高考物理二轮复习 专题限时训19 动量守恒定律和原子物理（含解析）.doc

动量守恒定律和原子物理(限时45分钟)综合题(每小题15分，共90分)1(2014新课标全国卷)(1)在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用下列说法符合历史事实的是_(填正确答案标号)a密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值b贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核c居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(po)和镭(ra)两种新元素d卢瑟福通过粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子e汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷(2)现利用图(a)所示的装置验证动量守恒定律在图(a)中，气垫导轨上有a、b两个滑块，滑块a右侧带有一弹簧片，左侧与打点计时器(图中未画出)的纸带相连；滑块b左侧也带有一弹簧片，上面固定一遮光片，光电计时器(未完全画出)可以记录遮光片通过光电门的时间(a)实验测得滑块a的质量m10.310 kg，滑块b的质量m20.108 kg，遮光片的宽度d1.00 cm；打点计时器所用交流电的频率f50.0 hz.将光电门固定在滑块b的右侧，启动打点计时器，给滑块a一向右的初速度，使它与b相碰碰后光电计时器显示的时间为tb3.500 ms，碰撞前后打出的纸带如图(b)所示(b)若实验允许的相对误差绝对值最大为5%，本实验是否在误差范围内验证了动量守恒定律？写出运算过程答案：(1)ace(2)见解析解析：(1)密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值为1.61019 c，选项a正确；贝克勒尔通过对天然放射性研究发现了放射性元素，选项b错误；居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(po)和镭(ra)两种新元素，选项c正确；卢瑟福通过粒子散射实验，得出了原子的核式结构理论，选项d错误；汤姆孙通过对阴极射线在电场及在磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成，并测定了粒子的比荷，选项e正确(2)按定义，物体运动的瞬时速度大小为vv式中s为物块在很短时间t内走过的路程，设纸带上打出相邻两点的时间间隔为ta，则ta0.02 sta可视为很短，设在a碰撞前后瞬时速度大小分别为v0、v1，将式和图给实验数据代入式可得：v0 m/s2.00 m/sv1 m/s0.970 m/s设b在碰撞后的速度大小为v2，由式有v2代入题所给的数据可得：v22.86 m/s设两滑块在碰撞前后的动量分别为p和p，则pm1v0pm1v1m2v2两滑块在碰撞前后总动量相对误差的绝对值为100%联立式并代入有关数据，可得：1.7%5%因此，本实验在允许的误差范围内验证了动量守恒定律2(1)下列说法正确的是_(填正确答案标号)a卢瑟福用实验得出原子核具有复杂的结构b玻尔认为，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的c重核的裂变过程质量增大，轻核的聚变过程有质量亏损d将放射性元素掺杂到其他稳定元素中，并降低其温度，该元素的半衰期不变e光电效应的实验中，遏止电压与入射光的频率有关(2)如图所示，在光滑的水平面上，有质量分别为1 kg、2 kg、4 kg的三个小球a、b、c，小球a、b之间有一个弹簧(与a、b不拴接)，在外力作用下处于压缩状态，弹簧的弹性势能ep108 j某时刻撤去外力，由静止释放a、b，小球b离开弹簧后与静止的c正碰，碰撞后粘在一起，求b、c粘在一起后的速度大小答案：(1)bde(2)2 m/s解析：(1) 卢瑟福通过粒子散射实验得出原子核式结构模型，a错误；根据玻尔理论，氢原子中电子轨道是量子化的，能量也是量子化的，b正确；重核裂变和轻核聚变均释放能量，都有质量亏损，c错误；元素的半衰期与外界因素无关，只取决于元素的自身特点，d正确；由光电效应方程ekmhw0和eucekm知， 遏止电压uc与入射光的频率有关，e正确(2)a、b系统动量守恒，有mav1mbv20根据机械能守恒，有epmavmbvb、c碰撞过程动量守恒，有mbv2(mbmc)v解得v2 m/s.3(2015山东理综)(1)14c发生放射性衰变成为14n，半衰期约5 700年已知植物存活期间，其体内14c与12c的比例不变；生命活动结束后，14c的比例持续减小现通过测量得知，某古木样品中14c的比例正好是现代植物所制样品的二分之一下列说法正确的是_(双选，填正确答案标号)a该古木的年代距今约5 700年b12c、13c、14c具有相同的中子数c14c衰变为14n的过程中放出射线d增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变(2)如图，三个质量相同的滑块a、b、c，间隔相等地静置于同一水平直轨道上现给滑块a向右的初速度v0，一段时间后a与b发生碰撞，碰后a、b分别以v0、v0的速度向右运动，b再与c发生碰撞，碰后b、c粘在一起向右运动滑块a、b与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值两次碰撞时间均极短求b、c碰后瞬间共同速度的大小答案：(1)ac(2)v0解析：(1)古木样品中14c的比例是现代植物所制样品的二分之一，根据半衰期的定义知该古木的年代距今约5 700年，选项a正确同位素具有相同的质子数，不同的中子数，选项b错误.14c的衰变方程为 6c 7ne，所以此衰变过程放出射线，选项c正确放射性元素的半衰期与核内部自身因素有关，与原子所处的化学状态和外部条件无关，选项d错误(2)设滑块质量为m，a与b碰撞前a的速度为va，由题意知，碰撞后a的速度vav0，b的速度vbv0，由动量守恒定律得mvamvamvb设碰撞前a克服轨道阻力所做的功为wa，由功能关系得wamvmv设b与c碰撞前b的速度为vb，b克服轨道阻力所做的功为wb，由功能关系得wbmvmvb2据题意可知wawb设b、c碰撞后瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得mvb2mv联立式，代入数据得vv0.4.(2015河南洛阳二模)(1)下列说法正确的是_(填正确答案标号)a温度越高，放射性元素的半衰期越长b天然放射现象说明原子核内部是有结构的c汤姆孙通过粒子散射实验提出了原子的核式结构d光的波长越大，光子的能量越小e由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子(2)如图所示，在光滑的水平面上放置一个质量为2m的小板b，b的左端放置一个质量为m的物块a，已知a、b之间的动摩擦因数为.现有质量为m的小球以水平速度v0飞来与a物块碰撞后立即粘住，在整个运动过程中物块a始终未滑离木板b，且物块a可视为质点，求：物块a相对b静止后的速度大小；木板b至少多长答案：(1)bde(2)0.25v0解析：(1)放射性元素的半衰期与元素的自身因素有关，与温度无关，a错误；贝克勒尔发现天然放射现象，而射线是原子核内部发生变化产生的，说明原子核有内部结构，b正确；卢瑟福通过粒子散射实验提出了原子的核式结构，c错误；光的频率越小即波长越大，光子的能量越小，d正确；由玻尔理论，原子从激发态跃迁到基态时，能级降低，释放能量，以光子形式放出，e正确(2)设小球和物块a碰撞后二者的速度为v1，三者相对静止后速度为v2，规定向右为正方向，根据动量守恒得：mv02mv12mv14mv2联立得v20.25v0.当a在木板b上滑动时，系统的动能转化为摩擦生热，设木板b的长度为l，假设a刚好滑到b的右端时共速，则由能量守恒得：2mv4mv2mgl联立得l.5(2015陕西高三二模)(1)约里奥居里夫妇因发现人工放射性而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素p衰变成 si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_，p是p的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg p随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg 的 p经_天的衰变后还剩0.25 mg.(2)如图所示，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块a、b、c，b的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计)设a以速度v0朝b运动，压缩弹簧；当a、b速度相等时，b与c恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设b和c碰撞过程时间极短求从a开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，整个系统损失的机械能；弹簧被压缩到最短时的弹性势能答案：(1)正电子56天(5458天均算对)(2)mvmv解析：(1)根据题意，p的衰变方程为：psie，即这种粒子为正电子题图中p纵坐标表示剩余的质量，设经过t天4 mg的p还剩0.25 mg，也就是1 mg中还剩 mg，由题图估读出此时对应天数为56天(5458天均算对)(2)从a压缩弹簧到a与b具有相同速度v1时，对a、b与弹簧组成的系统，由动量守恒定律得：mv02mv1此时b与c发生完全非弹性碰撞，设碰撞后瞬时速度为v2，损失的机械能为e，对b、c组成的系统，由动量守恒定律得：mv12mv2mve(2m)v联立解得：emv.因v2v1，a将继续压缩弹簧，直到a、b、c三者速度相同，设此速度为v3，此时弹簧被压缩至最短，其弹性势能为ep，由动量守恒和能量守恒得：mv03mv3mve(3m)vep联立解得：epmv.6(1)玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图如图所示当氢原子从n4的能级跃迁到n2的能级时，辐射出频率为_hz的光子，用该频率的光照射逸出功为2.25 ev的钾表面，产生的光电子的最大初动能为_ev.(电子电量e1.601019 c，普朗克常量h6.631034 js)(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系统机械能的损失答案：(1)6.1510140.3(2)mv解析：(1)根据0.85(3.4)1.61019h，可求得光子的频率6.151014hz；根据e