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

1、【优化探究】【优化探究】20152015 高考物理二轮专题复习高考物理二轮专题复习 素能提升素能提升 1-8 1-8 碰撞与动量碰撞与动量 守恒守恒近代物理初步（含解析）新人教版近代物理初步（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

2、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_ Av0v2 m2 Cv0m1v2 Bv0v2 m2 Dv0m1(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， m2 解得 v1v0m1(v0v2)，D 正确 答案：(1)C(2)D 2.(2

3、014 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 nm b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

4、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 c 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 E3E219kg. 答案：(1)AD(2)2 m3v2 042 m319kg m2m3g 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 v B图中，射线甲由 粒子组成，每个粒子带两个

5、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

6、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 2gh，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 11 由能量守恒定律得2(m2m1)v22m1v2 1， 联立解得 m1m213， v12 2gh. 反弹后高度 Hv2 1/(2g)4h. 答案：(1)AD(2)134h 2(2014 年

7、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

8、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

9、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 1 W2mv2 2， 1 解得 W8mv2. 1 答案：(1)ADE(2)8mv2 3(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

10、织公布的主要环境致癌物质之一其衰变方程是222 86 Rn218 84 Po_.已知222 86 Rn 的 半衰期约为 3.8 天，则约经过_天，16 g 的222 86 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

11、此钙中逸出的光电子的最大初动能小，其动量p 2mEkm，故动量小， h 由 p，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 86 Rn218222 84 Po4 2He. m0 由 m 2n 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， v2v115 且由题意知 v0 16， 1731 解得 v148v0，v224v0 1731 答案：(1)A(2)4 2He(或 )15.2(3)48v0 24v0 4.(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

12、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235 92 U 俘获一个中子裂变成9038Sr 及136 54 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 93

13、1.5 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)235 92 U1 0n9038Sr136 54 Xe1

14、01 0n. 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 u 3.551024 u， 所以 EMc23.551024931.5 MeV 3.31027 MeV. 答案：(1)AD(2)235 92 U0 1n9038Sr136 54 Xe101 0n 3.31027 MeV 5(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

15、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

16、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， mAv0mBvB 碰后瞬间 A 的速度为 vA4 m/s，方向与 A 初速度方向相反 mA 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

17、、C 相互作用过程中动量守恒、能量守恒，有 mBvBmBvBmCvC， 111 mBv2 B mBvB2C， 222mCv2 2mB 联立解得 vCvB4.7 m/s. mBmC T 答案：(1)N4 3 (mXmYmm)c2 (2)4 m/s，方向与 A 初速度方向相反4.7 m/s 6.(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

18、 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， 2 两物块共同向前运动的速度为3m/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. 1 (2)当 B 前进距离 L 时，由动能定理 FL2mBv2 B，得 vB 2FL mB，此后 A、B 以共同速度运动， 由动量守恒 m

19、BvB(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 F 式，可得 vAB2v2 AB2x，x0.75L，解得 L0.25 m. mAmB 答案：(1)12.7510(2)0.25 m 7(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.239 94 Pu 与239 92 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，

20、 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；239 94 Pu 和239 9

21、2 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 1 (2)碰撞前总动能为2m1v2 1250 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 11 m1v122190 J250 J，故这次碰撞为非弹性碰撞 22m2v2 (3)WE4E2 0.85 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收多个光子成为可能，从而形成多光子光电 效应，这已被实验证实 光电效应实验装置示意图如