2009屆高三第二輪復習試題分類匯編

原子物理

1、（1）請完成下列核反應方程：U+n→Ba+Kr+          

   （2）如圖所示，物體A、B的質量分別是，用輕彈簧相連結放在光滑的水平面上，物體B左側與豎直墻相接觸。另有一個物體C從t=0時刻起以一定的速度向左運動，在t=0.5s時刻與物體A相碰，碰后立即與A粘在一起不再分開。物體C的v ? t圖象如圖所示。試求：

        ①物塊C的質量m3；

②在5.0s到15s的時間內物塊A的動量變化的大小和方向。

     

     

     

     

     

     

    （1）3………………………………………………………………………………2分

       （2）①根據(jù)圖象可知，物體C與物體A相碰前的速度為：v1=6m/s

           相碰后的速度為：v2=2m/s

           根據(jù)定量守恒定律得：………………………………………2分

           解得：m3=2.0kg………………………………………………………………………1分

           ②規(guī)定向左的方向為正方向，在第5.0s和第15s末物塊A的速度分別為：

           v2=2m/s，v3=－2m/s

           所以物塊A的動量變化為：………………1分

           即在5.0s到15s的時間內物塊A動量變化的大小為：16kg?m/s……………1分

           方向向右……………………………………………………………………………1分

    2、（1）美國科研人員正在研制一種新型鎳銅長效電池，它是采用銅和半衰期長達100年的放射性同位素鎳63（）兩種金屬作為長壽命電池的材料，利用鎳63發(fā)生一次b 衰變變成銅（Cu），同時釋放電子給銅片，把鎳63和銅片做電池兩極．則鎳63的衰變方程是                               ，銅片是該電池的     （選填“正極”或“負極”）．

       （2）如圖所示，平板車B的質量為3.0kg，以4.0m/s的速度在光滑水平面上向右運動．質量為1.0kg 的物體A被輕放到車的右端，設物體與車上表面間的動摩擦因數(shù)為0.25．求：

    ①如果平板車足夠長，那么平板車最終速度多大？物體

    在車上滑動的時間是多少？

    ②要使物體不從車上掉下，車至少要有多長？

    （1）→＋ ，負極                                                              （4分）

    （2）解：①設物體與車相對靜止時的速度為v，物體運動的加速度為a，在車上滑動的時間是t，則

          Mv0＝（M＋m）v  （1分）

                                                                                                                         （1分）

            

    代入數(shù)據(jù)解得      v＝3.0m/s                                                （1分）

    t＝1.2s                      （1分）

    ②設物體相對于車滑動的距離為s

    由能量守恒得 μmgs＝Mv02－（M＋m）v2                        （1分）

    代入數(shù)據(jù)得  s＝2.4m                                                     （1分）

     

     

    3、钚的同位素離子Pu發(fā)生衰變后生成鈾(U)的一個同位素離子，同時放出能量為E=0.09MeV的光子．從靜止的钚核中放出的粒子在垂直通過正交的勻強電場和勻強磁場時做勻速直線運動．已知勻強電場的電場強度為E=2.22 104N／C，勻強磁場的磁感應強度為B=2.00T．(普朗克恒量h=6.63Js，真空中的光速為c=3108m／s，電子電量為e =1.6C)．求：

     (1)寫出該核反應方程式；

     (2)該光子的波長；

     (3)放出的粒子的速度大��；

    (4)若不計光子的動量，求粒子和鈾核的動能之比。

    4、用中子轟擊鋰核（）發(fā)生核反應，生成氚核和粒子，并放出的能量

    （1）寫出核反應方程；

    （2）設放出的能量全部由質量虧損獲得，試求質量虧損為多少？

    （3）若放出的核能全部轉化為粒子和氚核的動能，且它們的動量等值反向，求粒子的動能為多少？

    5、（1）在湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后，對于原子中正負電荷的分布的問題，科學家們提出了許多模型，最后他們認定：占原子質量絕大部分的正電荷集中在很小的空間范圍內，電子繞正電荷旋轉。此模型稱原子的有核模型。最先提出原子有核模型的科學家是________________.

          他所根據(jù)的實驗是________________________.

     (2) 寫出下列兩個核反應的反應方程

      Al(鋁核)俘獲一個α粒子后放出一個中子。__________________________

     α粒子轟擊N(氮核)放出一個質子。__________________________

    (3) 質量分別為m1和m2的兩個小球在光滑的水平面上分別以速度v1、v2同向運動并發(fā)生對心碰撞，碰后m2被右側的墻原速彈回，又與m1相碰，碰后兩球都靜止。求：第一次碰后m1球的速度。

           

    解析：

    (1) 盧瑟福    α粒子散射實驗    （每空1分）

    （2）Al +HeP +n          (1分)

          N +HeO +H       （1分）

    （3）根據(jù)動量守恒定律得：

     

                解得： （方程每個2分，結果2分）

    6、鐳（Ra）是歷史上第一個被分離出來的放射性元素，已知能自發(fā)地放出α鑿子而變成新核Rn，已知的質量為M1=3.7533×10－25kg，新核Rn的質量為M2=3.6867×10－25kg，α粒子的質量為m=6.6466×10－27kg，現(xiàn)有一個靜止的核發(fā)生α衰變，衰變后α粒子的速度為3.68×105m/s，求（計算結果保留兩位有效數(shù)字）.

       （1）寫出該核反應的方程；

       （2）此反應過程中放出的能量；

       （3）反應后新核Rn的速度大小.

    解：（1）

    （2）

    （3）……………………………………………………①

    …………………………………………②

    文本框:     評分意見：（1）2分；（2）3分；（3）3分，①式2分，②式1分

    7、（1）如果大量氫原子處在n=5的能級，會輻射出           種頻率的光. 其中波長最長的光是從n=        到n=           的能級躍遷時發(fā)出的.

    文本框:    （2）如圖甲所示，物體A、B的質量分別是6kg和10kg，用輕彈簧相連放在光滑的水平面上，物體B左側與豎直墻壁接觸，另有一物體C從t=0時刻起水平向左運動，在t=3s時與物體A相碰，并立即與A有相同的速度一起向左運動. 物塊C的速度一時間圖象如圖乙所示. 求：

            ①物塊C的質量.

            ②彈簧壓縮過程中系統(tǒng)具有的最大彈性勢能.

    解：

       （1）10，5，4.（每空1分）

       （2）①由圖象知，VC=6m/s，VAC=2m/s（2分）

        根據(jù)動量守恒定律： （1分）

        ∴mC=3kg（1分）

        ②A、C壓縮彈簧的過程中，動能轉化為彈性勢能，

        則（2分）

    8、如圖甲所示，質量，的平板小車B在光滑水平面上以ν1=1m／s的速度向左勻速運動．當t=0時，質量mA=2kg的小鐵塊A以ν2=2m／s的速度水平向右滑上小車，A與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2．若A最終沒有滑出小車，取水平向右為正方向，g=10m／s2，求：

        (1) A在小車上停止運動時，小車的速度大小

        (2) 在圖乙所示的坐標紙中畫出1.5s內小車B運動的ν―t圖象．

     

     

     

     

    9、如圖所示，垂直于紙面向里的勻強磁場的磁感應強度B=0.500T，MN是磁場的左邊界。在磁場中的A點有一靜止鐳核，A距MN的距離OA=1.00m。D是放置在MN邊緣的粒子接收器，OD=1.00m。發(fā)生放射性衰變，放出某種x粒子后變?yōu)橐浑?sub>，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射來的粒子x。已知衰變過程釋放的能量全部轉化為兩新核的動能。

       （1）寫出上述過程中的衰變方程（衰變方程必須寫出x的具體符號）。

      •  

         

         

         

         

         

         

        （1）（2分）

        （2）根據(jù)題意可知，a粒子在磁場中做原半徑R=1.06m,設a粒子的速度為v1帶電量為g，

        質量為m則有（1分）

        kg?m/s

        a粒子的動能J（1分）

        鐳核衰變滿足動量守恒，設氡核的質量為M，速度為v2有（2分）

        氡核能的動能（1分）

        鐳核衰變時釋放的能量J（1分）

        10、關于“原子核組成“的研究，經(jīng)歷了一些重要階段，其中：

        （1）1919年，盧瑟福用粒子轟擊氮核從而發(fā)現(xiàn)了質子，其核反應方程為______________。

        （2）1932年，理查威克用一種中性粒子流轟擊氫原子和氮原子，打處了一些氫核（質子）和氮核，測量處被打出的氮核和氫核的速度，并由此推算處這種粒子的質量而發(fā)現(xiàn)了中子。

        理查威克認為：原子核的熱運動速度遠小于中性粒子的速度而可以忽略不計；被碰出的氫核、氮核之所以會具有不同的速率是由于碰撞的情況不同而造成的，其中速率最大的應該是彈性正碰的結果。實驗中測得被碰氫核的最大速度為，被碰氮核的最大速度為；已知。

        請你根據(jù)理查威克的實驗數(shù)據(jù)，推導中性粒子（中子）的質量m與氫核的質量的關系？（保留三位有效數(shù)字）

        （1）

        （2）理查威克認為氫核、氮核與未知粒子之間的碰撞是彈性正碰；設未知粒子質量為，速度為，氫核的質量為，最大速度為，并認為氫核在打出前為靜止的，那么根據(jù)動量守恒和能量守恒可知：

                                                                      ①

                                                                     ②

        其中是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：                       ③

        同樣可得出未知射線與氮原子核碰撞后，打出的氮核的速度     ④

        理查威克在實驗中測得氫核的最大速度為：，

        氮核是最大速度：

        因為，由方程③④可得              ⑤

        將速度的最大值代入方程⑤，

        解得：                                                                                      ⑥

        評分標準：（1）2分，（2）共6分，每式1分

        11、（1）在湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子后，對于原子中正負電荷的分布的問題，科學家們提出了許多模型，最后他們認定：占原子質量絕大部分的正電荷集中在很小的空間范圍內，電子繞正電荷旋轉。此模型稱原子的有核模型. 最先提出原子有核模型的科學家是________________.

               他所根據(jù)的實驗是________________________.

           （2）寫出下列兩個核反應的反應方程

        Al(鋁核)俘獲一個α粒子后放出一個中子.__________________________

        α粒子轟擊N(氮核)放出一個質子._____________________       _____

           （3）質量分別為m1和m2的兩個小球在光滑的水平面上分別以速度v1、v2同向運動并發(fā)生對心碰撞，碰后m2被右側的墻原速彈回，又與m1相碰，碰后兩球都靜止。求：第一次碰后m1球的速度.

        （1）盧瑟福    α粒子散射實驗    （每空1分）

           （2）Al +HeP +n       （1分）

               N +HeO +H               （1分）

           （3）根據(jù)動量守恒定律得：

               解得：

                      （方程每個2分，結果2分）

        12、帶電粒子在“云室”中運動時，可呈現(xiàn)其運動徑跡，將“云室”放在勻強電場中，通過觀察分析帶電粒子的徑跡，可以研究原子核發(fā)生衰變的規(guī)律。上述裝置中的放射性原子核恰好在靜止時發(fā)生衰變，可能放出α粒子或電子或正電子。所放射出的粒子與反沖核在相等的時間內所形成的徑跡如圖所示(發(fā)生衰變后的瞬間放射出粒子的速度方向和反沖核的速度方向均與電場方向垂直，a、b均表示長度)。則

            (1) 發(fā)生衰變時所放射出的粒子是         ．

            (2) 發(fā)生衰變時所放射出粒子的運動軌跡是            (填①或②)。

            (3) 的衰變方程是：                 。

        (4) 簡要推導發(fā)生衰變后的瞬間放射出的粒子與反沖核的動能之比。

        13、某實驗室工作人員，用初速為v0=0.09c（c為真空中的光速）的α粒子，轟擊靜止在勻強磁場中的鈉原子核Na，產(chǎn)生了質子。若某次碰撞可看作對心正碰，碰后新核的運動方向與α粒子的初速方向相同，質子的運動方向與新核運動方向相反，它們在垂直于磁場的平面內分別做勻速圓周運動。通過分析軌跡半徑，可得出新核與質子的速度大小之比為1：10，已知質子質量為m。

           （1）寫出核反應方程；

           （2）求出質子的速度v（結果保留兩位有效數(shù)字）。

        （1）He+Na→Mg+H   （3分）

           （2）α粒子、新核的質量分別為4m、26m，質子的速率為v，對心正碰，由動量守恒定律得：

               （3分）

        解出：v=0.23c   （2分）

        文本框: 14、靜止在勻強磁場中的核俘獲一個運動方向垂直于磁場，速度大小為7.7×104m/s的中子，若發(fā)生核反應后只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核（）。反應前后各粒子在磁場中的運動軌跡如圖所示。核與另一種未知新粒子在磁場中做勻速圓周運動的半徑之比為40：3。則：

           （1）寫出此核反應的方程式

           （2）求產(chǎn)生的未知新粒子的速度。

        （1）       2分

           （2）設中子，氫核（）、氘核（）的質量分別為m1、m2、m3，速度大小分別為v1、v2、v3，粒子做勻速圓周運動的半徑為R，

        由

        由………………①2分

        由動量守恒定律得：

        ……………………②                                   2分

        由徑跡圖象可知反向

        即：

        解得

        方向與中子速度方向相反                                                            2分

        15、靜止的鋰核（Li）俘獲一個速度為7.7×106m/s的中子，發(fā)生核反應后若只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核（He），它的速度大小是8.0×106m/s，方向與反應前的中子速度方向相同。

           （1）寫出此核反應的方程式；

           （2）求反應后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向；

           （3）此反應過程中是否發(fā)生了質量虧損，說明依據(jù)。

        （1）                                                                        （2分）

           （2）用m1、m2和m3分別表示中子（）、氦核（）和氚核的速度，由動量守恒定律得   （2分）

            代入數(shù)值，得

            即反應后生成的氚核的速度大小為                              （1分）

            方向與反應前中子的速度方向相反                                                    （1分）

           （3）反應前的總動能

            反應后的總動能

            經(jīng)計算知E2>E1，故可知反應中發(fā)生了質量虧損。                            （2分）

        16、靜止的鋰核（Li）俘獲一個速度為7.7×106m/s的中子，發(fā)生核反應后若只產(chǎn)生了兩個新粒子，其中一個粒子為氦核（He），它的速度大小是8.0×106m/s，方向與反應前的中子速度方向相同。

           （1）寫出此核反應的方程式；

           （2）求反應后產(chǎn)生的另一個粒子的速度大小及方向；

           （3）此反應過程中是否發(fā)生了質量虧損，說明依據(jù)。

        （1）                                         （2分）

           （2）用m1、m2和m3分別表示中子（）、氦核（）和氚核的速度，由動量守恒定律得      （2分）

            代入數(shù)值，得

            即反應后生成的氚核的速度大小為                 （1分）

            方向與反應前中子的速度方向相反                             （1分）

           （3）反應前的總動能

            反應后的總動能

            經(jīng)計算知E2>E1，故可知反應中發(fā)生了質量虧損。 （2分）

        17、兩個動能均為1MeV的氘核發(fā)生正面碰撞，引起如下反應H+H→H+H，已知：氘核的質量為2.0136u，氚核的質量為3.0156u，氫核的質量為1.0073u，1原子質量單位（u）相當于931.5MeV. 試求

           （1）此核反應中放出的能量△E為多少MeV？

           （2）若放出的能量全部變?yōu)樾律说膭幽埽瑒t新生的氫核所具有的動能為多少Me解：（1） …………………………1分

            …………1分

             …………………………1分

           （2）相互作用過程中動量守恒P1=P2 …………1分

             ………………………… 1分

             …………………………1分

            由能量定恒得 …………1分

         ………………………………1分

        文本框: 18、如圖所示，垂直于紙面向里的勻強磁場的磁感應強度B=0.500T，MN是磁場的左邊界。在磁場中的A點有一靜止鐳核，A距MN的距離OA=1.00m。D是放置在MN邊緣的粒子接收器，OD=1.00m。發(fā)生放射性衰變，放出某種x粒子后變?yōu)橐浑?sub>，接收器D接收到了沿垂直于MN方向射來的粒子x。已知衰變過程釋放的能量全部轉化為兩新核的動能。

           （1）寫出上述過程中的衰變方程（衰變方程必須寫出x的具體符號）。

           （2）求該鐳核在衰變?yōu)殡焙撕蛒粒子時釋放的能量。（保留三位有效數(shù)字，電子電荷量e=1.60×10-19C,1u可近似取1.6×10-27kg）

         

        （1）（2分）

        （2）根據(jù)題意可知，a粒子在磁場中做原半徑R=1.06m,設a粒子的速度為v1帶電量為g，

        質量為m則有（1分）

        kg?m/s

        a粒子的動能J（1分）

        鐳核衰變滿足動量守恒，設氡核的質量為M，速度為v2有（2分）

        氡核能的動能（1分）

        鐳核衰變時釋放


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