三物理二轮复习专题9动量守恒原子物理检测试题1．(2014·内蒙古包头测评)如图所示为卢瑟福和他的助手做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C三个位置时，关于观察到的现象，下列说法中正确的是( )

A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多

B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数最少

C．相同时间内放在C位置时观察到屏上的闪光次数最少

D．放在C位置时观察不到屏上有闪光

[答案] AC

[解析] 1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来，则A、C正确。

2．(2014·河北石家庄质检)下列说法正确的是( )

A．Th核发生一次α衰变时，新核与原来的原子核相比，中子数减少了4

B．太阳辐射的能量最主要来自太阳内部的热核反应

C．若使放射性物质的温度升高，其半衰期可能变小

D．用14eV的光子照射处于基态的氢原子，可使其电离

E．光电管是基于光电效应的光电转换器件，可使光信号转换成电信号

[答案] BDE

[解析] 因α衰变的本质是发生衰变的核中减少2个质子和2个中子形成氦核，所以一次α衰变，新核与原来的核相比，中子数减少了2，A项错，太阳辐射的能量是太阳内部核聚变产生的，所以B项正确。半衰期由核内部自身因素决定，与其他因素无关，所以C 项错。因为氢原子基态的能量为－13.6eV，所以用14eV光子照射一定能电离，D项正确。由光电管的工作原理可知E项正确。

3．(2014·湖北八校二联)关于原子与原子核，下列说法正确的有( )

A．卢瑟福提出的原子核式结构模型，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征B．玻尔的原子模型，成功引入了量子化假说

C．元素的放射性不受化学状态影响，说明射线来自原子核，且原子核内部是有结构的D．比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定

E．对于相同质量的核燃料，轻核聚变和重核裂产生的能量是相同的

[答案] BCD

[解析] 由玻尔的假说，可以解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征，则A错，B正确；放射性元素的半衰期只由核内部自身因素决定，与其所处的化学状态和外部条件没有关系，C正确；由结合能的定义可判断D正确；质量相同的核燃料，轻核聚变与重核裂变中的质量亏损不一定相同，由ΔE＝Δmc2可知ΔE不一定相同，E错误。

4．(2014·江西八校联考)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n

＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光

子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，

则( )

A．6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态时产生的

B．6种光子中有2种属于巴耳末系

C．使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85eV的能量

D．若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能级释放的光子也一定能使该板发生光电效应

E．在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级释放的光子康普顿效应最明显

[答案] BCE

[解析] 由E4－E1＝h c

λ

，得6种光子中由n＝4到n＝1的能量差最大，波长最短，所以A项错误。由巴耳末系的定义，知在6种光子中只有n＝4跃迁到n＝2和n＝3跃迁到n ＝2释放的光子属巴耳末系，B项正确。由E∞－E4＝0－(－0.85eV)＝0.85eV，所以要使n＝4能级的氢原子电离至少需0.85eV的能量，C项正确。因为E2－E1＝10.2eV＝hν1，E3－E2＝1.89eV＝hν2，所以ν1>ν2，故D项错。在6种光子中，从n＝4能级跃迁到n＝1能级时释放的光子的能量最大，则光子的波长最短，康普顿效应最明显，故E项正确。

5．如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为m B＝2m A，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kg·m/s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为－4kg·m/s，则( )

A．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5

B．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10

C．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5

D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10

[答案] A

[解析] 由两球的动量都是6kg·m/s可知，运动方向都向右，且能够相碰，说明左方

是质量小速度大的小球，故左方是A 球。碰后A 球的动量减少了4kg·m/s，即A 球的动量为2kg·m/s，由动量守恒定律得B 球的动量为10kg·m/s，则其速度比为2∶5，故选项A 是正确的。

6．如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为m 1和m 2。图乙为它们碰撞前后的s －t 图象。已知m ＝0.1kg ，由此可以判断( )

A ．碰前m 2静止，m 1向右运动

B ．碰后m 2和m 1都向右运动

C ．m 2＝0.3kg

D ．碰撞过程中系统损失了0.4J 的机械能

[答案] AC

[解析] 由图乙可以看出，碰前m 1的位移随时间均匀增加，m 2的位移不变，可知m 2静止，m 1向右运动，故A 是正确的。碰后一个位移增大，一个位移减小，说明运动方向不一致，即B 错误。由图乙可以算出碰前m 1的速度v 1＝4m/s ，碰后的速度v 1′＝－2m/s ，碰前m 2的速度v 2＝0，碰后的速度v 2′＝2m/s ，由动量守恒m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′，计算得m 2＝

0.3kg ，故C 是正确的。碰撞过程中系统损失的机械能ΔE ＝12m 1v 21－12m 1v 1′2－12

m 2v 2′2＝0。因此D 是错误的。

7．在光电效应现象中，若某金属的截止波长为λ0，已知真空中的光速和普朗克常量分别为c 和h ，该金属的逸出功为多少？若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验，则光电子的最大初动能为多少？

[答案] hc /λ0 hc /λ－hc /λ0

[解析] 逸出功等于波长为λ0的光子的能量

即W 0＝hc /λ0

若用波长为λ的单色光做实验，由爱因斯坦光电效应方程可得，最大初动能E k ＝hc /λ－hc /λ0

8．(1)下列说法中正确的有________。

A ．光电效应实验中，只要入射光足够强，就能产生光电流

B ．卢瑟福的α粒子散射实验结果表明电子是原子的组成部分，原子不可再分的观念被打破

C ．天然放射现象中的γ射线是原子核受激发产生的

D ．放射性元素的半衰期由其原子核内部结构决定，与外界因素无关

E ．氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，电势能减少

(2)科学家用质子轰击锂核的实验来验证“爱因斯坦质能方程”，已知质子轰击锂核7

3Li 能产生两个α粒子，m Li ＝7.016u ，m H ＝1.0078u ，m He ＝4.0026u,1u 相当于931.5MeV ，则此核反应的方程式为________，此核反应释放的核能为________MeV(保留3位有效数字)。

[答案] (1)CDE (2)11H ＋73Li→242He 17.3

[解析] (1) 在光电效应实验中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都不能产生光电流，A 错；汤姆孙发现电子，打破了原子不可再分的观念，B 错；γ射线是原子核受激发而产生的，C 对；放射性元素的半衰期与温度以及化合状态等无关，由核本身的性质决定，D 对；氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，电势能减少，E 对。

(2)由题意及质量数和电荷数守恒知核反应方程式为11H ＋73Li→242He ，此核反应中的质量亏损为Δm ＝m H ＋m Li －2m He ＝0.0186U ，此核反应释放的核能为17.3MeV 。

9．如图所示，一质量为2m 的小球A 用长为L ＝0.5m 的轻绳与悬点O 相连，O 点离地面的高为L ，在O 点正下方的光滑地面上放置一质量为m 的小球B ，将A 球放置在与O 点等高的位置，且将绳拉直，A 、B 、O 在同一个竖直平面内，现将小球A 由静止释放，求A 、B 球碰撞后，B 球可能获得的最大速度。

[答案] 43

2gL [解析] (1)A 球下落过程中，由机械能守恒有：

2mgL ＝12

×2mv 20 当两球发生弹性碰撞后，B 球获得的速度最大

2mv 0＝2mv 1＋mv 2

12×2mv 20＝12×2mv 21＋12

mv 22 解得：v 2＝43

2gL 10．(2014·宁夏银川一中一模)如图所示，在光滑水平面上有一块长为L 的木板B ，其上表面粗糙，在其左端有一个光滑的圆弧槽C 与长木板接触但不连接，圆弧槽的下端与木板的上表面相平，B 、C 静止在水平面上。现有很小的滑块A 以初速度v 0从右端滑上B 并以v 02的

速度滑离B ，恰好能到达C 的最高点。A 、B 、C 的质量均为m ，试求：

(1)木板B 上表面的动摩擦因数μ。

(2)14

圆弧槽C 的半径R 。 [答案] (1)5v 2016gL (2)v 2

064g

[解析] (1)由于水平面光滑，A 与B 、C 组成的系统动量守恒，有： mv 0＝m (12v 0)＋2mv 1

又μmgL ＝12mv 20－12m (12v 0)2－12

×2mv 21 解得：μ＝5v 2016gL

(2)当A 滑上C ，B 与C 分离，A 、C 间发生相互作用。A 到达最高点时两者的速度相等，A 、C 组成的系统水平方向动量守恒，有：

m (12

v 0)＋mv 1＝(m ＋m )v 2

又12m (12v 0)2＋12mv 21＝12(2m )v 22＋mgR 解得：R ＝v 2

064g

11．(2014·湖北八校二联)如图，在水平地面上有两物块甲和乙，它们的质量分别为

2m 、m ，甲与地面间无摩擦，乙与地面间的动摩擦因数为μ。现让甲物块以速度v 0向着静止的乙运动并发生正碰，试求：

(1)甲与乙第一次碰撞过程中系统的最小动能；

(2)若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞，则在第一次碰撞中系统损失了多少机械能？

[答案] (1)23mv 20 (2)14

mv 20 [解析] (1)碰撞过程中系统动能最小时，为两物体速度相等时，设此时两物体速度为v

由系统动量守恒有2mv 0＝3mv

得v ＝23

v 0 此时系统动能

E k ＝123mv 2＝23mv 2

(2)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为v 1、v 2，之后甲做匀速直线运动，乙以初速度v 2做匀减速直线运动，在乙刚停下时甲追上乙并发生碰撞，因此两物体在这段时间内平均速度相等，有

v 1＝v 22

而第一次碰撞中系统动量守恒，有

2mv 0＝2mv 1＋mv 2

由以上两式可得

v 1＝v 02

v 2＝v 0

所以第一次碰撞中的机械能损失量为 ΔE ＝122mv 20－122mv 21－12mv 22＝14mv 2