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1、训练24动量 原子物理(选修3 5)1. (8分)(1)氢原子的基态能量为一13.6 eV ,则氢原子第三能级的能量为 eV; 要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变成为氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少 是 eV .(2)静止的锂核3Li俘获一个速度为8 106m/s的中子，发生核反应后产生了两个新粒子， 其中一个粒子为氨核2He,它的速度大小是 3.5106m/s,方向与反应前的中子速度方向相同，试写出核反应方程，并求反应后产生的另一个粒子的速度大小.2. (8分)(1)如图1所示为氢原子的能级示意图，R班V04-0.S531_5234图1一群氢原子处于n=3的激发态，在向低能级跃迁的
2、过程中，这群氢原子最多能发出 种频率的光，其中从 n =能级跃迁到n =能级所发出光的频率最小.(2)如图2所示，木块 A的质量m= 1 kg ,足够长的木板 B的质量m=4 kg ,质量nc=4 kg的木块C置于木板B的右端，已知水平地面光滑， R C之间有摩擦.现使 A以vo=12 m/s 的初速度向右运动，与 B碰撞后以4 m/s速率弹回，求此后运动过程中，曲，H I s图2木板B的最大速率；木块C的最大速率.3. (8分)(1)利用a粒子散射实验最早提出原子核式结构模型的科学家是 ；他还 利用a粒子轰击174N(氮核)生成17O和另一种粒子，写出该核反应方程是 .(2)两物块A、B用轻
3、弹簧相连，质量均为 2 kg,初始时弹簧处于原长， A B两物块都 以v=6 m/s的速度在光滑的水平地面上向右运动，质量为 4 kg的物块C静止在前方，如图 3 所示.B与C碰撞后二者会粘在一起运动.图3求：B与C碰撞后瞬间B与C的共同速度；当弹簧的弹性势能最大时，物块A的速度为多大?4. (8分)(1)我国科学家经过艰苦努力，率先建成了世界上第一个全超导试验装置并调试成功.这种装置被称为“人造太阳”，它能够承受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核 子发生聚变并稳定持续的输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁能源.在该装置内发 生的核反应方程是2h+ 3hR 2He+ X,其中粒子 X的符
4、号是 .已知2H的质量是 m, 3H的质量 是m, 2He的质量是m, X的质量是mi,光速是c,则发生一次上述聚变反应所释放的核能表 达式为 A E=.（2）在光滑水平面上，甲、乙两物体的质量分别是m、m,它们沿一条直线相向运动，其中甲物体运动速度 vi的大小是6 m/s,乙物体运动速度 V2的大小是2 m/s.已知两物体碰撞后 各自沿着原方向的反方向运动，速度v的大小都是4 m/s ,求甲乙两物体的质量之比.5. （8分）（1）（3 分）2008年北京奥运会场馆周围 80%-90%勺路灯利用太阳能发电技术来供电，奥运会90%勺洗浴热水采用全真空太阳能集热技术.科学研究发现，太阳发光是由于其
5、内部不断发生从氢核到氨核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（1H）转化成一个氨核（4He）和两个正电子（0e）并放出能量.已知质子质量mp= 1.007 3 u , a粒子的质量mi = 4.001 5 u ,电子的质量me=0.000 5 u . l u 的质量相当于 931.5 MeV的能量.写出该热核反应方程.一次这样的热核反应过程可释放出多少MeV的能量？（结果保留四位有效数字）（2）（5分）如图4所示，质量均为 m的小滑块P和Q均可视为质点，与轻质弹簧相连的Q静止在光滑水平面上，P以某一初速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞，在整个过程中，弹簧具 有的最大弹性势能等于多少？用心爱心专心-5
6、 -图46. （8分）（1）某原子mX经过2次a衰变，4次3衰变后变为。丫，那么n与p的数学关系 式为; m与q的数学关系式为 ;（2）在同一平直钢轨上有 A、B、C三节车厢，质量分别为 m 2m 3nl速率分别为v、v、 2v,其速度方向如图5所示.若R C车厢碰撞后，粘合在一起，然后与 A车厢再次发生碰撞， 碰后三节车厢粘合在一起，摩擦阻力不计，求最终三节车厢粘合在一起的共同速度.7. （8分）（1）在下列四个核反应方程中, 1H+ X1 一 2He+ an14417 7 N+ 2He- 8 O X2 4Be+ 2H- 120：+ X3 12Mg+ 2He 13Al + X4以下判断中正确
7、的是（）图5X1、X2、X3和X4各代表某种粒子A. X1是质子B. X2是中子C. X3是中子D. X4是质子(2)如图6所示，质量为m 1 kg的滑块，以V0= 5 m/s的水平初速度滑上静止在光滑水求:平面上的平板小车，小车足够长，质量 M= 4 kg .MzzTzz.图6滑块与小车的共同速度V；整个运动过程中产生的内能E.8. (8分)太阳的能量来自氢核聚变：即四个质子(氢核)聚变一个“粒子，同时发射两个正电子和两个没有质量的中微子.如果太阳辐射能量的功率为P,质子1H氨核2He正电子0e的质量分别为 mp、mu、me,真空的光速为c,则：(1)写出上述核反应方程式；(2)计算每一次聚
8、变所释放的能量A E;(3)计算t时间内因聚变生成的 a粒子数n.9. (8分)(1)(4 分)下列说法中正确的是 A. X射线是处于激发态的原子核辐射出的B. 一群处于n= 3能级激发态的氢原子，自发跃迁时能发出3种不同频率的光C.放射性元素发生一次3衰变，核电荷数增加1D. 235U的半衰期约为7亿年，随着地球环境的不断变化，半衰期可能变短(2)(4分)质量为M的木块在光滑水平面上以速率V1向右运动，质量为 m的子弹以速率V2水平向左射入木块，假设子弹射入木块后均未穿出，且在第N颗子弹射入后，木块恰好停下来，求N的数值.10. (8分)(1)(2分)请将下列两个核反应方程补充完整. 2He
9、+ .把两滑块 A和B紧贴在一起，在 A上放质量为 m的祛码，置于导轨上，用电动卡销；NR 10 292+ 10n - 150Xe+ 34Sr +(2)(6分)如图7所示，在实验室用两端带有竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做“探究碰撞中的守恒量”的实验，实验步骤如下：cnno卡住A和B,在A和B的固定挡板间放入一轻弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；n.按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A和B与固定挡板C和D碰撞时，电子计时器自动停表，记下 A至C的运动时间ti, B至D的运 动时间t2；m.重复几次，取ti和t2的平均值.在调
10、整气垫导轨时应注意 ;应测量的数据还有 ;只要关系式 成立，即可得出碰撞中守恒的量是mv的矢量和.答案11. 1)1.5113.6(2) 6Li +0n - 2He+ ；H 2X 106 m/s12. (1)33 2 (2)4 m/s 2 m/s13. (1)见解析 (2)2 m/s 3 m/s解析(1)卢瑟福(1分)外1+ 2He !(升 1H(1 分)(2)B C碰撞时B、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者速度为vbc,则mV = ( RB+ mC) Vbc(2 分) 2vbc= 2+ 4 m/s = 2 m/s(1 分)当A B C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大.由 A B、
11、C三者组成的系统动量 守恒，(rra) v = ( ra+ rra+ nc) va(2 分) _(2 + 2) X 6解得 Va= 2+2+4 m/s = 3 m/s(1 分)14. (1) On (m + mmm)c2 (2)3:5 1401215. (1)4 1HR2He+ 21e 24.87 MeV (2) 4mv一，一 ，v 、，16. (1)见解析 (2)大小为2,万向向左解析 (1)n 8=p(1 分)m=q(1 分)(2)由动量守恒定律：mv+ 2mv+ 3m2v)=(m+ 2m 3m)v (4 分)1解得：v =2v(1分)，方向向左.(1分)17. (1)CD (2) 1 m/s 10 J218. (1)见解析 (2)(4 mpmHe 2m)c(3) P2(4 m mHe 2m) c解析(1)核反应方程式为41HR 2He+ 20e (2)由爱因斯坦的质能方程A已A mC核反应所释放的能量为A E= (4 np- mHe 2me) c2(3)由能量关系得 Pt = nAEPt _ Pt 点E (4 np mHe 2ne) c 评分标准：本题共 8分，式各1分，其它各2分9. (1)BCMv(2)同10. (1) 1H 2 0n (2)使气垫导轨水平(2分)滑块A的左端到挡板 C的距离X1和滑块B的右端到挡板D的距离X2(2分)t1t2(2分)