2016届高三物理二轮复习专题十三碰撞与动量守恒近代物理初步限时训练
2016届高三物理二轮复习第四篇考前基础回扣练碰撞与动量守恒近代物理初步
十五碰撞与动量守恒近代物理初步建议用时15分钟1.(多选)古时有“守株待兔”的寓言,设兔子的头部受到大小等于自身体重的打击力时即可致死。
若兔子与树桩发生碰撞,作用时间为,则被撞死的免子的奔跑的速度可能是( )A.1m/sB.1.5m/sC.2m/sD.2.5m/s【解析】选C、D。
根据题意建立模型,设兔子与树桩的撞击力为F,兔子撞击后速度为零,根据动量定理有-Ft=0-mv,所以v===gt=10×0.2m/s=2m/s,选项C、D正确。
2.核电站泄漏的污染物中含有人工核素碘131等。
碘131(即13153I)核不稳定,会发生β衰变,其半衰期为8天,则下列说法中正确的是( )A.碘131的半衰期随气温升高而逐渐减小B.核电站中的核反应堆所发生的是轻核聚变反应C.经过8天后,30个放射性碘131衰变的个数一定是15个D.碘131核的衰变方程为1315313154IX e(X表示衰变后的元素)【解析】选D。
半衰期由原子核自身因素决定,与温度无关,选项A错;核电站发生的是重核裂变反应,选项B错;原子核发生衰变是统计规律,30个原子核经过一个半衰期衰变个数不一定是15个,选项C错;据电荷数和质量数守恒可知选项D正确。
3.氢原子的能级图如图所示。
用某种单色光照射容器中大量处于n=2能级的氢原子,氢原子吸收这种光子后,能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子(λ1>λ2>λ3)。
则照射光光子的波长为( )A.λ1B.λ3C.λ1-λ2D.λ2+λ3【解析】选A。
能发出波长分别为λ1、λ2、λ3的三种光子,说明有大量光子在能级3上,入射光使原子由2能级跃迁到3能级,因为λ1>λ2>λ3,所以对应的能级跃迁为3→2、2→1、3→1。
照射光光子的波长为λ1,选项A正确。
4.下列关于科学家的贡献及物理现象的说法中不正确的是( )A.若使放射性物质的温度升高,其半衰期将减小B.汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子C.卢瑟福提出了原子核式结构学说D.当某种色光照射金属表面时,能产生光电效应,则入射光的频率越高,产生的光电子的最大初动能越大【解析】选A。
最新高考物理二轮复习测试十五：碰撞与动量守恒_近代物理初步_含解析
十五、碰撞与动量守恒 近代物理初步姓名：________ 班级：________1．(多选)下列说法正确的是( )A ．卢瑟福通过α粒子散射实验建立了原子核式结构模型B ．宏观物体的物质波波长非常大，极易观察到它的波动性C ．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D ．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应解析：卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型，故A 正确．根据λ＝h p，知宏观物体的物质波波长非常小，不易观察到它的波动性，故B 错误．受普朗克量子论的启发，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故C 正确．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于这个波长，才能产生光电效应，故D 正确．答案：ACD2．(多选)关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．某种频率的光照射某金属发生光电效应，若增大入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增加B ．光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关C ．当入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应D ．一般需要用光照射金属几分钟到几十分钟才能发生光电效应E ．入射光的频率不同，同一金属的逸出功也会不同解析：某种频率的光照射某金属能发生光电效应，若增大入射光的强度，就增加了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增加，A 正确；根据光电效应方程E km ＝hν－W 0，得知光电子的最大初动能与入射光的频率有关，随入射光频率的增大而增大，与入射光的强度无关，B 正确；由发生光电效应的条件易知C 正确；光电效应具有瞬时性，D 错误；金属的逸出功由金属材料决定，与入射光无关，E 错误．故选ABC.答案：ABC3．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β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γ射线．下列说法正确的是( )A ．碘131释放的β射线由氦核组成B．铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯137相比，碘131衰变更慢D．铯133和铯137含有相同的质子数解析：β射线实际是电子流，A错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光光子的能量，B错误；半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为8天，铯137半衰期为30年，碘131衰变更快，C错误；同位素是具有相同的质子数和不同的中子数的元素，故铯133和铯137含有相同的质子数，D正确．答案：D4．(多选)在下列叙述中，正确的是()A. 一切物体都在辐射电磁波B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反应C．在单缝衍射实验中，光子不可能落在暗条纹处D．各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量(频率)不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯E．根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能减小，电势能增大解析：我们周围的一切物体都在向外辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，A正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变，又称热核反应，B正确；根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝后落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗条纹处，只不过落在暗条纹处的概率很小而已，C错误；各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量(频率)不同，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯，D正确；根据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，E错误．故选ABD.答案：ABD5．(多选)关于动量定理和动量守恒的条件，下列说法中正确的是()A．动量是矢量，它的方向与速度的方向相同B．合力冲量的方向一定和动量变化的方向相同C．只要系统内存在着摩擦力，系统的动量就不守恒D．只要系统所受的合外力为零，系统的动量就守恒E ．当系统所受外力的冲量的矢量和不为零时，系统的动量可能守恒解析：动量是矢量，它的方向与速度的方问相同，A 正确；合力冲量的方向一定和动量变化的方向相同，与动量方向不一定相同，B 正确；若系统内存在着摩擦力，而系统所受的合外力为零，系统的动量仍守恒，C 错误；只要系统所受的合外力为零，系统的动量就不会改变，即系统的动量守恒，D 正确；只要系统所受外力的冲量的矢量和保持为零，系统的动量就守恒，E 错误．故选ABD.答案：ABD6．在能源中，核能具有能量密度大、地区适应性强的优势．在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能，核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．(1)核反应方程式235 92U ＋n →141 56Ba ＋9236Kr ＋a X 是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n 为中子，X为待求粒子，a 为X 的个数，则X 为________，a ＝________.以m U 、m Ba 、m Kr 分别表示235 92U 、141 56Ba 、9236Kr 的质量，m n 、m p 分别表示中子、质子的质量，c 为光在真空中传播的速度，则在上述反应过程中放出的核能ΔE ＝________.(2)有一座发电能力为P ＝1.00×106 kW 的核电站，核能转化为电能的效率η＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE ＝2.78×10－11 J ，235 92U 的质量m U ＝390×10－27 kg ，则每年(1年＝3.15×107 s)该核电站消耗的235 92 U 的质量为________．解析：(1)由电荷数守恒可判定X 的核电荷数为0，这说明X 即为中子．据质量数守恒有235＋1＝141＋92＋a ，则a ＝3.反应中的质量亏损Δm ＝m U －(m Ba ＋m kr ＋2m n )，据质能方程得ΔE ＝Δmc 2＝[m U －(m Ba ＋m kr ＋2m n )]c 2.(2)该核电站在1年内输出的电能W ＝Pt ，W 总＝W η＝Pt η，因ΔE ＝2.78×10－11 J ，则核反应数n ＝W 总ΔE，故消耗的235 92U 的质量为m ＝n ·m U ＝Pt ηΔE m U＝1104.77 kg. 答案：(1)中子 3 [m U －(m Ba ＋m kr ＋2m n )]c 2 (2)1104.77 kg7．(多选)在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，约定用相同频率的单色光，分别照射锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如甲图，并记录相关数据．对于这两组实验，下列判断正确的是( )A ．因为材料不同，逸出功不同，所以遏止电压U C 不同B ．饱和光电流一定不同C ．光电子的最大初动能不同D ．因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同E ．分别用不同频率的光照射之后绘制U C —ν图象(ν为照射光频率，如乙图为其中一小组绘制的图象)，图象的斜率可能不同解析：根据光电效应方程，12m v 2＝hν－W 逸，可知因为材料不同则逸出功不同，所以最大初动能不同，由12m v 2＝U ce ，可知遏止电压U C 不同，选项A 、C 正确；饱和光电流与入射光的强度有关，因为光强不确定，所以单位时间逸出的光电子数可能相同，饱和光电流不一定不同，选项B 错误，选项D 正确；根据光电效应方程，12m v 2＝hν－W 逸以及12m v 2＝U ce ，可得U ce ＝hν－W 逸，即U C ＝h e ν－W 逸e ，因为h e为定值，所以U C －ν图象的斜率一定相同，选项E 错误．答案：ACD8．如图所示，AB 为倾角θ＝37°的粗糙斜面轨道，通过一小段光滑圆弧与光滑水平轨道BC 相连接，质量为m 2的小球乙静止在水平轨道上，质量为m 1的小球甲以速度v 0与乙球发生弹性正碰．若m 1∶m 2＝1∶2，且轨道足够长，要使两球能发生第二次碰撞，求乙球与斜面之间的动摩擦因数μ的取值范围．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)解析：设碰后甲的速度为v 1，乙的速度为v 2，由动量守恒和能量关系：m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 212m 1v 20＝12m 1v 21＋12m 2v 22 联立解得：v 1＝m 1－m 2m 1＋m 2v 0＝－13v 0，v 2＝2m 1m 1＋m 2v 0＝23v 0 设上滑的最大位移大小为s ，滑到斜面底端的速度大小为v ，由动能定理：(m 2g sin37°＋μm 2g cos37°)s ＝12m 2v 22 (m 2g sin37°－μm 2g cos37°)s ＝12m 2v 2 联立解得：(v v 2)2＝3－4μ3＋4μ乙要能追上甲，则：v >v 03解得：μ<0.45答案：μ的取值范围为μ<0.459．如图所示，质量M ＝2 kg 的足够长的小平板车静止在光滑水平面上，车的一端静止着质量为M A ＝2 kg 的物体A (可视为质点)．一个质量为m ＝20 g 的子弹以500 m/s 的水平速度射穿A 后，速度变为100 m/s ，最后物体A 静止在车上．若物体A 与小车间的动摩擦因数μ＝0.5(g 取10 m/s 2)．(1)平板车最后的速度是多大？(2)全过程损失的机械能为多少？(3)A 在平板车上滑行的时间为多少？解析：(1)对子弹和物块，由动量守恒得m v 0＝m v ′＋M A v ，得v ＝4 m/s ，同理对M 和M A 有M A v ＝(M ＋M A )v 车，得v 车＝2 m/s(2)由能量守恒得：ΔE ＝12m v 20－12m v ′2－12(M ＋M A )v 2车＝2 392 J. (3)由动量定理得：－μM A gt ＝M A v 车－M A v ，得t ＝0.4 s答案：(1)2 m/s (2)2 392 J(3)0.4 s。
高三物理二轮专题训练(碰撞与动量守恒部分)
高三物理二轮专题训练(碰撞与动量守恒部分)限时：10分钟一.单项选择题（4分×4=16分） 1.下列说法中正确的是（ ） A . B . C .物体的速度大小改变，其动量可能不 D .物体的速度方向改变，其动量一定改变2.如图所示,光滑的水平地面上放着一个光滑的凹槽,槽两端固定有两轻质弹簧,一弹性小球在两弹簧间往复运动,把槽、小球和弹簧视为一个系统,则在运动过程中 （ ） A.系统的动量守恒,机械能不守恒B.系统的动量守恒,机械能守恒C.系统的动量不守恒,机械能守恒D.系统的动量不守恒,机械能不守恒3.如图所示,物体A 静止在光滑的水平面上,A 的左边固定有轻质弹簧,与A 质量相等的物体B 以速度v 向A 运动并与弹簧发生碰撞.A 、B 始终沿同一直线运动,则A 、B 组成的系统动能损失最大的时刻是 （ ）A.A 开始运动时B.A 的速度等于v 时C.B 的速度等于零时D.A 和B 的速度相等时4.如图所示,在光滑水平面上有直径相同的a 、b 两球,在同一直线上运动.选定向右为正方向,两球的动量分别为Pa =6 kg ·m/s 、P b =-4 kg ·m/s.当两球相碰之后,两球的动量可能是（ ） A.Pa=-6 kg ·m/s 、P b =4 kg ·m/sB.Pa=-6 kg ·m/s 、P b =8 kg ·m/sC.Pa=-4 kg ·m/s 、P b =6 kg ·m/sD.Pa=2 kg ·m/s 、P b =0二.双项选择（6分×5=30分）5.在“验证动量守恒定律实验”中,下列关于小球落点的说法,正确的是 （ ） A.如果小球每次从同一点无初速度释放,重复几次的落点一定是重合的B.由于偶然因素的存在,重复操作时小球落点不重合是正常的,但落点应当比较密集C.测定P 的位置时,如果重复10次的落点分别是P1,P2,P3,……,P10,则OP 应取OP1、OP2、OP3、……、OP10的平均值,即:OP=1231010OP OP OP OP ++++D.用半径尽可能小的圆把P1、P2、P3,……,P10圈住,这个圆的圆心是入射小球落点的平均位置P6.相互作用的物体组成的系统在某一相互作用过程中,以下判断正确的是（ ） A.系统的动量守恒是指只有初、末两状态的动量相等 B.系统的动量守恒是指任意两个状态的动量相等 C.系统的动量守恒是指系统中任一物体的动量不变 D.系统所受合外力为零时,系统动量一定守恒7.长木板A 放在光滑的水平面上,质量为m=2 kg 的另一物体B 以水平速度v 0=2 m/s 滑上原来静止的长木板A 的表面,由于A 、B 间存在摩擦,之后A 、B 速度随时间变化情况如图所示,则下列说法正确的是（ ）A.木板获得的动能为2 JB.系统损失的机械能为4 JC.木板A 的最小长度为1 mD.A 、B 间的动摩擦因数为0.18.如图甲所示,在光滑水平面上的两个小球发生正碰.小球的质量分别为m 1和m 2.图乙为它们碰撞前后的s-t 图象.已知m1=0.1 kg.由此可以 确定下列正确的是（ ）A.碰前m 2静止,m 1向右运动B.碰后m 2和m 1都向右运动C.由动量守恒可以算出m 2=0.3 kgD.碰撞过程中系统损失了0.4 J 的机械能9.如图所示,一根足够长的水平滑杆SS ′上套有一质量为m 的光滑金属圆环,在滑杆的正下方与其平行放置一足够长的光滑水平的绝缘轨道PP ′,PP ′穿过金属环的圆心.现使质量为M 的条形磁铁以水平速度v0沿绝缘轨道向右运动,则（ ） A.磁铁穿过金属环后,两者将先、后停下来B.磁铁将不会穿越滑环运动C.磁铁与圆环的最终速度n M M +0vD.整个过程最多能产生热量2()Mm M m +v 02参考答案:。
全国高考理综物理专题复习辅导精品学案《碰撞与动量守恒》(最新整理含答案)
全国高考理综物理专题复习辅导精品学案《碰撞与动量守恒》考点1 碰撞模型1．碰撞的特点（1）作用时间极短，内力远大于外力，总动量总是守恒的。
（2）碰撞过程中，总动能不增。
因为没有其他形式的能量转化为动能。
（3）碰撞过程中，当两物体碰后速度相等时，即发生完全非弹性碰撞时，系统动能损失最大。
（4）碰撞过程中，两物体产生的位移可忽略。
2．碰撞的种类及遵从的规律两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律。
在光滑的水平面上，质量为m 1的钢球沿一条直线以速度v 0与静止在水平面上的质量为m 2的钢球发生弹性碰撞，碰后的速度分别是v 1、v 2①②由①②可得：③④利用③式和④式，可讨论以下五种特殊情况：a ．当12m m >时，10v >，20v >，两钢球沿原方向原方向运动；b ．当12m m <时，10v <，20v >，质量较小的钢球被反弹，质量较大的钢球向前运动；c ．当12m m =时，10v =，20v v =，两钢球交换速度。
d ．当12m m <<时，10v v ≈，20v ≈，m 1很小时，几乎以原速率被反弹回来，而质量很大的m 2几乎不动。
例如橡皮球与墙壁的碰撞。
e ．当12m m >>时，0v v ≈，202v v ≈，说明m 1很大时速度几乎不变，而质量很小的m 2获得的速度是原来运动物体速度的2倍，这是原来静止的钢球通过碰撞可以获得的最大速度，例如铅球碰乒乓球。
4．一般的碰撞类问题的分析 （1）判定系统动量是否守恒。
（2）判定物理情景是否可行，如追碰后，前球动量不能减小，后球动量在原方向上不能增加；追碰后，后球在原方向的速度不可能大于前球的速度。
（3）判定碰撞前后动能是否不增加。
例：两个质量相等的小球在光滑水平面上沿同一直线同方向运动，A 球的动量是7 kg·m/s ，B 球的动量是5 kg·m/s ，A 球追上B 球时发生碰撞，则碰撞后A 、B 两球的动量可能值是 A ．p A =6 kg·m/s ，p B =6 kg·m/s B ．p A =3 kg·m/s ，p B =9 kg·m/s C ．p A =–2 kg·m/s ，p B =14 kg·m/s D ．p A =–5 kg·m/s ，p B =15 kg·m/s 【参考答案】A【试题解析】以A 、B 两球组成的系统为对象。
2016届高三二轮复习物理专题通关课件碰撞与动量守恒 近代物理初步9
【解析】选A、C、D。电子束通过双缝装置后可以形成干涉图样 ,可以
说明电子是一种波,故A正确;β 射线在云室中穿过会留下清晰的径迹,
可以说明β 射线是一种粒子,故B错误;人们利用慢中子衍射来研究晶 体的结构,慢中子衍射说明中子是一种波,故C正确;人们利用电子显微 镜观测物质的微观结构,利用了电子束的德布罗意波长短,提高显微镜 的分辨率,说明电子是一种波,故D正确;光电效应实验中,光电子的最 大初动能与入射光的频率有关,与入射光的强度无关,说明光是一种粒 子,故E错误。
【解题探究】 动量守恒 定律。 (1)碰撞时,两者遵守_________ 动能 之差。 (2)碰撞损失的机械能等于碰撞前后_____
【解析】(1)碰撞前 va= 2 6 m/s=-2m/s
2 vb= 2 0 m/s=1m/s 2
碰撞后 v=
62 m/s= 2 m/s 82 3
由动量守恒定律mava+mbvb=(ma+mb)v得 ma∶mb=1∶8
2.计算题形式的命题多是考查动量守恒定律的综合应用,近两年,动量
守恒与其他知识点综合考查的情况比较多。
3.填空形式的命题多是关于核反应、能级跃迁、光电效应等问题的一
些较简单的计算或判断。
【主干回顾】
【要素扫描】
(1)动量定理。
①内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所 冲量 。 受力的_____ p′-p=I 。 ②表达式：________ (2)动量、动量守恒定律。 不受外力 或_________________________ 系统所受外力的矢量和为零 。 ①条件：系统_________ m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2 。 ②表达式：_____________________
高三高考物理复习专题练习：碰撞与动量守恒【有答案】
碰撞与动量守恒1.[多选]如图所示,在光滑的水平桌面上有体积相同的两个小球A、B,质量分别为m=0.1 kg 和M=0.3 kg,两球中间夹着一根处于静止状态的压缩的轻弹簧,同时放开A、B球和弹簧,已知A球脱离弹簧时的速度为6 m/s,接着A球进入与水平面相切,半径为0.5 m的竖直面内的光滑半圆形轨道运动,PQ为半圆形轨道的竖直直径,g=10 m/s2,下列说法正确的是()A.弹簧弹开过程,弹力对A的冲量大于对B的冲量B.A球脱离弹簧时B球获得的速度大小为2 m/sC.A球从P点运动到Q点过程中所受合外力的冲量大小为1 N·sD.若半圆轨道半径改为0.9 m,则A球不能到达Q点2.水平地面上有两个固定的、高度相同的粗糙斜面甲和乙,底边长分别为L1、L2,且L1<L2,如图所示.两个完全相同的小滑块A、B(可视为质点)与两个斜面间的动摩擦因数相同,将小滑块A、B分别从甲、乙两个斜面的顶端同时由静止开始释放,取地面所在的水平面为参考平面,则()A.从顶端到底端的运动过程中,滑块A克服摩擦力而产生的热量比滑块B的大B.滑块A到达底端时的动量跟滑块B到达底端时的动量相同C.两个滑块从顶端运动到底端的过程中,重力对滑块A做功的平均功率比滑块B的大D.两个滑块加速下滑的过程中,到达同一高度时,机械能可能相同3.[多选]向空中发射一物体,不计空气阻力,当此物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a、b两部分,若质量较大的a的速度方向仍沿原来的方向,则()A.b的速度方向一定与原速度方向相反B.从炸裂到落地的这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大C.a、b一定同时到达水平地面D.在炸裂过程中,a、b受到的爆炸力的大小一定相等4.如图所示,一个质量为m的物块A与另一个质量为2m的物块B发生正碰,碰后物块B刚好能落入正前方的沙坑中.假如碰撞过程中无机械能损失,已知物块B与地面间的动摩擦因数为0.1,与沙坑的距离为0.5 m,g取10 m/s2,物块可视为质点.则A碰撞前瞬间的速度为()A.0.5 m/sB.1.0 m/sC.1.5 m/sD.2.0 m/s5.[多选]质量相等的甲、乙两球在光滑水平面上沿同一直线运动.甲以7 kg·m/s的动量追上前方以5 kg·m/s的动量同向运动的乙球并发生正碰,则碰后甲、乙两球动量不可能是() A.6.5 kg·m/s,5.5 kg·m/s B.6 kg·m/s,6 kg·m/sC.4 kg·m/s,8 kg·m/sD.5.5 kg·m/s,6.5 kg·m/s6.如图所示,匀强磁场的方向垂直纸面向里,一带电微粒从磁场边界d点垂直于磁场方向射入,沿曲线dPa打到屏MN上的a点,通过Pa段用时为t.若该微粒经过P点时,与一个静止的不带电微粒碰撞并结合为一个新微粒,最终打到屏MN上.两个微粒所受重力均忽略.新微粒运动的()A.轨迹为Pb,至屏幕的时间将小于tB.轨迹为Pc,至屏幕的时间将大于tC.轨迹为Pb,至屏幕的时间将等于tD.轨迹为Pa,至屏幕的时间将大于t7.如图甲所示,一质量为2 kg的物体受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直线运动,其a-t图象如图乙所示,t=0时其速度大小为2 m/s,滑动摩擦力大小恒为2 N,则()图甲图乙A.在t=6 s的时刻,物体的速度为18 m/sB.在0~6 s时间内,合力对物体做的功为400 JC.在0~6 s时间内,拉力对物体的冲量为36 N·sD.在t=6 s的时刻,拉力F的功率为200 W8.有人设想在遥远的宇宙探测时,给探测器安上面积极大、反射率极高(可认为100%)的薄膜,并让它正对太阳,用光压为动力推动探测器加速.已知探测器在某轨道上运行时,每秒每平方米薄膜获得的太阳光能E=1.5×104 J,薄膜面积S=6.0×102 m2,若探测器总质量M=60 kg,光速c=3.0×108m/s,那么下列最接近探测器得到的加速度大小的是(根据量子理论,光子不但有能量,而且有动量.光子能量计算式为E=hν,光子动量的计算式为p=,其中h是普朗克常量,λ是光子的波长) ()A.1.0×10-3 m/s2B.1.0×10-2 m/s2C.1.0×10-1 m/s2D.1 m/s29.[12分]为了验证碰撞中的动量守恒和检验两个小球的碰撞是否为弹性碰撞,某同学选取了两个体积相同、质量不相等的小球,按下述步骤做了如下实验:①用天平测出两个小球的质量(分别为m1和m2,且m1>m2);②按照如图所示安装好实验装置,将斜槽AB固定在桌边,使槽的末端处的切线水平,将一斜面BC连接在斜槽末端;③先不放小球m2,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,记下小球在斜面上的落点位置;④将小球m2放在斜槽末端边缘处,让小球m1从斜槽顶端A处由静止开始滚下,使它们发生碰撞后,记下小球m1和m2在斜面上的落点位置;⑤用毫米刻度尺量出各个落点位置到斜槽末端B点的距离,图中D、E、F点是该同学记下的小球在斜面上的几个落点位置,到B点的距离分别为L D、L E、L F.根据该同学的实验,回答下列问题.(1)小球m1和m2发生碰撞后,m1的落点是图中的点,m2的落点是图中的点.(2)用测得的物理量来表示,只要满足关系式,则说明碰撞中动量守恒.(3)用测得的物理量来表示,只要再满足关系式,则说明两小球的碰撞是弹性碰撞. 10.[10分]汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一.设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时,安全气囊爆开.某次试验中,质量m1=1 600 kg的试验车以速度v1=36 km/h正面撞击固定试验台,经时间t1=0.10 s碰撞结束,车速减为零,此次碰撞安全气囊恰好爆开.忽略撞击过程中地面阻力的影响.(1)求此过程中试验车受到试验台的冲量I0的大小及F0的大小;(2)若试验车以速度v1撞击正前方另一质量m2=1 600 kg、速度v2=18 km/h同向行驶的汽车,经时间t2=0.16 s两车以相同的速度一起滑行.试通过计算分析这种情况下试验车的安全气囊是否会爆开.11.[14分]如图所示,水平传送带两端分别与光滑水平轨道MN和光滑圆弧轨道PQ平滑连接.P 是圆弧轨道的最低点,P、Q两点的高度差H=5 cm.传送带长L=13.75 m,以v=0.45 m/s的速度顺时针匀速转动.物块A以初速度v0=4.35 m/s沿MN向右运动,与静止在水平轨道右端的物块B碰撞后粘为一体(称为C),A、B、C均可视为质点,B的质量是A的两倍,C与传送带间的动摩擦因数μ=0.02.已知C从P进入圆弧轨道再滑回P的时间始终为Δt=4.5 s,重力加速度g=10 m/s2.(1)求A、B碰后粘为一体的C的速度v1;(2)从A、B碰后开始计时,求C经过P点的可能时刻t;(3)若传送带速度大小v可调,要使C能到达但又不滑出PQ轨道,求v的取值范围.12.[10分]如图所示,光滑固定的水平直杆(足够长)上套着轻弹簧和质量m1=4 kg的小球A,用长度L=0.2 m的不可伸长的轻绳将A与质量m2=5 kg的小球B连接起来,已知弹簧左端固定,右端不与A相连.现在让A压缩弹簧使之储存4 J的弹性势能,此时A、B均静止.再由静止释放A,发现当A脱离弹簧后,B运动至最高点时绳与杆的夹角为53°.取重力加速度g=10 m/s2,cos 53°=0.6,sin 53°=0.8,求:(1)弹簧给A的冲量大小;(2)A脱离弹簧后的最大速度.13.[18分]如图所示,一个半径为R=1.00 m的粗糙圆弧轨道,固定在竖直平面内,其下端切线是水平的,轨道下端距地面高度为h=1.25 m,在轨道末端放有质量为m B=0.05 kg的小球B(视为质点),B左侧轨道下装有微型传感器,另一质量为m A=0.10 kg 的小球A(也视为质点)由轨道上端点从静止开始释放,运动到轨道最低处时,传感器显示读数为2.6 N,A与B发生正碰,碰后。
高考物理二轮复习 碰撞与动量守恒近代物理初步提能专训
拾躲市安息阳光实验学校提能专训(十七) 碰撞与动量守恒、近代物理初步时间：90分钟满分：100分一、选择题(本题共8小题，每小题4分，共32分．多选全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分)1．(2014·福建理综)如图，放射性元素镭衰变过程中释放出α、β、γ三种射线，分别进入匀强电场和匀强磁场中，下列说法正确的是( ) A．①表示γ射线，③表示α射线B．②表示β射线，③表示α射线C．④表示α射线，⑤表示γ射线D．⑤表示β射线，⑥表示α射线答案：C解析：γ射线为电磁波，在电场、磁场中均不偏转，故②和⑤表示γ射线，A、B、D项错；α射线中的α粒子为氦的原子核，带正电，在匀强电场中，沿电场方向偏转，故③表示α射线，由左手定则可知在匀强磁场中α射线向左偏转，故④表示α射线，C项对．2．下表给出了一些金属材料的逸出功.(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3×108 m/s)( ) A．2种B．3种C．4种D．5种答案：A解析：要发生光电效应，则入射光的能量大于金属的逸出功，由题可算出波长为400 nm的光的能量为E＝hν0＝hcλ0＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9J＝4.97×10－19 J，大于铯和钙的逸出功，所以A选项正确．3．(2014·山东潍坊一模)(多选)下列关于近代物理知识的说法正确的是( )A．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个B．β射线是原子核外的电子电离形成的电子流，它具有较强的穿透能力C．含有10个原子核的放射性元素，经过一个半衰期，一定有5个原子核发生衰变D．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减少，电子的动能增加答案：AD解析：发生α衰变时，质量数少4，电荷数少2，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了2个，A 正确；β射线是原子核内的中子转化为质子同时释放一个电子，B 错误；半衰期是对大量粒子的统计规律，对少数原子核不适用，C 错误；氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，同时氢原子的电势能减少，电子的动能增加，D 正确．(2014·广东肇庆一模)如图所示为氢原子的能级结构示意图，一群氢原子处于n ＝3的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外辐射出光子，用这些光子照射逸出功为2.49 eV 的金属钠．下列说法正确的是( )A ．这群氢原子能辐射出三种不同频率的光，其中从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级所发出的光波长最短B ．这群氢原子在辐射光子的过程中电子绕核运动的动能减少，电势能增加C ．能发生光电效应的光有三种D ．金属钠表面所发出的光电子的最大初动能是9.60 eV 答案：D解析：根据C 23＝3知，这群氢原子能辐射出三种不同频率的光子，从n ＝3向n ＝2跃迁的光子频率最小，波长最长，A 错误．氢原子辐射光子的过程中，能量减少，轨道半径减小，根据k e 2r 2＝m v 2r知，电子动能增加，则电势能减少，B错误．只有从n ＝3跃迁到n ＝1，以及从n ＝2跃迁到n ＝1辐射的光子能量大于逸出功，所以能发生光电效应的光有两种，C 错误．从n ＝3跃迁到n ＝1辐射的光子能量最大，发生光电效应时，产生的光电子最大初动能最大，光子能量最大值为13.6 eV －1.51 eV ＝12.09 eV ，根据光电效应方程得，E km ＝hν－W 0＝12.09 eV －2.49 eV ＝9.60 eV ，D 正确．5．(2014·广东二模)(多选)238 92U 的衰变方程为238 92U→234 90Th ＋42He ，其衰变曲线如图，T 为半衰期，则( )A.23892U 发生的是α衰变 B.23892U 发生的是β衰变 C ．k ＝3 D ．k ＝4答案：AC解析：由衰变方程可知23892U 发生的是α衰变，A 对，B错；m ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12km 0，当k＝3时，m ＝18m 0，故k ＝3，C 对，D 错．6．(2014·江苏南京一模)(多选)钚的一种同位素23994Pu 衰变时释放巨大能量，如图所示，其衰变方程为23994Pu→23592U ＋42He ＋γ，则( )A．核燃料总是利用比结合能小的核B．核反应中γ的能量就是239 94Pu的结合能C.235 92U核比239 94Pu核更稳定，说明235 92U的结合能大D．由于衰变时释放巨大能量，所以239 94Pu比235 92U的比结合能小答案：AD解析：在核反应中，比结合能越大的核越恒定，所以核燃料总是利用比结合能较小的核，A正确；衰变后，铀核比钚核更加稳定，所以铀核的比结合能大，D正确．7．(多选)用a、b两种不同频率的光分别照射同一金属板，发现当a光照射时验电器的指针偏转，b光照射时指针未偏转，以下说法正确的是( ) A．增大a光的强度，验电器的指针偏角一定减小B．a光照射金属板时验电器的金属小球带负电C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长D．若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的答案：CD解析：根据题意，a光能使该金属发生光电效应，而b光不能，a光的频率必定大于b光的频率，a光在真空中的波长一定小于b光在真空中的波长，选项C正确；a光照射金属板时，能使该金属发生光电效应，即放出电子，金属板会因放出电子而带正电荷，当增大a光的强度时，金属板逸出的电子增多，金属板的带电荷量增多，验电器指针偏角一定增大，所以选项A错误；a光照射金属板时，金属板带正电，与其连接的验电器的金属小球也带正电，所以选项B错误；根据玻尔理论，氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的光子能量大于氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的光子能量，又a光的频率较大，光子能量也较大，所以若a光是氢原子从n＝4的能级向n＝1的能级跃迁时产生的，则b光可能是氢原子从n＝5的能级向n＝2的能级跃迁时产生的，选项D正确．8．(2014·天津六校联考)A、B为原来都静止在同一匀强磁场中的两个放射性元素原子核的变化示意图，其中一个放出一α粒子，另一个放出一β粒子，运动方向都与磁场方向垂直．如图中a、b与c、d分别表示各粒子的运动轨迹，下列说法中不正确的是( )A．磁场方向一定为垂直纸面向里B．尚缺乏判断磁场方向的条件C．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子D．b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹答案：A解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，磁场方向不同，粒子旋转的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判断磁场的方向，故A错误，B正确；放射性元素放出α粒子时，α粒子与反冲核的速度相反，而电性相同，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相反，两个粒子的轨迹应为外切圆，而放射性元素放出β粒子时，β粒子与反冲核的速度相反，且电性相反，则两个粒子受到的洛伦兹力方向相同，两个粒子的轨迹应为内切圆，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故C正确；放射性元素放出粒子时，两带电粒子的动量守恒，由半径公式可得轨迹半径与动量成正比，与电量成反比，而α粒子和β粒子的电量比反冲核的电量小，则α粒子和β粒子的半径比反冲核的半径都大，故b为α粒子的运动轨迹，c为β粒子的运动轨迹，故D正确．二、填空题(本题包括2小题，共12分．请将正确的答案填写在横线上．)9．(6分)(1)现有三个核反应方程：①2411Na→2412Mg＋ 0－1e；②235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310n；③21H＋31H→42He＋10n.下列说法正确的是________．A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变(2)现有四个核反应：A.21H＋31H→42He＋10nB.235 92U＋10n→X＋8936Kr＋310nC.2411Na→2412Mg＋ 0－1eD.42He＋94Be→12 6C＋10n①________是发现中子的核反应方程，________是研究原子弹的基本核反应方程，________是研究氢弹的基本核反应方程．②B中X的质量数和中子数分别为________、________.答案：(1)C (2)①D B A ②14488解析：(1)2411Na→2412Mg＋0－1e中Na核释放出β粒子，为β衰变；23592U＋10n→14156 Ba＋9236Kr＋310n为铀核在被中子轰击后，分裂成两个中等质量的核，为裂变；而21 H＋31H→42He＋10n为聚变，故C正确．(2)①人工转变核反应方程的特点：箭头的左边是氦核与常见元素的原子核，箭头的右边也是常见元素的原子核，故D是查德威克发现中子的核反应方程；B是裂变反应，是研究原子弹的基本核反应方程；A是聚变反应，是研究氢弹的基本核反应方程．②由电荷数守恒和质量数守恒可以判定，X的质量数为144，电荷数为56，所以中子数为144－56＝88.10．(2014·山东泰安质检)(6分)氘核21H与氚核31H结合成氦核42He的核反应方程如下：21H ＋31H ―→42He ＋10n ＋17.6 MeV (1)这个核反应称为________．(2)要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文．式中17.6 MeV 是核反应中________(填“放出”或“吸收”)的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________(填“增加”或“减少”)了________kg.答案：(1)聚变 (2)放出 减少 3.1×10－29解析：21H ＋31H→42He ＋10n ＋17.6 MeV 为轻核聚变反应，17.6 MeV 是反应中放出的能量，再由ΔE ＝Δmc 2可知，质量减少Δm ＝ΔE c2＝3.1×10－29kg.11．(2014·湖北八校二联)(10分)如图，在水平地面上有两物块甲和乙，它们的质量分别为2m 、m ，甲与地面间无摩擦，乙与地面间的动摩擦因数为μ.现让甲物块以速度v 0向着静止的乙运动并发生正碰，试求：(1)甲与乙第一次碰撞过程中系统的最小动能；(2)若甲在乙刚停下来时恰好与乙发生第二次碰撞，则在第一次碰撞中系统损失了多少机械能？答案：(1)23mv 20 (2)14mv 20解析：(1)碰撞过程中系统动能最小时，为两物体速度相等时，设此时两物体速度为v由系统动量守恒有2mv 0＝3mv 得v ＝23v 0此时系统的动能E k ＝12×3mv 2＝23mv 20(2)设第一次碰撞刚结束时甲、乙的速度分别为v 1、v 2，之后甲做匀速直线运动，乙以初速度v 2做匀减速直线运动，在乙刚停下时甲追上乙并发生碰撞，因此两物体在这段时间内平均速度相等，有v 1＝v 22而第一次碰撞中系统动量守恒，有 2mv 0＝2mv 1＋mv 2 由以上两式可得v 1＝v 02v 2＝v 0所以第一次碰撞中的机械能损失量为E ＝12×2mv 20－12×2mv 21－12mv 22＝14mv 2012．(2014·宁夏银川一中一模)(10分)如图所示，在光滑水平面上有一块长为L 的木板B ，其上表面粗糙，在其左端有一个光滑的圆弧槽C 与长木板接触但不连接，圆弧槽的下端与木板的上表面相平，B 、C 静止在水平面上．现有很小的滑块A 以初速度v 0从右端滑上B 并以v 02的速度滑离B ，恰好能到达C 的最高点．A 、B 、C 的质量均为m ，试求：(1)木板B 上表面的动摩擦因数μ； (2)14圆弧槽C 的半径R .答案：(1)5v 2016gL (2)v 264g解析：(1)由于水平面光滑，A 与B 、C 组成的系统动量守恒，有：mv 0＝m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12v 0＋2mv 1又μmgL ＝12mv 20－12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12v 02－12×2mv 21解得：μ＝5v2016gL(2)当A 滑上C ，B 与C 分离，A 、C 间发生相互作用．A 到达最高点时两者的速度相等，A 、C 组成的系统水平方向动量守恒，有：m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12v 0＋mv 1＝(m ＋m )v 2 又12m ⎝ ⎛⎭⎪⎫12v 02＋12mv 21＝12(2m )v 22＋mgR 解得：R ＝v 2064g13．(12分)(1)下列说法中正确的是________． A ．光电效应实验揭示了光的粒子性B ．原子核发生一次β衰变，该原子核外就失去一个电子C ．原子核放出β粒子后，转变成的新核所对应的元素是原来的同位素D ．玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念E ．氢原子从低能级跃迁到高能级要吸收能量(2)如图所示，两质量分别为M 1＝M 2＝1.0 kg 的木板和足够高的光滑凹槽静止放置在光滑水平面上，木板和光滑凹槽接触但不粘连，凹槽左端与木板等高．现有一质量m ＝2.0 kg 的物块以初速度v 0＝5.0 m/s 从木板左端滑上，物块离开木板时木板的速度大小为1.0 m/s ，物块以某一速度滑上凹槽，已知物块和木板间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g 取10 m/s 2.求：①木板的长度；②物块滑上凹槽的最大高度．答案：(1) ADE (2)①0.8 m ②0.15 m解析：(2)①物块在木板上滑行的过程中，对系统由动量守恒和能量守恒可得：mv 0＝mv 1＋(M 1＋M 2)v 212mv 20＝12mv 21＋12(M 1＋M 2)v 22＋μmgL 联立求解可得：v 2＝4 m/s ，L ＝0.8 m②物体在凹槽上滑行的过程中，同理可得：mv 1＋M 2v 2＝(m ＋M 2)v12mv 21＋12M 2v 22＝12(m ＋M 2)v 2＋mgh 解得：h ＝0.15 m.14．(2014·高三二模)(12分)(1)最近在河南安阳发现了曹操墓地．放射性同位素14C 在考古中有重要应用，只要测得该化石中14C 残存量，就可推算出化石的年代．为研究14C 的衰变规律，将一个原来静止的14C 原子核放在匀强磁场中，观察到它所放射的粒子与反冲核的径迹是两个相内切的圆，圆的半径之比R ∶r ＝7∶1，那么14C 的衰变方程式应是( )A ．146C→104Be ＋42He B ．14 6C→145B ＋01e C ．146C→147N ＋ 0－1eD ．146C→135B ＋11H(2)如图所示，三个大小相同的小球A 、B 、C 置于光滑水平面上，三球的质量分别为m A ＝2 kg 、m B ＝4 kg 、m C ＝2 kg ，取水平向右方向为动量的正方向，某时刻A 球的动量p A ＝20 kg·m/s，B 球此刻的动量大小和方向未知，C 球的动量为零．A 球与B 球先碰，随后B 球与C 球碰，碰撞均在同一直线上，且A 球与B 球以及B 球与C 球之间分别只相互碰撞一次，最终所有小球都以各自碰后的速度一直匀速运动．所有的相互作用结束后，Δp C ＝10 kg·m/s、Δp B ＝4 kg·m/s，最终B 球以5 m/s 的速度水平向右运动．求：①A 球对B 球的冲量大小与C 球对B 球的冲量大小之比；②整个过程系统由于碰撞产生多少热量？答案：(1)C (2)①7∶5 ②48 J解析：(1)由动量守恒定律可知，放射的粒子与反冲核动量大小相等、方向相反．又因径迹是两个内切圆，即衰变时粒子与反冲核受力方向相同，故它们带电性质相反．又由带电粒子在匀强磁场中回旋半径r 之比为7∶1，故C 正确．(2)①由A 、B 、C 组成的系统动量守恒Δp A ＋Δp B ＋Δp C ＝0 解得：Δp A ＝－14 kg·m/s由A 、B 相碰时对A 用动量定理可得：I BA ＝Δp A ，I AB ＝－I BA ＝14 kg·m/s 由B 、C 相碰时对C 用动量定理可得：I BC ＝Δp C ，I CB ＝－I BC ＝－10 kg·m/s则I AB ∶I CB ＝7∶5.②设A 、B 碰前A 的动量为p A ，B 的动量为p B ，C 的动量为p C ，所有的作用结束后A 的动量为p A ′，B 的动量为p B ′，C 的动量为p C ′，由A 、B 、C 组成的系统动量守恒得：p A ＋p B ＋p C ＝p A ′＋p B ′＋p C ′ p A ′＝p A ＋Δp A p ′＝p ＋Δpp B′＝m B v B′＝20 kg·m/sQ＝p2A2m A ＋p2B2m B－p A′22m A－p B′22m B－p C′22m C联立解得：Q＝48 J.15．(12分)(1)如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是________．A．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C．一群处于n＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD．用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态E．用能量为14.0 eV的光子照射，可使处于基态的氢原子电离(2)如图所示，在光滑水平地面上，有一质量m1＝4.0 kg 的平板小车，小车的右端有一固定的竖直挡板，挡板上固定一轻质细弹簧，位于小车A点处的质量为m2＝1.0 kg的木块(视为质点)与弹簧的左端相接触但不连接，此时弹簧与木块间无相互作用力．木块与A点左侧的车面之间有摩擦，与A点右侧的车面之间的摩擦可忽略不计．现小车与木块一起以v0＝2.0 m/s的初速度向右运动，小车将与其右侧的竖直墙壁发生碰撞，已知碰撞时间极短，碰撞后小车以v1＝1.0 m/s的速度水平向左运动，取g＝10 m/s2.①求小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中小车动量变化量的大小；②若弹簧始终处于弹性限度内，求小车撞墙后与木块相对静止时的速度大小和弹簧的最大弹性势能．答案：(1)BCE (2)①12 kg·m/s②3.6 J解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV，锌板有可能产生光电效应，选项A错误；由跃迁关系可知，选项B正确；从n＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV，选项C正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此D选项错误；14.0 eV>13.6 eV，因此可以使处于基态的氢原子电离，选项E正确．(2)①小车与竖直墙壁发生碰撞的过程中，小车动量变化量的大小为Δp＝m1v1－m1(－v0)＝12 kg·m/s①②小车与墙壁碰撞后向左运动，木块与小车间发生相对运动将弹簧压缩至最短时，二者速度大小相等，此后木块和小车在弹簧弹力和摩擦力的作用下，做变速运动，直到二者再次具有相同速度，此后，二者相对静止．整个过程中，小车和木块组成的系统动量守恒，设小车和木块相对静止时的速度大小为v，根据动量守恒定律有m v－m v＝(m＋m)v②解得v ＝0.40 m/s ③当小车与木块首次达到共同速度v 时，弹簧压缩至最短，此时弹簧的弹性势能最大，设最大弹性势能为E p ，根据机械能守恒定律可得E p ＝12m 1v 21＋12m 2v 20－12(m 1＋m 2)v 2④E p ＝3.6 J ⑤。
人教版高考物理二轮复习练习：十五、碰撞与动量守恒近代物理初步
十五、碰撞与动量守恒近代物理初步姓名： ________班级： ________1． (多项选择 )以下说法正确的选项是 ()A ．卢瑟福经过α粒子散射实验成立了原子核式构造模型B．宏观物体的物质波波长特别大，极易察看到它的颠簸性C．爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说D．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长一定小于这个波长，才能产生光电效应分析：卢瑟福经过α粒子散射实验提出了原子的核式构造模型，故A 正确．依据λ＝ h，p知宏观物体的物质波波长特别小，不易察看到它的颠簸性，故 B 错误．受普朗克量子论的启迪，爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出了光子说，故 C 正确．对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长一定小于这个波长，才能产生光电效应，故 D 正确．答案： ACD2． (多项选择 )对于光电效应，以下说法正确的选项是()A．某种频次的光照耀某金属发生光电效应，若增大入射光的强度，则单位时间内发射的光电子数增添C．当入射光的频次低于截止频次时不发生光电效应D．一般需要用光照耀金属几分钟到几十分钟才能发生光电效应E．入射光的频次不一样，同一金属的逸出功也会不一样分析：某种频次的光照耀某金属能发生光电效应，若增大入射光的强度，就增添了单位时间内射到金属上的光子数，则单位时间内发射的光电子数将增添， A 正确；依据光电效应方程 E km＝ hν－W0，得悉光电子的最大初动能与入射光的频次有关，随入射光频次的增大而增大，与入射光的强度没关， B 正确；由发生光电效应的条件易知 C 正确；光电效应拥有刹时性， D 错误；金属的逸出功由金属资料决定，与入射光没关， E 错误．应选ABC.答案： ABC3．核电站核泄露的污染物中含有碘131 和铯 137.碘 131 的半衰期约为8 天，会开释β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γ射线．以下说法正确的选项是 ()A ．碘 131 开释的β射线由氦核构成B．铯 137 衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C．与铯 137 对比，碘131 衰更改慢D．铯 133 和铯 137 含有同样的质子数分析：β射线实质是电子流， A 错误；γ射线是高频电磁波，其光子能量大于可见光光子的能量， B 错误；半衰期是放射性元素的原子核有多半发生衰变所需的时间，碘131的半衰期为 8 天，铯 137 半衰期为30 年，碘 131 衰更改快， C 错误；同位素是拥有同样的质子数和不一样的中子数的元素，故铯133 和铯 137 含有同样的质子数， D 正确．答案： D4． (多项选择 )在以下表达中，正确的选项是()A.全部物体都在辐射电磁波B．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的热核反响C．在单缝衍射实验中，光子不行能落在暗条纹处D．各样气体原子的能级不一样，跃迁时发射光子的能量 (频次 )不一样，所以利用不一样的气体能够制成五彩缤纷的霓虹灯E．依据玻尔理论，氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要开释必定频次的光子，同时电子的动能减小，电势能增大分析：我们四周的全部物体都在向外辐射电磁波，这类辐射与物体的温度有关， A 正确；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变， 又称热核反响， B 正确； 依据光的概率波的观点，对于一个光子经过单缝后落在哪处， 是不行确立的， 但概率最大的是落在中央亮纹处，自然也可能落在其余亮纹处，还可能落在暗条纹处，只可是落在暗条纹处的概率很小而已，C 错误；各样气体原子的能级不一样，跃迁时发射光子的能量 (频次 )不一样，所以利用不一样的气 体能够制成五彩缤纷的霓虹灯，D 正确； 依据玻尔理论， 氢原子的核外电子由较高能级跃迁 到较低能级时，要开释必定频次的光子，同时电子的动能增大，电势能减小，E 错误．应选 ABD.答案： ABD5． (多项选择 )对于动量定理和动量守恒的条件，以下说法中正确的选项是( )A ．动量是矢量，它的方向与速度的方向同样B ．协力冲量的方向必定和动量变化的方向同样C ．只需系统内存在着摩擦力，系统的动量就不守恒D ．只需系统所受的合外力为零，系统的动量就守恒E ．当系统所受外力的冲量的矢量和不为零时，系统的动量可能守恒分析： 动量是矢量，它的方向与速度的方问同样，A 正确；协力冲量的方向必定和动量 变化的方向同样，与动量方向不必定同样，B 正确；若系统内存在着摩擦力，而系统所受的 合外力为零，系统的动量仍守恒，C 错误；只需系统所受的合外力为零，系统的动量就不会 改变，即系统的动量守恒，D 正确；只需系统所受外力的冲量的矢量和保持为零，系统的动 量就守恒，E 错误．应选 ABD.答案： ABD6．在能源中，核能拥有能量密度大、地域适应性强的优势．在核电站中，核反响堆释 放的核能被转变成电能， 核反响堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反响， 开释出大 量核能．235 92U ＋ n → 141 92(1) 核反响方程式 56Ba ＋ 36Kr ＋ aX 是反响堆中发生的很多核反响中的一种， n 为中子， X 为待求粒子， a 为 X 的个数，则 X 为 ________，a ＝ ________.以 m U 、m Ba 、 m Kr 分别表示 23592U 、14156Ba 、3692Kr 的质量， m n 、 m p 分别表示中子、质子的质量， c 为光在真空中流传的速度，则在上述反响过程中放出的核能 ΔE＝ ________.(2)有一座发电能力为 P ＝ 1.00×106 kW 的核电站，核能转变成电能的效率 η＝ 40%.假设 反响堆中发生的裂变反响全部是此题(1)中的核反响，已知每次核反响过程放出的核能 ΔE＝2.78 ×10 － 11 J ，23592U 的质量 m U ＝390×10－27 kg ，则每年 (1 年＝ 3.15 ×107 s)该核电站耗费的 23592 U 的质量为 ________．分析： (1)由电荷数守恒可判断 X 的核电荷数为 0，这说明 X 即为中子．据质量数守恒有 235＋ 1＝ 141＋ 92＋ a ，则 a ＝ 3.反响中的质量损失 Δm＝ m U －(m Ba ＋m kr ＋ 2m n )，据质能方程得 ΔE＝2 2mc ＝ [m U － (m Ba ＋ m kr ＋ 2m n )]c .W ＝Pt，因 ΔE＝ 2.78 ×10(2)该核电站在 1 年内输出的电能 W ＝ Pt ，W 总－ 11J ，则核反响＝η η数 n ＝W 总 ，故耗费的23592U 的质量为 m ＝ n ·m U ＝Pt m U ＝1104.77 kg.ΔEηΔE答案： (1)中子 2(2)1104.77 kg3 [m U － (m Ba ＋ m kr ＋ 2m n )]c 7． (多项选择 )在光电效应实验中，两个实验小组分别在各自的实验室，商定用同样频次的单色光，分别照耀锌和银的表面，结果都能发生光电效应，如甲图，并记录有关数据．对于 这两组实验，以下判断正确的选项是 ( )A ．由于资料不一样，逸出功不一样，所以制止电压 U C 不一样B ．饱和光电流必定不一样C ．光电子的最大初动能不一样D ．由于光强不确立，所以单位时间逸出的光电子数可能同样E ．分别用不一样频次的光照耀以后绘制 U C — ν图象 (ν为照耀光频次，如乙图为此中一小组绘制的图象 )，图象的斜率可能不一样分析： 依据光电效应方程， 1mv 2＝ h ν－ W 逸 ，可知由于资料不一样则逸出功不一样，所以最2大初动能不一样，由1mv 2 ＝U ce ，可知制止电压 U C 不一样，选项 A 、C 正确；饱和光电流与入射 2光的强度有关， 由于光强不确立， 所以单位时间逸出的光电子数可能同样， 饱和光电流不一 定不一样，选项 B 错误，选项 D 正确；依据光电效应方程， 1 2 1 2 mv ＝ h ν－W 逸以及 mv ＝U ce ，2 2 可得 U ＝ h ν－W 逸 ，即 U ＝ h ν－W 逸，由于 h为定值，所以U －ν图象的斜率必定同样，选ceCeeeC项E 错误．答案： ACD8．如下图， AB 为倾角 θ＝ 37°的粗拙斜面轨道，经过一小段圆滑圆弧与圆滑水平轨道 BC 相连结， 质量为 m 2 的小球乙静止在水平轨道上， 质量为 m 1 的小球甲以速度 v 0 与乙球发生弹性正碰．若 m 1∶ m 2＝1∶ 2，且轨道足够长，要使两球能发生第二次碰撞，求乙球与 斜面之间的动摩擦因数 μ的取值范围． (sin37 ＝° 0.6，cos37°＝ 0.8)分析： 设碰后甲的速度为 v 1，乙的速度为 v 2，由动量守恒和能量关系： m 1v 0＝ m 1v 1＋m 2v 21 2 1 2 1 2m 1v 0＝m 1v 1＋m 2v 2222联立解得： v 1＝ m 1 －m 21， v 2＝2m 121 ＋mv 0＝－v 0＋ m v 0＝ v 023123mm设上滑的最大位移大小为 s ，滑到斜面底端的速度大小为v ，由动能定理：12(m 2gsin37 ＋°μm 2gcos37 °)s ＝ 2m 2v 212(m 2gsin37 －°μm 2gcos37 °)s ＝ 2m 2v联立解得： ( v )2＝3－ 4μv 23＋ 4μv 03解得： μ<0.45答案： μ的取值范围为 μ<0.45 9．如下图，质量M ＝ 2 kg 的足够长的小平板车静止在圆滑水平面上，车的一端静止着质量为 M A ＝ 2 kg 的物体 A(可视为质点 )．一个质量为 m ＝ 20 g 的子弹以 500 m/s 的水平速度射穿 A 后，速度变成 100 m/s ，最后物体 A 静止在车上．若物体 A 与小车间的动摩擦因数μ＝ 0.5(g 取 10 m/s 2)．(1)平板车最后的速度是多大？ (2)全过程损失的机械能为多少？(3)A 在平板车上滑行的时间为多少？分析： (1)对子弹和物块，由动量守恒得mv0＝ mv′＋M A v，得 v＝ 4 m/s，同理对 M 和 M A有 M A v＝ (M ＋ M A)v 车，得 v 车＝ 2 m/s(2)由能量守恒得：121212－－2(M＋ M A)v车＝ 2 392 J.ΔE＝2mv02mv′(3)由动量定理得：－μM－ M A v，gt＝M车得 t＝ 0.4 s答案： (1)2 m/s (2)2 392 J(3)0.4 s。
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专题十三碰撞与动量守恒近代物理初步(限时:45分钟)1.(2015浙江考前模拟)氢原子能级分布如图所示.(1)(单选)下列关于氢原子的说法,正确的是( )A.氢原子第一激发态的能量是-13.6 eVB.氢原子光谱是连续谱C.基态氢原子能吸收10.2 eV的光子发生跃迁D.在氢原子谱线中,从n=2能级跃迁到n=1能级时,辐射光子的波长最短(2)一群氢原子受激发后处于n=3能级,当它们向低能级跃迁时,辐射的光照射光电管阴极K,发生光电效应,测得遏止电压U c=9.80 V.则逸出光电子的最大初动能及阴极K的逸出功各为多少?解析:(1)-3.4 eV-(-13.6 eV)=10.2 eV,从其他能级跃迁到n=1能级时,能级差最小的是从n=2能级跃迁到n=1能级,故辐射光子的频率最小,光子的波长最长,选项C正确.(2)根据动能定理-eU c=0-E k,E k=9.8 eV;初动能最大的电子是从能级3跃迁至能级1辐射的光照射光电管阴极K时产生的,则hν=E3-E1E k=hν-W解得W=2.29 eV.答案:(1)C (2)9.8 eV 2.29 eV2.(2015浙大附中模拟)(1)(单选)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β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γ射线,下列说法正确的是( )A.碘131释放的β射线由氦核组成B.铯137衰变时辐射出的γ光子能量小于可见光光子能量C.与铯137相比,碘131衰变更慢D.铯133和铯137含有相同的质子数(2)一个连同装备共有100 kg的宇航员,脱离宇宙飞船后,在离飞船45 m的位置与飞船处于相对静止的状态.装备中有一个高压气源,能以50 m/s的速度喷出气体.宇航员为了能在10 min时间内返回飞船,他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出的气体质量为多少?解析:(1)β射线是电子流,γ光子能量大于可见光光子能量,同位素含有相同的质子数,选项D正确.(2)设宇航员的速度为u,则u== m/s=0.075 m/s,释放质量为m1的气体后,则根据动量守恒有0=m1v-(M-m1)u,代入数据得m1≈0.15 kg.答案:(1)D (2)0.15 kg3.(2015浙江自选模块)(1)(单选)以下说法正确的是( )A.所有原子核中的质子数和中子数都相等B.在核反应中,质量数守恒、电荷数守恒C.氢原子从高能级向低能级跃迁时能辐射出γ射线D.只要光照射金属电极的时间足够长,就能发生光电效应(2)(2015杭州二中仿真考试)光滑水平面上,用弹簧相连接的质量均为2 kg的A,B两物体都以v0=6 m/s的速度向右运动,弹簧处于原长.质量为4 kg的物体C静止在前方,如图所示,B与C发生碰撞后粘合在一起运动,在以后的运动中,求:①弹性势能最大值为多少?②当A的速度为零时,弹簧的弹性势能为多少?解析:(1)有些原子核中质子数与中子数相等,但大部分原子核内的质子数与中子数并不相等,故选项A错误;在核反应中,质量数守恒,电荷数也守恒,选项B正确;氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出光子,并不辐射γ射线,故选项C错误;如果照射光的频率低于该金属的极限频率,无论照射时间多长,都不能发生光电效应,选项D 错误.(2)①B,C碰撞瞬间,B,C的总动量守恒,由动量守恒定律得m B v0=(m B+m C)v解得v=2 m/s,三个物体速度相同时弹性势能最大,由动量守恒定律得m A v0+m B v0=(m A+m B+m C)v共,解得v共=3 m/s,设最大弹性势能为E p,由能量守恒得E p=m A+(m B+m C)v2-(m A+m B+m C)=12 J.②当A的速度为零时,由动量守恒定律得m A v0+m B v0=(m B+m C)v BC解得v BC=4 m/s,则此时的弹性势能E p′=m A+(m B+m C)v2-(m B+m C)=0.答案:(1)B (2)①12 J ②04.(2015浙江镇海中学模拟)(1)(单选)关于原子核的结合能,下列说法正确的是( )A.原子核的结合能等于使其完全分解成自由核子所需的最小能量B.一重原子核衰变成α粒子和另一原子核,衰变产物的结合能之和一定小于原来重核的结合能C.比结合能越大,原子核越不稳定D.自由核子组成原子核时,其质量亏损所对应的能量大于该原子核的结合能(2)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分离.已知前部分的卫星质量为m1,后部分箭体质量为m2,分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫星的速率v1是多大?解析:(1)比结合能越大,原子核越稳定;自由核子组成原子核时,其质量亏损对应的能量等于该原子核的结合能,选项B,C,D错误,A正确.(2)以初速度为正方向,箭体与卫星为研究对象,由动量守恒定律有(m1+m2)v0=m1v1+m2v2解得v1=v0+(v0-v2).答案:(1)A (2)v0+(v0-v2)5.(2015绍兴一中模拟)(1)(单选)下列说法正确的是( )A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.查德威克用α粒子轰击氮原子核发现了中子C.现在的很多手表指针上涂有一种新型发光材料,白天吸收光子,外层电子跃迁到高能轨道,晚上向低能级跃迁放出光子,其发光的波长一定跟吸收的光的波长完全一致D.将核子束缚在原子核内的核力,是不同于万有引力和电磁力的另一种相互作用(2)质量为40 kg的铁锤从5 m高处自由落下,打在水泥桩上,与水泥桩撞击时间为0.05 s,打击后铁锤速度减为零,试求撞击时铁锤对桩的平均冲击力(g取10 m/s2).解析:(1)放射性元素的半衰期由原子核内部因素决定,跟原子所处的物理化学状态无关,查德威克用α粒子轰击铍Be)核发现中子,选项A,B错误;跃迁时能级差不同,发光的波长与吸收的光的波长不同,选项C错误;核力是短程力,选项D正确.(2)铁锤下落5 m时,速度v== m/s=10 m/s,对铁锤由动量定理得(mg-)Δt=0-mv,代入数据解得=8 400 N.答案:(1)D (2)8 400 N6.(2015绍兴一中模拟)(1)(单选)下列说法中不正确的是( )A.阴极射线和β射线都是电子流,而且都是从原子核里面放出来的B.康普顿用光子模型成功地解释了康普顿效应,他的基本思想是:X射线的光子不仅具有能量,也具有动量C.玻尔的原子模型成功地解释了氢原子光谱的实验规律,但对于稍微复杂一点的原子就无法解释它的光谱现象了D.半衰期是个统计学名词,对于某放射性元素的个别原子核来讲没有意义(2)1932年查德威克用α粒子去轰击铍核,发现了中子,并产生一个新核,已知铍核的质量为9.012 19 u,α粒子的质量为4.002 60 u,新核的质量为12.000 00 u.中子的质量为1.008 665 u,已知1 u相当于931.5 MeV.则在该核反应中放出的能量为多少MeV?解析:(1)β射线是中子转化为质子时产生的,选项A错误;康普顿效应表明X射线的光子不仅具有能量,也像其他粒子那样具有动量,选项B正确;玻尔理论没有完全揭示微观粒子运动的规律,对于稍微复杂一点的原子如氦原子,玻尔理论就无法解释它的光谱现象,选项C正确;放射性元素的半衰期,描述的是一个统计规律,对于个别原子核来讲没有意义,选项D正确.(2)由题意核反应方程为He Be n C核反应中质量亏损Δm=9.012 19 u+4.002 60 u-12.000 00 u-1.008665 u=0.006 125 u,而1 u相当于931.5 MeV,所以该核反应释放的能量ΔE=0.006 125×931.5 MeV≈5.7 MeV. 答案:(1)A (2)5.7 MeV7.(2015余姚市第三次模拟)(1)(单选)根据玻尔理论,某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E′的轨道,辐射出波长为λ的光,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,则E′等于( )A.E-hB.E+hC.E-hD.E+h(2)室内装修污染四大有害气体是苯系物、甲醛、氨气和氡.氡存在于建筑水泥、矿渣砖、装饰石材及土壤中.氡看不到,嗅不到,既使在氡浓度很高的环境里,人们对它也毫无感觉.氡进入人的呼吸系统能诱发肺癌,是除吸烟外导致肺癌的第二大因素.静止的氡核Rn放出某种粒子x后变成钋核Po,粒子x的动能为E k1,若衰变放出的能量全部变成钋核和粒子x的动能.试回答下列问题:①写出上述衰变的核反应方程(请用物理学上规定的符号表示粒子x);②求钋核的动能E k2.解析:(1)E-E′=hν=h,则E′=E-h,选项C正确.(2)Rn Po He.②设粒子x的质量为m1,速度为v1,钋核的质量为m2,速度为v2,根据动量守恒定律有0=m1v1-m2v2钋核的动能E k2==×=.答案:(1)C (2)见解析8.(1)(单选)在光电效应实验中,两个实验小组分别在各自的实验室,约定用相同频率的单色光,分别照射锌和银的表面,结果都能发生光电效应,并记录相关数据.对于这两组实验,下列判断不正确的是( )A.因为材料不同逸出功不同,所以遏止电压U c不同B.饱和电流一定不同C.光电子的最大初动能不同D.因为光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同(2)如图,光滑水平直轨道上两滑块A,B用橡皮筋连接,A的质量为m,开始时橡皮筋松弛,B静止,给A向左的初速度v0.一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并粘在一起.碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半.求:①B的质量;②碰撞过程中A,B系统机械能的损失.解析:(1)根据E k=hν-W0和eU c=E k得出,频率相同,逸出功不同,则遏止电压不同,光电子的最大初动能也不同,故选项A,C正确;虽然光的频率相同,但光强不确定,所以单位时间逸出的光电子数可能相同,而饱和电流不一定相同,故选项B错误,D正确.(2)①以初速度v0的方向为正方向,设B的质量为m B,A,B碰撞后的共同速度为v,由题意知碰撞前瞬间A的速度为,碰撞前瞬间B的速度为2v,由动量守恒定律得m+2m B v=(m+m B)v①由①式得m B=;②②从开始到碰后的全过程,由动量守恒定律得mv0=(m+m B)v③设碰撞过程A,B系统机械能的损失为ΔE,则ΔE=m()2+m B(2v)2-(m+m B)v2④联立②③④式得ΔE=m.答案:(1)B (2)①②m。