2021届高考物理二轮复习训练17专题九碰撞与动量守恒近代物理初步

1、训练17碰撞与动量守恒近代物理初步1. 2021 天津卷 8分物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的开展.以下说法符合事实的是A. 赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论B. 查德威克用 a粒子轰击147N获得反冲核1780,发现了中子C. 贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构D. 卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型解析：此题考查物理学史及其相关的知识点，意在考查学生对近代物理史实的识记能力.赫兹通过一系列实验，得到了电磁波，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确.查德威克用 a粒子轰击4Be,获得反冲核126C,发现

2、了中子，选项 B错误.贝克勒尔发 现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构，选项C正确.卢瑟福通过对 a粒子散射实验结果的分析，提出了原子核式结构模型，选项D错误.解答此题的易错点主要有两处：一是查德威克发现中子的核反响方程； 二是卢瑟福提出 了原子核式结构模型的实验依据. 这就警示我们，对一些物理学史上的重大事件， 一定要准 确了解，不能似是而非.答案：AC2. 16分1以下有关原子结构和原子核的认识，正确的选项是A. y射线是高速运动的电子流B. 氢原子辐射光子后，其绕核运动的电子动能增大C. 太阳辐射能量的主要来源是太阳中发生的重核裂变D. 21083Bi的半衰期是5天，100克2108

3、3Bi经过10天后还剩下50克2多项选择如图为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的选项是4£7eV-0.54-0rft5-LSI-13.6-3.4A. 用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应B. 群处于n= 3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C. 一群处于n= 3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板外表所发出的光电子的最大初动能为 8.75 eVD. 用能量为10.3 eV的光子照射，可使处于基态的氧原子跃迁到激发态E. 用能量为14.0 eV的光子照射，可使处

4、于基态的氢原子电离解析：1 y射线是光子，A错；氢原子辐射光子后能量变小，绕核运动的 V半径变小， 动能增大，B对；太阳辐射能量来自于太阳中轻核聚变，C错；100克21083Bi经过10天还剩25克，D错.2氢原子从高能级向低能级跃迁时能量将以光子的形式辐射出来，而氢原子从高能级 跃迁到基态辐射光子能量的最小值为3.4 eV- 13.6 eV = 10.2 eV,远大于锌的逸出功，所以锌板一定可以发生光电效应，A错误；一群处于 n=3能级的氢原子向基态跃迁时，辐射光子数目为Ci= 3, B正确；一群处于n= 3能级的氢原子向基态跃迁时辐射光子的最大能 量为一1.51 eV 13.6 eV =

5、12.09 eV，克服逸出功后剩余的动能即为最大初动能，为 12.09 eV 3.34 eV = 8.75 eV , C正确；当氢原子吸收的光子能量刚好等于能级差时，氢原 子会跃迁到对应的高能级上去，由于没有任何一个高能级与基态的能级差等于10.3 eV,而且又缺乏以跃迁到无穷远发生电离，所以用能量为10.3 eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子跃迁，D错误；用能量为14.0 eV的光子照射，氢原子可以从基态跃迁到无穷远，多 余的能量转化为电离后的动能，E正确.答案：(1)B (2)BCE3. (12分)2021 -天津卷如下图，方盒 A静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B,盒的质量是滑块

6、的 2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为口.假设滑块以速度v开始向左运动，与盒的左、 右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动屡次，最终相对于盒静止，那么此时盒的速度大小为 ，滑块相对于盒运动的路程为 ./777777777777777777777777777解析：此题主要考查动量守恒定律、功能关系及其相关知识点， 意在考查学生运用相关知识解决问题的能力.设滑块B质量为m那么方盒A的质量为2m滑块B与方盒A构成的系统，在水平方向所 受的合外力为零，由动量守恒定律可得， mv= (m+ 2n)v',解得二者相对静止时方盒 A的速度v'= 3.设滑块B相对方盒A运动的路程为

7、L,322vmv，解得 L=.3 口g2“宀 v v 答案：3 33 3 口g4. (12分)(1)(多项选择)14C发生放射性衰变成为 间，其体内14c与12c的比例不变；生命活动结束后，1 2 114N，半衰期约5700年植物存活期14C的比例持续减少现通过测量得知，( )由功能关系，可得一 口 mg三3mv 勺A.B.C.D.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；以下说法正确的选项是 该古木的年代距今约5700年12c 13c、14c具有相同的中子数 14c衰变为14n的过程中放出卩射线 增加样品测量环境的压强将加速14c的衰变(2) 一质量为0.5 kg的小物块放在

8、水平地面上的A点，距离A点5 m的位置B处是一面墙，如下图.物块以vo= 9 m/s的初速度从 A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的2 速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止.g取10 m/s . 求物块与地面间的动摩擦因数口; 假设碰撞时间为0. 05 s ，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小 F; 求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W1解析：(1)剩余的碳14C占2，说明经过了一个半衰期， A正确；14c、13C 12C的质子数相 同，质量数不同，中子数不同，B错误；14C变为14N，质量数未变，放出的是电子流，即卩射线，C正确；半衰期不受外界环境影响，D错

9、误.(2)由动能定理得1 2 1 2口 mgs= mv 尹¥代入数据解得 口 = 0.32 由动量定理得 FAt = mv mv代入数据解得F= 130 N 物块反向运动过程中克服摩擦力所做的功等于物块动能的减少量1 2即 W 2v = 9 J答案：(1)AC (2)0.32 130 N 9 J5. (12分)2021 -北京卷 动量定理可以表示为Ap = FAt,其中动量p和力F都是x、y两个方向上分别研究.例矢量.在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的如，质量为 m的小球斜射到木板上，入射的角度是9，碰撞后弹出的角度也是9，碰撞前后的速度大小都是 v,如下图碰撞过程中忽略

10、小球所受重力.a. 分别求出碰撞前后 x、y方向小球的动量变化Apx、Apy；b. 分析说明小球对木板的作用力的方向.解析：a. x方向：动量变化为 Apx = mvsin 9 mvsin 9= 0y 方向：动量变化为 Apy= mcos 9 ( mcos 9 ) = 2mcos 9 方向沿y轴正方向b.根据动量定理可知，木板对小球作用力的方向沿y轴正方向；根据牛顿第三定律可知，小球对木板作用力的方向沿y轴负方向.6. (14分)(1)(多项选择)人们发现，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以辛離子平均険逐核子数)与原子序数有如下图的关系.以下关于原子结构和核反响的说法正确的选项是

11、()A由图可知，原子核 D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要吸收能量B. 由图可知，原子核 A裂变成原子核 B和C时会有质量亏损，要放出核能C. 原子核 A裂变成原子核B和C时放出的丫射线能使某金属板逸出光电子，假设增 加Y射线强度，那么逸出光电子的最大初动能增大D. 在核反响堆的铀棒之间插入镉棒是为了控制核反响速度E. 在核反响堆的外面修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏(2)滑块a b沿水平面上同一条直线发生碰撞；碰撞后两者粘在一起运动；经过一段时间后，从光滑路段进入粗糙路段.两者的位置x随时间t变化的图象如下图.求： 滑块a、 整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而

12、损失的机械能之比.解析：(1)原子核D E聚变成原子核F,放出能量，A错；A裂变成B C,放出能量, 对；增参加射光强度，光电子的最大初动能不变，C错；镉棒能吸收中子，可控制核反响速度, D正确；修建很厚的水泥层能防止放射线和放射性物质的泄漏，E正确.(2)设a、b的质量分别为 m、m, a、b碰撞前的速度为 Vi、V2.由题图得vi = 2 m/sV2= 1 m/sa b发生完全非弹性碰撞，碰撞后两滑块的共同速度为v.由题图得2 v= 3 m/s3由动量守恒定律得mv1+ mv2= ( m + m) v联立可得m : m= 1 : 8由能量守恒定律得，两滑块因碰撞而损失的机械能为1 2 1

13、2 1 2AE = 2mvi + 2他2 ?( m+ m) v由图象可知，两滑块最后停止运动由动能定理得，两滑块克服摩擦力所做的功为1 2W 2(m + m2) v联立以上两式，并代入数据得W AE= 1 : 2答案：(1)BDE (2) 1 : 8 1 : 27. (12 分)(1) 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22286Rr 21884Po+.已222 222知86Rn的半衰期约为3.8天，那么约经过 天，16 g的86Rn衰变后还剩1 g.(2) 如下图，一水平面上P点左侧光滑，右侧粗糙，质

14、量为m的劈A在水平面上静止，上外表光滑，A轨道右端与水平面平滑连接，质量为M的物块B恰好放在水平面上 P点，物块B与水平面的动摩擦因数为口= 0.2. 一质量为m的小球C位于劈A的斜面上，距水平面的高度为h= 0.9 m小球C从静止开始滑下，然后与B发生正碰(碰撞时间极短，且无机械1/P能损失).M= 2 m, g= 10 m/s 2,求： 小球C与劈A别离时，C的速度大小v。； 小球C与物块B碰后的速度vc和物块B的运动时间. 解析：(1)根据质量数、电荷数守恒得衰变方程：22286Rn 21884Po+ ；He亠、1 t根据衰变规律 rm= m() 一2 T代入数值解得t = 15.2天(

15、2)球C与劈A组成的系统在水平方向动量守恒、能量守恒，有 0= mv mA1 2 1mgh= 2mv+ 22 mA解得 vo= 3 m/s小球C与B发生正碰后速度分别为 vc和Vb,规定向右为正方向，由动量守恒定律得 mv= mC+ Mb机械能不损失，有1 2 1 2 1 2二mv = ：mv+ 二 Mv2 2 2代入M= 2m,得vb=vc=gh= 1 m/s(负号说明小球 C最后向左运动)物块B减速至停止运动的时间设为t，由动量定理得一 口 Mgt= 0 Mv解得t =牛血=1 s3 口g答案： ；He 15.2 (2)3 m/s 1 m/s，方向向左 1 s& (14分)如下图，一质量为 M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为 m的小木块A, m<M A B间动摩擦因数为 口，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度 vo,使A开始向左运动，B开始向右运动，最后 A不会滑离B,求：(1) A、B最后的速度大小和方向；(2) 从地面