题目列表(包括答案和解析)
如图11所示,是利用放射线自动控制铝板厚度的装置。假如放射源能放射出α、β、γ三种射线,而根据设计,该生产线压制的是3mm厚的铝板,那么是三种射线中的____射线对控制厚度起主要作用。当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时,将会通过自动装置将M、N两个轧辊间的距离调___一些。
图11
| 次数 | l | 2 | 3 | 4 |
| x/cm | 2.00 | 3.00 | 4.O0 | 5.00 |
| s/cm | 10.15 | 15.13 | 20.16 | 25.14 |
| 小灯泡亮度 | 电压U/V | 电流I/A | 光敏电阻值R/Ω(取3位有效数字) |
| 不亮 | 4.40 | 0 | ∞ |
| 微亮 | 4.32 | 0.11 | 39.2 |
| 较亮 | 4.24 | 0.21 | |
| 最亮 | 4.10 | 0.40 |
第Ⅰ卷(选择题 共31分)
一、单项选择题.本题共5小题,每小题3分,共计15分.每小题只有一个选项符合题意.
1. 关于科学家和他们的贡献,下列说法中正确的是[来源:Www..com]
A.安培首先发现了电流的磁效应
B.伽利略认为自由落体运动是速度随位移均匀变化的运动
C.牛顿发现了万有引力定律,并计算出太阳与地球间引力的大小
D.法拉第提出了电场的观点,说明处于电场中电荷所受到的力是电场给予的
2.如图为一种主动式光控报警器原理图,图中R1和R2为光敏电阻,R3和R4为定值电阻.当射向光敏电阻R1和R2的任何一束光线被遮挡时,都会引起警铃发声,则图中虚线框内的电路是
A.与门 B.或门 C.或非门 D.与非门
3.如图所示的交流电路中,理想变压器原线圈输入电压为U1,输入功率为P1,输出功率为P2,各交流电表均为理想电表.当滑动变阻器R的滑动头向下移动时
A.灯L变亮 B.各个电表读数均变大
C.因为U1不变,所以P1不变 D.P1变大,且始终有P1= P2
4.竖直平面内光滑圆轨道外侧,一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动,至B点时脱离轨道,最终落在水平面上的C点,不计空气阻力.下列说法中不正确的是
A.在B点时,小球对圆轨道的压力为零
B.B到C过程,小球做匀变速运动
C.在A点时,小球对圆轨道压力大于其重力
D.A到B过程,小球水平方向的加速度先增加后减小
5.如图所示,水平面上放置质量为M的三角形斜劈,斜劈顶端安装光滑的定滑轮,细绳跨过定滑轮分别连接质量为m1和m2的物块.m1在斜面上运动,三角形斜劈保持静止状态.下列说法中正确的是
A.若m2向下运动,则斜劈受到水平面向左摩擦力
B.若m1沿斜面向下加速运动,则斜劈受到水平面向右的摩擦力
C.若m1沿斜面向下运动,则斜劈受到水平面的支持力大于(m1+ m2+M)g
D.若m2向上运动,则轻绳的拉力一定大于m2g
二、多项选择题.本题共4小题,每小题4分,共计16分.每小题有多个选项符合题意.全部选对的得4分,选对但不全的得2分,错选或不答的得0分.
6.木星是太阳系中最大的行星,它有众多卫星.观察测出:木星绕太阳作圆周运动的半径为r1、 周期为T1;木星的某一卫星绕木星作圆周运动的半径为r2、 周期为T2.已知万有引力常量为G,则根据题中给定条件
A.能求出木星的质量
B.能求出木星与卫星间的万有引力
C.能求出太阳与木星间的万有引力
D.可以断定![]()
7.如图所示,xOy坐标平面在竖直面内,x轴沿水平方向,y轴正方向竖直向上,在图示空间内有垂直于xOy平面的水平匀强磁场.一带电小球从O点由静止释放,运动轨迹如图中曲线.关于带电小球的运动,下列说法中正确的是
A.OAB轨迹为半圆
B.小球运动至最低点A时速度最大,且沿水平方向
C.小球在整个运动过程中机械能守恒
D.小球在A点时受到的洛伦兹力与重力大小相等
8.如图所示,质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上,一质量为m的滑块放置在木板左端,滑块与木板间滑动摩擦力大小为f,用水平的恒定拉力F作用于滑块.当滑块运动到木板右端时,木板在地面上移动的距离为s,滑块速度为v1,木板速度为v2,下列结论中正确的是
A.上述过程中,F做功大小为
B.其他条件不变的情况下,F越大,滑块到达右端所用时间越长
C.其他条件不变的情况下,M越大,s越小
D.其他条件不变的情况下,f越大,滑块与木板间产生的热量越多
9.如图所示,两个固定的相同细环相距一定的距离,同轴放置,O1、O2分别为两环的圆心,两环分别带有均匀分布的等量异种电荷.一带正电的粒子从很远处沿轴线飞来并穿过两环.则在带电粒子运动过程中
A.在O1点粒子加速度方向向左
B.从O1到O2过程粒子电势能一直增加
C.轴线上O1点右侧存在一点,粒子在该点动能最小
D.轴线上O1点右侧、O2点左侧都存在场强为零的点,它们关于O1、O2连线中点对称
第Ⅱ卷(非选择题 共89分)
三、简答题:本题分必做题(第lO、11题)和选做题(第12题)两部分,共计42分.请将解答填写在答题卡相应的位置.
必做题
10.测定木块与长木板之间的动摩擦因数时,采用如图所示的装置,图中长木板水平固定.
(1)实验过程中,电火花计时器应接在 ▲ (选填“直流”或“交流”)电源上.调整定滑轮高度,使 ▲ .
(2)已知重力加速度为g,测得木块的质量为M,砝码盘和砝码的总质量为m,木块的加速度为a,则木块与长木板间动摩擦因数μ= ▲ .
(3)如图为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分,0、1、2、3、4、5、6为计数点,相邻两计数点间还有4个打点未画出.从纸带上测出x1=3.20cm,x2=4.52cm,x5=8.42cm,x6=9.70cm.则木块加速度大小a= ▲ m/s2(保留两位有效数字).
11.为了测量某电池的电动势 E(约为3V)和内阻 r,可供选择的器材如下:
A.电流表G1(2mA 100Ω) B.电流表G2(1mA 内阻未知)
C.电阻箱R1(0~999.9Ω) D.电阻箱R2(0~9999Ω)
E.滑动变阻器R3(0~10Ω 1A) F.滑动变阻器R4(0~1000Ω 10mA)
G.定值电阻R0(800Ω 0.1A) H.待测电池
I.导线、电键若干
(1)采用如图甲所示的电路,测定电流表G2的内阻,得到电流表G1的示数I1、电流表G2的示数I2如下表所示:
| I1(mA) | 0.40 | 0.81 | 1.20 | 1.59 | 2.00 |
| I2(mA) | 0.20 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 |
根据测量数据,请在图乙坐标中描点作出I1—I2图线.由图得到电流表G2的内阻等于
▲ Ω.
(2)在现有器材的条件下,测量该电池电动势和内阻,采用如图丙所示的电路,图中滑动变阻器①应该选用给定的器材中 ▲ ,电阻箱②选 ▲ (均填写器材代号).
(3)根据图丙所示电路,请在丁图中用笔画线代替导线,完成实物电路的连接.
12.选做题(请从A、B和C三小题中选定两小题作答,并在答题卡上把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑.如都作答,则按A、B两小题评分.)
A.(选修模块3-3)(12分)
(1)下列说法中正确的是 ▲
A.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面存在张力
B.扩散运动就是布朗运动
C.蔗糖受潮后会粘在一起,没有确定的几何形状,它是非晶体
D.对任何一类与热现象有关的宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述
(2)将1ml的纯油酸加到500ml的酒精中,待均匀溶解后,用滴管取1ml油酸酒精溶液,让其自然滴出,共200滴.现在让其中一滴落到盛水的浅盘内,待油膜充分展开后,测得油膜的面积为200cm2,则估算油酸分子的大小是 ▲ m(保留一位有效数字).
(3)如图所示,一直立的汽缸用一质量为m的活塞封闭一定量的理想气体,活塞横截面积为S,汽缸内壁光滑且缸壁是导热的,开始活塞被固定,打开固定螺栓K,活塞下落,经过足够长时间后,活塞停在B点,已知AB=h,大气压强为p0,重力加速度为g.
①求活塞停在B点时缸内封闭气体的压强;
②设周围环境温度保持不变,求整个过程中通过缸壁传递的热量Q(一定量理想气体的内能仅由温度决定).
B.(选修模块3-4)(12分)
(1)下列说法中正确的是 ▲
A.照相机、摄影机镜头表面涂有增透膜,利用了光的干涉原理
B.光照射遮挡物形成的影轮廓模糊,是光的衍射现象
C.太阳光是偏振光
D.为了有效地发射电磁波,应该采用长波发射
(2)甲、乙两人站在地面上时身高都是L0, 甲、乙分别乘坐速度为0.6c和0.8c(c为光速)的飞船同向运动,如图所示.此时乙观察到甲的身高L ▲ L0;若甲向乙挥手,动作时间为t0,乙观察到甲动作时间为t1,则t1 ▲ t0(均选填“>”、“ =” 或“<”).
(3)x=0的质点在t=0时刻开始振动,产生的波沿x轴正方向传播,t1=0.14s时刻波的图象如图所示,质点A刚好开始振动.
①求波在介质中的传播速度;
②求x=4m的质点在0.14s内运动的路程.
C.(选修模块3-5)(12分)
(1)下列说法中正确的是 ▲
A.康普顿效应进一步证实了光的波动特性
B.为了解释黑体辐射规律,普朗克提出电磁辐射的能量是量子化的
C.经典物理学不能解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征
D.天然放射性元素衰变的快慢与化学、物理状态有关
(2)
是不稳定的,能自发的发生衰变.
①完成
衰变反应方程
▲ .
②
衰变为
,经过 ▲ 次α衰变, ▲ 次β衰变.
(3)1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核发现质子.科学研究表明其核反应过程是:α粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核,复核发生衰变放出质子,变成氧核.设α粒子质量为m1,初速度为v0,氮核质量为m2,质子质量为m0, 氧核的质量为m3,不考虑相对论效应.
①α粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间,复核的速度为多大?
②求此过程中释放的核能.
四、计算题:本题共3小题,共计47分.解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分,有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位.
13.如图所示,一质量为m的氢气球用细绳拴在地面上,地面上空风速水平且恒为v0,球静止时绳与水平方向夹角为α.某时刻绳突然断裂,氢气球飞走.已知氢气球在空气中运动时所受到的阻力f正比于其相对空气的速度v,可以表示为f=kv(k为已知的常数).则
(1)氢气球受到的浮力为多大?
(2)绳断裂瞬间,氢气球加速度为多大?
(3)一段时间后氢气球在空中做匀速直线运动,其水平方向上的速度与风速v0相等,求此时气球速度大小(设空气密度不发生变化,重力加速度为g).
14.如图所示,光滑绝缘水平面上放置一均匀导体制成的正方形线框abcd,线框质量为m,电阻为R,边长为L.有一方向竖直向下的有界磁场,磁场的磁感应强度为B,磁场区宽度大于L,左边界与ab边平行.线框在水平向右的拉力作用下垂直于边界线穿过磁场区.
(1)若线框以速度v匀速穿过磁场区,求线框在离开磁场时ab两点间的电势差;
(2)若线框从静止开始以恒定的加速度a运动,经过t1时间ab边开始进入磁场,求cd边将要进入磁场时刻回路的电功率;
(3)若线框以初速度v0进入磁场,且拉力的功率恒为P0.经过时间T,cd边进入磁场,此过程中回路产生的电热为Q.后来ab边刚穿出磁场时,线框速度也为v0,求线框穿过磁场所用的时间t.
15.如图所示,有界匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,MN为其左边界,磁场中放置一半径为R的圆柱形金属圆筒,圆心O到MN的距离OO1=2R,圆筒轴线与磁场平行.圆筒用导线通过一个电阻r0接地,最初金属圆筒不带电.现有范围足够大的平行电子束以速度v0从很远处沿垂直于左边界MN向右射入磁场区,已知电子质量为m,电量为e.
(1)若电子初速度满足
,则在最初圆筒上没有带电时,能够打到圆筒上的电子对应MN边界上O1两侧的范围是多大?
(2)当圆筒上电量达到相对稳定时,测量得到通过电阻r0的电流恒为I,忽略运动电子间的相互作用,求此时金属圆筒的电势φ和电子到达圆筒时速度v(取无穷远处或大地电势为零).
(3)在(2)的情况下,求金属圆筒的发热功率.
高考真题
1.【解析】(1)A为康普顿散射,B为光电效应,康普顿散射和光电效应都深入揭示了光的粒子性;
C为
粒子散射,不是光子,揭示了原子的核式结构模型。D为光的折射,揭示了氢原子能级的不连续;
(2) 系统动量守恒的条件为所受合外力为零。即电场力与重力平衡
;
(3)由核反应过程中电荷数和质量数守恒可写出核反应方程:
,可知这种粒子是正电子。由图象可知
的半衰期为14天,
的
衰变后还剩原子物理.files/image209.gif)
,经历了4个半衰期,所以为56天。
【答案】(1)AB (2)
(3)56天
2.【解析】本题考查放射性元素衰变的有关知识,本题为较容易的题目。由衰变方程:
,由质量数守恒和电荷数守恒得:232=220+4x,90=86+2x-y可解得:x=3、 y=2。
【答案】D
3.【解析】由电荷数守恒和质量数守恒查得经8次a衰变和4次b衰变,最后变成铅的同位素原子物理.files/image213.gif)
【答案】8 4 原子物理.files/image213.gif)
4.【解析】由氢原子跃迁规律可求得发出6条不同频率的谱线
【答案】6
5.【解析】:卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转,少数发生了较大的偏转,卢瑟福抓住了这个现象进行分析,提出了原子的核式结构模型;1MeV=1×106×1.6×10-19= mv2,解得v=6.9×
【答案】了大多数α粒子没有大的偏转,v=6.9×106m/s
6.【解析】:放射性元素的原子核在α衰变或β衰变生成新原子核时,往往以γ光子的形式释放能量,即伴随γ辐射;根据半衰期的定义,经过t=T1?T2时间后剩下的放射性元素的质量相同,则 = ,故mA:mB=2T2 : 2T1
【答案】:γ,2T2 : 2T1
7.【解析】由核反应方程的质量数和电荷数守恒,可得各个选项中的x分别为正电子、α粒子、质子、中子。
【答案】C
8.【解析】:该核剩下1/4,说明正好经过两个半衰期时间,故该生物死亡时距今约2×5730年=11460年。
【答案】11460年
9.【解析】根据核反应方程质量数和电荷数守恒可知选项B、D正确。
【答案】BD
10.【解析】氢原子的发射光谱是不连续的,只能发出特定频率的光,说明氢原子的能级是分立的,选项B、C正确。根据玻尔理论可知,选项D错误。
【答案】BC
11.【解析】题目中所给装置是卢瑟福研究
粒子散射实验装置,故选项A正确。
【答案】A
12.【解析】只有静止氘核吸收光子能量大于其结合能时,才能分解为一个质子和一个中子,故A项正确,B项错误;根据能量守恒定律,光子能量大于氘核结合题,则多余的能量以核子动能形式呈现,故C项错,D项正确。
【答案】AD
13.【解析】核反应方程是
H+
n原子物理.files/image016.gif)
H+
;辐射出的
光子的能量E=(
1+m2-m3)c2;
光子的波长
。
【答案】B
14.【解析】⑴卢瑟福提出了原子的核式结构模型;玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱;查德威克发现了中子(或其他成就)。
⑵设中子质量为Mn靶核质量为M,由动量守恒定律Mnv0=Mnv1+Mv2
解得:
在重水中靶核质量:MH=2Mn,
;在石墨中靶核质量:Mc=12M
与重水靶核碰后中子速度较小,故重水减速效果更好。
【答案】(1)卢瑟福提出了原子的核式结构模型;玻尔把量子理论引入原子模型,并成功解释了氢光谱;查德威克发现了中子 (2)重水减速效果更好
名校试题
1.【解析】 “氦
”与氘核聚变的核反应时符合质量数与电荷数守恒,且聚变是放能反应。
【答案】AD
2.【解析】A为α衰变方程,B为聚变方程,C为发现质子的人工核反应方程,D为裂变方
程,现在核电站获取核能的方式为裂变,D正确。
【答案】D
3.【解析】已知一个铍原子质量为m1,则铍核的质量为m1-4me。一个锂原子质量为m2,则锂核的质量为m1-3me。题述核反应的质量亏损Δm=[(m1-4me)+me]-(m1-3me)=m1―m2,故题述核反应释放的能量为ΔE=Δmc2=(m1―m2)c2,A正确。
【答案】A
4.【解析】①
(3分)
②
(2分)
③
(2分)
(1分)
【答案】(1)
(2)
(3)原子物理.files/image237.gif)
5.【解析】(1)
(2)质量亏损 △m=0.0059u
△E=△mc2=0.0059×931MeV=5.49MeV
(3)系统动量守恒,钍核和α粒子的动量大小相等,即
所以钍核获得的动能 原子物理.files/image247.gif)
【答案】(1)
(2)5.49MeV (3)原子物理.files/image248.gif)
6.【解析】⑴CDF
⑵①原子物理.files/image250.gif)
②洛伦兹力提供带电粒子在匀强磁场运动的向心力得:
由上式得:原子物理.files/image254.gif)
因
和
的动量等大,所在磁场相同,有:原子物理.files/image259.gif)
即:原子物理.files/image261.gif)
【答案】(1)CDF (2)
(3)原子物理.files/image261.gif)
7.【解析】(1)
He+
Na→
Mg+
H
(2)α粒子、新核的质量分别为
解出:v=
【答案】(1)
He+
Na→
Mg+
H (2)v=
8.【解析】(1)
2分
(2)设中子,氢核(
)、氘核(
)的质量分别为m1、m2、m3,速度大小分别为v1、v2、v3,粒子做匀速圆周运动的半径为R,
由原子物理.files/image275.gif)
由
………………①
由动量守恒定律得:
……………………②
由径迹图象可知
反向
即:原子物理.files/image283.gif)
解得原子物理.files/image285.gif)
方向与中子速度方向相反
【答案】(1)
(2)
9.【解析】(1)
(2)用m1、m2和m3分别表示中子(
)、氦核(
)和氚核的速度,由动量守恒定律得
代入数值,得原子物理.files/image295.gif)
即反应后生成的氚核的速度大小为
方向与反应前中子的速度方向相反
(3)反应前的总动能原子物理.files/image299.gif)
反应后的总动能原子物理.files/image301.gif)
经计算知E2>E1,故可知反应中发生了质量亏损。
【答案】(1)
(2)
(3)E2>E1,故可知反应中发生了质量亏损
10.【解析】(1)
原子物理.files/image305.gif)
(2)相互作用过程中动量守恒P1=P2 …
…
由能量定恒得
11.【解析】(1)原子物理.files/image317.gif)
(2)根据题意可知,a粒子在磁场中做原半径R=
质量为m则有原子物理.files/image319.gif)
kg?m/s
a粒子的动能
J
镭核衰变满足动量守恒,设氡核的质量为M,速度为v2有原子物理.files/image325.gif)
氡核能的动能原子物理.files/image327.gif)
镭核衰变时释放的能量
J
【答案】(1)
(2)
J
考点预测题
1.【解析】由三种射线的特点和半衰期的含义不难判断选项D正确。
【答案】D
2.【解析】根据衰变规律原子物理.files/image332.gif)
20天对于元素A是5个半衰期,对于元素B是4个半衰期,因为原来A和B的质量相同,设原来的质量都为
,所以剩下的A和B的质量为
所以正确选项为C.
【答案】C
3.【解析】:波长越长,频率越低,能量越小的光子,
越容易表现出衍射现象,应该是从n=4跃迁到n=3能级产生的,AB错;总共可辐射
种不同频率的光,C错;从n=2能级跃迁到n=1时辐射的光子能量
,大于金属铂的逸出功,D正确。
【答案】D
4.【解析】由题意可知,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,说明μ氢原子吸收光子后 就会跃迁到n=4的能级 然后再从n=4的能级往低能级跃迁 4-3 、4-2、 4-1 、3-2、 3-1 、2-1 就刚好有6种不同频率的光发出.因频率依次增大 ,根据原子发射或吸收光子时,满足玻尔理论的跃迁假设,所以画图后顺着数应为 E=hν3,故选项C正确.
【答案】C
5.【解析】设原子核X的质量数为x,电荷数为y,依题意写出核反应方程,根据质量数守恒和电荷数守恒,可得原子核Y的质量数为x,电荷数为y-1,原子核Z的质量数为x-3,电荷数为y-2。由此可得X核的质子(y)比Z核的质子(y-2)多2个,A错;由此可得X核的中子(x-y)比Z核的中子(x-y-1)多1个,B错;X核的质量数(x)比Z核的质量数(x-3)多3个,C对;X核与Z核的总电荷(2y-2)是Y核电荷(y-1)的2倍,D对。
【答案】CD
6.【解析】本题考查放射性元素衰变的有关知识,本题为较容易的题目。由衰变方程:
,由质量数守恒和电荷数守恒得:232=220+4x,90=86+2x-y可解得:x=3、 y=2.
【答案】D
7.【解析】核反应中释放的能量可由爱因斯坦方程先计算出质量亏损后进而求得。
(1)核反应方程为
H+
H→
He+
n
(2)质量亏损为
△m=2×2.0136?1.0087?3.0150
=0.0035(u)
而对应于1u的质量亏损,释放的核能为931.5MeV,于是上述核反应中释放的能量为
△E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV
(3)设氘核
H,氦核
He,中子
n的质量数分别为m、m1、m2,于是有
mσ-mσ=m1σ1-m2σ2
mσ2=Ek=0.35MeV
m1σ
=原子物理.files/image350.gif)
m2σ
=原子物理.files/image354.gif)
2Ek+△E=
+原子物理.files/image354.gif)
由此解得
=2.97MeV
=0.99MeV
【答案】(1)
H+
H→
He+
n (2) △E=0.0035×931.5MeV=3.26MeV
(3)
=2.97MeV
=0.99MeV
8.【解析】u带+
e电量,
带+
e电量,(+
e)+(+
e)=+e,而π+带+e电量,带电量守恒,所以A选项正确,同理,D选项正确。
【答案】AD
9.【解析】质子带电为+e,所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的.按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处.这时上夸克与上夸克之间的静电力应为
①
代入数值,得 Fm=46N,为斥力. ②
上夸克与下夸克之间的静电力为
③
代入数值,得 Fnd=23N,为吸力.④
【答案】Fnd=23N,为吸力
10.【解析】⑴由质量数守恒和电荷数守恒得:
B+
n→
He+
Li
⑵由于α粒子和反冲核都带正电,由左手定则知,它们旋转方向都是顺时针方向,示意图如图8所示
⑶由动量守恒可以求出反冲核的速度大小是103m/s方向和α粒子的速度方向相反,由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式
可求得它们的半径之比是120∶7
⑷由带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式
可求得它们的周期之比是6∶7
【答案】(1)
B+
n→
He+
Li (2) 见图8 (3)6∶7
11.【解析】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的半径公式r=mv/qB,K-介子和π-介子电荷量又相同,说明它们的动量大小之比是2∶1,方向相反。由动量守恒得π0介子的动量大小是π-介子的三倍,方向与π-介子的速度方向相反。选C。
【答案】C
12.【解析】设构成铍“辐射”的中性粒子的质量和速度分别为m和v,氢核的质量为mH。构成铍“辐射”的中性粒子与氢核发生弹性正碰,碰后两粒子的速度分别为v
和v
。由动量守恒与能量守恒定律得
mv=m v
+mH v
①
②
解得v
=
③
同理,对于质量为mN的氮核,其碰后速度为
v
=
④
由③④式可得m=
⑤
根据题意可知v
=7.0v
⑥
将上式与题给数据代入⑤式得
m=1.2u
【答案】m=1.2u
13.【解析】α射线不能穿过
【答案】(1)β射线 (2)调节得大些
14.【解析】(1)原子物理.files/image391.gif)
(2)反应堆每年提供的核能
①
其中T表示1年的时间
以M表示每年消耗的
②
解得:原子物理.files/image397.gif)
③
【答案】(1)
(2)1原子物理.files/image399.gif)
15.【解析】(1)要估算太阳的质量M,研究绕太阳运动的任一颗行星的公转均可,现取地球为研究对象。设T为地球绕日心运动的周期,则由万有引力定律和牛顿定律可知
地球表面处的重力加速度
得
以题给数值代入,得 M=2×1030 kg
(2)根据质量亏损和质能公式,该核反应每发生一次释放的核能为
△E=(4mp+2me-mα)c2
代入数值,得 △E=4.2×10-12 J
(3)根据题给假设,在太阳继续保持在主序星阶段的时间内,发生题中所述的核聚变反应的次数为
因此,太阳总共辐射出的能量为 E=N?△E
设太阳辐射是各向同性的,则每秒内太阳向外放出的辐射能为 ε=4πr2w
所以太阳继续保持在主星序的时间为
由以上各式解得 原子物理.files/image411.gif)
以题给数据代入,并以年为单位,可得t=1×1010年=1百亿年
【答案】(1)M=2×1030 kg (2)△E=4.2×10-12 J (3)t=1×1010年=1百亿年
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