第14講動量守恒定律原子結(jié)構(gòu)和原子核eq1．(·浙江高考信息優(yōu)化卷四)(1)原子核的比結(jié)合能與核子數(shù)的關(guān)系如圖6－14－11所示．核子組合成原子核時 ()圖6－14－11A．小質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大B．中等質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大C．大質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損最大D．不同質(zhì)量數(shù)的原子核質(zhì)量虧損相同(2)在核反應(yīng)堆中用石墨做慢化劑使中子減速，中子以一定速度與靜止碳核發(fā)生正碰，碰后中子反向彈回，則碰后碳核的運動方向與此時中子運動的方向________(填“相反”或“相同”)，碳核的動量________(填“大于”“等于”或“小于”)碰后中子的動量．(3)氫原子的能級如圖6－14－12所示．原子從能級n＝3向n＝1躍遷所放出的光子，正好使某種金屬材料產(chǎn)生光電效應(yīng)．有一群處于n＝4能級的氫原子向較低能級躍遷時所發(fā)出的光照射該金屬．求該金屬的截止頻率和產(chǎn)生光電子最大初動能的最大值．普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字．圖6－14－12解析(2)根據(jù)動量守恒定律有mnvn＝－mnvn′＋mCvC可以判斷碳核運動方向與后來中子運動方向相反，碳核動量大于碰后中子的動量．(3)E3－E1＝hν解得ν＝2.9×1015Hzn＝4向n＝1躍遷所放出的光子照射金屬產(chǎn)生光電子最大初動能最大，根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程Ek＝(E4－E1)－(E3－E1)得Ek＝0.66eV答案(1)B(2)相反大于(3)2.9×1015Hz0.66eV2．(1)(多選)下列說法中正確的是 ()A．β衰變現(xiàn)象說明電子是原子核的組成部分B．目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變C．一個氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射3種不同頻率的光子D．盧瑟福依據(jù)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型(2)在某次軍事演習(xí)中，載有魚雷的快艇總質(zhì)量為M，以速度v勻速前進(jìn)，現(xiàn)沿快艇前進(jìn)的反方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后，快艇速度增為原來的eq\f(4,3)倍，若不計水的阻力，求魚雷相對靜水的發(fā)射速度為多大．解析(1)β衰變現(xiàn)象不能說明電子是原子核的組成部分，A選項是錯誤的；目前已建成的核電站的能量來自于重核裂變，故B選項正確；一群氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，能輻射Ceq\o\al(2,3)＝3種不同頻率的光子，而一個氫原子從n＝3的激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時，只能是三種可能頻率中的一種或兩種，故C選項錯誤；盧瑟福依據(jù)極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度散射提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，D選項正確．(2)取快艇初速度的方向為正方向，由動量守恒定律有Mv＝(M－m)eq\f(4,3)v－mv′解得v′＝eq\f(Mv－4mv,2m)答案(1)BD(2)eq\f(Mv－4mv,3m)3．(·浙江高考信息優(yōu)化卷五)(1)下列說法中正確的是 ()A．陰極射線來源于原子核B．普朗克為了解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，提出了光子說C．在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上，盧瑟福提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型D．一束光照射到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該束光的波長太短(2)核航母是以核反應(yīng)堆為動力裝置的航空母艦，能提供幾乎無限制的航行能力．核方程eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋yX是核反應(yīng)中的一種，其中X為待求粒子，y為X的個數(shù)，則X是________(填“質(zhì)子”“中子”或“電子”)，y＝________(填數(shù)字)．(3)如圖6－14－13所示，物體A靜止在光滑水平面上，其左端固定輕質(zhì)彈簧，物體B以速度v0＝4.0m/s沿水平方向向物體A運動，并通過彈簧與物體A發(fā)生相互作用．設(shè)A、B兩物體的質(zhì)量均為m＝2kg，求物體A速度為1m/s時彈簧的彈性勢能．圖6－14－13解析(1)陰極射線是自由電子，并非來源于原子核，A錯；愛因斯坦提出了光子說，B項錯；一束光照到某種金屬上不能發(fā)生光電效應(yīng)是由于頻率太小，即波長太長，D項錯；盧瑟福在α粒子散射實驗基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，C項對．(2)根據(jù)質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒可判斷X是中子，y＝3.(3)根據(jù)動量守恒定律mv0＝mv1＋mv2解得v2＝3m/s彈簧彈性勢能EP＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)解得EP＝6J答案(1)C(2)中子3(3)6J4．(·浙江高考信息優(yōu)化卷十四)(1)(多選)放射性同位素電池是一種新型電池，它是利用放射性同位素衰變放出的高速帶電粒子(α射線、β射線)與物質(zhì)相互作用，射線的動能被吸收后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽偻ㄟ^換能器轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置．其構(gòu)造大致是：最外層是由合金制成的保護(hù)層，次外層是防止射線泄漏的輻射屏蔽層，第三層是把熱能轉(zhuǎn)化成電能的換能器，最里層是放射性同位素．電池使用的三種放射性同位素的半衰期和發(fā)出的射線如下表：同位素90Sr210Po238Pu射線βαα半衰期28年138天89.6年若選擇上述某一種同位素作為放射源，使用相同材料制成的輻射屏蔽層，制造用于執(zhí)行長期航天任務(wù)的核電池，則下列論述正確的是 ()A．90Sr的半衰期較長，使用壽命較長，放出的β射線比α射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄B．210Po的半衰期最短，使用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄C．238Pu的半衰期最長，使用壽命最長，放出的α射線比β射線的貫穿本領(lǐng)弱，所需的屏蔽材料較薄D．放射性同位素在發(fā)生衰變時，出現(xiàn)質(zhì)量虧損，但衰變前后的總質(zhì)量數(shù)不變(2)一靜止的eq\o\al(238,92)U核發(fā)生α衰變轉(zhuǎn)變成釷核(Th)，已知放出的α粒子動能為Ek0.假設(shè)鈾核發(fā)生衰變時，釋放的能量全部轉(zhuǎn)化為α粒子和釷核的動能，試寫出鈾核衰變的核反應(yīng)方程并求出反沖釷核(Th)的動能．解析(1)根據(jù)圖表信息可知，238Pu半衰期最長，使用壽命最長，210Po的半衰期最短，使用壽命最短，β射線貫穿本領(lǐng)比α射線強(qiáng)，α射線只要一張薄紙屏蔽就可以，A、B錯，C對；放射性同位素衰變時放出能量對應(yīng)有質(zhì)量虧損，但衰變前、后質(zhì)量數(shù)守恒，D對．(2)核反應(yīng)方程式為eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)He衰變過程中動量守恒，且Ek＝eq\f(p2,2m)，釷核的動能Ek＝eq\f(mα,mTh)Ek0，即Ek＝eq\f(4,234)Ek0答案(1)CD(2)eq\o\al(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋eq\o\al(4,2)Heeq\f(4,234)Ek05．(1)(多選)下列說法正確的是 ()A．太陽輻射的能量主要來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)B．天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)C．一束單色光照射到某種金屬表面不能發(fā)生光電效應(yīng)，是因為該束光的波長太短D．發(fā)生光電效應(yīng)時，入射光的光強(qiáng)一定，頻率越高，逸出的光電子的最大初動能就越大(2)如圖6－14－14甲所示，在水平光滑軌道上停著甲、乙兩輛實驗小車，甲車系一穿過打點計時器的紙帶，當(dāng)甲車受到水平向右的瞬時作用力時，隨即啟動打點計時器，甲車運動一段距離后，與靜止的乙車發(fā)生正碰并粘在一起運動，紙帶記錄下碰撞前甲車和碰撞后兩車的運動情況，如圖乙所示，電源頻率為50Hz，甲車的質(zhì)量m甲＝2kg，求：圖6－14－14①乙車的質(zhì)量m乙；②兩車碰撞時內(nèi)能的增加量ΔE.解析(1)太陽輻射能量來自太陽內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，A項正確；天然放射現(xiàn)象中發(fā)出的射線只能來自原子核，所以該現(xiàn)象揭示了原子核有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，B項正確；單色光不能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng)，是因為光的頻率太小，由c＝λν知光波長太長，C項錯；由光子理論和光電效應(yīng)方程可知，D項正確．(2)由圖可知，碰前甲車運動的速度大小為v甲＝0.6m/s碰后甲、乙兩車一起運動的速度大小為v共＝0.4m/s由動量守恒定律可得：m甲v甲＝(m甲＋m乙)v共代入數(shù)據(jù)得：m乙＝1kg兩車碰撞時內(nèi)能的增加ΔE＝ΔEk＝eq\f(1,2)m甲veq\o\al(2,甲)－eq\f(1,2)(m甲＋m乙)veq\o\al(2,共)代入數(shù)據(jù)可得：ΔE＝0.12J答案(1)ABD(2)①1kg②0.12J6．(·高考沖刺卷三)(1)如圖6－14－15所示是教材中介紹的兩個著名實驗，其中甲圖是_________實驗，由此科學(xué)家提出了________________模型；乙圖是________實驗，它說明了光具有________．圖6－14－15(2)如圖6－14－16所示，乙車中裝滿海綿，其總質(zhì)量與甲車質(zhì)量均為M，兩車都靜止在光滑的水平面上，現(xiàn)有甲車上的質(zhì)量為m的運動員從甲車上表面邊緣水平向右跳出，剛好落到乙車的O點并相對乙車靜止，重力加速度為g，求：圖6－14－16①甲車的最終速度；②運動員與乙車相互作用過程中損失的機(jī)械能．解析(1)α粒子散射實驗中，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的α粒子都能穿過薄金箔，偏轉(zhuǎn)很小，但有少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子偏轉(zhuǎn)角度大于90°；愛因斯坦的光電效應(yīng)實驗說明了光具有粒子性．(2)①運動員離開甲車后做平拋運動，設(shè)離開甲車時的速度為v，則：s＝vth＝eq\f(1,2)gt2運動員與甲車相互作用過程中，水平方向動量守恒：Mv甲＋mv＝0聯(lián)立得v甲＝－eq\f(ms,M)eq\r(\f(g,2h))，