動(dòng)量守恒是最早發(fā)現(xiàn)的一條守恒定律，下面是動(dòng)量守恒與原子物理提升練習(xí)，請考生認(rèn)真練習(xí)。
1.(新課標(biāo)全國卷，35)(15分) (1)(5分)在某次光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率的關(guān)系如圖所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b，電子電荷量的絕對值為e，則普朗克常量可表示為，所用材料的逸出功可表示為________。
(2)(10分)如圖，在足夠長的光滑水平面上，物體A、B、C位于同一直線上，A位于B、C之間。A的質(zhì)量為m，B、C的質(zhì)量都為M，三者均處于靜止?fàn)顟B(tài)�，F(xiàn)使A以某一速度向右運(yùn)動(dòng)，求m和M之間應(yīng)滿足什么條件，才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設(shè)物體間的碰撞都是彈性的。
2.(新課標(biāo)全國卷，35)(15分)(1)(5分)實(shí)物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實(shí)中突出體現(xiàn)波動(dòng)性的是________。(填正確答案標(biāo)號。選對1個(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分)
A.電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣
B.射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡
C.人們利用慢中子衍射來
D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)
E.光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)
(2)(10分)兩滑塊a、b沿水平面上同一條直線運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生碰撞;碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動(dòng);經(jīng)過一段時(shí)間后，從光滑路段進(jìn)入粗糙路段。兩者的位置x隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示。求：
(?)滑塊a、b的質(zhì)量之比;
(?)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比。
3.(山東理綜，39)(12分)(1)14C發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約5700年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動(dòng)結(jié)束后，14C的比例持續(xù)減少。現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是________。(雙選，填正確答案標(biāo)號)
a.該古木的年代距今約5700年
b.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù)
c.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出射線
d.增加樣品測量環(huán)境的壓強(qiáng)將加速14C的衰變
(2)如圖，三個(gè)質(zhì)量相同的滑塊A、B、C，間隔相等地靜置于同一水平直軌道上�，F(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0，一段時(shí)間后A與B發(fā)生碰撞，碰后A、Bv0、v0的速度向右運(yùn)動(dòng)，B再與C發(fā)生碰撞，碰后B、C粘在一起向右運(yùn)動(dòng)�；瑝KA、B與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時(shí)間均極短。求B、C碰后瞬間共同速度的大小。
4.(江蘇單科，12C)(12分)(1)波粒二象性是微觀世界的基本特征________。
A.光電效應(yīng)現(xiàn)象揭示了光的粒子性
B.熱中子束射到晶體上產(chǎn)生衍射圖樣說明中子具有波動(dòng)性
C.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律可用光的波動(dòng)性解釋
D.動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，它們的德布羅意波長也相等
(2)核電站利用原子核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)放出的巨大能量進(jìn)行發(fā)電，U是核電站常用的核燃料。U受一個(gè)中子轟擊后裂變成Ba和Kr兩部分________個(gè)中子。要使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生，裂變物質(zhì)的體積要________(選填大于或小于)它的臨界體積。
(3)取質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.672 610-27kg，中子的質(zhì)量mn=1.674 910-27 kg，粒子的質(zhì)量m=6.646 710-27 kg，光速c=3.0108 m/s。請計(jì)算粒子的結(jié)合能。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)
5.(海南單科，17)(12分)(1)(4分)氫原子基態(tài)的能量為E1=-13.6 eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有的光子中，頻率最大的光子能量為-0.96E1，頻率最小的光子的能量為________eV(保留2位有效數(shù)字)，這些光子可具有________種不同的頻率。
(2)(8分)運(yùn)動(dòng)的原子核X放出粒子后變成靜止的原子核Y。已知X、Y和粒子的質(zhì)量分別是M、m1和m2，真空中的光速為c，粒子的速度遠(yuǎn)小于光速。求反應(yīng)后與反應(yīng)前的總動(dòng)能之差以及粒子的動(dòng)能。
參考答案
1.【詳細(xì)分析】(1)光電效應(yīng)中，入射光子能量h，克服逸出功W0后多余的能量轉(zhuǎn)換為電子動(dòng)能，反向遏止電壓eUc=h-W0，整理得Uc=-，斜率即=k，所以普朗克常量h=ek，截距為b，即eb=-W0，所以逸出功W0=-eb。
(2)設(shè)A運(yùn)動(dòng)的初速度為v0，A向右運(yùn)動(dòng)與C發(fā)生碰撞，
由動(dòng)量守恒定律得
mv0=mv1+Mv2
由機(jī)械能守恒定律得mv=mv+Mv
可得v1=v0，v2=v0
要使得A與B能發(fā)生碰撞，需要滿足v10，即m
A反向向左B發(fā)生碰撞過程，有
mv1=mv3+Mv4
mv=mv+Mv
整理可得v3=v1=()2v0，v4=v1
由于m
即v0()2v0
整理可得m2+4MmM2
解方程可得m(-2)M
所以使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞，須滿足
(-2)Mm
答案 (1)ek -eb (2)(-2)Mm
2.【詳細(xì)分析】(1)電子束通過雙縫實(shí)驗(yàn)裝置后可以形成干涉圖樣，可以A正確;射線在云室中穿過會(huì)留下清晰的徑跡，可以說明射線是一種粒子，故B錯(cuò)誤;人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu)，中子衍射說明中子是一種波，故C正確;人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，利用了電子束的衍射現(xiàn)象，說明電子束是一種波，故D正確;光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，說明光是一種粒子，故E錯(cuò)誤。
(2)(?)設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1、m2，a、b碰撞前的速度為v1、v2。由題給圖象得
v1=-2 m/s①
v2=1 m/s②
a、b發(fā)生完全非彈性碰撞，碰撞后兩滑塊的共同速度為v。由題給圖象得
v= m/s③
由動(dòng)量守恒定律得
m1v1+m2v2=(m1+m2)v④
聯(lián)立①②③④式得
m1∶m2=1∶8⑤
(?)由能量守恒定律得，兩滑塊因碰撞而損失的機(jī)械能為
E=m1v+m2v-(m1+m2)v2⑥
由圖象可知，兩滑塊最后停止運(yùn)動(dòng)。由動(dòng)能定理得，兩滑塊克服摩擦力所做的功為
W=(m1+m2)v2⑦
聯(lián)立⑥⑦式，并代入題給數(shù)據(jù)得
W∶E=1∶2⑧
答案 (1)ACD (1)(?)1∶8 (?)1∶2
3.【詳細(xì)分析】(1)因古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一，則可知經(jīng)過的時(shí)間為一個(gè)半衰期，即該古木的年代距今約為5 700年，選項(xiàng)a正確;12C、13C、14C具有相同的質(zhì)子數(shù)，由于質(zhì)量數(shù)不同，故中子數(shù)不同，選項(xiàng)b錯(cuò)誤;根據(jù)核反應(yīng)方程可知，14C衰變?yōu)?4N的過程中放出電子，即發(fā)出射線，選項(xiàng)c正確;外界環(huán)境不影響放射性元素的半衰期，選項(xiàng)d錯(cuò)誤;
(2)設(shè)滑塊質(zhì)量為m，A與B碰撞前A的速度為vA，由題意知，碰后A的速度vAv0，
B的速度vB=v0，由動(dòng)量守恒定律得
mvA=mvA+mvB①
設(shè)碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA，由功能關(guān)系得
WA=mv-mv②
設(shè)B與C碰撞前B的速度為vB，B克服軌道阻力所做的功為WB，由功能關(guān)系得WB=mv-mvB2③
據(jù)題意可知WA=WB④
設(shè)B、C碰后瞬間共同速度的大小為v，由動(dòng)量守恒定律得
mvB=2mv⑤
聯(lián)立①②③④⑤式，代入數(shù)據(jù)得v=v0⑥
答案 (1)ac (2)v0
4.【詳細(xì)分析】(1)光電效應(yīng)說明光的粒子性，所以A正確;熱中子束在晶體上產(chǎn)B正確;黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律說明電磁輻射具有量子化，即黑體輻射是不連續(xù)的、一份一份的，所以黑體輻射用光的粒子性解釋，即C錯(cuò)誤;根據(jù)德布羅意波長公式=，p2=2mEk，又質(zhì)子的質(zhì)量大于電子的質(zhì)量，所以動(dòng)能相等的質(zhì)子和電子，質(zhì)子的德布羅意波較短，所以D錯(cuò)誤。
(2)由質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可知：U+nBa+Kr+3n，可見產(chǎn)生了3個(gè)中子，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的一個(gè)條件是鈾燃料的體積必須大于或等于臨界體積。
(3)根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2，可求：E=(2mp+2mn-m)c2=4.310-12 J。
答案 (1)AB (2)3 大于 (3)4.310-12 J
5.【詳細(xì)分析】(1)頻率最大0.96E1，即En-E1=-0.96E1，則En=E1-0.96E1=(-13.6 eV)-0.96(-13.6 eV)=0.54 eV，即n=5，從n=5能級開始躍遷，這些光子能發(fā)出的頻率數(shù)n==10種。頻率最小的光子是從n=5能級躍遷到n=4能級，其能量為Emin=-0.54 eV-(-0.85 eV)=0.31 eV。
(2)反應(yīng)后由于存在質(zhì)量虧損，所以
m2v-Mv=(M-m1-m2)c2①
反應(yīng)過程中三個(gè)粒子組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故有
Mvx=m2v②
聯(lián)立①②可得m2v=(M-m1-m2)c2。
答案 (1)0.31 eV 10 (2)(M-m1-m2)c2
(M-m1-m2)c2
動(dòng)量守恒與原子物理提升練習(xí)的內(nèi)容就是這些，物理網(wǎng)預(yù)�？忌鸢耦}名。
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