高考物理二轮复习 第14讲 动量守恒定律 原子结构和原子核活页规范训练

第14讲动量守恒定律原子结构和原子核(选修3－5)1．(1)如图6－14－8所示是用光照射某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的变化图线(直线与横轴的交点坐标为4.27，与纵轴交点坐标为0.5)．由图6－14－8可知()．图6－14－8A．该金属的截止频率为4.27×1014HzB．该金属的截止频率为5.5×1014HzC．该图线的斜率表示普朗克常量D．该金属的逸出功为0.5eV(2)如图6－14－9所示，光滑水平面上有质量均为2m的木块A、B，A静止，B以速度eq\f(v0,6)水平向左运动，质量为m的子弹以水平向右的速度v0射入木块A，穿出A后，又射入木块B而未穿出，A、B最终以相同的速度向右运动．若B与A始终未相碰，求子弹穿出A时的速度．图6－14－9解析(1)图线在横轴上的截距为截止频率，A正确，B错误；由光电效应方程Ek＝hν－W0，可知图线的斜率为普朗克常量，C正确；金属的逸出功为：W0＝hνc＝eq\f(6.63×10－34×4.27×1014,1.6×10－19)eV＝1.77eV，D错误．(2)以子弹、木块A组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得mv0＝2mvA＋mv以子弹及木块A、B组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得mv0－2m×eq\f(v0,6)＝5mvA，解得v＝eq\f(11,15)v0.答案(1)AC(2)eq\f(11,15)v02．(1)铀核裂变的一种方式是：eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(143,60)Nd＋eq\o\al(90,40)Zr＋3eq\o\al(1,0)n＋8X，该反应的质量亏损是3.2×10－34kg.①X代表的粒子符号(要标出质量数和电荷数)是________．②该反应放出的能量是________J(结果保留3位有效数字)．(2)如图6－14－10所示，一砂袋用无弹性轻细绳悬于O点．开始时砂袋处于静止状态，此后用弹丸以水平速度击中砂袋后均未穿出．第一次弹丸的速度为v0，打入砂袋后二者共同摆动的最大摆角为θ(θ<90°)，当其第一次返回图示位置时，第二粒弹丸以另一水平速度v又击中砂袋，使砂袋向右摆动且最大摆角仍为θ.若弹丸质量均为m，砂袋质量为4m，弹丸和砂袋形状大小忽略不计，求：两粒弹丸的水平速度之比eq\f(v0,v)为多少？图6－14－10解析(2)第一次子弹射入砂袋后速度为v1，根据机械能守恒定律可得eq\f(1,2)×5mveq\o\al(2,1)＝5mgl(1－cosθ)子弹射入砂袋的过程中动量守恒，则mv0＝(m＋4m)v解得v0＝5eq\r(2gl1－cosθ)第二次子弹射入砂袋时，由机械能守恒定律可知，砂袋的速度大小仍为v1，而且进入砂袋后，砂袋的速度大小还是v1，根据动量守恒定律得mv－5mv1＝6mv1解得v＝11v1＝11eq\r(2gl1－cosθ)所以两粒子弹的速度大小之比为eq\f(v0,v)＝eq\f(5,11).答案(1)eq\o\al(0,－1)e2.88×10－17(2)eq\f(5,11)3．(1)下列说法正确的是________．A．根据E＝mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着简单的正比关系B．在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子不可能落在暗条纹处C．一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出两种频率的光子D．已知能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为2hν0(2)如图6－14－11，车厢的质量为M，长度为L，静止在光滑水平面上，质量为m的木块(可看成质点)以速度v0无摩擦地在车厢底板上向右运动，木块与前车壁碰撞后以速度eq\f(v0,2)向左运动，则再经过多长时间，木块将与后车壁相碰？图6－14－11解析(1)根据E＝mc2可知物体所具有的能量和它的质量之间存在着正比关系，A对；在单缝衍射实验中，假设只让一个光子通过单缝，则该光子落在的位置是不确定的，B错；一群氢原子从n＝3的激发态向较低能级跃迁，最多可放出3种频率的光子，C错；能使某金属发生光电效应的极限频率为ν0，则当频率为2ν0的单色光照射该金属时，光电子的最大初动能为Ekm＝2hν0－hν0＝hν0，D错．(2)木块和车厢组成的系统动量守恒，设向右为正方向，碰后车厢的速度为v′mv0＝Mv′－meq\f(v0,2)，得v′＝eq\f(3mv0,2M)，方向向右，设t时间后木块将与后车壁相碰，则：v′t＋eq\f(v0,2)t＝Lt＝eq\f(L,\f(v0,2)＋\f(3mv0,2M))＝eq\f(2ML,M＋3mv0).答案(1)A(2)eq\f(2ML,M＋3mv0)4．(1)从物理学的角度来看，以下说法正确的是()．A．福岛核电站的爆炸是高温高压作用下产生的氢气发生了核聚变B．核污染主要是指核反应过程中会放出一些放射性同位素能长时期存在于周围环境中C．核辐射主要是指核反应过程中所释放出的α射线、β射线和γ射线D．防化人员所穿的防化服主要是防止β射线、γ射线对人体的伤害(2)如图6－14－12所示，木板A的质量mA＝1kg，足够长的木板B质量mB＝4kg，质量mC＝4kg的木块C置于木板B上，水平面光滑，B、C之间有摩擦．现使A以v0＝12m/s的初速度向右运动，与B碰撞后以4m/s的速度弹回．(取g＝10m/s2) 图6－14－12①求B运动过程中的最大速度大小；②碰撞后C在B上滑行了2m，求B、C之间的动摩擦因数．解析(1)氢气爆炸是化学反应，不是核反应，A错误；核污染主要是放射性污染，其产生的α射线、β射线、γ射线对人体都有伤害，B、C正确；防化服主要是防止危险性化学物品和腐蚀性物质对人体的伤害，D错误．(2)①A与B碰后瞬间，B的速度最大．取A、B组成的系统为研究对象，A、B系统动量守恒(取向右为正方向)，有：mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB代入数据得：vB＝4m/s.②设B、C最终以共同速度v运动，取B、C系统为研究对象，B、C系统动量守恒，有：mBvB＋0＝(mB＋mC)v代入数据得：v＝2m/s又μmCgl＝eq\f(1,2)mBveq\o\al(2,B)－eq\f(1,2)(mB＋mC)v2得μ＝0.2.答案(1)BC(2)①4m/s②0.25．(1)下列说法中正确的是________．A．核反应方程：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋x，其中x一定是质子B．铀核裂变的核反应是eq\o\al(235,92)U→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋2eq\o\al(1,0)nC．原子核经过一次α衰变，中子减少2个D．重核裂变过程会发生质量亏损，轻核聚变过程总质量会增加E．某金属在频率为ν的单色光束照射下发出光电子，其最大初动能可以等于hν(2)如图6－14－13所示，质量mA＝2kg的木块A静止在光滑水平面上．质量mB＝1kg的木块B以某一初速度v0＝5m/s向右运动，与A碰撞后两者均向右运动．木块A向右运动，与挡板碰撞反弹(与挡板碰撞无机械能损失)．后来与B发生二次碰撞，碰后A、B同向运动，速度分别为0.9m/s、1.2m/s.求：图6－14－13①第一次A、B碰撞后A的速度；②第二次碰撞过程中，A对B做的功．解析(1)根据电荷数、质量数守恒的原则，可判断x的电荷数、质量数均为1，x为质子，A对；铀核裂变的核反应是链式反应，为eq\o\al(235,92)U＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(141,56)Ba＋eq\o\al(92,36)Kr＋3eq\o\al(1,0)n，消去eq\o\al(1,0)n，核反应就不能发生，B错；发生一次α衰变，电荷数减小2，中子数减小2，质量数减小4，C对；重核裂变和轻核聚变都放出能量，都存在质量亏损，D错；发生光电效应时，根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W0＋Ekm，可知E错．(2)①设A、B第一次碰撞后的速度大小分别为vA1、vB1，由动量守恒定律得：mBv0＝mAvA1＋mBvB1①A与挡板碰撞反弹，则第二次A、B碰撞前瞬间的速度分别为vA1、vB1，依题意易知第二次碰撞后A、B均向左运动，设碰撞后的速度大小分别为vA2、vB2，由动量守恒定律得：mAvA1－mBvB1＝mAvA2＋mBvB2②由mA