高考物理二輪復(fù)習(xí) 訓(xùn)練17 專題九 碰撞與動量守恒 近代物理初步
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訓(xùn)練17 碰撞與動量守恒 近代物理初步 1.(8分)物理學(xué)家通過對實(shí)驗(yàn)的深入觀察和研究,獲得正確的科學(xué)認(rèn)知,推動物理學(xué)的發(fā)展.下列說法符合事實(shí)的是( ) A.赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn),證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論 B.查德威克用α粒子轟擊7N獲得反沖核8O,發(fā)現(xiàn)了中子 C.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象,說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu) D.盧瑟福通過對陰極射線的研究,提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型 解析:本題考查物理學(xué)史及其相關(guān)的知識點(diǎn),意在考查學(xué)生對近代物理史實(shí)的識記能力. 赫茲通過一系列實(shí)驗(yàn),得到了電磁波,證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論,選項(xiàng)A正確.查德威克用α粒子轟擊Be,獲得反沖核6C,發(fā)現(xiàn)了中子,選項(xiàng)B錯誤.貝克勒爾發(fā)現(xiàn)的天然放射性現(xiàn)象,說明原子核有復(fù)雜結(jié)構(gòu),選項(xiàng)C正確.盧瑟福通過對α粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型,選項(xiàng)D錯誤. 解答此題的易錯點(diǎn)主要有兩處:一是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程;二是盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的實(shí)驗(yàn)依據(jù).這就警示我們,對一些物理學(xué)史上的重大事件,一定要準(zhǔn)確了解,不能似是而非. 答案:AC 2.(16分)(1)下列有關(guān)原子結(jié)構(gòu)和原子核的認(rèn)識,正確的是( ) A.γ射線是高速運(yùn)動的電子流 B.氫原子輻射光子后,其繞核運(yùn)動的電子動能增大 C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變 D.83Bi的半衰期是5天,100克83Bi經(jīng)過10天后還剩下50克 (2)(多選)如圖為氫原子的能級示意圖,鋅的逸出功是3.34 eV,那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識正確的是( ) A.用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng) B.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),能放出3種不同頻率的光 C.一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),發(fā)出的光照射鋅板,鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.75 eV D.用能量為10.3 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氧原子躍遷到激發(fā)態(tài) E.用能量為14.0 eV的光子照射,可使處于基態(tài)的氫原子電離 解析:(1)γ射線是光子,A錯;氫原子輻射光子后能量變小,繞核運(yùn)動的V半徑變小,動能增大,B對;太陽輻射能量來自于太陽中輕核聚變,C錯;100克83Bi經(jīng)過10天還剩25克,D錯. (2)氫原子從高能級向低能級躍遷時(shí)能量將以光子的形式輻射出來,而氫原子從高能級躍遷到基態(tài)輻射光子能量的最小值為-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,遠(yuǎn)大于鋅的逸出功,所以鋅板一定可以發(fā)生光電效應(yīng),A錯誤;一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),輻射光子數(shù)目為C=3,B正確;一群處于n=3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)輻射光子的最大能量為—1.51 eV-(-13.6 eV)=12.09 eV,克服逸出功后剩余的動能即為最大初動能,為12.09 eV-3.34 eV=8.75 eV,C正確;當(dāng)氫原子吸收的光子能量剛好等于能級差時(shí),氫原子會躍遷到對應(yīng)的高能級上去,由于沒有任何一個高能級與基態(tài)的能級差等于10.3 eV,而且又不足以躍遷到無窮遠(yuǎn)發(fā)生電離,所以用能量為10.3 eV的光子照射,不能使處于基態(tài)的氫原子躍遷,D錯誤;用能量為14.0 eV的光子照射,氫原子可以從基態(tài)躍遷到無窮遠(yuǎn),多余的能量轉(zhuǎn)化為電離后的動能,E正確. 答案:(1)B (2)BCE 3.(12分)如圖所示,方盒A靜止在光滑的水平面上,盒內(nèi)有一小滑塊B,盒的質(zhì)量是滑塊的2倍,滑塊與盒內(nèi)水平面間的動摩擦因數(shù)為μ.若滑塊以速度v開始向左運(yùn)動,與盒的左、右壁發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞,滑塊在盒中來回運(yùn)動多次,最終相對于盒靜止,則此時(shí)盒的速度大小為________,滑塊相對于盒運(yùn)動的路程為________. 解析:本題主要考查動量守恒定律、功能關(guān)系及其相關(guān)知識點(diǎn),意在考查學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識解決問題的能力. 設(shè)滑塊B質(zhì)量為m,則方盒A的質(zhì)量為2m.滑塊B與方盒A構(gòu)成的系統(tǒng),在水平方向所受的合外力為零,由動量守恒定律可得,mv=(m+2m)v′,解得二者相對靜止時(shí)方盒A的速度v′=.設(shè)滑塊B相對方盒A運(yùn)動的路程為L,由功能關(guān)系,可得-μmgL=3mv′2-mv2,解得L=. 答案: 4.(12分)(1)(多選)14C發(fā)生放射性衰變成為14N,半衰期約5700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)減少.現(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( ) A.該古木的年代距今約5700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(qiáng)將加速14C的衰變 (2)一質(zhì)量為0.5 kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn),距離A點(diǎn)5 m的位置B處是一面墻,如圖所示.物塊以v0=9 m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動,在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向運(yùn)動直至靜止.g取10 m/s2. ①求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ; ②若碰撞時(shí)間為0. 05 s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F; ③求物塊在反向運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功W. 解析:(1)剩余的碳14C占,表明經(jīng)過了一個半衰期,A正確;14C、13C、12C的質(zhì)子數(shù)相同,質(zhì)量數(shù)不同,中子數(shù)不同,B錯誤;14C變?yōu)?4N,質(zhì)量數(shù)未變,放出的是電子流,即β射線,C正確;半衰期不受外界環(huán)境影響,D錯誤. (2)①由動能定理得 -μmgs=mv2-mv 代入數(shù)據(jù)解得μ=0.32 ②由動量定理得FΔt=mv′-mv 代入數(shù)據(jù)解得F=130 N ③物塊反向運(yùn)動過程中克服摩擦力所做的功等于物塊動能的減少量 即W=mv′2=9 J 答案:(1)AC (2)①0.32 ②130 N?、? J 5.(12分)動量定理可以表示為Δp=FΔt,其中動量p和力F都是矢量.在運(yùn)用動量定理處理二維問題時(shí),可以在相互垂直的x、y兩個方向上分別研究.例如,質(zhì)量為m的小球斜射到木板上,入射的角度是θ,碰撞后彈出的角度也是θ,碰撞前后的速度大小都是v,如圖所示.碰撞過程中忽略小球所受重力. a.分別求出碰撞前后x、y方向小球的動量變化Δpx、Δpy; b.分析說明小球?qū)δ景宓淖饔昧Φ姆较颍? 解析:a.x方向:動量變化為Δpx=mvsinθ-mvsinθ=0 y方向:動量變化為Δpy=mvcosθ-(-mvcosθ)=2mvcosθ 方向沿y軸正方向 b.根據(jù)動量定理可知,木板對小球作用力的方向沿y軸正方向;根據(jù)牛頓第三定律可知,小球?qū)δ景遄饔昧Φ姆较蜓貀軸負(fù)方向. 6.(14分)(1)(多選)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)的說法正確的是( ) A.由圖可知,原子核D和E聚變成原子核F時(shí)會有質(zhì)量虧損,要吸收能量 B.由圖可知,原子核A裂變成原子核B和C時(shí)會有質(zhì)量虧損,要放出核能 C.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能增大 D.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 E.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)滑塊a、b沿水平面上同一條直線發(fā)生碰撞;碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動;經(jīng)過一段時(shí)間后,從光滑路段進(jìn)入粗糙路段.兩者的位置x隨時(shí)間t變化的圖象如圖所示.求: ①滑塊a、b的質(zhì)量之比; ②整個運(yùn)動過程中,兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比. 解析:(1)原子核D、E聚變成原子核F,放出能量,A錯;A裂變成B、C,放出能量,B對;增加入射光強(qiáng)度,光電子的最大初動能不變,C錯;鎘棒能吸收中子,可控制核反應(yīng)速度,D正確;修建很厚的水泥層能防止放射線和放射性物質(zhì)的泄漏,E正確. (2)①設(shè)a、b的質(zhì)量分別為m1、m2,a、b碰撞前的速度為v1、v2.由題圖得 v1=-2 m/s v2=1 m/s 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.由題圖得 v= m/s 由動量守恒定律得 m1v1+m2v2=(m1+m2)v 聯(lián)立可得m1∶m2=1∶8 ②由能量守恒定律得,兩滑塊因碰撞而損失的機(jī)械能為 ΔE=m1v+m2v-(m1+m2)v2 由圖象可知,兩滑塊最后停止運(yùn)動.由動能定理得,兩滑塊克服摩擦力所做的功為 W=(m1+m2)v2 聯(lián)立以上兩式,并代入數(shù)據(jù)得 W∶ΔE=1∶2 答案:(1)BDE (2)①1∶8?、?∶2 7.(12分) (1)氡222是一種天然放射性氣體,被吸入后,會對人的呼吸系統(tǒng)造成輻射損傷,它是世界衛(wèi)生組織公布的主要環(huán)境致癌物質(zhì)之一.其衰變方程是86Rn→84Po+________.已知86Rn的半衰期約為3.8天,則約經(jīng)過________天,16 g的Rn衰變后還剩1 g. (2)如圖所示,一水平面上P點(diǎn)左側(cè)光滑,右側(cè)粗糙,質(zhì)量為m的劈A在水平面上靜止,上表面光滑,A軌道右端與水平面平滑連接,質(zhì)量為M的物塊B恰好放在水平面上P點(diǎn),物塊B與水平面的動摩擦因數(shù)為μ=0.2.一質(zhì)量為m的小球C位于劈A的斜面上,距水平面的高度為h=0.9 m.小球C從靜止開始滑下,然后與B發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短,且無機(jī)械能損失).已知M=2 m,g=10 m/s2,求: ①小球C與劈A分離時(shí),C的速度大小v0; ②小球C與物塊B碰后的速度vC和物塊B的運(yùn)動時(shí)間. 解析:(1)根據(jù)質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒得衰變方程: 86Rn→84Po+He 根據(jù)衰變規(guī)律m=m0() 代入數(shù)值解得t=15.2天 (2)①球C與劈A組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒、能量守恒,有 0=mv0-mvA mgh=mv+mv 解得v0=3 m/s ②小球C與B發(fā)生正碰后速度分別為vC和vB,規(guī)定向右為正方向,由動量守恒定律得 mv0=mvC+MvB 機(jī)械能不損失,有 mv=mv+Mv 代入M=2m,得vB==2 m/s vC=-=-1 m/s(負(fù)號說明小球C最后向左運(yùn)動) 物塊B減速至停止運(yùn)動的時(shí)間設(shè)為t,由動量定理得-μMgt=0-MvB 解得t==1 s 答案:(1)He 15.2 (2)①3 m/s ②1 m/s,方向向左 1 s 8.(14分)如圖所示,一質(zhì)量為M的平板車B放在光滑水平面上,在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A,m- 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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