高三物理二轮复习 第一部分 诊断卷（二十）专题六 选考模块 第三讲 碰撞与动量守恒 近代物理初步

1、1(2015全国卷) (1)在某次光电效应实验中，得到的遏止电压Uc与入射光的频率的关系如图1所示。若该直线的斜率和截距分别为k和b，电子电荷量的绝对值为e，则普朗克常量可表示为_，所用材料的逸出功可表示为_。图1(2)如图2，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间。A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。图22(2015山东高考)(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

2、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3，三个质量相同的滑块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、

3、C碰后瞬间共同速度的大小。图33(2015全国卷)(1)实物粒子和光都具有波粒二象性。下列事实中突出体现波动性的是_。A电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D人们利用电子显微镜观测物质的微观结构E光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关(2)两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动，并发生碰撞；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变化的图像如图4所示。求：图4()滑块a、b的质量之比；()整个运动过程中，两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械

4、能之比。4(1)下列说法正确的是_。A比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定B黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关C放射性元素的半衰期与原子所处的化学状态和外部条件有关D大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生4种不同频率的光子(2)用频率均为但强度不同的甲、乙两种光做光电效应实验，发现光电流与电压的关系如图5所示，由图可知，_(选填“甲”或“乙”)光的强度大。已知普朗克常量为h，被照射金属的逸出功为W0，则光电子的最大初动能为_。图5(3)1926年美国波士顿的内科医生卢姆加特等首次应用放射性氡研究人体动、静脉血管床之间的循环时间，被誉为“临床核医学之父

5、”。氡的放射性同位素有27种，其中最常用的是Rn。Rn经过m次衰变和n次衰变后变成稳定的Pb。求m、n的值；一个静止的氡核(Rn)放出一个粒子后变成钋核(Po)。已知钋核的速率v1106 m/s，求粒子的速率。5(2015郑州高三检测)(1)关于近代物理学，下列说法正确的是_。A射线、射线和射线是三种波长不同的电磁波B一群处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时能辐射出6种不同频率的光C重核裂变过程生成中等质量的核，反应前后质量数守恒，但质量一定减少D10个放射性元素的原子核在经一个半衰期后，一定有5个原子核发生衰变E光电效应和康普顿效应的实验都表明光具有粒子性(2)如图6所示，质量为m245 g的

6、物块(可视为质点)放在质量为M0.5 kg 的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为0.4。质量为m05 g的子弹以速度v0300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10 m/s2。子弹射入后，求：图6()物块相对木板滑行的时间；()物块相对木板滑行的位移。6(2015淄博一模)(1)已知氘核的比结合能是1.09 Mev，氚核的比结合能是2.78 Mev；氦核的比结合能是7.03 Mev。在某次核反应中，1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，则下列说法中正确的是_。(双选，填正确答案标号)A这是一个裂变反应B核反应方程式为HHHenC核反应过程中释

7、放的核能是17.6 MevD目前核电站都采用上述核反应发电(2)如图7所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B点。质量为M的小木块静止在O点，一颗质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均看成质点)。图7求子弹射入木块前的速度。若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？答 案1解析：(1)根据光电效应方程EkmhW0及EkmeUc得Uc，故k，b，得hek，W0eb。(2

8、)A向右运动与C发生第一次碰撞，碰撞过程中，系统的动量守恒、机械能守恒。设速度方向向右为正，开始时A的速度为v0，第一次碰撞后C的速度为vC1，A的速度为vA1。由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv0mvA1MvC1mv02mvA12MvC12联立式得vA1 v0vC1 v0如果mM，第一次碰撞后，A与C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能与B发生碰撞；如果mM，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右运动，A不可能与B发生碰撞；所以只需考虑mM的情况。第一次碰撞后，A反向运动与B发生碰撞。设与B发生碰撞后，A的速度为vA2，B的速度为vB1，同样有vA2 vA12v0根据题意，要求A只

9、与B、C各发生一次碰撞，应有vA2vC1联立式得m24mMM 20解得m(2)M另一解m(2)M舍去。所以，m和M应满足的条件为(2)MmM。答案：(1)ekeb(2)(2)MmM2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 146C 147N10e，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

10、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WAmv02mvA2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WBmvB2mvB2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。答案：(1)ac(2)v03解析：(1)电子束具有波动性，通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项A正确。射线在云室中高速运动时，径迹又细又直，表现出粒子性，选项B错误。人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构，体现出波动性，选项C正确。电子显微镜是利用电子束工作的，体

11、现了波动性，选项D正确。光电效应实验，体现的是波的粒子性，选项E错误。(2)()设a、b的质量分别为m1、m2，a、b碰撞前的速度为v1、v2。由题给图像得v12 m/sv21 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。由题给图像得v m/s由动量守恒定律得m1v1m2v2(m1m2)v联立式得m1m218()由能量守恒得，两滑块因碰撞而损失的机械能为Em1v12m2v22(m1m2)v2由图像可知，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W(m1m2)v2联立式，并代入题给数据得WE12。答案：(1)ACD(2)()18()124解析：(1)由原子核结合

12、能曲线图可知：比结合能越大，原子中核子结合的越牢固，原子核越稳定，A正确；无论是否考虑能量量子化，我们都发现黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关，B正确；放射性元素的半衰期与本身原子核内部结构有关，与外界因素无关，所以C的叙述错误；大量处于n4激发态的氢原子向低能级跃迁时，最多可产生N6种不同频率的光子，D错误。(2)根据光的强度与电流成正比，由图就可知道：甲的光的强度大；由爱因斯坦的光电效应方程可得：hEmW0EmhW0。(3)4m222206，m486822mn，n4由动量守恒定律得：mvmPov0v5.45107 m/s。答案：(1)AB(2)甲hW0(3)445.45107

13、 m/s5解析：(1)射线是电磁波，而射线、射线不是电磁波，故A错误；根据数学组合C426，故B正确；核子结合成原子核时一定有质量亏损，释放出能量，故C正确；半衰期是大量原子核显现出来的统计规律，对少量的原子核没有意义，故D错误；光电效应和康普顿效应揭示了光具有粒子性，故E正确。(2)()子弹打入木块过程，由动量守恒定律得：m0v0(m0m)v1木块在木板上滑动过程，由动量守恒定律得：(m0m)v1(m0mM)v2对子弹木块整体，由动量定理得：(m0m)gt(m0m)(v2v1)联立解得物体相对小车的滑行时间：t1 s。()子弹射入木块后，由子弹木块和木板组成的系统，由能量守恒定律得：(m0m)gd(m0m)v12(m0mM)v22联立解得：d3 m。答案：(1)BCE(2)()1 s()3 m6解析：(1)1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，这是聚变反应，故A错误；1个氘核和1个氚核结合生成1个氦核，根据质量数与质子数守恒知同时有一个中子生成，反应方程为HHHen，故B正确；根据质能方程Emc2，得一次聚变释放出的能量：EE2E17.034 MeV(2.7831.092)MeV17.6 MeV，故C正确；目前核电站都采用核裂变发电，故D错误。 (2)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0