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1、简答题 (选修模块3-5)
(1)以下说法中正确的是______:
A.在原子核反应中,反应前后质子数、中子数、电子数都是守恒的
B.玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的
C.核力是强相互作用的一种表现,在原子核内核力比库仑力大得多
D.光电效应和α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型
(2)如图所示,一个运动的中子与一个静止的中子发生弹性碰撞,碰撞过程中动量______(“一定”、“可能”或“一定不”)守恒,碰撞后A中子______(“静止”、“向右运动”或“向左运动”).
(3)我国大亚湾核电站总装机容量3.8×109W.如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2×1010J.假定所产生的能量全部转化成电能,每年该电站满负荷工作要消耗多少铀235?(一年时间约3.2×108s,结果取一位有效数字)
参考答案:(1)A:核反应中,质子可能放出电子变成中子,所以质子数、中子数、电子数可能发生变化.故A错误.
B:玻尔根据氢原子光谱分立的特性提出电子轨道和原子能量是量子化的,故B正确.
C:核力是核子之间的作用力,它是核子组成稳定的原子核的非常巨大的力,是一种强相互作用,主要是吸引力,比库仑力大得多,在吸引范围内,核力约是静电斥力的100倍.故C正确.
D:α粒子散射实验都证明了原子核式结构模型,光电效应是证明光具有粒子性.故D错误.
故选:BC
(2)一个运动的中子与一个静止的中子发生弹性碰撞,由动量守恒定理可得:碰撞过程中动量是守恒的.
因为发生的是弹性碰撞,且两个中子质量是一样的,所以运动的A中子的能量无损失的传递给B中子,故碰撞后:A静止,B速度与A原来的速度相等.
(3)发电站一年发出的电能为:E=Pt=3.8×109W×3.2×108s=1.216×1018J
所以需要的铀235的克数为:m=E8.2×1010=1.216×10188.2×1010≈1×107g
故答案为:(1)BC?(2)一定;静止;(3)1×107g
本题解析:
本题难度:一般
2、选择题 在光滑的水平面上有质量相等的A、B两球,其动量分别为10kg·m/s与2kg·m/s,方向均向东,且定为正方向,A球在B球后,当A球追上B球发生正碰,则相碰以后,A、B两球的动量可能分别为
A.6kg·m/s,6kg·m/s B.-4kg·m/s,16kg·m/s
C.6kg·m/s,12kg·m/s D.3 kg·m/s,9kg·m/s
参考答案:AD
本题解析:碰撞前后应满足动量守恒,C错。碰前两球动能,
,碰撞前后能量不增加,只有D选项符合题意。
考点:本题考查了动量守恒定律。
本题难度:一般
3、计算题 (12分)如图所示光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C质量分别为mA=mC=2m和mB=m,A、B用细绳相连,中间有一压缩的弹簧(弹簧与滑块不栓接),开始时A、B以共同速度V0向右运动,C静止,某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一
起,最终三者的速度恰好相同。
求:(1)B与C碰撞前B的速度;
(2)弹簧释放的弹性势能多大。
参考答案:(1)
(2)
本题解析:(1)设三者最后的共同速度为
,滑块A与B分开后的速度为
,由动量守恒
得:


三者动量守恒得:
得
所以
?(6分)
(2)弹簧释放的弹性势能
(6分)
本题难度:一般
4、简答题 原来静止的
Rn放出一个α粒子后,衰变为钚核Po,已知它们的质量分别为氡核222.08663u,α粒子为4.00387u,钋核为218.07676u,反应中释放能量若全部转变为钋核和α粒的动能,则α粒子获得的动能为多少电子伏特?写出核反应方程并计算.(保留三位有效数字)
参考答案:根据质量数和电荷数守恒有:
?22286Rn→?21884Po+?42He
质量亏损△m=m(Rn)-m(Po)-m(He)=6×10-3u
释放的能量△E=△mc2=6×10-3×931.5MeV=5.589MeV
衰变过程动量守恒,根据动量守恒可知:钋核与α粒子动量大小相等,方向相反.
动量守恒mαvα-mPovPo=0?动量和动能的关系EK=P22mEK(α)Ek(Po)=m(Po)m(α)=2184
EK(α)=[EK(α)+EK(Po)]×218222=5.488MeV≈5.49MeV
答:核反应方程是?22286Rn→?21884Po+?42He,α粒子获得的动能为5.49MeV.
本题解析:
本题难度:一般
5、选择题 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=2kg,乙球的质量m2=1kg,规定向右为正方向,碰撞前后乙球的速度随时间变化情况如图所示。已知两球发生正碰后,甲球静止不动,碰撞时间极短,则碰前甲球速度的大小和方向分别为(?)

A.0.5m/s,向右
B.0.5m/s,向左
C.1.5m/s,向右
D.1.5m/s,向左
参考答案:D
本题解析:由图可知,碰撞前后乙球的速度分别为v2=2m/s,v2′=-1m/s,设碰撞前后甲球的速度分别为v1和v2′,由于碰后甲球静止,则v2′=0。由碰撞过程满足动量守恒可得:
,代入数据解得:v1="-1.5" m/s,负号表示速度方向与规定正方向相反,即向左。故选D
本题难度:简单