【精品推荐】2020届高考物理一轮复习 第13章 动量守恒定律近代物理 6 章末热点集训课件 新人教版

[解析] (1)以初速度 v0 的方向为正方向，设 B 的质量为 mB， 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v2，碰撞前瞬间 B 的速度为 2v，由动量守恒定律得 mv2＋
2mBv＝(m＋mB)v
①
解得 mB＝m2 ．
②
(2)从开始到碰后的全过程，由动量守恒定律得
而第一次碰撞中系统动量守恒，有 2mv0＝2mv1＋mv2 由以上两式可得 v1＝v20 v2＝v0 所以第一次碰撞中的机械能损失量为 E＝12·2mv20－12·2mv21－12mv22＝14mv20． 答案：(1)23mv20 (2)14mv20
Байду номын сангаас
3．如图所示，在固定的光滑水平杆(杆足够 长)上，套有一个质量为 m＝0．5 kg 的光滑 金属圆环，轻绳一端拴在环上，另一端系着 一个质量为 M＝1．98 kg 的木块，现有一质 量为 m0＝20 g 的子弹以 v0＝100 m/s 的水平速度射入木块并 留在木块中(不计空气阻力和子弹与木块作用的时间，g＝ 10m/s2)，求： (1)圆环、木块和子弹这个系统损失的机械能； (2)木块所能达到的最大高度．
(2)欲使球跳起 0．8 m，应使球由静止下落的高度为 h＝00..684 m ＝1．25 m，球由 1．25 m 落到 0．8 m 处的速度为 v＝3 m/s， 则应在 0．8 m 处给球的冲量为 I＝mv＝1．5 N·s，方向竖 直向下． 答案：见解析
碰撞问题的求解 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： (1)B 的质量； (2)碰撞过程中 A、B 系统机械能的损失．
解析：(1)由题意可知，碰撞后的速度是碰撞前的 0．8 倍．设 皮球所处的初始高度为 H，与地板第一次碰撞前瞬时速度大 小为 v0＝ 2gH，第一次碰撞后瞬时速度大小(亦为第二次碰 撞前瞬时速度大小)v1 和第二次碰撞后瞬时速度大小 v2 满足 v2＝0．8v1＝0．82v0．设两次碰撞中地板对球的平均冲力分 别为 F1、F2，取竖直向上为正方向．根据动量定理，有 F1t＝mv1－(－mv0)＝1．8mv0 F2t＝mv2－(－mv1)＝1．8mv1＝1．44mv0 则 F1∶F2＝5∶4．
[解析] (1)设 B、C 碰撞后瞬间的速度为 v1，根据水平方向 动量守恒有 mBv0＝(mB＋mC)v1 解得 v1＝2 m/s． (2)设当 A 的速度为零时，B、C 整体的速度为 vBC，根据动量 守恒定律有 mAv0＋mBv0＝(mB＋mC)vBC 解得 vBC＝4 m/s
重力势能的增加量
第十三章 动量守恒定律 近代物理
章末热点集训
动量定理的应用 一艘帆船在湖面上顺风航行，在风力的推动下做速度 为 v0＝4 m/s 的匀速直线运动．若该帆船在运动状态下突然失 去风力的作用，则帆船在湖面上做匀减速直线运动，经过 t ＝8 s 才可静止．该帆船的帆面正对风的有效面积为 S＝10 m2， 帆船的总质量约为 M＝936 kg．若帆船在航行过程中受到的 阻力恒定不变，空气的密度为 ρ＝1．3 kg/m3，在匀速行驶状 态下估算： (1)帆船受到风的推力 F 的大小； (2)风速的大小 v．
mv0＝(m＋mB)v
③
设碰撞过程 A、B 系统机械能的损失为Δ E，则
Δ E＝12mv22＋12mB(2v)2－12(m＋mB)v2
④
联立②③④式得Δ E＝16mv20．
[答案]
m (1) 2
(2)16mv20
2．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 v0 向着静止的乙运动并 发生正碰，试求：
5．如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌 面相切，小滑块 A 和 B 分别静止在圆弧轨道的最高点和最低 点．现将 A 无初速释放，A 与 B 碰撞后结合为一个整体，并 沿桌面滑动．已知圆弧轨道光滑，半径 R＝0．2 m；A 和 B 的质量相等；A 和 B 整体与桌面之间的动摩擦因数 μ＝0．2．取 重力加速度 g＝10 m/s2．求：
A．子弹的末速度大小相等 B．系统产生的热量一样多 C．子弹对滑块做的功不相同 D．子弹和滑块间的水平作用力一样大
解析：选 AB．根据动量守恒，两次最终子弹与滑块的速度相 等，A 正确．根据能量守恒可知，初状态子弹的动能相同， 末状态两滑块与子弹的动能也相同，因此损失的动能转化成 的热量相等，B 正确．子弹对滑块做的功等于滑块末状态的 动能，两次相等，因此做功相等，C 错误．产生的热量 Q＝f× Δ s，由于产生的热量相等，而相对位移Δ s 不同，因此子弹 和滑块间的水平作用力大小不同，D 错误．
解析：(1)子弹射入木块过程，动量守恒，有 m0v0＝(m0＋M)v 在该过程中机械能有损失，损失的机械能为 Δ E＝12m0v20－12(m0＋M)v2 联立解得Δ E＝99 J． (2)木块(含子弹)在向上摆动过程中，木块(含子弹)和圆环在水 平方向动量守恒，有 (m0＋M)v＝(m0＋M＋m)v′
对光电效应的理解与应用 (2016·高考江苏卷)(1)贝克勒尔在 120 年前首先发现 了天然放射现象，如今原子核的放射性在众多领域中有着广 泛应用．下列属于放射性衰变的是________． A．146C→147N＋－01e B．23952U＋10n→13593I＋9359Y＋210n C．21H＋31H→42He＋10n D．42He＋2173Al→3105P＋10n
(3)光子的能量 E＝hλc
取 λ＝4．0×10－7m，则 E≈5．0×10－19J
根据 E>W0 判断，钠、钾、铷能发生光电效应．
[答案]
(1)A
hν (2) c
hν 2c
(3)见解析
6．某同学在研究某金属的光电 效应现象时，发现该金属逸出光电子的最大初动 能与入射光频率的关系如图所示．若图线在两坐 标轴上的截距分别为 a 和－b，由图线可以得到普朗克常量的 数值为________，单位为________．若入射光的频率为该金 属截止频率的 2 倍，则逸出的光电子的最大初动能为 __________J．
ΔEp＝12mAv20＋12(mB＋mC)v21－12(mB＋mC)v2BC 解得Δ Ep＝0 即当 A 的速度为零时，A 处于 B 中最低点，重力势能增加量 为零． [答案] (1)2 m/s (2)0
4．矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在 一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为 m 的子弹以速 度 v 水平射向滑块．若射击下层，子弹刚好不射出；若射击 上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图所示．则上述两种 情况相比较( )
由一束可见光照射上述金属的表面，请通过计算说明哪些能发
生光电效应．已知该可见光的波长范围为 4．0×10－7～7．6×
10－7m，普朗克常数 h＝6．63×10－34J·s．
[解析] (1)一个放射性原子核自发地放出一个粒子变成新的 原子核的过程为原子核的衰变，A 项为原子核衰变，B 项为 重核的裂变，C 项为轻核的聚变，D 项为原子核的人工转变， 因此 A 项正确． (2)频率为 ν 的光子的动量为 p＝hλ＝hcν，光被镜面全部垂直反 射回去，则光子在反射前后动量改变量的大小 2p＝2hcν．
(3)为了阻止光电子到达阳极，在 A、K 间应加 U 反＝________ 的反向电压． (4)下列方法一定能够增加饱和光电流的是________． A．照射光频率不变，增加光强 B．照射光强度不变，增加光的频率 C．增加 A、K 电极间的电压 D．减小 A、K 电极间的电压
(1)碰撞前瞬间 A 的速率 v； (2)碰撞后瞬间 A 和 B 整体的速率 v′； (3)A 和 B 整体在桌面上滑动的距离 l． 解析：设滑块的质量为 m． (1)根据机械能守恒定律 mgR＝12mv2 得碰撞前瞬间 A 的速率 v＝ 2gR＝2 m/s．
(2)根据动量守恒定律 mv＝2mv′ 得碰撞后瞬间 A 和 B 整体的速率 v′＝12v＝1 m/s． (3)根据动能定理12(2m)v′2＝μ(2m)gl 得 A 和 B 整体沿水平桌面滑动的距离 l＝2vμ′2g＝0．25 m． 答案：(1)2 m/s (2)1 m/s (3)0．25 m
[解析] (1)风突然停止，帆船只受到阻力 f 的作用，做匀减速 直线运动，设帆船的加速度为 a，则 a＝0－t v0＝－0．5 m/s2 根据牛顿第二定律有－f＝Ma，所以 f＝468 N 则帆船匀速运动时，有 F－f＝0 解得 F＝468 N． (2)设在时间 t 内，正对着吹向帆面的空气的质量为 m，根据 动量定理有－Ft＝m(v0－v)又 m＝ρS(v－v0)t 所以 Ft＝ρS(v－v0)2t 解得 v＝10 m/s． [答案] (1)468 N (2)10 m/s
解析：由爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0，光电子的最大 初动能与入射光频率的关系在纵轴上截距为－b＝－W0，即 金属逸出功为 W＝b．斜率ba＝h，即普朗克常量的数值为ba， 单位为 J·s．根据金属截止频率与逸出功的关系可知，若入 射光的频率为该金属截止频率的 2 倍，则逸出的光电子的最 大初动能为 b． 答案：ba J·s b
7．如图所示是研究光电管产生的电流的电路 图，A、K 是光电管的两个电极，已知该光电 管阴极的极限频率为 ν0．现将频率为 ν(大于 ν0) 的光照射在阴极上，则： (1)________是阴极，阴极材料的逸出功等于 ________． (2)加在 A、K 间的正向电压为 U 时，到达阴极的光电子的最 大动能为____________，将 A、K 间的正向电压从零开始逐 渐增加，电流表的示数的变化情况是________________．