喜讯:2017年高考真题——理综物理(北京卷) 核反应、带电粒子在匀强磁场中的运动、爱因斯坦质能方程(命中154分) 【高考真题】2017年高考真题——物理(北京卷)第23题(18分) /down/2017-6/8/2743427.shtml 在磁感应强度为B的匀强磁场中,一个静止的放射性原子核发生了一次α衰变。放射出的α粒子()在与磁场垂直的平面内做圆周运动,其轨道半径为R。以m、q分别表示α粒子的质量和电荷量。 (1)放射性原子核用表示,新核的元素符号用Y表示,写出该α衰变的核反应方程。 (2)α粒子的圆周运动可以等效成一个环形电流,求圆周运动的周期和环形电流大小。 (3)设该衰变过程释放的核能都转为为α粒子和新核的动能,新核的质量为M,求衰变过程的质量亏损Δm。 【答案】(1) (2)设α粒子的速度大小为v,由, α粒子在磁场中运动周期 环形电流大小 (3)由,得 设衰变后新核Y的速度大小为,系统动量守恒
由 得 说明:若利用解答,亦可。 【命中试题】
1.【Ks5u2017北京市高考压轴卷 理综 Word版含解析 第3题】
3. 普朗克说过:“科学的历史不仅是一连串事实、规则和随之而来的数学描述,它也是一部概念的历史”.下列表示正确的是( ) A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应 B.β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的 C.紫外线照射到金属锌表面时能够发生光电效应,则当增大紫外线的照射强度时,从锌版表面逸出的光电子的最大初动能也随之增大 D.大量的氢原子从n=3的能级向低能级跃迁时只会辐射两种不同频率的光 【答案】A 2.【KS5U2017全国卷Ⅲ高考压轴卷 理科综合 Word版含解析 第14题】 14.核电站核泄漏的污染物中含有碘131和铯137。碘131的半衰期约为8天,会释放射线;铯137是铯133的同位素,半衰期约为30年,发生衰变时会辐射射线,下列说法正确的是( ) A.碘131释放的射线由氦核组成,衰变的方程是 B.碘131释放的射线是电子流,衰变的方程是 C.与铯137相比,碘131衰变更慢,且铯133和铯137含有相同的质子数 D.铯137衰变时辐射出的光子能量小于可见光光子能量 【答案】B 3.【KS5U2017全国卷Ⅱ高考压轴卷 理科综合 Word版含解析 第14题】 14.下列说法正确的是 A.太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应 B.贝克勒尔通过对天然放射现象的研究,发现了原子中存在原子核 C.一束光照射某种金属,其频率低于该金属的截止频率时不能发生光电效应 D.氢原子从较低能级跃迁到较高能级时,核外电子的动能增大 【答案】C
4.【Ks5u2017天津市高考压轴卷 理综 Word版含解析 第1题】
1. 下列说法中正确的是( )
A. α粒子散射实验表明了原子核具有复杂结构 B. 石墨在反应堆起到降低核反应速度的作用 C. 燃料铀在反应堆中发生裂变反应 D. 将铀棒插入得更深些,反应堆的核反应速度将降低 【答案】C 5.【Ks5u2017天津市高考压轴卷 理综 Word版含解析 第12题】 12. 如图所示,在直角坐标系xoy的第三、四象限区域内存在两个有界匀强磁场,匀强磁场I分布在x轴和MN之间,方向垂直纸面向外,PQ边界下方分布足够大垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ,MN、PQ均与x轴平行,C、D分别为磁场边界MN、PQ和y轴的交点,且OC=CD=L.在第二象限存在沿x轴正向的匀强电场.一质量为m带电量为+q的带电粒子从电场中坐标为(-L,-2L)的A点以速度v0沿y负方向射出,恰好经过原点O处射入磁场区域I(粒子的重力忽略不计)。
(1)求第二象限匀强电场场强E的大小; (2)要使粒子不能进入磁场区域Ⅱ,则区域Ⅰ内磁场的磁感应强度B1大小是多少; (3)若粒子恰从C点射出磁场区域Ⅰ,然后经过磁场Ⅱ能再次回到原点O,问磁场区域Ⅱ的磁感应强度B2大小为多少. 【答案】
(1) (2) (3) 【解析】(1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,则有
由洛伦兹力充当向心力,则有: (1分) 以上联立解得: (1分) 故粒子不能进入磁场区域Ⅱ必须满足: (2分) (3)由几何知识(如图所示)可得粒子在区域Ⅱ中圆周运动的半径为: (1分) 由洛伦兹力充当向心力,则有: (2分) 以上联立解得: (2分) 考点:带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动 【名师点睛】本题主要考查了带电粒子在匀强电场中的运动、带电粒子在匀强磁场中的运动。带电粒子在匀强电场中做类平抛运动,运用运动的分解法,由牛顿第二定律和运动学公式求解场强E的大小;带电粒子进入磁场后,由洛伦兹力提供向心力做匀速圆周运动.由题意画出轨迹,由几何知识求出轨迹半径,由牛顿第二定律即可求得磁感应强度的大小;当带电粒子恰好能再次回到原点O,画出在磁场Ⅱ中轨迹由几何知识求出轨迹半径,由牛顿第二定律即可求得磁感应强度的大小。 6.【KS5U2017海南省高考压轴卷 物理 Word版含解析 第8题】
8.回旋加速器是加速带电粒子的装置,其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒,两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场,使粒子在通过狭缝时都能得到加速,两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中,如图所示.设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子时,匀强磁场的磁感应强度为B,高频交流电频率为f.则下列说法正确的是( )
A. 质子的回旋频率等于2f B. 质子被电场加速的次数与加速电压有关 C. 质子被加速后的最大速度不可能超过2πfR D. 不改变B和f,该回旋加速器也能用于加速α粒子 【答案】BC
7.【KS5U2017海南省高考压轴卷 物理 Word版含解析 第17题】
17.1选修3-5](12分) (1)(4分)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是( ) A.“人造太阳”的核反应方程是 B.“人造太阳”的核反应方程是 C.“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是 D.“人造太阳”核能大小的计算公式是 (2)(8分)如图所示,一质量为M的平板车B放在光滑水平面上,在其右端放一质量为m的小木块A,m<M,A、B间动摩擦因数为μ,现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A不会滑离B,求: (1)A、B最后的速度大小和方向. (2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,平板车向右运动的位移大小.
【答案】(1)AC (2)解:(1)A刚好没有滑离B板,表示当A滑到B板的最左端时,A、B具有相同的速度,设此速度为v,A和B的初速度的大小为v0,则据动量守恒定律可得: Mv0﹣mv0=(M+m)v 解得:v=v0,方向向右 (2)从地面上看,小木块向左运动到离出发点最远处时,木块速度为零,平板车速度为v',由动量守恒定律得 Mv0﹣mv0=Mv' 这一过程平板向右运动S,
解得s= 答:(1)A、B最后的速度大小为,方向向右; (2)平板车向右运动的位移大小为. 8.【KS5U2017江苏省高考压轴卷 物理 Word版含解析 第15题】 15.(16分)如图所示,在xoy平面坐标系中,x轴上方存在电场强度E=1000v/m、方向沿y轴负方向的匀强电场;在x轴及与x轴平行的虚线PQ之间存在着磁感应强度为B=2T、方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁场宽度为d.一个质量m=2×10-8kg、带电量q=+1.0×10-5C的粒子从y轴上(0,0.04)的位置以某一初速度v0沿x轴正方向射入匀强电场,不计粒子的重力. (1)若v0=200m/s,求粒子第一次进入磁场时速度v的大小和方向; (2)要使以大小不同初速度射入电场的粒子都能经磁场返回,求磁场的最小宽度d; (3)要使粒子能够经过x轴上100m处,求粒子入射的初速度v0.
【答案】(1)m/s,与x轴成45°角。(2)0.2m。 (3) n=2k(k=1,2,3,…) 【解析】(1)Eq=ma t=4×10-4s vy=at=200m/s v2=v02+vy2 ,代入数据解得: ,与x轴成45°角 (2)当初速度为0时粒子最容易穿过磁场 r=0.2m 要使所有带电粒子都返回电场 d =0.2m 另解:; , 当v0=0时,d=0.2m (3)对于不同初速度的粒子通过磁场的轨迹在x轴上的弦长不变
设粒子第n次经过x=100m处 n=2k+1(k=0,1,2,3,…) n=2k+1(k=0,1,2,3,…) n=2k(k=1,2,3,…) v n=2k(k=1,2,3,…) 【方法技巧】本题考查带电粒子在匀强电场中做类平抛运动和在匀强磁场中做匀速圆周运动,在电场中掌握类平抛问题的处理方法,在磁场中运动要掌握住半径公式、周期公式。
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