2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 診斷卷(二十)專題六 選考模塊 第三講 碰撞與動量守恒 近代物理初步.doc
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1.(xx全國卷Ⅰ) (1)在某次光電效應(yīng)實驗中,得到的遏止電壓Uc與入射光的頻率ν的關(guān)系如圖1所示。若該直線的斜率和截距分別為k和b,電子電荷量的絕對值為e,則普朗克常量可表示為__________,所用材料的逸出功可表示為________。 2019-2020年高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一部分 診斷卷(二十)專題六 選考模塊 第三講 碰撞與動量守恒 近代物理初步 (2)如圖2,在足夠長的光滑水平面上,物體A、B、C位于同一直線上,A位于B、C之間。A的質(zhì)量為m,B、C的質(zhì)量都為M,三者均處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)使A以某一速度向右運動,求m和M之間應(yīng)滿足什么條件,才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設(shè)物體間的碰撞都是彈性的。 圖2 2.(xx山東高考)(1)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5 700年。已知植物存活期間,其體內(nèi)14C與12C的比例不變;生命活動結(jié)束后,14C的比例持續(xù)減小?,F(xiàn)通過測量得知,某古木樣品中14C的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是________。(雙選,填正確答案標(biāo)號) a.該古木的年代距今約5 700年 b.12C、13C、14C具有相同的中子數(shù) c.14C衰變?yōu)?4N的過程中放出β射線 d.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C的衰變 (2)如圖3,三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C,間隔相等地靜置于同一水平直軌道上?,F(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0,一段時間后A與B發(fā)生碰撞,碰后A、B分別以v0、v0的速度向右運動,B再與C發(fā)生碰撞,碰后B、C粘在一起向右運動。滑塊A、B與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時間均極短。求B、C碰后瞬間共同速度的大小。 圖3 3.(xx全國卷Ⅱ)(1)實物粒子和光都具有波粒二象性。下列事實中突出體現(xiàn)波動性的是________。 A.電子束通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣 B.β射線在云室中穿過會留下清晰的徑跡 C.人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu) D.人們利用電子顯微鏡觀測物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) E.光電效應(yīng)實驗中,光電子的最大初動能與入射光的頻率有關(guān),與入射光的強度無關(guān) (2)兩滑塊a、b沿水平面上同一條直線運動,并發(fā)生碰撞;碰撞后兩者粘在一起運動;經(jīng)過一段時間后,從光滑路段進入粗糙路段。兩者的位置x隨時間t變化的圖像如圖4所示。求: 圖4 (ⅰ)滑塊a、b的質(zhì)量之比; (ⅱ)整個運動過程中,兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機械能之比。 4.(1)下列說法正確的是________。 A.比結(jié)合能越大,原子中核子結(jié)合的越牢固,原子核越穩(wěn)定 B.黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān) C.放射性元素的半衰期與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件有關(guān) D.大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可產(chǎn)生4種不同頻率的光子 (2)用頻率均為ν但強度不同的甲、乙兩種光做光電效應(yīng)實驗,發(fā)現(xiàn)光電流與電壓的關(guān)系如圖5所示,由圖可知,______(選填“甲”或“乙”)光的強度大。已知普朗克常量為h,被照射金屬的逸出功為W0,則光電子的最大初動能為________。 圖5 (3)1926年美國波士頓的內(nèi)科醫(yī)生盧姆加特等首次應(yīng)用放射性氡研究人體動、靜脈血管床之間的循環(huán)時間,被譽為“臨床核醫(yī)學(xué)之父”。氡的放射性同位素有27種,其中最常用的是Rn。Rn經(jīng)過m次α衰變和n次β衰變后變成穩(wěn)定的Pb。 ①求m、n的值; ②一個靜止的氡核(Rn)放出一個α粒子后變成釙核(Po)。已知釙核的速率v=1106 m/s,求α粒子的速率。 5.(xx鄭州高三檢測)(1)關(guān)于近代物理學(xué),下列說法正確的是________。 A.α射線、β射線和γ射線是三種波長不同的電磁波 B.一群處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時能輻射出6種不同頻率的光 C.重核裂變過程生成中等質(zhì)量的核,反應(yīng)前后質(zhì)量數(shù)守恒,但質(zhì)量一定減少 D.10個放射性元素的原子核在經(jīng)一個半衰期后,一定有5個原子核發(fā)生衰變 E.光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)的實驗都表明光具有粒子性 (2)如圖6所示,質(zhì)量為m=245 g的物塊(可視為質(zhì)點)放在質(zhì)量為M=0.5 kg 的木板左端,足夠長的木板靜止在光滑水平面上,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ=0.4。質(zhì)量為m0=5 g的子彈以速度v0=300 m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(時間極短),g取10 m/s2。子彈射入后,求: 圖6 (ⅰ)物塊相對木板滑行的時間; (ⅱ)物塊相對木板滑行的位移。 6.(xx淄博一模)(1)已知氘核的比結(jié)合能是1.09 Mev,氚核的比結(jié)合能是2.78 Mev;氦核的比結(jié)合能是7.03 Mev。在某次核反應(yīng)中,1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氦核,則下列說法中正確的是________。(雙選,填正確答案標(biāo)號) A.這是一個裂變反應(yīng) B.核反應(yīng)方程式為H+H→He+n C.核反應(yīng)過程中釋放的核能是17.6 Mev D.目前核電站都采用上述核反應(yīng)發(fā)電 (2)如圖7所示,AOB是光滑水平軌道,BC是半徑為R的光滑的固定圓弧軌道,兩軌道恰好相切于B點。質(zhì)量為M的小木塊靜止在O點,一顆質(zhì)量為m的子彈以某一初速度水平向右射入小木塊內(nèi),并留在其中和小木塊一起運動,且恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點C(木塊和子彈均看成質(zhì)點)。 圖7 ①求子彈射入木塊前的速度。 ②若每當(dāng)小木塊返回到O點或停止在O點時,立即有一顆相同的子彈射入小木塊,并留在其中,則當(dāng)?shù)?顆子彈射入小木塊后,小木塊沿圓弧軌道能上升的最大高度為多少? 答 案 1.解析:(1)根據(jù)光電效應(yīng)方程Ekm=hν-W0及Ekm=eUc得Uc=-,故=k,b=-,得h=ek,W0=-eb。 (2)A向右運動與C發(fā)生第一次碰撞,碰撞過程中,系統(tǒng)的動量守恒、機械能守恒。設(shè)速度方向向右為正,開始時A的速度為v0,第一次碰撞后C的速度為vC1,A的速度為vA1。由動量守恒定律和機械能守恒定律得 mv0=mvA1+MvC1① mv02=mvA12+MvC12② 聯(lián)立①②式得 vA1= v0③ vC1= v0④ 如果m>M,第一次碰撞后,A與C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能與B發(fā)生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰前的速度向右運動,A不可能與B發(fā)生碰撞;所以只需考慮m<M的情況。 第一次碰撞后,A反向運動與B發(fā)生碰撞。設(shè)與B發(fā)生碰撞后,A的速度為vA2,B的速度為vB1,同樣有 vA2= vA1=2v0⑤ 根據(jù)題意,要求A只與B、C各發(fā)生一次碰撞,應(yīng)有 vA2≤vC1⑥ 聯(lián)立④⑤⑥式得 m2+4mM-M 2≥0⑦ 解得m≥(-2)M⑧ 另一解m≤-(+2)M舍去。 所以,m和M應(yīng)滿足的條件為 (-2)M≤m<M。⑨ 答案:(1)ek -eb (2)(-2)M≤m<M 2.解析:(1)古木樣品中14C的比例是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一,根據(jù)半衰期的定義知該古木的年代距今約5 700年,選項a正確。同位素具有相同的質(zhì)子數(shù),不同的中子數(shù),選項b錯誤。14C的衰變方程為 146C→ 147N+-10e,所以此衰變過程放出β射線,選項c正確。放射性元素的半衰期與核內(nèi)部自身因素有關(guān),與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無關(guān),選項d錯誤。 (2)設(shè)滑塊質(zhì)量為m,A與B碰撞前A的速度為vA,由題意知,碰撞后A的速度vA′=v0,B的速度vB=v0,由動量守恒定律得 mvA=mvA′+mvB① 設(shè)碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA,由功能關(guān)系得WA=mv02-mvA2② 設(shè)B與C碰撞前B的速度為vB′,B克服軌道阻力所做的功為WB,由功能關(guān)系得WB=mvB2-mvB′2③ 據(jù)題意可知 WA=WB④ 設(shè)B、C碰撞后瞬間共同速度的大小為v,由動量守恒定律得 mvB′=2mv⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式,代入數(shù)據(jù)得v=v0。⑥ 答案:(1)ac (2)v0 3.解析:(1)電子束具有波動性,通過雙縫實驗裝置后可以形成干涉圖樣,選項A正確。β射線在云室中高速運動時,徑跡又細(xì)又直,表現(xiàn)出粒子性,選項B錯誤。人們利用慢中子衍射來研究晶體的結(jié)構(gòu),體現(xiàn)出波動性,選項C正確。電子顯微鏡是利用電子束工作的,體現(xiàn)了波動性,選項D正確。光電效應(yīng)實驗,體現(xiàn)的是波的粒子性,選項E錯誤。 (2)(ⅰ)設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1、m2,a、b碰撞前的速度為v1、v2。由題給圖像得v1=-2 m/s① v2=1 m/s② a、b發(fā)生完全非彈性碰撞,碰撞后兩滑塊的共同速度為v。由題給圖像得 v= m/s③ 由動量守恒定律得 m1v1+m2v2=(m1+m2)v④ 聯(lián)立①②③④式得 m1∶m2=1∶8⑤ (ⅱ)由能量守恒得,兩滑塊因碰撞而損失的機械能為 ΔE=m1v12+m2v22-(m1+m2)v2⑥ 由圖像可知,兩滑塊最后停止運動。由動能定理得,兩滑塊克服摩擦力所做的功為 W=(m1+m2)v2⑦ 聯(lián)立⑥⑦式,并代入題給數(shù)據(jù)得 W∶ΔE=1∶2。⑧ 答案:(1)ACD (2)(ⅰ)1∶8 (ⅱ)1∶2 4.解析:(1)由原子核結(jié)合能曲線圖可知:比結(jié)合能越大,原子中核子結(jié)合的越牢固,原子核越穩(wěn)定,A正確;無論是否考慮能量量子化,我們都發(fā)現(xiàn)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體溫度有關(guān),B正確;放射性元素的半衰期與本身原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān),與外界因素?zé)o關(guān),所以C的敘述錯誤;大量處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時,最多可產(chǎn)生N===6種不同頻率的光子,D錯誤。 (2)根據(jù)光的強度與電流成正比,由圖就可知道:甲的光的強度大;由愛因斯坦的光電效應(yīng)方程可得:hν=Em+W0→Em=hν-W0。 (3)①4m=222-206,m=4 86=82+2m-n,n=4 ②由動量守恒定律得:mαvα-mPov=0 vα=5.45107 m/s。 答案:(1)AB (2)甲 hν-W0 (3)①4 4 ②5.45107 m/s 5.解析:(1)γ射線是電磁波,而α射線、β射線不是電磁波,故A錯誤;根據(jù)數(shù)學(xué)組合C42=6,故B正確;核子結(jié)合成原子核時一定有質(zhì)量虧損,釋放出能量,故C正確;半衰期是大量原子核顯現(xiàn)出來的統(tǒng)計規(guī)律,對少量的原子核沒有意義,故D錯誤;光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)揭示了光具有粒子性,故E正確。 (2)(ⅰ)子彈打入木塊過程,由動量守恒定律得: m0v0=(m0+m)v1 木塊在木板上滑動過程,由動量守恒定律得: (m0+m)v1=(m0+m+M)v2 對子彈木塊整體,由動量定理得: -μ(m0+m)gt=(m0+m)(v2-v1) 聯(lián)立解得物體相對小車的滑行時間:t==1 s。 (ⅱ)子彈射入木塊后,由子彈木塊和木板組成的系統(tǒng),由能量守恒定律得:μ(m0+m)gd=(m0+m)v12-(m0+m+M)v22 聯(lián)立解得:d=3 m。 答案:(1)BCE (2)(ⅰ)1 s (ⅱ)3 m 6.解析:(1)1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氦核,這是聚變反應(yīng),故A錯誤;1個氘核和1個氚核結(jié)合生成1個氦核,根據(jù)質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)守恒知同時有一個中子生成,反應(yīng)方程為H+H→He+n,故B正確;根據(jù)質(zhì)能方程ΔE=Δmc2,得一次聚變釋放出的能量:ΔE=E2-E1=7.034 MeV-(2.783+1.092)MeV=17.6 MeV,故C正確;目前核電站都采用核裂變發(fā)電,故D錯誤。 (2)①第一顆子彈射入木塊的過程,系統(tǒng)動量守恒,以子彈的初速度方向為正方向,由動量守恒定律得:mv0=(m+M)v1 系統(tǒng)由O到C的運動過程中機械能守恒,由機械能守恒定律得:(m+M)v12=(m+M)gR 由以上兩式解得:v0=。 ②由動量守恒定律可知,第2、4、6…顆子彈射入木塊時,木塊的速度為0,第1、3、5…顆子彈射入后,木塊運動。當(dāng)?shù)?顆子彈射入木塊時,以子彈初速度方向為正方向, 由動量守恒定律得:mv0=(9m+M)v9 設(shè)此后木塊沿圓弧上升的最大高度為H,由機械能守恒得: (9m+M)v92=(9m+M)gH 由以上各式可得:H=2R。 答案:(1)BC (2)① ②2R- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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