【优化探究】高考物理二轮专题复习 素能提升 18 碰撞与动量守恒 近代物理初步（含解析）新人教版.doc

【优化探究】2015高考物理二轮专题复习 素能提升 1-8 碰撞与动量守恒 近代物理初步（含解析）新人教版1(2014年高考福建卷)(1)如图，放射性元素镭衰变过程中释放出、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表示射线，表示射线b表示射线，表示射线c表示射线，表示射线d表示射线，表示射线(2)一枚火箭搭载着卫星以速度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，后部分的箭体质量为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为_av0v2bv0v2cv0v2 dv0(v0v2)解析：(1)射线是高速氦核流，带正电，垂直进入匀强电场后，受电场力作用向右(负极板一侧)偏转，射线是高速电子流，带负电，应向左(正极板一侧)偏转，射线是高频电磁波，不带电，不偏转，a、b错误；射线垂直进入匀强磁场，根据左手定则判定c正确，d错误(2)箭体与卫星分离过程动量守恒，由动量守恒定律有(m1m2)v0m1v1m2v2，解得v1v0(v0v2)，d正确答案：(1)c(2)d2.(2014年高考山东卷)(1)(多选)氢原子能级如图，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是_a氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmb用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级c一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级(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)由e初e终hh可知，氢原子跃迁时始末能级差值越大，辐射的光子能量越高、波长越短，由能级图知e3e2e2e1，故a错误由得121.6 nmv1，得m3 kg.答案：(1)ad(2)m3 kg课时跟踪训练1(1)(多选)下列四幅图的有关说法中正确的是_球m1以v碰静止球m2放射线在磁场中偏转光电流与电压的关系a图中，若两球质量相等，碰后m2的速度一定不大于vb图中，射线甲由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷c图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，遏止电压uc越大d图中，链式反应属于重核的裂变(2)质量分别为m1和m2的两个小球叠放在一起，从高度为h处自由落下，如图所示已知h远大于两球半径，所有的碰撞都是完全弹性碰撞，且都发生在竖直方向上若碰撞后m2恰处于平衡状态，求两个小球的质量之比m1m2；小球m1上升的最大高度解析：(1)图中，若两球质量相等，只有在完全弹性碰撞时碰后m2的速度才等于v，一般碰撞，机械能损失，所以碰后m2的速度一定不大于v，选项a正确图中，射线丙由粒子组成，每个粒子带两个单位正电荷，选项b错误图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大，遏止电压uc不变，选项c错误图中，链式反应属于重核的裂变，选项d正确(2)下降过程为自由落体运动，触地时两球速度相同，v，m2碰撞地之后，速度瞬间反向，大小相等，选m1与m2碰撞过程为研究过程，碰撞前后动量守恒，设碰后m1速度大小为v1，碰后m2处于平衡状态，速度为0.选向上方向为正方向，则(m2m1)vm1v1由能量守恒定律得(m2m1)v2m1v，联立解得m1m213，v12.反弹后高度hv/(2g)4h.答案：(1)ad(2)134h2(2014年洛阳联考)(1)下列说法正确的是_a电子的衍射现象说明实物粒子具有波动性b235u的半衰期约为7亿年，随地球环境的变化，半衰期可能变短c原子核内部某个质子转变为中子时，放出射线d在、这三种射线中，射线的穿透能力最强，射线的电离能力最强e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，同时电子的动能增加，电势能减小(2)如图所示，质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，质量为2m的小孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，木箱相对于冰面运动的速度为v，木箱运动到右侧墙壁时与竖直的墙壁发生弹性碰撞，反弹后被小孩接住，求整个过程中小孩对木箱做的功解析：(1)电子通过狭缝或小孔后，其分布类似光的衍射图样，说明实物粒子具有波动性，选项a正确；原子核的半衰期不随温度、压强等物理环境或化学条件而改变，选项b错误；由核反应中电荷数守恒和质量数守恒知，原子核内的某质子转变成中子时，将释放出正电子，选项c错误；在、三种射线中，穿透能力最强的是射线，电离能力最强的是射线，选项d正确；由跃迁方程可知，氢原子的核外电子由较高能级向较低能级跃迁时，将释放光子，这种跃迁相当于核外电子由距原子核较远轨道迁移到较近轨道，原子核和电子之间的静电力对电子做正功，电子的动能增加而电势能减小，选项e正确(2)取向左为正方向，根据动量守恒定律，有推出木箱的过程：0(m2m)v1mv，接住木箱的过程：mv(m2m)v1(mm2m)v2.设人对木箱做的功为w，对木箱由动能定理得wmv，解得wmv2.答案：(1)ade(2)mv23(2014年高考江苏卷)(1)已知钙和钾的截止频率分别为7.731014 hz和5.441014 hz，在某种单色光的照射下两种金属均发生光电效应，比较它们表面逸出的具有最大初动能的光电子，钙逸出的光电子具有较大的_a波长b频率c能量 d动量(2)氡222是一种天然放射性气体，被吸入后，会对人的呼吸系统造成辐射损伤它是世界卫生组织公布的主要环境致癌物质之一其衰变方程是rnpo_.已知rn的半衰期约为3.8天，则约经过_天，16 g的rn衰变后还剩1 g.(3)牛顿的自然哲学的数学原理中记载，a、b两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为1516.分离速度是指碰撞后b对a的速度，接近速度是指碰撞前a对b的速度若上述过程是质量为2m的玻璃球a以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球b，且为对心碰撞，求碰撞后a、b的速度大小解析：(1)由光电效应方程ekmhwhh0钙的截止频率大，因此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p，故动量小，由，可知波长较长，则频率较小，选项a正确(2)由质量数、电荷数守恒有rnpohe.由m得n4，tnt43.815.2 天(3)设a、b球碰撞后速度分别为v1和v2，由动量守恒定律知2mv02mv1mv2，且由题意知，解得v1v0，v2v0答案：(1)a(2)he(或)15.2(3)v0v04.(1)(多选)如图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同颜色的光关于这些光下列说法正确的是_a由n4能级跃迁到n1能级产生的光子能量最大b由n2能级跃迁到n1能级产生的光子频率最小c这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光d用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 ev的金属铂能发生光电效应(2)若u俘获一个中子裂变成sr及xe两种新核，且三种原子核的质量分别为235.043 9 u、89.907 7 u和135.907 2 u，中子质量为1.008 7 u(1 u1.660 61027 kg,1 u对应931.5 mev)写出铀核裂变的核反应方程；求9.2 kg纯铀235完全裂变所释放的能量是多少？(取两位有效数字)解析：(1)由n4能级跃迁到n1能级产生的光子能量e10.85(13.6)ev12.75 ev为跃迁时产生光子能量的最大值，a正确由n4向n3能级跃迁时，产生的光子能量最小，频率也最小，b错这些氢原子跃迁时共可辐射出6种不同频率的光，c错从n2能级跃迁到n1能级辐射出的光子能量为10.2 ev，大于金属铂的逸出功(6.34 ev)，故能发生光电效应，d正确(2)unsrxe10n.因为一个铀核裂变的质量亏损m(235.043 9 u1.008 7 u)(89.907 7 u135.907 2 u101.008 7 u)0.150 7 u，故9.2 kg的铀裂变后总的质量亏损为m6.0210230.150 79.2103/235 u3.551024 u，所以emc23.551024931.5 mev3.31027 mev.答案：(1)ad(2)unsrxe10n3.31027 mev5(1)某放射性元素原子核x有n个核子，发生一次衰变和一次衰变后，变为y核，衰变后y核的核子数为_，若该放射性元素经过时间t，还剩下1/8没有衰变，则它的半衰期为_，如果衰变前x核的质量为mx，衰变后产生y核的质量为my，粒子的质量为m，粒子的质量为m，光在真空中传播的速度为c，则衰变过程中释放的核能为_(2)如图所示，质量分别为ma1 kg、mb4 kg的木块a、木板b置于光滑水平面上，质量为mc2 kg的木块c置于足够长的木板b上，b、c之间用一轻弹簧拴接且接触面光滑开始时b、c静止，a以v010 m/s的初速度向右运动，与b碰撞后b的速度为3.5 m/s，碰撞时间极短求：a、b碰撞后瞬间a的速度；弹簧第一次恢复原长时c的速度大小解析：(1)衰变后核子数少4个(其中2个质子、2个中子)，衰变后核子数不变(中子少1个、质子多1个)，y核的核子数为n4；根据半衰期的公式，得到该放射性元素的半衰期为t/3；根据爱因斯坦质能方程得到emc2(mxmymm)c2.(2)因碰撞时间极短，a、b碰撞过程中，c的速度为零，a、b系统动量守恒，则有mav0mavambvb，碰后瞬间a的速度为va4 m/s，方向与a初速度方向相反弹簧第一次恢复原长时，弹性势能为零设此时b的速度大小为vb，c的速度大小为vc.b、c相互作用过程中动量守恒、能量守恒，有mbvbmbvbmcvc，mbvmbvb2mcv，联立解得vcvb4.7 m/s.答案：(1)n4(mxmymm)c2(2)4 m/s，方向与a初速度方向相反4.7 m/s6.(1)如图为氢原子的能级图，大量处于n4激发态的氢原子跃迁时，发出多个能量不同的光子，其中频率最大的光子能量为_ ev，若用此光照射到逸出功为2.75 ev的光电管上，则加在该光电管上的遏止电压为_v.(2)如图所示，在光滑的水平面上有两个物块a、b，质量分别为ma3 kg，mb6 kg，它们之间由一根不可伸长的轻绳相连，开始时绳子完全松弛，两物块紧靠在一起现用3 n的水平恒力f拉b，使b先运动，当轻绳瞬间绷直后再拉a、b共同前进，在b总共前进0.75 m 时，两物块共同向前运动的速度为m/s，求连接两物块的绳长l.解析：(1)当氢原子从n4激发态的能级直接跃迁到第一能级时发出的光子能量最大，频率最大则由he4e1，可求得h12.75 ev；根据(h2.75 ev)eu0，可得u10 v.(2)当b前进距离l时，由动能定理flmbv，得vb，此后a、b以共同速度运动，由动量守恒mbvb(mamb)vab，然后a、b一起匀加速运动，由牛顿第二定律和运动学公式，可得vab2v2x，x0.75l，解得l0.25 m.答案：(1)12.7510(2)0.25 m7(2014年山东泰安高三质检)(1)下列说法正确的是()a具有相同的质子数而中子数不同的原子互称同位素b某原子核经过一次衰变后，核内质子数减少4个c.pu与u的核内具有相同的中子数和不同的核子数d进行光谱分析时既可以用连续光谱，也可以用线状光谱(2)如图所示，质量为m210 kg的滑块静止于光滑水平面上，一小球m15 kg，以v110 m/s的速度与滑块相碰后以2 m/s的速率被弹回碰撞前两物体的总动能为_j，碰撞后两物体的总动能为_j，说明这次碰撞是_(选填“弹性碰撞”或“非弹性碰撞”)(3)氢原子的能级如图所示，求：当氢原子从n4向n2的能级跃迁时，辐射的光子照射在某金属上，刚好能发生光电效应，则该金属的逸出功为多少？现有一群处于n4的能级的氢原子向低能级跃迁，在辐射出的各种频率的光子中，能使该金属发生光电效应的频率共有多少种？解析：(1)同位素的质子数相同，中子数不同，a正确；某原子核经过一次衰变后，核内质子数减少2个，b错误；pu和u的核内具有相同的核子数和不同的中子数和质子数，c错误；进行光谱分析时只能用线状光谱，不能用连续光谱，d错误(2)碰撞前总动能为m1v250 j，碰撞过程动量守恒有m1v1m2v2m1v1，得v26 m/s，故碰撞后系统总动能为m1v12m2v190 j250 j，故这次碰撞为非弹性碰撞(3)we4e20.85 ev(3.40 ev)2.55 ev.一群处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时能放出6种不同频率的光，但43和32两种光子不能使该金属发生光电效应，故共有4种频率的光子能使该金属发生光电效应答案：(1)a(2)250190非弹性碰撞(3)2.55 ev4种8(1)以往我们认识的光电效应是单光子光电效应，即一个电子在极短时间内只能吸收到一个光子而从金属表面逸出强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识，用强激光照射金属，由于其光子密度极大，一个电子在极短时间内吸