【全程复习方略】高考物理二轮专题复习 辅导与训练 专题8 碰撞与动量守恒 近代物理初步高效演练.doc

【全程复习方略】2015年高考物理二轮专题复习 辅导与训练 专题8 碰撞与动量守恒 近代物理初步高效演练高 效 演 练1.(2014新课标全国卷)(1)关于天然放射性，下列说法正确的是()a.所有元素都可能发生衰变b.放射性元素的半衰期与外界的温度无关c.放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性d.、和三种射线中，射线的穿透能力最强e.一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线(2)如图，质量分别为ma、mb的两个弹性小球a、b静止在地面上方，b球距地面的高度h=0.8m，a球在b球的正上方。先将b球释放，经过一段时间后再将a球释放。当a球下落t=0.3s时，刚好与b球在地面上方的p点处相碰，碰撞时间极短，碰后瞬间a球的速度恰为零。已知mb=3ma，重力加速度大小g=10m/s2，忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求：b球第一次到达地面时的速度；p点距离地面的高度。【解析】(1)选b、c、d。本题考查了原子核的衰变。原子序数大于83的元素，都可以发生衰变，a错误；放射性、半衰期都与元素所处的物理、化学状态无关，b、c正确；三种射线、穿透能力依次增强，d正确；原子核发生或衰变时常常伴随光子，但同一原子核不会同时发生、衰变，e错误。(2)设b球第一次到达地面时的速度大小为vb，由运动学公式有vb=2gh将h=0.8 m代入上式，得vb=4m/s设两球相碰前后，a球的速度大小分别为v1和v1(v1=0)，b球的速度分别为v2和v2。由运动学规律可得v1=gt由于碰撞时间极短，重力的作用可以忽略，两球相碰前后的动量守恒，总动能保持不变。规定向下的方向为正，有mav1+mbv2=mbv212mav12+12mbv22=12mbv22设b球与地面相碰后的速度大小为vb，由运动学及碰撞的规律可得vb=vb设p点距地面的高度为h，由运动学规律可得h=vb2-v222g联立式，并代入已知条件可得h=0.75m答案：(1)b、c、d(2)4m/s0.75 m【加固训练】(1)原子核a发生衰变后变为原子核bax，原子核b发生衰变后变为原子核cdy，已知原子核a和原子核b的中子数相同，则两个生成核x和y的中子数以及a、b、c、d的关系可能是()a.x的中子数比y少1b.x的中子数比y少3c.如果a-d=2，则b-c=3d.如果a-d=2，则b-c=1(2)从某高处自由下落一块质量为m的物体，当物体下落高度h时，突然炸成两块，已知质量为m的一块碎片恰好能返回到开始下落的位置，求物体m刚炸裂时另一块碎片的速度大小。【解析】(1)选a、c。由衰变方程得b+2a+4a24he+bax,c-1dbcdy+-10e，且d+1-c=a-b+2，所以d-c=a-b+1，即y的中子数比x多1，选项a正确。由前式变形得b-c=a-d+1，若a-d=2，则b-c=3，故选项c正确。(2)由机械能守恒定律mgh=12mv2炸裂时，爆炸力远大于物体受到的重力，由动量守恒定律知：mv=-mv+(m-m)v解得v=m+mm-m2gh答案：(1)a、c(2)m+mm-m2gh2.(1)氢原子的能级如图所示。有一群处于n=4能级的氢原子，若原子从n=4向n=2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，则：这群氢原子发出的光中共有种频率的光能使该金属产生光电效应；从n=4向n=1跃迁时发出的光照射该金属，所产生的光电子的最大初动能为ev。(2)如图所示，质量为2m的小滑块p和质量为m的小滑块q都可看作质点，与轻质弹簧相连的q静止在光滑水平面上。p以某一初速度v向q运动并与弹簧发生碰撞，求：弹簧的弹性势能最大时，p、q的速度大小；弹簧的最大弹性势能。【解题指南】解答本题应注意以下三点：(1)光子能量大于或等于金属的逸出功的光才能使金属发生光电效应。(2)“光滑水平面”表明：作用过程中系统的动量守恒。(3)p、q速度相等时，p、q间距离最小，弹簧的弹性势能最大。【解析】(1)n=4向n=2跃迁时所发出的光正好使某种金属产生光电效应，e4-e2=2.55ev，所以该金属逸出功w0=2.55ev。氢原子跃迁时，共发出6种频率的光，光子能量分别为e2-e1=10.2ev，e3-e1=12.09ev，e4-e1=12.75ev，e4-e3=0.66ev，e4-e2=2.55ev，e3-e2=1.89ev，其中大于或等于2.55ev的有4种。n=4向n=1跃迁时发出的光子能量为12.75ev，根据光电效应方程h=ek+w0，可得ek=10.2ev。(2)当弹簧的弹性势能最大时，p、q速度相等，设为v1，由动量守恒定律：2mv+0=(2m+m)v1解得：v1=23v设弹簧的最大弹性势能为em，由能量守恒定律得：122mv2=12(2m+m)v12+em解得：em=13mv2答案：(1)410.2ev(2)23v13mv23.(2014宁波二模)(1)氢原子处于基态时，原子能量e1=-13.6ev，已知氢原子各定态能量与基态能量之间关系为en=e1n2，式中n=2、3、4、5()a.若氢原子处于n=2的定态，该氢原子的电离能为10.2evb.若氢原子处于n=2的定态，该氢原子的电离能为3.4evc.一个处于n=4定态的氢原子在向基态跃迁时最多放出3种频率的光子d.氢原子从n=4定态向n=3定态跃迁时要放出光子，氢原子的动能减小(2)目前核电站是利用核裂变产生的巨大能量来发电的。请完成下面铀核裂变可能的一个反应方程：u+01nba+3692kr+。已知u、ba、3692kr和中子的质量分别为m1、m2、m3和m4，则此反应中一个铀核裂变释放的能量为。(3)在真空中用波长为1的光子去轰击原来静止的电子，电子被射出后，光子反向运动，返回时光子波长为2，普朗克恒量为h，试比较1和2的大小，并求电子物质波的波长。【解析】(1)选b。量子数n=2时，能级的能量为e2=1n2e1=122(-13.6ev)=-3.4 ev，因此该氢原子的电离能为3.4ev，故a错误、b正确；处于n=4定态的氢原子在向基态跃迁时，由数学组合公式cn2求得这些氢原子向低能级跃迁的过程中可释放出6种不同频率的光子，故c错误；从n=4定态向n=3定态跃迁时要放出光子，但氢原子的动能增加，故d错误。(2)根据质量数和电荷数守恒得：裂变产物为301n，则核反应方程式为：u+01nba+3692kr+301n，由质能方程得，释放的核能：e=(m1-m2-m3-2m4)c2。(3)碰撞前光子能量为hc1，碰撞后光子的能量为hc2，在碰撞中电子获得了能量，所以光子能量变小，从而12由动量守恒定律得h1=h-h2解得=121+2答案：(1)b(2)301n(m1-m2-m3-2m4)c2(3)12121+24.(2014山东高考)(1)氢原子能级如图，当氢原子从n=3跃迁到n=2的能级时，辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是()a.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时，辐射光的波长大于656nmb.用波长为325nm的光照射，可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级c.一群处于n=3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633nm的光照射，不能使氢原子从n=2跃迁到n=3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)选c、d。能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，a错误；由em-en=hc可知，b错误，d正确；根据c32=3可知，辐射的光子频率最多3种，c正确。(2)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