1、第十六专题原子物理和动量测试题一、单选题(共 7 小题) 1.质子，中子和氘核的质量分别为 m1，m 2 和 m3.当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放的能量是（c 表示真空中的光速） （ ）A (m 1+m2-m3)cB (m 1-m2-m3)cC (m 1+m2-m3)c2D （m 1-m2-m3)c22.一中子与一质量数为 A(A1)的原子核发生弹性正碰。若碰前原子核静止，则碰撞前与碰撞后中子的速率之比为( )ABCD3.如图所示，在光滑的水平面上放有一物体 M，物体上有一光滑的半圆弧轨道，轨道半径为 R，最低点为 C，两端 A，B 等高，现让小滑块 m 从 A 点静止下滑，在此后的过
2、程中，则（ ）AM 和 m 组成的系统机械能守恒，动量守恒BM 和 m 组成的系统机械能守恒，动量不守恒Cm 从 A 到 C 的过程中 M 向左运动，m 从 C 到 B 的过程中 M 向右运动Dm 从 A 到 B 的过程中，M 运动的位移为4.下列说法正确的是（ ）A 核反应 U+ n X+ Sr + n 是核聚变反应，反应过程中会释放能量B 天然放射现象与原子核内部变化有关C 用比值法定义物理量是物理学研究常用的方法。其中 a ，I ，B 都属于比值定义式D 千克，库仑，米 属于国际制单位中的基本物理量单位5.碘 131 的半衰期约为 8 天，若某药物含有质量为 的碘 131，经过 32 天
3、后，该药物中碘 131 的含量大约还有（ ）Am/4Bm/8Cm/16Dm/326.下列说法中正确的是( )A 为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说B 在完成 a 粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的能级结构C 玛丽居里首先发现了放射现象D 在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了质子7.右图是核反应堆的示意图，对于核反应堆的认识，下列说法正确的是A 铀棒是核燃料，核心物质是铀 238B 石墨起到吸收中子的作用C 镉棒起到使中子减速的作用D 水泥防护层的作用是为了阻隔 射线，避免放射性危害二、实验题(共 1 小题) 8.（1） 在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用
4、。下列说法符合历史事实的是。A.密立根通过油滴实验测得了基本电荷的数值B.贝克勒尔通过对天然放射性现象的研究，发现了原子中存在原子核C.居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（ P0）和镭( Ra)两种新元素D.卢瑟福通过 粒子散射实验，证实了在原子核内存在质子E.汤姆孙通过阴极射线在电场和在磁场中的偏转实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测出了该粒子的比荷（2） 现利用图（a）所示的装置验证动量守恒定律。在图（a ）中，气垫导轨上有 A， B 两个滑块，滑块 A 右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器（图中未画出）的纸带相连；滑块 B 左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器（未完全画出
5、）可以记录遮光片通过光电门的时间。实验测得滑块 A 质量 m1=0.310kg，滑块 B 的质量 m2=0.108kg，遮光片的宽度 d=1.00cm；打点计时器所用的交流电的频率为 f=50HZ。将光电门固定在滑块 B 的右侧，启动打点计时器，给滑块 A 一向右的初速度，使它与 B 相碰；碰后光电计时器显示的时间为 ，碰撞前后打出的纸带如图（b ）所示。若实验允许的相对误差绝对值 最大为 5，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程。三、计算题(共 3 小题) 9.如图所示，一倾斜的传送带倾角 =37，始终以 =12 m/s 的恒定速度顺时针转动，传送带两端点 P，Q 间的距离
6、 =2m， ；紧靠 Q 点右侧有一水平面长 =2m，水平面右端与一光滑的半径=1.6 m 的竖直半圆轨道相切于 M 点，MN 为竖直的直径。现有一质量 =2.5kg 的物块 A 以=10 m/s 的速度自 P 点沿传送带下滑，A 与传送带间的动摩擦因数 = 0.75，到 Q 点后滑上水平面（不计拐弯处的能量损失） ，并与静止在水平面左端的质量 =0.5kg 的 B 物块相碰，碰后 A，B粘在一起，A，B 与水平面的摩擦系数相同均为 ，忽略物块的大小。已知sin37o=0.6，cos37 o=0.8，求：（1）A 滑上传送带时的加速度 和到达 Q 点时的速度（2）若 AB 恰能通过半圆轨道的最高
7、点 N，求（3）要使 AB 能沿半圆轨道运动到 N 点，且从 N 点抛出后能落到传送带上，则 应满足什么条件？10.（1） （1） 238U 的半衰期是 4.5109 年，假设一块矿石中含有 2kg238U则经过 45 亿年后，还剩 kg238U；假设发生衰变的铀都变成了 206Pb，矿石中含有 kg 铅这时铀，铅的质量之比是。（2）如图所示，光滑水平面上有一小车，车上坐着一人，小车和人的总质量 M=60kg，车前有一木箱，其质量 m=20kg，三者一起以 v0=2m/s 的速度向右匀速运动，为了防止三者与竖直墙碰撞，人以对地速度 v 将木箱水平向右推出，若木箱与墙碰撞是弹性的 ，人接住返回的
8、木箱之后，三者不再向右运动。求： 速度 v 至少为多大？若木箱与墙壁的作用时间为 0.5 秒，则木箱对墙壁的平均撞击力最小为多大？11.(多选) (1)下列说法正确的是（ ）A.在这三种射线中 射线的穿透能力最强， 射线的电离能力最强B.假如有 18 个某种放射性元素的原子核，经过一个半衰期，一定是有 9 个原子核发生了衰变C.某单色光照射一定金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属时可能发生光电效应D.原子核的比结合能越大，原子核越稳定E.两个轻核结合成质量较大的核，这样的核反应校核裂变(2)如图所示，LMN 是竖直平面内固定的光滑绝缘轨道， MN 水平且足够长，LM 下端与 MN
9、相切质量为 m 的带正电小球 B 静止在水平轨道上，质量为 2m 的带正电小球 A 从 LM 上距水平轨道高为 h 处由静止释放， 在 A 球进入水平轨道之前，由于 A， B 两球相距较远，相互作用力可认为是零，A 球进入水平轨道后，A ， B 两球间相互作用视为静电作用带电小球均可视为质点已知A，B 两球始终没有接触重力加速度为 g求： （1）A ， B 两球相距最近时，A 球的速度 v； （2）A ， B 两球相距最近时，A ， B 两球系统的电势能 EP； （3）A ， B 两球最终的速度 vA， vB 的大小四、填空题(共 3 小题) 12.用两个大小相同的小球在光滑水平面上的正碰来“
10、探究碰撞中的不变量”实验，入射小球，原来静止的被碰小球 ，由实验测得它们在碰撞前后的 x t 图象如图所示，则碰撞前系统总动量 p，撞后系统的总动量 ，假设碰撞作用时间 0.01s ，则碰撞时两球间的平均作用力为。13.（多选）下列说法正确的是_A普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了各种原子光谱的实验规律放射性原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出 射线， 射线是一种波长很短的电磁波，在电场和磁场中都不会发生偏转D德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的
11、衍射实验证实了他的猜想一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小14.完成下列核反应方程，并注明核反应类型_ ，属_类型；_，属_类型；五、简答题(共 3 小题) 15.（1）关于核反应方程 ，下列说法正确的是。(填选项前的字母)Ax 是 粒子 Bx 没有质量C此反应是 衰变 D此方程式裂变反应式（2）如图所示，光滑的水平面上，小球 A 以速度 v0 向右运动时与静止的小球 B 发生对心正碰，碰后 A 球的速率为 ，B 球的速率为 ，A，B 两球的质量之比为。(填选项前的字母)A3:8 B3:5 C2:3 D4:316.(1)下列说法中正确的是_ _( 填选项前的字母)
12、A玛丽居里首先提出原子的核式结构学说B查德威克在利用 a 粒子轰击铍核的实验中发现了中子C卢瑟福在“ 粒子散射实验中发现了电子D玻尔为解释光电效应的实验规律提出了光子说(2) 在光滑的水平面上有两个在同一直线上相向运动的小球，其中甲球的质量 m1=2 kg，乙球的质量 m2=1 kg，规定向右为正方向，碰撞前后甲球的速度随时间变化情况如图所示。已知两球发生正碰后粘在一起，则碰前乙球速度的大小和方向分别为( )A.7 m/s,向右 B.7 m/s，向左C.1 m/s,向左 D.1 m/s，向右17.(1) 一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个 光子。已知质子，中子，氘核的质量分别为
13、 ，普朗克常量为 h，真空中的光速为 c，若产生的核能全部被 光子带走。下列说法正确的是_。A核反应方程是B聚变反应中的质量亏损C辐射出 光子的能量D 光子的波长(2) 如图所示，物块 A 的质量为 ，物块 B 的质量为 ，开始都静止在光滑水平面上，现用大小均为 F=5N 的两个力分别作 A 和 B 上，使 A，B 沿一条直线相向运动，物块 A 上的力作用时间为 ，物块 B 上的力作用时问为 ，先后撤去这两个力后两物块发生对心正碰。如果碰撞后两个物块粘合为一体，求其运动的速度。答案解析1.【答案】C【解析】原子核反应经过裂变或聚变时，质量会发生亏损，损失的能量以能量的形式释放，根据质能方程可知
14、释放的能量为： ， C 项正确。2.【答案】A【解析】中子与原子核的碰撞属于弹性正碰，中子的质量数为 1，设其速度为 v0；根据动量守恒，有： ，A 项正确。3.【答案】B【解析】M 和 m 组成的系统机械能守恒，总动量不守恒，但水平方向动量守恒，A 错误，B 正确；m 从 A 到 C 过程中， M 向左加速运动，当 m 到达 C 处时，M 向左速度最大，m 从 C 到 B 过程中，M 向左减速运动，C 错误；当 m 从 A 到 C 过程中，又 ，得，D 错误。4.【答案】B【解析】A 为裂变反应，所以 A 错误；天然放射现象揭示了原子核结构的复杂性，所以 B 正确；a 和 I 是决定式，不是
15、定义式，所以 C 错误；电量单位不是基本单位，所以库仑不是国际制单位中的基本物理量单位，所以 D 错误。5.【答案】C【解析】根据原子核的衰变公式： ，其中 为半衰期的次数，故。选项 C 正确。6.【答案】A【解析】为了解释光电效应规律，爱因斯坦提出了光子说，选项 A 正确；在完成 a 粒子散射实验后，卢瑟福提出了原子的核式结构理论，选项 B 错误；首先发现了放射现象的是贝克勒尔，选项C 错误；在原子核人工转变的实验中，查德威克发现了中子，选项 D 错误。7.【答案】D【解析】铀棒是核燃料，核心物质是铀 235，选项 A 错误；在核反应堆中用石墨做慢化剂使中子减速，选项 BC 错误；水泥防护层
16、的作用是为了阻隔 射线，避免放射性危害，选项 D 正确。8.【答案】 （1）ACE（2）验证了动量守恒定律【解析】 （1）密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为 1.610-19C，A 正确；贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了中子， B 错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋（Po）和镭（Ra）两种新元素，C 正确；卢瑟福通过 粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论， D 错误；汤姆逊通过对阴极射线在电场及在磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测定了粒子的比荷，E 正确。（2）按定义，物体运动的瞬时速度大小 v 为： 式中为物块在很短的时间内的位移，设纸带上打出相邻两点的时
17、间间隔为 ，则 ， 可视为很短设在 A 碰撞前后瞬时速度大小分别为 v0 和 v1，由图 (b)所给数据可得：v 0=2.00m/sv1=0.790m/s；设 B 碰撞后瞬时速度大小为 v2； ；设两滑块在碰撞前后的动量分别为 P 和 ，则两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为 ，联立各式代入数据得：；因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律。9.【答案】 （1）12 m/s 2；12m/s；（2）0.5；（3）0.09 2 0.5【解析】 （1）A 刚上传送带时受力分析如图，由牛顿第二定律得：解得： ；设 A 能达到传送带的速度，由 得运动的位移 x= 22m , ；则到达 Q 点
18、前 A 已和传送带共速由于 Mgsin=Mgcos 所以 A 先加速后匀速，到 Q 点的速度为（2）设 AB 碰后的共同速度为 v1，由动量守恒定律得：解得： ；AB 在最高点时速度为 有： ；设 AB 在 M 点速度为 v2，由机械能守恒得：，在水平面上由动能定理得： ，解得： ；（3） 若以 v3 由 N 点抛出，则有： ，则要使 AB 能沿半圆轨道运动到 N 点，并能落在传动带上，则 2 0.5；若 AB 恰能落在 P 点，则有： ，；由和 ；联立可得： 2= 0.09；综上所述， 2 应满足： ；10.【 答案】 （1）1，0.866，1：0.866 （2） m/s 320N【解析】
19、（1）总质量（m 0） ，衰变质量（m） ，衰变时间（t） ，半衰期（T）之间关系为：； 将 ， 亿年， 45 亿年，代人解得：故还剩余 铀衰变的质量根据衰变方程： ；可知衰变成铅的质量 由 得 ；可知，此时剩余的铀为 ，产生的铅为 ，这时铀，铅的质量之比是 （2） 木箱与墙壁发生弹性碰撞后以原速弹回：人推出木箱： ；人接住返回的木箱： ；要使其不再与墙壁碰撞 ；由式可得 m/s；对木箱应用动量定理可得： ； ； ；由牛顿第三定律可知，木箱对墙壁的平均撞击力最小为 320N11.【 答案】 （1）ACD（2) 【解析】 （1）半衰期是对大量的原子核的一种统计规律的结果，所以 B 错误；两个轻核
20、结合成质量较大的核，这样的核反应叫做核聚变，所以 E 错误。（2） 对下滑的过程： ， ；球进入水平轨道后两球组成的系统动量守恒，两球最近时速度相等。， ；当 A， B 相距最近之后，由于静电斥力的相互作用，它们将会相互远离，当它们相距足够远时，它们之间的相互作用力可视为零，电势能也视为零，它们就达到最终的速度，该过程中，A，B 两球组成的系统动量守恒，能量也守恒。 ，得： ；12.【 答案】0.015 kgm/s；0.015 kgm/s；0.75【解析】由于碰撞前小球 1 的质量为 0.015kg，速度的大小为 = =1m/s；故碰撞前系统总动量 ；撞后两个物体的速度为= =0.5m/s；
21、= =0.75m/s；故碰撞后系统总动量；对于球 1 来说，根据动量定理得：m 1v1m 1v1=Ft，故；13.【 答案】ACD【解析】普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念，成为量子力学的奠基人之一，选项 A 正确；玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，但它只能成功地解释了氢原子光谱的实验规律，选项 B 错误；放射性原子核发生衰变后产生的新核从高能级向低能级跃迁时，辐射出 射线， 射线是一种波长很短的电磁波，且不带电，所以在电场和磁场中都不会发生偏转，选项 C 正确；德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的猜想，而电子的衍射实验证实了他的猜想 ，选项 D 正
22、确；一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的频率太小，选项 E 错误。14.【 答案】 （1） ，人工核反应； ，衰变【解析】核反应方程要满足质量数守恒，电荷数守恒就可以了，第一个方程是用 粒子轰击氮的原子核，从中打出质子的核反应方程，因此是原子核的人工转变；而第二个是放射性元素，属于衰变方程15.【 答案】 （1）C （2）A【解析】 （1）核反应方程要求质量数和电荷数守恒，所以此反应是 衰变。（2）碰撞瞬时动量守恒方程为： ，解得 ，A 正确。16.【 答案】 （1）B （2）B 【解析】卢瑟福在“粒子散射实验中，提出原子的核式结构学说，故 A 错误； 查德威克在利用粒子
23、轰击铍核的实验中发现了中子，故 B 正确；汤姆生发现电子，故 C 错误；爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说，故 D 错误；（2）由图知，甲球碰撞前的速度为 ，碰撞后的速度为 ，碰撞后，甲乙的速度，以甲乙两球组成的系统为研究对象，以甲的初速度方向为正方向，碰撞过程，由动量守恒定律得 ：，解得： ，负号表示方向与正反向相反，即方向向左；17.【答案】 （1）BD （2） m/s 方向向左【解析】 （1）BD（2）对物块 A 由动量定理有 ；对物块 B 由动量定理有 ；设撤去外力 F 后 A，B 碰撞并粘合在一起的共同速度大小为 v，规定向左为运动的正方向，由动量守恒定律有 ；解得： m/s m/s 方向向左
