鲁科版物理同步习题:选修3-5参考答案及解析
(参考资料)最新物理选修3-5习题答案详解

1 解:设向右的方向为正方向
据动量守恒定律有: m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′ 代入数据解得 v'1=-20cm/s. 即碰撞后球 m1 的速度大小为 20cm/s,方向向左. 2 解:取向右为正方向,对人和车组成的系统动量守恒: (m+M)V0=-mu+MV
整理并代入数据解得:Ek2=225J 或 4225J。(正确答案是另一块的动能为 225J 或 4225J)。 4 解:把子弹和鸟作为一个系统,水平方向动量守恒.设击中后的共同速度为 u,取 v0 的方向为正方向, 则由:Mv0+mv=(m+M)u,
得: u = Mv0 + mv = 1× 6 + 20 ×10−3 × 300 m/s=11.8m/s
(2)从子弹射入木块开始时,小车作匀减速运动,加速度:
a =μ(m+m0)g/M =1m/s2。
小车经过时间 t1 速度为 v’,有 v’= -v +at1
解得:t1=1s。
在这段时间内通过的位移:S1=
−
vt1
+
1 2
at12
=
0.1m
(在击中点左侧)
小车在 t2 = t-t1=2s 内做匀速运动,通过位移为:s2 = v’t2=1.2m。
所以:V= (m + M )V0 + mu M
方向水平向右
3 解:以炮弹爆炸前的方向为正方向,并考虑到动能为 625J 的一块的速度可能为正.可能为负,由动 量守恒定律: P=P1+P2 ①
由动能和动量的关系有: p = 2mEk ②
由①②得: 2mEk = ± 2mEk1 / 2 , m,
高中物理鲁科版选修3-5 第4章 核能--练习及答案

第四章核能第1节核力与核能一、核力与核的稳定性(1)核力把原子核中的核子维系在一起的力.(2)核力特点①核力是短程力,作用范围在2_fm(1 fm=10-15 m)左右,它不能延伸到3_fm 以外.②当两核子间距离减小时,核力也迅速减小,至一定值时,核力表现为斥力.③核力是一种强相互作用,若两质子之间的距离为1 fm,库仑力是200_N左右,核力必须非常强才能抵消所有质子库仑力的作用.(3)核素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子.(4)核素图用横坐标表示质子数,纵坐标表示中子数,每一种核素用一小方块表示,所得到的图象.(5)核的稳定性①核素的稳定区:几乎全落在一条曲线上,或紧靠曲线的两侧区域.②稳定核素的中子数与质子数的关系:随着Z的增加,稳定核素的中子数越来越大于质子数.二、结合能与质量亏损(1)结合能核子结合成原子核所释放的能量.(2)平均结合能①定义:平均每个核子的结合能.②意义:平均结合能越大,原子核越难分离成单个核子.(3)质量亏损①质量亏损:任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量之和,这一差值称为质量亏损.②能量计算:质量亏损说明核子组成原子核放出能量,其大小为ΔE=Δmc2. 1.下列关于结合能和平均结合能的说法中,正确的是()A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能B.平均结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也越大C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和平均结合能都大D.中等质量的原子核的结合能和平均结合能均比轻核的要大2.下列关于平均结合能的说法正确的是()A.核子数越多,平均结合能越大 B.核子数越多,平均结合能越小C.结合能越大,平均结合能越大D.平均结合能越大,原子核越稳定3.关于原子核的结合能与平均结合能,下列说法中不正确的是()A.原子核的结合能等于核子与核子之间结合成原子核时核力做的功B.原子核的结合能等于核子从原子核中分离,外力克服核力做的功C.平均结合能是核子与核子结合成原子核时平均每个核子放出的能量D.不同原子核的平均结合能不同,重核的平均结合能比轻核的平均结合能大4.下列说法中正确的是()A.质子与中子的质量不等,但质量数相等B.两个质子之间,不管距离如何,核力总是大于库仑力C.同一种元素的原子核有相同的质量数,但中子数可以不同D.除万有引力外,两个中子之间不存在其他相互作用力5.核子结合成原子核或原子核分解为核子时,都伴随着巨大的能量变化,这是因为 ()A.原子核带正电,电子带负电,电荷间存在很大的库仑力B.核子具有质量且相距很近,存在很大的万有引力C.核子间存在着强大的核力D.核子间存在着复杂的磁力6.对结合能、平均结合能的认识,下列说法正确的是()A.一切原子核均具有结合能B.自由核子结合为原子核时,可能吸收能量C.结合能越大的原子核越稳定D.平均结合能越大的原子核越稳定7.已知氮核质量m N=14.007 53 u,氧核质量m O=17.004 54 u,氦核质量m He =4.003 87 u,质子质量m H=1.008 15 u,试判断核反应147N+42He→178O+11H是吸能反应,还是放能反应?能量变化多少?【答案】吸能反应 1.2 MeV8.一个锂核(73Li)受到一个质子的轰击,变成两个α粒子.已知质子的质量是1.673 6×10-27 kg,锂核的质量是11.650 5×10-27 kg,氦核的质量是6.6466×10-27 kg.(1)写出上述核反应的方程;(2)计算上述核反应释放出的能量.(保留3位有效数字)【答案】(1)73Li+11H→242He(2)2.78×10-12 J9.2个质子和1个中子结合可以生成氦3,反应方程式:211H+10n―→32He,已知每个质子的质量为1.007 277 u,中子的质量为1.008 665 u,氦32He的质量为3.002 315 u.试求氦3的结合能.【答案】 3.124×10-12 J或19.47 MeV第2节核裂变一、重核的裂变(1)定义:重核分裂为质量较小的核,释放出能量的反应.(2)条件:中子轰击铀核,一般分裂为质量差不多的两块.(3)裂变能:核裂变释放的能量,也称核能或原子能.(4)链式反应:当一个中子引起一个铀核的裂变后,放出中子,放出的中子再引起其他铀核裂变,且能不断的继续下去,称为链式反应.(5)反应产物:235 92U裂变的产物多种多样,其中有代表性的有1n+235 92U→9538Sr+139 54Xe+210n1n+235 92U→141 56Ba+9236Kr+310n.(6)临界体积:能够发生链式反应的铀块的最小体积.二、裂变反应堆(1)核反应堆:能维持和控制核裂变的装置.(2)核反应堆的构成:堆芯、中子反射层、控制系统和防护层等部分.①堆芯:由燃料棒、减速剂和冷却剂组成.②中子反射层:反射核裂变中产生的中子,使其进一步参加链式反应.③控制棒:用能吸收慢中子的镉或硼钢制成,以控制链式反应的速度.(3)核反应堆与原子弹爆炸的比较原子弹爆炸时链式反应的速度是无法控制的,为了用人工方法控制链式反应的速度,使核能比较平缓地释放出来,人们制成了核反应堆(核电站的核心设施).核反应堆是人工控制链式反应的装置.(4)核电站发电的主要原理核燃料裂变释放的能量使反应区温度升高.水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动,把反应堆内的热量传输出去.反应堆放出的热使水变成水蒸气,这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电.这一部分的工作原理和火力发电相同.三、铀核的裂变及链式反应1.铀核的裂变(1)两种典型的裂变反应:235U+10n→141 56Ba+9236Kr+310n92235U+10n→9538Sr+139 54Xe+210n92(2)235 92U核裂变释放的能量是巨大的,平均结合能是7.5 MeV.而中等质量的核的平均结合能是8.5 MeV,裂变反应中每个核子释放的能量约1 MeV.2.裂变的解释(1)核子受激发:当中子进入铀235后,便形成了处于激发状态的复核,复核中由于核子的激烈运动,使核变成不规则的形状.(2)核子分裂:核子间的距离增大,因而核力迅速减弱,使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块,同时放出2~3个中子,这些中子又引起其他铀核裂变,这样,裂变就会不断地进行下去,释放出越来越多的核能.3.链式反应的条件铀块的体积等于或大于临界体积(铀块的质量等于或大于临界质量).1.关于重核的裂变,以下说法正确的是()A.核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B.中子从铀块中通过时,一定发生链式反应C.重核裂变释放出大量能量,产生明显的质量亏损,所以核子数要减小D.重核裂变为中等质量的核时,要发生质量亏损,放出核能2.关于重核裂变,下列说法正确的是()A.重核裂变成中等核要吸收能量B.中子进入铀块中时,一定能发生链式反应C.重核裂变过程中质量数减少D.较重的核分裂成中等大小的核,核子的平均结合能会增加,可以释放出核能3.(多选)下列关于重核裂变的说法中正确的是()A.裂变过程中释放能量 B.裂变过程中吸收能量C.反应过程中质量增加D.反应过程中质量减少4.铀是常用的一种核燃料,若它的原子核发生了如下的裂变反应:235U+10n→a+b+210n 则a+b可能是()92A.140 54Xe+9336KrB.141 56Ba+9236KrC.141 56Ba+9338SrD.140 54Xe+9438Sr5.关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理,下列说法正确的是() A.镉棒能释放中子,依靠释放的多少控制反应速度B.用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量C.利用镉棒对中子吸收能力强的特点,依靠插入的多少控制中子数量D.镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用,利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度6.在核反应中,控制铀235核裂变反应速度的方法是()A.使用浓缩铀B.改变铀块的临界体积C.通过自动控制装置,改变镉棒插入的深度,以控制反应速度D.利用石墨与中子的碰撞来改变中子的速度7.现已建成的核电站的能量来自于( )A.天然放射性元素衰变放出的能量 B.人工放射性同位素放出的能量C.重核裂变放出的能量 D.化学反应放出的能量8.下列核反应中,表示核裂变的是()A.23892U―→23490Th+42HeB.23592U+10n―→14156Ba+9236Kr+310nC.3015P―→3014Si+01eD.94Be+42He―→126C+10n9.利用重核裂变释放核能时选用铀235,主要因为()A.它比较容易发生链式反应B.能自动裂变,与体积无关C.铀核比较容易分裂成为三部分或四部分,因而放出更多的核能D.铀235价格比较便宜,而且它裂变时放出的核能比其他重核裂变时放出的核能要多10.铀核裂变是核电站核能的重要来源,其一种裂变反应()A.上述裂变反应中伴随着中子放出 B铀块体积对链式反应的发生无影响C.铀核的链式反应可人工控制 D.铀核的半衰期会受到环境温度的影响第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护一、轻核聚变及可控热核聚变反应(1)轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能.这样的核反应称为轻核聚变.(2)太阳内部核聚变的反应方程21H+31H→42He+10n.(3)核子聚变的条件要使核子发生聚变,必须使核子接近核力能发生作用的范围.(4)物质第四态——等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变.(5)约束等离子体的三种方式:引力约束、磁约束、惯性约束.二、核能的利用及环境保护(1)核电站:将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂.工作流程:将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能,再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能.燃料:反应堆以23592U为燃料.(2)核武器:原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器.(3)核能的优势①核能发电比燃煤发电的成本低.②核电站对环境污染比燃煤发电小得多.(4)核能利用存在的危害①核废料的高辐射性.②放射性物质泄漏,产生核污染.③核武器威力巨大,不仅能摧毁生命,而且会使生态环境受到严重破坏.(5)环境保护:核电站为防止放射性物质的泄漏,一般有4道安全屏障:二氧化铀陶瓷体燃料芯块滞留裂变产物,外面密封锆合金包壳,第三道是压力边界,第四道是安全壳.这些措施大大提高了核能利用的安全性.(6)废料处理:对核废料先回收利用,剩下的废料就很少了,将其中低放射性废料进行沥青固化或水泥固化后,储存在地下浅层废料库,对高放射性的废料采用玻璃固化后,埋藏在深层废料库.加之实时监测等措施都降低了对环境污染的可能性.1.(多选)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试.下列关于“人造太阳”的说法正确的是()A.“人造太阳”的核反应方程是21H+31H―→42He+10nB.“人造太阳”的核反应方程是235 92U+10n―→141 56Ba+9236Kr+310nC.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE=Δmc2D.“人造太阳”核能大小的计算公式是E=12mc22.关于核能的利用,下列说法正确的是()A.现在的核电站既有裂变反应堆也有聚变反应堆B.在地球上,人类还无法实现聚变反应C.当人类实现了受控核聚变,稳定输出核能时,世界就会克服“能源危机”D.世界现有核电站能够进行聚变反应而输出核能3.为应对能源危机和优化能源结构,提高清洁能源的比重,我国制定了优先选择核能,其次加快发展风电和再生能源的政策,在《核电中长期发展规划》中要求2020年核电运行装机总容量达到4 000万千瓦的水平,请根据所学物理知识,判断下列说法中正确的是()A.核能发电对环境的污染比火力发电要小B.核能发电对环境的污染比火力发电要大C.所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D.所有核电站既有重核裂变,又有轻核聚变释放大量的原子能4.以下说法正确的是()A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量,则聚变反应必定吸收能量C.聚变须将反应物加热至数百万度以上高温,显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大能量5.关于核能的利用,下列说法不正确的是()A.核电站的反应堆将释放的核能转化为蒸汽的内能,再转化为电能B.采用“内爆法”促使链式反应,做成的原子弹设计难度大,但材料利用率高C.核电站对环境的污染比燃煤发电大D.核燃料的危害主要是其具有放射性6.科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3).它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为32He+32He―→211H+42He.关于32 He聚变下列表述正确的是()A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用32He聚变反应发电7.北京成功地举办了一届“绿色奥运”,场馆周围80%~90%的路灯将利用太阳能发电技术,奥运会90%的洗浴热水采用了全玻璃真空太阳能集热技术.太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的,其核反应主要是() A.411H―→42He+201eB.14 7N+42He―→17 8O+11HC.235 92U+10n―→136 54Xe+9038Sr+1010nD.238 92U―→234 90Th+42He8.一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量m H=1.007 3 u,中子质量m n=1.008 7 u,氚核质量m=3.018 0 u.(1)写出聚变方程;(2)求释放出的核能多大?(3)求平均每个核子释放的能量是多大?【答案】(1)11H+210n―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV9.核电站与原子弹都是利用核裂变释放的能量.(1)核电站的工作原理是利用反应堆释放的________产生蒸汽,蒸汽再驱动汽轮发电机产生________;(2)广岛原子弹“小男孩”释放的能量为2万吨TNT,如果1 g铀235完全裂变产生的能量为8.2×1010 J,并假定能量全部释放出来,那么“小男孩”要消耗多少铀235?(1 kgTNT=4.2×106 J)【答案】(1)核能电能 (2)1.0 kg。
高中鲁科版物理新选修3-5第二章原子结构章节练习含答案解析

高中鲁科版物理新选修3-5第二章原子结构章节练习学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________一、单选题1.下列射线中,来自于原子核内部,且穿透能力最强的射线是() A .γ射线B .α射线C .阴极射线D .X 射线2.关于天然放射现象,下列说法正确的是( ) A .α射线是由氦原子核衰变产生 B .β射线是由原子核外电子电离产生C .半衰期表示放射性元素衰变的快慢,它和外界的温度、压强无关D .γ射线是由原子核外的内层电子跃迁产生3.图示为氢原子的能级图,下列说法正确的是( )A .氢原子从较高能级跃迁到较低能级时,释放一定频率的光子,核外电子动能增加,电势能减小B .氢原子从n=3能级跃迁到n=4能级时,需要吸收的光子能量必须大于0.66eVC .氢原子处于不同能级时,核外电子在各处出现的频率相同D .一个处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可以释放6种频率的光子 4.已知12n E E n,基态氢原子能量E 1=﹣13.6eV ,欲使处于基态的氢原子激发或电离,下列措施不可行的是( ) A .用10.2eV 的光子照射 B .用14eV 的光子照射 C .用11eV的光子照射D .用11eV 的电子碰撞5.关于α粒子散射实验和卢瑟福的原子核式结构,下列说法正确的是() A .α粒子散射实验揭示了原子核的组成B .少数α粒子发生了较大偏转,卢瑟福认为是环境的影响C .利用α粒子散射实验可以估算原子核的半径D .原子的核式结构模型很好地解释了氢原子光谱的实验 6.下列粒子流中贯穿本领最强的是() A .α射线B .阴极射线C .质子流D .中子流7.我国的“神舟”六号载人飞船已发射成功,“嫦娥”探月工程也已正式启动.据科学家预测,月球上的土壤中吸附着数百万吨的23He ,每百吨23He 核聚变释放出的能量,相当于目前人类一年消耗的能量.下列关于23He 的叙述正确的是( ) A .23He 和31H 互为同位素 B .23He 原子核内中子数为2C .23He 的原子核外电子数为2D .23He 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子8.如图所示是氢原子的能级图,现有大量处于n=3激发态的氢原子向低能级跃迁,所辐射的光子中,只有一种能使某金属产生光电效应.以下判断正确的是( )A .该光子一定是氢原子从激发态n=3跃迁到n=2时辐射的光子B .该光子一定是氢原子从激发态n=2跃迁到基态时辐射的光子C .若氢原子从激发态n=4跃迁到基态,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应D .若氢原子从激发态n=4跃迁到n=3,辐射出的光子一定能使该金属产生光电效应二、填空题9.为了研究原子的结构,卢瑟福和他的同事做了如图所示的________实验,显微镜是图中的________.(选填“A”、“B”、“C”或“D”)10.卢瑟福通过如图所示的实验装置发现了质子.①卢瑟福用α粒子轰击________核,第一次实现了原子核的________. ②关于该实验,下列说法中正确的是________ A .通过显微镜来观察荧光屏上α粒子所产生的闪光 B .银箔可以吸收产生的新粒子 C .实验必须在真空、密封容器内进行D .测出新产生的粒子的质量和电量,明确这就是氢原子核.11.卢瑟福提出了原子的核式结构模型,这一模型建立的基础是________.12.氢原子从能级A 跃迁到能级B 时,辐射出波长为1λ的光,从能级A 跃迁到能级C 时,辐射出波长为2λ的光,若12λλ>,则氢原子从能级B 跃迁到能级C 时,将__________光子,光子的波长为__________.三、解答题13.已知镭的原子序数是88,原子核质量数是226.试问: (1)镭核中有几个质子?几个中子? (2)镭核所带电荷量为多少?(3)若镭原子呈中性,它核外有几个电子? (4)是镭的一种同位素,让22688Ra 和22888Ra 以相同速度垂直射入磁应强度为B 的匀强磁场中,它们运动的轨道半径之比是多少?14.若氢原子的核外电子质量为m ,电量为e ,在离核最近的轨道上近似做匀速圆周运动,轨道半径为r 1 . 求: (1)电子运动的动能E k 是多少? (2)电子绕核转动的频率f 是多少?(3)氢原子核在电子轨道处产生的电场强度E为多大?15.利用学过的知识解释实验室中电子云的形成原因和特点。
【同步练习】鲁科版物理同步习题:选修3-5参考答案及解析

选修3-5参考答案及解析第十五章动量守恒定律第一单元动量、动量守恒定律及应用第二单元实验:验证动量守恒定律第十六章原子结构原子核第一单元原子结构氢原子光谱第二单元放射性元素的衰变核能章末综合检测15-11、解析:平方公尺即为平方米.光子被舱门反射前后,光子动量变化量最大为Δp =2p (垂直入射与反射时),又因为E =pc ,即对应于光子入射的能量为E 时光子的动量改变量为Δp =2Ec ,取Δt 时间内入射的所有光子作为研究对象,由题意知Δt 内与舱门发生作用的光子总能量为E 总=Δt ×1.5 kJ ,根据动量定理FΔt =Δp 总有F =Δp 总Δt =2E 总c Δt =2E 总cΔt ,则:F =2×1.5×1033×108N =1.0×10-5N ,B 正确. 答案:B2、解析:从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段:子弹射入木块的瞬间系统动量守恒,但机械能不守恒,有部分机械能转化为系统内能,之后子弹在木块中与木块一起上升,该过程只有重力做功,机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能,因此A 、C 错误;由子弹射入木块瞬间动量守恒可得子弹射入木块后的共同速度为m v 0M +m ,B 正确;之后子弹和木块一起上升,该阶段机械能守恒可得上升的最大高度为m 2v 202g (M +m )2,D 正确.答案:BD3、解析:当人到达软绳的末端时,软绳已离开地面一段高度H ,人能否安全到达地面决定于H 的大小.由人船模型得:m (h -H )=MH 解得:H =mhM +m =60×60120+60m =20 m人要回到地面得从20米高的地方跳下来,这是很危险的.所以不能.答案:不能4、解析:设物体的质量为m,t0时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动量守恒定律M v0=m v,①3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0,说明碰撞是弹性碰撞12m v 20=12m v2,②联立①②解得m=M.(也可通过图象分析得出v0=v,结合动量守恒,得出正确结果) 答案:M5、解析:设他们前进的方向为正方向,以冰面为参考系,推出后,赵宏博的动量为M v男,申雪相对冰面的速度为-(v-v男),根据动量守恒定律得:(M+m)v0=M v男-m(v-v男)解得v男=v0+m vM+m.答案:v0+m v M+m6、解析:第一种情况:取水平向右为正方向.钢球碰前的动量为:p1=m v1=5 kg·m/s碰后的动量为:p2=m v2=-3 kg·m/s动量变化量为:Δp=p2-p1=(-3-5)kg·m/s=-8 kg·m/s负号表示方向水平向左图14第二种情况:p 1、p 2的大小分别为2 3 kg·m/s 和2 kg·m/s ,方向如图14所示,由图所示平行四边形可得Δp 的大小和方向.大小:Δp =p 21+p 22=(23)2+22 kg·m/s =4 kg·m/s方向:与竖直方向成30°角答案:8 kg·m/s ,方向水平向左4 kg·m/s ,与竖直方向成30°角 7、解析:(1)甲船和人与乙船组成的系统动量时刻守恒. 由平均动量守恒得:(M +m )x 甲=Mx 乙 又x 甲+x 乙=L以上两式联立可求得:x 甲=4 m ,x 乙=6 m.(2)设两船相遇时甲船的速度为v 1,对甲船和人用动能定理得: Fx 甲=12(M +m )v 21因系统总动量为零,所以人跳离甲后,甲速度为零时,人跳离速度最小,设人跳离的速度为v ,因跳离时,甲船和人组成的系统动量守恒,有:(M +m )v 1=0+m v 可求得:v =43m/s.答案:(1)4 m 6 m (2)43m/s8、解析:(1)设重物在车上向人靠拢L =3 m ,车在地面上移动距离为x ,依题意有m (L -x )=Mx整理得:x =1 m(2)人和车的加速度为a =F M =200 N100 kg =2 m/s 2 则人和车在地面上移动1 m 时的速度为 v =2ax =2 m/s此时物体的对地速度为v 物,依据m v 物=M v得v 物=4 m/s答案:(1)1 m (2)2 m/s 4 m/s9、解析:(1)两车相距最近时,两车的速度相同,设该速度为v ,取乙车的速度方向为正方向.由动量守恒定律得m 乙v 乙-m 甲v 甲=(m 甲+m 乙)v 所以两车最近时,乙车的速度为 v =m 乙v 乙-m 甲v 甲m 甲+m 乙=1×3-0.5×20.5+1m/s =43m/s =1.33 m/s(2)甲车开始反向时,其速度为0,设此时乙车的速度为v 乙′,由动量守恒定律得m 乙v 乙-m 甲v 甲=m 乙v 乙′得v 乙′=m 乙v 乙-m 甲v 甲m 乙=1×3-0.5×21m/s =2 m/s. 答案:(1)1.33 m/s (2)2 m/s10、解析:探测器第一次喷出气体时,沿x 方向动量守恒,且探测器速度变为零.即M v 0=m v ①第二次喷出气体时,沿y 方向动量守恒: 0=(M -2m )·2v 0-m v ② 解①②得:m M =14,v v 0=41答案:14 411、解析:设物块到达劈A 的底端时,物块和A 的速度大小分别为v 和V ,由机械能守恒和动量守恒得mgh =12m v 2+12M 1V 2①M 1V =m v ②设物块在劈B 上达到的最大高度为h ′,此时物块和B 的共同速度大小为V ′,由机械能守恒和动量守恒得mgh ′+12(M 2+m )V 2=12m v 2③ m v =(M 2+m )V ′④ 联立①②③④式得 h ′=M 1M 2(M 1+m )(M 2+m )h ⑤答案:M 1M 2h(M 1+m )(M 2+m )12、解析:(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时水平速度是0.(2)男孩下车前后,对整体由动量守恒定律有: (m 1+m 2+m 3)v 0=(m 1+m 2)vv =4 m/s(m 1表示女孩质量,m 2表示自行车质量,m 3表示男孩质量)(3)男孩下车前系统的动能 E k =12(m 1+m 2+m 3)v 20 =12(40+10+30)×(2.5)2J =250 J男孩下车后系统的动能E k ′=12(m 1+m 2)v 2=12(40+10)×42J =400 J男孩下车时用力向前推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150 J.答案:(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时水平速度是0.(2)4 m/s (3)250 J 400 J男孩下车时用力向前推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150 J16-11、解析:根据爱因斯坦光电效应方程E K =hr -W ,任何一种金属的逸出功W 一定,说明E K 随r 的变化而变化,且是线性关系(与y =ax +b 类似),直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的截距QA 表示E K =0时的频率r 0,即为金属的极限频率,还可由波速公式C =r 0λ0.求该金属发生光电效应照射光的极限波长.E K =hν-W ,E K =0时,有hν0-W =0,r 0=W h ,又由波速公式,得C =r 0λ0,λ0=hCW .答案:ABD2、解析:由题意a 光光子能量大于b 光光子能量,a 光频率大于b 光频率,由v 水=cn ,可知C 正确.γ射线是原子核衰变而产生的,A 错.E 43<E 32,而紫外线光子的能量大于可见光,故B 错.能量大于或等于3.40 eV 的光才能使氢原子在n =2的能级时发生电离,故D 错.答案:C3、解析:电池是把其他形式的能转化成电能的装置.而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置.答案:A4、解析:核力是强相互作用力,氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的.可见核力远大于库仑力;微观粒子的质量非常小,万有引力小于库仑力.故D 选项正确.答案:D图105、解析:根据ΔE =hcλ可以由辐射的波长得到几个能级差; E B -E A =2.1 eV ;E C -E A =3.8 eV ; E D -E A =4.4 eV ;E E -E B =2.4 eV ;根据以上能级差所作能级图如答案图10所示. 答案:如图10所示6、解析:当n =3时,波长最长,1λ=R (122-132) λ=1R ×365 m =11.1×107×365 m =6.55×10-7m 当n =∞时,波长最短,1λ=R (122-1n 2)=R ×14 λ=4R m =41.1×107m =3.64×10-7m 答案:n =3时,波长最长 6.55×10-7 m n =∞时,波长最短 3.64×10-7 m7、解析:光电子做半径最大的匀速圆周运动时,它的动能即是最大动能.(1)由eB v =m v 2r 得v =eBrm 所以12m v 2=12m ·(eBr m )2=(eBr )22m 代入数据得12m v 2≈4.41×10-19 J (2)由爱因斯坦光电效应方程得 W =hν-12m v 2=h c λ-12m v 2 代入数据得W ≈7.3×10-19 J.答案:(1)4.41×10-19 J (2)7.3×10-19 J8、解析:本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系.氢原子能量E 3=E 1/32=-13.6 eV/32=-1.51 eV . 电子在第3轨道时半径为r 3=n 2r 1=32r 1① 电子绕核做圆周运动向心力即库仑力,所以ke 2/r 23=m v 23/r 3②由①②可得电子动能为 E k 3=12m v 23=ke 22×32r 1=9×109×(1.6×10-19)22×9×0.53×10-10×(1.60×10-19) eV =1.51 eV由于E 3=E k 3+E p 3,故电子的电势能为: E p 3=E 3-E k 3=-1.51 eV -1.51 eV =-3.02 eV 答案:-1.51 eV 1.51 eV -3.02 eV9、解析:(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1,则:k ·e 2r 21=m v 21r 1∴电子动能E k 1=12m v 21=ke 22r 1=9×109×(1.6×10-19)22×0.53×10-10×1.6×10-19eV =13.6 eV (2)E 1=E k 1+E p 1∴E p 1=E 1-E k 1=-13.6 eV -13.6 eV =-27.2 eV (3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离:hcλ=0-E 1∴λ=-hc E 1=-6.63×10-34×3×108-13.6×1.6×10-19m=0.9141×10-7m答案:(1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.9141×10-7m10、解析:(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A 正确. (2)由能量守恒有2E =2m e c 2,所以E =m e c 2=9.1×10-31×(3.0×108)2J =8.2×10-14J.反应过程中动量守恒且总动量为零. (3)粒子的动量p =2mE k ,物质波的波长λ=hp 由m n >m e ,知p n >p e ,则λn <λe .答案:(1)A (2)8.2×10-14 遵循动量守恒 (3)λn <λe 11、解析:根据巴耳末公式1λ=R (122-1n 2),得 当n =3,4时氢原子发光所对应的波长最长 当n =3时有1λ1=1.10×107×(122-132)解得λ1=6.5×10-7m当n =4时有1λ2=1.10×107×(122-142) 解得λ2=4.8×10-7 m.除巴耳末系外,在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式,即1λ=R (1a 2-1n 2).其中a 分别为1,3,4,…对应不同的线系,由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱.答案:6.5×10-7 m 4.8×10-7 m 不连续的线状谱12、解析:(1)设运动氢原子的速度为v 0,完全非弹性碰撞后两者的速度为v ,损失的动能ΔE 被基态氢原子吸收.若ΔE =10.2 eV ,则基态氢原子可由n =1跃迁到n =2.由动量守恒和能量守恒有:m v 0=2m v ①12m v 20=12m v 2+12m v 2+ΔE ②12m v 20=E k ③E k =13.6 eV ④解①②③④得,ΔE =12·12m v 20=6.8 eV因为ΔE =6.8 eV<10.2 eV .所以不能使基态氢原子发生跃迁.(2)若使基态氢原子电离,则ΔE =13.6 eV ,代入①②③得E k =27.2 eV .答案:(1)不能 (2)27.2 eV16-21、解析:由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X 是α粒子.两个核反应中的质量亏损分别为Δm 1=(1.0078+12.0000-13.0057)u =0.0021 u ,Δm 2=(1.0078+15.0001-12.0000-4.0026)u =0.0053 u ,结合爱因斯坦质能方程Q =Δmc 2知Q 1<Q 2,故B 正确.答案:B2、解析:在核反应中,电荷数守恒,质量数守恒,可以判断中微子所带电荷数是零,质量数是零,故A 项正确,而中子的质量数是1,故B 项错误;同位素是电荷数相等,质量数不等的同种元素,而3717Cl 和3718Ar 是两种不同的元素,故C 项错误;由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m =(0.00055+36.95691-36.95658)u =0.00088 u ,而1 u 质量对应的能量为931.5 MeV ,所以中微子的最小能量是E =931.5×0.00088 MeV ≈0.82 MeV ,故D 项正确.答案:AD3、解析:核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒,所以6×2=4k +d +2,6×1=2k +d ,解得k =2,d =2,因此B 选项正确.答案:B4、解析:由题意知,这群氢原子原来处于n =4的能级.它向低能级跃迁时,发出光谱线的条数为4×3×12=6(种).答案:65、解析:通过α粒子散射实验可观察到的现象是:绝大多数α粒子几乎不偏转,有少数α粒子发生大角度偏转,甚至有的原方向返回;α粒子由两个质子和两个中子构成,由动能E k =12m v 2得,α粒子的速度v =2E km=2×106×1.6×10-194×1.67×1027m/s图3=6.9×106 m/s.答案:大 6.9×1066、解析:3015P 衰变的方程式:3015P ―→3014Si +01e ,即这种粒子为正电子.图中纵坐标表示剩余3215P 的质量,经过t 天4 mg 的3215P 还剩0.25mg ,也就是1 mg 中还剩0.254mg =0.0625 mg ,由图示估读出此时对应天数为56天.答案:(1)正电子 (2)t =56天(54~58天都算对)7、解析:(1)用m 1、m 2和m 3分别表示中子(10n)、氦核(42He)和氚核的速度,由动量守恒定律得m 1v 1=m 2v 2+m 3v 3代入数值,得v 3=-8.1×106 m/s即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106m/s方向与反应前中子的速度方向相反.(2)反应前的总动能E 1=12m 1v 21反应后的总动能E 2=12m 2v 22+12m 3v 23经计算知E 2>E 1,故可知反应中发生了质量亏损.答案:(1)8.1×106 m/s ,与反应前中子的速度方向相反(2)E 2>E 1 发生了质量亏损8、解析:(1)根据题中条件,可知核反应方程式为21H+21H―→32He+10n.核反应过程中的质量亏损:Δm=2m H-(m He+m n)=2×2.0136 u -(3.0150+1.0087) u=3.5×10-3u.由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应,所以氘核聚变时放出的能量:ΔE=3.5×10-3×931.5 MeV=3.3 MeV.(2)31H和42He分解成7个核子所需的能量为E1=3×1.112 MeV+4×7.075 MeV=31.636 MeV7个核子结合成73Li,释放的能量为E2=7×5.603 MeV=39.221 MeV所以此核反应过程中释放的核能为ΔE=E2-E1=39.221 MeV-31.636 MeV=7.585 MeV.答案:(1)21H+21H―→32He+10n 3.3(2)7.585 MeV9、解析:(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知系数为3.(2)ΔE=Δmc2=(m1-m2-m3-2m)c2(3)一个月内核反应产生的总能量为E=Pt,同时E=mM N AΔE,所以Pt=mM N AΔE,解得m=PtMN AΔE=22 kg.答案:(1)3(2)(m1-m2-m3-2m)c2(3)22 kg10、解析:①342He―→126C+ΔE②Δm=3×4.0026 u-12.0000 u=0.0078 uΔm=0.0078×1.66×10-27kg=12.95×10-27kg ΔE=Δm·c2=1.16×10-12J③ΔE=1.16×10-12(1.6×10-19)MeV=7.25 MeVΔE=0.0078×931.5 MeV=7.25 MeV答案:(1)342He―→126C+ΔE(2)1.16×10-12J(3)7.25 MeV11、解析:铀235释放的能量等于一天发电的电能.计算出50万kW的电站一天发出的电能,也就是一天所需的铀235释放的核能,进而求得铀235的质量.根据发电功率计算出每天应发电能的总量为:E=24×3.6×103×P=4.32×1013J要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为:n=4.32×10132×108×1.6×10-19=1.35×1024则对应的质量为:m=nN A·M=1.35×10246.02×1023×235×10-3kg=0.527kg答案:0.527 kg12、解析:(1)根据题中条件,可知核反应方程为:21H+21H―→32He+10n(2)质量亏损Δm=2m H-(m He+m n)=2.0136 u×2-(3.0150 u+1.0087 u)=0.0035 u由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应,所以核反应中释放的核能为ΔE=0.0035×931.5 MeV=3.26 MeV(3)由动量守恒定律有:0=m He v He-m n v n得v He∶v n=1∶3答案:(1)21H+21H―→32He+10n(2)3.26 MeV(3)1∶316-末1、解析:轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核.故B 正确. 答案:B2、解析:由图甲可知α射线和β射线都不能穿透钢板,γ射线的穿透力最强,可用来检查金属内部的伤痕,答案为C.答案:C3、解析:粒子之间相互作用的过程中遵循动量守恒定律,由于原来的原子核是静止的,初动量为零,则末动量也为零,即:α粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反,所以A 正确.由于释放的α粒子和反冲核,在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,所以由牛顿第二定律得:q v B =m v 2R ,得R =m v qB .若原来放射性元素的核电荷数为Q ,则对α粒子:R 1=p 1B ·2e .对反冲核:R 2=p 2B (Q -2)e. 由于p 1=p 2,所以有:R 1R 2=441. 解得:Q =90.它们的速度大小与质量成反比.所以B 、C 正确,D 错误. 答案:ABC4、解析:由跃迁公式得ΔE 1=hc λ1,ΔE 2=hc λ2,联立可得ΔE 2=λ1λ2.ΔE 1=0.36 eV ,选项D 对.答案:D5、解析:三种射线中α射线的电离本领最强,当有烟尘时,由于烟尘吸收空气中的离子和α粒子,所以电流会减弱.故B 正确.答案:B6、解析:根据光电效应规律可知A 正确,B 、C 错误.根据光电效应方程12m v 2m =hν-W ,频率ν越高,初动能就越大,D 正确.答案:AD7、解析:据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断X 是中子.Δm =(235.0432+1.0087-138.9178-93.9154-3×1.0087) u =0.1926 u ,可见该反应释放能量,释放的能量ΔE =0.1926×9.3×102 MeV =1.8×102 MeV .故C 正确.答案:C8、解析:α射线不能穿过3 mm 厚的铝板,γ射线又很容易穿过3 mm 厚的铝板,基本不受铝板厚度的影响.而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板,因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化.即β射线对控制厚度起主要作用.若超过标准值,说明铝板太薄了,应该将两个轧辊间的距离调节得大些.故B 正确.答案:B9、解析:卢瑟福α粒子散射实验说明的是原子内部的结构而不是原子核内部的结构,故①错;天然放射现象说明原子核具有复杂的结构,而不是内部有电子,故②错;氢原子从n =3能级跃迁到n =1能级放出的光子能量大于从n =2能级跃迁到n =1能级放出的光子能量,故前者波长小于后者,即④错.由核反应规律可知③正确.答案:③10、解析:①题给原理是动量守恒,故应选择器材为ABC. ②由题意知B 对应原理中的m 1.答案:①ABC ②B11、解析:(1)核反应方程式为:42He +2713Al ―→3015P +10n(2)设该种粒子的质量为m ,则12C 核的质量为12m .由动量守恒定律可得:m v 0=m (-v 1)+12m v 2解得:v 2=v 0+v 112 则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同.答案:(1)42He +2713Al ―→3015P +10n(2)v 0+v 112 与原粒子运动方向相同12、解析:设摆球A 、B 的质量分别为m A 、m B ,摆长为l ,B 球的初始高度h 1,碰撞前B 球的速度为v B .在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h 1=l (1-cos45°)①12m B v 2B =m B gh 1②设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p 1、p 2,有p 1=m B v B ③联立①②③式得p 1=m B 2gl (1-cos45°)④同理可得p 2=(m B +m B )2gl (1-cos30°)⑤联立④⑤式得p 2p 1=m B +m B m B1-cos30°1-cos45°⑥ 代入已知条件得(p 2p 1)2=1.03⑦由此可以推出|p 2-p 1p 1|≤4%⑧ 所以,此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律.答案:是13、解析:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为v ,由动量守恒得m v 0=m v 02+M v ①解得v =m 2M v 0②系统的机械能损失为ΔE =12m v 20-[12m (v 02)2+12M v 2]③由②③式得ΔE =18(3-m M )m v 20.④(2)设物块下落到地面所需时间为t ,落地点距桌面边缘的水平距离为s ,则h =12gt 2⑤s =v t ⑥由②⑤⑥式得s =m v 0M h 2g .答案:(1)18(3-m M )m v 20 (2)m v 0Mh2g 14、解析:(1)电子绕核运动具有周期性,设运转周期为T ,由牛顿第二定律和库仑定律有:k e 2r 21=m ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πT 2r 1① 又轨道上任一处,每一周期通过该处的电荷量为e ,由电流的定义式得所求等效电流I =e T ②联立①②式得I =e 22πr 1k mr 1=(1.6×10-19)22×3.14×0.53×10-10× 9×1099.1×10-31×0.53×10-10 A =1.05×10-3 A图8(2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射,会得到三条光谱线,如右图8所示.(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小,发生跃迁的两个能级的能量差最小,根据氢原子能级的分布规律可知,氢原子一定是从n =3的能级跃迁到n =2的能级设波长为λ,由h c λ=E 3-E 2,得λ=hc E 3-E 2= 6.63×10-34×3×108(-1.51+3.4)×1.6×10-19m =6.58×10-7m 答案:(1)1.05×10-3A (2)如图8所示 (3)6.58×10-7m15、解析:(1)ε3Li +10n →42He +31H(2)因为1 g 氚为13 mol ,根据核反应方程,实现核转变的63Li 也为13mol ,所以有2.0×1023个Li 实现了核转变. (3)根据爱因斯坦质能方程ΔE =Δmc 2.核聚变反应中有5个核子参加了反应,所以质量亏损为Δm =3.1×10-29 kg.答案:(1)10n ;42He (2)2.0×1023个 (3)3.1×10-29kg 16、解析:(1)碰撞过程满足动量守恒且机械能守恒,与氢核碰撞时有m v =m v 1+m H v H ,12m v 2=12m v 21+12m H v 2H ,解之得v H =2m m +m Hv ,同理可得v N =2m m +m N v .(2)由上面可得v H v N=m +m N m +m H ,代入数据得m m ′=m m H =1.05. 答案:(1)v H =2m m +m H v v N =2m m +m N v (2)m m ′=1.05 17、解析:(1)由C 2n =3可知n =3,故照射光的光子能量为E 3-E 1=12.09 eV由E K =hν-W 知E K =(12.09-4.54) eV =7.55 eV .(2)①核反应方程式为63Li +10n →31H +42He.②设中子、氦核、新核的质量分别为m 1、m 2、m 3,它们的速度分别为v 1、v 2、v 3,根据动量守恒有:m 1v 1=m 2v 2+m 3v 3 v 3=m 1v 1-m 2v 2m 3=-1×103 m/s 负号说明新核运动方向与氦核相反.答案:(1)12.09 7.55 (2)①63Li +10n →31H +42He②1×103 m/s 运动方向与氦核相反。
2020年鲁科版选修3-5课后练习(3)(有答案解析)

2020年鲁科版选修3-5课后练习(3)一、填空题(本大题共2小题,共8.0分)1.完成下面的核反应方程式,并指出其衰变类型。
______,这是______衰变。
______,这是______衰变。
2.放射性同位素的应用主要体现在______和______两个方面。
二、计算题(本大题共1小题,共10.0分)3.在一次核反应中变成和,同时放出了若干中子。
的平均结合能约为,的平均结合能约为,的平均结合能约为求:把分解为核子时,要吸收多少能量?使相应的核子分别结合成和时,要释放出多少能量?在这个核反应中是吸收还是放出能量?这个能量大约是多少?三、简答题(本大题共10小题,共80.0分)4.名称本质射出速度穿透能力电离作用射线射线射线5.把铀矿石放在一支玻璃试管里,过了几天后,在玻璃管里发现了氦气。
怎样解释这种现象?6.经过6次衰变和4次衰变后变成一种稳定的元素,这种元素是什么?7.衰变为的半衰期为1620年。
有人说:“10g的经过1620年将有一半发生衰变,还剩下5g没有衰变;再经过1620年,另一半也发生了衰变,就没有了。
”这种说法对吗?为什么?8.带电的验电器在放射线照射下,电荷会很快消失,说明它的原因。
9.放射性防护有哪些措施?10.核力有哪些基本性质?11.两个相隔的质子之间,是库仑力还是核力更强?依据是什么?两个相距一个原子的大小的质子与质子之间,是库仑力还是核力更强?依据又是什么?12.如果要把分成4个,需要多少能量?已知的平均结合能是,的平均结合能是。
13.试计算氦核、氧核和氘核的结合能及平均结合能,并比较其中哪个结合能最大?哪个最小?平均结合能哪个最大?哪个最小?已知:,,,,四、综合题(本大题共1小题,共12.0分)14.的半衰期5天,10g的经过20天后还剩下多少?-------- 答案与解析 --------1.答案:解析:解:根据质量数和电荷数守恒正确判断生成物,,有粒子产生,属于衰变。
鲁科版物理同步习题:选修3-5

第七模块选修3—5第十五章动量守恒定律第一单元动量、动量守恒定律及应用第二单元实验:验证动量守恒定律第十六章原子结构原子核第一单元原子结构氢原子光谱第二单元放射性元素的衰变核能章末综合检测第七模块第15章第1单元一、选择题1.(2009年台湾自然高考)神舟七号宇宙飞船的航天员在准备出舱进行太空漫步时,意外发现舱门很难打开,有人臆测这可能与光压有关.已知光子的动能p、能量E与光速c的关系为E=pc,假设舱门的面积为1.0 m2,每平方公尺的舱门上每秒入射的光子能量为1.5 kJ,则舱门因反射光子而承受的力,最大约为多少牛顿?() A.0.5×10-5B.1.0×10-5C.0.5×10-2D.1.0×10-3图102.(2009年江苏南通)用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块,木块静止,如图10所示.现有一质量为m的子弹自左方水平射向木块,并停留在木块中,子弹初速度为v0,则下列判断正确的是() A.从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒B.子弹射入木块瞬间动量守恒,故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为m v0 M+mC.忽略空气阻力,子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒,其机械能等于子弹射入木块前的动能D.子弹和木块一起上升的最大高度为m2v202g(M+m)2二、计算题图113.如图11所示,一个质量为m=60 kg的人拽着一个氢气球的软绳,软绳的下端刚好与地面接触,此时人距地面的高度h=60 m,气球与软绳质量M=120 kg,整个系统处于平衡,现此人沿软绳向下滑,问他能否安全回到地面?4.(2008年山东)一个物体静置于光滑水平面上,外面扣一质量为M的盒子,如图(1)所示.现给盒子一初速度v0,此后,盒子运动的v-t图象呈周期性变化,如图(2)所示.请据此求盒内物体的质量.图12图135.如图13所示,国际花样滑冰锦标赛男女双人自由滑项目中,我国著名选手申雪、赵宏博在决赛中的一个瞬间,他们正以相同的速度v0在光滑冰面上前进,当赵宏博用力将申雪向后推出后,申雪单腿沿直线匀速运动后继而做出优美的旋转动作,若赵宏博以相对自己的速度v向后推出申雪,问赵宏博的速度变为多大?(设赵宏博的质量为M,申雪的质量为m)?6.质量是1 kg的钢球,以5 m/s的速度水平向右运动,碰到墙壁后以3 m/s的速度被反向弹回,钢球的动量改变多少?如钢球以23m/s的速度,与水平面成30°角落到粗糙地面相碰后弹起,弹起速度大小为2 m/s,方向与水平面成60°角,判别钢球的动量改变量的方向.7.甲、乙两小船质量均为M=120 kg,静止于水面上,甲船上的人质量m=60 kg,通过一根长为L=10 m的绳用F=120 N的水平力拉乙船,求:(1)两船相遇时,两船分别走了多少距离.(2)为防止两船相撞,人至少以多大的速度跳离甲船.(忽略水的阻力)图158.人在平板车上用水平恒力拉绳使重物能靠拢自己,如图15所示,人相对车始终不动,重物与平板车之间,平板车与地面之间均无摩擦.设开始拉重物时车和重物都是静止的,车和人的总质量为M=100 kg,重物质量m=50 kg,拉力F=20 N,重物在车上向人靠拢了3 m.求:(1)车在地面上移动的距离.(2)这时车和重物的速度.9.两磁铁各放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg.两磁铁的N极相对,推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2 m/s,乙的速率为3 m/s方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰.求:(1)两车最近时,乙的速度为多大?(2)甲车开始反向运动时,乙的速度为多大?图1610.如图16为一空间探测器的示意图,P1、P2、P3、P4是四个喷气发动机,P1、P3的连线与空间一固定坐标系的x轴平行,P2、P4的连线与y轴平行.每台发动机喷气时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动,开始时,探测器相对于坐标系以恒定的速率v0沿正x方向平动.先开动P1,使P1在极短时间内一次性喷出质量为m的气体,气体喷出时相对于坐标系的速度大小为v.然后开动P2,使P2在极短的时间内一次性喷出质量为m的气体,气体喷出时相对坐标系的速度大小为v.此时探测器的速度大小为2v0,且方向沿正y方向.假设探测器的总质量为M(包括气体的质量),求每次喷出气体的质量m与探测器总质量M的比值和每次喷出气体的速度v与v0的比值.图1711.(2009年宁夏卷)两个质量分别为M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上.A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图17所示.一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下,然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度.图1812.40 kg的女孩骑自行车带30 kg的男孩(如图18所示),行驶速度2.5 m/s.自行车行驶时,男孩要从车上下来.(1)他知道如果直接跳下来,他可能会摔跤,为什么?(2)计算男孩下车的瞬间,女孩和自行车的速度.(3)计算自行车和两个孩子,在男孩下车前后整个系统的动能的值.如有不同,请解释.第七模块第16章第1单元一、选择题图81.在做光电效应实验中,某金属被光照射发生了光电效应,实验测出了光电子的最大初动能E K与入射光的频率ν的关系如图8所示,由实验图象可求出() A.该金属的逸出功B.该金属的极限频率C.单位时间内逸出的光电子数D.普朗克常量图92.(2009年四川卷)氢原子能级的示意图如图9所示,大量氢原子从n=4的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光a,从n=3的能级向n=2的能级跃迁时辐射出可见光b,则() A.氢原子从高能级向低能级跃迁时可能会辐射出γ射线B.氢原子从n=4的能级向n=3的能级跃迁时会辐射出紫外线C.在水中传播时,a光较b光的速度小D.氢原子在n=2的能级时可吸收任意频率的光而发生电离3.(2009年广东卷)硅光电池是利用光电效应原理制成的器件.下列表述正确的是() A.硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B.硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C.逸出的光电子的最大初动能与入射光的频率无关D.任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应4.(2009年浙江卷)氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力,则3种力从大到小的排列顺序是()A.核力、万有引力、库仑力B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力D.核力、库仑力、万有引力二、计算题5.已知钠原子在A、B、C、D、E几个能级间跃迁时辐射的波长分别为:589 nm(B―→A),330 nm(C―→A),285 nm(D―→A),514 nm(E―→B).试作出钠原子在这几个能量范围的能级图.作图时注意,表示能级的横线间的距离和相应能级差成正比,并在线旁以电子伏为单位标出这个能级的值(设最高能级为0).6.根据巴尔末公式,指出氢原子光谱在可见光范围内最长波长与最短波长所对应的n,并计算其波长.7.波长为λ=0.17 μm的紫外线照射至金属筒上能使其发射光电子,光电子在磁感应强度为B的匀强磁场中,做最大半径为r的匀速圆周运动时,已知r·B=5.6×10-6 T·m,光电子质量m=9.1×10-31 kg,电荷量e=1.6×10-19 C,求:(1)光电子的最大动能;(2)金属筒的逸出功.8.已知原子的基态能量为-13.6 eV,核外电子的第一轨道半径为0.53×10-10m,电子质量m e=9.1×10-31kg,电量为1.6×10-19C,求:电子跃迁到第三轨道时,氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各多大?9.氢原子在基态时轨道半径r1=0.53×10-10m,能量E1=-13.6 eV.求氢原子处于基态时:(1)电子的动能.(2)原子的电势能.(3)用波长是多少的光照射可使其电离?10.(2009年江苏卷)在β衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出.中微子的性质十分特别,因此在实验中很难探测.1953年,莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统,利用中微子与水中11H的核反应,间接地证实了中微子的存在.(1)中微子与水中的11H发生核反应,产生中子(10n)和正电子(0+1e),即中微子+11H―→10n+e+1可以判定,中微子的质量数和电荷数分别是________.(填写选项前的字母)A.0和0B.0和1C.1和0 D.1和1(2)上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇,与电子形成几乎静止的整体后,可以转变为两个光子(γ),即e+0-1e―→2γ+1已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31 kg,反应中产生的每个光子的能量约为________J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子,原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(3)试通过分析比较,具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小.11.(2010年济宁模拟)根据巴耳末公式,指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n,它们的波长各是多少?氢原子光谱有什么特点?图1112.原子可以从原子间的碰撞中获得能量,从而发生能级跃迁(在碰撞中,动能损失最大的是完全非弹性碰撞).一个具有13.6 eV动能、处于基态的氢原子与另一个静止的、也处于基态的氢原子发生对心正碰.(1)是否可以使基态氢原子发生能级跃迁(氢原子能级如图11所示)?(2)若上述碰撞中可以使基态氢原子发生电离,则氢原子的初动能至少为多少?第七模块第16章第2单元一、选择题1.(2009年重庆卷)某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论,其中的两个核反应方程为1H+126C→137N+Q1,11H+157N→126C+X+Q21方程中Q1、Q2表示释放的能量,相关的原子核质量见下表:原子核11H 32He 42He 126C 137N 157N质量/u 1.0078 3.0160 4.002612.000013.005715.0001 以下推断正确的是() A.X是32He,Q2>Q1B.X是42He,Q2>Q1C.X是32He,Q2<Q1D.X是42He,Q2<Q12.(2009年广东江门)雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(νe)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖,他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶,信息中微子可以将一个氯核转变为一个氩核,其核反应方程式为νe+3717Cl―→3718Ar+0-1 e.已知3717Cl核的质量为36.95658 u,3718Ar核的质量为36.95691 u,0-1e的质量为0.00055 u,1 u 质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上信息,可以判断() A.中微子不带电B.中微子就是中子C.3717Cl和3718Ar是同位素D.参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82 MeV3.(2009年安徽卷)原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源.当氘等离子体被加热到适当高温时,氘核参与的几种聚变反应可能发生,放出能量.这几种反应的总效果可以表示为6 21H―→k42He+d11H+2 10n+43.15 MeV由平衡条件可知() A.k=1,d=4 B.k=2,d=2C.k=1,d=6 D.k=2,d=3二、填空与计算题4.在氢原子光谱中,电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系.若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系,则这群氢原子自发跃迁时最多发出__________条不同频率的谱线.5.1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中,少数α粒子发生了________(选填“大”或“小”)角度散射现象,提出了原子的核式结构模型.若用动能为1 MeV的α粒子轰击金箔,则其速度约为________ m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10-27 kg,1 MeV=1×106 eV) 6.约里奥·居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖,他们发现的放射性元素3015P衰变成3014S i的同时放出另一种粒子,这种粒子是________.3215P是3015P的同位素,被广泛应用于生物示踪技术.1 mg 3215P随时间衰变的关系如图3所示,请估算4 mg的3215P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?7.静止的锂核(63Li)俘获一个速度为7.7×106m/s的中子,发生核反应后若只产生了两个新粒子,其中一个粒子为氦核(42He),它的速度大小是8.0×106 m/s,方向与反应前的中子速度方向相同.(1)求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向;(2)此反应过程中是否发生了质量亏损,说明依据.8.假设两个氘核在一直线上相碰发生聚变反应生成氦的同位素和中子,已知氘核的质量是2.0136 u,中子的质量是1.0087 u,氦核同位素的质量是3.0150 u.(1)聚变的核反应方程式是__________,在聚变核反应中释放出的能量为__________MeV(保留两位有效数字).(2)若氚核和氦核发生聚变生成锂核,反应方程式为31H+42He―→73Li,已知各核子比结合能分别为E H=1.112 MeV、E He=7.075 MeV、E Li=5.603 MeV,试求此核反应过程中释放的核能.9.(2010年青岛模拟)为了捍卫我国的领海主权,随着我国综合国力的不断增强,相信在不远的将来,我国会拥有自己的航空母舰,假设航空母舰的动力来自核反应堆,其中主要的核反应方程式是235U+10n→14156Ba+9236Kr+()10n92(1)在括号内填出10n前的系数;(2)用m1、m2、m3分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量,m表示中子的质量,则上述核反应过程中一个铀235核发生裂变产生的核能ΔE是多少?(3)假设核反应堆的功率P=6.0×105kW,若一个铀235核裂变产生的能量为2.8×10-11 J,则该航空母舰在海上航行一个月需要消耗多少kg铀235?(铀235的摩尔质量M=0.235 kg/mol,一个月约为t=2.6×106 s,阿伏加德罗常数N A=6.0×1023 mol-1,计算结果保留两位有效数字)10.三个α粒子结合成一个碳126C,已知碳原子的质量为12.0000 u,氦原子质量为4.0026 u.(1)写出核反应方程;(2)这个核反应放出的能量是多少?(3)这个能量相当多少兆电子伏特?11.目前我国已启动第三代核电自主化依托工程,确定三门核电站一号机组于2008年3月份开工,2009年3月浇筑第一罐混凝土,2013年8月首次并网发电,届时它将成为世界上第一台使用AP1000核电技术的核电站.235U受中子轰击时会发生裂变,产生13956Ba和943692Kr,同时放出200 MeV的能量.现要建设发电能力是50万kW的核电站,用铀235作为原子锅炉的燃料,假设核裂变释放的能量全部被用来发电,那么一天需要纯铀235的质量为多大?(阿伏加德罗常数取6.02×1023mol-1)12.已知氘核(21H)质量为2.0136 u,中子(10n)质量为1.0087 u,氦核(32He)质量为3.0150 u,1 u相当于931.5 MeV.(1)写出两个氘核聚变成32He的核反应方程;(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字);(3)若两个氘核以相同的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应,且释放的核能全部转化为机械能,则反应后生成的氦核(32He)和中子(10n)的速度大小之比是多少?16章末综合检测一、选择题(本题共8小题,每小题4分,共32分.在每小题给出的四个选项中,有的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有错选的得0分)1.(2009年广东卷)科学家发现在月球上含有丰富的32He(氦3).它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料,其参与的一种核聚变反应的方程式为32He+32He―→211H+42He.关于32He聚变下列表述正确的是() A.聚变反应不会释放能量B.聚变反应产生了新的原子核C.聚变反应没有质量亏损D.目前核电站都采用32He聚变反应发电2.(2010年宜昌模拟)如图1甲是α、β、γ三种射线穿透能力的示意图,图乙是工业上利用射线的穿透性来检查金属内部的伤痕的示意图,请问图乙中的检查是利用了哪种射线()图1A.α射线B.β射线C.γ射线D.三种射线都可以图23.静止在匀强磁场中的某放射性元素的原子核,当它放出一个α粒子后,其速度方向与磁场方向垂直,测得α粒子和反冲核轨道半径之比为44∶1,如图2所示(图中直径没有按比例画),则()A.α粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反B.原来放射性元素的原子核电荷数是90C.反冲核的核电荷数是88D.α粒子和反冲核的速度之比为1∶884.(2009年全国卷)氦氖激光器能产生三种波长的激光,其中两种波长分别为λ1=0.6328 μm,λ2=3.39 μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96 eV的两个能级之间跃迁产生的.用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔,则ΔE2的近似值为() A.10.50 eV B.0.98 eVC.0.53 eV D.0.36 eV图35.用于火灾报警的离子烟雾传感器如图3所示,在网罩Ⅰ内有电极Ⅱ和Ⅲ,a、b端接电源,Ⅳ是一小块放射性同位素镅241,它能放射出一种很容易使气体电离的粒子.平时,镅放射出的粒子使两个电极间的空气电离,在a、b间形成较强的电流.发生火灾时,烟雾进入网罩内,烟尘颗粒吸收空气中的离子和镅发出的粒子,导致电流发生变化,电路检测到这种变化从而发生警报.下列有关这种报警器的说法正确的是() A.镅241发出的是α粒子,有烟雾时电流增强B.镅241发出的是α粒子,有烟雾时电流减弱C.镅241发出的是β粒子,有烟雾时电流增强D.镅241发出的是β粒子,有烟雾时电流减弱6.(2009年上海卷)光电效应的实验结论是:对于某种金属() A.无论光强多强,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应B.无论光的频率多低,只要光照时间足够长就能产生光电效应C.超过极限频率的入射光强度越弱,所产生的光电子的最大初动能就越小D.超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大7.裂变反应是目前核能利用中常见的反应.以原子核为燃料的反应堆中,当俘获一个慢中子后发生的裂变反应可以有多种方式,其中一种可表示为:235U+10n→139 54Xe+9438Sr+3X92235.0432 1.0087138.917893.9154反应方程下方的数字是中子及有关原子核的静止质量(以原子质量单位u 为单位,取1 u 的质量对应的能量为9.3×102 MeV,此裂变反应中() A.释放出的能量是30×102 MeV,X是中子B.释放出的能量是30 MeV,X是质子C.释放出的能量是1.8×102 MeV,X是中子D.释放出的能量是1.8×102 MeV,X是质子图48.如图4所示,是利用放射线自动控制铝板厚度的装置.假如放射源能放射出α、β、γ三种射线,而根据设计,该生产线压制的是3 mm厚的铝板,那么这三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用?当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将会通过自动装置将M、N两个轧锟间的距离调大还是调小() A.α射线;大B.β射线;大C.γ射线;小D.γ射线;大二、实验题(本题包括2小题,共10分)9.(2009年福建卷)随着现代科学的发展,大量的科学发现促进了人们对原子、原子核的认识,下列有关原子、原子核的叙述正确的是________.(填选项前的编号)①卢瑟福α粒子散射实验说明原子核内部具有复杂的结构②天然放射现象表明原子核内部有电子③轻核聚变反应方程有:21H+31H―→42He+10n④氢原子从n=3能级跃迁到n=1能级和从n=2能级跃迁到n=1能级,前者跃迁辐射出的光子波长比后者的长10.(2010年天津海滨新区重点学校联考)气垫导轨工作时能够通过喷出的气体使滑块悬浮从而基本消除掉摩擦力的影响,因此成为重要的实验器材,气垫导轨和光电门、数字毫秒计配合使用能完成许多实验.现提供以下实验器材:(名称、图象、编号如图5所示)图5利用以上实验器材还可以完成“验证动量守恒定律”的实验,为完成此实验,某同学将实验原理设定为:m1v0=(m1+m2)v①针对此原理,我们应选择的器材编号为:__________;②在我们所选的器材中:__________器材对应原理中的m1(填写器材编号).三、计算题(本题包括7小题,共58分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤.只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位) 11.(2010年山东临沂)1934年约里奥—居里夫妇用α粒子轰击静止的2713Al,发现了放射性磷3015P和另一种粒子,并因这一伟大发现而获得诺贝尔物理学奖.(1)写出这个过程的核反应方程式.(2)若该种粒子以初速度v0与一个静止的12C核发生碰撞,但没有发生核反应,该粒子碰后的速度大小为v1,运动方向与原运动方向相反,求碰撞后12C核的速度.图612.(2008年宁夏卷)某同学利用如图6所示的装置验证动量守恒定律.图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A、B两摆球均很小,质量之比为1∶2.当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触.向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角,然后将其由静止释放.结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角为30°.若本实验允许的最大误差为±4%,此实验是否成功地验证了动量守恒定律?图713.(2008年全国卷)如图7所示,一质量为M的物块静止在桌面边缘,桌面离水平地面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后,以水平速度v0/2射出.重力加速度为g.求:(1)此过程中系统损失的机械能;(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离.14.已知氢原子基态的电子轨道半径r1=0.53×10-10 m,基态的能级值为E1=-13.6 eV.(1)求电子在n=1的轨道上运动形成的等效电流.(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画出能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线.(3)计算这几条光谱线中最长的波长.15.2006年,我国自行设计并研制的“人造太阳”——托卡马克实验装置运行获得重大进展,这标志着我国已经迈入可控热核反应领域先进国家行列.该反应所进行的聚变过程是21H+31H→42He+10n,反应原料氘(21H)富存于海水中,而氚(31H)是放射性元素,自然界中不存在,但可以通过中子轰击锂核(63Li)的人工核转变得到.则:(1)请把下列用中子轰击锂核(63Li)产生一个氚核(31H)和一个新核的人工核转变方程填写完整;6Li+________→________+31H.3(2)在(1)中,每生产1 g的氚同时有多少个63Li核实现了核转变?(阿伏加德罗常数N A取6.0×1023mol-1)(3)一个氘核和一个氚核发生核聚变时,平均每个核子释放的能量为5.6×10-13 J,求该核聚变过程中的质量亏损.16.1930年科学家发现钋放出的射线贯穿能力极强,它甚至能穿透几厘米厚的铅板,1932年,英国年轻物理学家查德威克用这种未知射线分别轰击氢原子和氮原子,结果打出一些氢核和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量.若未知射线均与静止的氢核和氮核正碰,测出被打出的氢核最大速度为v H=3.3×107m/s,被打出的氮核的最大速度v N=4.5×106m/s,假定正碰时无机械能损失,设未知射线中粒子质量为m,初速为v,质子的质量为m′.(1)推导被打出的氢核和氮核的速度表达式;(2)根据上述数据,推算出未知射线中粒子的质量m与质子的质量m′之比.(已知氮核质量为氢核质量的14倍,结果保留三位有效数字)图917.(2009山东聊城模拟)(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9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n=1)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多少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多少eV?(2)静止的63Li核俘获一个速度v1=7.7×104 m/s的中子而发生核反应,生成两个新核.已知生成物中42He的速度v2=2.0×104 m/s,其方向与反应前中子速度方向相同.①写出上述反应方程.②求另一生成物的速度.。
高中物理选修3-5课后习题答案及解释

答案:A详解:
碰撞后,汞的核外电子可能跃迁到高能级,根据能量守恒,跃迁到第二能级时吸收
4.9eV的能量剩余
4."1eV;依次类推可知,跃迁到第三能级,剩余
1."3eV,跃迁到第四能级,剩余
0."2eV,选A
6.
答案:C
7.
答案:C详解:
根据波尔理论,量子数n越大,所处的能级越高,挣脱原子核束缚的能力也越强,能量也越大。
8.
答案:6,
12."75
详解:4到3,4到2,4到1,3到2,3到1,2到1,一共六种,能量最高的光子是有4到1产生的,
2."
答案:C详解:
对比光的双缝干涉可以得出结论,微观粒子具有波动性;
3.
答案:
AD
详解:
紫光频率比蓝光高,红光频率比蓝光低,A正确,B错误;锌版发生光电效应后,有光电子飞出,锌版缺少电子,从而带上正电荷,锌版又与验电器相连使验电器也带上正电荷,C错误,D正确;
4.答:
0."99×10-19J
详解:
7.
答案:D详解:
重物动量改变量不少,但是动量改变的时间大大延长了。不拉皮筋,动量瞬间变为0,有了皮筋,动量要过一会儿才减为
0."动量改变量不少,也就是受到的冲量不变。这么看,只有D对。
8.
答案:
BD
详解:
二者位移一样,然而上升过程阻力和重力都同向,下降过程阻力和重力反向,于是上升过程加速度大,时间短,重力冲量小。比较速度改变量,因为回到抛出点速度必然小于初速度,于是上升过程改变量大,上升过程合外力冲量大。C项,重力方向不变,重力冲量方向也不变,都是竖直向下。D项空气阻力反向,于是冲量方向也是反向。
高中物理选修3-5同步练习试题解析:19.5

高中物理选修3-5同步练习试题解析核力与结合能1.氦原子核由两个质子与两个中子组成,这两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力,则3种力从大到小的排列顺序是()A.核力、万有引力、库仑力B.万有引力、库仑力、核力C.库仑力、核力、万有引力D.核力、库仑力、万有引力解析:核力是强相互作用力,氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的,可见核力远大于库仑力;微观粒子的质量非常小,万有引力小于库仑力,故D选项正确。
答案:D2.下列说法中正确的是()A.原子核内的所有质子间都存在核力和库仑力B.对质子数较多的原子核,其中的中子起到维系原子核稳定的作用C.重核比中等质量的核更稳定D.两个质子之间不管距离如何,核力总大于库仑力解析:只有相邻质子间才存在核力,A、D错误;中子与其他核子间没有库仑斥力,但有相互吸引的核力,起到维系原子核稳定的作用,B正确;中等质量大小的核最稳定,C错误。
答案:B3.下列说法正确的是()A.自由核子结合成原子核时,一定遵循质量守恒B.在发生核反应时,反应前物质的总质量一定等于反应后所生成物质的总质量C.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应是放能反应D.发生核反应时,反应前的总质量大于反应后的总质量,这个反应必须吸收能量才能发生核反应解析:核反应过程满足电荷数守恒和质量数守恒,其中质量数守恒并不是质量守恒。
核反应过程中往往伴随着质量亏损,并有能量变化。
若反应后质量减小,则释放出能量,反之则吸收能量,所以C选项正确。
答案:C4.下列说法中,正确的是( )A .爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量,它们之间可以相互转化B .由E =mc 2可知,能量与质量之间存在着正比关系,可以用物体的质量作为它所蕴藏的能量的量度C .核反应中发现的“质量亏损”是消失的质量转变成为能量D .因在核反应中能产生能量,有质量的转化,所以系统只有质量数守恒,系统的总能量和总质量并不守恒解析:E =mc 2说明能量和质量之间存在着联系,即能量与质量之间存在着正比关系,并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系。
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选修3-5参考答案及解析第十五章动量守恒定律第一单元动量、动量守恒定律及应用第二单元实验:验证动量守恒定律第十六章原子结构原子核第一单元原子结构氢原子光谱第二单元放射性元素的衰变核能章末综合检测15-11、解析:平方公尺即为平方米.光子被舱门反射前后,光子动量变化量最大为Δp =2p (垂直入射与反射时),又因为E =pc ,即对应于光子入射的能量为E 时光子的动量改变量为Δp =2Ec ,取Δt 时间内入射的所有光子作为研究对象,由题意知Δt 内与舱门发生作用的光子总能量为E 总=Δt ×1.5 kJ ,根据动量定理FΔt =Δp 总有F =Δp 总Δt =2E 总cΔt =2E 总cΔt ,则:F =2×1.5×1033×108N =1.0×10-5N ,B 正确.答案:B2、解析:从子弹射向木块到一起运动到最高点的过程可以分为两个阶段:子弹射入木块的瞬间系统动量守恒,但机械能不守恒,有部分机械能转化为系统内能,之后子弹在木块中与木块一起上升,该过程只有重力做功,机械能守恒但总能量小于子弹射入木块前的动能,因此A 、C 错误;由子弹射入木块瞬间动量守恒可得子弹射入木块后的共同速度为m v 0M +m,B 正确;之后子弹和木块一起上升,该阶段机械能守恒可得上升的最大高度为m 2v 202g (M +m )2,D 正确.答案:BD3、解析:当人到达软绳的末端时,软绳已离开地面一段高度H ,人能否安全到达地面决定于H 的大小.由人船模型得:m (h -H )=MH 解得:H =mh M +m =60×60120+60m =20 m 人要回到地面得从20米高的地方跳下来,这是很危险的.所以不能. 答案:不能4、解析:设物体的质量为m ,t 0时刻受盒子碰撞获得速度v ,根据动量守恒定律 M v 0=m v ,①3t 0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v 0,说明碰撞是弹性碰撞 12m v 20=12m v 2,② 联立①②解得m =M .(也可通过图象分析得出v 0=v ,结合动量守恒,得出正确结果) 答案:M5、解析:设他们前进的方向为正方向,以冰面为参考系,推出后,赵宏博的动量为M v 男,申雪相对冰面的速度为-(v -v 男),根据动量守恒定律得:(M +m )v 0=M v 男-m (v -v 男) 解得v 男=v 0+m vM +m .答案:v 0+m vM +m6、解析:第一种情况:取水平向右为正方向.钢球碰前的动量为:p 1=m v 1=5 kg·m/s 碰后的动量为:p 2=m v 2=-3 kg·m/s动量变化量为:Δp =p 2-p 1=(-3-5)kg·m/s =-8 kg·m/s 负号表示方向水平向左图14第二种情况:p 1、p 2的大小分别为2 3 kg·m/s 和2 kg·m/s ,方向如图14所示,由图所示平行四边形可得Δp 的大小和方向.大小:Δp =p 21+p 22=(23)2+22 kg·m/s =4 kg·m/s方向:与竖直方向成30°角答案:8 kg·m/s ,方向水平向左4 kg·m/s ,与竖直方向成30°角 7、解析:(1)甲船和人与乙船组成的系统动量时刻守恒. 由平均动量守恒得:(M +m )x 甲=Mx 乙 又x 甲+x 乙=L以上两式联立可求得:x 甲=4 m ,x 乙=6 m.(2)设两船相遇时甲船的速度为v 1,对甲船和人用动能定理得: Fx 甲=12(M +m )v 21因系统总动量为零,所以人跳离甲后,甲速度为零时,人跳离速度最小,设人跳离的速度为v ,因跳离时,甲船和人组成的系统动量守恒,有:(M +m )v 1=0+m v 可求得:v =43m/s.答案:(1)4 m 6 m (2)43m/s8、解析:(1)设重物在车上向人靠拢L =3 m ,车在地面上移动距离为x ,依题意有m (L -x )=Mx整理得:x =1 m(2)人和车的加速度为a=FM=200 N100 kg=2 m/s2则人和车在地面上移动1 m时的速度为v=2ax=2 m/s此时物体的对地速度为v物,依据m v物=M v得v物=4 m/s答案:(1)1 m(2)2 m/s 4 m/s9、解析:(1)两车相距最近时,两车的速度相同,设该速度为v,取乙车的速度方向为正方向.由动量守恒定律得m乙v乙-m甲v甲=(m甲+m乙)v所以两车最近时,乙车的速度为v=m乙v乙-m甲v甲m甲+m乙=1×3-0.5×20.5+1m/s=43m/s=1.33 m/s(2)甲车开始反向时,其速度为0,设此时乙车的速度为v乙′,由动量守恒定律得m乙v乙-m甲v甲=m乙v乙′得v乙′=m乙v乙-m甲v甲m乙=1×3-0.5×21m/s=2 m/s.答案:(1)1.33 m/s(2)2 m/s10、解析:探测器第一次喷出气体时,沿x方向动量守恒,且探测器速度变为零.即M v0=m v①第二次喷出气体时,沿y方向动量守恒:0=(M-2m)·2v0-m v②解①②得:mM=14,vv0=41答案:14411、解析:设物块到达劈A的底端时,物块和A的速度大小分别为v和V,由机械能守恒和动量守恒得mgh=12m v2+12M1V2①M1V=m v②设物块在劈B上达到的最大高度为h′,此时物块和B的共同速度大小为V′,由机械能守恒和动量守恒得mgh′+12(M2+m)V2=12m v2③m v =(M 2+m )V ′④ 联立①②③④式得 h ′=M 1M 2(M 1+m )(M 2+m )h ⑤答案:M 1M 2h(M 1+m )(M 2+m )12、解析:(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时水平速度是0.(2)男孩下车前后,对整体由动量守恒定律有: (m 1+m 2+m 3)v 0=(m 1+m 2)vv =4 m/s(m 1表示女孩质量,m 2表示自行车质量,m 3表示男孩质量) (3)男孩下车前系统的动能 E k =12(m 1+m 2+m 3)v 20=12(40+10+30)×(2.5)2J =250 J男孩下车后系统的动能E k ′=12(m 1+m 2)v 2=12(40+10)×42J =400 J男孩下车时用力向前推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150 J. 答案:(1)如果直接跳下来,人具有和自行车相同的速度,脚着地后,脚的速度为零,由于惯性,上身继续向前倾斜,因此他可能会摔跤.所以他下来时用力往前推自行车,这样他下车时水平速度是0.(2)4 m/s (3)250 J 400 J男孩下车时用力向前推自行车,对系统做了正功,使系统的动能增加了150 J16-11、解析:根据爱因斯坦光电效应方程E K =hr -W ,任何一种金属的逸出功W 一定,说明E K 随r 的变化而变化,且是线性关系(与y =ax +b 类似),直线的斜率等于普朗克常量,直线与横轴的截距QA 表示E K =0时的频率r 0,即为金属的极限频率,还可由波速公式C =r 0λ0.求该金属发生光电效应照射光的极限波长.E K =hν-W ,E K =0时,有hν0-W =0,r 0=W h ,又由波速公式,得C =r 0λ0,λ0=hCW. 答案:ABD2、解析:由题意a 光光子能量大于b 光光子能量,a 光频率大于b 光频率,由v 水=cn ,可知C 正确.γ射线是原子核衰变而产生的,A 错.E 43<E 32,而紫外线光子的能量大于可见光,故B 错.能量大于或等于3.40 eV 的光才能使氢原子在n =2的能级时发生电离,故D 错.答案:C3、解析:电池是把其他形式的能转化成电能的装置.而硅光电池即是把光能转变成电能的一种装置.答案:A4、解析:核力是强相互作用力,氦原子核内的2个质子是靠核力结合在一起的.可见核力远大于库仑力;微观粒子的质量非常小,万有引力小于库仑力.故D 选项正确.答案:D图105、解析:根据ΔE =hcλ可以由辐射的波长得到几个能级差;E B -E A =2.1 eV ;E C -E A =3.8 eV ; E D -E A =4.4 eV ;E E -E B =2.4 eV ;根据以上能级差所作能级图如答案图10所示. 答案:如图10所示6、解析:当n =3时,波长最长,1λ=R (122-132)λ=1R ×365 m =11.1×107×365 m =6.55×10-7m 当n =∞时,波长最短,1λ=R (122-1n 2)=R ×14λ=4R m =41.1×107m =3.64×10-7m 答案:n =3时,波长最长 6.55×10-7m n =∞时,波长最短 3.64×10-7m 7、解析:光电子做半径最大的匀速圆周运动时,它的动能即是最大动能. (1)由eB v =m v 2r 得v =eBr m所以12m v 2=12m ·(eBr m )2=(eBr )22m代入数据得12m v 2≈4.41×10-19 J(2)由爱因斯坦光电效应方程得 W =hν-12m v 2=h c λ-12m v 2代入数据得W ≈7.3×10-19J.答案:(1)4.41×10-19 J (2)7.3×10-19 J8、解析:本题考查了氢原子的核外电子绕核运动时相关的物理量与轨道半径的关系. 氢原子能量E 3=E 1/32=-13.6 eV/32=-1.51 eV . 电子在第3轨道时半径为r 3=n 2r 1=32r 1① 电子绕核做圆周运动向心力即库仑力,所以ke 2/r 23=m v 23/r 3②由①②可得电子动能为 E k 3=12m v 23=ke 22×32r 1=9×109×(1.6×10-19)22×9×0.53×10-10×(1.60×10-19) eV =1.51 eV由于E 3=E k 3+E p 3,故电子的电势能为: E p 3=E 3-E k 3=-1.51 eV -1.51 eV =-3.02 eV 答案:-1.51 eV 1.51 eV -3.02 eV9、解析:(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1,则: k ·e 2r 21=m v 21r 1 ∴电子动能E k 1=12m v 21=ke 22r 1=9×109×(1.6×10-19)22×0.53×10-10×1.6×10-19eV =13.6 eV (2)E 1=E k 1+E p 1∴E p 1=E 1-E k 1=-13.6 eV -13.6 eV =-27.2 eV (3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离:hcλ=0-E 1∴λ=-hc E 1=-6.63×10-34×3×108-13.6×1.6×10-19m=0.9141×10-7m答案:(1)13.6 eV (2)-27.2 eV (3)0.9141×10-7m10、解析:(1)由核反应中质量数守恒和电荷数守恒可知A 正确.(2)由能量守恒有2E =2m e c 2,所以E =m e c 2=9.1×10-31×(3.0×108)2J =8.2×10-14J. 反应过程中动量守恒且总动量为零.(3)粒子的动量p =2mE k ,物质波的波长λ=hp由m n >m e ,知p n >p e ,则λn <λe .答案:(1)A (2)8.2×10-14 遵循动量守恒 (3)λn <λe 11、解析:根据巴耳末公式1λ=R (122-1n 2),得当n =3,4时氢原子发光所对应的波长最长 当n =3时有1λ1=1.10×107×(122-132)解得λ1=6.5×10-7m当n =4时有1λ2=1.10×107×(122-142)解得λ2=4.8×10-7m.除巴耳末系外,在红外和紫外光区的其他谱线也都是满足与巴耳末公式类似的关系式,即1λ=R (1a 2-1n 2).其中a 分别为1,3,4,…对应不同的线系,由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱.答案:6.5×10-7m 4.8×10-7m 不连续的线状谱12、解析:(1)设运动氢原子的速度为v 0,完全非弹性碰撞后两者的速度为v ,损失的动能ΔE 被基态氢原子吸收.若ΔE =10.2 eV ,则基态氢原子可由n =1跃迁到n =2.由动量守恒和能量守恒有:m v 0=2m v ①12m v 20=12m v 2+12m v 2+ΔE ② 12m v 2=E k ③ E k =13.6 eV ④解①②③④得,ΔE =12·12m v 20=6.8 eV因为ΔE =6.8 eV<10.2 eV .所以不能使基态氢原子发生跃迁.(2)若使基态氢原子电离,则ΔE =13.6 eV ,代入①②③得E k =27.2 eV . 答案:(1)不能 (2)27.2 eV16-21、解析:由核反应中质量数、电荷数守恒可确定X 是α粒子.两个核反应中的质量亏损分别为Δm 1=(1.0078+12.0000-13.0057)u =0.0021 u ,Δm 2=(1.0078+15.0001-12.0000-4.0026)u =0.0053 u ,结合爱因斯坦质能方程Q =Δmc 2知Q 1<Q 2,故B 正确.答案:B2、解析:在核反应中,电荷数守恒,质量数守恒,可以判断中微子所带电荷数是零,质量数是零,故A 项正确,而中子的质量数是1,故B 项错误;同位素是电荷数相等,质量数不等的同种元素,而3717Cl 和3718Ar 是两种不同的元素,故C 项错误;由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m =(0.00055+36.95691-36.95658)u =0.00088 u ,而1 u 质量对应的能量为931.5 MeV ,所以中微子的最小能量是E =931.5×0.00088 MeV ≈0.82 MeV ,故D 项正确.答案:AD3、解析:核反应的基本规律是质量数和电荷数守恒,所以6×2=4k +d +2,6×1=2k +d ,解得k =2,d =2,因此B 选项正确.答案:B4、解析:由题意知,这群氢原子原来处于n =4的能级.它向低能级跃迁时,发出光谱线的条数为4×3×12=6(种).答案:65、解析:通过α粒子散射实验可观察到的现象是:绝大多数α粒子几乎不偏转,有少数α粒子发生大角度偏转,甚至有的原方向返回;α粒子由两个质子和两个中子构成,由动能E k =12m v 2得,α粒子的速度v =2E km=2×106×1.6×10-194×1.67×1027m/s图3=6.9×106 m/s. 答案:大 6.9×1066、解析:3015P 衰变的方程式:3015P ―→3014Si +01e ,即这种粒子为正电子.图中纵坐标表示剩余3215P 的质量,经过t 天4 mg 的3215P 还剩0.25 mg ,也就是1 mg 中还剩0.254mg =0.0625 mg ,由图示估读出此时对应天数为56天.答案:(1)正电子 (2)t =56天(54~58天都算对)7、解析:(1)用m 1、m 2和m 3分别表示中子(10n)、氦核(42He)和氚核的速度,由动量守恒定律得m 1v 1=m 2v 2+m 3v 3代入数值,得v 3=-8.1×106 m/s即反应后生成的氚核的速度大小为8.1×106m/s 方向与反应前中子的速度方向相反. (2)反应前的总动能E 1=12m 1v 21反应后的总动能E 2=12m 2v 22+12m 3v 23经计算知E 2>E 1,故可知反应中发生了质量亏损. 答案:(1)8.1×106 m/s ,与反应前中子的速度方向相反 (2)E 2>E 1 发生了质量亏损8、解析:(1)根据题中条件,可知核反应方程式为21H +21H ―→32He +10n.核反应过程中的质量亏损:Δm =2m H -(m He +m n )=2×2.0136 u -(3.0150+1.0087) u =3.5×10-3u.由于1 u 的质量与931.5 MeV 的能量相对应,所以氘核聚变时放出的能量: ΔE =3.5×10-3×931.5 MeV =3.3 MeV .(2)31H 和42He 分解成7个核子所需的能量为E 1=3×1.112 MeV +4×7.075 MeV =31.636 MeV 7个核子结合成73Li ,释放的能量为 E 2=7×5.603 MeV =39.221 MeV 所以此核反应过程中释放的核能为ΔE =E 2-E 1=39.221 MeV -31.636 MeV =7.585 MeV .答案:(1)21H +21H ―→32He +10n 3.3(2)7.585 MeV9、解析:(1)由电荷数守恒和质量数守恒可知系数为3. (2)ΔE =Δmc 2=(m 1-m 2-m 3-2m )c 2(3)一个月内核反应产生的总能量为E =Pt ,同时E =m M N A ΔE ,所以Pt =m MN A ΔE ,解得m=PtMN AΔE=22 kg.答案:(1)3(2)(m1-m2-m3-2m)c2(3)22 kg10、解析:①342He―→126C+ΔE②Δm=3×4.0026 u-12.0000 u=0.0078 uΔm=0.0078×1.66×10-27kg=12.95×10-27kgΔE=Δm·c2=1.16×10-12J③ΔE=1.16×10-12(1.6×10-19)MeV=7.25 MeVΔE=0.0078×931.5 MeV=7.25 MeV答案:(1)342He―→126C+ΔE(2)1.16×10-12J(3)7.25 MeV11、解析:铀235释放的能量等于一天发电的电能.计算出50万kW的电站一天发出的电能,也就是一天所需的铀235释放的核能,进而求得铀235的质量.根据发电功率计算出每天应发电能的总量为:E=24×3.6×103×P=4.32×1013J要得到这么多能量需要裂变的铀原子数目为:n=4.32×10132×108×1.6×10-19=1.35×1024则对应的质量为:m=nN A·M=1.35×10246.02×1023×235×10-3 kg=0.527 kg答案:0.527 kg12、解析:(1)根据题中条件,可知核反应方程为:21H+21H―→32He+10n(2)质量亏损Δm=2m H-(m He+m n)=2.0136 u×2-(3.0150 u+1.0087 u)=0.0035 u由于 1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应,所以核反应中释放的核能为ΔE=0.0035×931.5 MeV=3.26 MeV(3)由动量守恒定律有:0=m He v He-m n v n得v He∶v n=1∶3答案:(1)21H+21H―→32He+10n(2)3.26 MeV(3)1∶316-末1、解析:轻核聚变而生成质量较大(中等)的新核.故B正确.答案:B2、解析:由图甲可知α射线和β射线都不能穿透钢板,γ射线的穿透力最强,可用来检查金属内部的伤痕,答案为C.答案:C3、解析:粒子之间相互作用的过程中遵循动量守恒定律,由于原来的原子核是静止的,初动量为零,则末动量也为零,即:α粒子和反冲核的动量大小相等,方向相反,所以A 正确.由于释放的α粒子和反冲核,在垂直于磁场的平面内且在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,所以由牛顿第二定律得:q v B =m v 2R ,得R =m v qB. 若原来放射性元素的核电荷数为Q ,则对α粒子:R 1=p 1B ·2e. 对反冲核:R 2=p 2B (Q -2)e. 由于p 1=p 2,所以有:R 1R 2=441. 解得:Q =90.它们的速度大小与质量成反比.所以B 、C 正确,D 错误.答案:ABC4、解析:由跃迁公式得ΔE 1=hc λ1,ΔE 2=hc λ2,联立可得ΔE 2=λ1λ2.ΔE 1=0.36 eV ,选项D 对.答案:D5、解析:三种射线中α射线的电离本领最强,当有烟尘时,由于烟尘吸收空气中的离子和α粒子,所以电流会减弱.故B 正确.答案:B6、解析:根据光电效应规律可知A 正确,B 、C 错误.根据光电效应方程12m v 2m =hν-W ,频率ν越高,初动能就越大,D 正确.答案:AD7、解析:据核反应过程中质量数和电荷数守恒可判断X 是中子.Δm =(235.0432+1.0087-138.9178-93.9154-3×1.0087) u =0.1926 u ,可见该反应释放能量,释放的能量ΔE =0.1926×9.3×102 MeV =1.8×102MeV .故C 正确.答案:C8、解析:α射线不能穿过3 mm 厚的铝板,γ射线又很容易穿过3 mm 厚的铝板,基本不受铝板厚度的影响.而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板,因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化.即β射线对控制厚度起主要作用.若超过标准值,说明铝板太薄了,应该将两个轧辊间的距离调节得大些.故B 正确.答案:B9、解析:卢瑟福α粒子散射实验说明的是原子内部的结构而不是原子核内部的结构,故①错;天然放射现象说明原子核具有复杂的结构,而不是内部有电子,故②错;氢原子从n =3能级跃迁到n =1能级放出的光子能量大于从n =2能级跃迁到n =1能级放出的光子能量,故前者波长小于后者,即④错.由核反应规律可知③正确.答案:③10、解析:①题给原理是动量守恒,故应选择器材为ABC.②由题意知B 对应原理中的m 1.答案:①ABC ②B11、解析:(1)核反应方程式为:42He +2713Al ―→3015P +10n(2)设该种粒子的质量为m ,则12C 核的质量为12m .由动量守恒定律可得:m v 0=m (-v 1)+12m v 2解得:v 2=v 0+v 112则碰撞后该种粒子运动方向与原粒子运动方向相同.答案:(1)42He +2713Al ―→3015P +10n(2)v 0+v 112与原粒子运动方向相同 12、解析:设摆球A 、B 的质量分别为m A 、m B ,摆长为l ,B 球的初始高度h 1,碰撞前B 球的速度为v B .在不考虑摆线质量的情况下,根据题意及机械能守恒定律得h 1=l (1-cos45°)①12m B v 2B =m B gh 1② 设碰撞前、后两摆球的总动量的大小分别为p 1、p 2,有p 1=m B v B ③联立①②③式得p 1=m B 2gl (1-cos45°)④同理可得p 2=(m B +m B )2gl (1-cos30°)⑤联立④⑤式得p 2p 1=m B +m B m B 1-cos30°1-cos45°⑥ 代入已知条件得(p 2p 1)2=1.03⑦ 由此可以推出|p 2-p 1p 1|≤4%⑧ 所以,此实验在规定的范围内验证了动量守恒定律.答案:是13、解析:(1)设子弹穿过物块后物块的速度为v ,由动量守恒得m v 0=m v 02+M v ① 解得v =m 2Mv 0② 系统的机械能损失为ΔE =12m v 20-[12m (v 02)2+12M v 2]③ 由②③式得ΔE =18(3-m M)m v 20.④ (2)设物块下落到地面所需时间为t ,落地点距桌面边缘的水平距离为s ,则h =12gt 2⑤ s =v t ⑥由②⑤⑥式得s =m v 0M h 2g. 答案:(1)18(3-m M )m v 20 (2)m v 0Mh 2g 14、解析:(1)电子绕核运动具有周期性,设运转周期为T ,由牛顿第二定律和库仑定律有:k e 2r 21=m ⎝⎛⎭⎫2πT 2r 1① 又轨道上任一处,每一周期通过该处的电荷量为e ,由电流的定义式得所求等效电流I =e T② 联立①②式得I =e 22πr 1k mr 1=(1.6×10-19)22×3.14×0.53×10-10× 9×1099.1×10-31×0.53×10-10 A =1.05×10-3A图8(2)由于这群氢原子的自发跃迁辐射,会得到三条光谱线,如右图8所示.(3)三条光谱线中波长最长的光子能量最小,发生跃迁的两个能级的能量差最小,根据氢原子能级的分布规律可知,氢原子一定是从n =3的能级跃迁到n =2的能级设波长为λ,由h c λ=E 3-E 2,得λ=hc E 3-E 2= 6.63×10-34×3×108(-1.51+3.4)×1.6×10-19m =6.58×10-7m 答案:(1)1.05×10-3A (2)如图8所示 (3)6.58×10-7m15、解析:(1)ε3Li +10n →42He +31H(2)因为1 g 氚为13 mol ,根据核反应方程,实现核转变的63Li 也为13mol ,所以有2.0×1023个Li 实现了核转变.(3)根据爱因斯坦质能方程ΔE =Δmc 2.核聚变反应中有5个核子参加了反应,所以质量亏损为Δm =3.1×10-29 kg. 答案:(1)10n ;42He (2)2.0×1023个 (3)3.1×10-29kg16、解析:(1)碰撞过程满足动量守恒且机械能守恒,与氢核碰撞时有m v =m v 1+m H v H ,12m v 2=12m v 21+12m H v 2H ,解之得v H =2m m +m H v ,同理可得v N =2m m +m Nv . (2)由上面可得v H v N =m +m N m +m H,代入数据得m m ′=m m H =1.05. 答案:(1)v H =2m m +m H v v N =2m m +m N v (2)m m ′=1.05 17、解析:(1)由C 2n =3可知n =3,故照射光的光子能量为E 3-E 1=12.09 eV 由E K =hν-W 知E K =(12.09-4.54) eV =7.55 eV .(2)①核反应方程式为63Li +10n →31H +42He.②设中子、氦核、新核的质量分别为m 1、m 2、m 3,它们的速度分别为v 1、v 2、v 3, 根据动量守恒有:m 1v 1=m 2v 2+m 3v 3 v 3=m 1v 1-m 2v 2m 3=-1×103 m/s 负号说明新核运动方向与氦核相反.答案:(1)12.09 7.55 (2)①63Li +10n →31H +42He ②1×103 m/s 运动方向与氦核相反。