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简答题

用质子轰击锂核(Li)生成两个a粒子.已知质子质量Mp=1.0078u,α粒子的质量mα=4.0026u,锂核质量为Mu=7.0160u,质子的初动能是E1=0.6MeV.求:

(1)写出核反应方程式;

(2)核反应前后发生的质量亏损;

(3)核反应过程中释放的能量△E;

(4)核反应释放的能量全部用来增加两个a粒子的动能,则核反应后两个a粒子具有总能量是多少?

正确答案

(1)根据质量数与电荷数守恒,由题意可知反应方程式是:37Li+11H→224He;

(2)核反应前后发生的静止质量亏损△m=mLi+mp-2mα=7.0160u+1.0078u-2×4.0026u=0.0186u;

(3)由质能方程得,核反应释放的能量△E=△mc2=0.0186u×931.6MeV≈17.3MeV;

(4)根据能量的守恒可得,两个α粒子具有总动能为E1+△E=0.6MeV+17.3MeV=17.93MeV;

答:(1)核反应方程式37Li+11H→224He;

(2)核反应前后发生的质量亏损为0.0186u;

(3)核反应过程中释放的能量△E为17.3MeV;

(4)核反应后两个a粒子具有总能量是17.93MeV.

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简答题

物理选修3-5

(1)太阳内部发生的核反应主要是轻核的聚变,太阳中存在的主要元素是氢,氢核的聚变反应可以看做是4个氢核(H)结合成1个氦核(He).下表中列出了部分粒子的质量(1u相当于931.5MeV的能量)

①写出氢核聚变的核反应方程:______.

②计算发生一次核反应释放的能量.(以MeV为单位,结果保留三位有效数字)

(2)在2010年温哥华冬奥会上,首次参赛的中国女子冰壶队喜获铜牌,如图为中国队员投掷冰壶的镜头.假设在此次投掷中,冰壶运动一段时间后以0.4m/s的速度与对方的静止冰壶发生正碰,碰后中国队的冰壶以0.1m/s的速度继续向前滑行.若两冰壶质量相等,则对方冰壶获得的速度多大?

正确答案

(1)①根据核反应方程质量数和核电荷数守恒得:411H→24He+210e

②△m=4mP-mα-2me=4×1.0073u-4.0015u-2×0.00055u=0.0266 u

△E=0.0266 u×931.5MeV/u=24.8 MeV    

(2)设冰壶的质量为m,冰壶碰撞过程中动量守恒,根据动量守恒定律得:

mv0=mv1+mv2解得:v2=0.3m/s

答:(1)①该热核反应方程为  411H→24He+210e

②一次这样的热核反应过程中释放出 24.8 MeV能量.

(2)0.3m/s

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简答题

(选修3-5)

(Ⅰ)一群氢原子从 n=3 的激发态向基态跃迁时,辐射的三条谱线中,波长较长的二条谱线的波长分别为λ1和λ2,则最短波长λ3=______.

(Ⅱ)两质量均为2m的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的倾斜面都是光滑曲面,曲面下端与水平面相切,如图所示,一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上,距水平面的高度为h.物块从静止滑下,然后又滑上劈B.求(1)物块第一次离开劈A时,劈A的速度;

(2)物块在劈B上能够达到的最大高度.(重力加速度为g)

正确答案

(Ⅰ)氢原子从 n=3 的激发态向基态跃迁时,发出的谱线波长最短,设为λ.

则根据玻尔理论得:

    E3-E1=h

又E3-E2=h,E2-E1=h

联立解得,λ=

(Ⅱ)设滑块第一次离开A时的速度为v1,A的速度为v2

由系统动量守恒得:mv1-2mv2=0…(1)

系统机械能守恒得:mgh=m+•2m…(2)

由(1)(2)解得:v2=,v1=

(2)物块在劈B上达到最大高度h'时两者速度相同,

设为v,由系统动量守恒和机械能守恒得

(m+2m)v=mv1…(3)

(m+2m)v2+mgh′=m…(4)

由(3)(4)解得:h′=h

故答案:(Ⅰ);(Ⅱ)(1)物块第一次离开劈A时,劈A的速度是.(2)物块在劈B上能够达到的最大高度是h.

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填空题

(A类题)一质量为M=1.2kg的物块静止在水平桌面上,一质量为m=20g的子弹以水平速度v0=100m/s射入物块,在很短的时间内以水平速度10m/s穿出.则子弹穿出木块时,子弹所受冲量的大小为______Ns,木块获得的水平初速度为______m/s.

正确答案

子弹的初速度V0=100m/s,末速度Vt=10m/s,由动量定理得:

    子弹受冲量I=mVt-mV0=-1.8NS,即冲量大小为1.8NS,负号表示与初速度方向相反;

   设木块获得的速度为V,由动量守恒定律得:

   mV0=mVt+MV

   代入数据V=1.5m/s

故答案为:1.8,1.5

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为mA=0.2kg的滑块A套在固定的水平光滑横杆上,滑块下通过一段不可伸长的轻绳连接一个质量为mB=0.3kg的小球B,B恰好与光滑水平地面接触.在A、B所在的竖直平面内固定有一半径为R=0.2m的光滑圆轨道,轨道下端P点与地面相切.质量为mC=0.1kg的小球C以v0=7m/s的速度从图示位置向左与B球发生正碰,碰后C返回且恰好能冲到轨道的最高点Q,A、B间轻绳与竖直方向的最大夹角为θ=60°.重力加速度取g=10m/s2,不考虑小球C再次返回后与小球B的碰撞.求

(1)碰后C球第一次经过P点时对轨道的压力;

(2)碰后瞬间B球的速度大小;

(3)A、B间轻绳的长度.

正确答案

(1)碰后C球刚好能到Q点,碰后速度记为vC,由机械能守恒定律得:

mCgR=mC

代入数据得:vc=2m/s,

在C点,由牛顿第二定律得:F-mCg=mC

代入数据解得:F=3N;

由牛顿第三定律得C球对轨道的压力为F′=F=3N,方向:竖直向下;

(2)碰撞过程中,B球和C球组成的系统动量守恒,以C的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mCv0=-mCvC+mBvB

代入数据得:vB=3m/s;

(3)碰后当B球摆至最高点时,二者具有相同的水平速度v.水平方向动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mBvB=(mA+mB)v

系统机械能守恒,由机械能守恒定律得:

mB=(mA+mB)+mBgl(1-cosθ),

代入数据得:l=0.36m

答:(1)碰后C球第一次经过P点时对轨道的压力为3N,方向竖直向下;

(2)碰后瞬间B球的速度大小3m/s;

(3)A、B间轻绳的长度0.36m.

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简答题

质量为M=2kg的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为mA=2kg的物体A(可视为质点),如图,一颗质量为mB=20g的子弹以600m/s的水平速度迅即射穿A后,速度变为100m/s,最后物体A仍静止在车上,若物体A与小车间的动摩擦因数为0.5,g取10m/s2

求:(1)平板车最后的速度是多大?

(2)A相对平板车滑行的距离?(平板车足够长)

正确答案

(1)研究子弹、物体打击过程,

动量守恒有:mv0=mv′+MA v

代入数据得vA=5m/s                         

同理分析M和MA系统自子弹穿出后直至相对静止有:

MA vA=(M+MA)v

代入数据得平板车最后速度为:v=2.5m/s注意:也可全过程研究三者组成的系统,根据动量守恒求平板车最后的速度.

(2)根据能量转化和守恒得:物体和平板车损失的机械能全转化为系统发热,假设A在平板车上滑行距离为L

则有Q=μMAgL=MA-(MA+M)V2

所以代入数据得 L=1.25m                               

答:(1)平板车最后的速度是2.5m/s

(2)A相对平板车滑行的距离是1.25m

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简答题

(选修模块3-5)

(1)下列说法中正确的是______.

A.光电效应现象说明光具有粒子性

B.普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说

C.玻尔建立了量子理论,成功解释了各种原子发光现象

D.运动的宏观物体也具有波动性,其速度越大物质波的波长越大

(2)氢原子的能级图如图1所示,一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁,能产生______种不同频率的光子,其中频率最大的光子是从n=4的能级向n=______的能级跃迁所产生的.

(3)如图2所示,质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上,质量为2m的小明站在小车上用力向右迅速推出木箱,木箱相对于冰面的速度为v,接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞,反弹后被小明接住,求小明接住木箱后三者共同速度的大小.

正确答案

(1)A、光电效应说明光具有粒子性.故A正确,

B、普朗克在研究黑体辐射问题时提出了能量子假说.故B正确.

C、玻尔建立了量子理论,能够很好解释氢原子发光现象,但是不能解释所有原子的发光现象.故 C错误.

D、宏观物体粒子性明显,根据λ=知,速度大波长短.故D错误.

故选AB.

(2)根据C=6知,一群处于n=4能级的氢原子向较低能级跃迁,能产生6种不同频率的光子.n=4和n=1间的能级差最大,辐射的光子频率最大.

(3)取向左为正方向,根据动量守恒定律,有:

推出木箱的过程:0=(m+2m)v1-mv

接住木箱的过程:mv+(m+2m)v1=(m+m+2m)v2

解得共同速度:v2=

故答案为:(1)AB 

(2)6   1 

(3)

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简答题

(8分)【物理—物理3-5】

(1)大量氢原子处于不同能量激发态,发生跃迁时放出三种不同能量的光子,其能量值分别是:。跃迁发生前这些原子分布在       个激发态能级上,其中最高能级的能量值是       (基态能量为)。

(2)如图所示,滑块质量均为,滑块质量为。开始时分别以的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动,现将无初速地放在上,并与粘合不再分开,此时相距较近,与挡板碰撞将以原速率反弹,碰撞将粘合在一起。为使能与挡板碰撞两次,应满足什么关系?

正确答案

(1)①2;②-1.51

(2)

(1)①2;②-1.51

(2)设向右为正方向,粘合在一起的共同速度为,由动量守恒定律得

                                           ①

为保证碰挡板前未能追上,应满足

                                                ②

碰后的共同速度为,有动量守恒定律得

                                   ③

为使能与挡板再次碰撞应满足

                                                  ④

联立①②③④式得

                             ⑤

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简答题

(20分)如图所示,竖直放置的圆弧轨道和水平轨道两部分相连.水平轨道的右侧有一质量为 2 m的滑块C与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直的墙M上,弹簧处于原长时,滑块C静止在P点处;在水平轨道上方O处,用长为L的细线悬挂一质量为m的小球BB球恰好与水平轨道相切,并可绕O点在竖直平面内摆动。质量为m的滑块A由圆弧轨道上静止释放,进入水平轨道与小球B发生弹性碰撞.P点左方的轨道光滑、右方粗糙,滑块ACPM段的动摩擦因数均为=0.5,ABC均可视为质点,重力加速度为g

(1)求滑块A 从2L高度处由静止开始下滑,与B碰后瞬间B的速度。

(2)若滑块A能以与球B 碰前瞬间相同的速度与滑块C相碰,A至少要从距水平轨道多高的地方开始释放?

(3)在(2)中算出的最小值高度处由静止释放A,经一段时间AC相碰,设碰撞时间极短,碰后一起压缩弹簧,弹簧最大压缩量为L,求弹簧的最大弹性势能。

正确答案

(1)2

(2)H

(3)

1)对A,由机械能守恒得:mg2L=         ------2分

v0=2                                            -------1分

A与B                              -------2分

                                 -------2分

速度交换,vB= v0 =2                                ------1分

(2)要使滑块A能以与B碰前瞬间相同的速度与C碰撞,必须使小球BA撞击后在竖直平面内完成一个完整的圆周运动后从左方撞击A,使A继续向右运动。

A从距水平面高为H的地方释放,与B碰前的速度为v0

A,由机械能守恒得:                   -----  2 分

设小球B通过最高点的速度为vB,则它通过最高点的条件是:

                                             ------- 2 分

小球B 从最低点到最高点的过程机械能守恒:

                               -------- 2 分

解得: H                                       -------- 1分

(3)从这个高度下滑的AC碰撞前瞬间速度:   ----- 2 分

AC碰后瞬间的共同速度为v,由动量守恒:

                                       -------- 2 分

AC一起压缩弹簧,由能量守恒定律。有:

                -------2分

解得:                                 -- ----1分

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简答题

如图所示,质量为M的小球B用长L=0.1m的细线悬于O点,恰好与水平地面Q点相切.质量为m=1.0kg的木块A与水平地面间的动摩擦因数μ=0.3,木块A从P点以速度v0=4.0m/s沿直线向右运动,与球B发生正碰,PQ=2.0m,碰撞时不损失机械能,且碰撞时间极短,碰撞后小球B向右摆起的最大角度为细线与竖直方向成60°角.(g=10m/s2)求:

①与小球B碰撞后木块A的速度;

②小球B的质量.

正确答案

A在PQ间做匀减速运动,由动能定理得:

-μmgxPQ=mvA2-mv02

代入数据解得:vA=2m/s,

碰撞后小球B做圆周运动,机械能守恒,由机械能守恒定律得:

MvB2=MgL(1-cos60°),

代入数据解得:vB=1m/s,

A、B碰撞过程动量守恒,以A、B组成的系统为研究对象,以A的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:

mvA=mvA′+MvB

碰撞过程机械能守恒,由机械能守恒定律得:

mvA2=mvA2+MvB2

代入数据解得:vA′=-1m/s,负号表示方向相反,方向向左,M=3kg;

答:①与小球B碰撞后木块A的速度为1m/s,方向向左;

②小球B的质量为3kg.

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简答题

平直的轨道上有一节车厢,车厢以12m/s的速度做匀速直线运动,某时刻与一质量为其一半的静止的平板车挂接时,车厢顶边缘上一个小钢球向前滚出,如图所示,平板车与车厢顶高度差为1.8m,设平板车足够长,求钢球落在平板车上何处?(g取10m/s2

正确答案

两车挂接时,因挂接时间很短,可以认为小钢球速度不变,以两车为对象,碰后速度为v,由动量守恒可得Mv0=(M+)•v

∴v==8m/s

钢球落到平板车上所用时间为:t==0.6s

t时间内平板车移动距离:s1=vt=4.8m

t时间内钢球水平飞行距离:s2=v0t=7.2m

则钢球距平板车左端距离:x=s2-s1=2.4m.

答:钢球落在平板车上距离左端距离2.4m处.

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简答题

(1)用某种单色光照射某种金属表面,发生了光电效应.现将该单色光的强度减弱,则______.

A.光电子的最大初动能增大           B.光电子的最大初动能减小

C.单位时间内产生的光电子数减少     D.可能不发生光电效应

(2)(10分)一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上,其截面如图所示.图中ab为粗糙的水平面,长度为L;bc为一光滑斜面,斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接.现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动,在斜面上上升的最大高度为h,返回后在到达a点前与物体P相对静止.重力加速度为g.求

(i)木块在ab段受到的摩擦力f;

(ii)木块最后距a点的距离s.

正确答案

(1)A、B光电子的最大初动能由入射光的频率决定,与入射光的强度无关,当该单色光的强度减弱时,光电子的最大初动能.故AB错误.

C、将该单色光的强度减弱,单位时间内入射的光子数减小,单位时间内金属产生的光电子数减少.故C正确.

D、单色光的强度减弱,频率不变,仍能产生光电效应.故D错误.

(2)

(i)设木块和物体P共同速度为v,从木块开始运动到运动到最高点的过程,在最高点时两物体第一次达到共同速度,由动量守恒和能量守恒得:

    mv0=(m+2m)v  ①

mv02=(m+2m)v2+mgh+fL②

由①②得:f= ③

(ii)木块返回与物体P第二次达到共同速度与第一次相同(动量守恒)全过程能量守恒得:mv02=(m+2m)v2+f(2L-s)④

由②③④得:s=L

答:

(1)C;

(2)(i)木块在ab段受到的摩擦力f=

(ii)木块最后距a点的距离s=L.

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简答题

(1)光电效应实验中,下列表述正确的是______

A、光照时间越长光电流越大          B、入射光足够强就可以有光电流

C、遏止电压与入射光的频率有关      D、入射光频率大于极限频率才能产生光电子

(2)如图所示,甲车质量为2kg,静止在光滑水平面上,其顶部上表面光滑,右端放一个质量为1kg的小物体,乙车质量为4kg,以5m/s的速度向左运动,与甲车碰撞后甲车获得6m/s的速度,物体滑到乙车上,若乙车足够长,其顶部上表面与物体的动摩擦因数为0.2,则(g取10m/s2

①物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止;

②物块最终距离乙车左端多大距离..

正确答案

(1)A、无论光强多强,光照时间多长,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应,故A错误;

B、无论光强多强,光照时间多长,只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应,故B错误;

C、超过极限频率的入射光频率越高,所产生的光电子的最大初动能就越大.则遏止电压越大,故C正确;

D、无论光强多弱,光照时间多短,只要光的频率大于极限频率就能产生光电效应,故D正确;

故选:CD

(2)①对甲、乙碰撞动量守恒:

mv0=mv1+mv2

木块在乙车上向左匀加速直线运动,加速度为:

a===μg②

从木块滑上乙车到最终与车相对静止,由动量守恒得:

mv2=(m+m)v③

滑行时间为t,由运动学方程得:

t=

解①②③④得,t=0.8s

②设物块最终距离乙车左端多大距离为s,由能量守恒定律得:

μmgs=m-(m+m)v2

由①②③⑤得:s=0.8m

答:(1)CD

(2)滑行时间0.8s;滑行距离0.8m

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简答题

静止在匀强磁场中Li俘获一个速度v0=7.7×104的中子而发生核反应,生成一个He和一个未知粒子X,若已知He的速度v2=2.0×104m/s,其方向与反应前中子的方向相同,试求:

①写出核反应方程式并求X粒子元素符号和x,y

②求出未知粒子X的速度大小和方向.

正确答案

①根据电荷数守恒、质量数守恒得,Li+n→H+He

未知粒子 H

②中子、未知核和He质量分别为m、3m和4m,未知核的速度为v2,对心正碰,

由动量守恒定律得:mv0=4mv1+3mv2

解出v2=-1000m/s,方向与v0相反.

答:①核反应方程式Li+n→H+He,x为1,质量数为3.

②未知粒子X的速度大小为1000m/s,方向与v0相反.

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简答题

气球质量200kg截有质量为50kg的人,静止在空中距地面20m高的地方,气球下悬一质量不计的绳子,此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面,为安全到达地面,则这根绳至少多长?

正确答案

人与气球组成的系统动量守恒,设人的速度v1,气球的速度v2,设运动时间为t,

以人与气球组成的系统为研究对象,以向下为正方向,

由动量守恒得:m1v1-m2v2=0,则m1-m2=0,

50×-200×=0,s气球=s=×20m=5m,

气球球和人运动的路程之和为为绳子的长度,

则绳子长度L=s气球+s=20m+5m=25m,即绳子至少长25m长.

答:这根绳至少长25m.

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