（浙江专用）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.doc

专题十三 碰撞与动量守恒 近代物理初步(限时:45分钟) 【测控导航】考点题号(难易度)1.衰变、核反应方程与核能2(1)(易),4(1)(易),5(1)(易),6(中)2.氢原子能级跃迁、光电效应1(易),3(1)(易),7(1)(中),8(1)(易)3.动量定理的应用4(2)(中),5(2)(中)4.动量守恒定律的应用2(2)(易),3(2)(中),7(2)(中),8(2)(中)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uc=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-euc=0-ek,ek=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h=e3-e1ek=h-w解得w=2.29 ev.答案:(1)c(2)9.8 ev2.29 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,发生衰变时会辐射射线,下列说法正确的是()a.碘131释放的射线由氦核组成b.铯137衰变时辐射出的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)射线是电子流,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=xt=451060 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m10.15 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:弹性势能最大值为多少? 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)b,c碰撞瞬间,b,c的总动量守恒,由动量守恒定律得mbv0=(mb+mc)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mav0+mbv0=(ma+mb+mc)v共,解得v共=3 m/s,设最大弹性势能为ep,由能量守恒得ep=12mav02+12(mb+mc)v2-12(ma+mb+mc)v共2=12 j.当a的速度为零时,由动量守恒定律得mav0+mbv0=(mb+mc)vbc解得vbc=4 m/s,则此时的弹性势能ep=12mav02+12(mb+mc)v2-12(mb+mc)vbc2=0.答案:(1)b(2)12 j04.(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+m2m1(v0-v2).答案:(1)a(2)v0+m2m1(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,查德威克用粒子轰击铍(49be)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=2gh=2105 m/s=10 m/s,对铁锤由动量定理得(mg-f)t=0-mv,代入数据解得f=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,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)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24he+49be01n+612c核反应中质量亏损m=9.012 19 u+4.002 60 u-12.000 00 u-1.008 665 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e=0.006 125931.5 mev5.7 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-hcb.e+hcc.e-hcd.e+hc(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86222rn放出某种粒子x后变成钋核84218po,粒子x的动能为ek1,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: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);求钋核的动能ek2.解析:(1)e-e=h=hc,则e=e-hc,选项c正确.(2)86222rn84218po+24he.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ek2=(m2v2)22m2=m1v122m1m2=2ek1109.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uc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: b的质量;碰撞过程中a,b系统机械能的损失.解析:(1)根据ek=h-w0和euc=ek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,