2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 自選模塊 第2講 碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步課時(shí)演練知能提升.doc

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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題六 自選模塊 第2講 碰撞與動(dòng)量守恒近代物理初步課時(shí)演練知能提升 1．(1)(xx高考浙江自選模塊)以下說法正確的是(單選)(　　) A．所有原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相等 B．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒 C．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)能輻射出γ射線 D．只要光照射金屬電極的時(shí)間足夠長(zhǎng)，就能發(fā)生光電效應(yīng) (2)如圖所示，進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80 kg和100 kg，他們攜手遠(yuǎn)離空間站，相對(duì)空間站的速度為0.1 m/s.A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2 m/s，求此時(shí)B的速度大小和方向． 解析：(1)有些原子核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等，但大部分原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)并不相等，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤． 在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)也守恒，選項(xiàng)B正確．氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出光子，并不輻射γ射線，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．如果照射光的頻率低于該金屬的極限頻率，無論照射時(shí)間多長(zhǎng)，都不能發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤． (2)根據(jù)動(dòng)量守恒定律，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入數(shù)值解得vB＝0.02 m/s，離開空間站方向． 答案：(1)B　(2)0.02 m/s　離開空間站的方向 2．(1)以下有關(guān)近代物理內(nèi)容的若干敘述不正確的是(單選)(　　) A．紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能也隨之增大 B．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定 C．根據(jù)玻爾理論，一個(gè)氫原子由n＝4能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，最多能釋放3種不同頻率的光子 D．14C是放射性同位素，能夠自發(fā)地進(jìn)行β衰變，在考古中可利用14C的含量測(cè)定古生物年代 (2)如圖所示，在光滑的水平面上有兩個(gè)物塊A、B，質(zhì)量分別為mA＝3 kg，mB＝6 kg，它們之間由一根不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，開始時(shí)繩子完全松弛，兩物塊緊靠在一起．現(xiàn)用3 N的水平恒力F拉B，使B先運(yùn)動(dòng)，當(dāng)輕繩瞬間繃直后再拉A、B共同前進(jìn)，在B總共前進(jìn)0.75 m時(shí)，兩物塊共同向前運(yùn)動(dòng)的速度為 m/s，求連接兩物塊的繩長(zhǎng)L. 解析：(1)紫外線照射到金屬鋅板表面時(shí)能夠發(fā)生光電效應(yīng)，則當(dāng)增大紫外線的照射強(qiáng)度時(shí)，從鋅板表面逸出的光電子的最大初動(dòng)能不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定，選項(xiàng)B正確．根據(jù)玻爾理論，當(dāng)一個(gè)氫原子從n＝4能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，最多放出3種不同頻率的光子，分別是n＝4躍遷到n＝3，n＝3躍遷到n＝2，n＝2躍遷到n＝1所釋放的光子，選項(xiàng)C正確．自然界中含有少量的14C，14C具有放射性，能夠自發(fā)地進(jìn)行β衰變，其半衰期恒定，因此在考古中可利用14C來測(cè)定年代，選項(xiàng)D正確． (2)當(dāng)B前進(jìn)距離L時(shí)，由動(dòng)能定理FL＝mBv ，得vB＝，此后A、B以共同速度運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)量守恒mBvB＝(mA＋mB)vAB，然后A、B一起勻加速運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，可得：v′－v＝2x，x＝0.75－L，解得：L＝0.25 m. 答案：(1)A　(2)0.25 m 3.(xx杭州模擬)(1)氫原子的能級(jí)圖如圖所示．有一群處于n＝4能級(jí)的氫原子，若原子從n＝4向n＝2躍遷時(shí)所發(fā)出的光正好使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，則： ①這群氫原子發(fā)出的光中共有________種頻率的光能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)； ②從n＝4向n＝1躍遷時(shí)發(fā)出的光照射該金屬，所產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能為________eV. (2)如圖所示，質(zhì)量為2m的小滑塊P和質(zhì)量為m的小滑塊Q都可看做質(zhì)點(diǎn)，與輕質(zhì)彈簧相連的Q靜止在光滑水平面上．P以某一初速度v向Q運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞，求： ①彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，P、Q的速度大??； ②彈簧的最大彈性勢(shì)能． 解析：(1)①n＝4向n＝2躍遷時(shí)所發(fā)出的光正好使某種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)，E4－E2＝2.55 eV，所以該金屬逸出功W0＝2.55 eV.氫原子躍遷時(shí)，共發(fā)出6種頻率的光，光子能量分別為E2－E1＝10.2 eV，E3－E1＝12.09 eV，E4－E1＝12.75 eV，E4－E3＝0.66 eV，E4－E2＝2.55 eV，E3－E2＝1.89 eV，其中大于或等于2.55 eV的有4種．②n＝4向n＝1躍遷時(shí)發(fā)出的光子能量為12.75 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程hν＝Ek＋W0，可得Ek＝10.2 eV. (2)①當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，P、Q速度相等，設(shè)為v1，由動(dòng)量守恒定律： 2mv＋0＝(2m＋m)v1 解得：v1＝v . ②設(shè)彈簧的最大彈性勢(shì)能為Em，由能量守恒定律得： 2mv2＝(2m＋m)v＋Em 解得：Em＝mv2. 答案：(1)①4　②10.2　(2)①均為v　②mv2 4．(1)某光電管的陰極K用截止頻率為ν0的金屬鈉制成，光電管陽極A和陰極K之間的正向電壓為U，普朗克常量為h，電子的電荷量為e.用頻率為ν的紫外線照射陰極，有光電子逸出，光電子到達(dá)陽極的最大動(dòng)能是________；若在光電管陽極A和陰極K之間加反向電壓，要使光電子都不能到達(dá)陽極，反向電壓至少為________． (2)1928年，德國(guó)物理學(xué)家玻特用α粒子(He)轟擊輕金屬鈹(Be)時(shí)，發(fā)現(xiàn)有一種貫穿能力很強(qiáng)的中性射線．查德威克對(duì)該粒子進(jìn)行研究，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)了新的粒子——中子． ①寫出α粒子轟擊輕金屬鈹?shù)暮朔磻?yīng)方程； ②若中子以速度v0再與一質(zhì)量為mN的靜止氮核發(fā)生碰撞，測(cè)得中子反向彈回的速率為v1，氮核碰后的速率為v2，則中子的質(zhì)量m等于多少？ 解析：(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程和動(dòng)能定理可知eU＝Ekm－(hν－h(huán)ν0)，即Ekm＝eU＋hν－h(huán)ν0；在光電管陽極A和陰極K之間加反向電壓，要使光電子都不能到達(dá)陽極，反向電壓至少為U＝. (2)①Be＋He→6C＋n. ②由動(dòng)量守恒得 mv0＝－mv1＋mNv2 m＝mN. 答案：(1)eU＋hν－h(huán)ν0　 (2)①Be＋He→6C＋n　②mN 5．(1)關(guān)于天然放射性，下列說法正確的是(單選)(　　) A．所有元素都有可能發(fā)生衰變 B．放射性元素的半衰期與外界的溫度有關(guān) C．放射性元素與別的元素形成化合物時(shí)仍具有放射性 D．一個(gè)原子核在一次衰變中可同時(shí)放出α、β和γ三種射線 (2)如圖，質(zhì)量分別為mA、mB的兩個(gè)彈性小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h＝0.8 m，A球在B球的正上方．先將B球釋放，經(jīng)過一段時(shí)間后再將A球釋放．當(dāng)A球下落t＝0.3 s時(shí)，剛好與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰．碰撞時(shí)間極短，碰后瞬間A球的速度恰好為零．已知mB＝3mA，重力加速度大小g＝10 m/s2，忽略空氣阻力及碰撞中的動(dòng)能損失．求： ①B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度； ②P點(diǎn)距離地面的高度． 解析：(1)自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；放射性元素的半衰期只與原子核結(jié)構(gòu)有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤、C正確；原子核發(fā)生衰變時(shí)，不能同時(shí)發(fā)生α和β衰變，γ射線伴隨這兩種衰變產(chǎn)生，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤． (2)由于兩球碰撞時(shí)間極短，并且沒有能量損失，所以在碰撞過程中動(dòng)量守恒，碰撞前后總動(dòng)能相等，分別列方程求解． ①設(shè)B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度大小為vB，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB＝① 將h＝0.8 m代入上式，得vB＝4 m/s.② ②設(shè)兩球相碰前后，A球的速度大小分別為v1和v′1(v′1＝0)，B球的速度分別為v2和v′2.由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得 v1＝gt③ 由于碰撞時(shí)間極短，重力的作用可以忽略，兩球相撞前后的動(dòng)量守恒，總動(dòng)能保持不變．規(guī)定向下的方向?yàn)檎衜Av1＋mBv2＝mBv′2④ mAv＋mBv＝mBv′⑤ 設(shè)B球與地面相碰后的速度大小為v′B，由運(yùn)動(dòng)學(xué)及碰撞的規(guī)律可得v′B＝vB⑥ 設(shè)P點(diǎn)距地面的高度為h′，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得 h′＝⑦ 聯(lián)立②③④⑤⑥⑦式，并代入已知條件可得 h′＝0.75 m. 答案：(1)C　(2)①4 m/s?、?.75 m 6.(1)人們發(fā)現(xiàn)，不同的原子核，其核子的平均質(zhì)量(原子核的質(zhì)量除以核子數(shù))與原子序數(shù)有如圖所示的關(guān)系．下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)的說法不正確的是(單選)(　　) A．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會(huì)有質(zhì)量虧損，要放出核能 B．已知原子核A裂變成原子核B和C時(shí)放出的γ射線能使某金屬板逸出光電子，若增加γ射線強(qiáng)度，則逸出光電子的最大初動(dòng)能增大 C．在核反應(yīng)堆的鈾棒之間插入鎘棒是為了控制核反應(yīng)速度 D．在核反應(yīng)堆的外面修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏 (2)質(zhì)量分別為m1＝1 kg，m2＝3 kg的小車A和B靜止在水平面上，小車A的右端水平連接一根輕彈簧，小車B以水平向左的初速度v0向A駛來，與輕彈簧相碰之后，小車A獲得的最大速度為v＝6 m/s，如果不計(jì)摩擦，也不計(jì)相互作用過程中機(jī)械能損失，求： ①小車B的初速度v0； ②A和B相互作用過程中，彈簧獲得的最大彈性勢(shì)能． 解析：(1)A裂變成B、C，放出能量，A對(duì)；增加入射光強(qiáng)度，光電子的最大初動(dòng)能不變，B錯(cuò)；鎘棒能吸收中子，可控制核反應(yīng)速度，C對(duì)；修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏，D對(duì)． (2)①由題意可得，當(dāng)A、B相互作用彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)A的速度達(dá)到最大，設(shè)此時(shí)B的速度為v2， 由動(dòng)量守恒定律可得： m2v0＝m1v＋m2v2 相互作用前后系統(tǒng)的總動(dòng)能不變： m2v＝m1v2＋m2v 解得：v0＝4 m/s. ②第一次彈簧壓縮到最短時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能最大，設(shè)此時(shí)A、B有相同的速度v′，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有： m2v0＝(m1＋m2)v′ 此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大，等于系統(tǒng)動(dòng)能的減少量： ΔE＝m2v－(m1＋m2)v′2 解得ΔE＝6 J. 答案：(1)B　(2)①4 m/s?、? J 7．(1)(xx浙北三校聯(lián)考)下列說法正確的是(單選)(　　) A．根據(jù)玻爾理論，氫原子在輻射光子的同時(shí)，軌道也在連續(xù)地減小 B．放射性物質(zhì)的溫度升高，則半衰期減小 C．某放射性原子核經(jīng)過2次α衰變和一次β衰變，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)減少3個(gè) D．根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，同時(shí)電子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大 (2)如圖所示，光滑的桿MN水平固定，物塊A穿在桿上，可沿桿無摩擦滑動(dòng)，A通過長(zhǎng)度為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)繩與物塊B相連，A、B質(zhì)量均為m且可視為質(zhì)點(diǎn)．一質(zhì)量也為m的子彈水平射入物塊B后未穿出，若桿足夠長(zhǎng)，此后運(yùn)動(dòng)過程中繩子偏離豎直方向的最大夾角為60.求子彈剛要射入物塊B時(shí)的速度大小． 解析：(1)根據(jù)玻爾理論，原子軌道是量子化的，是不連續(xù)的，A錯(cuò)；放射性物質(zhì)的半衰期由其本身決定，與外界環(huán)境無關(guān)，B錯(cuò)；據(jù)α衰變和β衰變的實(shí)質(zhì)，2次α衰變放出2個(gè)He，一次β衰變放出一個(gè)e，可知C正確；據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子由較高能級(jí)躍遷到較低能級(jí)時(shí)，要釋放一定頻率的光子，由高能級(jí)到低能級(jí)，電勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，D錯(cuò)誤． (2)子彈射入物塊B的過程，子彈和物塊B組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，則 mv0＝2mv1 子彈開始射入物塊B到繩子偏離豎直方向夾角最大的過程，系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒 mv0＝3mv2 據(jù)能量關(guān)系可得： 2mgL(1－cos 60)＝2mv－3mv 解得：v0＝2 . 答案：(1)C　(2)2 8．(xx高考江蘇卷)(1)已知鈣和鉀的截止頻率分別為7.73 1014 Hz 和5.441014 Hz，在某種單色光的照射下兩種金屬均發(fā)生光電效應(yīng)，比較它們表面逸出的具有最大初動(dòng)能的光電子，鈣逸出的光電子具有較大的(單選)(　　) A．波長(zhǎng)　　　　　　　 B．頻率 C．能量 D．動(dòng)量 (2)牛頓的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中記載，A、B兩個(gè)玻璃球相碰，碰撞后的分離速度和它們碰撞前的接近速度之比總是約為 15∶16.分離速度是指碰撞后B對(duì)A的速度，接近速度是指碰撞前A對(duì)B的速度．若上述過程是質(zhì)量為 2m 的玻璃球 A 以速度 v0 碰撞質(zhì)量為 m 的靜止玻璃球 B，且為對(duì)心碰撞，求碰撞后 A、B 的速度大?。? 解析：(1)根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程mv＝hν－W.由題知W鈣>W鉀，所以鈣逸出的光電子的最大初動(dòng)能較小．根據(jù)p＝及p＝和c＝λν知，鈣逸出的光電子的特點(diǎn)是：動(dòng)量較小、波長(zhǎng)較長(zhǎng)、頻率較小．選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤． (2)設(shè)A、B球碰撞后速度分別為v1和v2 由動(dòng)量守恒定律知：2mv0＝2mv1＋mv2，且由題意知＝ 解得v1＝v0，v2＝v0. 答案：(1)A　(2)v0　v0