高考專題復(fù)習(xí)：高中物理試題全套

第第頁共170頁4.1930年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)釙放出的射線貫穿能力極強(qiáng)，它甚至能穿透幾厘米厚的鉛板，1932年，英國年輕物理學(xué)家查德威克用這種未知射線分別轟擊氫原子和氮原子，結(jié)果打出一些氫核和氮核．若未知射線均與靜止的氫核和氮核正碰，測出被打出的氫核最大速度為vH=3.5X107m/s，被打出的氮核的最大速度vn=4.7X106m/s,假定正碰時無機(jī)械能損失，設(shè)未知射線中粒子質(zhì)量為m,初速為v,質(zhì)子的質(zhì)量為m推導(dǎo)被打出的氫核和氮核的速度表達(dá)式；根據(jù)上述數(shù)據(jù)，推算出未知射線中粒子的質(zhì)量m與質(zhì)子的質(zhì)量m'之比(已知氮核質(zhì)量為氫核質(zhì)量的14倍)．解：(1)碰撞滿足動量守恒和機(jī)械能守恒，與氫核碰撞時有111mv=mv+mv,mv2=mv2+mv21HH2212HH2m2m解之得vhv,同理可得v=v解之得vhm+mNm+mHNvm+mmm一c—l(2)由上面可得H=N，代入數(shù)據(jù)得==1-0165vm+mmmNHH5?如圖所示，在xOy平面上，一個以原點O為中心、半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)存在著勻強(qiáng)磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向垂直于xOy平面向內(nèi).在O處原來靜止著一個具有放射性的原子核13N(氮)，某時刻該核發(fā)生衰,7~T*~~x|OXJ'變，放出一個正電子和一個反沖核.已知正電子從O點射出時沿小x軸正方向，而反沖核剛好不會離開磁場區(qū)域，正電子電荷量為e.不計重'力影響和粒子間的相互作用.試寫出13N的衰變方程；7求正電子離開磁場區(qū)域時的位置.解：(1)13NT13c+0e.761(2)設(shè)正電子質(zhì)量為速度為V],軌道半徑為R],反沖核質(zhì)量為m2，速度為v2，軌道半徑為R2.如圖所示，正電子電荷量為e,反沖核電荷量q=6e.據(jù)動量守恒定律，有mj^m2V2，mvmv正電子的軌道半徑R=廿，反沖核的軌道半徑R二丁咕1eB26eBR據(jù)題意知R二，由以上各式得R,=3R，設(shè)正電子離開磁場區(qū)域的221位置坐標(biāo)為(x,y),由幾何關(guān)系得x2+y2二R2,x2+(3R—y)2二(3R)2,/'351解得x=R,y=R666?太陽現(xiàn)正處于主序星演化階段?它主要是由正、負(fù)電子和11H、嚴(yán)等原子核組成,

維持太陽輻射的是它內(nèi)部的核聚變反應(yīng)，核反應(yīng)方程是41HT4He+20e+E(釋放的核12-1能)，這些核能最后轉(zhuǎn)化為輻射能．根據(jù)目前關(guān)于恒星演化的理論，若由于聚變反應(yīng)而使太陽中的iH核數(shù)目從現(xiàn)有數(shù)減少10%，太陽將離開主序星階段而轉(zhuǎn)入紅巨星的演化階段，為1了簡化，假定目前太陽全部由iH核組成.1(1)為了研究太陽演化進(jìn)程，需知道目前太陽的質(zhì)量M,已知地球半徑R=6.4X106m,地球質(zhì)量m=6.0X1024kg,日地中心的距離r=1.5X1011m，地球表面處的重力加速度g=10m/s2,1年約為3.2X107s，試估算目前太陽的質(zhì)量M.(2)已知質(zhì)子質(zhì)量m=1.6726X10?kg,He質(zhì)量m=6.6458X10?kg，電子質(zhì)量m=Pae0.9X10-30kg,光速c=3X108m/s,求每發(fā)生一次題中所述的核聚變反應(yīng)所釋放的核能.已知地球上與太陽光垂直的每平方米截面上，每秒通過的太陽輻射能W=1.35X103W/m2.試估算太陽繼續(xù)保持在主序星階段還有多少年的壽命(估算結(jié)果只要求一位有效數(shù)).解：(1)估算太陽的質(zhì)量M,設(shè)T為地球繞日心運動的周期，則由萬有引力定律和牛頓=m(——)2rmM=m(——)2r定律可知Gr2地球表面重力加速度為g地球表面重力加速度為g二G?>4兀2r3聯(lián)立解得M二m-二2X1030kg.T2R2g根據(jù)質(zhì)量虧損和質(zhì)能公式，該核反應(yīng)每發(fā)生一次釋放的核能為AE=(4m-2m-m)c2沁4X10-12J.pea根據(jù)題給假定，在太陽繼續(xù)保持在主序星階段的時間內(nèi)，發(fā)生題中所述的核聚變反應(yīng)M的次數(shù)為N=x10%4mp因此，太陽總共輻射的能量為E=N-AE.設(shè)太陽輻射是各向同性的，則每秒內(nèi)太陽向外放出的輻射能力為匕=