2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 碰撞與動量守恒、近代物理初步提能專訓(xùn).doc

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2019年高考物理二輪復(fù)習(xí) 碰撞與動量守恒、近代物理初步提能專訓(xùn) 一、選擇題(本題共8小題，每小題4分，共32分．多選全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分) 1．(xx·福建理綜)如圖，放射性元素鐳衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強電場和勻強磁場中，下列說法正確的是(　　) A．①表示γ射線，③表示α射線 B．②表示β射線，③表示α射線 C．④表示α射線，⑤表示γ射線 D．⑤表示β射線，⑥表示α射線 答案：C 解析：γ射線為電磁波，在電場、磁場中均不偏轉(zhuǎn)，故②和⑤表示γ射線，A、B、D項錯；α射線中的α粒子為氦的原子核，帶正電，在勻強電場中，沿電場方向偏轉(zhuǎn)，故③表示α射線，由左手定則可知在勻強磁場中α射線向左偏轉(zhuǎn)，故④表示α射線，C項對． 2．下表給出了一些金屬材料的逸出功. 材料 銫 鈣 鎂 鈹 鈦 逸出功(10－19 J) 3.0 4.3 5.9 6.2 6.6 現(xiàn)用波長為400 nm的單色光照射上述材料，能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料最多有(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3×108 m/s)(　　) A．2種 B．3種 C．4種 D．5種 答案：A 解析：要發(fā)生光電效應(yīng)，則入射光的能量大于金屬的逸出功，由題可算出波長為400 nm的光的能量為E＝hν0＝h＝6.63×10－34× J＝4.97×10－19 J，大于銫和鈣的逸出功，所以A選項正確． 3．(xx·山東濰坊一模)(多選)下列關(guān)于近代物理知識的說法正確的是(　　) A．發(fā)生α衰變時，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2個 B．β射線是原子核外的電子電離形成的電子流，它具有較強的穿透能力 C．含有10個原子核的放射性元素，經(jīng)過一個半衰期，一定有5個原子核發(fā)生衰變 D．氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時氫原子的電勢能減少，電子的動能增加 答案：AD 解析：發(fā)生α衰變時，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，生成核與原來的原子核相比，中子數(shù)減少了2個，A正確；β射線是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子同時釋放一個電子，B錯誤；半衰期是對大量粒子的統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用，C錯誤；氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，同時氫原子的電勢能減少，電子的動能增加，D正確． 4. (xx·廣東肇慶一模)如圖所示為氫原子的能級結(jié)構(gòu)示意圖，一群氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向較低能級躍遷的過程中向外輻射出光子，用這些光子照射逸出功為2.49 eV的金屬鈉．下列說法正確的是(　　) A．這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光，其中從n＝3能級躍遷到n＝2能級所發(fā)出的光波長最短 B．這群氫原子在輻射光子的過程中電子繞核運動的動能減少，電勢能增加 C．能發(fā)生光電效應(yīng)的光有三種 D．金屬鈉表面所發(fā)出的光電子的最大初動能是9.60 eV 答案：D 解析：根據(jù)C＝3知，這群氫原子能輻射出三種不同頻率的光子，從n＝3向n＝2躍遷的光子頻率最小，波長最長，A錯誤．氫原子輻射光子的過程中，能量減少，軌道半徑減小，根據(jù)k＝m知，電子動能增加，則電勢能減少，B錯誤．只有從n＝3躍遷到n＝1，以及從n＝2躍遷到n＝1輻射的光子能量大于逸出功，所以能發(fā)生光電效應(yīng)的光有兩種，C錯誤．從n＝3躍遷到n＝1輻射的光子能量最大，發(fā)生光電效應(yīng)時，產(chǎn)生的光電子最大初動能最大，光子能量最大值為13.6 eV－1.51 eV＝12.09 eV，根據(jù)光電效應(yīng)方程得，Ekm＝hν－W0＝12.09 eV－2.49 eV＝9.60 eV，D正確． 5．(xx·廣東深圳市二模)(多選)U的衰變方程為U→Th＋He，其衰變曲線如圖，T為半衰期，則(　　) A.U發(fā)生的是α衰變 B.U發(fā)生的是β衰變 C．k＝3 D．k＝4 答案：AC 解析：由衰變方程可知U發(fā)生的是α衰變，A對，B錯；m＝km0，當(dāng)k＝3時，m＝m0，故k＝3，C對，D錯． 6．(xx·江蘇南京一模) (多選)钚的一種同位素Pu衰變時釋放巨大能量，如圖所示，其衰變方程為Pu→U＋He＋γ，則(　　) A．核燃料總是利用比結(jié)合能小的核 B．核反應(yīng)中γ的能量就是Pu的結(jié)合能 C.U核比Pu核更穩(wěn)定，說明U的結(jié)合能大 D．由于衰變時釋放巨大能量，所以Pu比U的比結(jié)合能小 答案：AD 解析：在核反應(yīng)中，比結(jié)合能越大的核越恒定，所以核燃料總是利用比結(jié)合能較小的核，A正確；衰變后，鈾核比钚核更加穩(wěn)定，所以鈾核的比結(jié)合能大，D正確． 7．(多選)用a、b兩種不同頻率的光分別照射同一金屬板，發(fā)現(xiàn)當(dāng)a光照射時驗電器的指針偏轉(zhuǎn)，b光照射時指針未偏轉(zhuǎn)，以下說法正確的是(　　) A．增大a光的強度，驗電器的指針偏角一定減小 B．a(chǎn)光照射金屬板時驗電器的金屬小球帶負(fù)電 C．a(chǎn)光在真空中的波長小于b光在真空中的波長 D．若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的 答案：CD 解析：根據(jù)題意，a光能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，而b光不能，a光的頻率必定大于b光的頻率，a光在真空中的波長一定小于b光在真空中的波長，選項C正確；a光照射金屬板時，能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)，即放出電子，金屬板會因放出電子而帶正電荷，當(dāng)增大a光的強度時，金屬板逸出的電子增多，金屬板的帶電荷量增多，驗電器指針偏角一定增大，所以選項A錯誤；a光照射金屬板時，金屬板帶正電，與其連接的驗電器的金屬小球也帶正電，所以選項B錯誤；根據(jù)玻爾理論，氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量大于氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的光子能量，又a光的頻率較大，光子能量也較大，所以若a光是氫原子從n＝4的能級向n＝1的能級躍遷時產(chǎn)生的，則b光可能是氫原子從n＝5的能級向n＝2的能級躍遷時產(chǎn)生的，選項D正確． 8．(xx·天津六校聯(lián)考)A、B為原來都靜止在同一勻強磁場中的兩個放射性元素原子核的變化示意圖，其中一個放出一α粒子，另一個放出一β粒子，運動方向都與磁場方向垂直．如圖中a、b與c、d分別表示各粒子的運動軌跡，下列說法中不正確的是(　　) A．磁場方向一定為垂直紙面向里 B．尚缺乏判斷磁場方向的條件 C．A放出的是α粒子，B放出的是β粒子 D．b為α粒子的運動軌跡，c為β粒子的運動軌跡 答案：A 解析：粒子在磁場中做勻速圓周運動，磁場方向不同，粒子旋轉(zhuǎn)的方向相反，由于α粒子和β粒子的速度方向未知，不能判斷磁場的方向，故A錯誤，B正確；放射性元素放出α粒子時，α粒子與反沖核的速度相反，而電性相同，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相反，兩個粒子的軌跡應(yīng)為外切圓，而放射性元素放出β粒子時，β粒子與反沖核的速度相反，且電性相反，則兩個粒子受到的洛倫茲力方向相同，兩個粒子的軌跡應(yīng)為內(nèi)切圓，故B放出的是β粒子，A放出的是α粒子，故C正確；放射性元素放出粒子時，兩帶電粒子的動量守恒，由半徑公式可得軌跡半徑與動量成正比，與電量成反比，而α粒子和β粒子的電量比反沖核的電量小，則α粒子和β粒子的半徑比反沖核的半徑都大，故b為α粒子的運動軌跡，c為β粒子的運動軌跡，故D正確． 二、填空題(本題包括2小題，共12分．請將正確的答案填寫在橫線上．) 9．(6分)(1)現(xiàn)有三個核反應(yīng)方程： ①Na→Mg＋e； ②U＋n→Ba＋Kr＋3n； ③H＋H→He＋n. 下列說法正確的是________． A．①是裂變，②是β衰變，③是聚變 B．①是聚變，②是裂變，③是β衰變 C．①是β衰變，②是裂變，③是聚變 D．①是β衰變，②是聚變，③是裂變 (2)現(xiàn)有四個核反應(yīng)： A.H＋H→He＋n B.U＋n→X＋Kr＋3n C.Na→Mg＋e D.He＋Be→C＋n ①________是發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程，________是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程，________是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②B中X的質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)分別為________、________. 答案：(1)C　(2)①D　B　A　②144　88 解析：(1)Na→Mg＋e中Na核釋放出β粒子，為β衰變；U＋n→Ba＋Kr＋3n為鈾核在被中子轟擊后，分裂成兩個中等質(zhì)量的核，為裂變；而H＋H→He＋n為聚變，故C正確． (2)①人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程的特點：箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核，箭頭的右邊也是常見元素的原子核，故D是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程；B是裂變反應(yīng)，是研究原子彈的基本核反應(yīng)方程；A是聚變反應(yīng)，是研究氫彈的基本核反應(yīng)方程． ②由電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒可以判定，X的質(zhì)量數(shù)為144，電荷數(shù)為56，所以中子數(shù)為144－56＝88. 10．(xx·山東泰安質(zhì)檢)(6分)氘核H與氚核H結(jié)合成氦核He的核反應(yīng)方程如下： H＋H―→He＋n＋17.6 MeV (1)這個核反應(yīng)稱為________． (2)要發(fā)生這樣的核反應(yīng)，需要將反應(yīng)物質(zhì)的溫度加熱到幾百萬開爾文．式中17.6 MeV是核反應(yīng)中________(填“放出”或“吸收”)的能量，核反應(yīng)后生成物的總質(zhì)量比核反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量________(填“增加”或“減少”)了________kg. 答案：(1)聚變　(2)放出　減少　3.1×10－29 解析：H＋H→He＋n＋17.6 MeV為輕核聚變反應(yīng)，17.6 MeV是反應(yīng)中放出的能量，再由ΔE＝Δmc2可知，質(zhì)量減少Δm＝＝3.1×10－29 kg. 三、計算題(本題包括5小題，共56分．解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案不能得分) 11．(xx·湖北八校二聯(lián))(10分)如圖，在水平地面上有兩物塊甲和乙，它們的質(zhì)量分別為2m、m，甲與地面間無摩擦，乙與地面間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)讓甲物塊以速度v0向著靜止的乙運動并發(fā)生正碰，試求： (1)甲與乙第一次碰撞過程中系統(tǒng)的最小動能； (2)若甲在乙剛停下來時恰好與乙發(fā)生第二次碰撞，則在第一次碰撞中系統(tǒng)損失了多少機械能？ 答案：(1)mv　(2)mv 解析：(1)碰撞過程中系統(tǒng)動能最小時，為兩物體速度相等時，設(shè)此時兩物體速度為v 由系統(tǒng)動量守恒有2mv0＝3mv 得v＝v0 此時系統(tǒng)的動能Ek＝×3mv2＝mv (2)設(shè)第一次碰撞剛結(jié)束時甲、乙的速度分別為v1、v2，之后甲做勻速直線運動，乙以初速度v2做勻減速直線運動，在乙剛停下時甲追上乙并發(fā)生碰撞，因此兩物體在這段時間內(nèi)平均速度相等，有 v1＝ 而第一次碰撞中系統(tǒng)動量守恒，有 2mv0＝2mv1＋mv2 由以上兩式可得 v1＝ v2＝v0 所以第一次碰撞中的機械能損失量為 E＝×2mv－×2mv－mv＝mv 12．(xx·寧夏銀川一中一模)(10分)如圖所示，在光滑水平面上有一塊長為L的木板B，其上表面粗糙，在其左端有一個光滑的圓弧槽C與長木板接觸但不連接，圓弧槽的下端與木板的上表面相平，B、C靜止在水平面上．現(xiàn)有很小的滑塊A以初速度v0從右端滑上B并以的速度滑離B，恰好能到達C的最高點．A、B、C的質(zhì)量均為m，試求： (1)木板B上表面的動摩擦因數(shù)μ； (2)圓弧槽C的半徑R. 答案：(1)　(2) 解析：(1)由于水平面光滑，A與B、C組成的系統(tǒng)動量守恒，有： mv0＝m＋2mv1 又μmgL＝mv－m2－×2mv 解得：μ＝ (2)當(dāng)A滑上C，B與C分離，A、C間發(fā)生相互作用．A到達最高點時兩者的速度相等，A、C組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，有： m＋mv1＝(m＋m)v2 又m2＋mv＝(2m)v＋mgR 解得：R＝ 13．(12分)(1)下列說法中正確的是________． A．光電效應(yīng)實驗揭示了光的粒子性 B．原子核發(fā)生一次β衰變，該原子核外就失去一個電子 C．原子核放出β粒子后，轉(zhuǎn)變成的新核所對應(yīng)的元素是原來的同位素 D．玻爾在研究原子結(jié)構(gòu)中引進了量子化的觀念 E．氫原子從低能級躍遷到高能級要吸收能量 (2)如圖所示，兩質(zhì)量分別為M1＝M2＝1.0 kg的木板和足夠高的光滑凹槽靜止放置在光滑水平面上，木板和光滑凹槽接觸但不粘連，凹槽左端與木板等高．現(xiàn)有一質(zhì)量m＝2.0 kg的物塊以初速度v0＝5.0 m/s從木板左端滑上，物塊離開木板時木板的速度大小為1.0 m/s，物塊以某一速度滑上凹槽，已知物塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10 m/s2.求： ①木板的長度； ②物塊滑上凹槽的最大高度． 答案：(1) ADE　(2)①0.8 m?、?.15 m 解析：(2)①物塊在木板上滑行的過程中，對系統(tǒng)由動量守恒和能量守恒可得： mv0＝mv1＋(M1＋M2)v2 mv＝mv＋(M1＋M2)v＋μmgL 聯(lián)立求解可得：v2＝4 m/s，L＝0.8 m ②物體在凹槽上滑行的過程中，同理可得： mv1＋M2v2＝(m＋M2)v mv＋M2v＝(m＋M2)v2＋mgh 解得：h＝0.15 m. 14．(xx·河北省唐山市高三二模)(12分)(1)最近在河南安陽發(fā)現(xiàn)了曹操墓地．放射性同位素14C在考古中有重要應(yīng)用，只要測得該化石中14C殘存量，就可推算出化石的年代．為研究14C的衰變規(guī)律，將一個原來靜止的14C原子核放在勻強磁場中，觀察到它所放射的粒子與反沖核的徑跡是兩個相內(nèi)切的圓，圓的半徑之比R∶r＝7∶1，那么14C的衰變方程式應(yīng)是(　　) A．14 6C→10 4Be＋He B．14 6C→14 5B＋e C．14 6C→14 7N＋e D．14 6C→13 5B＋H (2)如圖所示，三個大小相同的小球A、B、C置于光滑水平面上，三球的質(zhì)量分別為mA＝2 kg、mB＝4 kg、mC＝2 kg，取水平向右方向為動量的正方向，某時刻A球的動量pA＝20 kg·m/s，B球此刻的動量大小和方向未知，C球的動量為零．A球與B球先碰，隨后B球與C球碰，碰撞均在同一直線上，且A球與B球以及B球與C球之間分別只相互碰撞一次，最終所有小球都以各自碰后的速度一直勻速運動．所有的相互作用結(jié)束后，ΔpC＝10 kg·m/s、ΔpB＝4 kg·m/s，最終B球以5 m/s的速度水平向右運動．求： ①A球?qū)球的沖量大小與C球?qū)球的沖量大小之比； ②整個過程系統(tǒng)由于碰撞產(chǎn)生多少熱量？ 答案：(1)C　(2)①7∶5　②48 J 解析：(1)由動量守恒定律可知，放射的粒子與反沖核動量大小相等、方向相反．又因徑跡是兩個內(nèi)切圓，即衰變時粒子與反沖核受力方向相同，故它們帶電性質(zhì)相反．又由帶電粒子在勻強磁場中回旋半徑r之比為7∶1，故C正確． (2)①由A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒ΔpA＋ΔpB＋ΔpC＝0 解得：ΔpA＝－14 kg·m/s 由A、B相碰時對A用動量定理可得：IBA＝ΔpA，IAB＝－IBA＝14 kg·m/s 由B、C相碰時對C用動量定理可得：IBC＝ΔpC，ICB＝－IBC＝－10 kg·m/s 則IAB∶ICB＝7∶5. ②設(shè)A、B碰前A的動量為pA，B的動量為pB，C的動量為pC，所有的作用結(jié)束后A的動量為pA′，B的動量為pB′，C的動量為pC′，由A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒得： pA＋pB＋pC＝pA′＋pB′＋pC′ pA′＝pA＋ΔpA pC′＝pC＋ΔpC pB′＝mBvB′＝20 kg·m/s Q＝＋－－－ 聯(lián)立解得：Q＝48 J. 15．(12分)(1)如圖為氫原子的能級示意圖，鋅的逸出功是3.34 eV，那么對氫原子在能級躍遷過程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識正確的是________． A．用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 B．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，能放出3種不同頻率的光 C．一群處于n＝3能級的氫原子向基態(tài)躍遷時，發(fā)出的光照射鋅板，鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動能為8.75 eV D．用能量為10.3 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài) E．用能量為14.0 eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離 (2)如圖所示，在光滑水平地面上，有一質(zhì)量m1＝4.0 kg 的平板小車，小車的右端有一固定的豎直擋板，擋板上固定一輕質(zhì)細(xì)彈簧，位于小車A點處的質(zhì)量為m2＝1.0 kg的木塊(視為質(zhì)點)與彈簧的左端相接觸但不連接，此時彈簧與木塊間無相互作用力．木塊與A點左側(cè)的車面之間有摩擦，與A點右側(cè)的車面之間的摩擦可忽略不計．現(xiàn)小車與木塊一起以v0＝2.0 m/s的初速度向右運動，小車將與其右側(cè)的豎直墻壁發(fā)生碰撞，已知碰撞時間極短，碰撞后小車以v1＝1.0 m/s的速度水平向左運動，取g＝10 m/s2. ①求小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中小車動量變化量的大??； ②若彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，求小車撞墻后與木塊相對靜止時的速度大小和彈簧的最大彈性勢能． 答案：(1)BCE　(2)①12 kg·m/s　②3.6 J 解析：當(dāng)氫原子從高能級向低能級躍遷時，輻射出光子的能量有可能大于3.34 eV，鋅板有可能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項A錯誤；由躍遷關(guān)系可知，選項B正確；從n＝3能級向基態(tài)躍遷時發(fā)出的光子最大能量為12.09 eV，由光電效應(yīng)方程可知，發(fā)出光電子的最大初動能為8.75 eV，選項C正確；氫原子在吸收光子能量時需滿足兩能級間的能量差，因此D選項錯誤；14.0 eV>13.6 eV，因此可以使處于基態(tài)的氫原子電離，選項E正確． (2)①小車與豎直墻壁發(fā)生碰撞的過程中，小車動量變化量的大小為Δp＝m1v1－m1(－v0)＝12 kg·m/s① ②小車與墻壁碰撞后向左運動，木塊與小車間發(fā)生相對運動將彈簧壓縮至最短時，二者速度大小相等，此后木塊和小車在彈簧彈力和摩擦力的作用下，做變速運動，直到二者再次具有相同速度，此后，二者相對靜止．整個過程中，小車和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒，設(shè)小車和木塊相對靜止時的速度大小為v，根據(jù)動量守恒定律有 m1v1－m2v0＝(m1＋m2)v② 解得v＝0.40 m/s③ 當(dāng)小車與木塊首次達到共同速度v時，彈簧壓縮至最短，此時彈簧的彈性勢能最大，設(shè)最大彈性勢能為Ep，根據(jù)機械能守恒定律可得 Ep＝m1v＋m2v－(m1＋m2)v2④ Ep＝3.6 J⑤